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 Desempenho térmico de construções modulares : escritório de canteiro de obra com fechamento em placas de polipropileno.(2023) Souza, Denise Cristina de; Gomes, Adriano Pinto; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Gomes, Adriano Pinto; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus; Paula, Geraldo Donizetti de; Amparo, Lucas RoqueteO tipo de material empregado nos fechamentos de edificações interfere de forma significativa em seu desempenho térmico. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho térmico de uma edificação formada por módulos habitacionais, constituídos por paredes confeccionas com placas de polipropileno injetado reciclado, que tem a função de apoio técnico/administrativo na execução de serviços de construção e montagem eletromecânica de um mineroduto. A avaliação é realizada por meio de medições in loco, seguida de simulações computacionais no software EnergyPlus, conforme normativas prescritivas. O projeto da edificação é avaliado para o parâmetro mínimo de desempenho, considerando uma cidade representativa de cada uma das 8 zonas bioclimáticas brasileiras. Posteriormente, além da avaliação do projeto original, foram realizadas simulações paramétricas a fim de analisar o impacto de estratégias direcionadas para a melhora do desempenho térmico no estudo de caso. Os resultados mostraram que, o projeto analisado atingiu o desempenho mínimo, conforme estipulado em norma, somente nas cidades que representam as zonas bioclimáticas 5 e 8 (Belém, PA e Vitória da Conquista, BA). O comportamento térmico insatisfatório da edificação ventilada naturalmente se deve, dentre outros fatores, à capacidade térmica dos componentes. No entanto, verificou- se, na análise paramétrica, que, dentre os cenários analisados, nas zonas bioclimáticas mais quentes, o uso de tons claros nas placas de polipropileno e de estratégias para potencializar a ventilação natural nos ambientes, tiveram influência significativa no desempenho térmico da edificação. Nas regiões mais frias, destacou- se que o uso de isolamentos nos fechamentos verticais e horizontais melhorou o conforto ambiental do módulo habitacional.Item Uso da simulação para avaliar plano operacional de lavra definido pela técnica metaheurística Simulated Annealing.(2023) Ribeiro, Petrus Luís da Silva Gomes; Cabral, Ivo Eyer; Destro, Elton; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Rodovalho, Edmo da CunhaO objetivo fundamental do planejamento de curto prazo em uma mina a céu aberto é elaborar um cronograma de produção viável que atenda às restrições associadas aos processos de lavra e beneficiamento, com o intuito de maximizar os ganhos ou a quantidade total de minério produzido respeitando as restrições relacionadas à qualidade da mistura de minérios. Assim, uma parte fundamental desse plano envolve o tratamento da questão da mistura de minérios, que busca a determinação do ritmo de lavra em vários locais de trabalho com o objetivo de fornecer alimentação de minério adequada para as etapas subsequentes da produção mineral. No entanto, a resolução desse problema, quando feita sem a utilização de técnicas computacionais e conceitos de otimização, pode levar a um desempenho abaixo do ideal. Várias propostas têm sido apresentadas na literatura para resolver o Problema de Mistura de Minérios, incluindo programação linear e técnicas metaheurísticas. Essa última emprega conhecimentos de programação de computadores e otimização para resolver o Problema da Mistura de Minérios com alocação dinâmica de caminhões. Neste trabalho, foi utilizada a metaheurística Simulated Annealing a qual é inspirada em fenômenos metalúrgicos. O estudo foi dividido em duas partes: a primeira envolve a implementação da metaheurística Simulated Annealing para resolver um problema de otimização, enquanto, a segunda, envolve a avaliação da melhor solução gerada pela metaheurística através da execução de um modelo de simulação a eventos discretos. O código foi escrito na linguagem de programação Pascal e utiliza o Ambiente de Desenvolvimento Integrado Lazarus, enquanto o modelo de simulação foi construído e executado no software Arena com o intuito de avaliar a solução obtida pelo modelo de otimização (plano de lavra otimizado). O modelo de