ES2331631T3 - Procedimiento para la supervision y/o la prueba no destructiva de un elemento de transmision y disposicion de medicion para la ejecucion del procedimiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la supervisión y/o la prueba no destructiva de un elemento de transmisión con por lo menos un soporte de tracción magnetizable según el cual se lleva a cabo una medición uniaxial o pluriaxial del campo geomagnético perturbado por el soporte de tracción de modo que por lo menos un sensor de campo magnético o una disposición de varios sensores de campo magnético se guía en relación con el elemento de transmisión, o el elemento de transmisión se guía en relación con la disposición de medición, y las señales de medición registradas se evalúan mediante un dispositivo de registro de datos con respecto a anomalías del campo magnético registrado, llevándose a cabo la medición sin magnetización (magnetización externa) del soporte de tracción.
Description
Procedimiento para la supervisión y/o la prueba
no destructiva de un elemento de transmisión y disposición de
medición para la ejecución del procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento para
la supervisión y/o la prueba no destructiva de un elemento de
transmisión con por lo menos un soporte de tracción
magnetizable.
Por el documento DE 199 21 224 A1 se conoce un
procedimiento para la supervisión de una cinta transportadora
circulante sin fin con un soporte de tracción de cable de acero. El
procedimiento comprende el uso de por lo menos un detector de
metales que explora la cinta y con el cual se registra de forma
continua una señal de medición generada por la cinta en toda su
longitud. Durante una primera vuelta de la cinta o durante una
primera exploración de la cinta en toda su longitud se registra una
señal de referencia que se guarda como señal específica de la
cinta. La supervisión de la cinta se lleva a cabo mediante una
comparación continua de la señal de referencia con la señal de
medición en el sentido de una comparación entre el valor nominal y
el valor real.
Conforme a este procedimiento se genera y guarda
mediante el registro y almacenamiento de la señal de referencia por
toda la longitud de la cinta transportadora una imagen de inducción
específica de la cinta (huella dactilar) de la que pueden
determinarse la posición, el nivel de señal y la forma de señal de
los elementos portantes existentes en la cinta, es decir, de los
soportes de tracción de cable de acero. Mediante una comparación de
este tipo entre los valores nominales y los valores reales basada en
la señal de referencia guardada y en la señal de medición
continuamente registrada es posible detectar de forma relativamente
eficaz daños en los soportes de tracción de cable de acero. Como
consecuencia es posible iniciar medidas apropiadas para la puesta
fuera de servicio y el mantenimiento de la instalación de cintas
transportadoras.
Este procedimiento se realiza mediante una
disposición de bobinas de detección de metales, modificándose el
campo magnético de la bobina con corriente cuando se modifica la
sección transversal metálica de la cinta transportadora
encerrada.
En la práctica se ha demostrado que una bobina
detectora de metales de este tipo sólo puede usarse en el ramal
inferior del transportador de cinta, ya que el material a
transportar tiene una influencia perturbadora en el resultado de
medición. Asimismo, con una disposición de medición de este tipo
puede conseguirse sólo una resolución limitada, debido a que las
señales de medición se integran sobre el ancho de la cinta. Además,
la sensibilidad de las bobinas de detección de metales no es
homogénea respecto a la posición de los daños. Por ejemplo, los
daños en la zona del borde de la cinta no se detectan o se detectan
demasiado tarde.
Debido a la disposición necesaria de la bobina
de detección de metales en el ramal inferior del transportador de
cinta se detectan relativamente tarde daños en la cinta originados
de forma violenta. Sería importante por ejemplo la detección de
perforaciones en los puntos de la cinta en el ramal superior donde
se carga el material.
Finalmente, la disposición de medición misma es
relativamente cara y su montaje es complicado, ya que la bobina de
detección de metales debe encerrar la cinta completamente.
Para la detección de roturas de cables
individuales se procede actualmente de tal manera que un cable
pretensado se guía a poca distancia por debajo de la cinta
transversalmente a la dirección de marcha de la cinta y se conecta
con interruptores fin de carrera. Un cable sobresaliente o una
lengüeta se engancha con el cable pretensado y acciona el
interruptor fin de carrera, por lo que se consigue una desconexión
de la cinta. Los cables se tensan inmediatamente detrás de la carga
de material en el ramal superior (entrada) o detrás del tambor de
descarga en el ramal inferior.
