Sistema de monitoreo del oscilador de molde de la coldada continua (página 2)
Enviado por Martín Roberti
Repartidor
Busa
Molde
Polvo colador sobre el acero líquido
Bandeja con polvo colador
Laterales móviles
Figura 2. Fotografía del molde en operación
En esta misma fotografía puede observarse en detalle el polvo colador sobre el acero líquido, la busa que como ya se dijo es la pieza que transporta el acero líquido desde el repartidor hacia el molde y que incluye un tapón interno (que no puede verse en la foto) cuya función es regular el nivel. También se observan los laterales móviles que permiten ajustar el ancho del planchón según pedidos especificados, el accionamiento es de tipo eléctrico y mediante un encoder puede determinarse con un buen grado de precisión la medida del ancho del planchón que se está colando, esta medida puede leerse en el trending de QNX.
PÁGINA 8 DE 62 Figura 3. Plano del oscilador de molde
Observación: El molde está ubicado sobre la silleta, este plano no lo muestra. Silleta Radio Curvatura = 10400 mm 1.2.2 DESCRIPCIÓN BÁSICA DEL OSCILADOR DE MOLDE
En el plano de la figura 3 se puede observar en forma general cómo está constituida toda la estructura del oscilador de molde.
Aquí, sobre la silleta está montado el molde
Rodamientos Antipandeo
Excéntrica
En silleta van montados los sensores, para ello ha sido necesario soldar soportes para los acelerómetros construidos con chapa de 6 mm de espesor de dimensiones 100 x 100 mm, espacio suficiente para alojar al acelerómetro junto con su caja protectora de acero inoxidable. Más adelante en este informe, en el ítem 1.7 página 25, se muestra en detalle toda la información respecto al montaje de los acelerómetros.
En la fotografía de la figura 4 se puede observar los motores, reductores de velocidad y la excéntrica. • • • Acelerómetros triaxiales Kiss Technologies modelo KT333b Monitor de oscilaciones ó adquisidor de datos Software bajo QNX, PC nodo 29 El esquema completo de la instalación puede verse en el diagrama de la figura 5.
En el ítem 1.4 página 13, se explica en detalle las características de los acelerómetros. En el Capítulo 2 página 33, se explica en detalle todo lo relacionado con el software.
Cada línea de colada posee su correspondiente monitor de oscilación, a cada monitor van conectados 4 acelerómetros, los cables llegan a través de una tubería de 2” de caño galvanizado
PÁGINA 9 DE 62 Columna Oscilante
Motor
Excéntrica
Reductor
Figura 4. Recinto de motores del oscilador de molde.
1.3 SISTEMA DE MEDICIÓN 1.3.1 DESCRIPCIÓN GENERAL
El sistema de medición completo está constituido por las siguientes partes fundamentales:
Figura 5. Esquema de la instalación Comentarios importantes •
•
•
•
•
• Los acelerómetros están ubicados dentro de la cámara de vapor y son inaccesibles mientras la máquina de CCD está funcionando. El monitor de línea 1 está ubicado en el gabinete de línea 1 en el primer piso al lado del motor del oscilador de molde. El monitor de línea 2 y el hub están ubicados en otro gabinete, en el mismo piso justo al lado del motor del oscilador de línea 2. La fibra óptica comunica el hub con el transceiver que está ubicado en la sala de QNX de la colada contínua. El nodo 29 es una PC que corre exclusivamente el software de monitoreo de los moldes, se comunica con el transceiver por cable UTP. Desde el switch QNX local es posible conectarse a los monitores de molde y correr aplicaciones de prueba y desarrollo bajo Windows.
Conexión a los monitores desde la sala de qnx con MMClientw.exe (Bajo DOS/Windows) –
–
– En conexiones de red de la pc Windows se configura IP: 192.168.201.20 y se la conecta al switch QNX local. Se ejecuta por línea de comandos mmclientw.exe tal como se explica en capítulo 2 ítem 2.3.1 página 36. Se establece la conexión y empieza a medir fricciones. Si se pulsa la tecla “p” comienza a medir parámetros, con “r” mide valores RMS, con “f” vuelve a medir fricciones.
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1.3.2 DETALLES DEL MONITOR DE OSCILACIONES
El monitor de oscilaciones de molde fue diseñado y construido por la empresa SOLUCIONES IDEAR, se puede ver el aspecto externo del monitor y el de la fuente de alimentación en la fotografía de la figura 6, las especificaciones técnicas más relevantes son: • • • • • • Comunicación de datos a través de TCP/IP Frecuencia de muestreo: 1000 muestras por segundo simultáneo en los 12 canales. 12 canales de muestreo Resolución de 16 bits CPU: Fuente de Alimentación: Conmutada del tipo PC Breve explicación
La comunicación y transferencia de datos se realiza por medio de un cable UTP por protocolo TCP/IP, para ello el monitor incorpora internamente un modulo RABBIT que proporciona esta característica.
