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By Eduardo Reis de Oliveira

As ligas fundidas de Alumínio são uma excelente opção para substituir os materiais convencionais devido às suas excelentes propriedades mecânicas. Assim, o uso destas ligas nas indústrias aeroespacial e automobilística estão em uso crescente. As propriedades mecânicas finais das peças são muito dependentes da macro e microestrutura, que são resultantes do processo de solidificação. Portanto, o controle dos processos de solidificação de ligas permite maximizar as propriedades mecânicas de um componente mecânico. Os parâmetros de processo que podem interferir na estrutura final de uma liga são amplos. Tem-se como exemplo: composição da liga, taxa de resfriamento, modo de extração de calor, condições de fusão e tratamento do metal líquido e temperaturas envolvidas durante a fundição. O objetivo deste trabalho foi estudar uma liga binária de Al-Mg usando a técnica solidificação unidirecional. As macroestruturas e microestruturas obtidas foram correlacionadas com parâmetros térmicos tais como: velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL) e taxa de resfriamento (?). E os espaçamentos dendrítico secundários (?2) com a microdureza HV. A composição da liga analisada foi Al-Mg com 3% de Mg e com patamares de superaquecimento (?TV) variando em 20, 40 e 60ºC.

Oct 30, 2017

By Paulo Santiago

Redução dos custos de operação e a produção de aço com menor impacto ambiental são diretrizes unânimes na siderurgia atual. A tecnologia das Turbinas de Recuperação de Topo (Top Recovery Turbines – TRT) é um aliado importante para seguir nessas direções. As TRTs produzem energia elétrica a partir do gás de alta pressão proveniente do topo dos Altos Fornos, gerando energia elétrica sem impacto em emissões. Durante a campanha de operação da turbina, a mesma pode perder eficiência operacional devido a, dentre outros, deposição sobre as palhetas. Com o intuito de melhorar o desempenho da turbina estabilizando sua geração durante toda sua campanha, foi desenvolvido um trabalho de dosagem de polímero dispersante na água de spray da turbina (para turbinas com tecnologia de água de spray na admissão do gás). A dosagem do polímero dispersante visa reduzir a deposição e incrustração nas palhetas, reduzindo assim a perda de performance durante a campanha causadas pelo incremento de massa nas palhetas. Os resultados alcançados em um teste de campo em uma siderúrgica no Brasil foram um incremento de 52% na geração durante a campanha onde o polímero dispersante foi aplicado. Com a aplicação do polímero, uma melhora significativa na confiabilidade e performance da turbina assim como a possibilidade da redução no consumo de água foram atingidos

Oct 30, 2017

By Fernanda de Melo Fernandes

A deposição de filmes finos por plasma melhora várias propriedades físicas, químicas e biológicas de superfícies que contribuem para o enobrecimento dos materiais. O objetivo desse trabalho é estudar a cinética de deposição de filmes finos de cobre, utilizando a técnica da gaiola catódica, alterando a espessura da tampa da gaiola, e sua relação com a variação da potência do tratamento. Filmes de cobre caracteriza-se como bom condutor elétrico e térmico, o que justifica seu uso em microeletrônica, segundo a U.S. Environmental Agency (EPA) existem 282 tipos de ligas de cobre bactericidas, habilitando sua utilização em ambientes estéril. Assim, realizou-se deposições de filmes finos de cobre sobre substrato de vidro, variando a corrente do processo e a espessura da tampa da gaiola. Avaliou-se a variação de peso da amostra depositada, definindo o peso resultante das deposições. Realizou-se também a caracterização por difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e análise tribológica (calotest). Os resultados mostraram que, o tratamento com espessura de tampa de 12 mm promoveu o filme mais espesso e mais contínuo dentre todos os tratamentos, com uma grande quantidade de cobre depositado, o que induz que a razão ideal diâmetro de furo/espessura da tampa é 0,67.