simulação leva em consideração as incertezas relacionadas ao desempenho dos equipamentos e aos tempos de ciclo da frota, pois considera a natureza estocástica das informações. Como resultado, a solução otimizada obtida através da metaheurística Simulated Annealing foi considerada viável (satisfatória), pois as hipóteses nulas relacionada à produção e à qualidade não foram rejeitadas (ao menos operacionalmente) e o cenário simulado apresentou pequenas divergências entre os valores otimizados e simulados para todas as medidas de desempenho do sistema (foi utilizado um intervalo de confiança de 95%). Por fim, este estudo contribui para melhorar o planejamento operacional de lavra de uma mina a céu aberto, buscando otimizar e avaliar/validar planos operacionais de lavra de curto prazo por meio do uso de ferramentas computacionais.Item Métodos para avaliação de desempenho térmico de edificações envolvendo simulações energéticas.(2023) Mendes, Vítor Freitas; Mendes, Júlia Castro; Mendes, Júlia Castro; Gomes, Adriano Pinto; Caetano, Lucas FonsecaO desempenho térmico inadequado é um dos vários problemas que atingem as edificações brasileiras, gerando prejuízos econômicos, sociais e de saúde para os usuários. Esse desempenho ruim leva à dependência de estratégias ativas para o condicionamento interno, consumindo energia e gerando impactos ambientais. Nesse cenário, vários pesquisadores se dedicam ao desenvolvimento de estratégias para mitigar esse problema. Uma das maiores vertentes nessa avaliação é com base em dados obtidos a partir de simulações energéticas. Contudo, a forma e os parâmetros para avaliar esses dados e determinar o desempenho térmico da edificação variam significativamente conforme as preferências e a regiãresumo da equipe de pesquisa. Assim, o primeiro capítulo deste trabalho propõe investigar os métodos existentes para avaliação de desempenho térmico de edificações, a partir de uma revisão bibliográfica estruturada dos últimos 12 anos, em que 158 artigos completos foram lidos. Como resultados, os métodos mais utilizados foram identificados e explicados, e foi levantado um panorama atual das pesquisas e lacunas sobre o tema. As metodologias mais recorrentes na análise foram o Método da Carga Térmica (95%), o Método Graus- Horas (ou Graus-Dias) (9%) e o Método dos Dias Típicos (5%). No segundo capítulo deste trabalho, foi feita uma análise de desempenho térmico de duas edificações com três estratégias construtivas para as paredes (alvenaria tradicional, alvenaria estrutural e parede de concreto), a partir dos métodos mais recorrentes da literatura e das variações de temperatura operativa. Como resultado, observou-se que os melhores sistemas construtivos variam conforme o método analisado e a temperatura operativa ajustada, indicando a necessidade de se fazer análises baseadas em parâmetros que refletem a realidade da edificação. Assim, este trabalho pretende ser uma base referencial e teórica para futuras avaliações de desempenho térmico de edificações.Item Análise do impacto da distribuição de ar em ambientes isolados climatizados para pacientes com doenças transmissíveis pelo ar via simulação computacional.(2022) Pimenta, João Vitor Fernandes de Paula; Bortolaia, Luis Antônio; Bortolaia, Luis Antônio; Machado, Luiz; Pimenta, Fausto Aloísio Pedrosa; Leal, Elisângela Martins; Rocha, Luiz Joaquim CardosoAtualmente, o principal método de transmissão de doenças pelo ar é o aerossol. Em ambientes hospitalares tem-se uma grande preocupação no controle desse tipo de disseminação, principalmente no que diz respeito às contaminações cruzadas. Para isso, os estabelecimentos de saúde normalmente possuem ambientes denominados de quartos para isolamento de pacientes com infecção transmitida pelo ar. Esse tipo de ambiente tem por objetivo isolar o ar contaminado interno em relação às áreas e ambientes adjacentes. Para tanto, é necessário manter o quarto em um diferencial de pressão negativo, ou seja, retirar um volume de ar maior do que será insuflado. Mas, uma forma de contaminação cruzada normalmente negligenciada em projetos dessa área é a que atinge o acompanhante e/ou os profissionais que mantém contato com esse paciente. O objetivo desse trabalho é analisar a distribuição de ar nesses ambientes de forma a mitigar essas possíveis transmissões. As