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1 14 de maio de 2013 Belo Horizonte (MG) Empresa: Mineração Caraíba Trabalho premiado: Invenção de um novo dispositivo para medidas de densidade por amostragem de polpa de minério na Mineração Caraíba Categoria: Processo Autores: Oscar Sardinha Antônio Carlos da Silva Benonil Carneiro Revista Minérios & Minerales Tel.: (11)

2 15º PRÊMIO DE EXCELÊNCIA DA INDÚSTRIA MÍNERO-METALÚRGICA BRASILEIRA CATEGORIA: PROCESSO TÍTULO: INVENÇÃO DE UM NOVO DISPOSITIVO PARA MEDIDAS DE DENSIDADE POR AMOSTRAGEM DE POLPA DE MINÉRIO N MINERAÇÃO CARAIBA S/A. Autores: Oscar Sardinha Antônio Carlos da Silva Benonil Carneiro 1. HISTÓRICO DA EMPRESA A Mineração Caraíba S. A. lavra e beneficia minério de cobre no município de Jaguarari, norte da Bahia desde A lavra atualmente é realizada em mina subterrânea e em minas a céu aberto. Na mina subterrânea são desenvolvidos poços, rampas e galerias para extração do minério de cobre sulfetado. INTRODUÇÃO PROJETO A equipe de Melhoria Continua Check-up atua no setor de manutenção elétrica, instrumentação. Foi verificado que a instrumentação estava constantemente realizando calibração do instrumento densímetro, que funciona com o princípio de pressão diferencial entre dois pontos. Este instrumento utiliza dois sensores que ficavam instalados no interior das tubulações de polpa, que dispõem de uma bomba que transfere a polpa do espessador 03 e outra para o espessador 04 na área de bombeamento de rejeito. Devido o densímetro não estar funcionando os operadores realizam coletas de polpa de forma manual que é bastante arriscada por não se tratar de uma informação continua. O tempo entre as medições era a cada 30 minutos, neste período pode ocorrer um aumento de % de sólido e o operador só toma conhecimento quando for fazer a próxima leitura depois que o problema ocorreu, conforme foto (figuras 01) a baixo para verificar a densidade da polpa utilizando a balança Marcy. Para que a operação pudesse manter o processo estável era necessário confiar nas medições de densidade. O equipamento então existente não proporcionava esta confiabilidade. Figura 01 Pág 1 de 13

3 2. CONHECENDO O SISTEMA A função do densímetro é Medir a massa volumétrica, ou densidade define-se como a propriedade da matéria correspondente a massa por volume, ou seja, a proporção existente entre a massa de um corpo e seu volume desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração da massa em certo volume. Matematicamente dizemos que é a razão entre a massa do corpo e o volume que o mesmo ocupa. P = M P = a massa especifica M = massa V= volume V Densímetro suas aplicações Aplicação deste equipamento nas linhas de bombeamento de polpa das áreas de moagem, filtragem, espessamento de rejeito e dosagem de cal tem como objetivo medir a densidade do material bombeado, e enviar os dados para o controle do processo no sistema operacional da planta de beneficiamento. O densímetro é um equipamento vital com a informação precisa da densidade junto ao processo, traz segurança para os operadores das áreas, tomar decisão em tempo para corrigir alguma variável que venha desestabilizar o processo, podendo e evitar acidente junto os equipamentos. Exe. Um aumento da densidade acima de 65% de solido na área de espessamento de rejeito que pode causar obstrução de tubulação, de bombeamento de polpa, aterramento do espessador, sobrecarga nos equipamentos e desgastes dos revestimentos das bombas de polpa. O desenho a baixo representa dois tipos de medidores de densidade (Densímetro) instalados nas áreas nos pontos medições junto ao processo no controle tratamento da densidade da cal (foto 02) e controle da densidade de polpa na área de bombeamento de rejeito (foto 03) Por motivo de segurança e custo que eram gerados com a manutenção dos densímetros radiativo, em 2005 o setor elétrico e instrumentação, junto com o setor de segurança resolveram substituir os densímetros radiativos por um método de medir a densidade por diferencial de pressão, com um investimento de R$ (trinta e dois mil reais). Figura 01: Modelos de densímetros. 3. CARACTERIZAÇÃO E ANÁLISE: Pág 2 de 13

