Navegando por Autor "Assis, Paulo Santos"
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Item Adição de resíduos agroindustriais pós-pirólise em misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico.(2023) Campos, Alex Milton Albergaria; Assis, Paulo Santos; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos de; Figueiró, Clarissa Gusmão; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Murta, Jorge Luiz Brescia; Silva, Gilberto Henrique Tavares Álvares daEm usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que é utilizado nos altos-fornos para produção do ferro gusa. O coque é produzido a partir de misturas carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro gusa produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Outro desafio é relacionado as emissões de CO2. A siderurgia é responsável por cerca de 10% das emissões de CO2 no mundo e precisa rever seus processos e matérias-primas para se adequar à nova ordem ambiental do mundo. Uma das estratégias para a siderurgia, e particularmente coquerias, é a substituição de parte do carvão mineral utilizado por biomassa. Uma das fontes de biomassas são os rejeitos do agronegócio que são produzidos em grande quantidade e, como já foi provado por alguns autores, pode ser utilizado nos processos siderúrgicos. O Brasil é um grande produtor agrícola e, consequentemente, de biomassas. São produzidas cercas de 500 milhões de toneladas de rejeitos agrícolas na américa latina, sendo mais da metade no Brasil. Além disso, o Brasil tem uma importante participação na indústria siderúrgica (9o maior produtor em 2022), o que mostra que é possível aliar a produção de aço com o agronegócio tendo ganhos ambientais e econômicos. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar o coque metalúrgico em escala piloto com diferentes proporções das biomassas, pós-pirolise, casca de café, casca de eucalipto, bagaço de cana e rejeitos do processamento do milho. Além disso, mostra uma revisão atualizada da literatura levantando as principais questões sobre o tema e uma análise da viabilidade técnica, econômica e ambiental do uso da biomassa nas misturas de carvões para a produção de coque metalúrgico. O estudo mostra que ao aumentar a proporção de biomassa no coque tem se uma diminuição do CSR, associado ao aumento da porosidade do coque devido a estrutura porosa intrínseca da biomassa. Por fim, será possível notar que o uso de 2% do resíduo de milho e da casca de eucalipto pode ser considera, uma vez que a queda da qualidade do coque não inviabiliza o seu uso.Item Aglomeração de moinha de carvão vegetal e sua possível aplicação em alto-forno e geração de energia.(2008) Lucena, Daniel Avelar; Medeiros, Raphael Dias de; Fonseca, Urano Troseski; Assis, Paulo SantosEste trabalho tem por objetivo analisar as características de briquetes de carvão vegetal a partir de resíduos siderúrgicos (moinha) e verificar a influência das mesmas sobre seus desempenhos quando submetidos ao processo de redução e oxidação. Para avaliar tais desempenhos, preconizou-se um índice denominado “índice de combustão” (ICOM), integrando num só valor o tempo de combustão, a temperatura gerada durante a combustão e a massa consumida para gerá-la. Para a caracterização dos briquetes foram determinados umidade, teores de materiais voláteis, cinzas e carbono fixo, poder calorífico, densidade, porosidade e resistência à compressão. Finalmente, analisar o briquete, por meio da equivalência energética. Desta forma pretende-se obter uma nova forma de reaproveitamento deste resíduo sob a forma de briquetes e sua possível viabilidade como redutor em alto-forno.Item Análise da turbulência e do comportamento metal-escória no interior de um reator RH e sua influência sobre a reação de dessulfuração do aço.(2019) Peixoto, Johne Jesus Mol; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Itavahn Alves da; Lemos, Leandro Rocha; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo SantosA dessulfuração do aço pode ser realizada pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do desgaseificador RH. Foram realizados modelamentos físico e matemático de um reator RH visando melhor entender quais parâmetros mais interferem na cinética da dessulfuração do aço. As várias combinações analisadas incluem a imersão das pernas, a vazão de gás, fluido similar ao aço (água ou solução salina) e diferentes óleos para simular a escória. Os ensaios, referentes ao modelamento físico, incluíram: determinação da taxa de circulação via método de ponte de strain gages (MPSG), condutivimetria e aplicação da técnica de velocimetria PIV (Particle Image Velocimetry); simulação no modelo físico (escala 1:7,5) do processo de adição de material dessulfurante na câmara de vácuo, avaliando o tempo de residência, o tamanho das gotas de material arrastadas pelo fluxo e a taxa de transferência de massa de timol. Por meio de simulação numérica do fluxo bifásico pôde-se