Dispositivo de diagnóstico inovador para medição de espessura de correias transportadoras em transporte horizontal

Jul 23, 2023

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 7212 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

O diagnóstico de correias transportadoras utilizadas no transporte horizontal sem a necessidade de retirar a correia do transportador e testá-la em condições de laboratório é um aspecto importante em plantas de mineração (Jurdziak et al., Adv Intell Syst Comput, 835:645–654, 2019) . O teste de corrente, e assim a obtenção de conhecimento sobre a espessura atual das coberturas da correia transportadora, permite controlar mudanças aceleradas. Também evita paradas emergenciais na operação do transportador e permite o planejamento economicamente justificado de uma interrupção em sua operação. O artigo apresenta o conceito do primeiro dispositivo móvel da Polônia para medição de espessura de correias transportadoras em movimento, implementado no âmbito do projeto NCBR (nº 0227 / L-10/2018 [programa LIDER, Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze, 1 (47)/2020, pp. 60–61]), e também apresenta os resultados de medição obtidos graças à versão laboratorial do dispositivo.

A vida útil da correia transportadora depende de muitos fatores apresentados na literatura3 – incluindo o tipo de material transportado, a especificidade do ponto de transporte, bem como o comprimento e a condição da correia transportadora. A Figura 1 mostra um diagrama de construção de um transportador de correia utilizado na mineração4.

Diagrama da correia transportadora.

A parte mais cara e emergencial do transportador é a correia. Estima-se que seu custo seja cerca de 60% do custo de todo o transportador5. Durante a operação, está exposto a fenômenos desfavoráveis ​​que reduzem significativamente sua durabilidade – abrasão, estiramento, rasgo, corte, rachaduras, delaminação e condições de trabalho irregulares devido a condições operacionais variáveis ​​(temperatura, atmosfera, carga, raios UV, força de tensionamento da correia, fricção ). Os requisitos para fabricantes de correias transportadoras definem a correia como um produto de alta qualidade, o que por sua vez se traduz em seu custo. O mais importante é o seu diagnóstico e a rápida detecção de possíveis irregularidades quando ainda é possível eliminá-las. Uma potencial falha de um transportador de correia gera custos relacionados não apenas ao seu reparo, mas também relacionados a paradas forçadas no transporte e perdas de produção5,6.

A especificidade do END (ensaio não destrutivo) pressupõe que durante o exame do objeto (aqui a correia transportadora) ele não se degrada e sua estrutura e propriedades não mudam. Os métodos baseados em END estão ganhando cada vez mais atenção no diagnóstico da condição técnica dos transportadores de correia7. Anteriormente, a pesquisa concentrava-se apenas nos componentes individuais do transportador: correias8,9,10,11,12,13,14,15,16,17, acionamentos18, rodas-guia19 ou caixas de engrenagens20,21.

Muitos pesquisadores ao redor do mundo desenvolveram diversos sistemas para diagnóstico de correias transportadoras5. Alguns dos métodos disponíveis são utilizados para diagnosticar o estado das coberturas, outros para detectar danos no núcleo de aço dentro da borracha22,23. Na era da Indústria 4.0, instalar um sensor no objeto testado, e depois coletar os dados e depois processá-los, leva à melhoria do processo de pesquisa e controle da continuidade do ponto de trabalho e de diversos tipos de ameaças1.

O objetivo do projeto implementado na Universidade de Ciência e Tecnologia de Wroclaw é desenvolver um novo dispositivo para medir espessura e avaliar alterações no perfil transversal e longitudinal de correias transportadoras, bem como criar a sua versão industrial.

A parte mais importante do dispositivo projetado é o sensor ultrassônico de distância. O sensor consiste em dois elementos piezoelétricos, um em modo transmissor e outro em modo receptor. O transmissor emite uma onda ultrassônica, ou seja, uma onda com frequência acima do limite superior de audibilidade do ouvido humano (acima de 20 kHz), que se propaga pelo espaço e reflete no obstáculo. O eco é captado pelo receptor, e o tempo desde a transmissão da onda até o recebimento, medido dentro do sensor, determina claramente a distância entre o sensor e o obstáculo. A onda ultrassônica emitida se propaga pelo ar a uma velocidade constante e conhecida, dependendo dos parâmetros do meio – principalmente temperatura, mas também umidade. A onda sonora é uma onda mecânica, portanto se propaga como uma perturbação do meio. A temperatura é definida como a energia cinética média de uma molécula, portanto, uma mudança na temperatura altera a velocidade das moléculas e, portanto, a velocidade de propagação das ondas. Para compensar a velocidade variável da onda ultrassônica dependendo da temperatura, os sensores ultrassônicos possuem uma funcionalidade integrada de compensação de temperatura24.