PROFICAM - Mestrado Profissional em Instrumentação, Controle e Automação de Processos de Mineração

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https://monog.ufop.br/handle/123456789/10027

PROFICAM é coordenado em associação no âmbito do convênio firmado entre a Universidade Federal de Ouro Preto e o Instituto Tecnológico Vale - UFOP/ITV.

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Análise de mobilidade de um dispositivo robótico para inspeção remota de cavidades.
(2016) Rocha, Filipe Augusto Santos; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Costa, Ramon Romankevicius; From, Pal Johan
Esta dissertação aborda o estudo da mobilidade de dispositivos robóticos que se locomovem sobre terrenos não estruturados. O robô investigado aqui é projetado para a inspeção de cavidades naturais. Este pode utilizar diferentes modos de locomoção, como rodas, rodas tipo estrela, pernas e até configurações híbridas. A comutação entre os modos é possibilitada por um sistema de troca rápida dos mecanismos de locomoção. Métricas são usadas para quantificar o consumo energético, estabilidade, capacidade de transpor obstáculos e velocidade de translação. Um ambiente de simulação é desenvolvido integrando o simulador V-REP, Robot Operating System (ROS) e bibliotecas em Python. É possível comandar os elementos virtuais através do ROS e obter as métricas de mobilidade através das bibliotecas. Diferentes ensaios são propostos para a avaliação do desempenho dos modos. Em especial, um dos ensaios é realizado em ambiente representativo baseado no mapa tridimensional de uma caverna real. Informações são obtidas através do cálculo das métricas propostas. Testes de campo utilizando um protótipo do robô mostram o comportamento do mesmo em diversas situações. Os resultados e comparações obtidos permitem avaliar as características de cada modo de locomoção e inferir as vantagens e desvantagens do uso de cada um. Os códigos implementados são disponibilizados em anexo e em repositórios na internet.
Controle preditivo por modelo de um circuito simulado de remoagem de minério de ferro.
(2018) Reis, Lucas Andery; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Souza, Ernandes Sávio de; Barros, Péricles Rezende; Silva, Sávio Augusto Lopes da
Nessa dissertação, é abordada a aplicação de Controle Preditivo por Modelo (MPC) em um circuito de remoagem com o objetivo de melhorar seu controle de granulometria. Para o estudo, uma linha do circuito industrial de remoagem da Samarco é simulada utilizando-se um software industrial de simulação de processos. São abordados os principais conceitos do MPC, sendo apresentado o desenvolvimento do Controle por Matriz Dinâmica (DMC), em uma camada supervisória, aplicado ao processo simulado. As variáveis percentual de sólidos no moinho, carga circulante, granulometria do produto final e nível da caixa da descarga do moinho são as variáveis controladas pelo DMC e os setpoints remotos dos controladores PID existentes no processo são as variáveis manipuladas pelo DMC. Para o desenvolvimento, foi utilizada uma plataforma de testes hardware-in-the-loop que permite integrar o processo simulado com o sistema de controle distribuído (DCS) da usina de beneficiamento mineral para a programação do algoritmo de controle. Para a avaliação do desempenho do processo são aplicados distúrbios, comuns na planta industrial, na alimentação do circuito de remoagem e são apresentados os resultados do processo sendo controlado por apenas controladores PID e por controlador MPC em uma camada supervisória.
Um estudo para o aumento da eficiência energética em bombas de vácuo de anel líquido aplicadas na indústria de pelotização de minério de ferro através da instrumentação e de estratégias de controle.
(2018) Alves, Ronan Francis Barbosa; Reis, Agnaldo José da Rocha; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Reis, Agnaldo José da Rocha; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Almeida, Silvia Grasiella Moreira
Para aumentar a margem de lucro nos processos industriais, não basta manufaturar um alto volume de produção e ter um preço elevado para garantir uma elevada receita. Também é necessário reduzir os custos de produção e os desperdícios para buscar a excelência no mercado extremamente competitivo e garantir a sobrevivência perante aos concorrentes. O processo de Filtragem por filtros de discos rotativos em usinas de Pelotização, geralmente é o terceiro maior consumidor de energia elétrica entre os processos unitários. As bombas de vácuo de anel líquido são protagonistas e responsáveis por mais de 70% deste elevado consumo. A eficiência de uma bomba de vácuo e do processo de Filtragem estão diretamente associados ao bom funcionamento das bombas e para isso é necessária a garantia dos parâmetros de trabalho adequados para fornecer a melhor performance possível. Na maioria dos processos de Filtragem, não existem instrumentos básicos para monitoramento das condições de operação das bombas de vácuo. Desta forma, este trabalho visa não apenas descrever as melhores condições para aumento do desempenho em bombas de vácuo de anel líquido, mas também propõe os instrumentos e controles necessários para garantir a eficiência funcional e energética destes equipamentos.