12 Canales de muestreo, se necesitan 3 canales para cada sensor ya que los sensores son acelerómetros triaxiales (x, y, z) y se conectan 4 acelerómetros a cada monitor, 1 por cada esquina del molde, en rigor por cada esquina de la silleta.
El conversor AD utilizado es el AD 7665 AST fabricado por la empresa Analog Device.
La CPU está formada por el microprocesador DSP 56303PV100 fabricado por la empresa Motorota
La fuente de alimentación es una fuente conmutada del tipo PC que está montada sobre el mismo panel donde está montado el monitor, justo al lado. La alimentación primaria se toma de una línea a 110 V AC que viene del tablero 73 ubicado en plata baja. Fuente
Monitor
Cable de RED UTP
Cable de los acelerómetros
Figura 6. Monitor de oscilación de molde y fuente en funcionamiento.
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En la fotografía de la figura 7 vemos el monitor de oscilaciones y la fuente. De izquierda a derecha el nombre de los cables son:
1. Cable de alimentación (señalado en la foto) 2. Cables de los acelerómetros, son 4 en total, el numero 1 no está conectado debido a que aún no se había instalado dicho sensor, luego siguen el 2, el 3 y el 4. 3. Cable UTP para transmisión de datos (es el cable blanco con ficha roja) Cable de alimentación
Figura 7. Monitor visto de frente
Funcionamiento
Brevemente vamos a explicar como trabaja el monitor. El monitor toma 4096 muestras en cada canal y lo hace en forma simultánea, como la frecuencia de muestreo es de 1000 muestras por segundos, el tiempo que dura la toma de datos es levemente superior a 4 segundos, la función del monitor es acomodar estos datos en un orden determinado y transmitirlos, de esta manera el soft bajo QNX recibe el paquete de datos acomodado en una estructura prefijada. Recordar que el sofá bajo QNX está corriendo en una PC (nodo 29) en la sala de QNX. Tal estructura es la que se muestra en la tabla de la figura 8. Recordar que cada muestra es de 16 bits. En la tabla también se muestra el tamaño en bits y en bytes y el tamaño total del paquete transmitido en Kbytes. El hecho de tomar 4096 muestras es debido al uso de la FFT que exige un número de muestras igual a 2^n para todo n natural positivo. Ver teoría de FFT. (fast Fourier transform o tranformada rápida de Fourier)
Importante: Es necesario crear y cargar un archivo de configuración para el correcto funcionamiento. Ver Capítulo 2 ítem 2.2 para la creación de este archivo.
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PÁGINA 13 DE 62 El orden en que se transmiten los datos es desde canal 1 hasta canal 12. N° Sensor
1
2
3
4 N° canal Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 4 Canal 5 Canal 6 Canal 7 Canal 8 Canal 9 Canal 10 canal 11 Canal 12 Señal Z X Y Z X Y Z X Y Z X Y Cantidad Muestras 4096 4096 4096 4096 4096 4096 4096 4096 4096 4096 4096 4096 Tamaño Bits 65536 65536 65536 65536 65536 65536 65536 65536 65536 65536 65536 65536 Tamaño en Bytes 8192 8192 8192 8192 8192 8192 8192 8192 8192 8192 8192 8192 98304 96 Total Bytes Total KBytes
Figura 8. Estructura de datos y tamaños Conector hembra
El conector hembra es el que va conectado al cable, en el diagrama de la figura 8 mostramos al conector visto de frente y el nombre de la señal de cada pin. Como dato adicional este conector es fabricado por la empresa AMP y su código de producto es 206708-1 Figura 8. Conector hembra en el cable del acelerómetro del lado del monitor
PÁGINA 14 DE 62 1.4 ACELERÓMETROS USADOS 1.4.1 DESCRIPCIÓN
Los sensores utilizados para el monitoreo del molde son acelerómetros capacitivos, se los conoce también como acelerómetros tipo MEMS (micro electro mechanical system) por el tipo de construcción, en el punto 1.4.3 de este informe veremos detalladamente como están construidos internamente y cómo funcionan.
El modelo del acelerómetro es KT333B fabricado por la firma norteamericana KISS TECHNOLOGIES, los cuales están específicamente diseñados para procesos de colada continua. En la figura 9 vemos una fotografía en la cual se observan estos acelerómetros, el que está conectado al cable (izquierda) corresponde al tipo de montaje con bulón mientras que el de la derecha corresponde al tipo de montaje con base magnética incorporada. Figura 9. Fotografía de los acelerómetros Características Técnicas
PÁGINA 15 DE 62 Como ya se dijo, estos acelerómetros miden en las 3 dimensiones, en la figura 10 se indican las direcciones de medición. Figura 10. Direcciones de medición
1.4.2 CONECTORES, CABLES, NECESIDAD DEL EMPALME
El conector que viene de fábrica con el cable del acelerómetro es distinto al conector que trae el monitor de oscilaciones. Por otro lado el cable junto con el conector que llega al monitor ya se encontraba en el interior de la cañería y no era factible retirarlo, dado los tiempos escuetos de las paradas, la solución fue entonces realizar un empalme en la zona cercana al acelerómetro (a 1 metro de él aproximadamente) que es donde termina la cañería instalada previamente.
