OS PERIGOS DA CONTAMINAÇÃO:

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1 2010: issue 6 A publication of Caterpillar Global Mining OS PERIGOS DA CONTAMINAÇÃO: SISTEMAS MODERNOS REQUEREM COMBUSTÍVEL LIMPO Sítios de mineração compram, armazenam e consomem milhões de litros de combustível todo ano uma despesa grande e um fator de contribuição principal para o desempenho da máquina. Os sistemas de injeção de combustível atuais, cada vez mais complexos, exigem que o combustível tenha mais qualidade especialmente quanto à limpeza do que nunca. Apesar das minas não poderem sempre controlar o estado do combustível recebido, elas podem afetar seu teor de limpeza ao entrar na máquina. As minas ao redor do mundo estão tomando providências para reduzir a contaminação do combustível prolongando a vida dos componentes, melhorando o desempenho da máquina, mantendo a economia de combustível e aumentando a disponibilidade da máquina. Não há dúvidas de que o uso de combustível contaminado em sistemas de combustível modernos pode causar muitos problemas ao maquinário, afirma David Barker, consultor de suporte ao produto da Divisão de Mineração Global da Caterpillar. Mas há coisas que as mineradoras podem fazer para controlar a limpeza do combustível que usam. O CUSTO DA CONTAMINAÇÃO A limpeza é vital para diminuir o custo por tonelada devido ao melhor cuidado das máquinas. Sem contar o custo dos pneus, do combustível e dos salários dos operadores das máquinas, cerca de 70 por cento do custo operacional total da máquina concentra-se nos custos do ciclo de vida dos componentes do trem de força, explica Barker. Em um típico caminhão de mineração grande, a distribuição de custo é: Motor 40% Transmissão/Conversor de Torque 10% Comando Final e Diferencial 40% Diversos 10%

2 Os sistemas de combustível modernos usam unidades injetoras eletrônicas, um componente que fornece quantidades precisas de combustível e controla a distribuição da injeção em milésimos de segundo. As unidades injetoras eletrônicas controlam o desempenho e a economia de combustível do motor e, quando gastas, sua substituição é cara. O custo do ciclo de vida do componente é, em linhas gerais, definido como o custo para recondicionar o componente dividido pela vida útil real em horas do componente. Prolongar a vida útil de um componente é o fator mais importante na redução de seu custo de ciclo de vida. Isso não significa simplesmente prolongar os intervalos entre revisões gerais, fazendo com que os componentes se desgastem mais seriamente. Significa executar uma estratégia para reduzir a taxa de desgaste e aumentar a vida útil do componente sem causar desgaste excessivo. O combustível contaminado pode causar uma taxa inaceitável de desgaste no injetor, sua consequente falha e, como resultado, custos de reparos desnecessários, afirma Barker. CONTAMINANTES DE COMBUSTÍVEL Os dois contaminantes mais comuns de combustível são a sujeira e a água em demasia. Esses contaminantes geralmente são introduzidos no combustível durante o processo de transporte, mistura e armazenamento. A água, o contaminante mais comum, pode ser introduzida quando o ar úmido e quente se condensa nas paredes do tanque de combustível e a condensação se acumula. Água em demasia pode reduzir as propriedades lubrificantes do combustível e causar o engripamento do injetor, além de possíveis danos ao motor. Além disso, fungos e bactérias sobrevivem na água. Quando eles entram no sistema de combustível, podem obstruir os filtros de combustível, reduzindo a vida útil dos filtros e causando o desgaste prematuro do injetor, fatores que afetam a vida útil da máquina. Partículas de sujeira, sedimentos e outros sólidos têm efeito semelhante em injetores de combustível, fazendo com que eles sofram desgaste prematuro e resultando em falhas desnecessárias. No entanto, o combustível limpo vai além de simplesmente reduzir problemas. Os benefícios somados incluem maior economia de combustível e vida útil prolongada do componente. Além de reduzir a frequência de substituição de filtros e injetores de combustível, o combustível limpo prolonga a vida útil do injetor. Isso realmente se resume à disponibilidade da máquina, afirma Barker. Quando as máquinas não estão recolhidas para reparos, estão trabalhando no sítio. Menos tempo ocioso traduz-se em maior produtividade. MELHORIA DA LIMPEZA