DECAT - Departamento de Controle e Automação
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Resultados da Pesquisa
Item Estudo da Aplicação da Energia Solar Onboard em Veículos Elétricos(2024-06-11) Martins Junior, José Roberto; Luís Antônio Bortolaia - UFOP; Elisângela Martins Leal - UFOP; Maria Fernanda Lousada Antunes - UFMGO trabalho propõe uma abordagem teórica para otimizar veículos elétricos por meio da energia solar. A pesquisa foca na conversão da energia solar por painéis fotovoltaicos, armazenamento em baterias e uso em motores elétricos. A tecnologia visa reduzir a emissão de poluentes e a frequência de recarga, além de oferecer uma alternativa renovável. Os painéis são instalados no capô, teto e laterais do veículo, com um estudo sobre a irradiação solar e sombreamento. Para armazenamento e distribuição da energia, são sugeridas baterias e um controlador de carga para monitoramento do processo. Os dados para os cálculos são obtidos com base em um ciclo de condução em Belo Horizonte, com suporte do aplicativo STRAVA. O trabalho apresenta um modelo matemático para avaliar o desempenho de um veículo elétrico alimentado por células fotovoltaicas, usando dados do aplicativo STRAVA. O estudo inclui o estudo e análise das potências envolvidas, da capacidade da bateria e do seu estado de carga, durante o trajeto de direção, além da avaliação da energia gerada pelos painéis solares enquanto o veículo está em movimento e estacionado, e sua influência no desempenho do veículo. Os resultados mostram a viabilidade da integração de células fotovoltaicas a veículos elétricos, com potencial para contribuir significativamente para a recarga da bateria. O estudo também aponta para a importância de pesquisas futuras sobre baterias, considerando diferentes condições de rota e tempo de percurso.Item Método para detecção da redução da intensidade do campo magnético em separadores de alta intensidade a úmido por meio da corrente elétrica das bobinas(2024) Ventura, Ricardo Braga; Thiago Antonio Melo Euzebio; Alan Kardek Rêgo Segundo; Thiago Antonio Melo Euzebio; Alan Kardek Rêgo Segundo; Tatianna Aparecida Pereira Beneteli; Rafael Bezerra Correia Lima; Moisés Tavares da SilvaA concentração ou separação magnética é uma técnica de processo amplamente utilizada na indústria de beneficiamento mineral, cujo o objetivo, é fazer a recuperação metalúrgica do Ferro (Fe) por meio da força de magnetização induzida. O campo magnético é a principal variável para o controle e desempenho operacional de um separador magnético. Em aplicações de separação magnética de alta intensidade, o campo magnético pode chegar a valores de até 15.000 Gauss (Gs), dependendo da configuração do separador. Nesse tipo de equipamento, o valor da intensidade do campo magnético não é medido diretamente por meio de instrumentos, ele é obtido pela inferência da corrente elétrica total circulante em suas bobinas geradoras de campo. Essa técnica de medição empregada se deve a carência de instrumentos precisos e robustos, com elevada confiabilidade para as severas condições de ambiente e operação desses equipamentos na indústria de mineração. Entretanto, essa forma de medição pode ser imprecisa, devido às variações de impedâncias das bobinas no decorrer do tempo. Esse fato dificulta a detecção de variações do campo magnético e reduz a eficiência operacional do separador por tempo indeterminado. Esse trabalho propõe um método para detecção da redução da intensidade de campo magnético em separadores magnéticos de alta intensidade a úmido, por meio da análise da distribuição da corrente elétrica no circuito.Item Desenvolvimento de um sensor capacitivo para monitoramento da umidade do minério de ferro em protótipo de vagão de trem em escala reduzida.