Detalle del conector del acelerómetro
El conector es tipo macho con 2 Key (se entiende por Key a las ranuras de encastre), en la figura 11 vemos un diagrama del conector visto de frente y su pinout. Figura 11. Conector macho del acelerómetro visto de frente
• • • • • • Químicamente es muy agresiva Se encuentra en el interior de la cámara de vapor El ph de la atmósfera en esta zona es ácido Temperaturas mayores a 100 °C Mucha suciedad (polvo colador, aceite, grasas) Presencia de agua Por todas estas razones se protege al sensor y a los cables. La protección del sensor la veremos en detalle en el ítem 1.7.1 página 25, básicamente consiste en una caja de acero inoxidable que hace de protección mecánica y en un sistema de presurización de nitrógeno que hace de refrigerante y de protección química por presión positiva.
Los cables se unen mediante soldadura de estaño, luego se aísla con termocontraible, posteriormente se envuelve cada cable con cinta vulcanizante y luego se envuelve el empalme completo. Sobre la cinta vulcanizante se aplica sellador de siliconas para alta temperatura y luego se coloca la vaina de pirojacket. Sobre la zona del empalme se colocan precintos.
PÁGINA 16 DE 62 Caja de aluminio Cañería Sellador
Figura 12. Detalle del cableado en la zona del empalme
La zona del empalme presenta las siguientes características: Precintos Vaina de Pirojacket
Cinta Vulcanizante Empalme Detalle de la instalación en la zona del empalme
Tenemos el acelerómetro con su conector macho incluido abulonado dentro de su caja protectora, luego se conecta el cable con el conector hembra que viene original de fábrica, a una distancia de 1 metro aproximadamente se corta el cable y se realiza el empalme con el cable preinstalado que sale de la cañería. El dibujo de la figura 12 nos aclara lo comentado.
Silleta Base Portasensor
PÁGINA 17 DE 62 Algo parecido se hace en la zona del conector del cable y en la zona de la caja de la cañería, en ambos casos se aplica sellador de silicona de alta temperatura entre el cable y el pirojacket, luego se coloca un precinto. De esta manera evitamos que el agua y los agentes químicos lleguen fácilmente a la zona del empalme provocando una sulfatación que lo destruiría rápidamente.
Detalle del empalme
En la figura 13 vemos más en detalle la zona del emplame. Figura 13. Detalle del empalme
La unión de los cables requirió la identificación de los cables individuales que van en el interior de la vaina del cable que ya se encontraba instalado en la cañería, es decir había que identificar los cables correspondientes al canal X, Y, y Z, los 2 cables de Masa y el cable de Alimentación de 5 Volt, para llevar a cabo esta tarea teníamos como dato la denominación de pines del conector hembra que estaba en el otro extremo del cable (del lado del monitor), esta denominación de pines podemos verla en la figura 8. Así fuimos cortocircuitando cada pin con la malla del lado del conector y midiendo conductividad del otro lado.
Por otro lado el cable que viene con Kiss Technologies viene codificado según – – – – – cable color rojo = alimentación cable color rojo y negro = masa cable color rojo rayado azul = canal Z cable color rojo rayado amarillo = canal X cable color rojo rayado blanco = canal Y Observación: el cable de kiss tiene una sola masa mientras que el cable que ya se encontraba en la cañería tiene 2 cables de masa (corresponden a los pines 4 y 6 del conector de la figura 8), estos deben unirse aquí en el empalme. Caja de aluminio Soldadura con estaño Conector Hembra que viene con el cable de Kiss technologies Vulcanizante
Termocontraible Sellador
PÁGINA 18 DE 62 1.4.3. ACELERÓMETROS MEMS – PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
La medición de aceleración puede realizarse midiendo la fuerza necesaria para acelerar un objeto de masa conocida, para lo cual a su vez bastará medir la deflexión de un dinamómetro que sostiene a dicha masa. El modelo mecánico correspondiente a esta idea se muestra en la figura 14. Figura 14. Modelo físico sobre el cual se basa el funcionamiento de los acelerómetros integrados.
La disposición muestra un objeto vibrante cuya aceleración se desea medir. Sobre este mismo está montado el dispositivo de medición formado por una masa m y un resorte con constante elástica k. Lo que se desea medir es la derivada segunda del desplazamiento del objeto vibrante, es decir
a(t) = x’’(t) (1) (*)
Para ello se medirá, en realidad, la deformación x(t) – y(t) del resorte, ya que no es sencillo medir directamente la aceleración respecto a un sistema inercial. Buscaremos, por lo tanto, una relación entre esta deformación y la aceleración a(t). Llamando f a la fuerza aplicada por el resorte a la masa m, tenemos:
f = k(x-y) = m . y’’(t)
de donde se obtiene una ecuación diferencial que relaciona x e y: m .y’’(t) + k y(t) = k x(t) (2) Aplicando la transformación de Laplace (suponiendo condiciones iniciales nulas), se obtiene: (*) La comilla doble significa derivada segunda.
