WO2020102921A1 - Conjunto de placa de desgaste para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria; sistema y métodos asociados - Google Patents

Conjunto de placa de desgaste para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria; sistema y métodos asociados

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WO2020102921A1
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wear
plate assembly
wear plate
electronic board
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Álvaro Gonzalo PINTO GALLEGUILLOS
Matías Alejandro COLON ROJAS
Rodrigo Andres ESQUIVEL JOHNSON
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VIVEROS GUNCKEL, Pablo
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Definitions

  • the present invention is related to the remote monitoring devices, systems and methods used in the mining industry, with particular application in the remote monitoring of machinery wear plates such as ore transfer chutes, loading guides, among others.
  • wear plates are generally designed from ceramic materials that provide high impact resistance.
  • the wear plates are configured to cover the interior walls of the equipment in order to avoid damage to its structure due to the impact that the mineral in movement would generate on said walls. Therefore, the function of the wear plates is to receive the impact of the mineral when it falls on the chute, which gradually erodes its surface over time to the point where they must be finally replaced.
  • the level of wear on a plate is evaluated in situ through a visual inspection or measurement with metric equipment by one or more operators, who frequently measure the wear of each plate and determine based on their experience or the mining company's protocols when it is necessary to wear the plate.
  • such inspection requires stopping the operation of the machine and can take a significant time considering the size of the equipment to be examined. This results in significant resource losses in terms of production downtime, labor utilization, and the associated costs.
  • US 2007163325 discloses a sensor for detecting wear on a wear surface of a component, in particular a coating attached to the casing of a rotary mill.
  • the sensor comprises a conductive element embedded in the component, said conductive element comprising a first end positioned at a first distance from the wear surface, at least one conductive loop comprising a wear portion positioned at a second distance from the wear surface. next to the first end and a circuit to determine a continuity of the conductor.
  • the wear surface when the wear surface is eroded, a conductive cable is cut, leaving both segments of the cable isolated and bringing the voltage of the resistance connected to one of said segments to ground. Therefore, the way to identify wear is done by measuring whether there is an open circuit or not, in order to form a binary code that indicates the status of the sensors.
  • the system proposed by document US 2007163325 has a microprocessor that is connected to a network of wear sensors embedded within the mill. It also has a memory, clock, battery, microcontroller, measurement interface and a serial communication for further analysis on a PC.
  • the disclosed system has the drawback that it stores the measured data in a memory and does not allow remote monitoring wirelessly. It is also observed that the large amount of equipment used increases the energy requirement provided by the batteries, on the other hand increasing the costs of the system.
  • document US 465507 describes a wear sensor system to detect corrosion and wear of a component. Sensor probe lead loops are embedded at locations spaced across the component. As component erosion, corrosion, or wear is maintained, each conductive loop is subject to wear and breaks only when the component wears out at its particular location. The continuity status of each loop is evaluated periodically, with a closed electrical circuit condition indicating structural integrity at that particular location of the loop, and an electrical open circuit condition indicating such wear condition.
  • US 6366201 discloses a matrix of parallel resistances to progressively detect wear on brake linings.
  • a plurality of conductors are embedded within a liner or otherwise arranged between the brake surface and an actuator. Each of the conductors is connected to a resistor which in turn is connected to an indicator circuit.
  • the indicator circuit is also connected to the brake surface. Conductors are increasing in length extending from the brake surface to the actuator. When the brakes are applied, the brake surface may contact at least one of the conductors to close the indicator circuit.
  • each of the Drivers progressively come into contact with the brake surface when the brakes are applied, progressively adding resistance to the indicator circuit.
  • the conductors and resistors are arranged in parallel, and therefore, as the brake lining wears down, the overall resistance in the gauge circuit gradually decreases. Progressive wear of the brake lining can be detected directly based on the change in resistance in the indicator circuit.
  • a wear plate assembly is proposed to remotely monitor wear on machinery wear plates, which is made up of: a modular panel, an anchor receiving structure, a backing plate , an electronic board connected to a power source and wear sensors inserted inside the modular panel and connected to the electronic board.
  • the connection between each wear sensor and the electronic board comprises one or more electrical resistors configured as a voltage divider.
  • the measurement of wear by means of a voltage divider configuration allows to define an operating voltage and to better discriminate wear, since a specific voltage range is established. This supposes an improvement to the systems of the state of the art where the identification of an affected sensor is determined merely identifying its open or closed circuit, that is to say by means of a binary voltage identifier.
  • a system for remotely monitoring wear on machinery wear plates, by means of at least one set of wear plate as previously described, said system being further comprised of a machine , a Wi-Fi modem, a web page, and a user device.
  • the transmission of data directly to the website automates the system and therefore does not need a human to operate. Furthermore, the system is maintenance-free.
