Automação
PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA Dê MINAS GERAIS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA AUTOMAÇAO INDUSTRIAL NA MINERAÇAO Edson Rodrigues pereira Trabalho de Conclusão de Curso Belo Horizonte 2011 Edson Rodrigues Pereira AUTOMAÇÃO INDUS org to view nut*ge Trabalho de Conclus Engenharia Elétrica Gerais. Professor: José Celso PUC – Minas / Belo Horizonte 201 1 RESUMO Graduação de Católica de Minas A capacidade de trabalho do homem atingiu patamares estraordinarios, a história mostras que para superar dificuldades desenvolveu ferramentas para amplificar sua força e produtividade.
A produção artesanal de bens de consumo era baseada na habilidade e na força do artesão, com a revolução industrial e o incremento de técnicas de controle o ganho na Automação…. 1. 3 Mineração….. 10 1 PROCESSO AVALIADO… . 11 2. 4 Recuperação Mássica de Lamas „ 12 2. 5 Planta de Beneficiamento de Lamas 13 2. 6 Fluxograma do Processo 14 2. 7 Áreas de Aplicação de Automação e Controle 15 1. INTRODUÇÃO A indústria de forma geral tem como principal força de trabalho motores elétricos e outros dispositivos que dependem de eletricidade.
A energia elétrica é de fundamental importancia para ndustria, a distribuição, fornecimento e a sua manipulação para controles mais elaborados. O crescimento da industria nos ultimas anos forçou um aumento da produção, isso gera uma demanda maior de consumo de energia elétrica. Mais e mais equipamentos que dependem de energia elétrica são acoplados a malha industrial. O Engenheiro Eletricista tem seus campos de atuação e sua importância para manutenção, apliação e melhoria nos processos produtivos da industria.
Para isso é importante um contato com as demais áreas da engenharia para um entendimento do processo como um todo, formando uma visão mais crítica que ossa trazer soluções inteligentes e criativas. 2. Objetivos Este estudo tem como objetivo avaliar os impactos da utilização dos tipos de equipamentos e técnicas de controle em projetos na área da mineração e para t squisa pretende levantar pretende levantar quais são as melhores técnicas e soluções para resolver os problemas tipicos de uma planta de beneficiamento de minério de ferro.
Serão analisadas os processos e ganhos e quais os efeitos a longo prazo no que se refere a economia financeira e de energia e segurança Após um mapeamento das questões relativas aos processos ste estudo pretende verificar quais as técnicas atuais utilizadas para a redução de perdas e quais os impactos na vida útil dos equipamentos. 3. Relevância 1 . 1. Papel do Controle e Automação Até o fim do século XIX a produção de bens utilizava exclusivamente força muscular.
Com o advento da Revolução Industrial, a força muscular cedeu lugar às maquinas, cujo processo fim denominado produção mecanizada. Nessa sitação o homem ainda era a parte ativa, não como executor da tarefa produtiva, mas como controlador do processo. Mas as máquinas foram gradativamente evoluindo, tornando-se cada vez mais nependentes do controle do homem, assumindo tarefas e tomando decisões.
Esta evolução se deveu inicialmente a dispositivos mecânicos, hidráulicos e pneumáticos. Com o advento da eletrônica, esses dispositivos foram sendo substituídos, e presentemente a microinformática assumiu o papel da produção automatizada, em que o homem utilizando técnicas de intligência artificial, materializadas pelos sisemas computadorzados, instrui um processador de informações a desenvolver tarefas complexas e tomar decisões rápidas para controle do processo.
Todo o sistema de automação segue um principio comum em ue o gerenciador do processo é realimentado de informações resultantes da conclusão de cada tarefa, de forma a redimensionar ou reorient uinte, com o obietivo de AIGF30Fq a redimensionar ou reorientar a etapa seguinte, com o objetivo de alcançar o resultado final mais próximo possivel daquele que o dispositivo foi instruido a executar através de informações codificadas.
Processos de beneficiamento do minerio, consiste na separação do mineral-minério de outros minerais de ganga. Existem várias técnicas de separação, como: flotação; separação magnética; separação gravitica; separação eletrostática. A automação tem um papel fundamental em todo ciclo de produção dos produtos do minério de ferro. 1. 2. História do Controle A Revolução Industrial tem na industria têxtil européia um de seus mais ativos setores.
A força motriz dos teares é nessa época a máquina a vapor, e um fator crítico para qualidade e produtividade é a constância da velocidade de rotação, que depende da pressão do vapor da caldeira, por suavez pertubada pelo ritimo do foguista, pela qualidade do carvão e pelo clima, por outros usos inesperados do vapor, etc. A solução é sempre o regulador automático de velocidade, inventando por J.