PÁGINA 19 DE 62 Siendo
la frecuencia natural o frecuencia de resonancia del sistema. De aquí podemos obtener
X(S) – Y(S)
Según
(3) donde A(s) es la transformada de la aceleración buscada. Esta ecuación muestra que muy por debajo de la resonancia, es decir para ? Velocidad Colada)/Período Oscilación
Unidad: mseg Dirección: Up -Down Objetivo: Depende del grado de calidad y condiciones de colada.
Relación de strip negativo
Definición: Es la relación entre el tiempo de strip negativo y el período de la oscilación Unidad: % Dirección: Up -Down Objetivo: Depende del grado de calidad y condiciones de colada. Típicamente entre 20% y 40%.
PÁGINA 33 DE 62 Tiempo de strip positivo
Definición: Es el tiempo en que el molde viaja hacia arriba delante del STRAND.
TSP = T – TSN
Unidad: mseg Dirección: Up -Down Objetivo: Depende del grado de calidad y condiciones de colada.
Relación de strip positivo
Definición: Es la relación entre el tiempo de stirp positivo y el período de la oscilación
RSN = 100% – RSN
Unidad: % Dirección: Up -Down Objetivo: Depende del grado de calidad y condiciones de colada. Típicamente entre 60% y 80%.
Mold lead
Definición: Es la distancia en que el molde viaja hacia abajo a una velocidad superior al STRAND. Objetivo: Depende del grado de calidad y condiciones de colada. Típicamente entre 2.00 y 4.00 mm.
Fricción
Definición: Es el valor de fricción entre el molde y el STRAND que está siendo colado. Unidad: % ó mm/seg2 ó pulg/seg2 Objetivo: Depende del grado de calidad y condiciones de colada. Típicamente se desean valores mínimos
CAPITULO 2 – SOFTWARE
2.1 APLICACIONES USADAS
A continuación nombramos brevemente las aplicaciones utilizadas a lo largo del proyecto en la etapa de prueba y desarrollo y la aplicación definitiva MMviewer que corre bajo QNX. – – – – – – MMConfig MMclient MMViewer Viewer mma2dyn Viewer 2.2 APLICACIÓN MMCONFIG.EXE
Esta aplicación permite generar el archivo de configuración monitorX.cfg donde la x puede se 1 o 2 según a qué línea se refiera. El programa se puede ejecutar haciendo doble clic sobre él o ejecutarlo desde la línea de comando (bajo windows). La última versión es la 1.11, la ejecución muestra la interfase que se muestra en la figura 28. Figura 28. Interfase gráfica de la aplicación MMConfig.exe
Los pasos para generar un nuevo archivo de configuración son simples, ejemplo: supongamos que queremos crear el archivo de configuración para el monitor de la línea 2, proseguimos así: •
• Una vez ejecutado pulsamos la opción 1, esta opción nos pide el número del monitor, en nuestro pulsamos 2. Hecho lo anterior se vuelve automáticamente interfase anterior, pulsamos la opción 2 para que se cree el archivo monitor2.cfg
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PÁGINA 35 DE 62 •
• La opción 4 permite ingresar el número de IP del monitor, según el diagrama de la figura 5 para el monitor 2 tenemos IP = 192.168.201.5
La opción 5 nos permite ingresar los datos de los sensores, en este punto hay que prestar mucha atención ya que hay que tener en cuenta cual es la ubicación de cada sensor debido a que poseen distintas ganancias. Hay que hacer uso de la tabla de la página 24 ítem 1.6.1 y del dibujo de la figura 29. La figura 29 muestra los sensores con su número de serie y su número de sensor según la ubicación relativa al molde. La figura 29 refleja el montaje de 2 sensores a la fecha febrero 2007. Figura 30. Configuración del sensor – opción 5 LINEA 2 No instalado No instalado N°Serie: 0361 N°Serie: 0362 (Referencia)
Figura 29. Instalación del sensor 2 y 3, se indica n° de serie y el sensor de referencia (adoptado en forma provisoria ya que cuando estén los 4 sensores se debe configurar al sensor 1 como referencia)
La figura 30 muestra la interfase dentro de la opción 5
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•
•
• El paso siguiente es ingresar el número de sensor, luego la dirección, luego la sensibilidad según esta dirección (ver tabla de la página 24), luego el valor mínimo hay que setearlo en 1000 y el máximo queda en 3000. Por último hay que ingresar si el montaje esta enfrentado o alineado con el sensor de referencia. Esto depende de que sensor hayamos adoptado como sensor de referencia. En nuestro caso como sólo entán instalados los sensores 2 y 3 adoptamos el 3 como referencia por lo tanto el 2 esta enfrentado y el 3 alineado.
La opción 7 de la interfase principal permite elegir el sensor de referencia, obviamente tiene que ser uno que se encuentre instalado.
