DECAT - Departamento de Controle e Automação
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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 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.Item 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 NunesA 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.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 Previsão de preços de minério de ferro utilizando modelos de inteligência computacional.(2022) Tonidandel Júnior, Hamilton; Guimarães, Frederico Gadelha; Guimarães, Frederico Gadelha; Reis, Agnaldo José da Rocha; Silva, Petrônio Cândido de Lima e; Ballini, RosângelaA estimativa do comportamento futuro da série temporal de preços de minério de ferro a curto prazo é uma ferramenta importante na elaboração de projetos de mineração relacionados ao planejamento operacional. O presente trabalho propõe, neste contexto, um estudo comparativo entre modelos preditivos construídos por meio técnicas de inteligência computacional, e avalia a acuracidade dos modelos nebulosos PWFTS (Probabilistic Weighted Fuzzy Time Series) e FDT-FTS (Fuzzy Decision Trees) em relação aos modelos preditivos ARIMA, Multilayer Perceptron (MLP) e Xgboost. Para garantir a variabilidade dos padrões de entrada, os dados são distribuídos em subconjuntos de janelas deslizantes. Em um contexto multivariado, variáveis preditoras são selecionadas por meio de análise correlacional e causal com a série temporal principal, com destaque para a inclusão do excedente produtivo de minério de ferro da Vale S.A., que apresentou considerável grau de contribuição no poder de generalização dos modelos. Os resultados indicam superioridade dos modelos nebulosos nas métricas RMSE e MAPE, e na estatística U de Theil.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 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.