EL ESCANER INTROCON PARA INSPECCIÓN DE

Vasily Sukhorukov
EL ESCANER INTROCON PARA INSPECCION DE CORREAS
TRANSPORTADRAS
RESUMEN
El nuevo equipo INTROCON fué desarrollado en los años 2003-2004. La correa transportadora
con cables de acero es una de las partes más importantes utilizadas para el transporte en
instalaciones mineras. Durante el funcionamiento de la correa transportadora, los cables de la
correa transportadora pueden romperse o corroerse. Inclusive los empalmes de los mismos
pueden estropearse.
La mayor parte de los defectos de los cables no están a la vista, precisamente por encontrarse
en el interior del recubrimiento de goma. El método magnético no destructivo es usualmente
utilizado para detectar las roturas de los cables dentro de la correa transportadora,el
inconveniente es que la mayor parte de equipos existentes son demasiado pesados.
El escáner INTROCON y sus accesorios en general pueden ser instalados sobre la superficie de
la correa transportadora a inspeccionar, es significativamente más ligero que su equivalente
magnético y puede realizar la inspección a una distancia de (10-20) mm entre el escáner y la
correa transportadora.
El escáner INTROCON fué probado en correas transportadoras de minas de carbón y de hierro.
Algo que nos permitió almacenar y visualizar los datos obtenidos de la inspección, del estado de
los cables de acero de la correa transportadora in-situ.
El escáner INTROCON ah sido utilizado con mucho exito en la industria minera en Rusia, desde
el año 2004.
1.
Introducción
En la industria minera el transporte es primordial, las correas transportadoras son parte
importante del mismo.La durabilidad de la correa transportadora está definida fundamentalmente
por la condición de sus cables de acero. El cable de acero consiste básicamente en cientos o más
cables de acero paralelos localizados longitudinalmente en el interior de la correa. Los cables
pueden estar corroidos o rotos. Además, los daños de los empalmes del cable pueden ser debido
a la aparición de algún vacio entre un par de empalmes de cables. El motivo de esta falla es
mayormente debido a la mala adhesión de las uniones de la goma y los cables.
1
Es importante detectar los desperfectos de cable de acero a tiempo, antes que la correa
transportadora rompa y sea necesario sacarla de servicio. Muchos de los defectos de los cables
de acero son invisibles por encontrarse dentro de la goma. El método de interrupción del flujo
magnético (MFL) es utilizado para inspeccionar los cables de acero en forma no destructiva.
Existen escáners para detectar defectos en los cables basados en el método de interrupción
magnética MFL, por ejemplo [1]. El instrumento opera al igual que el equipo INTROS [2, 3]
que utiliza la magnetización del cable bajo inspección mediante ímanes permanentes y detecta la
interrupción del flujo magnético mediante sensores Hall.
Desafortunadamente, los escáner de este tipo, los que utilizan el método magnético MFL:
precisan de ímanes muy pesados para magnetizar todos los cables localizados en el interior de la
correa transportadora. Además, los equipos que utilizan el método MFL para inspeccionar
utilizan métodos poco adecuados para la inspección y el registro de datos.
Es por ello que INTRON PLUS desarrolló un equipo nuevo: INTROCON basado en el método
no destructivo NDT de corriente inducida.
2.
El escáner INTROCON
2.1 Principio de operación, especificación
El escáner INTROCON para la inspección de correas transportadoras fué desarrollado y probado
en el año 2004.
La idea principal erá la de desarrollar una línea de equipos universales para inspeccionar correas
transportadoras con cables de acero mediante pruebas no destructivas NDT. Los equipos
deberían de cumplir los siguientes requerimientos:
§
Ser capaces de mediante el método no destrucitvo NDT inspeccionar correas entre 0.6
hasta los 4 m. de ancho;
§
Detectar un cable roto;
§
Realizar la inspección sin depender de la velocidad de la correa transportadora;
§
Practico (ligero, de dimensiones adecuadas y de fácil montaje sobre la correa
transportadora);
§
Señalización adecuada y grabación de los datos de la inspección;
El método base seleccionado para operar el equipo es el principio de corriente inducida (EC) . La
bobina del transductor de corriente inducida EC actua sobre los cables de acero.Las corrientes
dependen de la condición del cable: particularmente de la integridad y del área de la sección
transversal. La bobina sensora del transductor emite una señal en forma de pulsación (voltaje)
cuando el defecto del cable ingresa en el área de sensibilidad del transductor.