Con la opción 8 grabamos el archivo
Esc para salir. En la figura 31 vemos como queda el archivo de configuración para la línea 2 con los sensores 2 y 3 instalados y el sensor 3 adoptado como referencia, prestar atención a estos 2 sensores y comparar con la tabla de la página 24. Figura31. Archivo de configuración Línea 2
PÁGINA 37 DE 62 Figura 32. Estado de la instalación en Línea 1 (Febrero 2007)
2.3 MMCLIENT
Esta es la aplicación que se conecta al monitor de oscilaciones del molde. La última versión es la 1.17.
Existen 2 variantes • • MMClientw.exe MMClientq La primera sirve para hacer pruebas de depuración y corre bajo Windows. La segunda es la que corre bajo QNX.
2.3.1 MMCLIENTW.EXE
Se ejecuta por línea de comandos, se deben pasar los siguientes parámetros en orden – – – – – – – – – – – N° de Molde: puede ser 1 ó 2 CPM actuales: Son los golpes por minuto a los que está oscilando la línea. Graba Aceleración: con 0 no graba y con distinto de 0 graba F1min F1max F2min F2max F3min F3max Intervalo de tiempo: 0 a 5 segundos Promedios: de 1 a 100 2.2.1 ESTADO DE MONTAJE A FEBRERO DE 2007
El estado de montaje de la línea 2 se muestra en la figura 29. El estado de montaje de la línea 1 se muestra en la figura 32.
No instalado
Línea 1
N° Serie: 0357 N° Serie: 0311
N° Serie: 0358
PÁGINA 38 DE 62 Observaciones:
La opción graba aceleración se refiere a si queremos grabar la adquisición en un archivo. Los Archivos que guardan la señal de aceleración de los 12 canales son archivos con extensión MMA
Las Fmin y Fmax se refieren a las frecuencias de corte que se van a usar para calcular las distintas bandas de fricción, esta frecuencia puede ir desde 0 hasta un máximo de 500 Hz dado que el adquisidor trabaja a una frecuencia de muestreo de 1000 Samples/seg.
El intervalo de tiempo se refiere al intervalo que usa el soft para hacer los cálculos.
El promedio se refiere a la cantidad de resultados que promedia antes de volcarlo al trending.
Ejemplo: si elijo intervalo de tiempo igual a 5 segundos y promedio 2, el soft hace los cálculos con las muestras tomadas en 5 segundos y obtiene 1 valor, luego repite para los próximos 5 segundos y obtiene otro valor, finalmente promedia estos 2 valores y el resultado final es el que va al trending. Promediar puede ser útil cuando hay mucha inestabilidad en la señal. No hizo falta su uso, es decir se trabajo a promedio = 1.
2.3.2 MMCLIENTQ
Esta es la aplicación que corre bajo QNX, por lo tanto siempre se está ejecutando en el nodo 29 de la sala de QNX, existe la posibilidad de cambiar la frecuencia de corte de los filtros para el cálculo de las fricciones y el tiempo de adquisición en la PC de QNX que se encuentra en la Oficina de CCD – figura 33, esta es una PC que está dedicada a mostrar los mímicos y trending al sector de mantenimiento preventivo de la colada continua.
Para realizar tal configuración, AUTOCOM confeccionó una tabla, se accede a la misma ubicando el Mouse sobre la parte superior de la pantalla, aparece un menú con distintas opciones – figura 33 y 34, elegimos la opción “Ajuste de frec” desplegándose la tabla que se muestra en la figura 35. Figura 33. PC de QNX en la Oficina de CCD Opciones
PÁGINA 39 DE 62 Figura 34. Se muestra la opción “Ajuste de Frec” Figura 35. Detalle de la tabla para ajuste de parámetros
Para realizar el set de valores se escribe el valor deseado y luego se apreta sobre la “X” para actualizar. Escribir aquí Actualizar
2.4 MMVIEWER
A continuación hacemos una descripción básica sobre la aplicación mmviewer bajo QNX.
2.4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL
Para acceder a la aplicación mmviewer es necesario tener instalado Phindows, que es una aplicación bajo Windows que permite visualizar el Scada I-Vision que está corriendo bajo QNX.
Para acceder a phindows hacemos doble clic sobre el icono que se muestra en la imagen de la figura 36. Figura 36. Acceso directo a phindows
La aplicación que se abre es la que se muestra en la figura 37, es necesario ingresar el usuario de Siderar y una contraseña que se proporciona para phindows, luego hacemos clic en “login”
La aplicación mmviewer es una aplicación que pertenece a la máquina de colada continua, y ésta forma parte de la Acería de Siderar, por lo tanto luego de loguearnos hacemos clic sobre Acería.
La pantalla que se abre es la que se muestra en la figura 38, en ella se puede ver en la parte inferior una barra con los distintos sectores que forman parte de la Acería, el cuadro CCD corresponde al sector Colada Continua de Desbastes.