Sistema para detecção de estradas e obstáculos baseado em imagens RGB e nuvem de pontos para equipamentos de mineração.
(2018) Klafke, Bruno Peres; Freitas, Gustavo Medeiros; Freitas, Gustavo Medeiros; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Pessin, Gustavo; Coelho, Bruno Nazário
O Brasil é um país em que predomina o clima tropical. Todas as minas da Vale, independentemente da commodity (ferro, manganês e ou cobre), sofrem o impacto das condições climáticas adversas, principalmente nos períodos chuvosos, com neblinas intensas, que interferem fortemente nas operações, reduzindo e/ou interrompendo os processos de lavra em determinados períodos do dia. Até o presente momento não foi desenvolvida uma tecnologia que viabilize com segurança a operação dos caminhões nos períodos de neblina intensa, bem como diminuir os riscos de perdas materiais significativas nos equipamentos em operação. As câmeras convencionais, já usadas para auxílio em manobras, geram imagens no formato RGB e possuem alcance elevado. Porém, em condições adversas, a visibilidade não é diferente do olhar humano, dificultando a identificação de obstáculos e até mesmo a pista de rolagem dos equipamentos. A possibilidade de incluir o sistema de laser pode auxiliar a operação em condições adversas, incluindo neblina, chuva e pouca luminosidade. A fusão dos dados da câmera RGB com a varredura laser deve auxiliar a operação dos equipamentos, identificando obstáculos e estradas com maior confiabilidade. O estudo proposto consiste em investigar técnicas capazes de fornecer informações sobre a estrada e obstáculos considerando imagens RGB e uma nuvem de pontos de varredura laser, assim como sua fusão. No processamento são utilizados filtros e redes neurais para o processamento de imagens, e algoritmos de identificação de aglomerados ou planos para processar nuvens de pontos. Para esse estudo as estratégias propostas para identificação de objetos por imagem atingiram 90% de acerto e as estratégias de identificação através da nuvem de pontos alcançaram 91% de acerto. Porém, quando o processamento é realizado com a fusão dos dados dos sensores 95% dos obstáculos são identificados. Apesar desta pesquisa consistir numa etapa preliminar inserida num projeto de escopo maior, os resultados obtidos com o processamento de dados podem ser considerados satisfatórios.
Evaluation of the effects of user profile and interface characteristics on performance during robotic teleoperation.
(2018) Fidêncio, Aline Xavier; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Freitas, Gustavo Medeiros; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Freitas, Gustavo Medeiros; Reis, Agnaldo José da Rocha; Pinto, Paulo Raimundo
In the mining industry, operator safety has always been a crucial point, and therefore demands attention. In addition, given the high investments made in the enterprise, the search for a consistent and e cient production process is also relevant. To increase productivity and safety, teleoperation techniques can be used to allow the operator to be removed from the risk areas and operate the equipment from a safe distance. The work presented in this master's thesis was developed at the Instituto Tecnológico Vale (ITV) as a part of a broader project that aims the development of a conceptual framework that enables the analysis and validation of the application of teleoperation techniques in mining equipment. These equipment could be either used for exploration, engineering or extraction. More speci cally, this framework will permit the analysis of relevant information for teleoperation. This work represents the initial step taken, which comprises the execution of proof-of-concept tests in laboratory using a robotic system. Di erent teleoperation interfaces schemes consisting of video and haptic devices are analyzed under di erent aspects and the user point of view is taken into account. The goal is to analyze the e ects of the force feedback and of di erent visual feedback during teleoperation and to evaluate which prede ned users characteristics can contribute to better performance during teleoperation. Experimental tests were performed using a commercial mobile robotic platform Seekur Jr and teleoperation interfaces consisting of the haptic devices Novint Falcon and Geomagic Touch. This platform can be programmed in such a way that it operates emulating a mining equipment. For practical application-oriented tests, di erent operations from a mining process can be used as application of study (e.g. explosive charging or excavators operations). For the purposes of this work, interfaces for the control of the robotic platform locomotion were analyzed. In order to evaluate the in uence of interface characteristics and users pro le on performance during teleoperation two experiments were conducted. The experiments consisted of guiding the robotic platform in a scenario containing obstacles, using the di erent interfaces. In this work, delays in communication during teleoperation were not addressed. Results show that the use of force feedback e ectively contributes for better performances in term of task execution time, number of collisions with obstacles and task completion in teleoperation activities. Moreover, additional visual information, such as the environment map, can also increase perception of obstacles.