prever a influência das variáveis operacionais sobre a taxa de circulação. Foi possível determinar a taxa de circulação quando se utiliza solução salina para simular o aço utilizando-se o MPSG, sendo o método validado com resultados de taxa de circulação de água obtidos pelo método da condutivimetria, comumente empregado. Notou-se que o emprego da solução salina elevou a taxa de circulação de modo proporcional ao aumento na densidade (cerca de 20%), indicando pouca influência sobre os valores de velocidade do líquido no interior do modelo. A imersão das pernas não afetou significativamente a taxa de circulação, enquanto a vazão de gás influenciou por uma função de potência (Qc ∝ G1/3). A influência do formato do vaso inferior (cilíndrico ou retangular) sobre a taxa de circulação foi desprezível, corroborando a utilização do vaso inferior em formato retangular para medição do diâmetro das gotas de óleo arrastadas. A redução da viscosidade do óleo e o aumento na diferença de densidade entre os fluidos resultaram em considerável diminuição do diâmetro médio das gotas de óleo arrastadas da câmara de vácuo para a panela. Foi observado ainda um prolongamento no tempo de residência do material na câmara de vácuo para maiores diferenças de densidade e menores vazões de gás. Testes de transferência de massa entre água e óleo no modelo físico resultaram numa extração em torno de 15%, 2min após a adição do material na câmara de vácuo. Porém, a baixa diferença de densidade entre o óleo e a água não permitiu inferir a influência da vazão de gás sobre a taxa de transferência de massa. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via simulação numérica foram validados pelos resultados do modelo físico.A melhor predição da taxa de circulação, da penetração e distribuição do gás foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual (coeficiente igual 0,25) e força de dispersão turbulenta, adotando o modelo da média de Favre (ponderada pela massa) da força de arraste. A força de lubrificação das paredes deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas seu efeito sobre a taxa de circulação foi desprezível. Em simulações do sistema aço/argônio, a expansão das bolhas de gás devido à queda de pressão foi considerada, resultando em aumento nos valores de taxa de circulação previsto pelo modelo numérico. A partir da análise de dispersão de escória no interior do aço líquido e resultados numéricos, foi possível adaptar um modelo cinético para estimar taxa dessulfuração pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do reator RH. O modelo sugere ser possível alcançar um grau de dessulfuração entre 19% e 33%.Item Análise de viabilidade técnica, experimental e econômica do aproveitamento de energia térmica em uma siderúrgica.(2021) Rodrigues, Márcio Fernandes da Cunha; Assis, Paulo Santos; Leal, Elisângela Martins; Assis, Paulo Santos; Oliveira, Edna Alves de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Leal, Elisângela MartinsEste trabalho visa estudar a aplicação técnica e econômica da termoeletricidade no meio siderúrgico, focando na cogeração de energia elétrica a partir da energia térmica em sistemas de exaustão. Já é sabido que a siderurgia requer um consumo elevado de combustíveis além de energia elétrica. Por isso, muitos sistemas de recuperação energética já estão implementados nas indústrias. Mas, sabe-se que ainda muita energia é dissipada e não aproveitada ao longo do processo siderúrgico principalmente a temperaturas mais baixas onde há maior dificuldade na recuperação. A aplicabilidade da tecnologia termoelétrica se torna interessante para a recuperação de energia térmica, transformando-a em energia elétrica minimizando os impactos ambientais e possíveis custos de geração. Neste sentido, desenvolveu-se um protótipo de transferência de calor, com possibilidades de vários arranjos para a captação de calor de forma a simular alguns parâmetros encontrados na indústria para a geração de dados. Baseados nos resultados, há necessidade de que todos os módulos estejam ligados em série para maximizar os ganhos energéticos recuperados, uma vez que a ligação em paralelo não se faz muito interessante devido aos baixos valores encontrados com eficiência média encontrada de 1,96% e 0,41% para ligações em série e paralelo respectivamente. O protótipo construído teve um custo de R$ 186,82 alcançando valores de tensão superior a 5V e corrente elétrica de 0,5A. Ao longo do estudo apontou-se para possíveis perdas ao longo do processo aumentando o potencial de recuperação de energia para posterior geração de energia elétrica das empresas siderúrgicas além de elencar alguns sistemas para geração de energia elétrica que estão disponíveis comercialmente e outros que ainda estão em fase de testes, mas que já mostram a importância em processos mais sustentáveis. Também é apresentado correlação de dados obtidos em sistemas industriais onde podem ser entendidos como oportunidades para a aplicação da tecnologia termoelétrica podendo ser implantada em outros tipos de indústria e em diferentes locais de instalação aumentando a eficiência e até buscando créditos de carbono a partir de um Mecanismo de Desenvolvimento Limpo. Do ponto de vista econômico o trabalho apresenta a análise de viabilidade econômica para a aplicação de tal tecnologia na siderurgia levando em xi consideração o cenário financeiro atual e a adição a um projeto de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo na comercialização de créditos de carbono aumentando significativamente a competitividade.Item Análise dos processos de degradação e o uso de Prototipagem Rápida na restauração de acervo histórico de prata.