  • a method for remotely detecting wear on a wear plate assembly comprising the steps of:
  • Wi-Fi Wi-Fi module - determine if the Wi-Fi modem was connected to the internet in a predetermined time; where if the predetermined time without an internet connection is exceeded, the Wi-Fi module is put into a suspended state for a certain time, otherwise:
  • a method for processing wear data in the system described above which comprises the steps of:
  • FIG. 1 illustrates an exploded view of a wear plate assembly configured to receive wear sensors.
  • Figure 2 illustrates a rear view of the assembled wear plate assembly of Figure 1.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary diagram of the electronic circuit of the wear sensors.
  • FIG. 4 illustrates an exemplary scheme of the data transmission system according to the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a flow chart of the wear detection method according to the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a flow chart of the wear detection method according to the present invention.
  • a set of wear plate 100 formed by a modular panel 110 vulcanized to an anchor receiving structure 120, which in turn is subsequently covered by a metal backing plate 130.
  • the backing plate 130 has a recess 131 configured to house an electronic plate inside a casing 140.
  • a modular panel 110 is used consisting of six tiles 111 arranged in parallel in a 3x2 matrix.
  • each tile 111 is constructed of ceramic resistant to abrasion, impact and high temperatures.
  • the anchoring receiving structure 120 comprises a frame 121 and spacers 122 inside, thus forming housings 123 to receive each tile 111 of the modular panel 110.
  • the anchoring receiving structure 120 is made of rubber, particularly by a combination of natural rubber and synthetic rubber that provide high quality and resistance.
  • the backing plate 130 is preferably made of steel and its union with the anchoring receiving structure could be by means of bolts or any other suitable fastening means such as welding and even magnets.
  • the backing plate 130 and the anchor receiving structure 120 possess backing plate perforations 132 and anchor receiving structure perforations 124, respectively, aligned and located near the vertices. Said perforations are configured to receive wear sensors protected by a plug 150. Said plugs 150 are inserted in turn into perforations on the underside of the modular panel (not shown).
  • the underside of the backing plate 130 has conduits 133 for arranging inside it the wiring that goes from the electronic board housed in the housing 140 to the wear sensors inserted in the perforations and protected by plugs 150.
  • conduits 133 consist of channels running the underside of back plate 130 in the shape of an "H".
  • the housing 140 is located in the center of the backing plate 130 and preferably inserted in a lower compartment of the anchoring receiving structure, so that its lower face is aligned with the lower face of the backing plate 130 .
  • the backing plate 130 further comprises on its underside fixing means 160 for fixing the wear plate assembly 100 to the surface to be coated, for example to the interior walls of a chute, mill or any other surface requiring wear plates .
  • the electronic board (not illustrated) arranged inside the housing 140, is therefore connected to the wear sensors located in each of the perforations and protected by the plugs 150.
  • These wear sensors consist of strain gauges, which measure deformation , pressure, load, etc., so that any effort applied to the gauge causes a variation in its resistivity.
  • the repetitive impact of the material on the modular panel produces a deterioration or progressive erosion in the ceramic tiles, which, as it deepens, breaks the strain gages located in the perforations and protected by plugs 150, to alert that a certain level of wear has been reached.
  • two strain gauges are located inside each hole with plug 150, located at different heights inside the modular panel, in order to measure two or more wear values of said plate.
  • a feeler gauge greater than a height corresponding to 40% wear of the modular panel and a gauge less than a height corresponding to 60% wear of the modular panel could be provided in each plug hole.
  • An alternative configuration could be to locate the gauges at heights that respectively measure 40% and 20% wear of the ceramic material.
  • other percentages and different numbers of gauges could be applied in the present invention to obtain a wear measurement system depending on the needs or operating conditions.
  • the electronic board comprises a Wi-Fi module with microcontroller, a power source and a plurality of electrical resistors.
  • Figure 3 shows the electronic scheme of the invention according to the preferred embodiment, where the resistors R1 to R8 are electrical resistors that form a voltage divider, that is, they divide the input voltage in the circuit into two other different ones and more small output.
  • resistors R1 to R8 have a high value, for example 1MW, which allows limiting the voltage divider current and saving energy.
  • resistors R9 and Rl l are electrical resistances of for example 101 ⁇ W whose objective is to limit the current for specific pins of the Wi-Fi module 200.
  • a DC battery permanently powers the voltage dividers and Wi-Fi 200 module.
  • the microcontroller reads a low voltage on the voltage divider that is insufficient to trigger an alert.
  • the read voltage is capable of triggering such an alert by reporting that wear on the plate has reached a predetermined level.
  • Figure 4 shows a schematic of the data transmission system proposed in the present invention.
  • the wear plate assembly 100 is depicted on a handover chute 300 of a transfer system 310 which includes a communication board 320.
  • a wear sensor 170 breaks due to wear of the modular panel, said break is detected by the electronic board 180 connected to the power source 190, preferably to a battery.
  • the electronic board 180 is connected by means of the Wi-Fi module to a Wi-Fi network W of a wireless modem 321 installed, for example, on the communication board 320.