Desenvolvimento de sistema de bancada para medição de umidade de minérios.
(2018) Lage, Vinícius Nunes; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Mesquita, Andre Luiz Amarante; Pinto, Paulo Raimundo; Gontijo, Carlos de Figueiredo
A umidade de materiais é um parâmetro muito utilizado para o controle de diversos processos industriais. Em especial na mineração, essa variável tem importância fundamental nas etapas de transporte e manuseio, representando grande parte dos gastos na produção de minérios. A maioria das empresas utilizam métodos convencionais de laboratório para determinar a umidade dos minérios, o que torna a medição muito trabalhosa e lenta para a finalidade de controle de processos. Este projeto propõe o desenvolvimento de um sistema de bancada de baixo custo para medição de umidade de minérios que forneça o resultado em tempo real, com o objetivo de otimizar os processos de mineração. O sensor consiste em um sistema de medição portátil de bancada, formados por um par de eletrodos de metal galvanizado, dispostos em uma caixa de acrílico. O equipamento pode ser utilizado em situações nas quais não é necessária a medição online, mas apenas em análise de amostras retiradas do processo, como no caso da triagem de minério antes da pelotização. Diferentemente de outros sistemas de medição existentes, o sistema proposto utiliza circuito de ponte autobalanceada como método de medição, apresentando baixo custo, alta precisão, alta relação sinal/ruído, resposta rápida e imunidade a capacitâncias parasitas. Foi desenvolvido um modelo matemático exclusivo em que relaciona a resposta do sensor com a umidade, o teor de ferro, a densidade aparente e a granulometria do minério.
Inspeção de transportadores de correia : arquitetura integrada para uma plataforma de inspeção com uso de VANTs.
(2018) Nascimento, Richardson Salgado do; Oliveira, Ricardo Augusto Rabelo; Garcia, Luis Guilherme Uzeda; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Silva, Jorge Miguel Sá; Oliveira, Ricardo Augusto Rabelo; Garcia, Luis Guilherme Uzeda
Os rolos de transportadores de correias são um dos ativos mais críticos da indústria da mineração, cujas falhas trazem grandes impactos para as operações. Para evitá-las, são realizadas inspeções regulares de forma sensitiva (sem uso de instrumentos de medição), o que diminui a qualidade da inspeção e ainda expõe os inspetores a um ambiente com riscos, calor e poeira. As técnicas automatizadas para monitoramento de condições dos rolos possuem limitações que dificultam sua adoção a curto prazo, o que justifica a utilização de uma estrutura de sensoriamento móvel, aqui chamada Plataforma de Inspeção, de implementação mais rápida. Assim, o presente trabalho apresenta uma revisão das principais técnicas de monitoramento de condições de rolos, propõe uma arquitetura para suportar a construção e evolução incremental de Plataformas de Inspeção e apresenta protótipos que validam os conceitos-chave discutidos na arquitetura, particularmente a integração da plataforma com sistemas corporativos. O trabalho empregou Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) como base para os protótipos e testes em campo, além de construir um ambiente virtual de um porto para aplicações baseadas em VANTs em um simulador.
Automação de uma perfuratriz para pesquisa mineral.
