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By Rafael Henrique Alves Gomes

A automação em processos industriais agrega qualidade, padronização e segurança aos produtos e pessoas envolvidas. Entretanto, as demandas de mercado, custos agregados e a concorrência exigem melhorias que podem ser alcançadas através de métodos de otimização. Este artigo apresenta algumas metodologias e ferramentas para otimização de processos industriais que visam desvincular a obrigatoriedade de que Técnicas de Controle Avançado em métodos de otimização são a única solução capaz de oferecer resultados satisfatórios para aumento de produtividade. Os recursos expostos abordam a gestão de malhas de controle, gestão de alarmes e o cálculo do indicador global de eficiência, o OEE.

Aug 17, 2017

By Alexandre Silva Guimarães

Investigou-se a extração seletiva de Ca e Mg do licor sulfúrico concentrado de Ni visando sua purificação. Observou-se que a mistura sinérgica dos extratantes D2EHPA + ácido naftênico apresenta maior afinidade na extração de Ca em pH = 5. Comportamento oposto foi verificado pelo extratante Cyanex 272, cuja preferência de extração é pelo Mg para 5 = pH = 6. A cinética de extração de Ca e Mg é rápida atingindo o equilíbrio em menos de 6 minutos. A purificação do licor de Ni requer a utilização de 2 circuitos de extração em operações estagiadas. No primeiro circuito, Ca pode ser removido do licor empregando-se o sistema orgânico D2EHPA (10% v/v) + ácido naftênico (20% v/v). O pH ótimo é 3,5, no qual foram extraídos 72% de Ca (ßCa/Ni = 40) em uma contatação. No segundo circuito, o licor deve ser submetido a uma extração de Mg pelo Cyanex 272 (20% v/v). O pH operacional propício é 5,5 com extração de 66% de Mg (ßMg/Ni = 16, uma contatação). O licor purificado de Ni pode ser encaminhado à etapa de eletrorrecuperação almejando-se a obtenção de Ni metálico.

Oct 30, 2017

By Matheus Sexto Alexandre Pereira

Controle e centralização de informações referentes ao processo industrial são imprescindíveis e considerando-se que na cadeia de suprimento o maior valor agregado costuma estar na produção, faz todo sentido investir em sistemas que possibilitem a otimização do fluxo, controle e qualidade do processo. O novo Sistema de Controle de Panelas (SIPAN) implantado na CSN permitiu monitorar em tempo real todo o ciclo operacional utilizando novas tecnologias de desenvolvimento de software web, além de melhorar o gerenciamento, comunicação com outros sistemas e rastreabilidade de todo o processo. O sistema implementado conseguiu melhorar a qualidade de informação para a equipe tornando mais rápida e assertiva a tomada de decisão.

Jul 30, 2018

By Alan Alves Vieira

Uma das maneiras mais eficientes de aumentar a campanha dos refratários de conversores é o uso de técnicas de slag splashing e slag coating. Nestes processos, antes de sua execução, a escória de fim de sopro é modificada pela adição de materiais contendo, principalmente, MgO. Escórias de conversor contendo alto teor de FeO tem, como fase de equilíbrio mais provável a magnesiowustita (MW). Este estudo visa determinar se, nos curtos tempos de processo em conversor, e sempre a temperaturas bastante inferiores ao ponto de fusão do MgO, ocorre a dissolução do MgO e a saturação da escória em MW ou se a escória se mantém fora de equilíbrio. Os resultados indicam que a MW é formada e, em muitos casos, sua composição pode ser prevista com razoável precisão através de cálculos de equilíbrio por termodinâmica computacional.

