Control de nivel de llenado confiable en la minería del carbón

Control de nivel de llenado confiable en la minería del carbón

Las explotaciones mineras y los pozos a cielo abierto son bien conocidos por sus duras condiciones de trabajo. Esto se aplica igualmente a la tecnología implementada. Por esta razón, se requieren instrumentos de medición duraderos y confiables para monitorear las aguas subterráneas.

El diez por ciento de los depósitos de carbón en todo el mundo se encuentran en Australia. Como principal exportador de carbón, la minería del carbón es uno de los factores económicos más importantes de ese continente. Sin embargo, la extracción de la materia prima no está exenta de peligros. El operador de un australiano a cielo abierto se acercó a STS mientras buscaban un transmisor de presión para monitorear el nivel de llenado a profundidades de hasta 400 metros.

Las operaciones mineras tienen una gran influencia sobre las aguas subterráneas. Los acuíferos que rodean la mina de carbón se drenan, lo que conduce al hundimiento del cono de depresión. Este hundimiento altera las condiciones hidrológicas naturales subterráneas al crear caminos de menor resistencia. Esto conduce a que el agua penetre en los trabajos subterráneos y a cielo abierto. Como resultado, el agua que ingresa constantemente debe bombearse continuamente fuera del pozo para garantizar una extracción suave y segura de la materia prima.

Para controlar el nivel del agua subterránea y las bombas utilizadas para el drenaje, los operadores de la a cielo abierto necesitaban un transmisor de presión para monitorear el nivel de llenado de acuerdo con sus requisitos. Se estipuló un rango de presión de 0 a 40 bar (400 mH2O) de presión ambiental, así como una longitud de cable de 400 metros. La solución ofrecida por STS en ese momento, el ATM.ECO/N/EX, solo leía a 25 bar y tenía una longitud de cable de 250 metros.

Pero dado que STS está especializado en soluciones de medición de presión específicas para el cliente, este desafío no fue un gran obstáculo. En poco tiempo, se desarrolló el transmisor de presión a prueba de fallos ATM.1ST / N / Ex para nivel de llenado, que cumple con precisión los requisitos de presión y está equipado con un cable de Teflon® de 400 metros de longitud. También es convincente por su precisión de solo 0,1%. STS decidió desarrollar el nuevo transmisor de presión para un cable de Teflon®, un prensaestopas sellado y un tubo de aireación abierto (PUR es demasiado blando para esto). Además, también hay un lastre atornillado para asegurar una posición de medición recta y estable. El alivio de tensión de acero inoxidable, que también se puede atornillar, ayuda a aliviar la tensión en el cable eléctrico. Como indica la designación del dispositivo, también lleva la certificación EX para su uso en áreas explosivas.

ATM.1ST / N / Ex con alivio de tensión (izquierda) y contrapeso (derecha), cada uno atornillable.

Siendo un experto en transmisores de presión específicos del cliente, STS pudo suministrar el ATM.1ST / N / Ex en menos de tres semanas.

Resumen de las características del ATM.1ST / N / Ex:

  • Rango de presión: 1… 250 mH2O
  • Precisión: ≤ ± 0,1 / 0,05% FS
  • Error total: ≤ ± 0,30% FS (-5… 50 ° C)
  • Temperatura de funcionamiento: -5… 80 ° C
  • Temperatura del medio: -5… 80 ° C
  • Señal de salida: 4… 20 mA
  • Materiales: acero inoxidable, titanio
  • Compensación electrónica
  • Conexiones de proceso comunes disponibles
Aplicaciones de la tecnología de medición de presión en la industria marina

Aplicaciones de la tecnología de medición de presión en la industria marina

La tecnología de sensores juega un papel fundamental en el sector marítimo y más particularmente en la construcción naval. La medición confiable y precisa de la presión, la temperatura y otras variables dentro de varios tanques es una medida importante para prevenir el escape de fluidos agresivos, controlar los sistemas de circulación de agua en las operaciones de los barcos y también para garantizar un transporte sin problemas de carga a través de alta mar. 