Una vez que hacemos clic en el cuadro CCD, aparecen cuadros de opciones en la barra inferior, hacemos clic en mantenimiento, se abre otra barra inferior con más opciones, elegimos “Tren Generico”, se abre una pantalla como la mostrada en la figura 39. En la ventana de la izquierda desplegamos la opción “colada continua”, a partir de aquí podemos elegir todas las variables que queramos mostrar en el trending.
Una vez elegida las variables a mostrar, podemos guardar la selección actual en una variable con un nombre definido por uno mismo haciendo clic en la opción “Guardar”.
PÁGINA 40 DE 62 Acceso
PÁGINA 41 DE 62 Figura 37. Ingreso a Phindow Figura 38. Phindows Acería
PÁGINA 42 DE 62 Figura 39. Pantalla del tren Genérico Para mostrar el trending de las variables seleccionadas hacemos clic en probar. Con la opción nuevo podemos armar otro grupo de variables a mostrar. En los casilleros de máximo y mínimo ajustamos las escalas según en la unidad en que se mida. Hasta aquí hemos hablado respecto al trending de las variables de la colada continua. Para acceder a la aplicación MMVIEWER, hacemos clic en el cuadro “CCD” en la pantalla que se muestra en la figura 38, luego en “Mantenimiento”, luego en “Aplicaciones en desarrollo”, luego en “Oscilador de Molde”, finalmente en “Visor de Oscilaciones”, se bare una pantalla como la mostrada en la figura 40. En esta aplicación podemos ver la forma de onda de aceleración, velocidad y desplazamiento en las 3 direcciones disponibles: Vertical, Lateral y Frontal para cada sensor. También podemos ver los espectros de aceleración, velocidad y desplazamiento correspondientes a cada dirección: Vertical, lateral y Frontal para cada sensor instalado. Otra opción es ver el movimiento que describe el molde en una imagen 3D y el movimiento de cada sensor en sus tres vistas (de arriba, de frente y lateral).
PÁGINA 43 DE 62 Para elegir al sensor que se quiere analizar se hace clic sobre el círculo que encierra el número de sensor, esta opción está disponible en el cuadro donde está el dibujo del molde a la derecha de la pantalla de la figura 40.
Para cargar los archivos de aceleraciones (de extensión MMA) que se encuentran guardados en el nodo 29 hacemos clic en el explorador ubicado abajo a la derecha de la pantalla de la figura 40. Figura 40. Aplicación MMVIEWER bajo QNX
Una vez hecho esto aparece la lista de archivos MMA almacenados en el nodo 29 para el último mes, tal como se muestra en la figura 41.
Para ver archivos almacenados en otras carpetas mensuales se hace clic sobre el rectángulo que tiene una flecha roja, de esta manera se muestran carpetas para otros meses y año. Ver figura 42.
Figura 42. Carpetas mensuales
Observación: dada la cantidad de archivos que se generan en un solo día, a fines de febrero de 2007, las carpetas se empezaron a ordenar por día en el mes correspondiente.
PÁGINA 44 DE 62 Hacer clic para ver carpetas con archivos de otros meses
Figura 41. Archivos MMA para el mes actual
En este punto no detenemos a explicar que representa cada número en el nombre del archivo,
Después de la las letras ACEL vienen 8 números, luego guión bajo y finalmente 1 número. Los 2 primeros representan el día, los últimos 6 la fecha, y el último número después del guión bajo representa el número de línea.
Ejemplo: el archivo ACEL04012055_1.MMA representa una medición tomada el día 4 a la hora 01:20:55 en la línea 1.
2.4.2 EJEMPLO DE USO DE MMVIEWER
Un vez dentro de mmviewer seleccionamos un archivo como ya explicamos, seguidamente aparecen las formas de onda de la señal de aceleración tal como se ve en la imagen de la figura 43. Figura 43. Aceleraciones en mmviewer de los sensores 2, 3 y 4 de línea 1 instalados a la fecha.
Se pueden mostrar más ciclos de la señal moviendo la barra de zoom.
También podemos ver velocidad y desplazamientos haciendo clic en la opción correspon- diente.
Observación: La velocidad y la aceleración es obtenida por integración numérica aplicando el método de los rectángulos.
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En la figura 44 mostramos una imagen donde se muestra la velocidad, también se muestran más ciclos de la señal. Figura 44. 2 ciclos de velocidad
Es importante aclarar que tanto cuando se grafican las formas de onda de aceleración, velocidad y desplazamiento, aparecen debajo de cada ventana números que indican los desplazamientos pico a pico y el desfase del sensor tomado con respecto al sensor de referencia, el color de cada número hace referencia a la dirección en la cual se toma este desplazamiento, así: el rojo es para desplazamiento vertical, el azul para lateral, el verde para frontal y el amarillo para el desfase.
En la figura 45 mostramos un zoom sobre la ventana del sensor 4 por tomar alguno.