Oct 30, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Frederico Valadares de Andrade Resende

O uso de aglomerantes na pelotização é uma ciência que está em constante desenvolvimento de novos produtos, visando elevar o desempenho em suas aplicações, além da busca da redução e não incorporação de ganga ácida no produto final. Para tanto, a pelotização em parceria com fornecedores destes insumos está trabalhando em pesquisa para agregar cada vez mais valor nas pelotas de minério de ferro. Atualmente já ocorreram avanços na utilização da bentonita sódica superativada, com o desenvolvimento e aplicação em escala industrial, onde foi constatada vantagens em seu desempenho frente a outros tipos de aglomerantes. Porém, durante um maior período da utilização da bentonita sódica superativa em escala industrial, foram percebidas algumas influências não desejáveis no processo produtivo, as quais estavam interferindo diretamente no desempenho das plantas de pelotização que estavam utilizando tal aditivo em seu processo. Diante do exposto acima, foram estudadas possibilidades para adequação do produto, onde foi sugerida a alteração da formulação química promovendo uma redução do potencial de aglomeração do aditivo, alterando assim algumas características que estavam impossibilitando a utilização em escala industrial. Este trabalho apresenta a viabilidade da aplicação industrial da bentonita sódica superativada, após a reformulação desenvolvida em parceria com o fornecedor do produto, baseada em análises estatísticas dos resultados.

Aug 1, 2018

By Francisco Vitor Vasques Barbosa

Após 10 anos da aprovação da portaria 598 do Ministério do Trabalho, e ter realizado Laudo de Inspeção em mais de 60 sites industriais de grande porte, a PDCA Engenharia tem sido envolvida no processo de adequação do sistema de gestão de manutenção e operação das instalações elétricas de seus clientes. O relatório de inspeção preconizado no item 10.2.4.g da NR-10 estabelece a obrigatoriedade de se levantar os aspectos não conformes, estabelecer um plano de adequação definindo responsáveis e prazo de execução. Com os efetivos de manutenção reduzidos, nossos clientes passaram a envolver a PDCA na implementação das ações de adequação. Este trabalho consiste entre outras coisas na identificação das intervenções críticas de operação e manutenção das instalações elétricas (15 a 20 no máximo por site), analisá-las do ponto de vista dos riscos elétricos e adicionais associados a cada etapa de execução, estabelecer as medidas de controle necessárias para a mitigação destes riscos, redigir procedimentos e treinar o pessoal envolvido. Outros procedimentos devem trabalhar a eliminação dos riscos para os trabalhadores não autorizados (leigos), que interajam indiretamente em instalações elétricas e serviços com eletricidade. Apresentamos um resumo desta experiência recente com clientes da área Química/Petroquímica e da área de Logística.

Jul 31, 2018

By André Oliveira Galon, Elton Volkers do Espírito Santo, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Raphael Mariano de Souza

Para atender a demanda do mercado por aços com teores de fósforo cada vez menores, dominar os métodos desfosforantes mais eficientes é fundamental. Desse modo, o uso da termodinâmica computacional é extremamente importante, uma vez que as simulações vias softwares representam um caminho rápido, seguro e eficiente para se obter resultados no campo da aciaria. No presente trabalho foi proposto com uso do FactSage 7.2 a análise da eficiência de desfosforação de diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, B2O3 e barrilha; que foram adicionados a uma mistura desfosforante padrão de 70g, nas simulações a massa total foi mantida constante em 70g e a porcentagem em peso usada dos fluxantes na mistura foi de 5 e 10%. Como tem-se em literatura que é possível correlacionar o fator de desfosforação (FDeP) com a eficiência, após o cálculo do FDeP feito através das simulações do FactSage, foi feita a correlação com a eficiência para se saber qual o fluxante era o mais eficiente e qual era o efeito do aumento da porcentagem em peso dos fluxantes na mistura desfosforante. A fluorita mostrou-se o fluxante mais eficiente seguido da barrilha, e a maior eficiência era atingida quando a porcentagem em peso dos fluxantes era de 5%.

Oct 1, 2019

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 André Nogueira

A etapa de flotação convencional do Concentrador 2 ocorre em um circuito com 13 tanques de flotação que recebem o produto dos ciclones limpadores (-0,15mm +0,030mm). O concentrado desta etapa contribui com aproximadamente 80% do volume de produção do concentrador. A necessidade da implantação do sistema de controle avançado de processos (SCAP) advém da alta heterogeneidade na alimentação do concentrador, uma vez que a Samarco não conta com pilha de homogeneização. O objetivo principal do projeto foi maximizar a recuperação metálica da flotação convencional e reduzir a variabilidade do teor de sílica no concentrado final. Aliado ao sistema de análise de imagem de espuma e ao analisador de sílica online, a ferramenta demostrou que, além de atingir os objetivos esperados, trouxe estabilização ao processo e padronização da operação.