Watt em 1780, que se considera como o mais importante exemplo histórico de regulador, pelo pioneirismo e pelas consequências macroeconômicas. Só na Inglaterra em 1880 cntavam-se perto de 75. 000 reguladores de watt. No entanto, à medida que se melhoravam os materiais e o acabamento dos componentes, mais frequentemente surgia um sério problema: os sistemas tendiam a oscilar, isto é sua velocidade tendia a varia ciclicamente em torno do valor desejado.
Engenheiros e físicos notáveis estudaram a questão; Maxwell (1831-1879) e Wschnegradsky esclareceram o aspecto teórico via equações diferenciais. Mas, na prática, aperfeiçoavam- se os reguladores unicamente por intuição, assim se esboçando até mesmo sol prática, aperfeiçoavam-se os reguladores unicamente por intuição, assim se esboçando até mesmo soluções hoje chamadas e cntrole integral e controle derivativo. E todas as industrias, no século XIX. ependiam de alguns técnicos “milagrosos” que viajavam continuamente pla Europa “curando ocilações”. Em 1915 a Bell Systems provou a viabilidade técnica da telefonia transcontinetal por meio de um link entre Nova York e San Francisco; empregava meia tonelada de fio de cobre por milha de inha áerea, e seis amplificadores repetidores eletrônicos para tornar aceitáveis a atenuação e a distorção total. Reduzir o custo em cobre exigia amplificadores de muito maior ganho e de complicadas respostas em freguência. H.
Black, dos Bell Laboratories, propôs-se a desenvolvêlos com o emprego da relimentação; teve imensas dificuldades em resolver ocilações, porque o sistema possui perto de 50 compontentes armazenadores de energia, complicadores do problema; finalmente obteve sucesso, em 1927. Ele inventou o amplificador eletrônico com realimentação negativa, inovação tão difíciu de ompreender e de aceitar que exigiu mais de uma década para concessão da patente. Sistemas analógicos podem ser instatâneos e isso não era bem compreendido, oque difilcutava ainda mais o conceito de realimentação negativa.
Em 1932 Nyquist publicou seu famoso critério de estabilidade, resultado da aplicação magistral da transformada de Laplace e do teorema do agrupamento de Cauchy. Foi a teoria certa para transformar as anteriores práticas intuitivas em metodos de engenharia: permitida prever oscilações com segurança, das medidas dos componentes, antes de fechar a malha, e permetia rojetar com segurança os subsistemas controladores. Assim pode-se dizer que na década de permetia projetar com segurança os subsistemas controladores.
Assim pode-se dizer que na década de 1930 nasceu a engenharia de controle por alimentação, entendida como solução sistemática dos problemas de projeto. No Brasil, fora dos laboratórios acadêmicos, parece-nos que a primeira atividade assim conduzida doi quando da instalação do tanque de provas de modelos de embarcações, no Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, em 1 o controlador eletrônico da velocidade dda ponte rolante que movia o modelo, eito na Alemanha com válvulas e thyratrons, chegara semidestruído, e não estabilizava o sistema em várias situações operacionais.
O reprojeto do controlador foi então feito a partir de medidas freguencials em malha aberta, como o critério de Nyquist, na versão de Bode. No mundo, a partir de 1940, esse novo paradigma de engenharia se estabeleceu em váriados problemas de controle dinâmico: nos servomecanismos e nos reguladores de velocidade e de torque dos motores, nas aeronaves, nas máquinas e nos processos industriais..
Com a corrida espacial, novas teorias no espaço de estado para sistemas lineares e não-lineares, controle ?timo, controle estocástico, controle digital, estimação de estado e de parâmetros, teoria dos jogos dinâmicos e outras. 1. 3. Automação um conceito que vem crescendo de importância junto com a informática. Entende-se por automação qualquer sistema apoiado em computadores que vise substituir tarefas de trabalho humano elou que vise soluções rápidas e econômicas para as indústrias e os serviços modernos; inclui controle dinâmico e controle lógico, em proporções variaveis, conforme o caso.
Os pequenos computadores especializados para uso em ambiente industrial, os hamadoes controlad PAGFsrl(Fq pequenos computadores especializados para uso em ambiente industrial, os chamadoes controladores lógicos programaveis, permitem tanto controle lógico quanto dinâmico, com a enorme vantagem de permitirem ajustes mediante simples reprogramações.