(2020) Santos, Gabriel Almeida; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Mesquita, Andre Luiz Amarante; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Mesquita, Andre Luiz Amarante; Silva, Sávio Augusto Lopes da; Almeida, Silvia Grasiella MoreiraUmidades elevadas em minério de ferro podem causar instabilidade e até interrupção do carregamento em um navio, enquanto baixas umidades estão relacionadas à emissão de poeira durante transporte ferroviário. Este é um problema econômico e ambiental devido à perda de massa e emissão de particulados nas ferrovias. Neste trabalho, tem-se como objetivo desenvolver um sensor de umidade de minério de ferro, aplicado a um protótipo de vagão de trem em escala reduzida, para realizar a medição da umidade em tempo real e auxiliar o estudo de emissão de particulados. O sensor proposto utiliza um método capacitivo baseado na medição da constante dielétrica. A calibração do sensor foi realizada com amostras de minério de ferro com umidades entre 0% e 13%. Ensaios realizados em um túnel de vento, com simulação de 300 km de ferrovia, obtiveram um erro máximo de umidade de 0,18% e secagem de 1,13%.Item Computação vestível aplicada aos trabalhos em espaços confinados : uma investigação de tecnologias para monitoramento de riscos atmosféricos na indústria.(2022) Silva, Taynan Roger; Silva, Saul Emanuel Delabrida; Coelho, Bruno Nazário; Silva, Saul Emanuel Delabrida; Coelho, Bruno Nazário; Baroni, Bruno Randazzo; Silva, Jorge Miguel SáAcidentes de trabalho em espaços confinados sempre foram uma realidade na indústria. Embora os dados globais sejam incompletos, a Organização Internacional do Trabalho (OIT) e a U.S. Occupational Safety and Health (OSHA) estimam que acidentes em ambientes confinados causam cerca de 200 vítimas por ano. Atualmente, sistemas robóticos têm sido largamente adotados para evitar a entrada de trabalhadores nesses locais. No entanto, essas soluções nem sempre cobrem todos os cenários, exigindo ainda que humanos realizem tarefas em espaços confinados. Nesse sentido, soluções de realidade virtual e realidade aumentada para auxílio humano em ambientes confinados ganham cada vez mais destaque. Assim, sob essa perspectiva, este trabalho investiga o uso da computação vestível nesses locais através de um mapeamento sistemático de técnicas e ferramentas aplicáveis ao monitoramento de riscos atmosféricos na indústria. A partir disso, apresenta-se uma prova de conceito com equipamentos de realidade aumentada para exibir de forma mais intuitiva os riscos atmosféricos existentes para o trabalhador confinado. Com a solução desenvolvida, conclui-se que ela se apresenta como uma alternativa técnica e funcional para substituição de detectores multigás portáteis, de modo que a gestão de riscos nesses recintos melhore a eficiência e a segurança do trabalhador.Item Solucionando instabilidades nos processos de peneiramento e britagem na indústria da mineração por meio de estratégia de controle override.(2023) Albuquerque, Kaike Silva; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Beneteli, Tatianna Aparecida Pereira; Souza, Ernandes Sávio de; Battistel, Andrei Giordano de Holanda; Silva, Moisés Tavares daO processamento de minério de ferro à umidade natural representa um desafio substan- cial na indústria de mineração. Melhorar a produtividade dos circuitos, otimizar o desempenho e prolongar a vida útil dos equipamentos são prioridades cruciais. Nesse contexto, a disciplina de otimização e controle desempenha um papel vital na automatização dos processos, com o propósito de maximizar a eficiência e promover a sustentabilidade das operações de mineração. O desafio consiste em integrar de forma inovadora e eficaz as disciplinas de automação com o tratamento de minério, a fim de mitigar as instabilidades no processo. Essas instabilidades resultam em frequentes intemipções no processo de curta duração, porém numerosas, transfor- mando, em diversos momentos, um processo contínuo em batelada. Essas breves interrupções impactam negativamente a eficiência das operações. Assim, este trabalho apresenta soluções desenvolvidas em estratégia de controle override em duas operações unitárias distintas: penei- ramento e britagem. As melhorias implementadas na etapa de peneiramento, são baseadas em uma análise de correlação identificada entre a corrente de acionamento da peneira e as carac- terísticas do minério que resultou em redução de 67% das paradas por sobrecargas e 71% das paradas por intertravamentos de processo. Também será apresentada uma nova estratégia de controle realizada para etapa de britagem que reduziu em 839c as microparadas operacionais através de um controleItem Mapeamento automatizado de gases com robôs.