(2018) Miranda, Arthur Reis Lara; Reis, Agnaldo José da Rocha; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Reis, Agnaldo José da Rocha; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Freitas, Gustavo Medeiros; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Coelho, Bruno Nazário
Uma sonda, equipamento utilizado para extrair variáveis físicas remotamente, é utilizada na indústria para pesquisa mineral por meio da extração de testemunhos do solo. Atualmente, esses equipamentos são importados, caros, inadequados às normas Brasileiras e possuem características dispensáveis como, capacidade de operação em temperaturas negativas. Visando a necessidade de desenvolvimento de um produto nacional, compatível com normas de emissão de poluentes e a NR-12, com alta eficiência e baixo consumo de combustível, é proposto um sistema de monitoramento de avanço e controle de rotação para uma sonda hidráulica de grande porte para prospecção mineral. Neste trabalho será monitorada a velocidade de avanço da ferramenta de corte e controlada a velocidade de rotação por meio do controle das pressões do sistema de acordo com a velocidade escolhida pelo operador. Será apresentado um estudo sobre a utilização de sensores para medir avanço e do uso de controladores PI para controle da rotação do motor hidráulico utilizando duas formas de basculamento para o motor hidráulico. O sistema de atuação enviará sinais de comando para os atuadores hidráulicos (como válvulas proporcionais) responsáveis pelo processo de perfuração propriamente dito. Os sistemas propostos foram responsáveis pela redução de custo operacional e aumento de produtividade no campo além de proteger os operadores com a utilização da norma NR-12.
Estudo prospectivo e testes de conceito para a programação de equipamentos autônomos aplicados à navegação e manipulação no carregamento de explosivos.
(2018) Ferreira, Jhony Alan Tavares; Freitas, Gustavo Medeiros; Freitas, Gustavo Medeiros; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Reis, Agnaldo José da Rocha; Coelho, Bruno Nazário
O desenvolvimento de tecnologias aplicadas à mineração tem crescido signi cativamente nos últimos anos. Para as mineradoras, a adoção de novas tecnologias em automa- ção e operação remota representa uma grande oportunidade para ganhos em produtividade e segurança. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma solução integrada para navegação e manipulação autônomas que pode ser utilizada em processos de mineração. A solução proposta é validada através de simulações e testes reais; a aplicação alvo escolhida foi o carregamento autônomo de explosivos. Essa aplicação pode reduzir e até eliminar os riscos a que os operadores estão expostos em ambientes como área de desmonte com presença de explosivos. Para validação experimental foram utilizados uma plataforma móvel de porte médio com um braço robótico acoplado. O teste de conceito proposto consiste em 3 etapas - navegação autônoma, processamento de imagens e manipulação - para emular um carregamento autônomo de explosivos em laboratório.
Aplicação de controlador Fuzzy supervisório em um secador na indústria de fertilizantes.
(2018) Pereira Júnior, Modesto; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Guimarães, Frederico Gadelha; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Guimarães, Frederico Gadelha; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Araújo, José Mário
No presente trabalho sugere-se um controlador fuzzy supervisório aplicado ao processo de secagem de fertilizantes. O processo de secagem de fertilizantes estudado é composto por uma câmara de combustão, um secador rotatório e um ventilador de exaustão. O controle regulatório existente é feito a partir de um controlador PID aplicado a uma malha de controle de vazão de ar de exaustão. O controle de temperatura é feito por meio de controlador PID para a adição de comburente e uma lógica desenvolvida em ladder, que gera set points pré-definidos para adição de combustível. A pesquisa foi desenvolvida considerando-se que o controlador fuzzy seria empregado em uma camada de controle acima do controle regulatório. A definição do nível de pertinência das variáveis, bem como as regras para o controlador foram baseadas na experiência dos operadores da planta industrial. Os resultados obtidos com o controlador fuzzy no nível supervisório foram comparados com o sistema de controle sem esta camada. Os resultados obtidos pelas duas estratégias de controle foram apresentados em tabelas e em figuras, mostrando o comportamento dinâmico do processo. Foi realizada uma comparação do desempenho utilizando a Integral do Valor Absoluto do Erro e do Índice de Harris. O ganho financeiro foi apresentado ao final do trabalho.
Processamento digital de imagens para a identificação automática de falhas em rolos dos transportadores de correias.
