Resumen ejecutivo
Se implementó una solución de monitoreo permanente de vibraciones y deformación estructural sobre un molino de bolas de una planta concentradora de cobre en el norte de Chile. El proyecto resolvió incrementos intermitentes de vibración asociados a cambios de carga y permitió separar la excitación mecánica de la respuesta estructural del activo. La arquitectura integró Wilcoxon VDS130 como capa edge para sensores IEPE, Wilcoxon 883M para monitoreo estructural triaxial, galgas HBM LY41 en puntos críticos y adquisición distribuida MicroStrain en sectores donde el cableado convencional presentaba mayor complejidad.
Arquitectura implementada
| Capa | Tecnología | Función en la solución |
|---|---|---|
| Vibración de máquina | Wilcoxon VDS130 + sensores IEPE | Monitoreo continuo de chumaceras, piñón, reductor y motor |
| Respuesta estructural | Wilcoxon 883M | Medición triaxial en soportes, bancada y bastidor |
| Deformación localizada | HBM LY41 | HBM LY41 Cuantificación de esfuerzo/deformación en puntos críticos |
| Adquisición distribuida | MicroStrain | Integración de señales en sectores de instalación compleja |
1. Condición inicial
El molino operaba dentro del circuito de molienda secundaria y presentaba incrementos intermitentes de vibración en la zona del piñón y del lado descarga. La respuesta variaba con la carga circulante y con la dureza del mineral, por lo que el fenómeno no podía capturarse de forma consistente mediante inspecciones de ruta o campañas temporales. La evaluación preliminar confirmó que el comportamiento no era puramente mecánico y que existía una interacción relevante entre excitación rotativa y respuesta estructural del soporte.
Conclusión de ingeniería:
Se descartó abordar el problema con mediciones esporádicas de ruta por la naturaleza intermitente del fenómeno. Para poder capturar las consecuencias del fenómeno, se optó por instrumentar sensores que midan permanentemente tendencia, correlación, waveforms y espectros; con la posibilidad de generar alarmas ante un dado nivel de vibración.
2. Ingeniería implementada
2.1 Monitoreo permanente de vibración de máquina
Se instalaron acelerómetros IEPE de forma permanente en los puntos más representativos del tren mecánico: chumacera lado alimentación, chumacera lado descarga, apoyo del piñón y carcasa del reductor. Estas señales se integraron al Vibration data source Wilcoxon VDS130, utilizado como colector de datos para capturar de forma continua waveforms, espectros y métricas calculadas. El mismo cuenta con una salida digital hacia la arquitectura de monitoreo de planta.
2.2 Monitoreo estructural triaxial
En paralelo, se instrumentaron puntos estructurales del lado descarga y zonas de soporte con Wilcoxon 883M. Esta capa permitió distinguir si los incrementos observados correspondían a una respuesta predominantemente radial de máquina o si aparecía una componente axial/vertical compatible con rigidez insuficiente, transferencia de carga no uniforme o excitación estructural.
2.3 Medición de deformación estructural
Para validar la respuesta real de la estructura, se instalaron galgas HBM LY41 en puntos seleccionados por concentración de carga, cambio de rigidez y transferencia de esfuerzos. Los puntos instrumentados fueron los siguientes:
- Placa base del pedestal del lado descarga, en la zona próxima al apoyo del muñón.
- Alma vertical del pedestal del lado descarga, orientada en la dirección principal de esfuerzo.
- Rigidizador (gusset) entre pedestal y placa base, para capturar transferencia de carga y flexión local.
- Larguero del bastidor estructural adyacente al apoyo del lado descarga, en la zona de mayor sensibilidad dinámica detectada en la campaña preliminar.
- Unión soldada entre pedestal y bastidor, en el sector donde se observó mayor variación vibratoria con carga.
- Sector estructural del lado piñón, para contrastar la respuesta del apoyo de descarga con la excitación transmitida desde el sistema de accionamiento.
La configuración base se realizó con galgas HBM LY41, principalmente 1-LY41-6/350 sobre elementos metálicos, reservando rejillas de mayor longitud solo para sectores donde era necesario promediar deformación sobre un tramo más amplio.
2.4 Adquisición distribuida con MicroStrain
En los sectores donde el tendido convencional de cable implicaba una intervención mayor sobre la infraestructura, se utilizó una capa de adquisición distribuida MicroStrain. La solución se apoyó en nodos inalámbricos para entradas analógicas asociadas galgas y en un gateway para transmitir datos sincronizados hacia el sistema de adquisición de forma inalámbrica, reduciendo la complejidad de montaje en un entorno brownfield con ventanas de parada limitadas.
3. Resultados obtenidos
- Se estableció una línea base del molino por condición operativa.
- Se confirmó que el incremento vibratorio no provenía exclusivamente del tren rotativo.
- La respuesta triaxial en estructura crecía en simultáneo con eventos de mayor exigencia de proceso.
- La deformación medida en los puntos instrumentados acompañaba el cambio de comportamiento vibratorio.
- Se separó con claridad la excitación mecánica de la respuesta estructural y la interacción entre ambas.
Impacto operativo:
la solución evitó que la decisión de mantenimiento se concentrara únicamente en engrane o apoyos y permitió priorizar también la revisión de rigidez, transferencia de carga y comportamiento del soporte lado descarga.
4. Entregables del proyecto
| Entregable | Contenido |
|---|---|
| Memoria de ingeniería | Criterio de selección de puntos, lógica de monitoreo y arquitectura del sistema. |
| Layout de sensores | Ubicación de sensores permanentes, puntos estructurales y strain gauges. |
| Baseline inicial | Referencias de vibración y deformación por condición operativa. |
| Analítica y tendencias | Espectros, tendencias, correlación vibración–deformación y niveles de alarma. |
| Informe técnico final | Hallazgos, criticidad, interpretación mecánico-estructural y recomendaciones. |
5. Conclusión
La implementación confirmó que el fenómeno del molino no debía analizarse como un problema puramente vibratorio ni puramente estructural. La combinación de monitoreo permanente de vibración de máquina, respuesta estructural triaxial y extensometría localizada permitió construir una solución técnica consistente con la criticidad del activo y con las exigencias operativas de una concentradora de cobre en Chile.
La instrumentación permanente no se implementó para “medir más”, sino para entender el comportamiento real del molino, anticipar degradación y mejorar la toma de decisiones de mantenimiento.