La tecnología de sensores empleada aquí debe cumplir numerosos requisitos estrictos. Estos incluyen, sobre todo, que los materiales utilizados son lo suficientemente robustos para su uso a largo plazo. La electrónica también debe ser capaz de soportar las duras condiciones del mar abierto y, por lo tanto, debe ser muy duradera.

Seguimiento de cargas secas y líquidas

El componente principal del flete consiste en mercancías que se enviarán, y tanto las cargas secas como las líquidas se transportan por mar. Carga seca es el término que usamos cuando se transportan productos a granel, como cereales y piensos, así como productos por piezas que normalmente se almacenan en contenedores. Sin embargo, las cargas líquidas requieren una vigilancia especialmente cuidadosa y fiable, ya que aquí se transportan habitualmente sustancias muy sensibles, como gasolina, petróleo y gasóleo. Los productos empleados deben ser especialmente robustos y fiables para evitar el escape de sustancias líquidas agresivas y evitar así accidentes de las más graves consecuencias ecológicas. Esto significa que los sistemas sensoriales también deben satisfacer las más altas exigencias.

Tanques de agua dulce y aguas residuales

En los buques de carga, el agua dulce o potable se transporta en tanques especiales de agua potable o se obtiene del agua de mar mediante un tratamiento de purificación. La recogida, el tratamiento y la eliminación de las aguas residuales de los buques en los sistemas de almacenamiento interno también deben controlarse utilizando una tecnología adecuada. Dado que estas aguas residuales a menudo están contaminadas con sustancias nocivas, como aceites o agentes de limpieza, su procesamiento también está sujeto a ciertos requisitos adicionales. Los sistemas de tanques de agua dulce y de aguas residuales se verifican y monitorean mediante sensores incorporados. De esta manera, los sistemas se pueden monitorear de la manera más eficiente, lo que a su vez garantiza un suministro de agua óptimo en alta mar.

Tanques de lastre

Los tanques de lastre son una parte importante del transporte marítimo. Sin cargar estos tanques, los buques de carga grandes a veces pueden ser demasiado livianos, lo que significa que sus hélices no se asentarán lo suficientemente profundo en el agua. Para garantizar un calado suficiente, los tanques de lastre se llenan con agua de mar e incluso se pueden utilizar para equilibrar la distribución del peso en un barco cargado. Dado que estos tanques se llenan con agua salada, tanto los materiales de los tanques como los de los sensores utilizados deben ser robustos y resistentes a la corrosión. También se presta especial atención a la alta fiabilidad y durabilidad, ya que los sensores son prácticamente inaccesibles durante el funcionamiento a bordo y, por lo tanto, deben funcionar perfectamente sin ningún mantenimiento o inspección manual.

Imagen 1: Opciones de instalación de medición de nivel

Requisitos sensoriales especiales

En los últimos años, la industria de la construcción naval ha experimentado un flujo constante de innovaciones decisivas a las que la producción de sensores empleados debe responder en consecuencia. Mientras que hace 15 años, por ejemplo, la durabilidad del acero inoxidable seguía siendo una gran preocupación, hoy reconocemos que se corroe cuando entra en contacto con agua salada a temperaturas superiores a los 21 grados Celsius. Hoy en día, se emplea titanio. STS reconoció este problema desde el principio y fue una de las primeras empresas en utilizar titanio como componente permanente de su tecnología de detección. Este material extremadamente estable y robusto se utiliza ahora como estándar para una amplia gama de transmisores de presión y sondas de inmersión, ya que puede soportar incluso las condiciones más adversas.

Los requisitos tecnológicos cambian constantemente a medida que la industria misma crece y evoluciona. Lo que se consideraba estándar hace poco tiempo puede que ya sea inadecuado en la actualidad. Por lo tanto, STS se esfuerza constantemente por desarrollar aún más la tecnología de detección que ofrece, garantizando así confiabilidad y precisión, incluso frente a las crecientes demandas industriales. Sin embargo, esta flexibilidad y calidad se compensan con tasas de retorno insignificantemente bajas y es más probable que los problemas surjan de errores humanos que de una tecnología defectuosa.