(2018) Carvalho Júnior, José Regivaldo de; Garcia, Luís Guilherme Uzeda; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Garcia, Luís Guilherme Uzeda; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Silva, Saul Emanuel Delabrida; Ferreira, Anderson Almeida
A inspeção dos rolos de um transportado de correias é uma tarefa crítica para a indústria da mineração, e vem sendo realizada da mesma maneira a mais de vinte anos, extremamente dependente da experiência das pessoas envolvidas e sujeita a avaliações subjetivas. No caso do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira, as falhas em rolos são responsáveis por 325, 5 horas de paradas indesejadas. O presente trabalho faz uma breve revisão bibliográfica dos transportadores de correia, passando pelos modos de falhas em rolamentos e meios de identificação dos defeitos e apresenta os princípios básicos da termografia infravermelho e processamento de imagens. É proposto então um método para a identificação dos defeitos com o uso de um drone com uma câmera térmica embarcada. O uso do drone possibilitará o acesso rápido à grande quantidade de rolos e a câmera térmica coletará os dados necessários para o processamento de imagens e identificação de defeitos. Foram então testados dois algoritmos para a identificação da região dos rolos, o Viola & Jones e o Canais de Características Agregados (ACF) de Piotr Dollar. Onde o último atingiu melhores resultados com taxas de falsos negativos de até 5%, demonstrando a robustez da abordagem para esse fator que é considerado crítico para a identificação dos rolos. Entre as contribuições em destaque estão os algoritmos para a identificação dos rolos, o banco de imagens nomeadas e a estruturação de um procedimento para a termografia infravermelho com uso de drones para a inspeção de rolos.
Desenvolvimento de um sistema de controle em uma célula de adensamento/desaguamento eletrocinético de rejeitos de mineração.
(2018) Ronzani, Marcos Moraes Tavares; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Ferreira, Lucas Deleon; Monte, José Eduardo Carvalho
Este trabalho apresenta um estudo de desaguamento de rejeitos proveniente do processo de beneficiamento do Minério de Ferro por meio da aplicação de processos eletrocinéticos. Esse método visa auxiliar os processos de filtragem existentes na mineração de ferro. Neste estudo, uma célula existente feita de acrílico com capacidade de aproximadamente 20 litros foi utilizada no intuito de armazenar o material na sua condição de operação na planta de beneficiamento. A célula possui duas placas de aço inox que funcionam como eletrodos após a aplicação de uma tensão entre eles. Os eletrodos foram envolvidos por um material filtrante como objetivo de permitir a passagem somente da água contida no rejeito. Durante os processos de desaguamento, diferentes intensidades de tensões e correntes elétricas foram aplicados no material. Por fim, um algoritmo de controle foi desenvolvido com objetivo de otimizar o desaguamento do rejeito e reduzir o consumo energético da célula.
Abordagem sistêmica aplicada à perfuratriz autônoma : uma análise com foco na segurança operacional e cibernética.
(2018) Freitas Júnior, Luiz Rogério de; Garcia, Luis Guilherme Uzeda; Lemos, Francisco Luiz de; Garcia, Luis Guilherme Uzeda; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Lemos, Francisco Luiz de; Barros, Péricles Rezende
Dentro de todos os processos que compõem a cadeia produtiva dos minerais, a segurança operacional dos ativos e, mais recentemente cibernética deve ser, e é uma preocupação constante. Com toda evolução nos processos produtivos, os métodos de análise precisavam evoluir juntos, uma vez que a análise baseada em erros humanos ou de falhas individuais de componentes, não estão conseguindo evitar efetivamente os casos de acidentes. Nesse contexto, neste trabalho estuda-se a viabilidade da aplicação da teoria de sistemas com a metodologia STAMP (Systems-Theoretic Accident Model and Process) e uma de suas ferramentas, STPA, incluindo sua derivação com foco em segurança cibernética STPA-Sec, dentro do ambiente da indústria mineral. Para isso foi realizada uma aplicação da ferramenta na operação unitária de perfuração, mais especificamente em uma perfuratriz autônoma. Como resultado deste trabalho, foram percebidas diversas restrições de segurança e ações de mitigação para reduzir os riscos operacionais e digitas do equipamento. Dessa maneira, foi percebida a boa eficiência e flexibilidade da ferramenta quando aplicada a sistemas complexos, como é o caso da perfuratriz autônoma, objeto no qual foi realizado o teste de conceito.
Quantificação de magnetita em pelotas de minério de ferro por meio de propriedades magnéticas.
