Qual é a precisão dos dados de combustível do teu ECM?

Esta publicação do blogue aborda as estratégias contrastantes de medição de combustível na exploração mineira. As três estratégias de medição de combustível mais comuns utilizadas na exploração mineira incluem a medição no momento do enchimento do depósito, estimativas de consumo de combustível do Módulo de Controlo do Motor (ECM) e medição de combustível no equipamento. A publicação no blogue discutiu os benefícios e as deficiências de cada abordagem.

1. Estimativas de consumo de combustível do módulo de controlo do motor (ECM)

Se um motor tiver uma injeção eletrónica de combustível, o computador que controla este processo mantém inevitavelmente um registo da quantidade de combustível que foi enviada. Os fabricantes de motores constroem modelos que relacionam o tempo que um injetor de combustível é mantido aberto com a quantidade de combustível que se espera que flua através da abertura do injetor. Estes modelos são executados em tempo real e adicionam pequenas somas ao valor do acumulador de combustível sempre que um injetor é acionado. Em geral, os OEMs fazem um bom trabalho, mas, como acontece com qualquer modelo, a sua precisão depende do grau de alinhamento de determinados pressupostos de conceção com a realidade. Nas condições do mundo real, os injectores de combustível envelhecem e sujam, as pressões de combustível modulam e os cilindros começam a perder compressão. À medida que estas alterações se desenrolam, a relevância do modelo diminui. Suponha que considera o efeito combinado destes factores numa frota de equipamento com idades variáveis de vários fabricantes. Nesse caso, pode esperar graves deficiências na precisão e repetibilidade das estimativas de consumo de combustível do ECM.

Na prática, a Cascadia Scientific comparou os valores de combustível do ECM com os valores de combustível medidos com medidores de caudal de combustível durante o mesmo período. Em resumo, a exatidão do consumo modelado pelo ECM varia consideravelmente entre modos de motor, subestimando por vezes e sobrestimando por vezes o combustível consumido. Embora estes erros se anulem parcialmente em períodos de tempo alargados, podem conduzir a desvios significativos em períodos mais curtos, o que limita consideravelmente a granularidade da análise que é possível obter se se confiar no consumo do ECM isoladamente.

Gráfico 1: Consumo de combustível ECM vs Consumo de combustível medido numa mina a céu aberto canadiana

2. Medições de enchimento do tanque

Se a precisão é a ruína das estimativas de combustível do ECM, é a vantagem mais significativa da medição do enchimento do depósito. Ao contrário do combustível que passa pelos contadores no equipamento, todo o combustível que passa por um contador de estação de abastecimento tem um único destino. Na ausência de fugas e roubos de combustível, 100% do combustível fornecido a um equipamento será devidamente consumido. Como benefício adicional, uma vez que a quantidade de combustível fornecida a um camião é a mesma quantidade de combustível retirada do depósito, as medições do enchimento do depósito ajudam a controlar os níveis de armazenamento. A desvantagem é que, embora esta abordagem forneça uma medição excecionalmente precisa de uma determinada quantidade: “a quantidade de combustível consumida por um equipamento desde o seu último abastecimento, desde que o equipamento tenha sido abastecido ao mesmo nível em ambas as ocasiões,”… este valor não fornece a granularidade necessária para visar as caraterísticas específicas do equipamento mineiro e da operação diária. Numa estratégia de abastecimento típica, um camião pode ser reabastecido uma vez por dia. Ao longo desse dia, o camião pode completar 50 ciclos de transporte de vários comprimentos, deslocações verticais e carga útil e ser operado por quatro ou mais pessoas, estando ao ralenti entre 10% e 40% do tempo.

3. Medição direta do combustível

A medição direta do consumo de gasóleo pode ser uma tarefa difícil. Os motores a gasóleo são alimentados com uma quantidade de combustível consideravelmente superior à consumida, sendo o restante devolvido ao depósito. Este excesso de abastecimento é essencial, uma vez que extrai calor dos componentes do motor (por exemplo, injectores, ECMs) e garante que o motor nunca fica sem combustível. No entanto, complica significativamente a medição do combustível, que passa a exigir dois contadores: um para captar o volume de combustível fornecido ao motor e outro para captar o volume que regressa. A diferença entre estes fluxos constitui o consumo, enquanto o combustível não queimado é ruído. No caso extremo da motorização, o débito de combustível pode atingir o máximo enquanto o motor não consome combustível. Felizmente, a maioria dos motores de mineração passa comparativamente pouco tempo nessas condições. Mesmo assim, a situação exige medidores extremamente precisos para garantir que o ruído não sobrecarregue a medição. A temperatura representa o próximo desafio. Uma vez que os medidores são volumétricos, é essencial medir a temperatura do combustível para ter em conta a queda de densidade que acompanha o aquecimento do combustível no motor.

Em resumo, a medição direta do combustível é uma tarefa complicada. No entanto, a vantagem combinada de uma elevada precisão de medição e frequência de amostragem faz desta abordagem a melhor opção para obter ganhos de eficiência baseados em dados na mina moderna.