Colaboración con sensores AE

Durante más de 27 años, STS ha estado trabajando junto con la empresa familiar holandesa AE Sensors . Juntos, suministramos su tecnología de detección a los principales clientes de la industria de la construcción naval. Con una consultoría competente y el uso de soluciones flexibles, nuestros clientes han podido registrar un enorme crecimiento en un corto período de tiempo. A estas alturas, se están construyendo buques de última generación en astilleros de todo el mundo, en los que se utilizan sondas sumergibles , transmisores de presión y otras soluciones a medida de STS. Sobre todo, nuestros sensores ATM / N y ATM.1ST / N fabricados en titanio y equipados con cables de teflón se utilizan de serie.

Gracias a su sistema de montaje modular, la instalación de nuestros sensores se puede adaptar de forma variable a los requisitos imperantes. También se pueden implementar varias formas de medición, como presión positiva o absoluta. La alta flexibilidad de STS y nuestro socio AE Sensors, combinada con la calidad impecable de nuestra tecnología de detección, ha demostrado su eficacia durante muchos años de cooperación con nuestros clientes satisfechos.

El turbocompresor sucumbe a las presiones de la conservación de energía

El turbocompresor sucumbe a las presiones de la conservación de energía

Durante muchos años, los turbocompresores solo se encontraron en autos deportivos costosos y motores diesel, pero las regulaciones de emisiones cambiaron la forma en que el mundo veía la inducción forzada. Aunque en el centro todavía estaba la búsqueda para mejorar el rendimiento, ahora los fabricantes buscaban restaurar el rendimiento y la facilidad de conducción a motores de consumo de combustible reducidos. Así, en el 21 st Century, casi todo de la pequeña 999 cm 3 Ford Ecoboost a la última Ferrari de todas las nuevas tecnologías turbo brillante ganado.

Pero casi tan pronto como la tecnología se hizo realidad, parece que se volverá redundante, eclipsado por el nuevo eCharger. Audi ya lo instaló en el SQ7 de producción en serie y estará implementando la tecnología en los vehículos de producción futuros a medida que la electrificación de 48 voltios gane tracción.

La ventaja clave del sobrealimentador de accionamiento eléctrico es que, al igual que con los turbocompresores, no hay pérdidas parásitas; pero a diferencia de la mayoría de los turbo, tampoco hay retraso del turbo ni necesidad de una válvula de descarga. El potente motor eléctrico puede acelerar el impulsor a 70.000 rpm en menos de un segundo, lo que elimina el retraso del turbo.

Esto, naturalmente, mejora la capacidad de conducción y reduce el consumo y las emisiones entre un 7 y un 20 por ciento cuando el dispositivo se utiliza en un vehículo equipado con frenado regenerativo, que captura la energía cinética del automóvil y la convierte en electricidad.

La presión es clave para desbloquear el rendimiento del eCharger

Controlado electrónicamente, el eCharger se puede mapear para optimizar el rendimiento del motor mientras se maximiza la energía recuperada de los gases de escape, pero para lograr esta utopía, los ingenieros deben crear un  mapa del impulso que requiere el motor midiendo las presiones del colector en varias cargas del motor. y velocidades. Esto solo se puede hacer con la ayuda de sensores de presión de alta calidad .

Al igual que con cualquier super / turbocargador, es importante que la unidad se adapte a los requisitos del motor: si no lo hace, se dejará sin energía al motor o se producirá un consumo de energía eléctrica innecesario.

Al ser una tecnología en proceso de maduración, los ingenieros que deseen explorar los límites de los supercargadores eCharge no disponen de muchos datos de investigación y pruebas. Aunque la dinámica de fluidos y la ingeniería eléctrica pueden proporcionar una buena base sobre la que construir, sigue siendo vital que las teorías se validen en condiciones de prueba del mundo real.