(2018) Silva, Cristiano Lopes da; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Reis, Agnaldo José da Rocha; Resende, Valdirene Gonzaga de
Nesta dissertação, estão descritas as etapas de desenvolvimento de um protótipo de um medidor de teor de magnetita em pelotas de minério de ferro. O protótipo proposto utiliza o fenômeno físico da indutância mútua como princípio de funcionamento e realiza as medições com base em propriedades magnéticas das pelotas de minério de ferro. O processo de formação de magnetita em pelotas de minério de ferro ocorre no forno de endurecimento, a elevadas temperaturas. A presença de magnetita diminui a resistência física das pelotas produzidas. Logo, a determinação do teor de magnetita em pelotas queimadas fornece uma importante informação para o controle do processo da pelotização. Um controle adequado de temperatura do forno pode reduzir a quantidade de magnetita formada nas pelotas, além de reduzir o gasto energético com combustível, gerando ganhos financeiro e ambientais. O protótipo desenvolvido neste trabalho foi calibrado com amostras de pelotas de minério de ferro produzidas em uma planta de pelotização. Os resultados obtidos mostraram que o protótipo é capaz de estimar o teor de magnetita em amostras de pelotas de minério de ferro.
Desenvolvimento de um sistema de monitoramento aplicado a um motogerador a diesel com injeção de gás de eletrólise visando redução de consumo de combustível.
(2018) Figueiredo, Robson Lage; Leal, Elisângela Martins; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Zanetti, Eunírio; Leal, Elisângela Martins; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Zanetti, Eunírio Fernandes; Bortolaia, Luis Antônio; Pinto, Paulo Raimundo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de monitoramento aplicado a um motogerador a diesel com a injeção de gás proveniente do processo de eletrólise, visando a redução do consumo de óleo diesel no motor. O óleo diesel é o combustível principal e o hidrogênio é o combustível secundário (aditivo), injetado juntamente ao ar de admissão. Este estudo é de caráter experimental e consiste, inicialmente, em caracterizar um dispositivo gerador de hidrogênio por meio da avaliação da vazão volumétrica de gás produzido em função da corrente elétrica, da concentração de eletrólito e da temperatura do sistema. Após a caracterização, o gás produzido rico em hidrogênio é utilizado em um motogerador. Foram adotados como parâmetros de estudo o tempo de funcionamento do motor com aplicação de cargas resistivas. Uma interface foi criada utilizando um display LCD 20x4, que apresenta as variáveis do sistema ao usuário. O sistema de monitoramento da célula, do motor e do gerador foi desenvolvido utilizando as plataformas Arduino, Platform IO e Visual Studio. Desta forma, o sistema proposto permite monitorar as variáveis da célula eletrolítica (temperatura, corrente e tensão), do motor (consumo e rotação) e do gerador (potência, corrente e tensão). Os principais resultados encontrados comprovaram a redução entre 2,5% e 5,1% no consumo do combustível principal devido a injeção de hidrogênio no óleo diesel.
Projeto de uma rede de internet das coisas para monitoramento e alerta de emergência em áreas de risco.
(2018) Meireles, Leonardo Vidigal; Garcia, Luís Guilherme Uzeda; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Cartaxo, Rodrigo José Ávila; Garcia, Luís Guilherme Uzeda; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Silva Júnior, Mário Cupertino da; Kakitari, Marcos Tomio; Vieira, Robson Domingos