(2017) Silva, Maria Luiza Seixas de Souza e; Assis, Paulo Santos; Figueiredo Junior, João Cura D'Ars; Assis, Paulo Santos; Lins, Vanessa de Freitas Cunha; Krüger, Paulo Gustavo von; Pinto, Maria AparecidaA prata é um dos oito elementos químicos classificados como metais nobres em função da sua resistência à corrosão. Porém, objetos históricos produzidos com ligas de prata reagem ao ambiente e às condições de uso. Os mecanismos de deterioração desencadeados, as intervenções sofridas ao longo dos anos são pouco estudadas e as pesquisas dos processos metalúrgicos do acervo metálico de Minas Gerais são incipientes. Por isso a caracterização do metal que compõe tal acervo é o primeiro passo para o entendimento da sua fragilização de modo a nortear estratégias para sua conservação e restauração. A pesquisa se baseou na investigação dos processos produtivos e ligas utilizadas por meio da Fluorescência de Raios-X, Microscopia ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Essas análises foram feitas com o objetivo de fundamentar uma intervenção que objetiva devolver a consolidação física em uma peça fraturada com o uso de acessórios de encaixe produzidos pelo processo de Prototipagem Rápida (PR). Com a precisão formal e dimensional dos programas de modelagem 3D e do sistema de prototipagem Stereolitografia Apparatus (SLA) será possível reconduzir a funcionalidade a peças históricas quebradas. O procedimento proposto acata os princípios da conservação moderna; reforça a estrutura da peça com metal compatível ao original de forma minimamente invasiva e totalmente reversível.Item Análise e abordagem preditiva no processo de tratamento de minério de pirocloro.(2021) Ferreira, Ana Cecilia Rios Porfirio; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Silva, André Carlos; Gameiro, Danton Heleno; Assis, Paulo SantosDada a frequente variação das propriedades minerais ao longo do depósito de pirocloro de Araxá, ainda que realizado um bom trabalho de homogeneização previamente à alimentação dos processos de beneficiamento, é esperada a operação com padrões de qualidade e performance abaixo do desejado, ou mesmo muito acima do previsto. Estes resultados poderiam ser melhorados se determinados os parâmetros de composição do blend que mais influenciam na rota de beneficiamento, e então agrupados os tipos de matérias-prima por estes, apresentando as configurações operacionais de referência ótima para cada grupo. Associar os parâmetros físicos e químicos das operações de beneficiamento mineral à um Benchmark do processo reflete na redução do custo produtivo, otimiza o recurso mineral e promove maior estabilidade nos processos subsequentes da cadeia produtiva que emprega o mineral de interesse. A condução de uma análise exploratória abrangente de dados para identificar quais as características do minério de maior relevância para a rota de processo, associada ao emprego de algoritmos de Aprendizado de Máquinas para o agrupamento da matéria-prima (minério) e associação destes à variáveis de referência no benchmark do processo, é uma alternativa para a padronização e melhoria dos processos de beneficiamento mineral. Métodos de agrupamento foram empregados, associados à algoritmos embasados na teoria de benchmarking, com critérios definidos pela equipe de processos de tal forma à referenciar o melhor momento de operação das pilhas de cada cluster. Foi criada uma interface prática com o usuário para obtenção dos melhores referenciais para ajuste do processo. Os resultados foram aferidos através do tempo médio de adaptação e estabilização do processo após o início do processo de uma nova pilha de minério homogeneizado, bem como o tempo médio necessário para atingimento do melhor resultado de processamento. Foram também aferidos os ganhos diretos com a recuperação metalúrgica do processo. Os resultados foram promissores, sendo observada a redução no tempo de adaptação e estabilização do processo após a transição de pilhas, bem como no atingimento do benchmark. Destaca-se também os ganhos na recuperação metalúrgica, que refletem na redução do consumo de minério e consequente redução dos custos de produção, e como resultados indiretos a racionalização do uso das barragens de rejeito e vida útil do depósito mineral.Item Análise energética e exergética de biomassas como fonte energética sustentável em um forno elétrico a arco.