  • the electronic board 180 checks if there is an internet connection i and if so, the wireless modem 321 sends the data to a web page where they are stored and can be consulted by a user using a user device 330 such as a Notebook, Tablet, Smartphone via email, software, mobile application, or any suitable user interface.
  • the method begins with the ignition stage (510) of the Wi-Fi module, located on the electronic board inside the modular panel and connected to the wear sensors.
  • the wear sensors send a signal to said module in order to determine if there is wear or not in the modular panel (520), that is, if the wear has reached some predetermined level in the modular panel causing the breakage of one of the wear sensors located inside.
  • the microcontroller of the Wi-Fi module enters a sleep state (530) for a certain time. Once said time has elapsed, return to step (510).
  • the Wi-Fi module tries to establish an internet connection (550) by means of the Wi modem -Fi, for which a predetermined time is set. It is then determined whether there was a connection within the predetermined time (560). In the event that said predetermined time is exceeded, return to step (530). Otherwise, the information (570) with the identifier of the wear sensor that was destroyed and preferably other data such as the date and time of detection, etc. is sent to the website.
  • the method starts with the web page awaiting data (610) from the electronic board located in the wear board assembly. Then we proceed to determine if there is data to receive (620). In the event that no data is received, the website is maintained at the state associated with step (610). Otherwise, that is, the electronic board has transmitted data, these are received by the web page, which automatically saves them in a database (630). Subsequently, the web page proceeds to discriminate whether the newly entered data is repeated or new (640). In case of repeated data, the web page only saves them in an internal register and returns to step (610). In the case of new data, these are displayed on the web page and a user device (650) is sent.

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Abstract

Conjunto de placa de desgaste para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria, el cual está conformado por: un panel modular (110); una estructura receptora de anclaje (120); una placa de respaldo (130); una placa electrónica (180) conectada a una fuente de poder (190); sensores de desgaste (170) insertos en el interior del panel modular (110) y conectados a la placa electrónica (180); en donde la conexión entre cada sensor de desgaste (170) y la placa electrónica (180) comprende una o más resistencias eléctricas configuradas como divisor de tensión. La invención también se refiere a un sistema para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria, por medio de al menos un conjunto de placa de desgaste, a un método para detectar remotamente desgaste en un conjunto de placa de desgaste (100) y a un método para procesar datos de desgaste.

Description

CONJUNTO DE PLACA DE DESGASTE PARA MONITOREAR REMOTAMENTE EL
DESGASTE EN PLACAS DE DESGASTE DE MAQUINARIA; SISTEMA Y MÉTODOS ASOCIADOS.
MEMORIA DESCRIPTIVA
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención está relacionada con los aparatos, sistemas y métodos de monitoreo remoto utilizados en la industria minera, con particular aplicación en el monitoreo remoto de las placas de desgaste de maquinarias tales como chutes de traspaso de mineral, guías de carga, entre otros.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Muchos de los equipos usados en la industria minera tales como aquellos utilizados para la molienda, el chancado o transporte de mineral están sujetos a un alto desgaste de sus piezas, en especial aquellas que se ven sometidas a impacto y abrasión.
Dichas piezas, más conocidas como placas de desgaste, están generalmente diseñadas de materiales cerámicos que proveen una alta resistencia al impacto. Particularmente en los chutes de traspaso de mineral, las placas de desgaste están configuradas para cubrir las paredes interiores del equipo con el fin de evitar daños en su estructura producto del impacto que el mineral en movimiento generaría sobre dichas paredes. Por lo tanto, la función de las placas de desgaste es recibir el impacto del mineral cuando este cae sobre el chute, lo cual va desgastando progresivamente su superficie en el tiempo hasta el punto en que deben ser finalmente reemplazadas. Tradicionalmente, el nivel de desgaste en una placa se evalúa in situ a través de una inspección visual o medición con equipos métricos por parte de uno o más operarios, quienes con cierta frecuencia miden el desgaste de cada placa y determinan en base a su experiencia o a los protocolos de la empresa minera cuando es necesario realizar el desgaste de la placa. No obstante, dicha inspección requiere detener el funcionamiento de la máquina y puede tomar un tiempo significativo teniendo en cuenta la envergadura que poseen los equipos a examinar. Esto trae como consecuencia pérdidas de recurso importantes en términos de tiempos muertos de producción, utilización de mano de obra y los costos que ello conlleva.
Para hacer frente a este inconveniente, se han propuesto en el estado del arte algunas soluciones de monitoreo vía remota que permiten detectar el desgaste de las placas a distancia y determinar si se requiere un reemplazo de las mismas sin necesidad de una inspección en el lugar o in situ.