Se ha marcado con círculos rojos los números a los que hacemos referencia, en tal caso se tiene:
Desplazamiento Vertical: 7.88 mm Desplazamiento Lateral: 0.15 mm Desplazamiento Frontal: 0.61 mm Desfase: 0.66 grados
Observación: el desfase es en este caso con respecto al sensor de referencia, por el momento es el sensor 3 pero se recuerda que en el proyecto terminado hay que configurar al sensor 1 como referencia, esto se hace como ya se dijo con la utilidad mmconfig.exe
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PÁGINA 47 DE 62 Figura 45. Valores de desplazamientos pico a pico y desfase para sensor 4
Si se hace clic sobre el botón “Espectros” se grafica el espectro de frecuencia para la señal de aceleración ó velocidad ó desplazamiento, según cual se quiera ver. Figura 46. Figura 46. Espectros de Aceleración
PÁGINA 48 DE 62 Otra de las opciones posibles, es ver las trayectorias que describe cada sensor tomando las 3 vistas: de frente, de arriba y lateral y también el movimiento en 3D, ver la imagen de la figura 47. Figura 47. Trayectorias del sensor 3 y movimiento 3D para línea 1.
Figura 48. Reducción de ancho a velocidad reducida y a velocidad normal.
La figura 49 muestra otra imagen donde se observan reducciones de ancho y aumento de ancho. Se ve claramente que las reducciones tienen más efecto que los aumentos de ancho sobre la fricción. Las bandas que se muestran son 1 y 2 para los sensores 2 y 3.
PÁGINA 49 DE 62 CAPÍTULO 3 – UTILIZACIÓN DEL SISTEMA
3.1ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO DURANTE CAMBIOS DE ANCHO
Hay momentos en los cuales el molde tiene que cambiar de ancho según las pautas de producción.
Se producen efectos considerables principalmente cuando el molde reduce el ancho. Otro punto importante es que estos efectos son más notorios cuando la velocidad de reducción de ancho se hace a velocidad normal, aproximadamente a 10 mm/minuto, en cambio cuando la reducción de ancho se lleva a cabo a baja velocidad (7 mm/minuto) los efectos se minimizan bastante.
Los efectos se producen debido al gran esfuerzo que tiene que realizar el oscilador de molde cuando las paredes laterales del molde comprimen el strand (planchón) para reducir su ancho.
Vamos a describir brevemente cuales son estos efectos o influencias.
3.1.1 INFLUENCIA SOBRE LA FRICCIÓN
Durante la reducción de ancho se observa un importante aumento en la fricción, ver figura 48, la banda de fricción que más se ve influenciada es la banda 1 (que considera frecuencias de 4 a 50 Hz), ver figura 49.
Baja velocidad de reducción de ancho
Velocidad Normal
PÁGINA 50 DE 62 Figura 49. Aumento de la fricción para reducción de ancho, bandas 1 y 2.
PÁGINA 51 DE 62 3.1.2 INFLUENCIA SOBRE LOS ESPECTROS
La reducción de ancho exige al oscilador de molde vencer el efecto de freno para poder seguir oscilando, en resumen el movimiento senoidal ideal del molde se ve alterado provocando una deformación en la señal temporal, comparar las imágenes que se muestran en la figura 50 y 51, y los correspondientes espectros figura 52 y 53. Este fenómeno coincide con el aumento de fricción ya que la fricción esta definida como el valor RMS de la señal de aceleración filtrada en una banda determinada de frecuencia. Figura 50. Señal temporal sin reducción de ancho del molde en Línea 1 – 01/Marzo/2007
PÁGINA 52 DE 62 Figura 51. Señal temporal de aceleración durante reducción de ancho del molde
PÁGINA 53 DE 62 Figura 52. Espectro correspondiente a la señal temporal de la figura 50.
PÁGINA 54 DE 62 Figura 53. Espectro correspondiente a la señal temporal de la figura 52
PÁGINA 55 DE 62 3.1.3 INFLUENCIA SOBRE LAS TRAYECTORIAS
Otro efecto que produce la reducción de ancho es la alteración en las trayectorias que describe el molde y la silleta, comparar imágenes de la figura 54 y 55. Estos desvíos deben mantenerse dentro de valores razonables ya que pueden provocar esfuerzos excesivos sobre la piel del planchón lo cual puede a su vez provocar la rotura de la piel con el consecuente derrame de acero líquido. Figura 54. Trayectorias sin reducción de ancho
PÁGINA 56 DE 62 Figura 55. Trayectoria con reducción de ancho
PÁGINA 57 DE 62 3.1.4 INFLUENCIA SOBRE LOS DESPLAZAMIENTOS
Durante el intervalo de tiempo que dura la reducción de ancho se observa lo siguiente: • • • Reducción del desplazamiento pico a pico vertical. Aumento del desplazamiento pico a pico lateral Aumento del desplazamiento pico a pico frontal. La figura 56 muestra un trending de desplazamientos durante una reducción de ancho. En esta figura se observa claramente cómo se reducen los desplazamientos verticales para ambos sensores cuando hay reducción de ancho, también se observa un incremento de los desplazamientos frontales y laterales, acompañado de aumento de fricción. La tabla de la figura 57 cuantifica aproximadamente estas variaciones. Figura 56. Variación de los desplazamientos durante la reducción de ancho. Figura 57. Tabla que muestra los cambios en los desplazamientos Reducción del desplazamiento vertical Ancho
Aumento de los desplazamientos frontales y laterales
Fricción
PÁGINA 58 DE 62 3.2 ANÁLISIS DEL MOVIMIENTO PARA DISTINTOS GRADOS DE ACERO
Los distintos grados de acero se refieren al porcentaje de carbón y diversas ferroaleaciones que contiene el acero, esto hace que el proceso de solidificación presente características particulares. Así, se puede hablar de aceros “peritécticos” y “no peritécticos”.
