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By Cassiele Renata da Silva

O presente trabalho trata-se da modelagem por elementos finitos de materiais compósitos reforçados com fibras de carbono utilizando duas teorias: a Teoria da Deformação Cisalhante de Primeira Ordem (FSDT) e a Teoria da Deformação Cisalhante de Ordem Superior (HSDT), com o objetivo de efetuar um comparativo entre ambas no contexto de sua capacidade de predição do comportamento dinâmico, sendo possível avaliar e ilustrar as características de desempenho de ambas as formulações. Além disso, analisando o parâmetro geométrico da espessura das placas compósitas torna-se possível comprovar a limitação de uma das teorias. Os resultados são apresentados na forma de funções de resposta em frequência (FRF’s) onde é avaliada computacionalmente a presença de ruídos nos resultados.

Oct 30, 2017

By JOSÉ RONALDO SILVEIRA JÚNIOR

O objetivo deste trabalho é de identificar estratégias para avaliação da conta de energia de unidades industriais, que sirvam de subsídio para o processo de tomadas de decisão e que eventualmente forneçam benefícios econômicos imediatos, sem investimento. Para esse fim, aplica-se uma metodologia simples que consiste em três aspectos: avaliação da demanda contratada, análise de modicidade tarifária e averiguação de excesso de consumo de energia reativa. Apresenta-se um estudo de caso da aplicação dessa metodologia em uma unidade produtiva de distribuição de aço. Nesse estudo, observa-se redução de custos por se evitar penalidades tanto de ultrapassagem de demanda quanto de excesso de energia reativa, representando uma economia de aproximadamente 15% do valor total da conta de energia elétrica da unidade.

Oct 30, 2017

By Kelly Cristina Ferreira

Na operação do alto-forno é comum observar flutuações em seu comportamento, seguindo o ciclo de vazamento de gusa e escória. O acumulo de liquido no cadinho e sua influência no aumento da força hidrostática são as principais causas dessa flutuação.O cadinho é uma parte crucial na operação do alto-forno por muitas razões. No entanto, por ser o local de acumulo de gusa e escória, este deve ter volume suficiente e facilitar uma drenagem sem distúrbios. Por isto, o estado do redutor/combustível, chamado “homem morto” desempenha uma importante função. Este trabalho apresenta uma breve revisão sobre os principais indicadores do estado interno do homem morto no cadinho do alto-forno.

Aug 16, 2017

By Marco Vinicio Guamán Alarcón

O modelo do Gradiente de Tensão (SG) e a Teoria da Distância Crítica (TCD) são usados para estimar o limite de fadiga de corpos de prova com entalhes alongados, e essas estimativas são testadas em C(T) modificados submetidos a tensões cíclicas de amplitude constante com uma razão de tensão R = 0.1. Os valores medidos são comparados com as previsões feitas por ambos os modelos. As previsões do modelo SG estiveram mais de acordo com os resultados experimentais. Também foi demonstrado que o modelo SG é quase equivalente à TCD no caso de entalhes com raios grandes, quando a TCD usa o método do ponto. Para o caso de entalhes afiados, os valores dos limites de fadiga previstos pela TCD são mais conservativos que os previstos pelo modelo SG.

Aug 17, 2017

By Daniel Antonio Kapper Fabricio

Laboratórios realizam o ensaio para determinação da tenacidade à fratura KIC, mas para verificar a validade dos resultados, é importante que se estime a incerteza de medição do ensaio. O Guia para Expressão da Incerteza de Medição (GUM) apresenta um método reconhecido internacionalmente para se estimar a incerteza de ensaios quantitativos. O presente trabalho apresenta o desdobramento das etapas do GUM para o ensaio de KIC e a aplicação da planilha e do procedimento elaborados em um ensaio. Ao final, é realizada a análise crítica de quais fontes mais contribuíram para a incerteza de medição do ensaio executado.

Aug 8, 2018

By Mauro Andrés Cerra Flórez

O presente estudo visa avaliar a resistência à corrosão de dois aços alto manganês com relação ao aço 9% Níquel em solução eletrólito 0,001M de H2SO4. Para esta pesquisa foram utilizados dois aços com teores de manganês de 22% e 26%, e a liga de aço 9% Níquel que é amplamente utilizada na indústria petroquímica. Os ensaios realizados para comparação da resistência à corrosão foram o monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP) e polarização linear anódica. Foi escolhida a solução de H2SO4 pela presença do enxofre, oriundo dos campos de produção como impureza no gás natural. Foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) para a caracterização dos produtos de corrosão. Os resultados obtidos mostraram que os aços alto Manganês apresentaram valores similares de resistência à corrosão, mas ainda inferiores em relação ao aço 9% Níquel.

