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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    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 Moreira
    Umidades 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%.
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    Influência da goethita no limite de umidade transportável - TML de finos de minério de ferro.
    (2023) Paula, Raphael Lessa de; Lima, Rosa Malena Fernandes; Ferreira, Rodrigo Fina; Lima, Rosa Malena Fernandes; Lima, Neymayer Pereira; Alves, Vladmir Kronemberger
    O Brasil é o segundo produtor mundial de minério de ferro, tendo produzido 460 milhões de toneladas no ano de 2021. Cerca de 360 milhões de toneladas desta produção foram exportadas, principalmente, para os seguintes países: China (68%), Malásia (6,4%) e Japão (3,6%). A exportação é feita via transporte marítimo, que é regulamentado em âmbito internacional pela Organização Marítima Internacional (IMO), visando garantir a segurança das embarcações e da tripulação, devido aos riscos químico, estrutural, de estabilidade e a possibilidade de liquefação das cargas úmidas de materiais a granel transportados. Por essa razão, a umidade dos produtos embarcados de minérios, tais como finos de minério de ferro, deve ser inferior ao Limite de Umidade Transportável (TML – Transportable Moisture Limit), que corresponde à umidade em massa (base úmida) para grau de saturação de 80%. Este parâmetro pode ser obtido por meio de teste de compactação, dentre eles cita-se o teste Proctor/Fagerberg Modificado para Finos de Minério de Ferro (PFD80). O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da proporção da goethita (FeO.OH) nos resultados do Limite de Umidade Transportável (TML) de finos de minério de ferro. Para tal, foi efetuada caracterização física (análise granulométrica, massa específica e área superficial específica), química e mineralógica (microscopia ótica e difração de raios X) de duas amostras naturais de finos de minério de ferro denominadas de amostra 1 (SF1), contendo 10,70% de goethita (PPC = 1,94% ) e amostra 2 (SF2) com 53,40% de goethita (PPC = 6,13%), que foram misturadas em diferentes proporções de SF1:SF2 (100:0; 0:100; 25:75; 33:67; 50:50; 67:33; 75:25) para posterior ensaios de Proctor (PFD80) e determinação do Limite de Umidade Transportável. Pelos resultados obtidos, foi constatado que, quanto maior o teor de goethita em produtos de finos de minério de ferro, foi obtido maior valor de TML, levando em consideração uma mesma distribuição granulométrica.
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    Desenvolvimento de dispositivo automático de medição de umidade de minério de ferro.
    (2022) Neiva, Matheus Teixeira; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Pritzelwitz, Philip von; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Pritzelwitz, Philip von; Pabón, Rosa Elvira Correa; Santos, Eduardo Nunes
    A umidade presente nos materiais é um parâmetro essencial para vários processos industriais. Na mineração, essa variável exerce muita influência em várias etapas da cadeia produtiva, como nos transportes ferroviário e marítimo, na pelotização e no armazenamento. Devido ao minério de ferro ser um produto com propriedades físicas variáveis, por causa da sua origem e dos diferentes tipos de processos produtivos, a medição dessa característica em específico é demasiadamente lenta e trabalhosa. Atualmente, a umidade é mensurada por meio de um método de pesagem e de secagem em estufa que demora mais de quatro horas para entregar o resultado de medição, o que acarreta em atrasos e retrabalhos ao longo da cadeia produtiva. De forma alternativa, existem métodos indiretos baseados na medição de propriedades elétricas dos materiais, que apresentam menor tempo de resposta. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um equipamento de bancada baseado na medição da impedância complexa e da densidade aparente do minério de ferro. Para tornar o procedimento de medição ainda mais rápido e mais padronizado, automatizou-se o equipamento por meio de sensores de posição e dispositivos eletromecânicos, reduzindo-se, assim, a interferência do operador. Além disso, avaliou-se o uso de técnicas de Inteligência Artificial na análise dos dados fornecidos pelo sistema. Testes realizados com uma versão manual do equipamento no Porto da Ponta da Madeira, São Luís, MA, apresentaram resultados muito promissores, visto que a incerteza de medição da umidade foi igual a 0,1578 pontos percentuais de umidade em base úmida, com um coeficiente de determinação de 98,41%, utilizando-se redes neurais artificiais. O equipamento automático, utilizando-se de regressão linear múltipla, apresentou uma incerteza de 0,71 pontos percentuais de umidade em base úmida, com um coeficiente de determinação de 98%. Esses resultados demonstram o grande potencial da solução, mas também evidencia a necessidade de análises mais profundas com o equipamento automático, visto que não foi possível realizar análises com técnicas de inteligência artificial, devido à base de dados pequena.
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    Desempenho térmico de habitações considerando-se os efeitos da umidade na envoltória.