4 Realizada pesquisa em conjunto com o planejador da elétrica e instrumentação, no SIEM (sistema integrado de engenharia de manutenção) histórico do densímetro por diferencial de pressão especificamente da área 45 Espessamento de Rejeito foi constatado um índice elevado de calibração do equipamento, conforme dados abaixo. Principais Perdas a. Baixa confiabilidade nos dados enviada pelo densímetro para o controle do processo b. Custo com a manutenção com reposições de componentes danificados R$ c. Risco de acidente com equipamento aterramento dos espessadores 03 e 04 por falta de informação de densidade junto ao processo. d. Stress por parte dos operadores devidos o alto nº de coletas de amostras feita manual para verificar a densidade da polpa nos espessadores 03 e 04 e. Insatisfação das equipes de manutenção e operação com a indisponibilidade do equipamento O problema do densímetro é percebido da seguinte forma: Pág 3 de 13

5 1. O valor indicado do instrumento não corresponde com a balança marcy; 2. Desgaste acentuado e prematuro dos sensores (células de carga); 3. Equipamento não mantém a calibração; 4. Falta de indicação do instrumento; 5. Diferença de indicação do instrumento com o laboratório. Folha de dados demonstra a diferencia na indicação de valores do densímetro da A45 espessamento de rejeito comparado com o laboratório, esta diferencia e a falta de indicação do instrumento gera a insegurança por parte dos operadores na operação da planta sem uma precisão na indicação de densidade para o controle do % de sólido que é o ponto mas importante do processo (coleta realizada durante a realização do projeto) Acompanhamento das indicações do densímetro da A45 Data Indicação Massa Volume Am. Lab. Média amostra laboratório Diferença relativa L.I L.S 2/8/2006 sem indicação , ,76 1,759-3,00 3,00 8/8/2006 sem indicação , ,76 1,759-3,00 3,00 15/8/2006 sem indicação , ,78 1,777-3,00 3,00 22/8/2006 sem indicação , ,77 1,767-3,00 3,00 29/8/2006 sem indicação , ,78 1,778-3,00 3,00 4/9/2006 1, , ,74 1,738-0,119-3,00 3,00 18/9/2006 sem indicação , ,70 1,698-3,00 3,00 4/10/2006 1, , ,76 1,753-0,964-3,00 3,00 10/10/2006 1, , ,73 1,736-1,370-3,00 3,00 16/10/2006 sem indicação , ,74 1,740-3,00 3,00 23/10/2006 sem indicação , ,59 1,592-3,00 3,00 31/10/2006 1, , ,79 1,797 21,53-3,00 3,00 7/11/2006 1, , ,46 1,465 1,032-3,00 3,00 13/11/2006 1, , ,74 1,737 8,481-3,00 3,00 20/11/2006 1, , ,72 1,725 3,747-3,00 3,00 27/11/2006 1, , ,68 1,676 1,530-3,00 3,00 4/12/2006 1, , ,67 1,664-0,992-3,00 3,00 12/12/2006 1, , ,85 1,850-3,776-3,00 3,00 Visita de Campos Pág 4 de 13

6 Realizado visita nas áreas: 43 moagem,44 filtragem, 45 rejeito e 46 tratamento da cal, no local onde os densímetro estão instalados, com objetivo de coletar mais informações sobre o problema e suas consequências juntos ao processo. 1. Segundo os operadores principalmente o da área 45 área que tem como função receber todo rejeito do minério processado na usina. Torna-se arriscado a operação da planta com a falta de informação de densidade um equipamento que é de grande importância para o processo 2. Insegurança por parte dos operadores das áreas quanto a precisão da indicação dos valores apresentada pelo o equipamento para o processo. Transmissor radiativo Célula de carga Foto 02 - Densímetro radiativo Foto 03- Densímetro por diferencial de pressão Coletas de dados realizados no laboratório onde foram constatadas diversas falha do equipamento conforme a tabela a baixo Acompanhamento das indicações do densímetro da A45 Data Indicação Massa Volume Am. Lab. Média amostra Diferença laboratório relativa L.I L.S 18/4/2007 1, , ,79 1,79-0,36-3,00 3,00 7/5/2007 1, , ,82 1,82-3,56-3,00 3,00 18/5/2007 1, , ,77 1,78 1,47-3,00 3,00 21/5/2007 1, , ,73 1,73-1,15-3,00 3,00 30/5/2007 1, , ,71 1,72-3,17-3,00 3,00 5/6/2007 1, , ,73 1,74-4,58-3,00 3,00 12/6/2007 1, , ,77 1,76-3,48-3,00 3,00 28/6/2007 1, , ,71 1,71-1,33-3,00 3, ,91 12/7/ , ,69 16/7/ , ,69 25/7/ , ,77 30/7/ ,75 Pág 5 de 13

