WO2016059485A1

WO2016059485A1 - Sistema y método para la medición en línea y en tiempo real del estado de al menos un polín de manera predictiva y/o correctiva, ubicando un sensor en cualquier parte de una estación de una cinta o correa transportadora, no invasiva e independiente del tipo de polín.

Info

Publication number: WO2016059485A1
Application number: PCT/IB2015/056596
Authority: WO
Inventors: Pedro Daniel Pedraza Segovia; Miguel Jesús CALDERÓN MALDONADO; Ramiro Luis Javier TRONCOSO HERRERA
Original assignee: Tecnología Integral S.A.
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2016-04-21
Also published as: CL2014002786A1; PE20170732A1

Abstract

Sistema de monitoreo in situ, en línea, de manera remota, de rápida instalación y no invasivo, de polines de correas transportadoras que comprende al menos un sensor (100) que se instala, por medio de un medio de acople rápido (1 10) a una estación de polines (20) que conforman el sistema de soporte de una correa transportadora (30), en donde, cada sensor (100) consta de: un módulo de detección (101); un módulo de procesamiento (102); un módulo de comunicaciones (103); una antena (104); una batería (105); y un contenedor (107), en donde el módulo de detección (101) integra detectores (101a) que comprenden unos medios de captación de señales de audio y unos medios de captación de señales de aceleración los cuales generan señales que se envían al módulo de procesamiento (102) para que éste procese dicha información; al menos un concentrador de datos (200) que recibe la información del módulo de procesamiento (102) a través del módulo de comunicaciones (103) y de la antena (104); y un sistema de información (300) que recibe la data, para desplegarla al usuario y método para captar la información espectral de señales de audio y de aceleración; para enviar la información espectral a un concentrador de datos (200); para enviar la información al sistema de información (300); el cual correlacionar el número de identificación del sensor con la respectiva estación de polines de la correa; almacenar las mediciones; establece y almacena el estado de falla; y entrega o informa el estado de falla al usuario local o remoto.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA LA MEDICIÓN EN LÍNEA Y EN TIEMPO REAL DEL ESTADO DE AL MENOS UN POLÍN DE MANERA PREDICTIVA Y/O CORRECTIVA, UBICANDO UN SENSOR EN CUALQUIER PARTE DE UNA ESTACIÓN DE UNA CINTA O CORREA TRANSPORTADORA, NO INVASIVA E INDEPENDIENTE DEL TIPO DE POLÍN.

MEMORIA DESCRIPTIVA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con la industria del transporte de material a través de correas transportadoras o correas sin fin que utilizan un conjunto de polines espaciados a lo largo de la correa como medio de soporte. En particular, la presente invención se relaciona con las industrias productivas, entre otras la industria minera, consistiendo en un sistema y un método de monitoreo in situ, en línea y no invasivo de los polines de una correa transportadora con el propósito de lograr la detección temprana de fallas en estos dispositivos, evitando paradas de emergencia, mantenciones innecesarias y la rotura de la correa. Todos los inconvenientes anteriormente señalados aumentan los costos de producción, así como las roturas de las correas transportadoras pueden causar daños o accidentes a los operarios que periódicamente realizan actividades de monitoreo del estado de dichas correas transportadoras.

Se entiende por in situ: en el lugar, en el sitio, o sea el sistema está instalado en la correa transportadora y/o en los alrededores de ésta.

Se entiende por en línea: a una comunicación constante, en tiempo real y continua, de los parámetros operacionales que se están midiendo.

Se entiende por no invasivo: al hecho de que el sistema no interviene o modifica internamente los elementos asociados a la correa transportadora, ya sea polín, rodamiento o la misma correa trasportadora.

El sistema y método de monitoreo de polines de correas transportadoras propuesto, se basa en que el monitoreo es in situ, en línea y no invasivo, el que opera a través de señales de audio y aceleración capturadas por un sensor instalado en la superficie de cada una de unas estaciones de polines, que conforman la

i estructura de soporte y funcionamiento de la correa transportadora, en donde dichos sistema y método tienen la finalidad de detectar directamente en dicha estación y de manera predictiva, el estado de operación de los polines que contiene, evitando con ello las paradas de emergencia, mantenciones innecesarias y eventualmente la rotura de la correa.

ESTADO DEL ARTE

El problema de fondo que se resuelve, consiste en la detección del estado de los polines para una mantención temprana, considerando que en la actualidad el sistema utilizado en las faenas mineras está basado en la inspección visual que realizan operarios en algunas secciones de la correa, inspección que dada su baja frecuencia es sólo reactiva, realizada de manera subjetiva y aleatoria, mientras que lo requerido es un monitoreo que abarque todos los polines por donde pasa la correa transportadora, de manera objetiva y que sea predictivo.