Aug 16, 2017

By Adelson Goncalves

No processo de extração mineral, a perfuração de rocha é uma atividade essencial. Por isso, a redução de custo com materiais de desgaste é sempre um desafio para todos no campo da mineração. A partir desse desafio, o grupo de melhoria contínua Perfuração desenvolveu um projeto que visa redução de custo com hastes para perfuratrizes de grande porte. A metodologia aplicada para elaboração do projeto foi o PDCA, onde foi desenvolvido uma forma de reaproveitar o corpo da haste, que evita o descarte precoce da peça, otimizando a vida útil e consequentemente reduzindo o custo com materiais de desgaste de perfuração.

Aug 17, 2017

By Marcos Campos Silveira

A Unidade Niquelândia da Votorantim Metais possui 9 fornos multi andares usados para a redução de minérios lateríticos com o uso de monóxido de carbono e hidrogênio como agentes redutores. Cada forno possui 10 câmaras de combustão para geração destes gases que trabalham em contra-corrente com o minério alimentado pelo topo do forno. Já utilizado como combustível óleo A2 incorporado ao minério bem como sua combustão em câmaras. O trabalho consiste na substituição do óleo por uma emulsão de combustíveis líquidos e sólidos a fim de flexibilizar a matriz energética e promover redução do cash cost sem queda na eficiência operacional. A utilização industrial da emulsão teve início em 2006 através da sua incorporação ao minério alimentado na proporção de 19% de coque de petróleo e 81% de óleo A2 em poder calorífico e em 2014 esta mistura alcançou a proporção de 39% de coque e 61% de óleo A1. Em paralelo e após testes de combustão em planta piloto, foram realizados testes industriais de queima também nas câmaras de combustão em dezembro de 2012. Com o bom desempenho, em dezembro de 2013, 14 das 90 câmaras já estavam nesta condição com previsão de 20 câmaras até junho de 2014 otimizando a capacidade da estação de óleo+coque. Com isto a substituição (%) global dos fornos em poder calorífico avançou de 6,38% em 2011 para 16,12% em 2014 acumulados até abril. Com uma nova estação existe a possibilidade de operar 90 câmaras nesta condição e chegar a um valor de 39% de substituição global.

Jul 31, 2018

By Pedro Etchevarne, Santiago Margot, Oscar Baglivo, Roberto Musante, Daniel Costoya, Maria Soledad Oreggioni

Durante 2017, a operação do AF#2 da Ternium Argentina exigiu alterações da basicidade binária em uma ampla faixa entre 2.0 a 2.7 e no teor de MgO. Esta faixa de trabalho motivou o estudo das propriedades metalúrgicas do sinter e sua interação com outros componentes materiais da carga do Alto-Forno. Além disso, foi testado e analisado a influência de duas qualidades diferentes de granulado. Para entender os efeitos da composição química, um conjunto de testes de redução-desintegração foram desenvolvidos. Aliando com perfis isotérmicos (ISO 4696-1), perfis variáveis de temperatura e composição de gás, com intuito de simular a redução no AF. As propriedades sob alta temperatura também foram avaliadas por meio de ensaios de amolecimento e fusão, compondo a carga sinter, pelota e minério granulado. Utilizando amostras de sinter de diferentes basicidades e teores de MgO. Os resultados obtidos e sua influência no comportamento dos altos-fornos são analisados no presente trabalho.