(2023) Sathler, Mauricio Souza; Pessin, Gustavo; Saboia, Maíra; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio AzpúruaAs operações de inspeção são fundamentais para assegurar a segurança operacional na industria de mineração. Quando realizados em ambientes confinados, esses processos exigem atenção devido aos vários riscos envolvidos, incluindo a presença de gases nocivos e a falta de oxigenio. A presente dissertação compara diferentes modelos de entrada e arquiteturas de redes para o Deep Q Learning (DQN), uma tecnica de aprendizado profundo por reforço. Isso inclui camadas totalmente conectadas, camadas convolucionais e convoluções consolidadas na literatura. O objetivo da dissertação e realizar o rastreamento de dióxido de carbono, configurando diferentes plumas em varios ambientes simulados, utilizando robôs môveis. Além das configurações necessarias para a simulação de uma pluma de gás, a dissertação detalha as configurações, parametros e arquitetura da rede de aprendizado profundo utilizada. Os resultados obtidos em ambientes simulados representativos demonstram a viabilidade da tecnica proposta, abrindo caminho para futuras aplicações com robõs reais.Item Planejamento de caminhos e exploração para robôs móveis com base na intensidade do sinal de rádio.(2023) Cid, André Luiz Maciel; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio Azpúrua; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Silva, Pedro Henrique Gomes da; Pimenta, Luciano Cunha de AraújoA comunicação é uma das áreas mais críticas em operações de robôs. Manter uma conexão constante entre robô e base é essencial para que as operações funcionem como esperado, reduzindo o risco de acidentes e a necessidade de resgatar o robô. Para sistemas de comunicação sem fio, o risco de perda de comunicação é ainda maior. Assim, a proposta desta dissertação consiste em um sistema de navegação que permita que um robô móvel navegue em um ambiente maximizando a potência do sinal de rádio sem os dados do sinal previamente disponíveis. Para isso, é desenvolvido um planejador que gere caminhos que maximizem a potência total do sinal de rádio entre dois pontos de um mapa de ocupação. O cálculo do caminho ótimo é realizado com o algoritmo bidirecional de Dijkstra em um grafo construído usando as informações do mapa da potência do sinal de rádio, gerado por meio da interpolação e estimação dos sinais de rádio medidos pelo robô. Simulações e experimentos com o EspeleoRobô são realizados a fim de verificar a eficácia do mapeamento do sinal de rádio, planejamento de caminhos e do sistema de navegação. Os resultados desses testes demonstram a eficiência do sistema de navegação para desviar de áreas com baixa potência do sinal de rádio e, consequentemente, melhorar a comunicação. Durante os experimentos o planejador de caminhos possibilitou um aumento de no mínimo 22% da média da potência do sinal de rádio em todos os caminhos.Item Inspeção robótica de tubulações : dispositivo de baixo custo e sistema de navegação.(2023) Thiago Filho, Alexandre Magno de S.; Freitas, Gustavo Medeiros; Perez Imaz, Héctor Ignacio Azpúrua; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Becker, Marcelo; Medeiros, Vivian SuzanoA inspeção de tubulações de pequenos diâmetros é uma atividade comum na indústria e desempenha um papel fundamental na garantia do fluxo eficiente de materiais. Problemas como obstruções, rachaduras e descontinuidades podem prejudicar a capacidade de transporte, tornando necessário realizar inspeções regulares em sistemas industriais. O Instituto Tecnológico Vale (ITV) propõe uma plataforma robótica para a inspeção de tubulações com um diâmetro a partir de 14 polegadas. Este dispositivo é fabricado principalmente com materiais de baixo custo, incluindo peças de polímero produzidas por meio de impressão 3D. A locomoção do robô é garantida por esteiras ajustáveis, capazes de se adaptar a diferentes condições de tubulação. O robô utiliza câmeras e diversos sensores para identificar possíveis anomalias. O software do robô é desenvolvido com base