Los tipos de polines mayormente utilizados son los de impacto, carga lateral carga frontal y de retorno. Se determina la existencia de un polín defectuoso cuando existe un signo visible o audible de falla en éste, por ejemplo ruido excesivo producto de falla en los rodamientos, golpeteo producto de deformación mecánica del polín o desbocamiento de los puntos de anclaje o la emisión de humo por trabamiento y sobrecalentamiento debido a fricción con la correa, situación que puede llevar incluso a quemar y/o cortar la correa, que es la falla más grave que puede pasar. El signo visible de falla es determinado mediante una inspección realizada por personal de mantenimiento, la cual se realiza en forma programada y que aplica métodos visuales y auditivos para la detección del estado de los polines.

Resolver este problema, mediante una detección temprana, en línea y no invasiva del estado de operación de los polines, contribuirá a disminuir los costos asociados al daño de material, tiempos de inspección y riesgo de personas. Asimismo, ello llevará a incrementar la eficiencia de las mantenciones a contar con una mayor disponibilidad del material; y evitar imprevistos, y por ende reducir las detenciones no programadas. Una solución de este tipo debe considerar el menor número de sensores posibles, una instalación no intrusiva o no invasiva que pueda afectar a los polines o los rodamientos, la estructura de soporte de éstos o la correa transportadora y además, que dentro de lo posible, la instalación no requiera la detención del proceso ni que el operario que instala dichos sistemas cruce la reja protectora de las coreas transportadoras, cuando éstas existan.

Las soluciones más cercas del arte previo, apuntan a medir directamente en los polines, lo cual requiere la intervención de éstos, para la instalación de los sensores, en los casos en que las correas trasportadoras ya estén instaladas. Si bien pueden fabricarse polines con el sensor ya incorporado ello eleva el costo del polín y, la falla del elemento sensor cuando el polín está en operación, requerirá del cambio del polín, aumentando además con ello, el costo de las mantenciones.

Uno de los documentos relacionados a la detección de fallas de los polines es lo divulgado por la solicitud de patente WO 2012122597 que se refiere a un sistema de detección de vibraciones, aparato y método, en donde esta solicitud divulga un sistema para el monitoreo de una correa transportadora, que comprende un sensor para detectar la vibración de un rodillo, sobre la base de la frecuencia y/o la amplitud de la señal, y un controlador para acumular una gran cantidad de señales y generar una señal correspondiente a la vibración detectada cuando la señal supera un límite predefinido. El sensor está configurado como parte de un aparato que comprende, un controlador, un dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica y un transmisor inalámbrico. El sensor utilizado es piezo-eléctrico, del tipo cantiléver, el que se instala preferentemente en el cuerpo del polín, pudiendo instalarse también, en la estructura de montaje del polín.

Si esta solución va instalada en el polín, se requiere tener un sensor de vibración ubicado en cada uno de los polines, lo que implica que debe modificarse mecánicamente el polín para instalarlo, impone restricciones a las comunicaciones ya que la antena del dispositivo es solidaria al polín y la instalación del conjunto necesariamente demanda el desmontaje del polín o el suministro de un polín con el sensor ya incorporado, incrementando el costo del polín y de instalación en el caso que se modifique cada uno de los polines existentes. Por otro lado, si la solución se instala en la estructura, las señales de vibración provenientes de otras partes de la estructura o de excitaciones externas también serán detectadas por el sensor y no se podrá determinar el origen de dicha señal, pudiendo generar falsas alarmas por vibraciones provenientes de otras fuentes. Es más, este tipo de sensores no se pueden usar cuando el o los polines están ubicados en la zona de carga de la correa transportadora, comúnmente llamado chute, ya que los impactos producidos por las piedras o mineral generarían también falsas alarmas y el sensor no se podría calibrar, ya que en el mineral que pasa por el chute no necesariamente tiene un comportamiento continuo ni menos estable.

En ambos casos, la técnica requiere que se calibre el sensor y que se defina un nivel umbral sobre el cual se emita la señal de voltaje correspondiente, cuando la señal supere el límite máximo predefinido en la calibración. Esto deberá hacerse para cada tipo de condición a lo largo de la correa de transporte. Por lo anteriormente dicho, la tecnología divulgada por la solicitud de patente WO 2012122597, es invasiva, de alto costo de instalación porque requiere modificar y que los sensores estén instalados en todos los polines, y su uso es restrictivo ya que depende de las condiciones de operación, de las vibraciones externas y/o por los impactos producidos por el material a trasportar.