Oct 1, 2019

By KAZUKO RAMOS NISIOKA

Nesse trabalho é proposto uma investigação das propriedades eletrônicas de junções moleculares de Nanofitas ZigueZague de Grafeno (NZZG) e Phagrafeno (NZZPG) por meio da Teoria: 1- DFT/B3LYP/6-311G(d,p) para otimizar a geometria das moléculas; 2- DFT/LDA.PZ/DZP sobre a célula unitária da rede cristalina para obter as propriedades eletrônicas; 3- Teoria de Hückel Estendido/Função de Green de Não Equilíbrio (THE/FGNE) através da fórmula de Landauer-Buttiker para a região central acoplada entre 2 eletrodos. Nossos resultados exibem: (i) comportamento condutor e singularidades de Van-Hove; (ii) uma região não linear com característica de um dispositivo usual TEC para NZZG; (iii) duas regiões não lineares (RDNs) mostrando característica de um diodo túnel com 2 janelas de operação para NZZPG. Essas regiões não lineares de voltagem coincidem com os Vmin nas curvas Fowler-Nordheim (FN) e Lauritsen-Millikan (LM).

Oct 30, 2017

By Jean Igor Margem

Nestes dias materiais ecológicos como compósitos com fibras naturais em matriz polimérica estão chamando a atenção de pesquisadores científicos, devido ao seu bom desempenho na substituição de materiais como madeira, polímeros à base de petróleo e outros. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de tração de compósitos de matriz poliéster reforçados com diferentes espécimes de fibras lignocelulósicas. Compósitos reforçados com até 30% em volume de fibras longas, contínuas e alinhadas de malva, sisal e bambu foram testados em uma máquina Instron a temperatura ambiente. A fratura foi analisada por SEM. Os resultados mostraram alterações significativas nas propriedades mecânicas com a quantidade dessas fibras. Estas propriedades mecânicas foram comparados com outros resultados em compósitos testados em ensaio de tração. Como esperado, a análise da fratura revelou uma fraca interação da interface fibra / matriz, o que corrobora o comportamento típico das fibras naturais quando incorporadas em matriz polimérica.

Oct 30, 2017

By Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta uma ferramenta de simulação computacional desenvolvida com o objetivo de auxiliar a adoção de melhores práticas de controle do forno durante períodos sem produção. O sistema desenvolvido permite simular as temperaturas do revestimento refratário de um forno de tratamento térmico de tubos em função da evolução da temperatura da atmosfera interna em diferentes cenários. O simulador foi desenvolvido baseado em um modelo matemático dinâmico validado, que utiliza um sistema de equações de transferência de calor discretizadas. Realizou-se a validação desta ferramenta computacional com a utilização de dados reais de uma campanha de medição de temperaturas. A comparação dos resultados apresentou pequeno erro entre simulação e valores reais coletados. A utilização desta ferramenta auxiliou a definição de estratégias de controle do forno durante períodos improdutivos, possibilitando redução do consumo de energia e retomada da produção com garantia da qualidade do produto.

Aug 17, 2017

By Caio Oliveira Biondi

A lixiviação de zinco é um processo contínuo que ocorre através da adição de ácido em uma série de tanques, com objetivo de extrair o zinco do material de origem. O ácido deve ser adicionado de forma progressiva para evitar a formação de compostos indesejados e também a formação de espuma decorrente da reação do ácido com o carbonato. O grande desafio do processo é acertar os pontos corretos de adição de ácido para que a lixiviação ocorra com o maior rendimento possível, pois tanto o excesso quanto a falta de ácido prejudicam essa etapa. Com o objetivo de aumentar o rendimento global do processo, a solução de controle avançado baseada em lógica Fuzzy da I.Systems, o Leaf, foi aplicado para substituir o controle tradicional PID e/ou manual. O Leaf foi capaz de reduzir a variabilidade do pH nos tanques em até 25%, fazendo com que fosse possível operar mais tempo no ponto ótimo. Isso permitiu que o rendimento global da etapa de lixiviação aumentasse 0,24%, além de melhoria qualitativa na etapa seguinte de sedimentação. O ganho financeiro proporcionado pela economia de concentrado silicatado foi de 375.000 reais por ano para a Votorantim Metais.