7 9/8/2007 1,70 15/8/ /8/ /8/2007 1,78 13/9/ /9/ /9/2007 3/10/2007 1,93 19/10/2007 1,85 31/10/2007 5/11/ /11/ /11/ /11/2007 3/12/ , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,75 1,56-9,03-3,00 3,00 1,83 2,91-3,00 3,00 1,80-7,41-3,00 3,00 1,77-4,31-3,00 3,00 Definição das causas influentes (brainstorming) O grupo analisou as causas levantadas e concluiu que as relevantes (prováveis) seriam 1 e a 2. Escolha das causas mais prováveis (hipóteses) Pág 6 de 13

8 Utilizando o método dos porquês as causa mais prováveis foram desdobradas até determinar-se a fundamental. 1-As informações da densidade ficam disponibilizado para o processo de 30 em 30 minutos As medições da densidade são realizadas em manual pelo os operadores. Densimetro danificado não disponibiliza as informações para o processo 1- O densímetro não resiste ao atrito com o material tornando incompatível a sua aplicação para funcionar nesse processo FALTA DE CONTROLE DE DENSIDADE NAS ÁREAS MOAGEM, FILTRAGEM, REJEITO E TRATAMENTO DE CAL. O equipamento parava a indicação O equipamento apresentava constantemente fora de calibração 2-falha do equipamento 3-equipamento desajustado CAUSA FUNDAMENTAL: Equipamento de medição de densidade não resiste ao atrito com o processo 1. O equipamento atual para medição de densidade trabalha com um transmissor e duas células de carga inserida na tubulação fazendo contato direto com o processo, devido à polpa ser um material bastante abrasivo gerava o desgaste prematuro das células de carga consequentemente o equipamento parava de funcionar. 2. Quando o equipamento deixava de indicar era feito manutenção mas em pouco tempo voltava apresentar o mesmo defeito, isto já era o sinal de desgastes da célula de carga 3. Equipamento apresentava um índice elevado de calibração para corrigir erro na indicação devido o valor indicado ser incompatível quando o mesmo era verificado utilizando a balança de marcy pelo o processo, sinais de desgaste das células de carga RESULTADOS OBTIDOS Plano de Ação Foram analisadas todas as informações obtidas após estudo com as com os densimetro das áreas 43,44,45,e 46 e definidas ações que serão implementadas para bloquear as causas detectadas como fundamentais para falta de controle de densidade. O grupo em reunião chegou a seguinte conclusão: Pág 7 de 13

9 a) Se continuar utilizando o mesmo tipo de densímetro, e o problema persistir, sendo assim, o grupo resolveu projetar um tipo de densímetro de menor custo que seja capaz de trabalhar dentro das nossas condições do sistema de bombeamento de polpa das áreas e que venha garantir a indicação e o controle do % de sólido estabelecido pelo processo com segurança no sistema da planta. b) Ficou acertado para equipe desenvolver um novo densímetro que não seja radiativo e que as unidades sensora não tenham contato direto com o processo, que seja de fácil manutenção e baixo custo de implantação, que disponibilize uma indicação no local. c) Foram desenvolvido três modelos para serem analisados. O modelo 01 apresentou dificuldade para limpeza após a coleta de material de medição. O modelo 02 apresentou sistema mecânico e a necessidade de manutenção constante. O modelo 03 contemplou todas as necessidades para implantação do projeto. Descrição Detalhada do equipamento Este projeto compreende: consiste num dispositivo para medidas de densidade por amostragem de polpa de minério que Indicador Digital Com. Man / Automático Tubo de alimentação A mostradora de polpa Sistema de lavagem Distribuidor de polpa Coletor de medição Dreno do vaso coletor Caixa de descarga dispositivo medidor de densidade, preferencialmente é utilizado em processos de beneficiamento do cobre sulfetado que compreendem das seguintes etapas de processo: Britagem Primária, Secundária e Terciária; Homogeneização; Moagem; Flotação; Pág 8 de 13