Otra tecnología es la divulgada en la patente US201 1 137587, que a grandes rasgos es un sistema y método para el monitoreo de rodillos de correas transportadoras, la que se refiere a un sistema de monitorización de una pluralidad de rodillos espaciados a lo largo del transportador, a los cuales se les acopla en su interior, específicamente sobre una sección del eje o sobre el cuerpo interior del cilindro o polín, un sensor para la medición de al menos un parámetro físico, en donde uno de los parámetros es el de vibración, rotación o temperatura. Las señales generadas por el sensor son recibidas por un procesador que está conectado a un dispositivo de almacenamiento de datos y un dispositivo de comunicación para transmitir los datos de medición. Una antena que sale por el eje o que se instala en una de las tapas laterales del rodillo permite la comunicación del sensor hacia los dispositivos de captura de información ubicados en el exterior. La solución comprende también un sistema de monitoreo remoto, basada en una estructura de red inalámbrica de sensores, operable para recibir los datos de medición de los dispositivos instalados en los rodillos y generar información de mantenimiento para cada uno de los rodillos sobre la base de los datos de medición.

También está la patente KR100994141 que describe un dispositivo y un método para el diagnóstico de problemas de un rodillo de una cinta transportadora, orientado a facilitar un trabajo de mantenimiento. El dispositivo comprende un elemento sensor, un rotor, un controlador, un convertidor A/D y una unidad central de procesamiento. El sensor está instalado en el eje interno del rodillo. El rotor se instala en el cuerpo interior del cilindro del rodillo o polín. El convertidor A/D convierte una señal analógica desde el elemento sensor en una señal digital. La unidad central de procesamiento calcula la señal digital transferida desde el convertidor A/D. El controlador diagnostica si el dispositivo tiene un problema o no a partir de las condiciones de rotación del rodillo.

Las soluciones de las patentes US201 1 137587 y KR100994141 obligan a tener un sensor ubicado en cada uno de los rodillos, lo que claramente dificulta su implementación dado que la instalación requiere modificaciones mecánicas del rodillo, situación que no es normalmente aceptada en las faenas mineras por los altos costos asociados a detener la operación para el cambio de rodillos. En lo particular ambas soluciones son viables sólo en la medida que se integren al rodillo al momento de ser éste fabricado. Sin embargo, esto significa que el rodillo es el sensor en sí y la falla del elemento sensor dejará sin monitoreo al rodillo y su cambio significará cambiar el rodillo completo, con los costos de mantención que ello implica. Por lo tanto, estas tecnologías son invasivas, de alto costo de instalación porque requieren modificar y estar instalando los sensores en todos los polines y su uso es restrictivo, ya que depende de las condiciones de operación.

Otras soluciones señaladas en el arte previo apuntan a dispositivos de monitoreo externos al rodillo pero asociados a cada uno de éstos. Así, algunas de las soluciones se orientan a medir algún parámetro relacionado a cada polín, por ejemplo el aumento de la temperatura superficial o la rotación, obligando con ello a poner un sensor por cada polín a lo largo de la correa transportadora, incrementando de manera importante la cantidad de sensores para realizar un adecuado monitoreo.

La solicitud de patente KR201 1 122449A divulga un sistema de vigilancia de una correa transportadora basado en el monitoreo de la rotación (RPM) y temperatura superficial de los rodillos de soporte de la correa transportadora. Los sensores están instalados en las cercanías de cada polín y miden las RPM y la temperatura superficial del polín. Envían esta información, mediante una red inalámbrica, a múltiples antenas. Una unidad de comunicación y concentración de datos lleva la información a Internet o a terminales móviles del tipo PDA (Personal Digital Assistant) por sus siglas en inglés, que se refiere a un asistente digital personal. La condición operativa de los rodillos se determina a partir de los cambios que se producen en las señales respecto de valores o bandas definidos como de operación normal, tanto para las RPM como para la temperatura superficial.

Si bien la solución no interviene internamente el rodillo, igual obliga a intervenir los componentes de instalación de dichos polines al tener que instalar un sensor de RPM y un sensor de temperatura para cada rodillo, lo que, al igual que otras tecnologías anteriormente mencionadas, aumenta los costos, dificulta su instalación, especialmente en ambientes mineros, por lo que no soluciona el problema técnico planteado.

