A Confiabilidade aplicada a Ventiladores Secundários em Mineração

Este artigo foi escrito por Emerson Carlos Assunção Sanches, cujo falecimento ocorreu em 27 de setembro de 2024. A publicação deste trabalho representa uma homenagem póstuma a um profissional brilhante, mentor e amigo, que contribuiu imensamente para o sucesso da FanTR desde seus primórdios. 

Engenheiro mecânico e mestre em Mecatrônica pela UFBa, com vasta experiência em Manutenção de Equipamentos Rotativos desde 1978 e Confiabilidade desde 2009. Formado em Engenharia de Confiabilidade pela Reliasoft/Compass, aplicou seu conhecimento em grandes indústrias, como Cimenteiras e Mineradoras, e foi professor no Cimatec, lecionando na graduação e pós-graduação. Sua dedicação e excelência deixaram um legado que continuará inspirando profissionais do setor.

1.INTRODUÇÃO

Os ventiladores secundários utilizados em minas subterrâneas são elementos fundamentais para a operação e avanço da lavra no subsolo. São equipamentos críticos e deles, são exigidos campanhas operacionais contínuas, sem falhas e entregando a vazão e pressão de ar requerida.

Estes equipamentos são normalmente instalados na parte alta da galeria, dificultando o acesso dos Manutencista - mecânicos, lubrificadores e inspetores de preditiva – que precisam efetuar suas atividades para manter o equipamento operando. (Figura 1)

Figura 1 – Ventilador FanTR instalado no teto da Mina

Por conta desta dificuldade associada a estratégia de manutenção de algumas Minas, estes equipamentos rodam até a falha “run to failure”, e como consequência, alguns componentes são danificados num nível que não podem ser recuperados, causando um maior tempo de indisponibilidade do equipamento e custos altos.

Enquanto que outras Minas tomaram a decisão de efetuar programas de revisão programadas, Manutenção Preventiva, removendo o equipamento antes da falha e substituindo por recuperado e testado. Esta política diminui a indisponibilidade operacional e o custo do reparo do equipamento removido.

Existem Minas que adotaram o monitoramento de condição mecânica do ventilador e incluíram um sistema de lubrificação automática para os mancais do motor elétrico do ventilador.

Nestes casos, o ventilador entrega uma maior disponibilidade, mas ao mesmo tempo é removido em momento adequado, evitando maiores danos em seus componentes, e com programação de substituição ajustada a condição operacional.  Os custos de reparo e a indisponibilidade operacional são minimizados.

Este artigo, focado na Confiabilidade de Equipamentos e Sistemas, visa auxiliar as equipes de operação e manutenção das Minas enquadradas nos dois últimos casos tratados no parágrafo anterior e motivar aqueles que estão enquadrados no primeiro caso a rever sua atual estratégia.

2. O VENTILADOR SECUNDÁRIO 

      Os ventiladores Axiais FanTR utilizados em ventilação secundária em Mineração, são em geral constituídos dos seguintes componentes básicos, mostrado na Figura 2:

1. Conjunto girante:

• Motor elétrico;
• Cubo central (fixado no eixo do ME);
• Disco / anel (fixados ao cubo central);
• Fixadores, parafusos e porcas (cubo central, disco e anel, bipartidos das pás);
• Mancais bipartidos
• Mancal bipartido, em alumínio (rotores tipo mancal);
• Pá, em material composto de fibra de vidro, revestida no bordo de ataque com fita de inox;
• Spinner (quando existir).

1. Conjunto Estático:

• Carcaça metálica;
• Atenuador de Ruido;
• Fixadores, parafusos e porcas;

Figura 2 – Conjunto Ventilador tipico

Tipos de fixações 

  A FanTR inclui nestes ventiladores, sensoriamento de vibração e temperatura, bem como sistema de injeção de graxa lubrificantes, quando não há recusa do cliente.

3. A PROPOSTA 

3.1 O regime e ambiente de trabalho do ventilador.

Ao longo de anos visitando algumas Mineradoras localizadas na Bahia e Sergipe,  em que damos apoio técnico, encontramos alguns regimes de trabalhos destes ventiladores, bem como algumas condições do ambiente de operações com algumas características próprias.

Listamos abaixo estas condições encontradas:

1. Operação continua 24 x 7 dias;
2. Operação continua de 2ª a sábado, sem operação no domingo.

Nota: Não foi encontrada Minas que adotam campanha operacional definida, o período acordado entre operação, manutenção e área comercial, para disponibilizar os equipamentos da Mina para serem revisados por manutenção preventiva. Neste período a Mina ou a frente da Mina não produz.