análises do ambiente isolado, em diferentes configurações de posicionamento de bocais de ar, são realizadas via simulações computacionais em CFD (Computational Fluid Dynamics), buscando avaliar quais configurações são mais eficientes, considerando a influência das posições do insuflamento e exaustão na distribuição do ar. Dessa forma, o estudo das localizações das aberturas de insuflamento e exaustão permitem estabelecer um controle mais efetivo da disseminação das contaminações, definindo a melhor configuração de distribuição de ar. Com os resultados obtidos, nota-se que, a grelha posicionada atrás da cama, a uma distância de 20cm abaixo do eixo de ocupação, torna o sistema de exaustão mais eficiente nesses ambientes, melhorando assim a mitigação de possíveis contaminações cruzadas. Além disso, a temperatura no ambiente para essa opção de posicionamento de grelha se manteve em um intervalo aceitável para o conforto de 21oC a 24°C.Item Determinação da função quebra de minério em diferentes condições operacionais em escala de laboratório.(2022) Maia, Alair Corrêa; Lima, Rosa Malena Fernandes; Alves, Vladmir Kronemberger; Alves, Vladmir Kronemberger; Galery, Roberto; Montenegro, Luiz Claudio MonteiroA cominuição é um processo fundamental para as usinas de processamento mineral, garantindo a fragmentação do minério para uma vasta faixa de tamanhos inferiores. Já o moinho de bolas é um dos equipamentos mais utilizados, por trabalhar nos limites de alimentação e produto adequados à desagregação dos minerais da ganga e apresentar exequível possibilidade de escalonamento, importante diferencial, na medida em que os estudos teóricos podem ser desenvolvidos em paralelo aos testes experimentais nos laboratórios de pesquisas ou nas próprias empresas. O processo de cominuição industrial permanece pouco eficiente, apesar das evoluções nas pesquisas científicas, estas podem ser consideradas apenas incrementais. Todavia, pela robustez desta indústria, responsável por grande parte do consumo da energia elétrica global, pequenas melhorias nos equipamentos e processos podem significar grande retorno financeiro. Este trabalho traz um resumo histórico da cominuição e o seu desenvolvimento, tratando das abordagens energética e fenomenológica utilizadas para escalonar ou redimensionar os moinhos de bolas, facetando entre os modelos de Bond e do balanço populacional (PBM), este último, importante passo para a transformação da análise do processo, de uma matriz tipicamemente experimental, para uma de modelamento matemático e consequente análise computacional e simulação dos eventos de quebra. Na parte experimental, os esforços se concentraram no levantamento da Função Quebra ( ), em diferentes condições, utilizando o método BII de Austin; e a Função Seleção resolvem o PBM para moagem. Como complementação, são discutidas metodologias alternativas que, no contexto deste trabalho, devem ser consideradas ferramentas potenciais para a otimizaçao de moinhos e dos processos de cominuição: o método dos elementos discretos (DEM) e a metodologia da região atingivel (AR). Os resultados práticos mostraram que a Função Quebra possui baixa variabilidade e a sua determinação independe das condições dos testes, portanto, a sua determinação cuidadosa em laboratório é uma ótima opção para a obtenção de dados precisos para a resolução do PBM e simulação do processo de moagem por moinhos de bolas.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 Uso de simulação de eventos discretos para avaliação de desempenho de caminhões autônomos em mineração.(2020) Barbosa, Rodrigo Correia; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Curi, Adilson; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Cabral, Ivo Eyer; Rodrigues, Lásara FabríciaEste trabalho apresenta a criação de um simulador especializado para o sistema de carregamento e transporte, sua validação comparando resultados simulados a duas operações reais de perfil operacional distinto, além de comparativo com software comercial. O simulador foi aplicado no estudo do desempenho de caminhões autônomos em ambiente de mineração a céu aberto. Apresenta-se a metodologia e algoritmos do simulador de maneira genérica, possibilitando sua replicação e implementação futura em qualquer plataforma. A implementação feita como parte da pesquisa desenvolvida demonstrou a boa qualidade das simulações, quando comparadas a situações reais, e viabilizou a criação de diversos cenários de operação com caminhões autônomos, culminando na identificação de ganhos de produtividade de até 10%, associados à maior estabilidade operacional esperada com equipamentos autônomos em comparação com operadores humanos.Item A aplicação de Simheuristic para operação eficiente de um circuito de britagem.