Oct 30, 2017

By Adriana Amaro Diacenco

Neste trabalho, os procedimentos para modelagem de estruturas de compósitos do tipo sanduíche que incorporam materiais viscoelásticos são apresentados. A análise numérica foi desenvolvida utilizando a Teoria de Deformação Cisalhante de Primeira Ordem (FSDT), que é implementada em um elemento Serendipity retangular contendo oito nós e cinco graus de liberdade. A incorporação do amortecimento para os modelos de elementos finitos em compósitos de placas laminadas é feita usando a abordagem de módulo complexo e a resolução numérica das equações resultantes do movimento são aspectos particularmente relevantes dos procedimentos de modelagem. Após as discussões de vários aspectos teóricos, as funções de resposta em frequências (FRF's) são calculadas para placas laminadas de compósitos com camada viscoelástica.

Aug 17, 2017

By Alexandre Keunecke Hardt

A dinâmica competitiva do mercado globalizado demanda informações confiáveis no dia-a-dia das empresas. Essas informações são preciosas, pois estabelecem vantagens que permitem que as empresas mantenham suas lideranças no mercado. Enquanto sistemas de Business Intelligence (BI) normalmente pertencem ao mundo da gestão e da estratégia, os conceitos da Indústria 4.0 trazem um conjunto de novas oportunidades para obtenção e extração de dados direto do chão-de-fábrica, permitindo com isso que decisões operacionais e táticas suportadas por esses dados sejam tomadas quase em tempo real. Uma solução BI desenvolvida em tecnologia OLAP (Online Analytical Processing) possui na etapa de ETL (Extract Transform Load) um de seus maiores gargalos. Este trabalho propõe uma ferramenta de processamento desenvolvida em Spark, denominada neste trabalho como BI 4.0, que resolve esse problema ao realizar o ETL de forma escalável, distribuída e com alta performance, trazendo ganhos significativos para o negócio.

Aug 17, 2017

By Edney da Silva Dias, Leticia Fuchs, Walter Coan, Rodrigo Deperon, Eduardo Kuhl, Fernanda Jansen, Micael Leandro

O objetivo deste trabalho é apresentar um projeto desenvolvido para maximizar a taxa de ocupação dos veículos que carregam na ArcelorMittal Vega, por meio da utilização de programação linear combinada com métodos de automação de processos robóticos (RPA - Robotic Process Automation), de modo a atender todas as premissas do modelo de expedição de cargas, tais como: restrições de clientes, capacidade máxima por tipo de veículo e distribuição de volumes para as transportadoras de acordo com as metas acordadas. O uso de ferramentas de otimização e automação, integradas ao ERP (Sistema Integrado de Gestão Empresarial), utilizado pela empresa, permite realizar o processo de programação de transportes em massa, obedecendo multicritérios. A ausência de ferramentas que auxiliem neste processo, impacta diretamente na produtividade, na capacidade intelectual dos recursos alocados, na taxa de ocupação dos veículos, na capacidade de expedição da fábrica e no nível de serviço ao cliente. Visando aumentar a eficiência nos processos, melhorar a taxa de ocupação da capacidade dos veículos e consequentemente a capacidade de expedição, foi implementada a solução para aperfeiçoar o processo de programação de cargas e agregar valor ao negócio quanto a entrega ao cliente final.

Oct 1, 2019

By Daniel Mesquita Duarte

A configuração física de equipamento do sistema de desenfornamento do laminador Morgan na unidade Resende, que é preparado para laminação em dois veios, torna o controle de GAP entre barras muito complexo. O sistema de controle original era suscetível a variações, acarretando na limitação do GAP mínimo na entrada do laminador em cinco segundos. Tendo como base as fontes de variação do projeto original, foi desenvolvido um novo sistema de controle que reduziu as variações em até 1700 %, reduzindo o GAP mínimo de cinco para dois segundos. No que tange à questão do GAP mínimo, o novo sistema de controle garante uma tolerância de 0,1 segundo. Este novo sistema pode ser dividido em duas partes: o controle e correção do GAP entre o forno e a primeira gaiola, e a correção de GAP no trem desbastador.