10 Espessamento e filtragem; Sendo assim, para estabelecer o controle da densidade/sólido no processo torna-se necessário o uso de um adequado equipamento medidor de densidade. Para isso se utiliza a seguinte relação: % de sólido em relação a densidade: DP - 1 % sol. = X 1,47 DP DP = Densidade da polpa Cálculo de Densidade para % Sólido. Densidade= 1,3 d H 2 O= 1 Fator= 147 % sólido= 30,33 O controle operacional da flotação é feito através de uma amostragem automática em cinco pontos do circuito: alimentação da flotação e rejeito final, concentrado final, concentrado rougher e rejeito scavenger. Essas amostras são analisadas em forma de polpa em um analisador contínuo por fluorescência de raio X, (Modelo XRA 1600 da Denver Autometrics). Para controle do balanço de massa da usina, são realizadas nos três principais fluxos da flotação (alimentação nova da flotação, concentrado final e rejeito final), amostragens sistemáticas por amostradores instalados na planta, compondo uma amostra a cada 08 horas e enviadas para o laboratório químico para analise de cobre total. Odispositivo de medição de densidade por amostragem é um equipamento essencial, que ajuda a informar com precisão a densidade junto ao processo trazendo também segurança para que os operadores da área favorecendo a devida tomada de decisão, num intervalo de tempo adequado, afim de corrigir alguma variável que venha a desestabilizar o processo e, ou causar acidentes junto aos equipamentos. Por exemplo, um aumento da densidade acima de 65% de sólidos numa determinada área de processo pode causar obstrução de tubulação de bombeamento polpa, aterramento do espessador, sobrecarga nos equipamentos e desgaste dos revestimentos das bombas de polpa. Em comparação com os densímetros do estado da técnica o densímetro apresenta-se com exatidão, sendo devidamente confiável a exercer medições automáticas on-line e contínua. Verificação Resultado após a data de implantação do novo densímetro na área 45 Espessamento de Rejeito Pág 9 de 13

11 04/01/ /01/ /01/ /02/ /03/ /03/ /04/ /04/ /05/ /05/ /06/ /06/ /07/ /07/ /08/ /08/ /09/ /10/ /10/ /10/ /11/ /11/ /12/ /01/ /01/ /02/ /02/ /02/ /03/ /04/ /05/ /05/ /06/ /07/ /07/ /08/ /08/ /09/ /09/ /10/ /11/ /11/ /12/ /01/ /02/ /03/ /04/ /08/208 06/08/ /08/ /08/ /08/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /10/ /10/ /11/ /11/200 8 Release Projeto Revista Minérios & Minerales Indicação Densímetro x Analise Laboratório 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 Antes Depois Indicação Média amostra laboratório One-way ANOVA: Densidade versus Fonte Source DF SS MS F P Fonte 1 0, , ,22 0,641 Error 62 0, ,00560 Total 63 0,34820 S = 0,07481 R-Sq = 0,35% R-Sq(adj) = 0,00% Individual 95% CIs For Mean Based on Pooled StDev Level N Mean StDev Check-Up 32 1,7367 0,0785 ( * ) Laboratório 32 1,7280 0,0710 ( * ) ,712 1,728 1,744 1,760 Pooled StDev = 0,0748 Este resultado nos garante dizer estatisticamente que as médias entre o medidor e o laboratório são iguais. Pág 10 de 13

12 Fonte de Medição Fonte de Medição Densidade Release Projeto Revista Minérios & Minerales 1,9 1,8 1,7 Boxplot of Densidade Este resultado nos garante dizer que as variâncias são iguais. 1,6 1,5 Instrumento Laboratório 0,05 0,06 C heck-up Laboratório Fonte Test for Equal Variances for Densidade 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 95% Bonferroni Confidence Intervals for StDevs F-Test Test Statistic 1,55 P-Value 0,192 Levene's Test Test Statistic 1,43 P-Value 0,236 Assim, como a média e as variâncias são iguais, podemos afirmar que tanto o resultado do densímetro check-up quanto o resultado do laboratório são iguais. Instrumento Laboratório 1,5 1,6 1,7 1,8 Densidade 1,9 2,0 2,1 Resultado Financeiro com Projeto CUSTO PARA IMPLANTAÇÃO DOS NOVOS DENSIMETRO EM SUBSTITUIÇÕES OS DENSIMETROS DANIFICADOCONFORME TABELA A BAIXO FABRICANTE FABRICANTE FABRICANTE CARAIBA QUANT AREA LOCAL V.UNITARIO V.UNITARIO V.UNITARIO V.UNITARIO R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ , M03 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ , M04 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ , BP25 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ , EP03 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ , EP04 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ , TRA.CAL R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 TOTAL R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 R$ ,00 Padronização Foi instalado o novo densímetro inicialmente nos equipamentos considerado com a necessidade de operar com um maior controle de sólido que é a área 45 espessador rejeito 03 e 04. Os outros densímetro serão substituídas gradualmente, conforme, a necessidade das áreas e disponibilidade dos equipamentos que serão fabricado após aprovação do PI (plano de investimento)que estar sendo aberto junto a gerencia. 5. CONCLUSÃO O novo densímetro de fabricação Mineração Caraíba. Este projeto foi 100% elaborado pela equipe CHECK-UP, A implantação do trabalho proporcionou uma melhoria operacional muito significativa, verificada junto ao processo e aos operadores, que inclusive solicitaram a implantação do mesmo projeto em outros equipamentos. A perda com a implantação e as manutenções do referido equipamento correspondeu aproximadamente R$ (quarenta e cinco mil). Considerando que a empresa necessita de substituição seis densímetros nas áreas que estão danificados, isto gera um custo de aproximadamente, R$ a R$ conforme orçamento dos fabricantes por equipamento, com a implantação do densímetro fabricação Caraíba (Check-up) o custo total é de R$ Pág 11 de 13