El documento US 2007163325 divulga un sensor para detectar el desgaste de una superficie de desgaste de un componente, en particular un revestimiento unido a la carcasa de un molino giratorio. El sensor comprende un elemento conductor incrustado en el componente, comprendiendo dicho elemento conductor un primer extremo posicionado a una primera distancia de la superficie de desgaste, al menos un bucle conductor que comprende una porción de desgaste colocada a una segunda distancia de la superficie de desgaste próxima al primer extremo y un circuito para determinar una continuidad del conductor.
De acuerdo a este documento, cuando se erosiona la superficie de desgaste se corta un cable conductor, dejando aislado ambos segmentos del cable y llevando el voltaje de la resistencia conectada a uno de dichos segmentos a tierra. Por lo tanto, la forma de identificar el desgaste se realiza midiendo si existe circuito abierto o no, con el propósito de formar un código binario que indique el estado de los sensores.
Además el sistema propuesto por el documento US 2007163325 cuenta con un microprocesador que se conecta con una red de sensores de desgaste incrustados dentro del molino. También cuenta con una memoria, reloj, batería, microcontrolador, interfaz de medición y una comunicación serial para el análisis posterior en un PC. Es decir, el sistema divulgado posee el inconveniente de que almacena los datos medidos en una memoria y no permite un monitoreo a distancia de manera inalámbrica. Además se observa que la gran cantidad de equipos utilizados incrementa el requerimiento energético provisto por las baterías, aumentando por otro lado los costos del sistema.
Por su parte, el documento US 465507 describe un sistema de sensor de desgaste para detectar la corrosión y desgaste de un componente. Bucles conductores de sondas de un sensor están incrustados en ubicaciones espaciadas a través del componente. A medida que se mantiene la erosión, corrosión o desgaste del componente, cada bucle conductor se somete al desgaste y se interrumpe sólo cuando el componente se desgasta en su ubicación particular. El estado de continuidad de cada bucle se evalúa periódicamente, con una condición de circuito eléctrico cerrado que indica la integridad estructural en esa ubicación particular del bucle, y una condición de circuito abierto eléctrico que indica dicha condición de desgaste.
Si bien el documento US 465507 permite el monitoreo en tiempo real, no sugiere la transmisión inalámbrica de los datos para un eficiente monitoreo a distancia. Además al igual que el documento US 2007163325, identifica el desgaste midiendo la continuidad de un conductor (circuito abierto o cerrado) con las desventajas anteriormente discutidas.
Otra solución similar propone el documento US 6366201, el cual divulga una matriz de resistencias paralelas para detectar progresivamente el desgaste en revestimientos de freno. Una pluralidad de conductores están incrustados dentro de un revestimiento o dispuestos de otra manera entre la superficie del freno y un actuador. Cada uno de los conductores está conectado a una resistencia que a su vez está conectada a un circuito indicador. El circuito indicador también está conectado a la superficie del freno. Los conductores tienen longitudes cada vez mayores que se extienden desde la superficie del freno hasta el actuador. Cuando se aplican los frenos, la superficie del freno puede entrar en contacto con al menos uno de los conductores para cerrar el circuito indicador. A medida que el revestimiento del freno se desgasta, cada uno de los conductores se pone en contacto progresivamente con la superficie del freno cuando se aplican los frenos, lo que agrega progresivamente una resistencia al circuito indicador. Los conductores y resistencias están dispuestos en paralelo y, por lo tanto, a medida que se desgasta el revestimiento del freno, la resistencia general en el circuito del indicador disminuye progresivamente. El desgaste progresivo del revestimiento de freno puede detectarse directamente en función del cambio de resistencia en el circuito indicador.
Esta solución si bien tiene aplicación únicamente en la medición de desgaste de frenos posee las mismas desventajas que los documentos US 2007163325 y US 465507, al medir el desgaste por medio de variaciones en la resistencia eléctrica de un conductor y sin proponer un monitoreo a distancia de manera inalámbrica.
Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención superar los inconvenientes de los sistemas propuestos en el estado del arte, por medio de una solución que permita en primer lugar definir un rango de voltaje específico para detectar eficientemente el desgaste y evitar falsos positivos.
Es otro objetivo de la presente invención proveer un dispositivo con un sistema de transmisión de datos inalámbrico que permita monitorear y detectar el desgaste en una placa en tiempo real, a diferentes niveles, libre de mantención y de manera totalmente remota, evitando la operación humana y el uso de dispositivos locales que consumen energía y recursos innecesarios.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
De acuerdo a un primer aspecto de la invención, se propone un conjunto de placa de desgaste para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria, el cual está conformado por: un panel modular, una estructura receptora de anclaje, una placa de respaldo, una placa electrónica conectada a una fuente de poder y sensores de desgaste insertos en el interior del panel modular y conectados a la placa electrónica. La conexión entre cada sensor de desgaste y la placa electrónica comprende una o más resistencias eléctricas configuradas como divisor de tensión. Ventajosamente, la medición de desgaste por medio de una configuración de divisor de tensión permite definir un voltaje de operación y discriminar de mejor forma el desgaste, ya que se establece un rango de voltaje específico. Esto supone una mejora a los sistemas del estado del arte en donde la identificación de un sensor afectado se determina meramente identificando su hay circuito abierto o cerrado, es decir por medio de un identificador binario del voltaje.