    (2019) Araújo, Mariana Tonini de; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano Pinto; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano Pinto; Bortolaia, Luis Antônio; Rocha, Cecília Gravina da
    A tipologia de construção de uma edificação, os materiais de construção que a compõe, sua orientação e localização geográfica, sua função social e sua interação com o clima local são fatores que podem produzir impactos negativos no consumo energético para o condicionamento da habitação, o qual visa oferecer conforto térmico aos ocupantes. Por meio de um projeto estrutural adequado e da utilização de tipos de fechamento que apresentem bom desempenho térmico em relação ao clima local é possível uma melhor eficiência global da edificação. Diversas variáveis estão envolvidas nos processos de troca de calor e de massa entre o meio externo e o ambiente interno, influenciando a resposta adequada da edificação, tais como: parâmetros climáticos e ambientais, número de ocupantes e atividades realizadas por estes, características termofísicas dos fechamentos e demais materiais de construção, dentre outros. Devido ao grande número de variáveis existentes nos processos térmicos a simulação computacional é o método mais adequado a ser utilizado, sendo o programa EnergyPlus indicado pela NBR 15.575 para realização de simulações energéticas. Em muitas análises de eficiência energética no entanto, o cálculo da condução de calor através da envoltória da edificação não considera o transporte e armazenamento de umidade pelos materiais de construção que a compõe, o que pode levar a erros na obtenção da temperatura e umidade relativa internos. Dessa forma, neste trabalho avalia-se os efeitos da umidade na envoltória de uma edificação, por meio da simulação computacional no EnergyPlus de uma habitação residencial unifamiliar térrea, em alvenaria de tijolos cerâmicos e concreto maciço, comparando-se os modelos higrotérmicos Effective Moisture Penetration Depth Model (EMPD) e Combined Heat and Moisture Transfer Model (HAMT) ao modelo Conduction Transfer Function Model (CTF), o qual não considera efeitos de umidade na envoltória. Verifica-se uma maior umidade relativa do ar e razão de umidade da zona térmica analisada quando se utiliza o modelo HAMT na simulação numérica dos dois fechamentos, e uma redução dos valores de temperatura interna do ambiente. Em termos quantitativos, comparando-se os modelos HAMT e EMPD com o modelo CTF, a demanda energética anual de resfriamento pode apresentar uma redução de 28% com o modelo EMPD na alvenaria e um aumento de 5% com o HAMT no concreto maciço. Para a demanda energética anual de aquecimento, a qual possui valores irrisórios em relação ao resfriamento, o modelo EMPD pode apresentar uma redução de 57% para o concreto maciço e o modelo HAMT chega a aumentar seu consumo anual em 68% na alvenaria, em relação ao modelo CTF.
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    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 Moreira
    A 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.
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    Eletroperfilagem do desaguamento de granéis.
    (2016) Reis, Jonathan Leandro Martins; Luz, José Aurélio Medeiros da; Barbosa, Maria Sílvia Carvalho; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique
    O desaguamento de granéis é etapa auxiliar no processamento de sistemas particulados e visa a adequar a sua umidade a etapas subsequentes ou, mesmo, a atingir especificações de produtos. Apesar de outras técnicas serem mais comumente empregadas, o peneiramento pode ser aplicado para abaixar a umidade de granéis, dependendo basicamente das características morfológicas e texturais do leito de partículas, dos parâmetros vibracionais da peneira, sua inclinação e a distância percorrida sobre uma peneira desaguadora. Objetivou-se, aqui, abordar o desaguamento empregando-se método da eletrorresistividade, com interpolação de dados espaciais (nas coordenadas x, y e z de pontos no interior do leito de particulados sobre a tela). Utilizando-se peneiras em escala de bancada e piloto e um eletrorresistivímetro, avaliou-se a evolução do perfil de desaguamento do material (areia quartzosa úmida) ao longo do equipamento. O clássico arranjo Wenner α foi empregado para monitorar, por intermédio de eletrodos de fio de cobre, uma malha amostral no leito particulado. Outrossim, a evolução do perfil de drenagem gravitacional de um sistema polidisperso confinado em uma baia de dimensões reduzidas também foi estudado. Para que a correlação da umidade intersticial do material com a eletrorresistividade aparente, desenvolveu-se uma curva de calibração, a qual aplica-se a umidades entre 4,5 % (mínima que o método eletrorresistivimétrico apresentou aplicabilidade) e 18,0 % (correspondente à saturação dos poros do material). Experimentos preliminares, conduzidos em peneira em escala de bancada, permitiram detectar as limitações do método e estabelecer a viabilidade de sua utilização. Ensaios com maior umidade intersticial apresentaram melhores resultados. Para os experimentos conduzidos em escala piloto (com módulos de peneira desaguadora), os resultados foram mais assertivos e confirmaram a possibilidade de aplicação em operações industriais com poucos ajustes. Acerca dos experimentos desenvolvidos em baia, pode-se concluir que o monitoramento da drenagem da água pelos interstícios do material foi possível, tanto com drenagem puramente gravitacional, quanto com aceleração da cinética de drenagem por vibração mecânica. A porosidade também foi estudada, com areia e para esferas de vidro, por meio da equação de Archie. Os resultados foram positivos e possibilitaram confirmar aplicabilidade do uso da perfilagem eletrorresistiva também para a determinação desse parâmetro.