El transductor cubre alrededor de 10-12 cables si están distanciados entre (17-20) mm. uno del
otro.Varios transductores (dependiendo del ancho de correa transportadora inspeccionada) están
unidas en un módulo. Por ello, para inspeccionar una correa transportadora 800 mm de ancho, es
preciso combinar 4 transductores en el modulo. Los modulos pueden ser unidos en
grupo(escáner) los cuales pueden incluirse en uno o en tres modulos dependiendo del ancho de la
correa transportadora. La salida de cada transductor está conectada a la unidad electrónica. La
unidad electrónica alimenta las bobinas de los transductores con corriente alterna, colecta datos
analógicos de los transductores y toma los pulsos del contador de distancia. Existen 8 canales de
entrada para no más 8 transductores. Los datos son transformados a la forma digital, procesados
por el microprocesador, almacenados y mostrados en la pantalla de la unidad recopiladora de
datos: LED display. Después de descargar los datos en la computadora, estos pueden ser
procesados mediante el software especial WINCON para analizar el resultado de la inspeción e
imprimir el informe final de la misma. El transductor funciona en uno o dos parámetros: el de
defectos locales (LF), tales como rotura de cables y el de pérdida de área metálica (LMA), tal
como la corrosión del cable. Es necesario, hacer pasar la correa a través del escáner dos veces, si
se quiere obtener los datos de los defectos locales LF y la pérdida de sección LMA.
2
La unidad electrónica portátil es conectada al escáner mediante cable (Fig. 1). Todos los
escáneres son compatibles con la unidad electrónica. El peso de dicha unida es de 620 gr. y sus
dimensiones son de (85×35×17) mm. Existe una línea de escáneres diseñados para diferentes
medidas de correas (ancho). De tal manera que el escáner 800 está en la posibilidad de
inspeccionar correas desde los 600 mm. hasta los 800 mm. de ancho. Pesa alrededor de 10 kg.
sus dimensiones son de (1300×200×70) mm. Los escáneres para inspección de correas de ancho
mayores a los 800 mm. varían de 200 mm. en 200 mm. sucesivamente: Escáner 1000, Escáner
1200,…, Escáner 3000. Las dimensiones del escáner 3000 son de (3500×200×70) mm. Tiene
un peso de 32 kg. Los escáner para correas de ancho mayor a los 3000 mm son elaborados a
pedido.
Fig. 1: El escáner INTROCON sobre la correa transportadora.
Características del escáner INTROCON.
§
§
§
§
§
Ancho de la correa bajo inspección, mm
Grosor de la correa, mm
Límite de detección de cables rotos
Velocidad de la inspección, m\s
Trabajo continuo sin recarga de baterías, horas
600-400
10-50
rotura de un cable
0-4
6
3
2.2 Inspección de las correas transportadoras
Cuando las correas están bajo inspección, el escaner INTROCON se posiciona a un lado de la
correa. En la Fig. 2. están representadas las posibles posiciones en que se puede colocar el
escáner. La distancia entre el escáner y la correa transportadora es de entre (10-20) mm
dependiendo del díametro del cable de la correa transportadora.
Fig. 2: Posiciones en las que puede ser colocado el escáner .
Existen dos formas de operar con el equipo: conectado y en forma de colección de datos.
Utilizando el modo de conectado, los datos de la inspección son mostrados en las dos pantallas
de la unidad electrónica, y en el indicador del nivel de defectos locales LF. tanto como en modo
de tiempo real en la pantalla del computador conectado. La primera muestra el valor
correspondiente a la pérdida de sección LMA en porcentaje del valor estándar del área de la
sección transversal de todos los cables o el valor correspondiente de los defectos locales LF así
como algunos datos correspondientes a la condición de los cables.
La pantalla auxiliar es utilizada para indicar la distancia correspondiente de un punto de la correa
inspeccionada desde un punto de referencia (“punto cero”).
La segunda forma indica que los datos son recolectados y almacendos en la unida electrónica.