De acuerdo a un segundo aspecto de la invención, se propone un sistema para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria, por medio de al menos un conjunto de placa de desgaste como la descrita anteriormente, estando comprendido dicho sistema además por una máquina, un módem Wi-Fi, una página web y un dispositivo de usuario. Por medio del envío de los datos directamente a una página web, ventajosamente no necesita una memoria, reloj, ni otra serie de dispositivos locales como en los sistemas conocidos del estado del arte. Lo anterior refleja una importante disminución de costos.
Además, la transmisión de datos directamente a la página web automatiza el sistema y por ende no necesita a un humano para poder operar. Además el sistema es libre de mantención.
De acuerdo a un tercer aspecto de la invención, se propone un método para detectar remotamente desgaste en un conjunto de placa de desgaste, donde dicho método comprende los pasos de:
- encender un módulo Wi-Fi de una placa electrónica del conjunto de placa de desgaste;
- enviar una señal desde sensores de desgaste del conjunto de placa de desgaste a la placa electrónica y determinar si existe desgaste, en donde, en caso de no detectarse desgaste en algún sensor de desgaste:
- llevar a un estado de suspensión el módulo Wi-Fi por un tiempo determinado, o, en caso de detectarse desgaste:
- recopilar información del o los sensores que presentan desgaste;
- intentar establecer una conexión a internet de un módem Wi-Fi conectado por Wi-Fi al módulo
Wi-Fi; - determinar si el módem Wi-Fi se conectó a internet en un tiempo predeterminado; donde en caso de superarse el tiempo predeterminado sin conexión a internet se lleva al estado de suspensión el módulo Wi-Fi por un tiempo determinado, de lo contrario:
- enviar a una página web información relacionada con el sensor con que se detectó desgaste y llevar al estado de suspensión el módulo Wi-Fi por un tiempo determinado.
De acuerdo a un cuarto aspecto de la invención, se propone un método para procesar datos de desgaste en el sistema antes descrito, el cual comprende los pasos de:
- esperar en una página web datos provenientes desde una placa electrónica ubicada en un panel modular de un conjunto de placa de desgaste;
- determinar si existen datos que recepcionar por la página web, en donde, en caso de no recibirse datos, la página web queda en estado de espera de datos, de lo contrario:
- almacenar los datos recepcio nados en una base de datos;
- discriminar si los datos almacenados son repetidos o nuevos, en donde, en caso de que dichos datos sean repetidos, se procede a guardarlos en un registro interno y dejar la página web en estado de espera de datos, de lo contrario:
- mostrar los datos en la página web y enviarlos a un dispositivo de usuario.
Por medio del sistema y métodos propuestos, se podrá proporcionar información al usuario muy útil a través de la página web tal como relaciones directas entre la duración de las placas de desgaste v/s toneladas en horas procesadas, como también identificar las placas de desgaste que sufren un mayor desgaste en una máquina en particular. Con esta información se podrá realizar un mantenimiento predictivo más en detalle como también mejorar la asesoría del uso de distintos materiales o productos en las zonas con más desgaste. Lo anterior tiene una consecuencia significativa en términos del aumento en la disponibilidad de los equipos, disminuyendo así los tiempos en las detenciones para mantención, es decir, aumentar la continuidad operacional, disminuyendo los costos de mantención. Por último, por medio de la presente invención el usuario podrá obtener una modelación que le dé una idea o concepto del degaste en sus equipos y predecir el desgaste a partir de los datos empíricos obtenidos.
Estas y otras ventajas se podrán deducir a partir de las modalidades preferidas de la invención ilustradas en las Figuras que se acompañan y que se describen a continuación.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
- La Figura 1 ilustra una vista en explosión de un conjunto de placa de desgaste configurado para recibir sensores de desgaste.
- La Figura 2 ilustra una vista posterior del conjunto de placa de desgaste de la figura 1 ensamblado.
- Las Figura 3 ilustra un esquema ejemplificativo del circuito electrónico de los sensores de desgaste.
- Las Figura 4 ilustra un esquema ejemplificativo del sistema de transmisión de datos según la presente invención.
- Las Figura 5 ilustra un diagrama de flujo del método de detección de desgaste según la presente invención.