Para calificar el desempeño, una vez que se ha seleccionado el eCharger de referencia, el vehículo está equipado con sensores de presión extremadamente precisos que se calibran fácilmente y brindan lecturas precisas en una amplia gama de presiones y temperaturas de refuerzo del múltiple. Estos sensores también deben ser resistentes a la vibración y la degradación química.

Tanto en el dinamómetro del motor como en las pruebas en carretera, la posición del acelerador / la velocidad del motor / la presión del aire del colector se registran continuamente para determinar la interrelación de estas entradas clave.

A partir de esta información, los ingenieros pueden verificar que se ha seleccionado la configuración correcta del cargador electrónico y, al mismo tiempo, garantizar que los controles de gestión del motor de circuito cerrado puedan responder correctamente a las variables clave.

El resultado de hacerlo bien ofrece un vehículo, como el SQ7, que tiene un rendimiento, una capacidad de conducción y un consumo de combustible asombrosos y, al mismo tiempo, cumple con las futuras regulaciones de emisiones globales.

Proyecto de investigación DeichSCHUTZ: Medidas fiables para frentes de agua más seguros

Proyecto de investigación DeichSCHUTZ: Medidas fiables para frentes de agua más seguros

En situaciones de inundaciones extremas, las esperanzas de las personas afectadas residen únicamente en los diques: ¿aguantarán o no? La falla de un dique como la inundación de 2013 en Fischbeck (Sajonia-Anhalt) causó inmensos daños en las áreas del interior, que continúan teniendo un impacto hasta el día de hoy. El proyecto de investigación activo DeichSCHUTZ (protección de diques) en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Bremen está involucrado en un innovador sistema de protección de diques que podría prevenir fallas de este tipo.

Solo en Alemania, los diques fluviales protegen muchos miles de kilómetros de tierras costeras. Desde la perspectiva tecnológica actual, se están construyendo diques que constan de tres zonas. Las zonas individuales, vistas desde el lado del agua hasta el lado de la tierra, se construyen con una porosidad en constante aumento, lo que permite un buen drenaje del cuerpo del dique durante una inundación. En Alemania, sin embargo, todavía existen muchos diques más antiguos de construcción homogénea, como el dique roto durante una inundación del río Elba en junio de 2013 en Fischbeck. A diferencia de los diques de 3 zonas, los más antiguos son particularmente vulnerables a las condiciones de inundaciones prolongadas. El agua se filtra en el propio dique y su línea de saturación se eleva aún más dentro del cuerpo del dique durante períodos prolongados de pleamar. Cuanto más se eleva esta línea de saturación, más el material molido está sujeto a flotabilidad.

La estabilización de un dique propenso a rupturas requiere enormes recursos en material y personal, así como en tiempo, lo que en situaciones de inundación aguda es un bien escaso. Por lo tanto, se requieren procedimientos de respaldo, que, en términos de personal, materiales y compromiso de tiempo, son más efectivos que colocar sacos de arena en capas en el lado terrestre del dique.

Innovador sistema de protección de diques móviles

Christopher Massolle, del Instituto de Ingeniería Hidráulica y Costera de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Bremen, está desarrollando una solución que puede reducir considerablemente la inversión de tiempo y personal. Con el proyecto de investigación DeichSCHUTZ, patrocinado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación, se está probando un innovador sistema móvil de protección de diques para estabilizar diques durante inundaciones. La tecnología de medición proporcionada por STS también juega un papel aquí.

Para evaluar el sistema de protección de diques móviles, se ha construido un dique de prueba en las instalaciones de la Agencia de Asistencia Técnica en Hoya. Para ello se ha construido una balsa de retención en forma de U que contiene unos 550 metros cúbicos de agua, en cuyo extremo se asienta un dique.