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Oliveira, Tiago Luís; Assis, Paulo SantosO objetivo geral deste trabalho foi investigar a substituição do gás natural por briquetes de bagaço de cana, casca de arroz, casca de café e capim elefante como fonte energética em um forno elétrico a arco. O objetivo específico foi comparar a produção de energia elétrica feita por cogeração com a tecnologia de injeção de combustível em lanças de um forno elétrico a arco, por meio de uma pesquisa realizada tendo como referência uma análise energética e exergética de uma micro central de cogeração, que produziu 1.102,0kW de energia elétrica, consumindo 11.285,0kg/h de vapor, utilizando como combustível, produtos e subprodutos da carbonização de madeira reflorestada. Realizou-se uma pesquisa sobre as melhorias e as novas tecnologias para produção de aço em fornos elétricos a arco, como o tempo de corrida e a injeção direta de combustíveis, uma vez que, no balanço energético, 52% da energia total são gastos com energia elétrica e 33% com injeção de gás natural. O tempo de corrida (tap-to-tap) foi em média de 60 minutos para produzir 100 toneladas de aço, consumindo 50MW de energia elétrica. A injeção de combustível na carga metálica (DRI: Direct Reduction Iron - ferro esponja) promoveu a metalização do FeO, atuando como agente redutor, diminuindo em até 1019kWh o consumo de energia elétrica por tonelada de aço. Procurou-se assim estudar, analisar e comparar os briquetes de biomassas: bagaço de cana, casca de arroz, capim elefante e casca de café, com o gás natural na aciaria elétrica, utilizados de duas formas: forma indireta, queimados em uma caldeira no sistema de cogeração e de forma direta, injetados em queimadores oxi combustíveis no forno elétrico a arco, sendo que algumas das características das biomassas foram avaliadas através de análise imediata e análise química elementar para calcular o consumo de combustíveis. Os resultados mostraram que o consumo de combustíveis na injeção foi 9,62% em relação ao consumo dos mesmos na cogeração. Os balanços energético e exergético, do sistema de cogeração, determinaram 3544kW de irreversibilidades nos equipamentos para gerar 500kWh, ao passo que a cada 1% de metalização do ferro-esponja, feita por injeção, houve redução de 10,4kWh/t de aço no consumo de energia elétrica. Concluiu-se que o gás natural pode ser substituído pelas biomassas analisadas em ambas as formas, direta ou indireta, tendo o capim elefante como a biomassa mais rentável e que a injeção foi mais eficiente do que a cogeração para a produção de 1 tonelada de aço.Item Análise energética, exergética e experimental em um motor de combustão interna usando como combustível os fluidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas.(2018) Oliveira, Tiago Luís; Assis, Paulo Santos; Leal, Elisângela Martins; Freitas, Suzy Magaly Alves Cabral de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Destro, Elton; Leal, Elisângela Martins; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos deEste trabalho visa realizar uma análise energética, exergética e experimental comparando um combustível fóssil (óleo diesel) e os efluentes obtidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas do Eucaliptus Citriodora, realizado pela UPEC-250, com produção de 250kg/h de carvão vegetal e potencial para (i) atender a demanda nacional (10 milhões de toneladas) de carvão vegetal para a siderurgia e (ii) geração de eletricidade, com controle preciso da produção e adaptável às condições sustentáveis de manejo florestal. Neste sentido, uma revisão bibliográfica sobre pirólise e motores de combustão interna, uma análise energética e exergética teórica „single-zone model‟ em regime permanente foram elaboradas. A combustão foi modelada no software CEA (Chemical equilibrium with applications da NASA Glenn Research Center). Os resultados de caracterização física e de cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massa do GNC e do bio-óleo mostraram um PCI de 10.838,46 kJ/kg e 7.781,98 kJ/kg, respectivamente. A partir destes resultados, foi realizada a modelagem do processo de combustão em um motor Scania modelo DC13072A.403-487 a diesel (motor adquirido no projeto de pesquisa), variando a razão de equivalência de 0,8 a 1,2 para três situações: uma utilizando a mistura bio-óleo/diesel na proporção de 75%-25%, a outra utilizando apenas GNC e outra utilizando apenas o combustível Jet-A (semelhante ao diesel). Os resultados teóricos mostraram que para atingir o desempenho energético com óleo diesel, rendimento térmico de 41%, calor rejeitado nos gases de exaustão de 34,8%, calor rejeitado na refrigeração de 13,1%, calor rejeitado na lubrificação de 7% e perdas por radiação de 4,1% demandou-se 