Después de terminada la inspección, los datos son descargados a la computadora para
procesarlos y visualizarlos mediante el software WINCON. El informe final es impreso
usualmente con los resultados de la inspección.
2.3 El software WINCON
El software WINCON ah sido diseñado para utilizarse con el escáner INTROCON.
Características de WINCON:
§
Descarga de los datos almacenados en la unidad electrónica a la computadora.
§
Presentación de los datos en forma de diagramas de pérdida de sección LMA y de defectos
locales LF.
§
Análisis de los diagramas en detalle (variación de la escala, aumento, etc., presentación de
varios diagramas de los transductores, uno sobre otro para evaluar el estado de todo el
ancho de la correa bajo inspección).
§
Comparación de los diagramas obtenidos de los datos para monitorear la condición de la
correa a tiempo.
§
Procesamiento de diagramas (filtrado, corte, etc.).
§
Cambio de calibración y de distancia, punto cero.
§
Establecimiento de niveles límites en los diagramas .
4
§
Comentarios de los resultados de la inspección.
§
Impresión del informe final.
§
Cambio de sintonización de INTROCON.
El programa WINCON es fácil de operar y de gran ayuda.
3.
El escáner INTROCON utilizado para realizar pruebas no destructivas
El escáner INTROCON pasó satisfactoriamente las pruebas de campo en diversas minas de
Rusia. Actualmente es muy utilizado para realizar pruebas no destructivas de las correas
transportadoras en la industria minera rusa.
Algunos ejemplos de estas pruebas no destructivas NDT de correas se muestran a continuación.
En la Fig.3 se muestran los resultados de la inspección de una correa transportadora de la mina
de carbón Lenin en Mezhdurechnsk Siberia. En esta instalación existe una correa transportadora
inclinada subterranea de 470 m. de longitud y de 1200 mm. de ancho.
Se muestran dos diagramas de defectos locales LF. El eje horizontal representa la distancia de la
correa transportadora bajo inspección en metros. El valor de la señal de los defectos locales LF
está representado en mV . Cinco pulsaciones en la gráfica corresponden a cuatro empalmes de
cable:
§
Empalme 1, de (1,5 - 3,5) m. y de(470 – 472) m;
§
Empalme 2, de (124,5 – 126,5) m;
§
Empalme 3, de (226 – 228) m;
§
Empalme 4, de (370 – 372) m;
El empalme 1 fué grabado dos veces : en los 1,5 m. y los 470 m. debido a la forma circular de la
correa.
Д ефек тог рам м а Л Д , м В
600,0
400,0
200,0
0,0
-200,0
-400,0
-600,0
-800,0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Расс тояние, м
Fig. 3: Gráfica de los defectos locales LF de la mina de carbón obtenida de los datos de la
inspección de la correa transportadora en Mezhdurechensk.
La parte corroída está situada entre los empalmes del 4to. al 1ro. a una distancia entre los
(442 – 445) m. La corrosión se extiende hasta los empalmes 4to. y 1ro. respectivamente.El
valor de la pérdida de sección LMA en la parte corroida es equivalente a la rotura del 15% de
todos los cables. Por ello, la sección localizada entre el cuarto y primer empalme deben de ser
cambiados.Es conveniente verificar la condición de la correa transportadora utilizando el escáner
INTROCON y el programa WINCON conjuntamente. Dos gráficas de la misma sección de la
correa transportadora con una diferencia de registro de medio año entre una y otra se muestran
en la Fig. 4. Existe un empalme de tres etapas entre los 155 m. y los 159 m.La sección entre los
(153 – 155) m. nos muestra la señal mayor debido a la corrosión del cable.
5
Fig. 4: Dos diagramas de defectos locales LF de la misma sección de la correa transportadora, el
segundo diagrama data de 6 meses después de la primera.
El escáner INTROCON puede ser utilizado para inspeccionar no solo correas transportadoras
planas, también puede utilizarse para inspeccionar correas de formas especiales. En la Fig. 5 se
muestra el diagrama de pérdida de sección LMA en forma de S-vertical, Pocketlift.
Fig. 5:El escáner INTROCON instalado en la correa transportadora tipo Pocketlift
6
La correa está acondicionada con bolsillos de goma para el transporte (Fig. 6).