También está la patente KR1 196444 que menciona un sistema transportador y un dispositivo y método de vigilancia integrada, que describe un sistema de transporte que integra un dispositivo y un método de monitoreo que comprende sensores de temperatura, que miden la temperatura de la superficie de los rodillos, y un servidor de gestión con el cual, sobre la base de rangos pre-configurados de temperatura, determina los daños del rodillo, permitiendo con ello anticiparse a potenciales daños sobre la correa transportadora, entregando un aviso mediante una señal acústica o de otro tipo. Los sensores, uno para cada rodillo, se instalan en las proximidades de éstos y están conectados por cable o en forma inalámbrica con el servidor y mediante una red a una terminal de administración desde la cual se definen las actividades de mantenimiento tanto de rodillos como de la correa transportadora.

Esta tecnología además, obliga a tener un sensor de temperatura ubicado en una posición cercana o muy cercana a cada rodillo, lo que de por sí dificulta su instalación, además tiene otra gran desventaja, que los sensores deben ser de tipo óptico, para evitar el contacto mecánico con el rodillo. Dichos sensores ópticos se contaminan con el polvo ambiente, especialmente en ambientes mineros, afectando las mediciones. Además la medición por temperatura se ve afectada por los cambios de temperatura entre el día y la noche y/o la ubicación de los sensores cerca de equipos que generen calor, como por ejemplo el motor de tracción de la correa o una caldera, aumentando con ello la posibilidad de errores en el diagnóstico del estado de operación de los rodillos. Situaciones como la de un rodillo trabado sin contacto con la correa, un polín desbocado, una estructura dañada, quedan fuera de alcance con la tecnología descrita en la patente KR1 196444.

La presente invención resuelve el problema de la detección temprana, no invasiva y en línea del estado de operación de los polines, mediante un sistema y un método de monitoreo que mide y analiza señales de audio y de aceleración capturadas por un sensor instalado en cada una de unas de las estaciones de polines, que conforman la estructura de soporte de la correa transportadora, independientemente de la cantidad de polines que tenga cada estación.

La solución considera una instalación no invasiva o no intrusiva de los sensores con lo cual no se afectan ni los polines, ni la estructura de soporte de éstos ni la correa transportadora. Además la instalación de los sensores puede realizarse de forma rápida e incluso sin detener el movimiento de la correa transportadora, cumpliendo así con los requerimientos de las faenas, especialmente mineras. SOLUCIÓN AL PROBLEMA TÉCNICO

Para subsanar el problema planteado, se presenta un sistema y un método de monitoreo y medición en línea y en tiempo real del estado de al menos un polín de correas transportadoras, in situ, en línea, no invasivo, de manera remota y de rápida instalación, mediante análisis de señales de audio y aceleración capturadas por un sensor instalado en cada una de unas estaciones de polines, que conforman la estructura de soporte de la correa transportadora, sin la necesidad de que dichos sensores estén ubicados en cada polín, con la finalidad de detectar directamente en la estación de los polines y de manera predictiva y/o correctiva, el estado de operación de dichos polines, evitando con ello las paradas de emergencia, mantenciones innecesarias y la rotura de las correas, y además con bajo costo de instalación, en donde el al menos un sensor se ubica en cualquier parte de una estación de una cinta o correa transportadora, sin intervenir ni los rodamientos, ni los polines, ni la correa transportadora e independiente del tipo de polín. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Figura 1 muestra una vista del sensor (100) instalado en una estación (20) de una correa transportadora (30) soportada sobre polines (10). La Figura 2 muestra los elementos que comprenden el sensor (100).

La Figura 3 muestra una vista superior del sistema instalado en un grupo de estaciones.

La Figura 4 muestra un detalle del sistema de comunicación inalámbrica entre los sensores (100) y unos concentradores de datos (200) y la conexión de éstos al sistema de información (300).

La figura 5 muestra la instalación del sensor (100) de manera remota a través de una reja (500) por medio de una pértiga (400).

La figura 6 muestra un detalle de instalación del sensor (100) en una estación (20) por medio de una pértiga (400).

La figura 7 muestra las firmas espectrales de audio (cuentas equivalentes a 10 bits en el eje de las ordenadas) en 32 bandas espectrales que cubre de 10 Hz a 15 kHz en escala logarítmica en base 10 en el eje de las abscisas.