Una activación de este sistema requiere que el
daño haya alcanzado cierto tamaño para poder engancharse con el
cable pretensado. Un cable desprendido o una lengüeta están
sometidos a esfuerzos en cada estación de rodillos de soporte, por
lo que el daño aumenta continuamente. Cuando este daño se desarrolla
entre dos dispositivos de supervisión de este tipo alcanzando un
tamaño que el cable desprendido o la lengüeta se enganche en una
estación de rodillos de soporte o en otros elementos de la
estructura, a pesar del uso del dispositivo de supervisión se
produce una rotura longitudinal extensa.
Por el documento DE 28 54 562 A1 se conoce un
dispositivo para la supervisión sin contacto de cintas
transportadoras, en particular para la detección de roturas
longitudinales, que comprende bobinas emisoras y bobinas receptoras.
Las bobinas emisoras están configuradas como bobinas con un núcleo
de hierro no cerrado que generan un campo magnético de dispersión
de largo alcance en el espacio. Las líneas de fuerza de este campo
de fuerza originan una magnetización en los cables de acero que
discurren longitudinalmente en la cinta. Vista en la dirección de
marcha detrás de las bobinas emisoras están dispuestas bobinas
receptoras con las cuales puede medirse la remanencia de la
magnetización generada de esta manera. Una evaluación del campo
magnético medido facilita el registro de una modificación de la
posición de la cinta transportadora.
Por el documento AU 75 689 81 A se conoce un
procedimiento para la supervisión de una cinta transportadora que
comprende un soporte de tracción magnetizable que se lleva a cabo
mediante el uso de sensores que registran la posición y disposición
de los soportes de tracción de cable de acero en la cinta
transportadora. El procedimiento se pone en práctica también usando
un campo magnético inducido. Para este fin, los sensores están
provistos de una disposición de bobinas, el procedimiento de
medición aprovecha de manera conocida el fenómeno de que el campo
magnético de una bobina con corriente varía cuando se modifica la
distancia entre los soportes de tracción y la bobina o el sensor,
respectivamente. El documento AU 75 689 81 A parte del hecho de que
en el caso de roturas longitudinales en la cinta transportadora
esta se desplaza en tal medida del respectivo sensor que el campo
magnético de la bobina se modifica de forma significante en el
cabezal de medición correspondiente.
Este procedimiento presenta las desventajas
anteriormente descritas de la disposición de bobinas de detección
de metales.
No obstante los dispositivos de supervisión
anteriormente descritos existe el problema de detectar lo más
pronto posibles daños en la cinta, es decir, en la fase en la que se
producen, para poder desconectar la instalación a tiempo. Asimismo,
actualmente no existe un sistema que registre lo suficientemente
bien de forma automática el estado de la cinta para poder reparar o
sustituir la misma en el momento óptimo.
El objetivo de la invención consiste por lo
tanto en proporcionar un procedimiento para la supervisión y/o la
prueba no destructiva de un elemento de transmisión, como por
ejemplo una cinta o similar, que no presente las desventajas
anteriormente mencionadas.
El objetivo de la invención consiste además en
proporcionar una disposición de medición para poner en práctica un
procedimiento de este tipo.
Este objetivo se consigue con las
características de la reivindicación 1.
Debido a que el procedimiento conforme a la
invención prescinde de una disposición de bobinas y prevé únicamente
el uso de sensores de campo magnético, es posible llevar a cabo una
medición, por ejemplo para la supervisión de una cinta
transportadora circulante de un transportador de material a granel,
en un punto arbitrario del recorrido de la cinta. No es preciso que
la disposición de medición encierre la cinta. El material a
transportar no disturba la señal de medición cuando no se
transporta material ferromagnético. La señal de medición es
independiente de la dirección de marcha y de la velocidad.
La medición se lleva a cabo sin magnetización
del soporte de tracción, es decir, sin magnetización externa. Los
sensores de campo magnético registran las perturbaciones del campo
geomagnético natural debido a la presencia de materiales
ferromagnéticos. Los sensores de este tipo son muy compactos y
pueden disponerse uno al lado de otro con un número casi
arbitrario.
