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By Antônio César de Araújo Freitas

As empresas de mineração têm desafios logísticos em sua operação no dia a dia, visto o crescente volume de minério movimentado nas Usinas e Portos e pressão crescente por resultados operacionais que se traduzem na busca contínua por níveis superiores de produtividade. A tecnologia de automação dos processos produtivos e de máquinas evoluiu muito na última década, entretanto o processo da logística nos pátios de matéria prima e produtos apresenta baixo nível de automação e é baseado em informações verbais e observações visuais a respeito do nível de estoques e disposição dos materiais nas pilhas e áreas dos pátios de manuseio. Em um processo tão complexo, pequenas decisões da operação no dia a dia, que podem variar de acordo com o operador, supervisor ou turno de operação, podem influenciar a produtividade diretamente, afetando indicadores como horas paradas e deslocamento de máquinas por tonelada expedida, afetando dessa forma custos significativos na operação de uma usina ou porto. Este trabalho tem por objetivo então descrever as técnicas utilizadas para modelar os desafios de logística nos pátios de minério, descrevendo sistemas de otimização utilizados com apresentação de resultados em projetos como o de Carajás, planta da VALE que é atualmente a maior mina de minério de ferro do mundo, abordando a redução de deslocamento de máquinas, diminuição da exposição ao risco de colisão e redução de paradas.

Jul 30, 2018

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 Bruno Alves Resende

Em julho de 2010, a linha de Tiras a Quente da Usiminas, planta de Ipatinga, passou a operar com um novo sistema de controle para o laminador de acabamento. Assim, foi necessário atualizar o simulador offline de set up do Trem Acabador, utilizado frequentemente pelas áreas técnica e operacional. Para isso, toda a lógica de cálculo e formulações matemáticas do sistema online foram assimiladas e empregadas no novo simulador. Os resultados das simulações, quando comparados com os valores gerados pelo modelo online, mostraram-se bastante confiáveis. Sendo assim, conclui-se que o aplicativo desenvolvido está apto para ser utilizado como uma ferramenta de simulação offline do modelo de controle do Trem Acabador. Os benefícios potenciais do uso do simulador são: (i) aumento da produtividade por meio da redução de paradas da linha, (ii) melhoria da qualidade final do produto, (iii) redução do número de experimentos na produção e (iv) ajuste dos parâmetros dos modelos de controle. No presente trabalho são apresentadas e discutidas as características do desenvolvimento, da apresentação e da aplicação desse simulador.

Aug 17, 2017

By Cláudio Antunes de Oliveira

O objetivo deste trabalho é utilizar o vasto banco de dados de informações de processo armazenadas pelo InfoPlus.21, que é um exemplo de sistema PIMS - Plant Information Managment System, para implementar um sensor virtual a partir de um modelo neural visando obter a tendência de resposta da variável consumo específico de uma caldeira. Propõe-se também, extrair diagnósticos do processo através do emprego da Lógica Fuzzy. As etapas de treinamento da rede neural e o desenvolvimento do diagnóstico envolveram simulações no software Matlab. Os resultados obtidos demonstraram-se bastante satisfatórios. Destaca-se a tendência de resposta do sensor virtual que apontou 97% de confiabilidade. Por fim entende-se que as propostas deste trabalho foram alcançadas, principalmente pela implementação inovadora do sensor virtual no InfoPlus.21 por meio da ferramenta SQLPlus, a qual possibilitará novas aplicações no meio industrial.