La figura 8 muestra firmas espectrales de aceleración (cuentas equivalentes a 10 bits en el eje de las ordenadas) en 32 bandas espectrales que cubre de 10 Hz a 15 kHz en el eje de las abscisas.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

La presente tecnología es una pluralidad de sensores (100), que se instalan, cada uno, en cada una de las estaciones de polines (20) que conforman el sistema de soporte de una correa transportadora (30), para monitoreo de audio y de aceleración de el al menos un polín. Cada sensor (100) consta de un módulo de detección (101 ) que integra detectores(101 a), un módulo de procesamiento (102), un módulo de comunicaciones (103), una antena (104), una batería (105), un módulo de carga para la batería (106) y un contenedor (107).

Cada sensor se instala, mediante un acople rápido (1 10), preferentemente magnético, en la estructura metálica de la estación de polines (20). Los detectores (101 a) del módulo de detección (101 ), captan señales de audio y de aceleración, las cuales son procesadas por el módulo de procesamiento (102) y acondicionadas para la transmisión, desde el módulo de comunicaciones (103) y por medio de la antena (104), hacia uno o más concentradores de datos (200) conectados inalámbricamente entre sí. Una red inalámbrica de sensores conformada por todos los sensores (100) instalados en las estaciones de polines (20) y por uno o más concentradores de datos (200), permite al usuario interactuar con los sensores (100), y obtener en el sistema de información (300) la data generada por éstos para conformar con dicha data una base de datos histórica de las medidas. Un módulo de software residente en el sistema de información (300) permite el análisis en línea de la data capturada por los sensores (100) y a partir de dicho análisis se determina uno o más parámetros característicos del estado operativo de los polines (10) asociados a cada estación (20) a lo largo de la correa transportadora (30).

El módulo de software permite al usuario la configuración del sistema, la selección de los modos de monitoreo y la entrega en forma visual y tabular de las condiciones operativas de todos los polines (10) asociados a las estaciones monitoreadas.

Una manera de instalar el al menos un sensor (100) es por ejemplo, por medio de una pértiga (400), la que incluso se puede usar para instalar el al menos un sensor (100) a través de una reja (500), que se usa como medio de protección para las personas para que no pasen o se acerquen a las correas transportadoras cuando éstas se encuentran en movimiento. Mediante el uso del medio de instalación, pértiga (400), se puede instalar el sensor cuando está en funcionamiento la correa transportadora, lo que logra un aumento de segundad y una baja en los costos de instalación.

Sistema de monitoreo

A. Sistema de monitoreo in situ, en línea, de manera remota, ubicado en cada estación para la detección de fallas de polines. Opera con uno o más concentradores de datos, los cuales se encargan de coordinar las redes inalámbricas de sensores y actuar como un equipo para interconectar redes, comúnmente llamado "gateways", para transmitir las mediciones de los sensores hasta el sistema de información (300).

B. El sistema de información (300) adquiere y almacena las mediciones de los sensores. C. El sistema de información (300) establece el estado de falla de alguno de los polines de la estación de polines utilizando un modelo de clasificación de fallas, en donde dicho modelo usa la siguiente información, cambios en las firmas espectrales, sean estas cambios en bandas específicas, cambios de amplitud o combinaciones de éstas y la evolución temporal de las señales.

D. El sistema de información (300) almacena las mediciones, estados de falla de estaciones, estados de falla de sensores, y los eventos (son situaciones puntuales deseables de notificar, por ejemplo cambios en los estados de falla de estaciones y sensores).

E. El sistema de información (300) además sirve de interfaz para clientes que pueden ser usuarios u otras aplicaciones. Los usuarios pueden acceder a través de una interfaz gráfica que permite:

1 . Revisar ubicaciones técnicas (mapa de montaje de polines, estaciones, mesas y líneas);

2. Crear líneas, correas, mesas y estaciones;

3. Editar líneas, correas, mesas y estaciones;

4. Eliminar ubicaciones técnicas;

5. Asociar /desasociar un sensor a una estación;

6. Desplegar estados de fallas de una correa o de una mesa;

7. Generar reportes; y

8. El sistema de monitoreo se puede conectar a internet, para la conexión de cualquier dispositivo de monitoreo remoto.

Cabe mencionar, que los polines se ubican en las estaciones, que las mesas son grupos de estaciones, que las líneas son grupos de mesas y que las correas transportadoras se desplazan por sobre los polines.