Os computadores de processo são mais poderosos, e permitem: a)coletar informações importantes sobre o processo a ser controlado, para criar o seu modelo matemático; b) sitetizar leis de controle ótimo, off-line; c) simular desempenhos; d) implantar sofisticadas leis de controle de operação “em tempo real”, regras e segurança e regras heuristicas tradicionais; e) facilitar interfaces com supervisores e administradores; f) realizar o chamado “controle inteligente”, coma incorporação da área de inteligência artificial ou computacional (redes neurais, lógica nebulosa e algoritimos genéticos), cujas teorias ainda estão para ser melhor desenvolvidas. I A. Mineiraçao A MINERAÇÃO pode ser conceituada como sendo o CONJUNTO DE ATIVIDADES cujo objetivo principal seja produzir BENS MINERAIS com características tais que os tornem atrativos e aplicáveis, direta e indiretamente, em praticamente todos os etores industrais atualmente existentes.
A produção dos bens minerais se dá através do emprego de técnicas apropriadas a cada caso, diferenciadas principalmente em função das características intrínsecas dos depósitos minerais, da escala de produção, da geografia, do meio ambiente e das aplicações dos bens minerais a serem produzidos. A matéria-prima da mineração (objeto das atividades) é chamada, geralmente de minério. Os produtos das atividades de mineração que são comercializados recebem denominações diversas, dependendo do tipo de material (“mineral commoditiesi’). Mineração é uma atividade PAGFarl(Fq dependendo do tipo de material (“mineral commodities”).
Mineração é uma atividade econômica na qual a decisão de minerar ou não minerar um tipo específico de minério depende de uma análise de custo/benefícios (viabilidade econômica), ambos tangíveis Wisam o lucro) ou intangíveis (estímulo ao desenvolvimento econômico) e das suas relações com o meio ambiente. Etapas para a obtenção dos minerais: * Prospecção: procura de locais onde os minerais ocorrem; * Exploração Mineral e Desenvolvimento: aprender se o minério pode ser extraido (explorado) economicamente; Mineração: extração do minério do subsolo; Beneficiamento: separação do mineral-minério de outros minerais de ganga Fundição e Refino: extração da commodity pura a partir do concentrado mineral; * Transporte: carregamento da commodity mineral até o mercado; * Marketing e Vendas: Achar compradores e vender o bem mineral. 4.
PROCESSOS AVALIADOS * Aumento da Recuperação Mássica da Flotação ‘k Desaguamento do Concentrado * Coluna de Flotação e Sistema de Dosagem Amina e Amido em Anel de Vargem Grande Todos este processos em sua implantação envolveram os seguintes serviços Montagem da Bomba, Distribuidor, Tanque, Caixa e Agitador de Polpa ‘k Montagem de Bateria de Hidrociclones; * Montagem de Compressor, Secador de Ar e Vaso de Pressão; * Montagem de Tanque e Bomba de Água de Selagem; * Montagem de Bombas elétricos; * Montagem do Cable Rack; * Montagem de material e obras em estruturas metálicas e caldeiraria * Fornecimento de materiais e obras civis (Base para os Cable Rack • s, Bombas, Tanques e Rede Elétrica, Construção da Nova Sala Elétrica, Ampliação da Sala Elétrica existente e Ampliação da Sala de Compressores); * Fornecimento de serviços de interligação com instalaçóes xistentes, testes, “start up”, comissionamento, operação assistida, “as built” e treinamentos. 2. 1 Recuperação Mássica de Lamas O tratamento de minérios se acha normalmente envolvido com a separação de constituinte(s) útil(eis) de outros nao úteis (ganga). Essa separação realizada nas chamadas operações de concentração depende de três condições básicas. 1. Individualização das espécies mineralógicas a serem separadas: LIBERAÇAO; 2. Existência de uma propriedade diferenciadora, natural ou induzida, entre as espécies a serem separadas; 3.
Separabilidade dinâmica, ou seja, a capacidade de conferir rajetórias diferentes às partículas, em sistemas dinâmicos, com base numa determinada propriedade diferenciadora. Três condições básicas para aplicação de métodos de concentração: individualização das espécies mineralógicas a serem separadas – liberação; existência de uma propriedade diferenciadora, natural ou induzida, entre as espécies a serem separadas; separabilidade dinâmica, ou seja, a capacidade de conferir trajetónas dlferentes às particulas, em sistemas dinâmicos, com base numa determinada propriedade diferenciadora. 2. 2 Planta de Beneficiamento de Lamas AIGFgrl(Fq