Indústria de Mineração: Como Realizar a Medição de Nível Precisa de Sólidos, Líquidos e Lamas em Processos Altamente Instáveis?

Material atualizado em 26/01/2021

A Medição de Nível é responsável por manter a qualidade da produção das Indústrias, ao supervisionar corretamente as máquinas, evitar Não Conformidades no futuro, garantir uma instrumentação sem erros e otimizar resultados. 

Na Indústria Mineral Brasileira, a Medição é ainda mais importante, pois os insumos como Sólidos, Líquidos e Lamas são altamente instáveis e necessitam de uma Medição exata. 

Se você trabalha nesta área, vale a pena conferir o post e entender melhor como aumentar sua produtividade!

A Indústria Mineral Brasileira

A indústria mineral brasileira, formada pelos segmentos empresariais de exploração, de mineração e de transformação mineral, é um importante setor no Brasil, pois suas matérias-primas são suficientes para sustentar internamente o crescimento econômico, além de gerar grandes divisas via exportação dos excedentes produzidos, mesmo em tempos difíceis, como em crises internacionais. 

A infraestrutura deste tipo de produção é mais complexa que muitas outras produções, uma vez que a mineração não escolhe o lugar onde será implantada, pois os recursos minerais só ocorrem onde os processos geológicos permitirem. Esse tipo de característica, atrelada à necessidade de, muitas vezes, interiorizar acessos, energia, etc com recursos próprios, traz ainda mais responsabilidade ambiental e de segurança para os envolvidos, mostrando a necessidade de tecnologias de instrumentação e controle de qualidade. 

O Processo Industrial Mineral 

O ciclo de produção mineral é longo, com processo integrado em série e contínuo, desde a mina até a distribuição. Os minérios quase nunca se apresentam na natureza na forma que são consumidos pela indústria, tanto pelo tamanho, ou pela associação de minerais inúteis para o processo industrial. Para a recuperação máxima do minério de ferro e o retorno do investimento, são apresentadas estratégias de controle, visando a automação e otimização dos resultados. São elas:

  • Sistema de Otimização;
  • Sistema de Supervisão;
  • Sistema de Controle;
  • Sistema de Instrumentação.

Cada uma dessas estratégias possui sua importância, assim como a relação entre elas na automação industrial, visando diminuir o custo dos produtos, melhorar a qualidade dos mesmos, manter a segurança do operador e a redução dos possíveis impactos ambientais.

O papel da Instrumentação e da Medição de Nível na produção

O tratamento dos minérios visa preparar, concentrar ou purificar minérios por métodos físicos/físico-químicos sem alterar a constituição química dos minerais com o objetivo de adequá-lo à produção comercial. 

Hoje em dia, existem tecnologias especializadas em melhorar o rendimento do processo em alguns elementos como: medição de nível, hardware, estratégias de controle, manutenção e desenvolvimento. Como exemplos da função dessas tecnologias de otimização, podemos citar as tecnologias de barramentos de comunicação digitais, a disponibilidade de banco de dados, a monitoração em tempo real dos “status” dos equipamentos e das variáveis de processo, o histórico via internet, além do intertravamento de segurança, etc.

A instrumentação é então utilizada para monitorar cada etapa do processo, sendo composta por: 

  • Sensores: instrumentos que realizam as medidas do processo com base em fenômenos físicos; 
  • Transdutores: instrumentos que traduzem as medidas feitas pelos sensores em sinais elétricos ou conjuntos de bits para que possam ser transmitidas aos dispositivos de controle; 
  • Atuadores: agem sobre o processo sob o comando dos controladores. É a camada mais importante, pois constitui uma área de interface crítica entre o processo e os outros sistemas, ou seja, o bom desempenho das demais camadas é totalmente dependente da qualidade dos dados fornecidos pela instrumentação.  

Os Instrumentos Inteligentes de Medição de Nível são indispensáveis no controle e constância das variáveis como: granulometria, densidade, pressão, adição de água, abertura/ fechamento dos equipamentos (por exemplo, o ciclone), teor de enxofre, velocidade de transbordo, nível, vazão, temperatura, umidade, % de sólidos, entre outras. Essa segurança em relação ao sistema permite uma redução significativa em custos de engenharia, configuração, instalação e comissionamento, além de possibilitar manutenção preventiva eficaz através de gerenciamento de ativos e configuração remota.

Imagine, por exemplo,que a Medição de Nível não está correta e a velocidade de transbordo está incorreta, levando à um vazamento de produtos tóxicos? A correta Medição de Nível é responsável por evitar esse tipo de situação, que causa problemas financeiros, trabalhistas e ambientais!

É importante ressaltar que para a instrumentação funcionar bem é preciso uma combinação com outros equipamentos do campo – os quais devem ser criteriosamente escolhidos durante a fase de projeto – como o tipo do controlador utilizado, os tipos de protocolos de comunicação que o controlador suporta, o condicionamento de sinais, os tipos de entradas/ saídas E/S e as possibilidades de expansão.

O controle automático representa um papel vital no avanço do beneficiamento de minério. É essencial, por exemplo, para controle de pressão, temperatura, umidade, viscosidade e fluxo nesse processo.

Vamos conferir como exemplo, o papel da Medição de Nível em uma das etapas de um processo industrial mineral:

Velocidade do motor de um alimentador de correia


O sistema de controle da velocidade do motor é usado na alimentação de um britador através de 2 intertravamentos:


1º Intertravamento = atua na velocidade do alimentador de correia, quando a medição do nível do britador atinge sua capacidade alta (ex: 70%)

2º Intertravamento = desliga o do motor do alimentador de correia quando a medição de nível atinge sua capacidade mais alta (ex: 95%), interrompendo então, a operação do sistema de britagem a partir deste ponto. 