En resumen la configuración principal comprende: sensores más concentradores de datos y sistema de información

En esta configuración, los sensores conforman una red inalámbrica de sensores que envía información del monitoreo al sistema de información ubicado, por ejemplo, en una sala de control. Una configuración opcional comprende: sensores más el sistema portátil de información, que incluye al menos un concentrador de datos que se conecta con el sistema información. En esta configuración, los sensores son inspeccionados uno a uno por un operario que porta un sistema portátil de información, obteniendo en forma inmediata información acerca del estado de operación de los polines asociados a la estación que está inspeccionando.

EJEMPLOS DE APLICACIÓN

Instalación en correa transportadora de faena minera que incluye 40 sensores instalados en 30 estaciones de polines de carga y 10 estaciones de polines de retorno, un concentrador de datos y un sistema informático. Respecto a la cantidad de sensores usados, si se usaran las tecnologías del arte previo, se requeriría de al menos 1 10 sensores, considerando tres sensores por cada estación de polines de carga y dos sensores por cada estación de polines de retorno, solo por concepto de cantidad de sensores, la presente tecnología presenta al menos un 63% de ahorro, eso sin mencionar que la instalación es rápida y no invasiva.

La solución comprende una arquitectura distribuida asegurando el monitoreo continuo y permanente de todos los sensores haciendo que el sistema sea menos sensible a problemas por imprevistos, es decir, si algún sensor presenta problemas, no afecta a la red, la cual sigue funcionando.

El software del sensor realiza lo siguiente:

Salir del estado de reposo

Medir audio y aceleración y convertir la señal análoga a digital (cuentas) Transmitir la medición al sistema de información

Entrar al estado de reposo.

El software del Sistema de Información realiza lo siguiente:

Recibir información del al menos un sensor (100).

Correlacionar el número de identificación del sensor con la respectiva estación de polines de la correa.

Almacenar las mediciones de los sensores, desde la puesta en marcha. Establecer el estado de falla de al menos un polín de la al menos una estación de polines utilizando un modelo de clasificación de fallas, basado en la siguiente información: cambios en las firmas espectrales, sean estas cambios en bandas específicas de audio y/o aceleración, cambios de amplitud o combinaciones de éstas y la evolución temporal de las señales.

Almacenar el estado de falla de estaciones, estados de falla de sensores, el nivel de criticidad operativa y los eventos.

Entregar o informar el estado de falla al usuario local o remoto a través de un dispositivo móvil o fijo.

El software es flexible y adaptable a los requerimientos de los usuarios y permite el monitoreo remoto del Sistema, desde cualquier computadora o cualquier dispositivo como notebook, tablet y teléfono celular inteligente (smartphone) que estén conectados a la red de la planta o a la internet.

A la fecha de esta solicitud, el sistema se encuentra en operación por más de 10 meses obteniéndose una reducción de más del 90% en el cambio de polines por imprevistos. Con respecto al arte previo, la presente tecnología tiene las siguientes ventajas:

Respecto de la instalación:

Se puede usar tanto en la estación como en el polín, sin hacer modificaciones o intervenciones en los equipos ya instalados (o sea, no intervine ni los rodamientos, ni los polines, ni la correa transportadora).

Usa una menor cantidad de sensores por el hecho de ir ubicado físicamente en la estación, es decir, es independiente de la cantidad de polines por estación.

Este sistema es independiente al tipo de polín que posea la estación.

La instalación del sensor se puede hacer cuando la correa está en funcionamiento y se puede hacer a distancia. (A través de una pértiga e incluso detrás de la reja protectora de la correa transportadora) La instalación del sensor se puede realizar en cualquier parte de la estación.

De manera opcional, se puede colocar el sensor, con forma de herradura, en un polín, sin necesidad de desmontar dicho polín.

Como ventaja secundaria, y dado que la instalación del sensor (100) que no es invasiva, se logra mantener la garantía de la correa transportadora y de los polines en la estación.

Respecto de la operación:

Por medio de los medios de captación de señales (101 a) se detecta de manera predictiva una falla, cuando se producen incrementos relativos de la amplitud de las señales en las bandas espectrales, principalmente, pero sin excluir las otras, en las bandas 1 a 15, correspondientes al rango de frecuencias de 10 Hz a 300 Hz, y en las bandas 20 a 32, equivalentes al rango de 1 kHz a 15kHz, en el audio y en las bandas 10 a 32, equivalentes al rango de 100 Hz a 15kHz, en la aceleración. Se requiere del análisis de al menos 16 bandas e idealmente 32 bandas.