La medición se lleva a cabo preferentemente en
una gama de medición (gama de sensibilidad) de hasta 200 \muT,
preferentemente de hasta 100 \muT. La fuerza de señal de las
señales a medir es de aproximadamente +/- 50 \muT.
En una variante preferida del procedimiento
conforme a la invención, la medición se lleva a cabo en una cinta
de un transportador de cinta de material elástico como el caucho con
cables de acero como soportes de tracción incorporados en la misma.
No obstante, el procedimiento según la invención debe entenderse de
tal manera que permite una supervisión y/o prueba de elementos de
transmisión circulantes u oscilantes de cualquier tipo con soportes
de tracción magnetizables o compuestos de los mismos. Por ejemplo
puede llevarse a cabo una prueba no destructiva de un cable de
acero mediante la detección de un campo magnético en vez de la
exploración radiológica o el registro inductivo de daños tal como
se practica actualmente. Cada daño de cordones de cable individuales
origina una modificación de las líneas de campo magnético que se
registra mediante sensores de campo magnético. La medición se lleva
a cabo preferentemente de forma triaxial, por ejemplo empleando una
o varias sondas de Förster.
El campo magnético generado por el objeto a
medir puede registrarse tanto de forma dinámica como también de
forma estática.
Naturalmente es posible amplificar la señal a
medir mediante una magnetización externa. No obstante, una
magnetización externa de este tipo no es imprescindible.
Conforme a la invención está previsto que
mediante la medición del campo magnético se compruebe la posición
nominal de los soportes de tracción en la cinta. De esta manera se
facilita una prueba de la calidad de la cinta usada, dado el caso
antes del montaje en el dispositivo transportador de cinta. Debido a
la señal generada por cada soporte de tracción es posible detectar
de forma relativamente exacta la posición de los soportes de
tracción en la cinta uno respecto a otro.
De esta manera puede identificarse no sólo la
posición nominal de los soportes de tracción uno respecto a otro,
sino que se puede detectar también una posible marcha oblicua de la
cinta, lo que permite evitar a tiempo un contacto de la cinta con
partes de la estructura del transportador de cinta como consecuencia
de la marcha oblicua.
La disposición de medición puede calibrarse
mediante el registro de una señal de referencia del elemento de
transmisión correspondiente, o de otro elemento de transmisión, en
un estado definido.
De forma alternativa o adicional al ensayo de
material mediante el procedimiento anteriormente descrito está
previsto que la medición se lleve a cabo en servicio del
transportador de cinta para supervisar el mismo.
La medición puede emplearse adicionalmente para
determinar la velocidad de la cinta. La velocidad puede determinarse
por ejemplo mediante una comparación continua de una o varias
señales de referencia registradas durante una primera vuelta de la
cinta con una o varias señales de medición.
Convenientemente, el ancho de la cinta se
explora durante varias vueltas de la cinta. Esto permite configurar
la disposición de medición de forma relativamente sencilla.
El objetivo anteriormente indicado se consigue
además mediante una disposición de medición para poner en práctica
el procedimiento anteriormente descrito con por lo menos un soporte
de tracción magnetizable según el cual la disposición de medición
comprende uno o varios sensores de campo magnético, preferentemente
pluriaxiales, dispuestos de tal manera a distancia del elemento de
transmisión que el campo magnético perturbado por el soporte de
tracción puede registrarse como señal de medición. Una forma de
realización preferida de la disposición de medición puede
comprender además por lo menos un dispositivo de registro y de
evaluación de datos.
La disposición de medición puede estar prevista
de forma estacionaria en un transportador de cinta.
Distribuido por el ancho de la cinta está
previsto preferentemente un número de n sensores con una distancia
entre sí que corresponde aproximadamente a la distancia entre los
soportes de tracción en la cinta. De esta manera, la medición
proporciona información acerca del estado de cada soporte de
tracción en la cinta.
En una variante de la disposición de medición
conforme a la invención está previsto que los sensores estén
dispuestos debajo de la cinta en el ramal superior del transportador
de cinta.