13 A solicitação dos operadores para a implantação dos novos densímetros em outras áreas demonstra a eficácia do projeto e a importância da criatividade e boa vontade das pessoas no processo de melhorias contínua da organização. A presente invenção refere-se a um equipamento para ser utilizado em plantas beneficiamento de minério. O objetivo é fornecer um medidor de densidade da polpa bombeada diretamente da área onde ocorre o processamento do minério e enviar os dados para o controle automatizado, otimizando amostragens, praticidade e confiabilidade das informações em tempo real. O desenvolvimento deste projeto levou a equipe a um ano de estudo com o objetivo de desenvolver um equipamento que substituísse as atividades que era realizadas manualmente pelos os operadores e garantir a segurança e evitar um acidente como o aterramento do espessador na área de bombeamento de rejeito, as medições de densidade, era uma atividade bastante desgastante devido a quantidade de amostra e procedimento de medições, o novo densímetro e mais um dos trabalhos desenvolvidos 100% pelas as equipes de melhoria continua, programa desenvolvido pela Mineração Caraíba, este equipamento apresenta um grande diferencial do demais densímetro existente no mercado. 1. segurança por não ser radioativo, 2. confiabilidade junto ao processo 3. baixo custo de implantação e de fácil manutenção. Este novo densímetro vem contribuir para e o meio ambiente e o nosso planeta. Podemos a firmar que este equipamento e o primeiro e único no Brasil utilizando este método de medições. O referido equipamento é patenteado junto ao órgão INPI (INSTITUTO NACIONAL DE PROTECAO INDUSTRIAL) Protocolo de nº em 31/05/2010. Publicado na revista RPI Revista de Proteção Industrial nº2180 de 16/10/2012 DIRPA-Despachos Relativos à Pedido e Patentes Conheça os autores do projeto Benonil Carneiro Técnico de manutenção da Mineração Caraíba (Sulfetado e Oxidado), com experiência na área automação industrial desenvolvida na própria empresa e especialista em projetos de melhoria, Green Belt e PDCA. Tem 34 anos de experiência em manutenção e automação de equipamentos de mineração e beneficiamento. Antônio Carlos da Silva Técnico de manutenção da Mineração Caraíba. Formado em 2011 pela Escola Técnica Federal de Pernambuco. Com experiência na área automação industrial desenvolvida na própria empresa, é especialista em projetos de melhoria, PDCA. Tem 29 anos de experiência em manutenção e automação de equipamentos de mineração e beneficiamento. Oscar Nelson Sardinha Engenheiro Mecânico formado pela PUC-MG, com MBA em Gerenciamento de Projetos pela FGV. Atuou em montagem de elevadores e projetos de motores de combustão. Como gerente de manutenção na Mineração Caraíba, é responsável Pág 12 de 13

14 pelas manutenções elétricas, instrumentação e mecânica das plantas de beneficiamento de minério sulfeto e oxidado e dos equipamentos móveis de mina subterrânea. Pág 13 de 13

15 Conheça os autores do projeto Benonil Carneiro Técnico de manutenção da Mineração Caraíba (Sulfetado e Oxidado), com experiência na área automação industrial desenvolvida na própria empresa e especialista em projetos de melhoria, Green Belt e PDCA. Tem 34 anos de experiência em manutenção e automação de equipamentos de mineração e beneficiamento. Antônio Carlos da Silva Técnico de manutenção da Mineração Caraíba. Formado em 2011 pela Escola Técnica Federal de Pernambuco. Com experiência na área automação industrial desenvolvida na própria empresa, é especialista em projetos de melhoria, PDCA. Tem 29 anos de experiência em manutenção e automação de equipamentos de mineração e beneficiamento. Oscar Nelson Sardinha Engenheiro Mecânico formado pela PUC- MG, com MBA em Gerenciamento de Projetos pela FGV. Atuou em montagem de elevadores e projetos de motores de combustão. Como gerente de manutenção na Mineração Caraíba, é responsável pelas manutenções elétricas, instrumentação e mecânica das plantas de beneficiamento de minério sulfeto e oxidado e dos equipamentos móveis de mina subterrânea.

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