El sistema utiliza tanto la frecuencia como la amplitud de las señales generadas por los medios de captación y además utiliza la evolución temporal de dichas señales. El modelo de clasificación de fallas permite determinar el estado operativo de los polines de la estación y la evolución del desgaste de él o los polines de una estación. El análisis temporal del estado de cada estación, al comparar su firma espectral con una base de datos permite determinar de manera predictiva cuando se requerirá una mantención y/o cuando fallará al menos un polín de una estación.

Este sistema, aparte de las fallas de los polines, también detecta fallas en la instalación de la estación. (Ejemplo, cuando está suelto el empotramiento)

El sistema tiene capacidad de aprendizaje, para las diferentes condiciones de operación y ruido ambiente.

Como el modelo de clasificación de fallas analiza la firma espectral, logra independencia de los "ruidos" externos al sistema o de las fluctuaciones de la carga de la correa transportadora, o sea, el sistema es independiente de las condiciones de operación, entre otras del nivel de ruido ambiente producido por otras maquinarias ubicadas de manera cercana o que los polines estén debajo del chute, donde recibe constantemente golpes del material que alimenta la correa transportadora.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN.

La presente invención se relaciona con un sistema y un método de monitoreo in situ, en línea, de manera remota y de rápida instalación y no invasivo, de polines de correas transportadoras, en donde el sistema comprende al menos un sensor (100) que se instala, por medio de un medio de acople rápido (1 10) a una estación de polines (20) que conforman el sistema de soporte de una correa transportadora (30), en donde, cada sensor (100) consta de:

un módulo de detección (101 );

un módulo de procesamiento (102);

un módulo de comunicaciones (103);

una antena (104);

una batería (105); y

un contenedor (107), en donde el módulo de detección (101 ) integra detectores (101 a) que comprenden unos medios de captación de señales de audio y unos medios de captación de señales de aceleración los cuales generan señales que se envían al módulo de procesamiento (102) para que éste procese dicha información;

al menos un concentrador de datos (200) que recibe la información del módulo de procesamiento (102) a través del módulo de comunicaciones (103) y de la antena (104); y

un sistema de información (300) que recibe la data del concentrador de datos

(200), para desplegarla al usuario.

En donde los medios de captación de señales de audio son micrófonos y los micrófonos pueden ser del tipo electreto, el cual comprende una membrana, los medios de captación de señales de audio también pueden ser Sistemas Micro Electro Mecánicos (MEMS). Por otro lado los medios de captación de señales de aceleración pueden ser acelerómetros mono axiales, biaxiales o triaxiales.

En una configuración preferente el al menos un sensor (100) comprende un identificador de red, en donde cada identificador de red comprende su propio número de identificación (ID) para individualizarlo de los otros sensores (100), el cual, puede ser alámbrico o inalámbrico y preferentemente es inalámbrico.

En otra configuración preferente el sensor (100) además comprende un módulo de carga para la batería (106), para aumentar la durabilidad de dicha batería y con ello aumentar la autonomía operativa de los sensores y los tiempos entre mantenciones. El medio de acople rápido (1 10) es un imán, que permite unir el sensor (100) con la estación de polines (20) y que a través de una pértiga (400) se instala a distancia o de manera remota el sensor (100) en la estación de polines (20).

En una configuración preferente el sensor (100), se ubica en la estación de polines (20). En otra configuración preferente el sensor (100) tiene forma de herradura o de "C" para ser ubicado en los polines (10).

El sistema de información (300) es un computador y la interfaz usuario es un dispositivo portátil tales como notebook o tableta (tablet) o teléfono celular inteligente (smartphone) que estén conectados a la red de la planta o al internet.

El método de monitoreo in situ, en línea, de manera remota y de rápida instalación, de polines de correas transportadoras, que consiste en los siguientes pasos: instalar al menos un sensor (100), por medio de un medio de acople rápido (1 10), en al menos una estación de polines (20); en donde el sensor (100) realiza lo siguiente:

captar la información espectral de señales de audio a través de unos medios de captación de señales de audio y captar la información espectral de señales de aceleración a través de unos medios de captación de señales de aceleración; enviar la información espectral de señales de audio y de aceleración asociados a una estación de polines (20) a un concentrador de datos (200);

en donde concentradores de datos (200) realizan lo siguiente:

recibir información del al menos un sensor (100);

transmitir la data a un sistema de información (300);

en donde el sistema de información (300) realiza lo siguiente;

recibir la información del concentrador de datos (200);

correlacionar el número de identificación del sensor con la respectiva estación de polines de la correa;

almacenar, en un historial, las mediciones de los sensores, desde la puesta en marcha;

establecer el estado de falla de al menos un polín de la al menos una estación de polines;

almacenar, en un historial, el estado de falla de estaciones de polines, el estados de falla de sensores, y los eventos que dan lugar a los cambios de estado de falla;