0,45 kg/s de combustível e 1084,69 kW de calor. O GNC atingiu estas condições a partir da razão de equivalência de 0,90 (0,4334 kg/s), o bio-óleo a partir de 0,8 (0,4418 kg/s) e o Jet-A em 0,9 (0,4334 kg/s). A análise exergética mostrou para o GNC um aumento de 25,76% a 29,37% na eficiência, para o bio-óleo/óleo diesel um aumento de 20,71% a 23,10% e para o Jet-A um aumento de 19,79% a 22,37%. O diâmetro do injetor, o SMD das gotículas e outras características do spray foram calculados. Foi realizado um ensaio experimental com uma mistura pré-aquecida (acima de 70°C) de óleo diesel/bio-óleo (S10-5). Verificou-se que o resultado estimado (1MWh) de eletricidade depende de melhorias na injeção de combustível, no comportamento do spray e em tecnologia para, diminuir a viscosidade do bio-óleo, produzir misturas com óleo diesel e alcançar escala industrial.Item Análise termoeconômica e ambiental da central termelétrica de uma usina siderúrgica integrada a coque simulando numericamente o uso do hidrogênio como combustível auxiliar.(2021) Coura, Dimas Pereira; Leal, Elisângela Martins; Leal, Elisângela Martins; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos; Bortolaia, Luis Antônio; Rocha, Luiz Joaquim CardosoA siderurgia apresenta fundamental importância no contexto energético do Brasil, sendo caracterizada como um dos grandes consumidores de eletricidade no país. Para ter competitividade no mercado global, uma indústria siderúrgica precisa apresentar um excelente plano estratégico. Este plano inclui um planejamento energético eficiente, buscando um melhor aproveitamento dos recursos, baixos impactos ambientais e custos operacionais. As centrais termelétricas em ciclo Rankine das usinas siderúrgicas integradas demonstram grande potencial econômico, uma vez que fazem uso dos próprios gases residuais do processo. O objetivo principal deste trabalho é analisar, do ponto de vista termoeconômico, a central termoelétrica de uma indústria siderúrgica, observando a influência da adição de hidrogênio juntamente com os gases do processo siderúrgico. A geração de hidrogênio é pela eletrólise da água, alimentada eletricamente por placas fotovoltaicas. A metodologia compreende o uso de um modelo computacional criado através do software Cycle Tempo versão 5.0. Para validação do modelo, os dados da central termoelétrica são usados, como parâmetro operacionais, variáveis do fluido de trabalho e a descrição dos equipamentos. Após, é realizada a introdução do hidrogênio como combustível auxiliar na caldeira, com avaliação do impacto dessa adição. A modelagem termoeconômica tem como finalidade obter um sistema de equações de custos que representa matematicamente o processo de formação de custos na planta. Em 39 simulações computacionais e 7 cenários de misturas de combustíveis possíveis e realizando a mistura com o gás de alto forno, o gás de coqueria e o gás de aciaria com hidrogênio além da uma análise termoeconômica. Os resultados apontam que até 30% de hidrogênio com o gás de alto forno é possível de se obter eficiência energética e exergética equivalente ao cenário zero, que mais representa a operação na central termoelétrica e ainda reduzir o custo com combustível.Item Analysis of the influence of biomass addition in coal mixture for metallurgical coke production.(2021) Campos, Alex Milton Albergaria; Assis, Paulo SantosMetallurgical coke is a common material used for hot metal production in blast furnaces. In addition to the fuel function, it has a physical assignment, supporting the load inside the reactor, and chemical, supplying carbon to hot metal. However, due to growing discourse on environmental issues, the production of hot metal via coke blast furnace has been in evidence. This process is responsible for about 70% of CO2 emissions in steelmaking. On the other hand, biomasses are materials that are available in different ways in nature and considered neutral in CO2 emissions since they absorb this gas and release oxygen in the photosynthesis process. Thus, a viable alternative in the short term is the partial replacement of the coal used in coke production with biomass, which would generate environmental gains, and guarantee the sustainable production. Therefore, this work aims to show several published researches using biomass in coke production. The effects that biomass has on the properties of coke will be emphasized, and at the end, an environmental analysis will be shown with the possible use of biomass. It will be possible to see that it is possible to substitute between 2 and 10% of the coal for biomass, producing coke with the characteristics required in the blast furnace.Item Artificial neural network-based committee machine for predicting fuel rate and sulfur contents of a coke blast furnace.