Oct 30, 2017

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Sami ABDELKHALEK, Zafer KOONT

A work roll thermal crown model has been developed for a wide range of hot and cold rolling mill applications. The model is extremely fast, robust and accurate to determine the evolution of thermal crown all along the rolling campaigns. It has also ability to consider work roll shifting, multiple segmented cooling zones along the length and circumference of the roll as well as composite rolls properties (e.g. different thermal properties between mandrel and core of the roll). Moreover, the model includes simultaneously fast and slow temperature evolution calculations, respectively near roll surface (skin area) and at a certain distance below the roll surface (bulk area). This gives to thermal crown predictions a higher accuracy than conventional thermal crown models from literature that consider only the slow temperature evolution regime. An optimization procedure together with roll surface temperature and roll thermal profile measurements have been used to tune the model. The tuned model applied to hot rolling conditions has shown a significant influence of roll shifting and composite rolls properties on the prediction of roll temperature distribution and thermal crown during rolling. The tuned model applied to cold rolling conditions highlights the importance of mill operators practices to modify cooling distribution across roll barrel length with the segmented cooling zones to adjust the thermal crown and to get better strip shape control.

Oct 1, 2019

By José Adilson de Castro

In this paper a new technology for a compact iron ore sintering machine is analyzed. The compact sintering process is based on the massive injection of gaseous fuels and the solid fuel is only agglomerated fine charcoal obtained by biomass. The solid fuel used in this study is obtained by agglomeration of fine charcoal produced from elephant glass which has very short period for production and CO2 capture(less than 6 months in tropical climate). To overcome the lower heat supply into the combustion front of the sintering process the simultaneous injection of oxygen and gaseous fuel is proposed. The proposed methodology is to combine the solid fuel (agglomerated fines charcoal) and steelworks gases in a compact machine to enhance heat and mass transfer with high productivity (about 5 times the conventional large machine). A multiphase mathematical model based on transport equations of momentum, energy and chemical species coupled with chemical reaction rates and phase transformations is used to analyze the inner process parameters. A base case representing a possible actual industrial operation of the sintering machine is used in order to compare different scenarios of practicable operations which represents advanced operations techniques. The model was used to predict six cases of combined operation with biomass and fuel gas utilization with oxygen support.

Aug 2, 2018

By Greisson Peixoto Rangel

A variação da resistência à compressão de argamassas geopoliméricas foi estudada em função da razão ativador/precursor e da molaridade da solução ativadora. As argamassas estudadas foram confeccionadas com metacaulim (precursor) ativado com solução composta por hidróxido de potássio e água destilada, e areia normal brasileira. De acordo com os resultados, a resistência aumenta com a diminuição da razão ativador/precursor e com o aumento da molaridade da solução ativadora. Além disso, os valores encontrados condizem com os presentes da literatura e com possíveis aplicações para argamassas de múltiplo uso.

Oct 30, 2017

By Edgar Ivan Castro Cedeño

En la producción de aceros limpios el control inclusionario es crítico para la obtención de un producto que cumpla con los requerimientos de calidad. El análisis de la distribución de tamaño de inclusión mediante modelos estadísticos permite estimar la incidencia de inclusiones en el producto solidificado a partir de mediciones tomadas en muestras relativamente pequeñas. En seis coladas de acero bajo carbono desoxidado con aluminio se tomaron muestras de acero a lo largo del procesamiento en horno olla y colada continua. Las muestras se prepararon para estimar mediante análisis metalográfico los tamaños de inclusión. Los datos de tamaño de inclusión se analizaron mediante modelos estadísticos de valores extremos, se hace una comparativa entre la distribución Gumbel (que forma parte de la norma ASTM E-2283) y la distribución Generalizada de Valores Extremos (GEV). Mediante una prueba de hipótesis con el estadístico Anderson-Darling, análisis de cuantiles y con la función de supervivencia se demuestra que la población inclusionaria se describe de una mejor manera con la distribución GEV. Finalmente se da un estimado de la incidencia probable de inclusiones en el producto solidificado.

Aug 16, 2017

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Danilson Gonçalves de Melo e Silva

O balanço de energia realizado em um forno de aquecimento de tarugos apresentou rendimento de 53%. A maior perda energética estava relacionada ao sistema de refrigeração dos skids, cujo valor calculado foi de 18%. Objetivando minimizar tais perdas, estudou-se a utilização de um novo tipo de revestimento refratário para esta região. O fabricante de refratários apresentou uma estimativa de ganho de 62%. Desta forma, a VBR planejou um teste para validar a eficiência do refratário proposto. Neste teste, o produto foi instalado em uma viga auxiliar. Esta viga foi instrumentada, e foram registrados dados de vazão, pressão e temperatura do fluido de refrigeração (água). Objetivando comparar estes valores com o material convencional anteriormente instalado, outra viga com as mesmas características (dimensões e posição no forno) também foi instrumentada. Posteriormente, foram feitos os balanços de energia em cada viga para quantificação das perdas de energia térmica. Os resultados encontrados mostram uma redução de 92% da perda térmica relacionada ao sistema de refrigeração dos skids. Considerando a eficiência do forno de 53% e a redução de 92% da perda térmica, estima-se uma economia de R$ 1.200.000 por ano.

Sep 25, 2017

By Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é estudar a reação de dessulfuração, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage 7.1). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400°C. As misturas dessulfurantes tiveram como base a CaO com três tipos de fundentes, fluorita, sodalita e barrilha, além da utilização de alumínio como elemento desoxidante. Os testes experimentais permitiram identificar que a adição de 0,1% em massa de alumínio no gusa, eleva a taxa de remoção de enxofre principalmente no instantes iniciais do processo. Com a utilização da termodinâmica computacional pode-se mostrar que a reação de dessulfuração no ferro-gusa é exotérmica para os teores de silício encontrados no processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessulfuração.

