EM - Escola de Minas
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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.
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Item Estratégias de controle para alimentadores de elevado tempo morto em circuitos de transportadores de correia.(2022) Moraes, Tiago Alves; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Silva, Moisés Tavares da; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Silva, Moisés Tavares da; Santana, Adrielle de Carvalho; Acioli Junior, GeorgeNeste trabalho são abordadas estratégias de regulação de fluxo mássico em alimentadores para circuitos de transportadores de correia, em processos de beneficiamento de minério de ferro, quando o tempo morto é elevado. Neste caso, o tempo morto consiste na diferença entre o instante do evento de mudança de velocidade do alimentador e o instante do evento da detecção do efeito desta mudança na balança de medição de vazão deste equipamento. A motivação deste trabalho é o desempenho inferior medido nas malhas de controle, atuantes nos alimentadores de correia com maior tempo morto, em relação às demais malhas do Complexo Minerador em Carajás, no Pará. O esforço neste sentido é justificado pela obtenção do aumento da segurança operacional, evitando valores de vazão acima da referência nominal dos equipamentos, e pelo alcance do uso otimizado da capacidade dos circuitos de transporte de massa. Estes resultados são entregues para as equipes de controle de processo, por meio do emprego e do aprimoramento de estratégias avançadas de controle para este tipo de malha. Inicialmente, são investigadas as melhores estratégias aplicadas atualmente em plantas de beneficiamento de minério de ferro na Vale S.A. Para isso, por meio de identificação de sistemas, é obtido um modelo do sistema físico que compõe o alimentador alvo do estudo. São avaliadas as seguintes estratégias de controle: controlador PID, controlador IMC (Internal Model Control) e preditor de Smith. Conclui-se que o emprego da estrutura com Preditor de Smith, com aderência de massa alimentada de 99,08 %, foi a de melhor desempenho.Item Investigação e verificação experimental de um sistema robotizado para emenda de correias transportadoras.(2020) Rodrigues, Guilherme Brito; Freitas, Gustavo Medeiros; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Battistel, Andrei Giordano de HolandaOs transportadores de correia (TCs) desempenham papel fundamental no transporte de materiais sólidos, apresentando vantagens como baixo custo de operação e segurança de aplicação em diferentes aplicações, incluindo processos de mineração. Devido ao intenso uso, estas estruturas necessitam de manutenção rotineira. A manutenção dos trechos desgastados da correia demanda um tempo considerável, além de apresentar riscos operacionais aos trabalhadores. Diante disso, esta dissertação propõe o estudo de uma solução robotizada com a finalidade de aumentar a automatização do processo de emenda de correias. Inicialmente foram escolhidas algumas etapas do procedimento de emenda a serem automatizadas: o mapeamento de parâmetros internos e externos da correia, além da realização de marcações de referência. As dimensões da correia são obtidas através de triangulação óptica, utilizando um laser linear verde mais uma webcam acoplados ao robô. Já a posição dos cabos de aço dentro da correia é determinada utilizando um sensor indutivo. Testes de conceito para validar as etapas da solução proposta são realizados com auxílio de um ambiente virtual de simulação por meio do desenvolvimento de um gêmeo digital no CoppeliaSim que simula as condições da área operacional onde são realizadas as emendas. As atividades realizadas no simulador são testadas em bancada utilizando um braço manipulador ABB IRB120 e ferramentas de instrumentação e marcação para modelar a correia e fazer indicações de referência. Todo o sistema foi implementado utilizando o Robot Operating System(ROS), e o comando dos manipuladores robóticos utilizando ferramentas do ROS Industrial, MoveIt! e a biblioteca de planejamento de caminhos Descartes Path Planning.Item Deep Learning e Device Edge na implementação de detetor de rasgo de correia transportadora de minério de ferro.