Todos estos sensores pueden y deberían estar
dispuestos con la misma distancia a la cinta.
Es particularmente conveniente que los sensores
sigan el contorno de la cinta (concavidad de la cinta).
Estos sensores pueden estar dispuestos en el
lado inferior de la cinta por ejemplo en forma de una guirnalda de
por sí conocida.
Tal como se ha mencionado anteriormente, no es
preciso que todo el ancho de la cinta esté cubierto mediante
sensores, más bien puede ser conveniente disponer un número de n
sensores en un bastidor desplazable por el ancho de la cinta. El
bastidor puede desplazarse por una o varias vueltas de la cinta por
el ancho de la cinta, de modo que es posible captar mediante
medición toda la sección transversal de la cinta durante varias
vueltas de la misma. Esta disposición tiene también la ventaja de
que puede ajustarse cualquier posición de los sensores respecto a
la cinta.
Para la realización de ensayos de materiales
antes del montaje o antes de una vulcanización de cintas puede ser
conveniente montar la disposición de medición en un carro manual que
se puede desplazar en una cinta dispuesta o extendida de forma
estacionaria para explorar la misma.
Para la exploración local de una cinta puede ser
conveniente configurar la disposición de medición como dispositivo
de medición y registro portátil (escáner manual).
La invención se explica a continuación con
referencia a un ejemplo de realización representado en los dibujos,
en concreto en el ejemplo de la supervisión de un transportador de
cinta.
En las figuras se muestran:
Fig. 1: Vista esquemática muy simplificada de
un transportador de cinta con una disposición de medición conforme
a la invención.
Fig. 2: Parte de la disposición de medición
montada en el ramal superior del transportador de cinta.
Fig. 3: Representación de una disposición de
medición prevista para el montaje estacionario en un transportador
de cinta.
Fig. 4: Vista en planta desde abajo del ramal
superior del transportador de cinta con una disposición de medición
conforme a la invención.
Fig. 5: Vista en perspectiva de la disposición
de medición según la figura 4 en el transportador de cinta.
Fig. 6: Protocolo de medición esquemático de
una medición en una cinta conforme al procedimiento según la
invención.
\newpage
Tal como se ha mencionado anteriormente, el
procedimiento y la disposición de medición conforme a la invención
se describen a continuación sólo a título de ejemplo para la
supervisón de un transportador de cinta para el transporte de
material a granel.
Un transportador de cinta 1 de este tipo
comprende una cinta 2 circulante de un material elástico como el
caucho con cables de acero incorporados como soportes de tracción.
Las cintas 2 usadas frecuentemente en instalaciones de cinta en
explotaciones de lignito a cielo abierto son de goma y presentan un
ancho de aproximadamente 2.800 mm. En la goma están vulcanizados
cables de acero con un diámetro de 9,2 mm con una división de 15 mm.
Una cinta con un ancho de 2.800 mm comprende 165 cables de acero.
Una cinta de cables de acero de este tipo tiene una resistencia
nominal de St 4.500. La duración de vida útil media de la cinta es
de aproximadamente de 6 a 7 años. Determinantes para la duración de
vida útil son los daños de la cinta originados por el impacto de
material en el punto de carga, el contacto de la cinta con
componentes de la estructura como consecuencia de una marcha
oblicua, el alargamiento excesivo de los cables de acero debido a
adherencias en los tambores así como el desgaste por fricción en
las obturaciones longitudinales.
En la figura 1 se muestra de forma esquemática
muy simplificada un transportador de cinta 1. Este comprende la
cinta circulante sin fin 2 de goma con cables de acero vulcanizados
en la misma, un tambor de accionamiento 3 y uno o varios tambores
de inversión 4 entre los cuales está tensada la cinta 2. La cinta 2
constituye el ramal superior 5 (ramal de carga) y un ramal inferior
6 (ramal vacío), estando sujeta la cinta 2 mediante rodillos de
soporte 7 tanto en el ramal superior como también en el ramal
inferior. Los rodillos de soporte 7 están suspendidos en una
estructura no representada. Con 8 se señala una tolva de carga con
la que el material a granel se carga en la cinta 2. En el ramal
superior, la concavidad de la cinta 2 es naturalmente más
pronunciada que en el ramal inferior 6. Además, la distancia entre
los rodillos de soporte 7 es por lo menos en la zona de la tolva 8
más corta que en el ramal inferior 6.
