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By Luciano Lellis Miranda

Este trabalho apresenta os principais conceitos de Indústria 4.0 e discute os benefícios do emprego de alguns de seus mecanismos na construção de um sistema integrado de gestão de energia, em especial a utilização das tecnologias de big data (ou megadados, em português). A tese defendida neste trabalho – a possibilidade de se produzir grande valor a partir da abundância de dados de medição de consumo, de produção e de estados dos equipamentos, tipicamente encontrada em ambientes industriais – é demonstrada através do caso concreto da empresa Aperam South America, em sua planta de Timóteo, MG. Os resultados apresentados neste trabalho ilustram, qualitativamente, os potenciais retornos apurados no desenvolvimento de um sistema com as características descritas.

Aug 17, 2017

By Enir da Silva Fonseca

Este trabalho tem como objetivo principal analisar os dados obtidos através dos ensaios a flexão em 40 corpos de provas cerâmicos preparados de acordo com a NBR 13818:1997 e aplicar uma probabilidade estatística para cálculo da resistência à fratura. O modulo de resistência à flexão para a ruptura de cada corpo de prova foi calculado de acordo com a fórmula apresentada no anexo C da norma citada, e aplicada posteriormente no lote à estatística para distribuição de Weibull. Os resultados obtidos não apresentaram uma variação significativa na resistência mecânica à flexão para os corpos de provas sem umidade em relação aos submetidos à imersão em água.

Aug 16, 2017

By André Wulff Hirano

O Alto Forno 01 da ThyssenKrupp CSA entrou em operação em 12/07/2010 dando inicio a uma etapa em que o Brasil recebeu sua mais recente usina integrada, sendo um marco no modelo de planta compacta com o nível de capacidade instalada de 5 milhões ton/ano de placas. O modelo de controle de fluxo gasoso centralizado e com baixa marcha periférica havia se mostrado não adequado. Desse modo, foi implementado um monitoramento de indicadores para auxiliar na avaliação e controle de nível térmico e de distribuição de gás. Logrou-se obter uma estabilização da marcha do Alto Forno resultando em um melhor desempenho nas condições de escoamento, melhor rendimento de gás e, por consequência, redução do Fuel Rate, além de uma otimização no custo de carga metálica. Este trabalho mostra o desenvolvimento das práticas operacionais e de controle que permitiram essa evolução nos resultados.

Aug 1, 2018

By Paulo Henrique Zunzarrem Pinto

Dois assuntos que vêm sendo cada vez mais discutido na indústria são revisão crítica de projetos e a capacitação da equipe de operação para otimização do processo. Além dos benefícios financeiros diretos que se obtêm na redução do tempo de partida, as melhorias, quando identificadas em fases anteriores do projeto, produzem resultados positivos durante outras fases do ciclo de vida da planta. Neste sentido, o sistema de controle e a capacitação dos operadores desempenham um papel fundamental. O presente trabalho apresenta uma estratégia efetiva de se validar as lógicas de controle de uma planta por meio do simulador dinâmico de processos de alta fidelidade IDEAS, e a utilização desta ferramenta no treinamento operacional via OTS (Operator Training Simulator). Neste trabalho, é realizada uma breve revisão sobre a metodologia utilizada para a construção da arquitetura de automação que permitiu a validação das lógicas de controle e o desenvolvimento do sistema de treinamento. Especificamente, são apresentados resultados obtidos com a simulação em projetos de beneficiamento mineral, por meio da quantificação dos ganhos em operação, manutenção e segurança. Como exemplo de resultados, mais de 2000 pontos de melhoria foram encontrados em projetos executados, e mais de 14 cenários de operação foram criados para treinamento. Os ganhos observados corroboram a robustez da ferramenta utilizada e o potencial da metodologia empregada.