Dois fatores vitais que resultam em qualidade de combustível são a limpeza do combustível fornecido ao sítio e as técnicas de armazenamento e manuseio usadas na chegada. Os fornecedores de combustível, claro, indicam aos sítios de mineração que o combustível oferecido por eles está limpo, afirma Barker. E muitas vezes, a princípio, está. Mas o combustível não vai diretamente para as máquinas; ele vai para tanques de armazenamento a granel que podem estar contaminados ou ter altos níveis de acúmulo de condensação. Para aumentar a vida útil do motor, o combustível adicionado ao tanque de combustível deve ter um nível de material particulado de acordo com a norma ISO 18/16/13, com um nível de conteúdo de água de 0,1 por cento (1.000 ppm). Em algumas áreas geográficas, os fornecedores de combustível para as minas têm a infraestrutura e a disciplina de fornecer combustível relativamente limpo. No entanto, na maior parte das aplicações de mineração, isso é diferente. O combustível que sai da refinaria é transportado para locais distantes por meio de barcos, oleodutos, barcaças e caminhões, e frequentemente é mantido em tanques de armazenamento intermediários. A cada vez que o combustível é armazenado ou movimentado, existe a possibilidade de ele atrair contaminantes. Em

3 alguns casos, grandes quantidades de água e/ou sujeira podem contaminar o combustível. É possível evitar boa parte disso por meio do armazenamento e do manuseio corretos. CAPACIDADE DE ARMAZENAMENTO DE COMBUSTÍVEL Após o tempo adequado de armazenamento, boa parte da sujeira e da água no combustível repousará no fundo do tanque de armazenamento se o combustível for deixado intacto. A capacidade de armazenamento de combustível no sítio deve ser adequada para permitir que as novas entregas de óleo repousem por dois ou três dias antes da retirada do suprimento de combustível do tanque. O problema mais comum em sítios de mineração é a falta de capacidade do tanque, afirma Barker. A capacidade da mina e as frotas de transporte frequentemente crescem mais rápido do que sua instalação de armazenamento de combustível. Isso geralmente faz com que o combustível seja adicionado a tanques enquanto ainda está sendo consumido. Essa prática revolve os contaminantes e os mantém em suspensão no combustível de fornecimento. PROJETO DO TANQUE DE ARMAZENAMENTO Independentemente do tamanho ou da forma, as melhores práticas recomendam que os tanques de armazenamento de combustível tenham o seguinte: Piso do tanque inclinado. A água que se separa do combustível escorrerá para o ponto mais baixo no tanque inclinado. Os tanques devem ter um dreno no ponto mais baixo e serem drenados frequentemente para evitar a presença de água. Tubulação de sucção bem-localizada. Uma tubulação de sucção localizada logo acima do nível do piso assegurará que apenas o combustível limpo seja atraído e que a água e a sujeira que se sedimentaram no fundo do tanque permaneçam intactas. Filtros de respiro dessecantes. Esses filtros removem toda umidade do ar que entra no tanque. Revestimento do tanque não corrosivo. No mínimo, o piso e 1 metro (3 pés) a partir do fundo do tanque devem ser revestidos com epóxi para resistir à corrosão da água capturada. MANUSEIO DO COMBUSTÍVEL Após tomar as providências adequadas quanto ao armazenamento, também é importante ter uma política de manutenção de combustível, com funcionários preparados responsáveis pelo manuseio adequado do combustível. Isso inclui usar contadores de partículas e testes de detecção de água para medir a limpeza e coletar amostras de remessas de entrada e de saída de combustível. COMPLEMENTAÇÃO COM A FILTRAGEM Os filtros de combustível das máquinas são projetados para oferecer filtragem final para limpar moderadamente o combustível de suprimento. A filtragem da máquina não tem a finalidade de limpar combustível contaminado com grandes quantidades de sujeira e água. Se combustível sujo for usado, a capacidade da filtragem embutida é sobrecarregada e os injetores se desgastam prematuramente ou se obstruem. Uma maneira de reduzir a carga nos filtros de combustível é inserir um sistema de filtragem de combustível a granel. A filtragem de combustível a granel consiste em filtros de alta capacidade que removem tanto o excesso de sujeira como a água do combustível de suprimento antes de ele ser colocado na máquina.