- La Figura 6 ilustra un diagrama de flujo del método de detección de desgaste según la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
De acuerdo a la modalidad de la Figura 1, se tiene un conjunto de placa de desgaste 100 conformado por un panel modular 110 vulcanizada a una estructura receptora de anclaje 120, la cual a su vez está cubierta posteriormente por una placa de respaldo 130 metálica. La placa de respaldo 130 posee un sacado 131 configurado para alojar una placa electrónica al interior de una carcasa 140. En la modalidad ilustrada, se utiliza un panel modular 110 conformado por seis baldosas 111 dispuestas paralelamente en una matriz de 3x2. Preferentemente, cada baldosa 111 está construida de cerámica resistente a la abrasión, impacto y a las altas temperaturas. Por su parte, la estructura receptora de anclaje 120 comprende un marco 121 y separadores 122 en su interior, conformando así alojamientos 123 para recibir cada baldosa 111 del panel modular 110. Preferentemente, la estructura receptora de anclaje 120 está fabricada en caucho, particularmente por una combinación de caucho natural y caucho sintético que otorgan una alta calidad y resistencia.
La placa de respaldo 130 está construida preferentemente de acero y su unión con la estructura receptora de anclaje pude ser mediante pernos o cualquier otro medio de sujeción adecuado como soldadura e incluso por imanes. En la modalidad ilustrada en la figura 1, la placa de respaldo 130 y la estructura receptora de anclaje 120 poseen perforaciones de placa de respaldo 132 y perforaciones de estructura receptora de anclaje 124, respectivamente, alineadas y ubicadas cerca de los vértices. Dichas perforaciones están configuradas para recibir sensores de desgaste protegidos por un tapón 150. Dichos tapones 150 son introducidos a su vez en perforaciones de la cara inferior del panel modular (no ilustradas).
De acuerdo a la modalidad ilustrada en la Figura 2, la cara inferior de la placa de respaldo 130 posee conductos 133 para disponer en su interior el cableado que va desde la placa electrónica alojada en la carcasa 140 hasta los sensores de desgaste insertos en las perforaciones y protegidos por los tapones 150. Preferentemente y según lo ilustrado, los conductos 133 consisten en canales que recorren la cara inferior de la placa de respaldo 130 en forma de“H”. Por su parte, la carcasa 140 se ubica en el centro de la placa de respaldo 130 e insertada preferentemente en un compartimento inferior de la estructura receptora de anclaje, de manera que su cara inferior queda alineada con la cara inferior de la placa de respaldo 130. La placa de respaldo 130 comprende además en su cara inferior medios de fijación 160 para fijar el conjunto de placa de desgaste 100 a la superficie a revestir, por ejemplo a las paredes interiores de un chute, molino o a cualquier otra superficie que requiera placas de desgaste.
La placa electrónica (no ilustrada) dispuesta al interior de la carcasa 140, está conectada por tanto a los sensores de desgaste ubicados en cada una de las perforaciones y protegidos por los tapones 150. Dichos sensores de desgaste consisten en galgas extensiométricas, que miden deformación, presión, carga, etc., de modo que cualquier esfuerzo aplicado sobre la galga provoca una variación en su resistividad.
De acuerdo al principio de funcionamiento de la invención, el impacto repetitivo del material sobre el panel modular, produce un deterioro o erosión progresiva en las baldosas cerámicas, la cual a medida que es más profunda rompe las galgas extensiométricas ubicadas en las perforaciones y protegidas por los tapones 150, para alertar que se ha llegado a un cierto nivel de desgaste.
De acuerdo a una modalidad preferida de la invención, en el interior de cada perforación con tapón 150 se disponen dos galgas extensiométricas, ubicadas a diferentes alturas en el interior del panel modular, a efectos de medir dos o más valores de desgaste de dicha placa. Por ejemplo, podría disponerse en cada perforación con tapón una galga superior a una altura correspondiente al 40% de desgaste del panel modular y una galga inferior a una altura correspondiente al 60% de desgaste del panel modular. Una configuración alternativa podría ser ubicar las galgas en alturas que midan respectivamente un 40% y un 20% de desgaste del material cerámico. Evidentemente, otros porcentajes y diferentes números de galgas podrían aplicarse en la presente invención para obtener un sistema de medición de desgaste dependiendo de las necesidades o condiciones operativas.
En la modalidad preferida, se tiene entonces en total ocho sensores de desgaste conectados a la placa electrónica desde las cuatro perforaciones con tapones 150 por medio de conductores ubicados en el interior de los conductos 133. Junto con ello, la placa electrónica comprende un módulo Wi-Fi con microcontrolador, una fuente de poder y una pluralidad de resistencias eléctricas.
La Figura 3 muestra el esquema electrónico de la invención según la modalidad preferida, en donde las resistencias R1 a R8, son resistencias eléctricas que forman un divisor de tensión, es decir que dividen la tensión de entrada en el circuito en otras dos diferentes y más pequeñas de salida. Preferentemente las resistencias R1 a R8 tienen un alto valor, por ejemplo de 1MW que permite limitar la corriente del divisor de tensión y ahorrar energía. Por su parte, las resistencias R9 y Rl l son resistencias eléctricas de por ejemplo 101<W cuyo objetivo el limitar la corriente para pines específicos del módulo Wi-Fi 200.