Aug 16, 2017

By 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 três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). 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 onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Maria Cristina Yukiko Nakayama

Este trabalho estuda a obtenção do cobalto metálico a partir da redução de pós de óxido de cobalto (Co3O4) usando como agentes redutores o plasma frio de hidrogênio e o gás de hidrogênio. A redução a plasma foi realizada sob tensão de 540 V e largura do pulso na faixa de 140-170ms, e da mesma forma que na redução a gás foram usadas as seguintes condições: fluxo de 300 cm3/min de hidrogênio, pressão de 530 Pa, temperaturas de 250º, 300ºC, 350ºC e 380ºC e tempos de 10 a 120 min. Os resultados mostraram que o processo de redução ocorre em duas etapas: Co3O4?CoO?Co. Na parte mais externa das partículas parcialmente reduzidas verificou-se a presença de altas concentrações de cobalto e no centro das mesmas, altas concentrações de oxigênio, o que indica que a redução se dá da superfície para o núcleo. Constatou-se que em 300oC após 120 min é possível obter frações de metal reduzido aproximadas de 0,93 quando é utilizado o plasma frio de hidrogênio, enquanto o gás permite obter frações de apenas 0,3. A energia de ativação para a redução por plasma de hidrogênio é de 35,38 kJ/mol, ao passo que a associada ao gás de hidrogênio é de 90,79 kJ/mol.

Aug 16, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

Os aços IF são livres de elementos intersticiais, como o C e o N, na matriz ferrítica. Estes elementos são controlados no processo de refino na aciaria, a partir da aplicação de técnicas de desgaseificação a vácuo, juntamente com a adição de elementos estabilizantes, como Ti e Nb. Durante a fabricação e em algumas aplicações dos aços IF, como por exemplo soldagem, a transformação de fase austenita?ferrita e o efeito dos elementos de liga na sua cinética têm forte influência na microestrutura final.Neste contexto, este trabalho caracterizou microestruturalmente e comparou as cinéticas de transformação de fase de dois tipos de aços IF com composições químicas diferentes, sendo eles o IF-Ti e o IF-TiNb. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que o aço IF-TiNb, como fabricado, possui uma microestrutura mais refinada devido à presença do Nb e seu papel na laminação controlada do aço. Além disso, observou-se que as temperaturas críticas Ar3 e Ar1 do aço IF-TiNb são sistematicamente menores do que as temperaturas medidas para o aço IF-Ti. Como a fração dos elementos microligantes em solução sólida é muito pequena, atribui-se este efeito à diferença no teor de Mn dos aços estudados, que parece potencializar o refino de grão na etapa final de resfriamento da chapa de aço laminada.

Oct 30, 2017

By Yago Rodrigues de Moraes, Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Clara Johanna Pacheco, Matheus Campolina Mendes, Laudemiro Nogueira Junior, Iane de Araújo Soares, Luiz Henrique de Almeida

Os aços austeníticos HP são empregados na fabricação dos tubos de fornos de reforma a vapor, sobretudo pela manutenção de sua elevada resistência mecânica e à corrosão, a temperaturas superiores à 700°C. Contudo, intercorrências durante a operação podem causar o bloqueio do fluxo interno de matéria-prima, gerando um aumento rápido de temperatura na parede do tubo, muito superiores àquelas de projeto. Este tipo de falha é conhecido como surto de temperatura, e pode levar à formação de grandes trincas longitudinais no equipamento. As caracterizações das transformações ocorridas no surto são importantes para determinar os parâmetros de detecção dessa condição através de ensaios não destrutivos. Por isso, com a finalidade de analisar a resposta magnética de amostras que sofreram surto, foram avaliados dois casos. O primeiro corresponde a análise de uma amostra proveniente de um tubo de reforma a vapor que sofreu surto de temperatura durante operação. O segundo caso, corresponde a amostras com estado V de evolução microestrutural, que foram submetidas a um ciclo térmico para simular o surto. A análise foi realizada via microscopia de força magnética. Os resultados obtidos mostraram resposta magnética no contorno dos carbetos da amostra surtada em serviço e na amostra com simulação a 1050°C.