Jul 30, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Frente ao crescente número de falhas por fadiga, o projeto considerando cargas cíclicas passou a ser uma fase natural da concepção e otimização de componentes, em especial de setores de responsabilidade, como aeronáutico, automobilístico e de óleo e gás. Em geral, as avaliações se baseiam em resultados de ensaios uniaxiais que empregam máquinas universais servo-controladas de tração-compressão ou tração-tração. Entretanto, embora precisos, tais equipamentos custam centenas de milhares de dólares, apresentam elevado custo operacional e de manutenção e exigem expressivo tempo para a realização dos ensaios. Como alternativas simples e baratas existem as máquinas do tipo flexão alternada (biela-manivela), as quais podem apresentar curvas de vida à fadiga comparáveis ao caso uniaxial se os campos de deformações e tensões nas amostras forem bem conhecidos. Dessa forma, buscando avançar nesse tópico e fazendo uso de refinados modelos não lineares de elementos finitos, este artigo apresenta uma metodologia de ensaios de flexão alternada controlada por deformação (curvas e-N), assim como uma análise crítica dos resultados experimentais. Foram ensaiados um aço SAE 1008 e um alumínio 1200 H14 e, além da geometria recomendada pela ASTM B593, uma nova geometria é proposta para menor dispersão dos resultados experimentais. A metodologia desenvolvida obteve sucesso na condução dos ensaios e a geometria proposta reduziu a dispersão dos resultados para o aço SAE 1008 que apresenta elevado encruamento. As curvas e-N obtidas, além de diretamente úteis para projetos mecânicos, apoiarão comparações futuras com resultados de fadiga uniaxial dos mesmos materiais.

Aug 17, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

O sucesso do transporte ferroviário depende, entre outras coisas, da integridade física dos componentes metálicos empregados na via permanente. Um dos mais importantes é o trilho, pois falhas catastróficas deste componente podem gerar graves acidentes. No intuito de desenvolver aços com bom desempenho para esta aplicação, estudos têm sido desenvolvidos para se entender os efeitos de composição química e histórico de processamento termomecânico sobre a microestrutura e propriedades mecânicas dos aços. Neste contexto, este trabalho caracterizou microestruturalmente dois aços de aplicação ferroviária, sendo um Standard e um Premium. Amostras representativas destes aços foram submetidas a ensaios dilatométricos e a cinética de transformação de fases austenita-perlita foi investigada. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que o aço Premium estudado possui microestrutura mais refinada e que este efeito é devido, principalmente, à menor concentração de Mn em sua composição química. O menor teor de Mn facilita a nucleação de cementita eutetóide, possibilitando a formação de perlita em tempos mais curtos e temperaturas mais baixas do que no aço Standard. Isto possibilita que o aço Premium, em seu processo de fabricação, possa ser resfriado a taxas mais elevadas do que o Standard sem formação de martensita, justificando sua estrutura mais refinada.

Aug 17, 2017

By Bruno César Calazans de Andrade

No processo de produção de aço o maior volume de custo está na carga metálica, que é composta pelo gusa líquido produzido nos altos fornos e a sucata metálica oriunda dos descartes de processos produtivos da indústria. Visando atingir o custo ótimo de produção, foi definida uma produção dos altos fornos menor que a média histórica da empresa, e a compra de placas no mercado como complemento para suprir a demanda da laminação. Desta forma a otimização da utilização do gusa líquido se tornou primordial para o aumento da produção de placas, redução do custo de produção da metalurgia e consequentemente redução da necessidade de compras de placas no mercado. Com este novo cenário foi necessário aumentar a utilização de sucata pesada e reduzir o tempo de preparação de caixas para garantir a carga no peso e tempo necessário para atendimento dos conversores. As ações tomadas possibilitaram a redução do gusa na carga metálica de 84% para 82% atingido o resultado proposto redução de custo e aumento de produção de placas.

Aug 17, 2017

By Everton Pizzio

Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos estão sujeitos a falhas por fadiga. No estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3, que fixam o flange da corrediça falharam prematuramente por fadiga. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Para tanto, foram realizados ensaios de fadiga visando o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. A conclusão principal foi que a configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso e que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga

Aug 17, 2017

By Alex Maia do Nascimento

A capacidade de um determinado aço suportar as deformações ocorridas durante laminação sem fraturas ou trincas severas é denominada de ductilidade a quente, que é função de diversos parâmetros de processo dentre os quais: qualidade do tarugo, tipo de corte, ciclo térmico, temperatura de processo, layout do laminador, calibração, taxa de deformação e composição química. Diversos trabalhos abordam a ductilidade a quente enfatizando a influência isolada de uma variável como critério de qualidade como as conhecidas relações Mn/S e Ni/Cu através da determinação de valores mínimos. A globalização tem sido responsável pela crescente competitividade entre as siderúrgicas que, para se manterem competitivas no mercado, têm que buscar inovações, quebras de paradigmas, estratégias ousadas e assumir riscos. No presente trabalho realizou-se uma avaliação de risco com base no princípio ALARP (As Low As Reasonable Practical) através da análise conjunta das principais variáveis de processo responsáveis pela perda de ductilidade a quente de um aço utilizado para produção de barras de aço CA-50, objetivando-se uma solução otimizada de menor custo garantindo a competitividade e sustentabilidade da cadeia produtiva.

Aug 17, 2017

By Sábata Marla Reis Durães Oliveira

Um dos problemas enfrentados pela maior parte das aciarias relaciona-se à redução do percentual de fósforo do aço. Reduzir o fósforo contido no aço tornou-se um requisito fundamental nas siderúrgicas que utilizam convertedores LD, devido à crescente demanda do mercado por aços especiais, como por exemplo, aços para a indústria automobilística. Durante o processo de desfosforação, as principais fases sólidas que podem se formar na escória de convertedor são CaO, MgO, silicato dicálcico (2CaO.SiO2), fosfato tricálcico (3CaO.P2O5), formado pela oxidação do fósforo, e o 3CaOSiO2.3CaOP2O5. O objetivo deste trabalho é estudar a formação destes compostos e avaliar a influência das fases sólidas formadas durante o processo de desfosforação do aço. Para isto foram analisadas quatro composições químicas de escórias com diferentes teores de CaO e FeO, sendo duas composições médias das escórias estudadas pela Usiminas, uma escória da literatura e uma escória desfosforante elaborada para pesquisa. Os resultados mostraram em quais composições ocorrem a formação das fases sólidas citadas e sua influência no processo.

Jul 30, 2018

By Jadson Barbosa

Corpos de prova de ferro com diferentes níveis de pureza – um de pureza ultraelevada, dois de pureza elevada e um puro comercial – foram testados mecanicamente com diferentes taxas de deformação no âmbito de um antigo projeto. O objetivo era obter a resistência à tração de cada material e verificar a influência das impurezas e da taxa de deformação nas propriedades mecânicas do ferro de pureza ultraelevada. Para melhor compreender os resultados desses ensaios de tração, uma caracterização microscópica detalhada dessas amostras é realizada através deste trabalho. Para tal, foram analisadas as superfícies lateral e de fratura dos corpos de prova de tração no estereomicroscópio e no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). O dano foi analisado em seções longitudinais ao longo do eixo de tração utilizando o microscópio óptico; a estrutura dos grãos deformados foi investigada por meio da técnica de microscopia EBSD (Difração de elétrons retroespalhados). Microestrutura, padrão de deformação, orientação dos grãos e as características das superfícies lateral e de fratura são então comparadas quanto ao processo de fabricação, nível de pureza e taxa de deformação.

Aug 17, 2017

By Marcelo Gonçalves Pereira

Os roletes de planicidade estão instalados na posição frontal dos laminadores. O histórico do equipamento mostra um tempo entre falha de 6 meses, caracterizadas principalmente por fratura da gaiola e danos na pista dos rolamentos lado acionado. Danos no eixo na região de montagem aumentam em torno de 10 horas a indisponibilidade da máquina para recuperação do mesmo. A partir da RCFA realizada nos rolamentos falhos, identificou-se deficiência de lubrificação, sinais de ovalização, descascamento e desalinhamento na pista de rolagem, fratura da gaiola. Com base nos modos de falha foi realizado a alteração e adequação da lubrificação dos mancais, melhora do sistema de vedação e alteração da disposição de montagem dos rolamentos de contato angular de back-to-back (“O”) para face-toface (“X”). Com as modificações realizadas os roletes atualmente operaram por mais de 14 meses sem ocorrência de falha.

