Desenvolvimento de um transdutor capacitivo, coplanar e não-invasivo para medição on-line de umidade de Minério de Ferro em silos.

Abstract

A umidade presente no minério de ferro, quando em excesso, pode afetar o processo de beneficiamento, causar perdas de produtividade e onerar o custo de transporte. O método mais difundido atualmente entre as mineradoras, para medir a umidade nas diferentes etapas do beneficiamento e manuseio do minério, envolve a pesagem e secagem das amostras extraídas do processo. Esse processo convencional de medição é lento e pode demorar até 24 horas para fornecer o resultado. Consequentemente, o lote referente à amostra de minério sob análise pode se encontrar a vários quilômetros de distância no momento do resultado, fazendo com que as medidas corretivas relacionadas àquele lote de produto em tráfego sejam ineficientes. As tecnologias disponíveis no mercado para monitoramento de umidade durante o beneficiamento do minério não apresentam um alto desempenho quantitativo, o que inviabiliza a implementação em ambiente industrial. Visando solucionar esses problemas, neste projeto, foi desenvolvido um transdutor capacitivo, coplanar, sem contato e de baixo custo para medição on-line de umidade de minério de ferro em silos. O princípio de funcionamento do transdutor é baseado na variação da capacitância do elemento sensor, que é diretamente proporcional à variação da umidade do minério. Além disso, o transdutor possui: (i) um circuito oscilador, que transforma a variação de capacitância em um sinal de tensão com frequência variável; e (ii) um microcontrolador, que realiza a medição da frequência desse sinal e transmite, via radiofrequência, os dados para um computador. Os resultados obtidos com o procedimento calibração, para duas montagens construídas com características geométricas diferentes, alcançaram um coeficiente de determinação de 94,17% e de 98,41%. Foi realizada uma validação cruzada k-fold sobre a massa de dados obtida no procedimento de calibração, e estabeleceu-se um coeficiente de determinação nesse experimento de 92,14% e 98,27%, respectivamente. Um teste simulando condições reais de funcionamento em um silo em miniatura foi realizado e a curva de erros do sistema foi obtida, viabilizando a implementação do transdutor desenvolvidos em silos que operam em batelada. Adicionalmente, são apresentados os resultados sobre as preparações das amostras minerais úmidas de todos os experimentos e as conclusões sobre a metodologia adotada relacionado à compactação e interferências eletromagnéticas envolvidas.