Una batería de alimentación corriente continua alimenta permanentemente los divisores de tensión y el módulo Wi-Fi 200. Cuando la placa electrónica no ha detectado ningún desgaste, el microcontrolador lee un voltaje bajo en el divisor de tensión que es insuficiente para activar una alerta. Sin embargo, cuando una galga extensiométrica se rompe, el voltaje leído es capaz de activar dicha alerta informando que el desgaste en la placa ha alcanzado un nivel predeterminado.
En la Figura 4 se tiene un esquema del sistema de transmisión de datos propuesto en la presente invención. En dicho ejemplo, se representa el conjunto de placa de desgaste 100 en un chute de traspaso 300 de un sistema de transferencia 310 el cual incluye un tablero de comunicaciones 320.
Al romperse un sensor de desgaste 170 producto del desgaste del panel modular, dicha ruptura es detectada por la placa electrónica 180 conectada a la fuente de poder 190, preferentemente a una batería. La placa electrónica 180 se conecta por medio del módulo Wi-Fi a una red Wi-Fi W de un modem inalámbrico 321 instalado por ejemplo en el tablero de comunicaciones 320. A su vez, la placa electrónica 180 verifica si existe conexión a internet i y de ser así el modem inalámbrico 321 envía los datos a una página web donde son almacenados y pueden ser consultados por un usuario utilizando un dispositivos de usuario 330 tal como un Notebook, Tablet, Smartphone a través del correo electrónico, software, aplicación móvil, o cualquier interfaz de usuario adecuada.
A continuación se describe el método de detección de desgaste que realiza el sistema de la presente invención a nivel de hardware, en base al diagrama de la Figura 5.
El método se inicia con la etapa de encendido (510) del módulo Wi-Fi, ubicado en la placa electrónica al interior del panel modular y conectado a los sensores de desgaste. Los sensores de desgaste envían una señal a dicho módulo con el fin de determinar si existe desgaste o no en el panel modular (520), es decir, si el desgaste ha alcanzado en el panel modular algún nivel predeterminado provocando la ruptura de uno de los sensores de desgaste ubicados en su interior. En caso de que no haya desgaste, es decir, si no hay ruptura de algún sensor de desgaste, el microcontrolador del módulo Wi-Fi entra en un estado de suspensión (530) por un tiempo determinado. Una vez cumplido dicho tiempo se retorna al paso (510).
En el caso de que el microcontrolador detecte desgaste en alguno de los sensores, se procede a recopilar información del o los sensores afectados (540) y posteriormente, el módulo Wi-Fi intenta establecer una conexión a internet (550) por medio del módem Wi-Fi, para lo cual se fija un tiempo predeterminado. A continuación se determina si hubo conexión dentro del tiempo predeterminado (560). En caso de que se supere dicho tiempo predeterminado, se retorna al paso (530). En caso contrario, se envía a la página web la información (570) con el identificador del sensor de desgaste que fue destruido y preferentemente otros datos como la fecha y hora de detección, etc.
Una vez enviada la información a la página web, se retorna al paso (530).
A continuación se describe el método de procesamiento de datos de desgaste que realiza el sistema de la presente invención a nivel de software, en base al diagrama de la Figura 6.
El método se inicia con la página web en espera de datos (610) provenientes desde la placa electrónica ubicada en el conjunto de placa de desgaste. Luego se procede a determinar si existen datos que recepcionar (620). En el caso de que no se reciban datos, la página web se mantiene en el estado asociado al paso (610). En caso contrario, es decir, que la placa electrónica haya transmitido datos, estos son recepcionados por la página web la cual los guarda automáticamente en una base de datos (630). Posteriormente, la página web procede a discriminar si los datos recién ingresados son repetidos o nuevos (640). En caso de ser datos repetidos la página web solo los guarda en un registro interno y retorna al paso (610). En el caso de ser datos nuevos, estos se muestran en la página web y se envían dispositivo de usuario (650).

Claims

REIVINDICACIONES
1. Conjunto de placa de desgaste (100) para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria, CARACTERIZADO porque está conformado por:
- una placa de desgaste (110);
- un molde (120);
- una placa de respaldo (130);
- una placa electrónica (180) conectada a una fuente de poder (190);
- sensores de desgaste (170) insertos en el interior de la placa de desgaste (110) y conectados a la placa electrónica (180);
en donde la conexión entre cada sensor de desgaste (170) y la placa electrónica (180) comprende una o más resistencias eléctricas configuradas como divisor de tensión.
2. El conjunto de placa de desgaste según la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque los sensores de desgaste (170) están ubicados a diferentes alturas en el interior de la placa de desgaste (180).
3. El conjunto de placa de desgaste según la reivindicación 1 o 2, CARACTERIZADO porque los sensores de desgaste (170) están dispuestos de a pares e insertos al interior de la placa de desgaste (110) y protegidos por un tapón (150).
4. El conjunto de placa de desgaste según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque la placa de respaldo (130) posee conductos (133) que alojan en su interior el cableado que conecta los sensores de desgaste (170) con la placa electrónica (180).