Jul 30, 2018

By Andreas Volkert

Energy efficiency, equipment reliability and cost reduction are of the key factors in any efficient plant. Badische Stahlwerke (BSW) started using its own burner technology in 2001, this was developed by Badische Stahl-Engineering (BSE). Over the past 15 years, Badische improved all aspects of its Virtual Lance Burner (VLB), to perfectly fit all steelmaking requirements. This tiltable VLB was first tested at BSW’s electric arc furnace no. 2 in 2012. Promising results like reduction of refractory wear, energy efficiency, reliability, etc., were obtained. At the same time the existing VLB system was further improved with regards to the design of the water-cooled copper box. Today in 2016 both EAFs at BSW are equipped with the new patented tiltable system and the new copper box design. The paper will describe the results of the past years at Badische, but will also show the performance at other installations.

Aug 17, 2017

By Raquel Dei Agnoli

Membranas a base de polímeros perfluorosulfonados, como o Nafion® (DuPont), vêm sendo extensivamente usadas como membrana de troca protônica em células a combustível. Contudo, o elevado custo e a baixa condutividade em temperaturas superiores a 80oC restringem o uso destes dispositivos. Em opção ao uso da membrana Nafion®, membranas a base da blenda polindeno sulfonado/polifluoreto de vinilideno (SPInd/PVDF) foram desenvolvidas, investigando o efeito da composição na performance das membranas. As membranas foram produzidas por evaporação de solvente da solução dos polímeros precursores. As blendas foram caracterizadas por termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial. A caracterização das membranas eletrólito envolveu medidas de grau de inchamento, capacidade de troca iônica e condutividade protônica. Foi possível observar que o PVDF confere boa resistência mecânica e aumento da estabilidade térmica das membranas. Membrana com 50% em peso de PVDF apresentou a maior condutividade protônica (1,89.10-3S.cm-1). Membranas de SPInd reforçadas com PVDF mostraram resultados promissores para uso como eletrólito em células a combustível.

Aug 17, 2017

By Ludimila Melo Vieira

O foco deste estudo é avaliar a capacidade de dissolução das partículas de cal a uma temperatura próxima da fase inicial de sopro do processo BOF. Os testes foram realizados em um forno elétrico utilizando amostras de Cal com diâmetros de 6 mm e 9 mm, 80% e 100% calcinadas em diferentes basicidades de escoria. Os resultados mostram que com o menor nível de calcinação a dissolução foi mais rápida. Podendo ser atribuído a algumas diferenças na porosidade da cal ou um efeito de formação de espuma observado durante os testes devido à evolução do CO2 da calcinação restante. O aumento na basicidade da escória resultou na redução da taxa de dissolução que pode ser atribuída a uma precipitação de fase sólida mais densa na interface das partículas aumentando a viscosidade da escória e reduzindo a porosidade da partícula. A partir de um modelo de regressão linear o nível de calcinação mostrou maior efeito sobre o coeficiente cinético do processo de dissolução seguido do tamanho de partícula. O efeito mais fraco foi a basicidade da escória. Este resultado sugere que a área de contato cal escória parece ser mais significativa do que a viscosidade no processo de dissolução de cal nos presentes experimentos.

Oct 30, 2017

By Diego de Araujo Santana

O tamanho médio dos grãos é um parâmetro estrutural frequentemente estimado quando se está avaliando, principalmente, as propriedades mecânicas dos materiais metálicos. A American Society for Testing and Materials (ASTM) estabelece, nas normas ASTM E112 e ASTM E1382, metodologias para estimar o tamanho médio dos cristais de maneira manual e semiautomática/automática, respectivamente. O presente trabalho propõe, além de uma nova metodologia semiautomática, duas metodologias automáticas para estimar o tamanhão médio de grão em materiais metálicos policristalinos monofásicos, assim como um parâmetro para avaliar a morfologia dos grãos. O tamanho de grão G ASTM encontrado utilizando os novos procedimentos testados se apresentou muito próximo aos valores obtidos pelos métodos padronizados, que também foram aplicados e usados como referência para avaliação da representatividade das medidas. Desse modo, os métodos propostos se apresentam como uma alternativa viável para estimar o referido parâmetro estrutural dos materiais metálicos.