(2021) Klippel, Emerson; Oliveira, Ricardo Augusto Rabelo; Oliveira, Ricardo Augusto Rabelo; Matos, Edson Jorge de; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Reis, Agnaldo José da RochaTransportadores de correias estão entre os principais ativos utilizados em usinas de beneficiamento de minério de ferro, sua disponibilidade e confiabilidade impactam diretamente na performance global dessas plantas tanto em aspectos de saúde e segurança das pessoas como em financeiros. Entre os modos de falhas desses dispositivos são comuns os rasgos nas correias transportadoras de borracha vulcanizada devido a diversos agentes como materiais cortantes e perfurantes provenientes da mina e ou sucatas mecânicas diversas. Os sistemas atuais de detecção de rasgo baseados em dispositivos eletromecânicos, óticos, eletromagnéticos ou de eletrônica integrada as correias não possuem a confiabilidade, robustez e facilidade de manutenção necessárias aos ambientes de mineração. Sendo assim o presente trabalho apresenta a implementação de um sistema de sensoriamento utilizando captura de imagens com detecção em tempo real de rasgos e ou anomalias do tapete da correia através de modelos deep learning. A implementação do deep learning deverá atender a requisitos de baixa demanda computacional permitindo sua aplicação em computador de borda de baixo custo e sem conectividade externa para processamento das informações, alinhado aos preceitos de edge AI. Para o treinamento do modelo será construído dataset específico com imagens de situações de rasgo e normais de correias reais. Todo o processo de treinamento e conversão do modelo para uso com device edge será abordado na metodologia, bem como as estratégias de execução das coletas de imagens, construção de protótipos e testes de campo. Para os testes executados com a versão final do protótipo a precisão de detecção de rasgo foi de 98%, mostrando a viabilidade vi do uso de deep learning em conjunto com device edge para detecção de rasgos de correia transportadoras.Item Investigação e simulação de sistema robótico para automatização da emenda de correias transportadoras.(2021) Santos, Luan Fernandes; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Freitas, Gustavo Medeiros; Pritzelwitz, Philip von; Pessin, Gustavo; Battistel, Andrei Giordano de HolandaAs companhias mineradoras investem cada vez mais em automatização da produção, das minas aos terminais de exportação. Os transportadores de correia são amplamente utilizados para o transporte de minério, garantindo versatilidade e fluxo na produção. Apesar dos baixos custos operacionais, as intervenções para manutenção nos transportadores são constantes, com destaque para a emenda vulcanizada de correias, um complexo procedimento manual de longa duração. Como parte de um projeto da Vale para aumentar o nível de automatização da emenda de correias transportadoras, este trabalho estuda a aplicação de sistemas robóticos na execução do processo, visando aumentar os padrões de segurança e qualidade. Inicialmente foram escolhidas algumas etapas do procedimento de emenda a serem automatizadas: o mapeamento de parâmetros internos e externos da correia e a remoção da camada superior de borracha. A investigação é baseada no controle de manipuladores robóticos para a execução dessas tarefas. Estratégias de controle de seguimento de trajetórias são desenvolvidas a partir do modelo cinemático do sistema robótico. A solução está sendo desenvolvida com a ajuda de um ambiente virtual de simulação, mais duas bancadas de teste montadas para verificar a viabilidade da utilização do braço manipulador industrial, sistema de instrumentação e ferramenta de corte de borracha. A validação conceitual e experimental destas etapas corresponde ao primeiro passo para automatizar o processo de emenda de correias.Item Desenvolvimento de um sistema de medição de umidade de minério de ferro em correia transportadora.(2019) Pinto, Érica Silva; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Leal Filho, Laurindo de Salles; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Leal Filho, Laurindo de Salles; Silva Junior, Sávio Augusto Lopes da; Almeida, Silvia Grasiella MoreiraA umidade de materiais é um parâmetro muito utilizado na indústria. Na mineração, por exemplo, é um fator determinante na linha de produção de minério de ferro. Umidades elevadas podem resultar em instabilidade de pilhas em pátios de estocagem, aumentar os custos de produção e, principalmente, tornar o processo de extração, transporte e beneficiamento de minério de ferro ineficaz. Além dessas consequências, quantidades de água acima de limites pré-estabelecidos podem inviabilizar o transporte de minério em navios. Em contrapartida, baixas umidades podem resultar em emissão de particulados de minério na atmosfera e, consequentemente, perda de material comercializável. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor de umidade de minério de ferro em correia transportadora, em escala laboratorial, que pode, futuramente, ser adaptado ao ambiente industrial. A estrutura que sustenta o sistema de medição se movimenta paralelamente ao transportador de correia e juntamente ao minério, fazendo com que a velocidade relativa entre a célula de medição e o minério seja próxima de zero. Essa montagem permite que a medição do conteúdo de água do minério seja realizada em tempo real e in situ. O elemento sensor utiliza o método capacitivo vii como princípio de medição, sendo capaz de determinar a constante dielétrica relativa do meio onde está inserido e correlacioná-la com a umidade em base seca do minério de ferro. Com o objetivo de diminuir o efeito da componente condutiva na medição da constante dielétrica relativa, um método intitulado real-dual-frequency foi aplicado. O sensor desenvolvido se limita a minerais com condutividade elétrica máxima de 800 μS/cm e foi testado utilizando um minério de granulometria fina (pellet feed com menos de 0,15mm) com 65% de teor de ferro. O sistema desenvolvido possui faixa de medição de umidade em peso de 0 a 14% com base seca e apresenta erro máximo de 1,64%, mesmo com o minério em movimento.Item Sistema automático para a inspeção visual de transportadores de correia por meio de redes neurais convolucionais.(2020) Santos, André Almeida; Guimarães, Frederico Gadelha; Reis, Agnaldo José da Rocha; Guimarães, Frederico Gadelha; Reis, Agnaldo José da Rocha; Almeida, Silvia Grasiella Moreira; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Pessin, GustavoOs Transportadores de Correia são o meio de transporte mais difundido para grandes quantidades de materiais no setor de mineração. Portanto, métodos autônomos que podem ajudar os seres humanos a realizar a inspeção dos transportadores são uma grande preocupação para as empresas. Projetos que buscam solucionar problemas de segurança nas inspeções de transportadores são necessários e de grande valia para as empresas. Este trabalho apresenta um detector visual novo e automático que reconhece o acúmulo de sujeira nas estruturas dos transportadores de correia, uma das tarefas dos inspetores de manutenção. O sistema proposto envolve o treinamento de uma rede neural convolucional a partir de imagens RGB. O uso da técnica de aprendizado por transferência com redes consolidadas para classificação de imagens mostrouse eficaz para este objetivo com a comparação de dois cenários diferentes. O melhor cenário apresentou uma acurácia média de 0,892 com um F-1 score de 0,836 para o reconhecimento de sujeira. Um experimento de validação de campo serviu para avaliar o desempenho do sistema proposto em uma tarefa de classificação em tempo real. Nesta etapa, foi avaliado um recall de 0,77 com F-1 score de 0,75 para o reconhecimento de sujeira.Item Detecção automática de defeitos em rolos de transportadores de correia utilizando sensoriamento ultrassônico.(2019) Ericeira, Daniel Rodrigues; Pessin, Gustavo; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Pessin, Gustavo; Bianchi, Andrea Gomes Campos; Coelho, Bruno Nazário; Rocha Filho, Geraldo Pereira; Rocha, Filipe Augusto SantosTransportadores de correia são os principais equipamentos que compõem a logística de um terminal portuário. As partes rolantes do transportador de correia podem falhar principalmente devido a rolos danificados, que podem causar avarias graves à planta, como rasgar a correia e causar incêndios. Atualmente, a proteção do transportador é feita por sensores que indicam uma anormalidade já ocorrida, ou com inspeção humana que utiliza experiência prática em busca de sinais visuais, sonoros e de temperatura excessiva que indiquem falhas iminentes. Com objetivo de auxiliar o atual sistema corretivo e de inspeção local com análise de dados para detectar falhas mecânicas iminentes, é proposto um modelo de classificação de defeitos em rolos. Foram realizadas gravações de ultrassom em rolos sem ruídos perceptíveis, classificados como “nãodefeituosos” e em rolos que apresentavam ruídos característicos de falhas já perceptíveis, classificados como “defeituosos”. A base de dados montada foi utilizada para treinamento e teste de desempenho de algoritmos de aprendizado de máquina do tipo Random Forest e Multilayer Perceptron. Foram elaborados quatro tipos de experimentos para teste, dois usando dados no domínio do tempo e dois usando dados no domínio da frequência, com atributos estatísticos diferentes. Os resultados obtidos em testes de classificação mostraram que existe um padrão característico na faixa de ultrassons que difere os rolos não-defeituosos de defeituosos, conforme pré-avaliados com métodos tradicionais de inspeção humana. No melhor caso, o experimento usando média móvel dos dados no domínio da frequência apresentou média de classificação correta de rolos de 83,68%, tendo o melhor resultado com taxa de acerto de 90%.