4 A Caterpillar projetou um sistema acondicionado para remover sujeira e água. O Sistema de Filtragem de Combustível a Granel da Caterpillar destina-se ao uso em qualquer aplicação em que os usuários armazenem combustível para máquinas ou motores. Ele requer pouquíssima manutenção e contém protetores para evitar que combustível contaminado passe pela unidade. A filtragem de combustível a granel é usada no setor da aviação há mais de 50 anos para tratar desses mesmos problemas. Agora, a Caterpillar adotou essa tecnologia comprovada para auxiliar nossos clientes de mineração. David Barker, Consultor de Suporte ao Produto COMO FUNCIONA A unidade independente é montada em uma plataforma e é colocada entre o tanque de armazenamento de combustível e a estação de abastecimento. Os elementos filtrantes de partículas totalmente sintéticos, de 4 micra, beta 200, removem a sujeira em uma única passagem e retêm eficazmente grandes volumes de detritos. Os intervalos de troca do filtro são de aproximadamente uma vez por mês, dependendo do nível de contaminação. Os elementos filtrantes podem ser fácil e rapidamente substituídos sem a necessidade de ferramentas manuais. A unidade do coalescedor contém vários elementos capazes de remover até 3 por cento de água por volume a ppm (0,1 por cento) ou menos no fluxo nominal. A água removida por esses elementos cai no fundo da unidade do coalescedor e é automaticamente drenada em um recipiente de armazenamento de água. Um mecanismo de flutuação no fundo da unidade monitora o nível da água. Os elementos coalescedores não se obstruem e geralmente requerem troca apenas uma vez ao ano. Uma válvula de controle de fluxo automático diminui a velocidade do fluxo de saída do combustível ou o interrompe se os filtros de material particulado se obstruírem ou se houver quantidades volumosas de água no combustível. Isso assegura que apenas combustível limpo saia da unidade. RECIPIENTE SEPARADOR Repele gotículas de água suspensas no fluxo de combustível em movimento e evita que elas escapem. UNIDADE DO COALESCEDOR DRENO DE ÁGUA AUTOMÁTICO Permite que a água em excesso seja drenada. VÁLVULA DE AMOSTRAGEM DE SAÍDA Fornece acesso para as amostras de combustível filtrado. ELEMENTOS FILTRANTES COALESCEDORES As fibras atraem a água formando gotas grandes que caem na parte inferior (a visão foi simplificada na ilustração). VÁLVULA DE CONTROLE DE PISTÃO LIVRE Desacelera ou desliga o fluxo do combustível se a quantidade de água no combustível exceder a capacidade de fluxo da válvula de drenagem de água ou se os filtros de material particulado ou os filtros coalescedores começarem a se obstruir. Os medidores indicam a restrição do filtro. FILTRO DE MATERIAL PARTICULADO DE 4 MICRA Remove partículas abrasivas. VÁLVULA DE AMOSTRAGEM DE ADMISSÃO Fornece acesso para amostras de combustível não filtradas. HIDRÔMETRO Mede e registra continuamente o volume da água removida. Porta para o elemento de aquecimento opcional. VÁLVULA DE COMPORTA Desliga o fluxo durante o serviço ou a remoção da unidade. COMBUSTÍVEL SEM ÁGUA (DRENADO) E LIMPO COMBUSTÍVEL COM SUJEIRA E ÁGUA

5 A vazão de combustível máxima do sistema de suprimento de combustível do usuário determina o tamanho do sistema de filtragem coalescedora. Há quatro unidades diferentes disponíveis. As unidades menores são de 190 litros por minuto (lpm) (50 galões por minuto - gpm) e 379 lpm (100 gpm). Elas destinam-se a aplicações diurnas de tanque ou para o uso portátil em caminhões de combustível em que o abastecimento é manual. A unidade de 757 lpm (200 gpm) destina-se a estações de combustível que usam abastecimento rápido, em que o fluxo máximo não excede 757 lpm (200 gpm). Essa unidade lidará com tamanhos de caminhão até o Caterpillar 793 de 218 toneladas (240 toneladas curtas). A unidade maior, de lpm (300 gpm), destina-se ao abastecimento rápido de caminhões do tamanho do Caterpillar 797 de 327 toneladas (360 toneladas curtas). A instalação permanente é simples, afirma Barker. Você só precisa de um coxim