Aug 17, 2017

By Diogo de Oliveira Azevedo

No presente trabalho, processos de conformação a frio e recozimento foram aplicados à liga de magnésio ZK60A (Mg-6%Zn-1%Zr) com o objetivo de determinar a cinética dos fenômenos de recuperação e recristalização para permitir o refino de grão. Para tanto, foi desenvolvida uma série de matrizes de conformação para a trefilação incremental de barras circulares da liga ZK60A inicialmente recebida no estado envelhecido (T5), resultando em reduções de 7,8%, 15,4%, 22,6% e 29,4%. Após cada passe de trefilação, as propriedades mecânicas do material foram determinadas. O estudo do recozimento foi realizado em amostras com o máximo encruamento a temperaturas de 400°C, 350°C, 300°C, 250°C, 200°C e 150°C. Pela metodologia aplicada, foi possível avaliar a cinética do processo de recristalização da liga ZK60A e determinar a sua energia de ativação.

Aug 8, 2018

By Maurício Guimarães Bergerman

O objetivo deste estudo é apresentar a construção de uma coluna de flotação piloto de baixo custo, que será utilizada para concentração de minerais ferrosos. O trabalho contém os passos seguidos no projeto de construção do equipamento (descrição dos sistemas operacionais; dimensionamento; desenhos do projeto; levantamento dos materiais, fornecedores e orçamentos; testes dos sistemas de aeração e bombeamento, além da montagem) e também, os resultados dos ensaios exploratórios realizados com uma amostra de minério de ferro, contendo 38% de Fe, doada pela Companhia Vale S. A. proveniente da Mina de Alegria, Mariana/MG. Nos ensaios preliminares, obtiveram-se teores de Fe no concentrado próximos a 50% e uma recuperação metalúrgica em torno de 90%. O resultado foi considerado adequado, tendo em vista que foi realizado apenas um estágio de concentração. Dessa forma, conclui-se que a montagem e operação da coluna foram satisfatórias e o protótipo pode ser utilizado como unidade piloto para a avaliação de diferentes condições de processo.

Aug 1, 2018

By José Roberto de Olveira, Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras cinco misturas, onde foi realizada variação da massa de mistura adicionada ao sistema (60,70 e 80g), temperatura de trabalho (1350ºC e 1350ºC ajustada) e metodologia de adição. Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas em todas as situações estudadas, sendo observado que melhores condições experimentais foram a utilização de 70g de mistura, a uma temperatura de 1400ºC, com a metodologia padrão de adição de toda a massa da mistura no início do experimento.

Oct 1, 2019

By Caroline Gomes de Oliveira

As fibras lignocelulósicas representam vantagens econômicas, técnicas e ambientais em comparação com as fibras sintéticas, como fibra de vidro por exemplo, quando se considera as alternativas de reforço aos compósitos. A fibra natural usada no presente trabalho é a fibra de eucalipto, que é largamente cultivada em território brasileiro. Este trabalho tem como objetivo avaliar uma análise estatística da correlação entre o diâmetro e a densidade da fibra de eucalipto. Para isso, foi aplicado o método de Weibull. O diâmetro foi obtido por meio de medições em projetor de perfil, enquanto a densidade utilizou determinações precisas da massa e do volume de fibras. Os resultados revelaram uma dependência inversa entre o diâmetro da fibra de eucalipto e sua densidade