En el ejemplo de realización representado en la
figura 1, la cinta circula en la dirección de las agujas del reloj.
Inmediatamente detrás de la tolva 8 en la dirección de circulación
de la cinta, en el ramal superior 5 está dispuesta debajo de la
cinta 2 una disposición de medición 9 conforme a la invención. La
disposición de medición 9 comprende un número de sensores de campo
magnético 10 posicionados uno al lado de otro y fijados entre sí,
configurados en la disposición descrita en forma de sondas de
Förster.
Tal como se desprende en particular de la figura
2, en el ejemplo de realización representado está previsto que los
sensores de campo magnético 10 estén agrupados en forma de un
paquete de sensores. El paquete de sensores 11 comprende un número
predeterminado de sensores de campo magnético dispuestos de forma
equidistante uno al lado de otro. El paquete de sensores puede
estar dispuesto de forma protegida contra suciedad e influencias
meteorológicas, por ejemplo en el conducto de guía tubular 12 debajo
de la cinta. La longitud del paquete de sensores 11 no es igual al
ancho de cinta, este paquete se desplaza en el conducto de guía 12
para una o varias vueltas de la cinta, de modo que el ancho de la
cinta 2 se explora en varios ciclos de medición. En el ejemplo de
realización representado están agrupados 6 sensores de campo
magnético 10 en forma de un paquete de sensores 11, siendo la
distancia entre los sensores de campo magnético 10 aproximadamente
de 70 mm, lo que es mayor que la distancia entre los cables de
acero en la cinta 2. No obstante, mediante desplazamiento del
paquete de sensores 11 en el conducto de guía 12 se puede conseguir
cualquier resolución de la medición, ya que es deseable registrar
una señal de medición para cada cable de acero en la cinta 2. El
paquete de sensores 11 puede estar dispuesto en un carro
desplazable mediante un accionamiento lineal. De forma alternativa
es posible disponer en un lugar debajo de la cinta varios paquetes
de sensores uno al lado de otro para poder disponer los sensores
con una distancia lo más uniforme posible de la cinta, incluso
cuando esta presenta una fuerte concavidad.
El paquete de sensores 11 y cada sensor de campo
magnético 10 individual en el paquete de sensores 11 están
conectados con un dispositivo de registro y evaluación de datos 13
que se muestra sólo de forma esquemática en las figuras. Esto puede
ser en el caso más sencillo un PC con un número correspondiente de
entradas de señales analógicas.
En el ejemplo de realización representado en las
figuras 4 y 5 están suspendidos en total tres pares de sensores 11
de distinto tamaño a modo de guirnalda debajo de la cinta 2 en el
ramal superior 5 del transportador de cinta 1, sujetándose los
paquetes de sensores 11 mediante rodillos de guía 14 contra la cinta
2 para conseguir una distancia uniforme entre los sensores de campo
magnético 10 y la cinta 2. De esta manera se facilita una
exploración exacta de la cinta 2 por todo el ancho de la misma hasta
los bordes. Mediante la disposición particular de los paquetes de
sensores es posible mantener una distancia uniforme entre estos y la
cinta 2, incluso cuando esta presenta una fuerte concavidad.
En la figura 6 se muestra una medición de una
sección de cinta en la que en la ordenada se muestra el ancho de
cinta y en la abscisa la longitud de cinta. Las señales individuales
discurren en el caso no perturbado aproximadamente de forma
rectilínea, desviaciones pueden apreciarse donde los soportes de
tracción de la cinta 2 están dañados.
El procedimiento de medición conforme a la
invención es muy sensible, por lo que incluso soportes de tracción
ligeramente corroídos producen una modificación relativamente
unívoca de la señal de medición.