Oct 23, 2019

By Mauro Martins Machado

As misturadoras da UPG têm como finalidade produzir uma mistura de gases denominada HN, combinando proporcionalmente o Hidrogênio e Nitrogênio (75/25 e 5/95) para gerar a atmosfera de proteção para os fornos das linhas de zincagem, linhas de recozimento de chapas, forno de caixa e linha de recozimento contínuo de chapas. Os antigos analisadores Hidros 100 (Fisher Rosemount) e Thermomat (Fuji) que operavam nas misturadoras foram fabricados na década de 90 e apresentava baixa confiabilidade operacional, dificuldades de ajustes, falhas intermitentes de difícil diagnóstico e risco de misturas não controladas de Hidrogênio com Nitrogênio. Além disso, não possuíam mais suporte técnico do fabricante e nem sobressalentes para manutenção. Nesse cenário, este trabalho tem como objetivo apresentar a modernização desses equipamentos por analisadores atuais de fácil operação e configuração, manutenção simples e diagnóstico de falhas integrado e com maior confiabilidade, fator imprescindível para garantir a disponibilidade de produção. Os novos analisadores implantados fornecem análises mais precisas e confiáveis em tempo real, para o sistema de controle de correção da mistura do HN. Os resultados obtidos foram significativos para as atuais condições de funcionamento. Representando aumento da segurança operacional, redução dos custos de manutenção com o equipamento e gerando ganhos de produtividade e de competitividade para as áreas consumidoras na UPV.

Sep 25, 2017

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 Douglas Batista Mazzinghy

O projeto Minas-Rio iniciou as suas operações no final de 2014 e se encontra na fase de ramp-up buscando a capacidade nominal. O circuito de cominuição inclui três prensas de rolos em circuito aberto com o objetivo de criar micro fissuras no minério e assim reduzir o consumo energético da etapa seguinte, o circuito de moagem de bolas. Este tipo de fluxograma, com prensa de rolos (circuito aberto) seguido de moagem de bolas (circuito fechado), é conhecido como circuito híbrido. A literatura apresenta este circuito híbrido como o de maior eficiência energética. A maior preocupação com relação as prensas de rolos aplicada aos minérios de ferro é a geração excessiva de finos que poderiam elevar o perda de material na etapa de deslamagem, anterior a etapa de concentração por flotação. Os resultados obtidos através de amostragem das prensas mostraram que não houve geração excessiva de finos. Neste trabalho são apresentados os resultados iniciais da operação das prensas de rolos.

Aug 16, 2017

By Guilherme Lisboa Quaresma

Um ensaio por partículas magnéticas é um método não destrutivo utilizado na detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais em produtos laminados. Este método consiste em submeter a peça a um campo magnético, com aglomeração de partículas magnetizáveis nos pontos onde há descontinuidade. As partículas usadas podem ser de diferentes cores, dimensões e formas. A partícula fluorescente sob a luz ultravioleta demonstra melhor resultado para detecção de pequenas descontinuidades. Para ampliar o campo de visão ensaiado e realçar o contraste entre partícula e peça a radiação ultravioleta deve garantir uniformidade, intensidade e comprimento de onda adequado. Essas exigências motivaram o trabalho da Gerdau junto com a Metal Chek, representante da Spectroline, no desenvolvimento de uma solução inovadora. Na Linha de Inspeção de Tarugos da Gerdau Ouro Branco o uso de luminárias ultravioletas de LED - Light Emitting Diode tornou-se uma alternativa que proporcionou ganho em eficiência e em confiabilidade na tomada de decisão do inspetor de qualidade, baixo consumo de energia, custo de manutenção e satisfação dos clientes. A implantação das luminárias de LED refletiu na prática a evolução da qualidade do produto, além de melhores condições em meio ambiente, saúde e segurança para o inspetor.

Jul 30, 2018

By Marcelo Ferreira Martins, Sandro Luís Zahner, Daniel de Paula Ferreira, Celso Dias Barão, Leandro Martins Pereira

O EOF é um forno básico a oxigênio caracterizado pelo conceito de pré-aquecimento da carga sólida baseado na energia da corrida anterior. Mesmo com um sistema supervisório, a operação era totalmente manual. O trabalho consistiu no desenvolvimento e implantação de modelos matemáticos, objetivando atingir a temperatura e composição química programada para vazamento. O sistema de equações consideram todas as entradas metálicas com as respectivas composições químicas e define a quantidade necessária de energético ou refrigerante, além da adição de cales conforme a basicidade e teor de MgO objetivados na escória. O desenvolvimento passou inicialmente por um conhecimento profundo do processo, dada a excelência e originalidade do forno EOF, que é diferente dos demais convertedores a oxigênio. A seguir, foram definidos padrões e práticas operacionais que garantissem a reprodutibilidade do processo, para, finalmente, permitir o cálculo através de modelos matemáticos. Com a automação do processo foram conseguidos expressivos ganhos de produtividade, redução no consumo de materiais, aumento do rendimento metálico e menor consumo de refratários.

