La forza centrifuga spinge oggetti di grandi dimensioni ai lati, e la gravità li lascia cadere attraverso il tubo di uscita. Il vortice al centro solleva le cose più piccole e leggere verso il tubo di uscita superiore.
Le miniere utilizzano gli idrocicloni per separare le particelle di sabbia dai liquidi in un liquame. Se le particelle di sabbia diventano troppo grandi, il ciclone si intasa. Un ciclone intasato rappresenta un rischio per la sicurezza e comporta danni agli assets e perdita di produzione.
I componenti principali di ciascuna centrifuga sono illustrati nell’Immagine 1. I componenti principali includono:
- Ingresso di alimentazione (dove il liquame entra nella centrifuga)
- Vortice scanalato (dove si forma il vortice)
- Ugello apicale (dove i solidi concentrati escono dal vortice)
- Overflow (dove i solidi diluiti escono dal vortice)
La miniera di Antapaccay, in Perù, utilizza un gruppo di 6 centrifughe idrocicloni come parte del processo di separazione dei minerali.
Quando gli idrocicloni sono raggruppati in questo modo, vengono chiamati nidi. Un problema di affidabilità costante che la miniera di Antapaccay deve affrontare con i suoi nidi è la sabbiatura e gli intasamenti che portano a un’usura eccessiva delle centrifughe e dei loro componenti, nonché a interruzioni della produzione.
La sabbiatura è causata dall’aumento delle dimensioni delle particelle granulari. I blocchi si verificano quando le dimensioni delle particelle aumentano ulteriormente. Questo può portare a picchi di pressione che possono causare problemi di sicurezza per gli operatori, perdita di produzione e danni alle apparecchiature.
Rilevare “sabbiature” e “blocchi” negli idrocicloni. Determinazione dell’usura dei rivestimenti interni in gomma sul tubo di uscita.
Una soluzione di monitoraggio permanente per prevenire sabbiature e ostruzioni
Il sistema Vigilant di SDT Ultrasound Solutions è una soluzione di monitoraggio online multicanale che combina sensori a ultrasuoni e a vibrazione per il monitoraggio permanente di asset critici. Il Vigilant risponde alla necessità di avere un preavviso di guasto di asset critici in aree remote o di difficile accesso.
Vigilant è stato progettato per fornire ai team di affidabilità un feedback continuo sullo stato di salute degli asset più critici della fabbrica. Combina i dati delle due discipline più importanti per il monitoraggio delle condizioni degli asset (ultrasuoni e vibrazioni) per fornire informazioni avanzate sui potenziali guasti delle macchine.
Processo di separazione dei minerali e ispezione
Il processo inizia quando la pasta entra dall’ingresso di alimentazione. Nella camera di alimentazione inizia la ciclonazione. Le particelle più pesanti si spostano verso le pareti esterne e l’apice. Questa fase è nota come “sottoflusso”. Le particelle più leggere rimangono vicino al centro del cono e vengono trasportate dal vortice, che viene chiamato overflow.
Il processo inizia quando la pasta entra dall’ingresso di alimentazione. Nella camera di alimentazione inizia la ciclonazione. Le particelle più pesanti si spostano verso le pareti esterne e l’apice. Questa fase è nota come “sottoflusso”. Le particelle più leggere rimangono vicino al centro del cono e vengono trasportate dal vortice, che viene chiamato overflow.
Il processo di ispezione di questo problema di affidabilità è stato molto semplice grazie all’aiuto di un sistema di monitoraggio permanente. I tecnici SDT hanno innanzitutto collegato un sensore RS2T a ciascuno dei 6 idrocicloni. Hanno quindi utilizzato i segnali ultrasonici prodotti durante il processo di ciclonatura per determinare se si stava verificando una delle seguenti situazioni:
- Piccole particelle (condizione normale)
- Grandi particelle (condizione di sabbiatura/levigatura)
- Senza flusso (condizione di intasamento)
Immagine 2: Condizioni normali, di sabbiatura e di intasamento e relativi segnali ultrasonori
Questi possono essere ulteriormente illustrati nell’Immagine 2.
Gli ultrasuoni sono in grado di identificare facilmente queste modalità di guasto, in quanto l’attrito e l’impatto possono essere monitorati da vicino e seguire le tendenze con i sensori risonanti e il software avanzato di SDT.
Anche quando gli idrocicloni funzionano come dovrebbero, si producono molti ultrasuoni a causa dell’attrito tra i minerali e contro le pareti dei tubi. Questi livelli di ultrasuoni aumentano quando è in corso la sabbiatura.
Abbiamo condotto dei test preliminari per garantire che l’installazione e il monitoraggio permanente funzionassero. I risultati sono visibili nell’Immagine 3.
Immagine 3: Dati del test preliminare
Abbiamo testato i nostri sensori e la soluzione di monitoraggio permanente delle condizioni con le diverse granulosità di minerali che molto probabilmente passano attraverso questo idrociclone.
- La zona A indica una condizione normale
- Le zone B, C e D indicano una sabbiatura indotta intenzionalmente in modo graduale
- Tra le zone D ed E – si è verificato un intasamento, è stato attivato l’arresto di emergenza
- Zona E – Il processo è stato riavviato dopo la rimozione dell’intasamento
- Zona F – È stato raggiunto di nuovo un funzionamento normalizzato
- Zona G – Il flusso è stato intenzionalmente ridotto
- Zona H – Il funzionamento è stato nuovamente normalizzato
In conclusione, siamo riusciti a determinare che gli ultrasuoni erano in grado di rilevare condizioni di sabbiatura e intasamento nei nidi di idrocicloni di questa miniera. Siamo stati in grado di determinare in modo non invasivo se gli idrocicloni funzionassero o meno come dovrebbero. L’installazione non è stata difficile e il monitoraggio dell’impianto dalla sala di controllo della manutenzione e dell’affidabilità si è rivelato facile grazie alla capacità del Vigilant di trasmettere il monitoraggio delle condizioni attraverso reti Ethernet o cellulari.