Aug 17, 2017

By Aline Silva Magalhães

As elevadas taxas de encruamento nos estágios iniciais de deformação plástica observadas para os aços bifásicos constituem uma das principais características que os habilita para aplicação em componentes estruturais na indústria de automóveis. Neste trabalho foi analisada influência de tratamentos intercríticos com aquecimento em temperaturas diversas, seguido de resfriamento brusco, no comportamento em termos de encruamento de um aço bifásico, por meio de dois métodos distintos de determinação do expoente de encruamento. Observou-se que a elevação da temperatura intercrítica influenciou de modo a reduzir o valor do expoente de encruamento, dado que o aumento da temperatura reflete a elevação do percentual de martensita na microestrutura do aço. Além disso, para as diferentes abordagens aplicadas para o cálculo dos valores de n, verificou-se que por meio da técnica de linearização da curva tensão versus deformação foram obtidos valores superiores do expoente de encruamento quando comparada à abordagem utilizando o critério da estricção.

Aug 17, 2017

By Anderson Azevedo Agra

O Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo sólido gerado durante a fabricação de aços em usinas com Forno Elétrico a Arco (FEA). Esse resíduo contem quantidades apreciáveis de metais, tais como ferro e zinco, tornando sua reciclagem interessante não só do ponto de vista ambiental como econômico. Assim, esse trabalho teve como objetivo avaliar a autorredução de misturas de pó de aciaria elétrica e coque verde de petróleo (CVP). Para isso, misturas e pelotas de PAE:CVP, com variados teores de redutor, foram submetidas a ensaios de autorredução em termobalança e, na forma de pelotas autorredutoras, numa retorta aquecida em forno elétrico vertical. A redução das amostras foi analisada a partir da perda de massa das misturas. Além disso, a redução das pelotas autorredutoras foi observada através de análises de difração de raios X. Nestas análises foi possível verificar decomposição da Franklinita e a redução dos óxidos de Ferro e Zinco.

Aug 17, 2017

By Leandro Gusmão da Silva

Neste trabalho, foram estudados os efeitos da irradiação de uma superfície polida do aço inoxidável tipo ASTM F138 com laser de pulsos ultracurtos. As irradiações foram realizadas variando-se a velocidade de varredura do laser, ou seja, a taxa de sobreposição espacial de pulsos. Foi observado que após a irradiação houve uma visível mudança na coloração da amostra. Também foi verificado que com o aumento da taxa de sobreposição de pulsos a superfície tendeu a tornar-se preta, ou seja, absorvedora de luz. Com essa técnica, pode-se realizar marcações com alto contraste sem que haja formação de camadas de óxidos, nitretos ou alterações microestruturais no metal, o que é importante para um material com a precisão que um implante exige.

Aug 17, 2017

By Rudá Grossi Coimbra Martins

A estruturação organizacional da gestão da informação em Central de Serviços já está consolidada no ambiente de Tecnologia da Informação. O ambiente de Tecnologia de Automação compartilha características semelhantes, já que também fornece serviços para seus clientes. Entretanto, serviços de automação possuem particularidades derivadas, em grande parte, do fato de que são mais críticos para a atividade fim da empresa, já que visam manter a operação. Implantar uma Central de Serviços em ambiente de Tecnologia de Automação de uma empresa já existente demanda uma série de modificações em termos de Tecnologias, Processos e Pessoas para trazer os retornos desejados em termos de gerenciamento, organização da rotina e disponibilidade dos ativos. Este trabalho apresenta alternativas para atuar sobre os três componentes supracitados durante a implantação de uma Central de Serviços, com foco em sua operação através de uma Gestão Compartilhada (Cosourcing). Experiências adquiridas em projetos de especificação e operação de Central de Serviços também são apresentadas para embasar a estruturação da gestão da informação em ambiente de Tecnologia da Automação de indústrias de Metais e Mineração.