- 1
- Transportador de cinta
- 2
- Cinta
- 3
- Tambor de accionamiento
- 4
- Tambor de inversión
- 5
- Ramal superior
- 6
- Ramal inferior
- 7
- Rodillos de soporte
- 8
- Tolva
- 9
- Disposición de medición
- 10
- Sensores de campo magnético
- 11
- Paquete de sensores
- 12
- Conducto de guía
- 13
- Dispositivo de captación y evaluación de datos
- 14
- Rodillos de guía
Claims (19)
1. Procedimiento para la supervisión y/o la
prueba no destructiva de un elemento de transmisión con por lo
menos un soporte de tracción magnetizable según el cual se lleva a
cabo una medición uniaxial o pluriaxial del campo geomagnético
perturbado por el soporte de tracción de modo que por lo menos un
sensor de campo magnético o una disposición de varios sensores de
campo magnético se guía en relación con el elemento de transmisión,
o el elemento de transmisión se guía en relación con la disposición
de medición, y las señales de medición registradas se evalúan
mediante un dispositivo de registro de datos con respecto a
anomalías del campo magnético registrado, llevándose a cabo la
medición sin magnetización (magnetización externa) del soporte de
tracción.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque la medición se efectúa
en una gama de medición hasta 200 \muT, preferentemente hasta 100
\muT.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque la medición se
lleva a cabo en una cinta de un transportador de cinta de material
elástico como el caucho con cables de acero como soportes de
tracción incorporados en la misma.
4. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 3 caracterizado porque la posición nominal de
los soportes de tracción en la cinta se verifica mediante la
medición del campo magnético.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la disposición de
medición se calibra mediante el registro de una señal de medición
de referencia del elemento de transmisión correspondiente, o de
otro elemento de transmisión, en un estado definido.
6. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 4 caracterizado porque la medición se efectúa
durante el servicio del transportador de cinta.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 4 ó 6 caracterizado porque la medición se
emplea para determinar la velocidad de la cinta.
8. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizado porque la velocidad se
determina mediante una comparación continua de una o varias señales
de referencia registradas durante una primera vuelta de la cinta
con una o varias señales de medición.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 4 a 8 caracterizado porque el ancho de la
cinta se explora durante varias vueltas de la cinta.
10. Disposición de medición para poner en
práctica el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones
1 a 10, en la que la disposición de medición comprende uno o varios
sensores de campo magnético (10), preferentemente pluriaxiales, con
una sensibilidad de medición de \leq 200 \muT dispuestos con una
distancia al elemento de transmisión de tal manera que el campo
geomagnético perturbado por el soporte de tracción puede registrarse
como señal de medición.
11. Disposición de medición de acuerdo con la
reivindicación 10 caracterizada porque esta comprende además
por lo menos un dispositivo de registro y evaluación de datos
(13).
12. Disposición de medición de acuerdo con una
de las reivindicaciones 10 u 11 caracterizada porque está
dispuesta de forma estacionaria en un transportador de cinta
(1).
13. Disposición de medición de acuerdo con la
reivindicación 12 caracterizada porque presenta sobre el
ancho de la cinta (2) un número de n sensores con una distancia
entre sí que corresponde aproximadamente a la distancia entre los
soportes de tracción de la cinta (2).
14. Disposición de medición de acuerdo con una
de las reivindicaciones 10 a 13 caracterizada porque los
sensores están dispuestos debajo de la cinta (2) en el ramal
superior (5) del transportador de cinta (1).
15. Disposición de medición de acuerdo con una
de las reivindicaciones 12 a 14 caracterizada porque los
sensores están dispuestos con igual distancia a la cinta (2).
16. Disposición de medición de acuerdo con una
de las reivindicaciones 14 ó 15 caracterizada porque los
sensores están dispuestos de forma que siguen al contorno
(concavidad) de la cinta (2).
17. Disposición de medición de acuerdo con una
de las reivindicaciones 10 a 16 caracterizada porque un
número de n sensores está dispuesto en un bastidor o en un carro
desplazable por el ancho de la cinta (2).
18. Disposición de medición de acuerdo con una
de las reivindicaciones 10 u 11 caracterizada porque está
dispuesta en un carro manual.
19. Disposición de medición de acuerdo con la
reivindicación 10 caracterizada porque está configurada como
dispositivo de medición y registro portátil (escáner manual).
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