EGAF10, Campus San Joaquín, Santiago Laboratorio de Gestión de Activos

1. Sistema de Monitoreo Remoto de
Fisuras para Equipos Móviles
Luciano E. Chiang Sánchez
Junio 2011

2. Contenido
 Contexto
 Mecánica de la Fractura
 Arquitectura del Sistema
 Conclusiones

3. Contexto
 Altos precios de metales
 Equipos son operados al límite de sus capacidades y más
 Frecuentes fallas estructurales por sobre-exigencia
 ¿Cómo operar equipos a máxima capacidad sin incurrir en
fallas catastróficas o recurrentes?
 Monitorear equipos en tiempo real para anticipar fallas
reduciendo costo y magnitud de reparaciones al mínimo y
maximizando el índice de disponibilidad de la máquina
 Sensores Remotos para Ubicaciones Críticas

4. Mecánica de la Fractura
 Fisuras en estructuras de máquinas son causa de fallas
catastróficas
 El crecimiento de una fisura puede predecirse
Factor de Intensidad de Esfuerzo

������������ ≤ ������������������ Factor de Intensidad de Esfuerzo Crítico
Dimensión Crítica de Fisura
Ley de Paris velocidad de crecimiento fisura

5. Crecimiento de Una Fisura
������������

7. Calculo de KI mediante MEF

8. Vista en Corte Fisura

10. Sistema de Monitoreo Remoto
Este sistema permite reaccionar ante anomalías, además de hacer
seguimiento y llevar un registro de operación mediante:
 Captura
 Almacenamiento de datos
 Monitoreo en tiempo real
 Alarmas configurables
 Estadísticas de operación

11. Arquitectura Global, Pala Minera
W
i-M
ax
ZigBee
o
Mesh
GP
RS
Gateway
Base datos
Servidor Web

12. Arquitectura Local (en maquinaria), Ejemplo
Módulos remotos
Gateway
Alimentados
Wi-Max o G
PRS
24VDC Batt
Acelerómetro
Sensores
Strain Gage
Sensor presión
Sensor Posición-
velocidad

13. Módulo Coordinador
 uProcesador Atmel 16 MHz
8 bit
 Memoria Flash Fat32
Archivos de hasta 4GB
Precisión de +-2ppm
 Reloj Tiempo Real Alarmas distintas periodicidades
ZB Mesh
250 kbps
 Módulo ZigBee 40m de alcance (120 aire libre)

14. Sensores
ADXL345
 Acelerómetro Configuración Digital
13 bit
+-2g, +-4g, +-8g, +-16g
 Strain Gauge Esfuerzos axial, flexión y
corte
Biaxial y triaxial
 Presión Diferentes rangos
Configurable en módulo
 Encoder (avance, Encoder cuadratura
Óptico IP65 o magnético IP67
velocidad) Hasta 300Hz

15. Sensores Variables Eléctricas
Sensores efecto Hall
 Corriente Aislados del circuito de potencia
Rangos hasta 1000A
Precisión 1%
Sensores efecto Hall
 Voltaje Aislados del circuito de potencia
Rangos hasta 6000V
Precisión 1%

16. Interfaz gráfica
 Respaldo en Base de Datos
 Visualización en tiempo real
 Configuración de alarmas
 Visualización de historial de operación
 Estadísticas
 Acciones Recomendadas

17. Piloto: Monitoreo Pala 495HR, Collahuasi
Módulos con
acelerómetros:
 Autónomos
 Hasta 3.2 kHz
 Modo ahorro de energía
 Alarmas configurables

18. Piloto: Monitoreo Pala 495HR, Collahuasi

19. Torre Perforación. Otro Caso
Monitoreo y registro permanente de:
 Presión de rotación (PSI)
 Presión de avance (PSI)
 Presión de Aire (PSI)
 Velocidad de rotación (º/seg)
 Velocidad de penetración (m/h)

20. Arquitectura Global
W
i- M
ax
ZigBee
oG
Mesh
PR
S
Base datos
Servidor Web
Gateway

21. Arquitectura Local
Módulo remoto Módulo remoto
Gateway Alimentado Autónomo
Wi-Max o G
PRS
24VDC Batt
Acelerómetro
Vibraciones
Sensores
Strain Gage
Sensor presión
Aire Rotación Avance
Sensor Posición-
velocidad
Rotación Penetración

22. Conclusiones
 Las fisuras pueden conducir a fallas catastróficas de alto
costo
 Se requiere monitoreo remoto inalámbrico en zonas
críticas
 Mucho trabajo previo pero ahorros son significativos