(2019) Assis, Paulo Santos; Carvalho, Leonard de Araújo; Irgaliyev, A.Being developed over the centuries, it currently occupies a prominent role in the world production scenario, being the stage of the process related to the obtaining of hot metal an element of great importance to establish the competitiveness of national steel. From this perspective, the control of the process of obtaining hot metal is relevant to ensure competitive prices and a sustainable process. Considering the presented situation, this research developed a committee machine, being three networks to predict each of the study variables, namely: i) fuel rate; ii) sulfur content in hot metal. The committee machine was developed to model the hot metal during the operation of a coke blast furnace, according to the input parameters provided. The results obtained by the committee machine were lower than those of the neural networks acting alone, and the following RMSE values were verified: i) fuel rate: 4.88 (network 1), 4.74 (network 2), 6.14 (network 3) and 4.67 (committee); ii) sulfur content: 0.00915 (network 1), 0.00917 (network 2), 0.00974 (network 3) and 0.00726 (committee). Considering the results obtained, the model can be used to provide important support in monitoring and decision making during the operation.Item Artificial neural networks to prediction fuel rate in the blast furnace operation.(2018) Carvalho, Leonard de Araújo; Assis, Paulo SantosThis paper proposes the use of artificial neural networks for the prediction of fuel consumption in the blast furnace. For this purpose, a dataset of 270 records, with 19 input variables were considered, based on the historical data of operation from the years 2014 to 2017 of a blast furnace of a Brazilian steel mill, and it was verified that model presented good results with correlation coefficient of 0.837, consisting of an input layer with 19 neurons, intermediate layer with 19 neurons and output layer with 1 neuron.Item Aspectos técnicos da utilização da carepa gerada em processos siderúrgicos e tratada por desagregação ultra-sônica.(2006) Cunha, Adriano Ferreira da; Araújo Filho, Gerson de; Martins Júnior, Álvaro; Gomes, Olídio Carlos Blanc; Assis, Paulo SantosA siderurgia brasileira tem uma geração média de resíduos de 700kg por tonelada de aço produzido. A recuperação dos teores metálicos contidos nesses resíduos passou a ser muito importante tanto quanto aos limites impostos pelas legislações ambientais, como do ponto de vista econômico, visto que substituem matérias-primas empregadas no processo. Carepa é um produto oriundo da oxidação da superfície do aço quando submetido ao gradiente térmico ou simples ação do tempo. Uma planta piloto foi instalada na ETE-III da VMB, onde foi gerada a carepa limpa para os testes na própria empresa. A técnica por DUS mostrou que este material é de fácil processamento e que eleva o seu valor agregado, substituindo com eficácia a utilização da carepa nas operações de refino.Item Avaliação estrutural da influência do pó pré-ligado Fe65Nb na produção de matrizes metálicas via metalurgia do Pó.(2019) Silva, Amanda Cristina Gonçalves; Assis, Paulo Santos; Oliveira, Hellen Cristine Prata de; Assis, Paulo Santos; Lobo, Cândido Jorge de Sousa; Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo; Batista, Adriano Corrêa; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Oliveira, Hellen Cristine Prata deA metalurgia do pó é o processo de fabricação de peças metálicas com excelente rigor dimensional a partir da sinterização de pós metálicos. A produção das peças consiste basicamente na etapa de compactação, que é a mistura e modelagem dos pós, e sinterização, que é o aquecimento destes sob pressão. Tal técnica é utilizada para a produção de ferramentas diamantadas que são utilizadas no beneficiamento de rochas ornamentais e na construção civil. São exemplos de peças produzidas por essa técnica as ferramentas diamantadas utilizadas no beneficiamento de rochas ornamentais, comumente compostas de ferro, cobre e cobalto. O cobalto é o responsável por agregar boa resistência mecânica e ligar o diamante à matriz metálica, porém tal elemento apresenta elevado valor de mercado, bem como comprovada toxidade, sendo assim, busca-se neste trabalho avaliar a substituição do cobalto, por nióbio, elemento que tem boa afinidade com o Ferro e que possui 98,2 % de suas reservas no Brasil, daí a importância econômica da utilização desse elemento. O objetivo deste trabalho é estudar as matrizes metálicas Fe65Nb-Cu, variando-se o teor do pó pré-ligado Fe65Nb de 10 % a 100%, inovando-se na composição das ligas normalmente utilizadas. Dessa forma, esta pesquisa inédita contribuirá no desenvolvimento tecnológico e inovação para a produção de matrizes metálicas por meio da elaboração de uma nova liga que apresente custo competitivo e propriedades mecânicas que permitam alto desempenho em sua utilização final. Para a sinterização das amostras, foi utilizada a técnica de prensagem a quente, utilizando-se os parâmetros: 850 °C/35 MPa/3 min. Os corpos sinterizados passaram por uma caracterização microestrutural por meio de análises de MEV/EDS, DRX e dureza, e foram realizadas medidas de densidade e porosidade. A partir dos resultados é possível dizer que as composições de (10 % e 30 % de Fe65Nb) apresentaram os melhores resultados. A composição de 30 %Fe65Nb70 %Cu exibiu os melhores valores de dureza e densidade, e as melhores propriedades, sendo esta composição passível de ser utlizada como matriz metálica para produção de ferramentas diamantadas.Item Avaliação técnica de minérios de ferro para sinterização nas siderúrgicas e minerações brasileiras : uma análise crítica.