En síntesis, los distintos grados de acero influyen en las características del movimiento debido a que varía la ductilidad, la dureza, y la estructura molecular al momento de solidificar.
3.2.1 INFLUENCIA SOBRE LA FRICCIÓN
El sistema ha permitido observar cómo ciertos grados de acero como el 7530, 7531 y 7630 con porcentajes de carbono alrededor de 0,1 % provocan un aumento notable en la fricción, esto puede observarse en el trending de la figura 58 donde se pasa de colar de un grado 7026 a un grado 7530, corresponde al día 28 de Enero de 2007 para grado 7530. Figura 58. Fricción en banda 1 para cambio de grado. 7530
PÁGINA 59 DE 62 3.2.2 INFLUENCIA SOBRE LOS ESPECTROS
El día 28 de enero, con grado de colada 7530, se observa como se altera la señal temporal, compara las imágenes que se muestran en la figuras 59 y 60.
Día 27 Enero 2007 a las 18:50 horas Figura 59. Señal temporal de aceleración con grado de acero 7026
Día 28 Enero a las 14:15 horas Figura 60. Señal temporal de aceleración para grado 7530
En las imágenes de la figura 61 y 62 se muestran los espectros correspondientes.
Día 27 Enero 2007 Figura 61. Espectro correspondiente a la señal de la figura 58.
PÁGINA 60 DE 62 Día 28 Enero 2007 Figura 62. Espectro correspondiente a la señal de la figura 59.
3.2.3 INFLUENCIA SOBRE LAS TRAYECTORIAS
No han sido tan marcadas como en el caso de la reducción de ancho.
PÁGINA 61 DE 62 3.2.4 INFLUENCIA SOBRE LOS DESPLAZAMIENTOS
En la figura 63 se muestra un trending de desplazamientos cuando se pasa de colar de un grado de acero 7026 a uno 7530. Figura 63. Desplazamientos para cambio en el grado de acero.
Si bien los cambios en los desplazamientos son difíciles de observar a simple vista, cuando se hace un barrido para ver los valores numéricos, se puede cuantificar los cambios aproximadamente a los siguientes valores.
Desplazamiento Vertical: se reduce de 7 mm a 6,90 mm Desplazamiento Frontal: aumenta de 0,47 mm a 0,58 mm Desplazamiento Lateral: aumenta de 0,08 mm a 0,12 mm
PÁGINA 62 DE 62 Agradecimientos
Este proyecto requirió esfuerzo y dedicación de mi parte en distintas ramas del conocimiento. Si bien el proyecto es factible de incorporar mejoras futuras, sin duda al presente se ha avanzado enormemente, desde la instalación de sensores adecuados para el proceso, a las reformas de software necesarias como por ejemplo para actualizar con mayor frecuencias las variables de interés en en trending de QNX.
Nada se podría haber llevado a cabo si no fuera por la colaboración de las siguientes personas:
a Sebastián Lema: por su empuje y sugerencias para que pueda avanzar en el proyecto, por toda la información y conocimientos brindados.
a Hugo Riboldi: por haberme ayudado a conseguir los materiales necesarios y por todas sus sugerencias en cuanto a la instalación, por ayudarme con las ordenes de trabajo.
a Gustavo Di Gresia: por haberme transmitido los conocimientos necesarios desde el punto de vista metalúrgico y paper´s relacionados con el tema.
a Esteban Lagos, por permitir usar una PC para correr el proceso
a Miguel Cataldo: por su buena disposición y rápida solución a las reformas planteadas en el soft.
a Mauricio Pilotti, por ayudarme en el lugar de trabajo y por su colaboración en el momento de hacer la instalación de los sensores.
a Jaime Usart, por agilizar los recursos en el momento de las paradas, por conseguir recursos.
a José Miller, por darme unos minutos extras en el momento de terminar los trabajos.
a todo el equipo técnico de preventivo de la colada continua por su colaboración con herramientas y sugerencias, a Fabián Alcorta, Omar Rossi, Javier Godoy, Manuel Antiva, Roberto Marini, Daniel Torino, Carlos Córdoba y a la gente de Instrumental.
a Sabbatini Vicente, por su ayuda en la confección de los elementos necesarios en el taller central
a Leonel Nardoni, Rubén Laurent, Aldo De Pauli, Horacio Salvucci, Rodolfo Pierabella, Javier Piazza, por toda la colaboración y ayuda brindada.
a todos muchas gracias !
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