Oct 30, 2017

By Ignacio Ferreira França Monjardim Barradas

A elevação da capacidade de um compressor pode se feita de diversas maneiras: incrementando a abertura da guide vane (válvula de admissão – incremento da rotação), diminuindo a temperatura de sucção, abrindo a válvula de recirculação, etc. Neste trabalho exploraremos essa elevação para compressores de Nitrogênio gasoso através do aumento da pressão de sucção destes equipamentos. Este incremento da pressão de sucção foi obtido através da redução da perda de carga na sucção do compressor. Temos dois possíveis benefícios neste caso: o aumento da vazão volumétrica mantendo a mesma pressão de descarga, ou a redução do consumo de energia do equipamento através da redução da abertura da válvula de admissão (guide vane) para disponibilizar uma mesma vazão volumétrica. Essa otimização do sistema foi obtida através da substituição do filtro de sucção do equipamento por um de maior diâmetro e, consequentemente, menor perda de carga. Originalmente o filtro encontrava-se numa tubulação com menor diâmetro: um novo filtro foi especificado e instalado num trecho de tubulação com maior diâmetro.

Oct 30, 2017

By Mateus Sotelo Menezes

Uma ferramenta de trefilação deve suportar as altas tensões a que fica submetida durante o processo sem apresentar deformações. Para isso, o projeto da fieira deve iniciar com a escolha correta do material de fabricação e um dimensionamento adequado. Tais fatores podem minimizar a ocorrência de falhas, tanto na fieira, quanto no produto trefilado, assim como diminuir as tensões e desgaste na ferramenta. Portanto, este estudo visa analisar as regiões de uma ferramenta de trefilação industrial que estão sujeitas as maiores amplitudes de tensões ao longo de um processo de trefilação. O método de elementos finitos foi utilizado para simular a trefilação de uma barra de aço utilizando uma ferramenta de carbeto de tungstênio. O perfil da fieira foi inserido no software e então analisado em diferentes etapas ao longo do processo de trefilação e após o seu término. Observou-se a ocorrência de tensões compressivas superiores a 600 MPa na região de trabalho e as maiores tensões trativas foram visualizadas na região de saída, com valores próximos a 200 MPa. A presença de tensões residuais não foi registrada na fieira, como esperado.

Aug 17, 2017

By José Eustáquio da Silva

Este trabalho mostra a versatilidade e praticidade do uso da metodologia denominada “Método e Aparelho para Avaliar as Propriedades de Coqueificação do Carvão”, metodologia esta desenvolvida e patenteada pelo corpo técnico da SunCoke Energy. Esta técnica tem possibilitado o desenvolvimento de novas misturas de carvões totalmente alinhadas com os dois grandes pilares da Siderurgia mundial: misturas e coque com baixo custo e qualidade adequada. A fidelização com todas as particularidades do processo real de coqueificação faz desta metodologia uma poderosa ferramenta para tomada de decisão na definição de novos blends, como também para a caracterização de carvões dos quais ainda não se conhece seu potencial para produzir um coque de boa qualidade. Diferentemente das tecnologias similares existentes, o “Box Test” da SunCoke Energy tem robustez suficiente para ser reutilizado para até quatro enfornamentos e é capaz de produzir massa suficiente de coque para que sejam realizadas todas as análises para uma perfeita caracterização do coque.

Aug 17, 2017

By Ronaldo Adriano Alvarenga Borges

A produção de aço com baixo teor de enxofre é de extrema importância para a indústria naval e de tubos para a indústria de petróleo. Porém, a fabricação destes aços acarreta um maior desgaste do revestimento refratário das panelas de transporte/tratamento de aço das aciarias devido às condições operacionais mais severas (maiores tempos de processo, maiores temperaturas, adições de fluxantes de escória, etc.) exigidas durante o processamento destes aços. Neste trabalho é apresentado o modelamento estatístico do impacto da fabricação deste tipo de aço, via rota de tratamento metalúrgico de dessulfuração de aço, na campanha refrataria (vida) das panelas conjuntamente com a análise post-mortem de tijolos refratários da linha de escória de uma das panelas. O modelamento levou em consideração os dados de 6 meses de operação da aciaria de uma usina integrada com capacidade de 4,5 Mt/ano. A análise dos resultados revelou que os altos tempos de tratamento no refino secundário, especialmente utilizando o forno panela como equipamento de dessulfuração, a adição de compostos fluxantes de escórias contendo sódio, como nefelina, são os principais fatores que degradam a vida do refratário de tais panelas. Palavras-chave: Refratários; Dessulfuração de aço; Desgaste de panela; Nefelina.

Aug 17, 2017