O presente trabalho apresenta uma metodologia para desenvolvimento de projetos de rede de longo alcance e baixo consumo de energia, baseado nas tecnologias de internet das coisas para aplicação em áreas de risco como: a jusante de barragens, deslizamento de encostas, alagamentos, áreas industriais, entre outras. Acidentes como os ocorridos na região serrana do Rio de Janeiro, em janeiro de 2011, e na barragem de Fundão da Samarco Mineração SA, em novembro de 2015, evidenciaram a fragilidade dos planos de emergência existentes, que em sua grande maioria não contemplam sistemas automatizados de alerta. Grandes desafios são encontrados por engenheiros durante o desenvolvimento de projetos de alerta de emergência, sendo que o sistema de comunicação sem fio é, sem dúvida, um dos grandes problemas enfrentados por estas equipes. Dessa forma, este trabalho visa estabelecer uma metodologia com as seguintes etapas: (i) definição dos requisitos do sistema; (ii) realização de estudo de possíveis tecnologias de rede de longo alcance e baixo consumo de energia compatíveis; (iii) comparação entre as tecnologias (com base nos requisitos definidos); (iv) seleção da tecnologia mais indicada; (v) simulação de propagação de RF na área de interesse; (vi) implantação do projeto piloto; e (vii) comparação dos resultados de cobertura de sinal em campo com as simulações realizadas. Para validação da metodologia, foi desenvolvido um estudo de caso na área urbana da cidade de Ouro Preto, onde um levantamento geológico realizado pelo Departamento de Engenharia Geotécnica da Universidade Federal de Ouro Preto apontou que grande parte do território possui classificação de risco de movimentação de massas com grau médio, alto ou muito alto. Além disso, a cidade está localizada em um vale a jusante da barragem do Marzagão, que possui um reservatório de 3,8 milhões de metros cúbicos de rejeito do processo de beneficiamento de bauxita. No projeto piloto, foi implantada uma rede ampla de longo alcance, (Long Range Wide Area Network – LoRaWAN), composta por duas células, de forma que toda a região de interesse fosse coberta. Os testes de campo com medição da intensidade do sinal de radiofrequência comprovaram a eficácia da rede em dez pontos definidos como prioritários. Uma análise que relaciona a intensidade do sinal, a distância dos pontos, a forma de visada e o ambiente de instalação também foi realizada, de forma a validar as características de alcance, poder de penetração e imunidade a ruído apresentada pela tecnologia LoRaWAN. Por fim, constatou-se que as tecnologias de internet das coisas têm plena capacidade de atender a aplicações voltadas ao gerenciamento de riscos, incluindo seu uso em sistemas de monitoramento e alerta de emergências.
Controle preditivo aplicado ao modelo não linear de britador cônico.
(2018) Moreira, Vinícius da Silva; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Reis, Agnaldo José da Rocha; Hofer, Daniel Geronimo Sbarbaro
Plantas de britagem cônica são amplamente utilizadas em mineração, podendo ter função de adequação granulométrica às operações unitárias subsequentes ou adequar a granulometria de produtos em processos ditos a seco, quando da ausência de utilização de água. Geralmente são instalados vários equipamentos em paralelo de forma a absorver variações granulométricas do material alimentado na planta e não restringir sua capacidade. Dada a importância dos britadores cônicos no processo este projeto visa avaliar a utilização de simulador de britador cônico durante desenvolvimento de controladores para plantas de britagem. Primeiramente se avalia a capacidade do simulador em reproduzir as condições reais de britadores e em seguida é desenvolvido um Controlador Preditivo por Modelo (MPC) que fará a regulagem da abertura da câmara de britagem. Realizou-se ainda a implementação de um controle Proporcional-Integral (PI) para comparação. Perturbações foram adicionadas ao processo e avaliada a resposta dos controladores, tanto no que tange ao atingimento do set point dentro de parâmetros de performance quanto na própria ação de controle, a qual deve respeitar os limites mínimo e máximo do atuador. Tais perturbações representam mudanças no ponto de operação, início do processamento de minério mais grosso e resistente e desgaste do revestimento dos britadores. Sendo assim ambos os controladores (MPC e PI) foram capazes de corrigir o valor da variável de saída quando adicionadas as perturbações mencionadas anteriormente.
Identificação de estradas para direção assistida de caminhões operando em condições climáticas adversas no ambiente da mineração.
