1. O documento descreve estudos de inspeção preditiva realizados em estruturas da mina de Carajás, incluindo tanques de polpa e um prédio da BSM 7. 2. Utilizando técnicas como medições de vibração, testes de impacto e câmeras de amplificação de movimento, a equipe identificou fontes de vibração indesejadas. 3. Nos tanques de polpa, frequências de vibração na estrutura foram mapeadas e atribuídas ao acionamento dos tanques. No prédio

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Apresentação
Felipe Pimenta
Flávio Garcia
XXV Encontro Vitek de Tecnologias Preditivas

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GERÊNCIA CONFIABILIDADE PREDITIVA E INSPEÇÕES SN – SUPERVISÃO DE PREDITIVA
Apresentação: Felipe Pimenta, Flávio Garcia
Aplicação do Sistema RDI Motion Amplification® para Identificação de Problemas Estruturais em
Tanque de Polpa de Minério de Ferro e na avaliação do contraventamento em prédio da BSM 7.

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1. A Vale no mundo;
2. Localização da usina de Carajás SN, preditiva da usina;
3. Apresentação da equipe preditiva da usina;
4. Usina do Projeto Gelado;
5. Estudo de ressonância e aplicação da câmera de amplificação nos
tanques de polpa na usina do projeto Gelado para identificação de
frequências indesejadas na estrutura;
6. Prédio da BSM 7;
7. Estudo de ressonância estrutural e aplicação da câmera de amplificação
para resolução do problema no prédio da BSM 7;
Agenda

4. A Vale no mundo
Com sede no Rio de Janeiro, nossas operações, laboratórios de pesquisa, projetos e escritórios estão
presentes nos cinco continentes.
Fonte: https://www.vale.com/pt/quem-somos

5. A Vale do futuro
A emergência climática e a crise da biodiversidade global representam alguns dos maiores desafios da
humanidade neste século.
Guiados por nosso propósito de melhorar a vida e de transformar o futuro, reformulamos nossa estratégia considerando
algumasplataformas de crescimentoe oportunidadesemergentes,em sintoniacomnossosnegóciosatuais:
Soluções sustentáveis para a siderurgia;
Metais para a transição energética;
Desenvolvimento da mineração circular;
Soluções baseadas na natureza.
Fonte: https://globalvale.sharepoint.com/teams/int-inst/SitePages/Global/pt/vale-do-futuro.aspx

6. Mina de Carajás SN
Cidade de Parauapebas
Localização da usina de Carajás SN
Fonte: https://earth.google.com/web/search/Caraj%C3%A1s,

7. Localização da usina de Carajás SN
Usina do projeto
gelado
Usina de beneficiamento
de minério de Ferro SN
BSM 7
Fonte: https://earth.google.com/web/search/Caraj%C3%A1s,

8. Preditiva da usina de Carajás

9. Organograma preditiva

10. Usina do projeto Gelado
Ao longo dos últimos 37 anos, produzimos minério de ferro em Carajás e depositamos o
rejeito na barragem do Gelado. Esse material é composto basicamente por sílica, alumina e
partículas de minério de ferro que não puderam ser aproveitadas no processo original de
beneficiamento.
Com o uso de dragas, o rejeito será retirado da barragem e enviado novamente para
beneficiamento na usina. O teor de minério do material extraído é considerado alto, cerca
de 63%, mas na usina o minério passará ainda pelo processo de concentração magnética,
que elevará ainda mais sua qualidade, convertendo-o em pellet feed, que irá então
alimentar a pelotizadora de São Luís, no Maranhão. A tecnologia de concentração magnética
tem operação mais simples e de menor custo do que a concentração por flotação. Já
utilizada em Minas Gerais, está sendo adotada pela primeira vez no Pará.

11. Estudo de frequências indesejadas em
tanques de polpa
Objetivo
Evidenciar e quantificar amplitudes na estrutura do tanque de polpa TQ-1480KN-01.
Tanques de polpa do projeto gelado .