Referente ao ambiente de trabalho dos ventiladores secundários, são encontrados humidade / gotas de água, particulados em suspensão, oriundos de detonações e de operação de frente de larva da Mina e gases de combustao. Estes elementos afetam a vida útil dos componentes do ventilador, principalmente as pás.

Identificamos também algumas condições associadas ao trânsito de caminhões e manuseio do ventilador, que danificam a estrutura do ventilador, mas entendemos que por serem ocorrências aleatórias e associadas ao processo da Mina, não abordaremos neste artigo, podendo ser tratados no ambiente da Confiabilidade Humana.

3.2 As ocorrências de Falhas e os componentes críticos

Ao longo de anos acompanhando montagens, manutenções, inspeções e análises de falhas, verifica-se que alguns componentes dos ventiladores secundários são mais críticos que outros, quando a consideração é a falha.

Temos identificado:

1. Os mancais de rolamentos do motor elétrico;
2. As pás;
3. Os atenuadores de ruido;
4. Fixadores em aço carbono;
5. Elementos da carcaça;

Considerando estes componentes dos ventiladores secundários, foram feitos uma estimativa de vida útil para cada um deles, e que estão informados na Tabela 1.

4. PLANO DE MANUTENÇÃO / INSPEÇÃO

4.1. A Recomendação à nível de Confiabilidade

O que se deseja, a nível de Confiabilidade, é que o ventilador secundário, não falhe no período de campanha previsto, afetando o programa de produção e aumentando os custos de manutenção.

Para tanto, o banco de dados de registro de inspeção e manutenção, passa ser a base para estabelecer a periodicidade e o escopo da intervenção.

Não havendo este banco de dados, deve-se entre campanhas, fazer paradas programadas ou geral, efetuar obrigatoriamente inspeções nos componentes críticos, tais como fixadores, corpo da pá, mancais e estado geral da carcaça para avaliar o nível de degradação de cada componente e com isto, definir a nova periodicidade de inspeção / intervenção.

4.2. Plano de Manutenção / Inspeção (Tabela 1);

As recomendações contidas nos Planos de Manutenção / Inspeção, são atividades de Inspeções Programadas, aproveitando as intervenções Preventivas e atividades de monitoramento de condições, dentro do conceito de Preditiva.

Tabela 1: Recomendações para montagem, manutenção e inspeção

4.3. Plano de Lubrificação

  Considerando que o ventilador não tem o sistema de lubrificação automática, deve-se seguir as recomendações constante na placa do motor elétrico, ver Figura 3, onde é mostrado o rolamento, a quantidade de graxa em gramas, o tipo de graxa e o tempo de relubrificação, considerando o motor elétrico em operação contínua.

Na Tabela 2 estão as recomendações por cada TAG de ventilador;

Figura 3: Placa típica de ME de ventiladores axiais.

Tabela 2: Dados de lubrificação dos mancais de rolamentos dos ME

5. ESTIMATIVA DE SUBSTITUIÇÃO DE COMPONENTES

  As informações contidas na Tabela 3, devem ser consideradas para efeitos de recomendação de sobressalentes de componentes deste tipo de Ventilador.

Tabela 3: Estimativa de vida útil dos componentes:

*Obs: a durabilidade das pás depende muito das condições da Mina, considerando:

• Nível / tipo de sólido em suspensão;
• Nível de umidade do ambiente;
• Proximidade de funcionamento com zonas de detonação.

Assim recomenda-se, ter em estoque um conjunto de pás sobressalentes dos ventiladores secundários, por se tratar de componente de fornecimento em torno de 45 / 60 dias.

Os demais componentes, cubo central, disco inferior, anel superior e mancais bipartidos, possuem vida útil elevada, requerendo inspeção quando nas intervenções programadas.

8. SUGESTÕES DE MELHORIAS

No começo deste Artigo, foi abordado que muitas Minas adotaram a monitoramento das condições dos ventiladores, instalando sensores de transmissão via “bluethoot” nos mancais dos motores elétricos. Estes sensores captam e transmitem a vibração em 03 direções e a temperatura do local instalado, mantendo o armazenamento por determinado período. O sistema de captação destes sinais podem ser celulares e tablets, posicionados a distancias menores do que 10 metros do local do sensor.

A FanTR entendendo que estes ventiladores secundários podem ter avanços, não só no desempenho do equipamento, vem trabalhando junto a clientes no sentido inserir o ventilador no controle de demanda da frente da Mina, de forma automatizada, e com isto ajustar consumo de energia para o ponto de operação da galeria da Mina.

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS 

As necessidades de se operarem por mais tempos os ventiladores secundários, reduzindo o custo de manutenção e o de consumo de energia elétrica, tem motivado as Minas a implementar estratégias de manutenção adequadas as suas campanhas e sistemas de monitoramento e controle modernos ajustando estes equipamentos a condição operacional da Mina.