(2003) Vieira, Cláudio Batista; Rosière, Carlos Alberto; Pena, Eloisio Queiroz; Seshadri, Varadarajan; Assis, Paulo SantosEsse artigo apresenta uma análise crítica da metodologia empregada para avaliação técnica rotineira de finos de minérios de ferro para sinterização, tanto por parte das siderúrgicas, quanto pelas minerações brasileiras, com base apenas no controle granulométrico e químico. Sugere- se a realização da caracterização mineralógica das partículas nucleantes, intermediárias e aderentes do sinter feed, visando à otimização do processo e à melhoria da qualidade intrínseca do produto, destacando os principais atributos que devem constituir a sua identidade microestrutural. Vislumbra-se, para os próximos anos, uma verdadeira revolução nos critérios que norteiam a análise técnica de minérios para os processos industriais de aglomeração.Item Avaliação técnica e ambiental da injeção de pneu moído como combustível redutor através das ventaneiras dos altos-fornos.(2023) Araújo Filho, Gerson de; Assis, Paulo Santos; Assis, Paulo Santos; Castro, José Adilson de; Murta, Jorge Luiz BresciaEste trabalho mostra o estudo viabilidade técnica e ambiental da utilização de pneu moído como combustível em altos-fornos. O pneu moído pode ser utilizado em substituição aos finos de carvão mineral e de finos de carvão vegetal em altos-fornos. A injeção através das ventaneiras contribui para geração de energia e geração de um gás para redução dos óxidos de ferro carregados nos altos-fornos. O pneu moído, quando é injetado nos altos-fornos, do ponto de vista ambiental contribui para diminuição dos pneus dispostos de forma inadequada. Uma das vantagens do uso do pneu moído é que como se trata de um resíduo, seu custo de aquisição e processamento é mais baixo que a obtenção do carvão pulverizado para injeção nos altos-fornos. Foi realizado um estudo comparativo entre o índice de combustão de pneus moídos com o de carvões pulverizados, utilizando o modelo físico de combustão de partículas, de elevado gradiente térmico, construído na Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP). Os resultados mostram uma boa combustibilidade do pneu moído, sendo obtidos através de um modelo de simulação que retrata condições semelhantes a que ocorre na região das ventaneiras dos altos-fornos.Item Avaliação técnica, econômica e ambiental de uma planta de captura e uso de carbono empregando os gases provenientes de um processo siderúrgico : estudo de caso com uma turbina a gás.(2022) Ribeiro, Natália; Leal, Elisângela Martins; Leal, Elisângela Martins; Guimarães, Luiz Gustavo Monteiro; Assis, Paulo Santos; Bortolaia, Luis AntônioO presente trabalho visa a análise técnica, econômica e ambiental de uma planta de captura e uso de carbono dos gases de exaustão de um processo siderúrgico para sua conversão em hidrocarbonetos e álcoois de interesse. Nesse sentido, é utilizado inicialmente o fluxograma COFE do CAPE-OPEN para avaliar os parâmetros operacionais a fim de obter um ponto ótimo para a conversão do gás de síntese em metanol. Na primeira análise, são simuladas as seguintes taxas de conversão de carbono em metanol a partir do gás de síntese: 58%-23% CO-CO2; 64%- 17% CO-CO2 e 70%-11% CO-CO2. Na segunda análise, o número de estágios na coluna de destilação é variado de 20 a 60 estágios. Para essas condições, a conversão de 58% de monóxido de carbono e 23% de dióxido de carbono em metanol é a menos atrativa. Em relação a alteração do número de estágios da coluna de destilação, a de 20 estágios representa a melhor opção. Posteriormente, o software CEA é utilizado para avaliar o comportamento das frações molares do gás de síntese em um reator de deslocamento água-gás. A melhor faixa de parâmetros operacionais obtidos é de 200 a 250oC para temperatura e 4,5 MPa para pressão e relação H2/CO2 de 2,0. Em seguida, é realizado um estudo sobre a cinética e a influência do reator de leito fixo adiabático e do catalisador comercial Cu/ZnO/Al2O3 na síntese de Fischer Tropsch para a formação de metanol e etanol. Através desse, é observado que, para a conversão em metanol, quanto maior a razão H2/CO2 maior a formação desse produto e menor a fração de CO2. Já para a formação de etanol, percebe-se que as frações desse combustível e de CO2 diminuem com o aumento da razão H2/CO2. Por fim, é realizado um estudo de