(2018) Resende, Gilberto Domingues de; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Gomes, Ana Cláudia da Silva; Freitas, Gustavo Medeiros; Bianchi, Andrea Gomes Campos
Os processos de transporte de minério, realizado por caminhões fora de estrada, estão sujeitos, constantemente, a condições climáticas adversas, como neblina, chuva intensa e poeira, que impedem a operação segura no ambiente da mineração. Nesse sentido, a criação de um sistema de direção assistida, que auxilie os operadores nessas condições, é de grande valia para melhorar a utilização desses equipamentos. Essa pesquisa aplicada visa colaborar na implantação desse sistema, desenvolvendo códigos de processamento de imagens, no software Matlab, que realizam a fusão de imagens RGB e térmica visando criar uma imagem combinada, que contribui na identificação da cena contida em um ambiente de mineração sob condições climáticas adversas. A fusão das imagens é realizada utilizando a técnica Alpha Compositing, pela combinação da cor translúcida do primeiro plano com uma cor de fundo, produzindo assim uma nova cor combinada que é armazenada em um novo canal de cores. Além da fusão das imagens, os códigos identificam o ponto de fuga das estradas e seus limites, para posteriormente segmentar a imagem e identificar a área transitável pelos caminhões que operam no ambiente da mineração. O ponto de fuga é identificado através do cálculo do valor esperado da amostra de pontos definidos pelas interseções das bordas retas identificadas nas imagens. A área transitável é identificada por técnica que une, através de uma média ponderada, quatro métodos distintos, sendo eles: segmentação por superpixel, limiar de histogramas de cores, triângulo do ponto de fuga e distribuição normal multivariada. Após a definição do algoritmo para segmentação da área transitável da estrada em imagens é possível trabalhar com vídeos processando cada quadro (frame) individualmente, o que simula a situação operacional real dos caminhões. Os resultados alcançados demostram que a fusão de imagens obteve resultados 26% melhores se comparado ao processamento individual de imagens RGB e térmicas e foi possível identificar corretamente a estrada em mais de 65% das imagens e quadros de vídeos. Esperase, ao final da implantação de um sistema como esse, melhorar a segurança operacional e aumentar a produtividade, indicadores almejados por todas as mineradoras.
Sistema de controle granulométrico de pelotas de minério de ferro.
(2018) Dias, Ítalo da Silva Magalhães; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Guimarães, Frederico Gadelha; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Guimarães, Frederico Gadelha; Reis, Agnaldo José da Rocha; Almeida, Silvia Grasiella Moreira
Esta dissertação tem seu foco no estudo de um sistema de controle para um processo de pelotamento de minério de ferro, manipulando variáveis do processo, tais como velocidade de rotação dos tambores de pelotamento, injeção de água e alimentação. O objetivo é propor um controle granulométrico das pelotas e, assim, tornar o processo mais uniforme, evitar retrabalhos, e o consequente aumento de custos operacionais. Para alcançar esse objetivo é analisado o comportamento atual do processo para identificar e quantificar diversas variáveis por meio do Sistema Gerenciador de Informações da Planta e aplicação de testes, tal como resposta ao degrau para obtenção do modelo do processo e, posteriormente, identificar estratégias aplicáveis ao controle e, em seguida, aplicar as melhorias necessárias. Para implantação do sistema proposto são utilizadas ferramentas já existentes na planta, como controladores lógicos, sistema de supervisão e sistema de historiamento. O estudo propõe um controle PID em cascata para maximização de determinada faixa granulométrica. Com a aplicação do controle é alcançado o atendimento a determinado cenário.
Método de sintonia ótimo PID em sistema cascata : aplicação em controle de densidade de um processo simulado de remoagem.
(2018) Torga, Diego Santana; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Guimarães, Frederico Gadelha; Euzébio, Thiago Antonio Melo; Guimarães, Frederico Gadelha; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Lomghi, Luís Gustavo Soares
Neste trabalho e formulado um m etodo para sintonizar simultaneamente os dois controladores PID de um sistema em con gura c~ao cascata, por meio de um problema de otimiza c~ao. A fun c~ao de custo proposta busca minimizar a integral do erro absoluto (IAE) na sa da do sistema, quando aplicado um dist urbio. A estabilidade e a robustez do sistema de controle em malha fechada s~ao asseguradas por restri c~oes aplicadas sobre o m aximo da fun c~ao sensibilidade. O problema de otimiza c~ao formulado e n~ao linear e o algoritmo usado para solu c~ao e o active set, dispon vel no software Matlab R . Tr^es exemplos simulados s~ao usados para demonstrar a e c acia da sintonia proposta. O m etodo e ainda aplicado em uma malha cascata de controle de densidade de um processo simulado de remoagem. A malha de controle interna atua no controle de uxo de agua na caixa de descarga do moinho por meio de uma v alvula, enquanto a malha externa, no controle de densidade na sa da da caixa. Na simula c~ao s~ao inseridos alguns dist urbios que podem ocorrer na pr atica, como a varia c~ao no tamanho da part cula e a porcentagem de s olidos na alimenta c~ao do circuito e no uxo de agua que alimenta a caixa para dilui c~ao da polpa. Al em disso, e analisada a varia c~ao na refer^encia do processo para veri car como a sintonia proposta se comporta.

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