Oct 1, 2019

By Matthias Wörndl

A indústria siderúrgica demanda um acabamento superficial de excelente qualidade em placas (slabs), antes de seu processamento em laminadores. O limite da temperatura de fresagem de 300°C exigia um esfriamento com posterior reaquecimento, gerando elevadas perdas energéticas. A empresa austríaca Maschinenfabrik Liezen com ampla experiência na fabricação de fresadoras de grande porte até 300°C desenvolveu e fabricou uma revolucionaria fresadora de alta capacidade (600.000 ton/ano), para operar de forma contínua em 800°C; nesse desenvolvimento de hardware e software foram também incorporadas várias otimizações operacionais e ambientais, sendo o destaque a fresagem modulada/inteligente, com precedente relevamento topográfico e termográfico para a localização dos defeitos superficiais, para a posterior fresagem com profundidade variável para a minimização de material retirado e simultânea eliminação dos defeitos localizados.

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 Camila Magalhães Gonçalves

O aço inoxidável ferrítico tipo 430 estabilizado com Nb, com e sem recozimento após laminação a quente, foi laminado a frio e submetido a recozimentos isotérmicos em temperaturas de 650, 700, 750 e 800°C por tempos variando entre 10 e 86400 s. A quantificação da fração recristalizada foi realizada pelo modelo de JMAK e pela microdureza ao longo do recozimento. A evolução da textura foi analisada via técnica de EBSD. Ocorreu o refino de grão após a recristalização, resultando em um tamanho médio de 8 mm. A temperatura de recristalização aconteceu a 750°C e esta teve maior efeito na recristalização que o tempo. Os expoentes de Avrami se situaram entre 0.8 e 1.2, significando nucleação em contorno de grão. A taxa de nucleação e de crescimento do grão diminuiu continuamente com o tempo. Em relação à textura, observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[121] e (111)[011] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. Um modelo de cinética de recristalização do aço tipo 430 estabilizado com nióbio que leva em conta os processos de nucleação e crescimento foi obtido.

Jan 16, 2018

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By João Luís Aguiar de Abreu

A aplicação de vidros planos com eficiência energética está aumentando de forma significativa no mercado mundial. A performance energética, bem como as propriedades estéticas, cor, reflexão e transmissão, são os motivos pelos quais estes vidros são aplicados na construção civil. Estes vidros planos com eficiência energética são produtos constituídos por uma lâmina de vidro tipo Soda-Cálcio revestida por filmes finos em escala nanométrica. Tais filmes finos são em sua maioria constituídos de ligas metálicas, metais puros e materiais cerâmicos, como óxidos e nitretos. As propriedades físicas e químicas de cada camada afetam diretamente as propriedades ópticas e a performance do produto. Este trabalho tem por objetivo o estudo das propriedades ópticas de filmes finos de Nitreto de Silício, depositados por Magnetron Sputtering Reativo sobre substrato de vidro Soda-Cálcio.

Oct 30, 2017

By André Rosiak

No processo de forjamento a quente, devido aos ciclos térmicos e mecânicos a que o material é submetido, diversos fatores influenciam e ampliam a gama de propriedades mecânicas que podem ser obtidas nas peças metálicas produtos deste processo. A proposta deste artigo é estudar a influência dos fatores tempo de austenitização, temperatura e deformação sobre a variação da dureza do aço ABNT 4140. Para isso, o material foi mantido em diferentes temperaturas, durante diferentes períodos de tempo e, posteriormente, forjado e tratado termicamente em patamares semelhantes aos de recozimento direto e revenimento. Esta pesquisa corresponde a uma das etapas do projeto BRAGECRIM (Iniciativa Brasil-Alemanha para Pesquisa Colaborativa em Tecnologia de Manufatura).

Aug 17, 2017

By Vinicius Oliveira dos Santos

Este trabalho tem como objetivo estabelecer um quadro comparativo – baseado na literatura científica vigente – entre o comportamento mecânico sob irradiação neutrônica dos Aços Inoxidáveis Austeníticos e as ligas de Zircônio empregados ostensivamente em componentes estruturais de instalações nucleares, como reatores e submarinos. O conhecimento do dano induzido pela irradiação nos materiais é de fundamental importância para os projetos de engenharia para minimização das probabilidades de risco de acidentes.

Aug 8, 2018