no ROS, tornando mais fácil a incorporação de funcionalidades autônomas. Esta dissertação fornece detalhes sobre a criação da plataforma robótica e apresenta resultados que abordam o projeto mecânico, eletrônico e o software incorporado no robô. Além disso, o documento descreve a implementação de um sistema de navegação autônomo que utiliza máquinas de estados e controle com base em campos vetoriais artificiais, projetados para seguir paredes e navegar no centro de corredores. Por fim, simulações e experimentos de campo realizados com o dispositivo robótico demonstram um grande potencial de uso para a realização de inspeções.Item Avaliação de métodos experimentais para determinação de perda de carga causada por incrustações em condutos forçados.(2023) Baker, Jonathas Braga; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Castro, Ana Leticia Pilz de; Teles, Vinícius Carvalho; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Castro, Ana Leticia Pilz de; Teles, Vinícius Carvalho; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Viana, Edna Maria de FariaO texto apresenta quatro abordagens distintas para análise do fenômeno da perda de carga re- sultante da bioincrustação. Um método é executado em uma bancada física, outro emprega a plataforma Ansys CFX®, outro, o Ansys Discovery®, e a equação de Darcy-Weisbach é apre- sentada como controle. No decorrer do estudo, foram realizados ensaios com três configura- ções: dois arranjos de bioincrustações artificiais, com Índice de Bioincrustação idêntico, e um livre de incrustações, utilizado como controle. Os experimentos buscam obter a perda de carga nos dutos para diferentes fluxos de entrada. Ao comparar os resultados, foi observado que o arranjo da bioincrustação artificial impacta de maneira significativa a perda de carga. Também se constatou que o pacote de simulação Ansys Discovery® oferece resultados satisfatórios, de- monstrando precisão comparável ao Ansys CFX®, porém com um custo computacional inferior. A equação de Darcy-Weisbach demonstrou resultados concordantes com os outros três méto- dos. Este trabalho contribui para o entendimento da perda de carga causada por bioincrustação e destaca a eficiência de diferentes abordagens na análise do fenômeno.Item Sistema híbrido com agregação de análise de sentimentos e séries temporais nebulosas para previsão de preços de minério de ferro.(2023) Souza, Flavio Mauricio da Cunha; Pessin, Gustavo; Rocha Filho, Geraldo Pereira; Guimarães, Frederico Gadelha; Pessin, Gustavo; Rocha Filho, Geraldo Pereira; Guimarães, Frederico Gadelha; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Valejo, Alan Demétrius BariaO preço global do minério de ferro é determinado por um número elevado de parâmetros efetivos e uma relação complexa entre eles. A soma das expectativas dos participantes deste mercado como um todo, ao longo do tempo, definem variações e tendências numa série temporal de preços. Desenvolver um modelo de previsão confiável para a volatilidade do preço do minério de ferro e, por consequência, demais ativos ligados à esta commodity, que analise o mercado de forma ampla, não é uma tarefa trivial e é fundamental na definição de investimentos futuros e decisões para projetos de mineração em empresas relacionadas. Este trabalho avalia um sistema preditivo híbrido, que utiliza um índice obtido a partir da agregação de sentimentos extraídos de resumos de notícias relacionadas ao minério de ferro, baseado em conjuntos nebulosos hesitantes, e o número de notícias como variáveis exógenas para um modelo multivariado Weighted Multivariate Fuzzy Time Series (WMVFTS). Neste contexto, a aplicação do índice de Agregação de Análise de Sentimentos com Conjuntos Nebulosos Hesitantes para Previsão de Preços de Minério de Ferro combina métodos de aprendizado de máquina que abrangem tanto análises técnicas quanto fundamentais, obtendo resultados significativos para suporte à decisão especializada em ativos de minério de ferro. Os resultados indicam a viabilidade de utilização das variáveis propostas em um conjunto de variáveis exógenas do WMVFTS com precisão superior a 80% na previsão de tendências e oscilações da variável de referência.