Jul 30, 2018

By Gabriel Grasselli Lorençon

Com a crescente utilização de aços inoxidáveis duplex na indústria petroquímica, química, de celulose e entre outras, motivada em grande parte pelas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão apresentadas por estes materiais. Por se tratar de um material com altos teores de elementos de liga e ser composto por duas fases, ferrita e austenita, se faz necessário grandes cuidados na sua soldagem e um aprimoramento dos conhecimentos deste material quando submetido a este processo. Para tal, o presente trabalho denota um estudo da microestrutura de um aço inoxidável duplex após a sua soldagem pelo processo MIG pulsado, sendo aplicada uma energia durante a soldagem de 1,0kJ e adotada uma temperatura entre os passes de soldagem de 150oC. Também foram analisados os percentuais de ferrita e austenita, foi efetuada a contagem de fases do metal base e também da zona afetada pelo calor (ZAC). Foram encontrados na ZAC além da fase austenita secundária, uma fase intermetálica que possivelmente se trata de nitretos de cromo. Apesar do metal base estar com uma proporção ferrita/austenita aproximadamente igual, na ZAC houve um desbalanceamento entre as fases, onde a predominância foi de grãos de ferrita.

Aug 17, 2017

By Artur Camposo Pereira

O presente trabalho buscou explorar a aplicação da ultramicrodureza instrumentada na caracterização microestrutural e mecânica de materiais metálicos aço inoxidável 304L e liga NiTi Rica em Ni, ambos no campo austenítico. Para isso foi utilizado um ultramicrodurômetro instrumentado (Shimadzu, modelo DUH–211S) com medidas a temperatura ambiente e distintas cargas máximas e tempos de permanência. De acordo com algumas das possibilidades apresentadas, pode-se concluir que a ultramicrodureza instrumentada é uma ferramenta poderosa para a caracterização mecânica correlacionada aos aspectos microestruturais de materiais metálicos.

Aug 17, 2017

By Evelyn Dayrell Lopes Júnior

A capacidade de alimentação de sistemas de fundição é uma das características tecnológicas que está correlacionada a resultados qualitativos negativos, como porosidades e deformações geométricas dos produtos fundidos. As ligas com suas características são parte fundamental do processo de alimentação. A metodologia de caracterização da capacidade de alimentação por meio da coquilha Tatur foi utilizada nesse trabalho, para a qual foram desenvolvidos novos processos de dosagem da liga líquida, com o objetivo de prover maior repetitividade, e consequentemente, maior coerência morfológica das amostras produzidas. Para isso, foram desenvolvidos dois novos métodos de dosagem, chamados “método de dosagem dinâmica” e “método de pré-dosagem”. Esses foram testados e analisados, sendo suas amostras avaliadas comparativamente com o padrão morfológico teórico. O objetivo da obtenção de amostras coerentes foi atingido, sendo evidenciadas a grande influência das variáveis presentes na etapa de vazamento sobre os resultados das amostras obtidas.

Aug 17, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

A complexidade do formato do molde de beam blank aumenta a importância de se compreender o comportamento do fluxo no interior do mesmo. Neste estudo verificou-se a influência da profundidade de imersão e da velocidade de lingotamento sobre as características de fluxo em um molde de beam blank alimentado por duas válvulas tubulares. Os resultados das simulações matemáticas foram coerentes com os resultados do modelamento físico. A velocidade de espalhamento do jato na região do flange é maior que na alma e este fator pode acarretar na solidificação irregular da pele ao longo da seção transversal. A profundidade de penetração do jato variou entre 66cm e 77cm. A intensidade média de flutuação do menisco foi de 0,22mm, sendo a flutuação máxima encontrada de 0,85mm. Com base nos resultados obtidos, os parâmetros de operação sugeridos são: profundidade de imersão igual a 75mm e velocidade de lingotamento máxima de 1m/min.

Aug 17, 2017