Desafios durante a Medição de Nível

Para conseguir um processo de produção eficiente na indústria, é necessário que os medidores de nível escolhidos estejam calibrados e livres de interferências causadas pelos desafios enfrentados pela Medição de Nível presentes no processo industrial, garantindo que a produção transcorra perfeitamente e a confiabilidade da medição seja alta. 

Além disso, todos esses desafios afetam negativamente a produtividade da planta ao gerar alarmes falsos, transbordamentos e  outras Não Conformidades.

Não Conformidade na Indústria, do que se trata?

Todo processo industrial depende de vários fatores para ocorrer e obedece diversos padrões e normas técnicas. Com certeza, a cobrança para que não ocorra uma não conformidade de um produto ou processo é severa sobre os funcionários de uma indústria, fazendo parte da rotina de qualquer instrumentista ou outro profissional de Instrumentação Industrial.

Conformidade é a adequação de um produto ou processo avaliado através de medições, testes e auditorias, tendo como intuito atender determinado requisito técnico. Todo processo na indústria está sujeito a não conformidade, que significa o não atendimento a um requisito. Na maioria das vezes, está ligada a processos que geram resultados fora do esperado ou insatisfatórios. Além disso, também é preciso manter alta a Confiabilidade nos processos.

Confiabilidade nos Processos

Podemos definir Confiabilidade, de acordo com a NBR-5462, como a probabilidade de não ocorrência de falhas durante um período de tempo e sob condições pré-estabelecidas.. O termo é usado como medida de desempenho de confiabilidade.

Se você é um Técnico ou Supervisor de Manutenção ou Automação Industrial, sabe que a falta de um processo industrial confiável pode causar sérios danos ao trabalho. No processo de Medição de Nível, por exemplo, temos os desafios já citados anteriormente, que podem afetar o sensor de nível, fazendo com que ele atinja leituras imprecisas.

A confiabilidade dos instrumentos é um dos fatores que afetam a produção e eficiência da planta em que você atua!

Quais são os desafios da Medição de Nível na Indústria de Mineração?

Quando falamos na Indústria de Mineração, podemos pensar também na exploração, extração e beneficiamento de minerais que se encontram presentes em todo o território, desde rochas até o solo. 

Vamos conferir um exemplo do processo industrial no qual a polpa de minério é bombeada do Tanque de Homogeneização para a Caixa de Distribuição:

Trata-se de um tanque de pequeno volume que faz a constante destruição da polpa de minério para os filtros. O controle de nível na Caixa da Distribuição é o que determina a vazão de trabalho da bomba. Caso ocorra transbordamento da polpa, ela retornará para o Tanque de Homogeneização e será bombeada novamente para a Caixa.

Existem diversos desafios para a Medição de Nível, já que a Caixa de Distribuição possui um volume pequeno, com variações de processo (de 0% a 100%) em poucos segundos, elevada agitação de produto e formação de espuma, o que torna esta medição um problema para boa parte dos equipamento de medição de nível disponíveis no mercado.

Qual a solução para este caso?

Os transmissores de nível RF-admitância são totalmente imunes a interferências de processos como poeiras ou pó em suspensão, incrustação, agitação, vapor, espuma e umidade. Ao contrário do que acontece com equipamentos do tipo radar, ultrassom e outros mais comumente utilizados nestes processos, a medição não é afetada por elementos de processo.

Estes transmissores servem para processos com líquidos ou lamas incrustantes com densidade média ou alta, com pouca formação de espuma, com elevada agitação, em vasos, geometrias complexas ou dificuldade de modificações mecânicas para instalação e podem ser usados em conjunto com um tubo concêntrico, que é um tubo acalmador que permite ao equipamento realizar medição de líquidos e lamas onde haja elevada agitação, formação de espuma, turbilhão e ciclos muito rápidos de enchimento.

Dependendo da escolha do fabricante que atuará ao seu lado para encontrar a solução ideal, os transmissores podem possuir tecnologias responsáveis pelo fim das interferências de medição e que eliminam os efeitos da corrente resistiva. 

Representa o fim dos alarmes falsos, e consequentemente uma otimização na produção!

Além disso, o equipamento ideal para este processo precisa possuir um tempo de resposta menor que 100 milissegundos, para que o delay causado por esvaziamento ou enchimento rápido do tanque de processo seja evitado. E a solução ideal também possui grande durabilidade, de modo que o gasto com manutenções e reparos será menor e, consequentemente, gerará uma economia significativa.

Conclusão

Se você, profissional da Indústria de Minério, chegou até aqui, espero que tenha conseguido entender a importância de uma boa elaboração do projeto básico e detalhado da automação, assim como a escolha da Instrumentação correta para otimizar seus resultados. 

O conceito de otimização, então, está relacionado à melhoria de índices de uma planta industrial, a partir da modernização dos recursos instalados, adoção de estratégias de controle avançado e de mudanças de caráter operacional. É assim que o bom trabalho do engenheiro projetista, logo nas fases iniciais do projeto, resulta na diminuição de problemas nas fases de implantação e manutenção de uma planta.

Conclui-se que uma seleção criteriosa de fabricantes e profissionais de excelência no mercado de instrumentação e controle industrial, recursos para operação e supervisão de qualidade, e condições operacionais da planta, podem proporcionar um ganho significativo de produção, diminuir seu custo, agregar melhorias à qualidade do produto e ao serviço, e, sempre que possível, proporcionar um número reduzido de interferências do operador.

Estude todas as informações compartilhadas nessa postagem e visualize a mudança que dará um upgrade no seu processo industrial!