Oct 30, 2017

By José Samuel Silva Freitas, Bruno Luiz Sperandeo, Gerson da Silva Almeida, Marcel Teixeira Vicente, Lucas Vilaronga Ramos, Bruno Gonçalez Ribeiro, Ricardo de Oliveira Almeida, Stephanie Pedroza Rodrigues, Matheus Antônio de Oliveira Ferreira

O presente trabalho abrange o estudo de um sistema de transporte de matéria prima para a produção de superfosfato granulado, composto por uma sequência de três transportadores de correia convencional e um elevador de canecas. Os componentes destes equipamentos são retratados separadamente, em seguida explica-se o funcionamento do conjunto. São expostos os problemas no desempenho do equipamento e as causas identificadas. Por este motivo, analisa-se a viabilidade econômica da substituição do equipamento atual por um transportador de correia tubular, sistema mais avançado que também é detalhado através da descrição de seus componentes e funcionamento. A análise inicia-se com o dimensionamento dos dois tipos de equipamento de acordo com a planta disponível. Então se compara o cenário atual com o proposto, considerando o desperdício de produto, tempo e custo de paradas para manutenção e custo de implantação do novo equipamento.

Mar 1, 2019

By Francisco Diego Araruna da Silva

necessidade de elevados patamares de competitividade na indústria do aço tem levado à utilização cada vez mais frequente, por parte daqueles que utilizam lingotamento contínuo, de ferramentas de modelagem matemática da solidificação. A construção dessas ferramentas, por sua vez, possui uma etapa importante de validação, onde devem ser comparados os resultados simulados com dados reais do processo sendo estudado. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo utilizar critérios metalúrgicos de qualidade e processo no lingotamento contínuo para auxiliar na construção e validação de um modelo matemático da solidificação de tarugos de aço. Uma vez que há na literatura diversas formulações para os coeficientes de transferência de calor na refrigeração primária (molde) e secundária (zona de sprays), foram realizadas análises – a luz dos critérios metalúrgicos – dos resultados simulados com nove combinações dessas formulações, sendo possível, ao final, determinar qual combinação melhor modela o processo (ou máquina) em estudo.

Aug 17, 2017

By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Mariana Carla Mendes Rodrigues

The present study deals with the effects of strain rate on the functional behavior of NiTi thin wires. The samples, in the austenitic condition at room temperature, were mechanically cycled 20 times by loading up to 6% strain followed by complete unloading, at 25°C. Four different quasi-static strain rates were assessed: 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2 and 5x10-2s-1. The functional properties are described by means of critical stress to induce martensite, stress at maximum strain, energy dissipated per cycle and residual strain. The sensitivity of repeated cyclic deformation to strain rate is also analyzed in terms of phase stability. The results show that the fluctuation in the loading plateau, due to non-homogeneous transformation, increases with increasing strain rate. During cycling, it is observed that higher strain rates result in lower critical stress to induce martensite after the 5th cycle. However, the stress at maximum strain is higher at high strain rates, regardless the number of cycles. The accumulation of residual strain also increases with the strain rate due to the higher applied stress. During unloading, both the elastic deformation of stress-induced martensite and the reverse transformation seem to overlap at high strain rates. The dissipated energy behavior changes between the 1st and 20th cycle. No martensite is stabilized after training, but the intensity of the X-ray diffraction peaks of austenite increases with strain rate, as a result of stress relaxation.

Aug 17, 2017

By Thais Couto Silva

Foram realizadas simulações numéricas, utilizando Computational Fluid Dynamics, para determinar o comportamento fluidodinâmico em condições isotérmicas de metal e gás no interior de um reator RH. São estudados os efeitos da taxa de injeção de gás sobre a distribuição espacial de gás, taxa de circulação e campo de velocidade no sistema. Analisa-se, a partir dos dados de simulação, os resultados de uma operação industrial de dessulfuração por adição de reagentes na câmara de vácuo.

Aug 16, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Bráulio Pinto Terra

Devido à sua vasta aplicação, o estudo das propriedades mecânicas das superligas de níquel é de grande importância. A superliga 718 possui papel fundamental no funcionamento de grades espaçadoras em reatores nucleares. As grades espaçadoras são oriundas de chapas laminadas, submetidas a tratamentos térmicos de solubilização e de envelhecimento. O objetivo do presente trabalho é analisar a anisotropia das propriedades mecânicas de amostras de 0,3mm de espessura, tratadas termicamente por solubilização e envelhecimento, e testadas por tração uniaxial. Além disso, obteve-se os expoentes de encruamento nas condições estudadas, bem como o índice de anisotropia. Foi possível observar maiores valores de limite de escoamento e de alongamento para as amostras transversais provenientes de ambos tratamentos térmicos, enquanto o limite de resistência apresentou comportamento contrário, sendo os maiores valores oriundos das amostras longitudinais.

Oct 30, 2017