Aug 17, 2017

By Marcelo Braga dos Santos

Visando o estudo da sinergia entre abrasão e corrosão concebeu-se um novo instrumento, permitindo a medição das forças que atuam sobre o contacto. O dispositivo consiste de um equipamento de micro-abrasão por esfera fixa dotada de uma célula de carga de três eixos, e uma célula eletroquímica. Uma membrana protetora flexível foi desenvolvida para isolar a célula de carga, situado no exterior da célula eletroquímica, da amostra no interior da célula. Uma solução corrosiva com partículas abrasivas é continuamente alimentada no contacto entre a amostra e a esfera. Os ensaios de abrasão-corrosão foram realizados simultaneamente em aços inoxidáveis e ferríticos. Também foram executados ensaios de micro-abrasão e corrosão separadamente para avaliar a capacidade do equipamento nos estudos da sinergia entre a micro-abrasão e a corrosão. Para as três condições de ensaios (micro-abrasão, corrosão e abrasãocorrosão) o equipamento se mostrou eficiente em evidenciar a variação nas propriedades do material com excelente repetibilidade. Para os aços austeníticos, as mudanças nas condições de carregamento nos ensaios de abrasão-corrosão induziram variações significativas nas curvas de polarização. A capacidade única de acompanhar as forças que atuam sobre o contato dos processos de abrasão-corrosão pode abrir caminho para novas descobertas sobre o estudo da sinergia na abrasão-corrosão, em especial, a dissipação de energia na interface quantificada através do coeficiente de atrito.

Aug 16, 2017

By Thiago Pama Lopes

O presente trabalho teve como objetivo estudar a formação de fases em um aço inoxidável superduplex 2507, com adição de diferentes teores de boro, por meio do software termodinâmico Thermo-Calc, versão 4.0, avaliando a formação de boretos, considerando condições de equílibrio e segundo o modelo de Scheil na solidificação. Os resultados foram comparados com experimentos realizados utilizando-se um aço inoxidável superduplex de uma classe ligeiramente inferior (menor PREn) ao utilizado neste trabalho, com 3,7% em massa de boro. Verificou-se a formação de boretos primários do tipo (Fe,Cr)2B tanto nos cálculos termodinâmicos quanto na microestrutura do aço fundido. Conforme se aumenta o teor de boro, de um modo geral, a temperatura Liquidus aumenta, assim como também a fração da fase (Fe,Cr)2B. Por conta da presença de um teor mais elevado de nitrogênio no AISD 2507, foram formadas duas novas fases, identificadas como BN e Cr2N. Portanto, verificou-se que o software termodinâmico proporcionou uma boa previsibilidade, pois os resultados apresentaram-se em boa conformidade com experimentos.

Aug 16, 2017

By Lucas Kling e Silva

Os aços inoxidáveis são materiais utilizados em ramos da indústria que demandam além de boa resistência à corrosão, elevada resistência mecânica. As ligas inoxidáveis austeníticas geralmente são submetidas ao trabalho a frio visando seu endurecimento, uma vez que não são endurecíveis via tratamento térmico. Devido à deformação plástica, pode ocorrer a transformação da austenita em martensita para algumas classes de aços. Esta transformação, dependendo da fração de fase transformada pode levar à redução da tenacidade. O foco deste trabalho está, portanto, na identificação e quantificação da martensita em amostras deformadas. Para isto, corpos de prova de aço austenítico AISI 321 foram deformados mediante laminação a frio e caracterizados pelo magnetômetro de amostra vibrante (VSM) e pela técnica Bitter modificada ao ferrofluido. Os resultados exibiram a fácil formação de martensita no aço e uma abordagem muito eficaz para revelar esta fase nas imagens de microscopia ótica. Com os valores de saturação magnética provenientes do VSM foi possível estimar a fração volumétrica da martensita para cada condição de deformação.

Aug 17, 2017

By Alexandre Furtado Ferreira

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um modelo matemático de conservação de massa e energia tendo como base a medição intermediária da sublança (Modelo Dinâmico). O modelo utiliza como dados de entrada informações sobre massa e composição da carga metálica, valores adicionados de fundentes na corrida e as informações obtidas com a medição intermediária aos 88% do sopro de oxigênio calculado pelo Modelo Estático. O algoritmo foi desenvolvido em C# e está integrado na rede de Nível 2 da CSN. Os resultados de acerto simultâneo de temperatura e carbono final de sopro obtido pelo modelo dinâmico foram superiores ao Modelo Estatístico até então utilizado. Tal fato permitiu a redução do ressopro decorrentes de imprecisão do modelo e ganho em produtividade.

Aug 17, 2017