12. Estudo de frequências indesejadas em
tanques de polpa
Acionamento do tanque de polpa.
Conhecendo o equipamento
O tanque de polpa de minério de ferro TQ-1480KN-01, tem um volume útil é 5.808 m³, o diâmetro
do tanque é 21m e a altura do tanque é 17m e recebe material do ES-1420KN-01. O programa
Gelado prevê a recuperação de 10 Milhões de toneladas por ano de minério de ferro, proveniente
das barragens de rejeito.
O acionamento do tanque é formado pelos seguintes subconjuntos: Motor, redutor de eixos
paralelos e hélice.

13. Estudo de frequências indesejadas em
tanques de polpa
Entendendo o problema
A área de manutenção e operação da usina do gelado solicitou apoio da engenharia e da
inspeção preditiva para solucionar um problema de vibração nas estruturas do TQ-1480KN-01.
Relatos da operação indicavam que o tanque no momento que estava com no nível a 28% gerava
deslocamentos das paredes da estrutura metálica.
A partir dessas informações deu-se inicio ao estudo do que poderia estar gerando essas vibrações
indesejadas, no primeiro momento a preditiva utilizou a câmera de amplificação do movimento
para identificar a frequência desse deslocamento e logo após a engenharia propôs modificações
operacionais.
Tanques de polpa do projeto gelado .

14. Estudo de frequências indesejadas em
tanques de polpa
Utilização da câmera de amplificação
Com a utilização da tecnologia da câmera RDI, o movimento real da estrutura foi amplificado,
permitindo observar e confirmar a deflexão da estrutura, principalmente na região da base do
tanque, o que prejudica toda a estrutura por falta de rigidez. A inspeção na base do tanque nos
deu as seguintes informações:
Vídeo feito na base do tanque, amplificação de 16.
Amplitude - 40.2 mm/s
Frequência - 1,857 Hz

15. Estudo de frequências indesejadas em
tanques de polpa
Tanque TQ-1480KN-01 de polpa do projeto gelado .

16. Estudo de frequências indesejadas em
tanques de polpa
Tanque TQ-1480KN-01 de polpa do projeto gelado .

17. Estudo de frequências indesejadas em
tanques de polpa
Conclusão
Foram realizadas gravações com a IRIS M para verificar o comportamento dinâmico da estrutura e
constatar os resultados obtidos, onde observou-se que há elevados níveis de vibração na região
da base e na parede do tanque, para esse tipo de estrutura é preciso avaliar o projeto pois a
parede está apresentando torções na estrutura e não sabemos se é normal. Podemos observar na
análise que ainda há um deslocamento de toda a base na direção vertical, e na horizontal, porém
com níveis menores de amplitude.
Pode-se considerar assim que houve um excelente resultado através da aplicação da técnica com
imagens que vão direcionar as equipes de inspeção, engenharia estrutural e operação na
avaliação da condição do tanque.

18. Prédio da BSM 7
As plantas das BSMs (Britagem semimóvel) são um conjunto de equipamentos localizados
estrategicamente próximo as frentes de lavras responsáveis por receberem o minério de ferro
extraído das minas de N4 e N5, onde são realizados os primeiros processos de britagem e
peneiramento e enviado através de transportadores de correias até as plantas fixas da Usina
de beneficiamento de Carajás. Atualmente as minas de Carajás tem em operação 6 plantas de
BSMs.
O prédio da BSM 7 é composto principalmente por um alimentador de sapatas, uma peneira
vibratória, um britador de mandíbulas e um transportador de correias.
Vista frontal da planta BSM 7 na mina de N5.

19. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Objetivo
Identificar e mensurar as fontes excitadoras de vibração de um contraventamento na planta BSM
7, que apresenta comportamento dinâmico incoerente com o recomendável.
Planta BSM 7 mostrando a viga que apresenta vibração elevada.

20. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Medição de vibração em contraventamento
Dados de vibração coletados no contraventamento do lado direito do prédio identificou uma
frequência de 12.28 Hz e amplitude de 143 mm/s, esta que coincide com a frequência de rotação
da peneira vibratória PN-1171KN-10, equipamento instalado na planta:
Medição de vibração na viga de contraventamento. Espectro de vibração evidenciando a frequência
encontrada na viga de contraventamento.

21. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Teste de impacto na viga de
contraventamento
O teste de impacto teve como objetivo identificar a frequência natural na viga de
contraventamento. O teste foi realizado com o auxilio de um aparelho coletor de dados de
vibração, uma marreta de borracha 5kg e com os equipamentos da planta da BSM 7 parados.
Espectro de vibração obtido
através do teste de impacto,
evidenciando a frequência
natural do contraventamento de
12,20 Hz.
Teste de impacto realizado na viga de
contraventamento
Espectro de vibração evidenciando a frequência natural do
contraventamento após teste.

22. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Medição de vibração na peneira vibratória
Realizado medição de vibração na PN-1171KN-10 com o equipamento em operação para
identificação da frequência de rotação 12.28Hz, que corresponde a 736,8 RPM.
Frequência de
rotação da peneira
12,28 Hz.
Medição de vibração na peneira
vibratória PN-1171KN-10
Espectro de vibração evidenciando a frequência de
rotação da peneira vibratória PN-1171KN-10

23. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Utilização da câmera de amplificação no
estudo
Com auxilio da câmera de amplificação de movimento IRIS da RDI, foi possível observar o
deslocamento do contraventamento no sentido horizontal com amplitude de 122 mm/s na
frequência de rotação (12,28Hz) da peneira PN-1171KN-10.
Espectro evidenciando frequência e
amplitude da vibração no contraventamento
Vídeo mostrando o movimento do contraventamento
com amplificação em 12x.

24. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Utilização da câmera de amplificação no
estudo
Vídeo mostrando o movimento do
contraventamento sem amplificação.
Vídeo mostrando o movimento do
contraventamento com amplificação em 12x.

25. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Espectro de vibração comprovando
ressonância BRT2 - PN122-01 ACIONAMENTO 01
PN122-01M1-1H MOTOR LOA HORIZONTAL
Analyze Spectrum
15-fev-22 11:07:17
OVERALL= 124.04 V-DG
RMS = 123.54
LOAD = 100.0
RPM = 840. (14.00 Hz)
12.08 12.16 12.24 12.32 12.40 12.48
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Frequency in Hz
RMS
Ve
locity
in
mm/Se
c
Sinal evidenciando a
frequência natural da viga de
contraventamento (12.20Hz).
Sinal evidenciando a
frequência de rotação da
PN-1171KN-10 (12.28Hz).
Medição de vibração de alta resolução realizada no contraventamento
mostrando as frequências próximas

26. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Conclusão
Os dados de vibração coletados no contraventamento do lado direito e na peneira vibratória PN-1171KN-10,
vibratória PN-1171KN-10, mostram que as frequência encontradas (rotação da peneira e frequência natural da
frequência natural da viga de contraventamento) aproximam-se e causam o fenômeno de ressonância,
ressonância, aumentando a amplitude de vibração num determinado ponto da estrutura e consequentemente o
consequentemente o risco de colapso.
Sugestões
• Verificar a possibilidade de alterar a frequência de rotação do motor da PN1171KN-10, elevando ou
elevando ou reduzindo a rpm para que não coincida com a frequência natural do contraventamento
contraventamento (recomenda-se 30% acima/abaixo da freq. Natural do contraventamento).
contraventamento).
• Alterar a rigidez do contraventamento, consequentemente alterando a frequência natural.
natural.

27. Estudo de ressonância estrutural em
prédio da BSM 7
Resultados
AO realizar a modificação estrutural da viga de contraventamento identificou-se a redução da vibração e da amplitude da
vibração e da amplitude da frequência de rotação da peneira, essa redução em valores foi de 122 mm/s para 22 mm/s
mm/s para 22 mm/s como ilustra o vídeo abaixo.