En donde, el sensor (100), sale del estado de reposo, antes de:

captar la información espectral de señales de audio a través de unos medios de captación de señales de audio y captar la información espectral de señales de aceleración a través de unos medios de captación de señales de aceleración;

enviar la información espectral de señales de audio y de aceleración asociados a una estación de polines (20) a un concentrador de datos (200); y posteriormente entrar al estado de reposo, con la finalidad de ahorrar energía y con ella aumentar la vida útil de la pila o batería. Con esto se aumenta los períodos entre mantenciones, con la correspondiente baja en los costos.

El sistema de información (300); establece el estado de falla de al menos un polín de la al menos una estación de polines utilizando un modelo de clasificación de fallas, basado en la siguiente información: cambios en las firmas espectrales, sean estas bandas específicas de audio y/o aceleración, cambios de amplitud o combinación de éstas y la evolución temporal de las señales.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Sistema de monitoreo in situ, en línea, de manera remota, de rápida instalación y no invasivo, de polines de correas transportadoras CARACTERIZADO porque comprende al menos un sensor (100) que se instala, por medio de un medio de acople rápido (1 10) a una estación de polines (20) que conforman el sistema de soporte de una correa transportadora (30), en donde, cada sensor (100) consta de:

un módulo de detección (101 );

un módulo de procesamiento (102);

un módulo de comunicaciones (103);

una antena (104);

una batería (105); y

un sistema de información (300) que recibe la data del concentrador de datos (200), para desplegarla al usuario.

2. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los medios de captación de señales de audio son micrófonos.

3. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque los micrófonos son del tipo electreto, el cual comprende una membrana.

4. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los medios de captación de señales de audio son Sistemas Micro Electro Mecánicos o MEMS.

5. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los medios de captación de señales de aceleración son acelerómetros mono axiales, biaxiales o triaxiales.

6. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el al menos un sensor

(100) comprende un identificador de red, en donde cada identificador de red comprende su propio número de identificación (ID).

7. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el al menos un sensor (100) es inalámbrico.

8. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sensor (100) además comprende un módulo de carga para la batería (106).

9. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el medio de acople rápido (1 10) es un imán, que permite unir el sensor (100) con la estación de polines (20).

10. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque a través de una pértiga (400) se instala a distancia el sensor (100) con la estación de polines (20).

1 1. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sensor (100) se ubica en la estación de polines (20).

12. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sensor (100) tiene forma de herradura o de "C".

13. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque el sensor (100) se ubica en los polines (10).

14. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el sistema de información (300) es un computador.

15. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la interfaz usuario es un dispositivo portátil.

16. Sistema de monitoreo de polines de correas transportadoras de acuerdo con la reivindicación 15, CARACTERIZADO porque el dispositivo portátil en un notebook o tablet o teléfono celular inteligente o Smartphone, que estén conectados a la red de la planta o a la internet.

17. Método de monitoreo in situ, en línea, de manera remota y de rápida instalación, de polines de correas transportadoras, CARACTERIZADO porque consiste en los siguientes pasos:

instalar al menos un sensor (100) en al menos una estación de polines (20) por medio de un medio de acople rápido (1 10); en donde el sensor (100) realiza lo siguiente:

enviar la información espectral de señales de audio y de aceleración asociados a una estación de polines (20) a un concentrador de datos (200);

en donde concentradores de datos (200) realizan lo siguiente:

recibir información del al menos un sensor (100);

retransmitir la data agregada de los sensores a un sistema de información (300); en donde el sistema de información (300) realiza lo siguiente;

recibir la información del concentrador de datos (200);

almacenar, en un historial, las mediciones de los sensores;

18. Método de monitoreo de polines de acuerdo a la reivindicación 17, CARACTERIZADO porque:

en donde el sensor (100), sale del estado de reposo, antes de:

enviar la información espectral de señales de audio y de aceleración asociados a una estación de polines (20) a un concentrador de datos (200); y posteriormente,

entrar al estado de reposo.

19. Método de monitoreo de polines de acuerdo a la reivindicación 17, CARACTERIZADO porque: el sistema de información (300); establece el estado de falla de al menos un polín de la al menos una estación de polines utilizando un modelo de clasificación de fallas, basado en la siguiente información: cambios en las firmas espectrales, sean estas bandas específicas de audio y/o aceleración, cambios de amplitud o combinación de éstas y la evolución temporal de las señales.