caso contendo as análises exergoeconômica e exergoambiental de uma turbina a gás tendo como combustível o metanol. A menor eficiência exergética obtida no ciclo é a do compressor (27,02%) enquanto a maior é da câmara de combustão (48,63%). Em relação ao fator exergoeconômico, o menor valor é apresentado pela câmara de combustão, o que representa uma menor possibilidade de reduzir as irreversibilidades no equipamento. A turbina é o componente que apresenta a maior taxa de impacto ambiental, enquanto a câmara de combustão é o equipamento que demonstra maior facilidade de redução desse tipo de impacto, uma vez que apresentou um valor de indicador superior aos demais. Dessa forma, os resultados mostram que é possível a partir do gás de síntese produzir combustíveis que podem ser aplicados em equipamentos como a turbina a gás e além disso promover alterações que visam aumentar a eficiência com vistas a sustentabilidade.Item Avaliação térmica e estrutural de portas secas usadas em fornos de reaquecimento de placas para laminação de tiras de aço a quente.(2022) Carvalho, Lays Augusta Leal; Assis, Paulo Santos; Campos, Alex Milton Albergaria; Assis, Paulo Santos; Ferreira, Carlos Roberto; Murta, Jorge Luiz BresciaOs materiais refratários são amplamente utilizados em indústrias siderúrgicas pois além de resistirem a situações que envolvem elevadas temperaturas, são desenvolvidos para atenderem as demandas associadas à resistência mecânica. Assim, para que os fornos e os equipamentos siderúrgicos tenham uma boa performance, é necessário que eles sejam revestidos com materiais refratários apropriados, e uma instalação economicamente viável. Na laminação de tiras a quente, os fornos de reaquecimento de placas utilizam refratários, de várias composições, compatíveis com as solicitações de uso. E, nesses fornos, as portas de desenfornamento requerem atenção especial por se encontrarem em um ambiente agressivo quimicamente, de temperaturas e de tensões variadas. Comumente são usadas portas refrigeradas a água, que possuem algumas desvantagens quanto à manutenção e ao uso constante de água, porém há a alternativa do uso de uma porta seca que apresentam muitas vantagens em relação a porta refrigerada, trazendo ganhos econômicos e ambientais. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo, através do estudo térmico e estrutural e da análise da qualidade de fabricação e montagem dos blocos refratários, de avaliar o uso da porta seca nos fornos de reaquecimento da laminação de tiras a quente da ArcelorMittal Tubarão. A metodologia foi realizada através de modelagem computacional utilizando Ansys, com base nas temperaturas em que as portas de desenfornamento estão submetidas e outras variáveis do sistema de refratamento adotado. Assim, de posse de informações como densidade, temperatura interna do forno, temperatura ambiente, coeficiente de convecção entre a porta e o ambiente e emissividade da estrutura, foi possível fazer a modelagem térmica e estrutural da porta utilizando o software e selecionar os materiais de revestimento para o forno de reaquecimento para laminação de tiras a quente.Item Avanços na injeção de carvão pulverizado para a sua aplicação em altos-fornos.(2003) Assis, Paulo Santos; Martins, Weber de Brito; Vieira, Cláudio BatistaAlguns dados sobre a injeção de carvão pulverizado são mostrados bem como uma descrição do modelo de combustão de partículas com elevado gradiente térmico construído na Escola de Minas - UFOP. Usando misturas de três carvões, bem como pré-aquecimento de carvão, foi possível constatar que: o uso de misturas de mais de dois carvões bem como o seu pré-aquecimento podem ser duas técnicas a serem usadas em altos-fornos no sentido de melhorar ainda mais os rendimentos obtidos nos reatores que usam a técnica de injeção.Item Blast furnace’s replacement rate calculation for biomasses based on chemical and thermal properties.(2021) Campos, Alex Milton Albergaria; Barbosa, João Paulo Elias; Assis, Paulo SantosThe injection of pulverized materials in blast furnaces is a technique that has been used in iron making for reducing costs with reducing fuels and allows greater operational control. To be injected, the material needs some chemical, physical and thermal characteristics for the process. However, biomass presents as an economical and environmentally viable alternative to replace part of the coal used in this process. One variable analyzed in the reduction process is the replacement rate (RR), which is the amount of coke saved loading on the top of the reactor per quantity of material injected. There are some mathematical models for calculating the replacement rate based on properties, which are results of studies in determined blast furnaces. This work will show some calculations for replacement rate of biomasses using formulas from the literature. Some results show the technical feasibility for the use of biomass in blast furnaces.