de concreto pequeno abaixo do tanque de armazenamento de combustível e de uma bomba de suprimento. Também é necessário um recipiente de água nas proximidades para armazenar as águas residuais removidas do combustível. O sistema não requer energia elétrica, a menos que seja usado em climas extremamente frios. Está disponível um aquecedor de combustível elétrico opcional para os casos de clima frio em que pode ocorrer o congelamento da água removida do combustível. VISUALIZAÇÃO DE RESULTADOS Você pode se perguntar por que, se os sítios de mineração reconhecem o valor da limpeza do combustível, nem todos estão usando sistemas de filtragem, afirma Barker. A verdade é que, agora, eles estão começando a entender o quanto isso é importante e quanta diferença faz na vida útil de seus componentes e equipamentos. Por exemplo, a mina Zangezur na Armênia havia enfrentado problemas contínuos com injetores e motores em todos os tipos de equipamentos no sítio. A instalação do sistema de Filtragem de Combustível a Granel da Caterpillar teve grande impacto na mina, que é operada pela Zangezur Copper and Molybdenum Mining Company e é propriedade da empresa alemã Cronimet. A mina Zangezur, fundada em 1952, é a maior empresa de mineração na Armênia e é o sítio de um dos maiores depósitos de molibdênio do mundo. Em 2009, o sítio produziu aproximadamente toneladas ( toneladas curtas) de cobre e cerca de toneladas (9.000 toneladas curtas) de molibdênio concentrado. O sítio opera cerca de 30 máquinas, inclusive caminhões Caterpillar 785, pás-carregadeiras de rodas 992 e 993, vários tratores de esteiras e uma escavadeira. Problemas com o injetor têm impacto negativo em qualquer sítio de mineração, mas esse impacto é ainda maior em locais distantes, como Zangezur. A mina opera à uma altitude de metros (7.217 pés) e é cercada por montanhas. A substituição de peças é um desafio na Armênia, afirma Ivan Glushankov, especialista em suporte a produtos de mineração da Caterpillar localizado em Moscou. Não é apenas caro substituir peças, obtê-las também é um desafio. Às vezes pode levar 30 dias para reparar uma máquina e, quando essa máquina está parada, a produtividade fica parada. Representantes da Caterpillar e da Zeppelin Armênia visitaram o sítio, avaliaram o problema e recomendaram a instalação do sistema de filtragem de combustível a granel no sítio. Os resultados foram impressionantes. Todos os problemas desapareceram, afirma Rubik Abramyan, chefe do departamento de transporte da mina. Eu recomendo a cada sítio de mineração que instale esse sistema. O impacto causado no nosso sítio foi imediato e significativo. Observamos melhoras em todas as máquinas operadas. Rubik Abramyan, Mina Zangezur, Armênia Glushankov estima que o desempenho aprimorado e a vida útil prolongada dos componentes resultantes do uso de combustível limpo tenham permitido que a Zangezur pagasse o sistema de filtragem de combustível em apenas alguns meses.

6 Eles são relativamente baratos, especialmente quando comparados ao custo de uma máquina de mineração, afirma Barker. Se você não precisa mais substituir alguns conjuntos de injetores, ele está pago. Sítios nos Estados Unidos observaram resultados semelhantes, afirma Barker. Esses clientes não têm mais que lidar com filtros de combustível obstruídos. Um gerente de mineração nos relatou que havia começado a substituir o filtro de combustível todo dia antes de instalar o sistema de filtragem de combustível a granel. No período posterior de 10 dias, ele não fez nenhuma substituição. Os clientes também estão relatando que não são forçados a substituir os injetores na metade da vida útil do motor. E, como sempre, menos tempo ocioso traduz-se em maior produtividade. Barker prevê que a filtragem de combustível a granel se tornará um processo mais comum em sítios em todo o mundo. Temos um cliente que está tão impressionado com os benefícios do combustível limpo, que está filtrando o combustível quando ele entra no tanque de armazenamento e novamente quando ele sai, afirma.