Como se puede ver en el video, se han desplegado numerosas tuberías en el lado izquierdo del dique. Dentro de estas tuberías se encuentran los sensores de nivel ATM / N producidos por STS. En la disposición de prueba, el depósito de retención se llena con agua subterránea. En condiciones que se acercan a la realidad, el agua debería elevarse a un nivel de 3 metros durante un período de 30 horas. El sensor de nivel sumergible  ATM / N  ahora mida el desarrollo de la línea de saturación durante este tiempo. Con un rango de presión de 1 a 250 mH2O y una precisión de ≤ ± 0,30% FS (-5 a 50 ° C), esto se registra hasta el último centímetro. Cuando la línea de saturación ya no sigue aumentando, el sistema de protección de diques móviles se introduce en la pendiente del lado del agua y debe evitar la penetración de agua de filtración. El cuerpo del dique ahora continúa drenando y la extensión del desplazamiento resultante en la línea de saturación debe ser medida por los sensores de nivel empleados. Es a partir de estos resultados medidos que finalmente se puede evaluar la funcionalidad del sistema de protección.

Uso de la geomorfometría para el análisis hidrogeomorfológico en una cuenca de investigación mediterránea

Uso de la geomorfometría para el análisis hidrogeomorfológico en una cuenca de investigación mediterránea

Abstracto

El objetivo del trabajo es aplicar un procedimiento geomorfométrico basado en objetos para definir las áreas de contribución de la escorrentía y apoyar un análisis hidrogeomorfológico en una cuenca de investigación mediterránea de 3 km 2 (sur de Italia).

Se recopilaron y registraron datos de conductividad eléctrica y descargas diarias y cada hora en base a la actividad de monitoreo de tres años. Los análisis del quimógrafo Hydro10 sobre estos datos revelaron una fuerte respuesta hidrológica estacional en la cuenca que fue diferente de los eventos de flujo de tormenta que ocurrieron en el período húmedo y en los períodos secos. Este análisis nos permitió definir las firmas hidroquimográficas relacionadas con el aumento de la magnitud de la inundación, que involucra progresivamente varios componentes de la escorrentía (flujo base, flujo subsuperficial y flujo superficial) y un área creciente que contribuye a la descarga. Los estudios de campo y las mediciones de la capa freática / descarga llevadas a cabo durante un evento de tormenta seleccionado nos permitieron identificar y mapear 15 áreas de fuentes de escorrentía específicas con unidades geomorfológicas homogéneas previamente definidas como hidro-geomorfo-tipos (puntos de manantial, filtración difusa a lo largo del canal principal, filtración a lo largo de los corredores ribereños, salida difusa de los taludes de las laderas y extracción de concentrados de los huecos coluviales). Siguiendo los procedimientos previamente propuestos y utilizados por los autores para el mapeo geomorfológico basado en objetos, se realizó una segmentación y clasificación hidrogeomorfológicamente orientada con un paquete e-Cognition (Trimble, Inc). El mejor acuerdo con el mapeo geomorfológico basado en expertos se obtuvo con el perfil ponderado y la suma de curvaturas de 20 planos en ventanas de diferentes tamaños. Combinando el análisis hidroquímico y el mapa de hidrogeomorfotipo basado en objetos, se modeló gráficamente la variabilidad de las áreas de contribución para el evento seleccionado que ocurrió durante la temporada de lluvias utilizando los valores logarítmicos de acumulación de flujo que se ajustan mejor a las áreas de contribución. Los resultados nos permitieron identificar el componente de escorrentía en el hidroquimógrafo para cada paso de tiempo y calcular una contribución de descarga específica de cada tipo hidrogeomorfo. Este tipo de enfoque podría ser útil aplicado a captaciones similares, dominadas por lluvias, boscosas y sin karst 25 en la ecorregión mediterránea.

Lea el estudio de investigación completo.

Fuente: Domenico Guida1, Albina Cuomo (1), Vincenzo Palmieri (2)
(1) Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Salerno, Fisciano, 84084, Italia
(2) ARCADIS, Agencia para la Defensa del Suelo de la Región de Campania, 5 Nápoles, Italia

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