Fig. 6: Diagrama de la correa transportadora tipo Pocketlift.
El diagrama de la Fig. 6 muestra señales periódicas correspondientes a los soportes de hierro de
los “bolsillos”. Un cable puede ser detectado mediante un impulso a 108.8 m. de distancia. Este
corresponde a la fijación del bolsillo a la correa transportadora.
Todos los diagramas de la pérdida de sección LMA y de los defectos locales LF corresponden
solo a uno de los sensores del escáner. Ellos indican la condición del cable de la correa
trasportadora en un rango de 200 mm.de ancho. Para obtener la información de todo el ancho de
la correa transportadora, es preciso unir los resultados obtenidos por estos sensores.
Configurando finalmente un diagrama completo (Fig. 7). El diagrama representa los resultados
de la inspección no destructiva NDT de la correa transportadora en la instalación: Estonian shale
oil shaft de ESTONIA. El ancho de la correa es de 1.2 m. y está dividido en 6 tiras de (0.2 m.
cada una) en el diagrama. El resultado es visible, en la sección de la correa entre los empalmes
número 14 y 17 (la longitud total de la sección es de 500 m). El punto negro indica una rotura de
cable, el aspa en el circulo corresponde a la acumulación inadmisible de roturas de cables, el
rectángulo sombreado indica el área corroída, la líneas verticales de color negro corresponden a
los empalmes.
En la Fig. 7 , la sección localizada cerca al empalme número 15 en líneas desde los
0 hasta los 0.3 m. deben de ser reparadas.
Con los datos obtenidos de la inspección se estableció el diagrama representado en la Fig. 7 la
cual nos provee de la información necesaria para detectar los áreas defectuosas, permitiendonos
monitorearlas y repararlas a tiempo.
7
Fig. 7: Diagrama final de la correa transportadora inspeccionada.
El estado crítico límite de los cables de acero está definido por las normas citadas en el Nuevo
documento de normativas: instrucciones para la inspección del estado de las correas
transportadoras con cables de acero. El documento está referendado por el organizmo estatal de
seguridad de la Federación rusa ROSTECHNADZOR.
La capacidad de la correa transportadora puede ser calculada de acuerdo a los datos obtenidos de
la inspeccción no destructiva NDT realizada.INTRON PLUS a desarrollado un método mediante
el cual puede determinarse con suma exactitud el cálculo de la resistencia de los cables de la
parte afectada en base a los datos obtenidos de la inspección [4].
4. Conclusiones
La nueva tecnología no-destructiva NDT de corriente inducida nos permite elevar el nivel de
seguridad del transporte, disminuyendo los riesgos y gastos de dinero innecesarios ocasionados
por la parada no planificada de las correas transportadoras debido a los desperfectos de las
mismas..
5.
Referencias
1.
Langebrake F., Klein J., Gronau O.: Non-destructive testing of steel cord conveyor belts,
Bulk solids handling, Vol. 18, No. 4, 1998, p. 565-569.
V. Antipov, V. Sukhorukov. Bezpiezna eksploatacja linw yciagowych w Rosji w aspekcie
przepisow I urzadzen kontrolno-pomiarowych. Miedzynarodowa konferencja naukowotechniczna “Wyciagi szybowe u progu XXI weiku”, Szczyrk, 1999, VIII.
V. Sukhorukov, A. Mironenko, A. Perepelitsin, A. Saplin. Monitorowanie lin
wyciagowych w Kompanii Norilski Nikiel. Miedzynarodowa konferencja naukowotechniczna “ Transport szybowy 2003”, Szczyrk,2003, tom 1, 109-118.
Vorontsov A.N., Volokhovsky V.Yu., Shpakov I. I., Girnov A.V.: Otsenka prochnosty
rezinotrosovykh lent, Stal’nye kanaty, Vypusk 4, Odessa, 2005, 225-230.
2.
3.
4.
8
Professor, Doctor of Science Vasily Sukhorukov, President of the INTRON PLUS, Ltd.,
Krasnokazarmennaya Str., 17, 111250, Moscow, Russia, ph.:(+7095) 3625638
[email protected]
9