(2019) Santos, Mário Sérgio dos; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Cota, Luciano Perdigão; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Cota, Luciano Perdigão; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Dórea, Carlos Eduardo Trabuco; Mazzinghy, Douglas BatistaNem sempre a opção de utilizar todos os equipamentos disponíveis em uma linha de produção é a solução de maior produtividade. Neste trabalho, um algoritmo baseado em Simheuristic é aplicado em um sistema de suporte à decisão que busca a quantidade ótima de equipamentos que devem operar no circuito de britagem. O estudo é feito com base em um circuito de britagem de minério de ferro da usina de Conceição II, localizada em Itabira-MG, da empresa Vale S.A., composto por 16 britadores divididos em 4 estágios de britagem. Desenvolve-se um simulador do processo de britagem, considerando-se as dificuldades inerentes às aplicações industriais, tais como erros e/ou indisponibilidade de medições, imprecisão de modelos, dimensão do processo etc. Na sequência implementa-se o otimizador que tem como função objetivo o resultado da simulação. Os resultados de diversos cenários simulados mostram um aumento de produção e uma redução do consumo energético.Item Gestão de riscos em minas subterrâneas : avaliação da ventilação em minas profundas.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Machado, Hermano Gomes; Vieira, Fernando Manuel Castanheiro da CruzEsta dissertação pretende testar a segurança operacional para vários cenários de produção para a mina de Cuiabá, mineração subterrânea de ouro no Brasil, localizada na região metropolitana de Belo Horizonte, na cidade de Sabará, estado de Minas Gerais, levando em consideração os princípios e os conceitos de avaliação de riscos para ventilação de minas subterrâneas profundas. Vários cenários de produção aplicáveis aos ambientes laborais são avaliados por meio de uma abordagem de modelagem computacional, utilizando-se do Visual Ventsim™, software para simulação de ventilação de minas e projetos de ventilação. A intenção é testar a segurança operacional da mina para uma taxa de produção máxima hi potética advinda da análise de jazidas mineralizadas, comparada com o cenário atual de produção. As condições ambientais subterrâneas para garantir as c ondições adequadas para os trabalhadores das minas e os equipamentos são obedecem aos requisitos legais. Os modelos levam em conta redes complexas, usando condições ambientais locais, condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico das rochas, as seções retas e dimensões, bem como sua resistência ao fluxo e ar. Os parâ metros foram obtidos por medição local ou com base em testes laboratoriais. Os modelos aplicados são calibrados contra medições e observações efetuadas in situ para se obter um modelo com uma aderência de 95%. Os modelos obtidos provaram estar totalmente integrados com a análise dos fluxos de ventilação, calor e contaminantes de ventilação. A partir do modelo calibrado foram desenvolvidos dois modelos sucessivos: o primeiro mantém a taxa de produção atual, e o segundo, uma taxa hipotética de produção máxi ma considerada para essa mina, porém ambos representam a lavra em profundidade. O critério utilizado para testar a segurança operacional da mina foi a simulação de um incêndio no ar de adução e a verificação dosefeitos das altas concentrações de fumaça ou gases tóxicos em uma situação de emergência. A simulação dinâmica de contaminantes é apresentada para um incêndio hipotético, bem como são apresentadas suas limitações e hipóteses simplificadoras. Finalmente, este estudo analisou os resultados dessas simulações e considera como um relevante apoio e contribuição para o planejamento e projeto de minas subterrâneas, objetivando obter a operação segura de mina s profundas, seja no dia a dia, seja em situações de emergência.