5. El conjunto de placa de desgaste según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque los sensores de desgaste (170) consisten en galgas extensiométricas.
1
6. El conjunto de placa de desgaste según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
CARACTERIZADO porque la placa electrónica (180) está ubicada al interior de una carcasa (140) alojada en un compartimento entre el molde (120) y la placa de respaldo (130).
7. El conjunto de placa de desgaste según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, CARACTERIZADO porque la placa electrónica (180) comprende un módulo Wi-Fi (200) con microcontrolador.
8. Sistema para monitorear remotamente el desgaste en placas de desgaste de maquinaria, por medio de al menos un conjunto de placa de desgaste (100) según las reivindicaciones 1 a 7, estando comprendido dicho sistema por:
- una máquina;
- un módem Wi-Fi (321);
- una página web;
- un dispositivo de usuario (330);
CARACTERIZADO porque el conjunto de placa de desgaste (100) está conformado por:
- una placa de desgaste (110);
- un molde (120);
- una placa de respaldo (130);
- una placa electrónica (180) conectada a una fuente de poder (190);
- sensores de desgaste (170) insertos en el interior de la placa de desgaste (110) y conectados a la placa electrónica (180);
en donde la conexión entre cada sensor de desgaste (170) y la placa electrónica (180) comprende una o más resistencias eléctricas configuradas como divisor de tensión.
2
9. El sistema según la reivindicación 8, CARACTERIZADO porque comprende una conexión Wi-Fi entre la placa electrónica (180) y el módem Wi-Fi (321), por medio de una red Wi-Fi (W).
10. El sistema según la reivindicación 8 o 9, CARACTERIZADO porque el módem Wi-Fi (321) está comunicado con la página web por medio de una conexión a internet (i).
El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, CARACTERIZADO porque el dispositivo de usuario (330) está conectado a internet y tiene acceso a la página web.
11. El sistema según la reivindicación 11, CARACTERIZADO porque el acceso a la página web es mediante una interfaz de usuario.
12. El sistema según la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque dicha interfaz de usuario se selecciona del grupo compuesto por: correo electrónico, software, aplicación móvil, entre otros.
13. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, CARACTERIZADO porque el dispositivo de usuario (330) se selecciona del grupo compuesto por: Notebook, Tablet, Smartphone, entre otros.
14. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, CARACTERIZADO porque la máquina es un chute de traspaso (310).
15. El sistema según la reivindicación 14, CARACTERIZADO porque el al menos un conjunto de placa de desgaste (100) se encuentra en el chute de traspaso (300) de un sistema de transferencia (310).
16. El sistema según la reivindicación 15 o 16, CARACTERIZADO porque el módem Wi-Fi (321) está ubicado en un tablero de comunicaciones (320) del sistema de transferencia (310).
17. Método para detectar remotamente desgaste en un conjunto de placa de desgaste (100) según las reivindicaciones 1 a 8, por medio del sistema de las reivindicaciones 9 a 17,
CARACTERIZADO porque comprende los pasos de:
3 510) encender un módulo Wi-Fi (200) de una placa electrónica (180) del conjunto de placa de desgaste (100);
520) enviar una señal desde sensores de desgaste (170) del conjunto de placa de desgaste (100) a la placa electrónica (180) y determinar si existe desgaste;
en donde, en caso de no detectarse desgaste en algún sensor de desgaste:
530) llevar a un estado de suspensión (530) el módulo Wi-Fi (200) por un tiempo determinado; o
en caso de detectarse desgaste:
540) recopilar información del o los sensores que presentan desgaste;
550) intentar establecer una conexión a internet de un módem Wi-Fi (321) conectado por Wi-Fi al módulo Wi-Fi (200);
560) determinar si el módem Wi-Fi (321) se conectó a internet en un tiempo predeterminado;
en caso de superarse el tiempo predeterminado sin conexión a internet, retornar al paso 530), de lo contrario:
570) enviar a una página web información relacionada con el sensor con que se detectó desgaste y retornar al paso 530).
18. Método para procesar datos de desgaste en el sistema según las reivindicaciones 9 a 17, obtenidos por el método según la reivindicación 18, CARACTERIZADO porque comprende los pasos de:
610) esperar en una página web datos provenientes desde una placa electrónica (180) ubicada la placa de desgaste de un conjunto de placa de desgaste (100);
620) determinar si existen datos que recepcionar por la página web (620), en donde, en caso de no recibirse datos, volver al paso 610), de lo contrario:
630) almacenar los datos recepcionados en una base de datos;
640) discriminar si los datos almacenados son repetidos o nuevos,
4 en donde, en caso de que dichos datos sean repetidos, se procede a guardarlos en un registro interno y retornar al paso 610), de lo contrario:
650) mostrar los datos en la página web y enviarlos a un dispositivo de usuario
(330).
5
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