controle automático da distribuição granulométrica de pelotas - alterado

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CONTROLE AUTOMÁTICO DA DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DE PELOTAS DE MINÉRIO DE FERRO EM UMA PLANTA DE PELOTIZAÇÃO José Carlos Borim [email protected] VALE Ricardo Olympio de Freitas [email protected] VALE Abstract This paper presents the conception and implementation of an automatic control system of the pellets size distribution applied on a pelletizing plant of iron ore. The article demonstrates the strategy used for measuring the size distribution of the iron ore pellets, based on image analysis, the control logics implemented on expert system, with fuzzy and crisp rules, and the test procedures used to evaluate the system performance, which shows substantial gain on plant performance. Resumo Este artigo tem por objetivo apresentar a concepção e implantação de um sistema de controle automático da distribuição granulométrica das pelotas em uma planta de pelotamento de minério de ferro. O texto aborda a estratégia adotada para o desenvolvimento da instrumentação necessária para a medição da distribuição granulométrica das pelotas, baseada em análise de imagem, as lógicas de controle implementadas em um sistema especialista, com regras fuzzy e crisp, e a metodologia dos testes feitos com o sistema para a avaliação do desempenho, os quais mostram um ganho substancial no desempenho da planta. Palavras chave: granulometria, disco de pelotamento, forno de pelotização, sistema especialista, crisp, fuzzy, processo mineral, análise por imagem, minério de ferro, mineração e pelotas.

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Controle Automático Da Distribuição Granulométrica de Pelotas - Alterado

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  • CONTROLE AUTOMTICO DA DISTRIBUIO GRANULOMTRICA DE PELOTAS DE MINRIO DE FERRO EM UMA PLANTA DE

    PELOTIZAO

    Jos Carlos Borim [email protected]

    VALE

    Ricardo Olympio de Freitas [email protected]

    VALE

    Abstract

    This paper presents the conception and implementation of an automatic control system of the pellets size distribution applied on a pelletizing plant of iron ore. The article demonstrates the strategy used for measuring the size distribution of the iron ore pellets, based on image analysis, the control logics implemented on expert system, with fuzzy and crisp rules, and the test procedures used to evaluate the system performance, which shows substantial gain on plant performance.

    Resumo

    Este artigo tem por objetivo apresentar a concepo e implantao de um sistema de controle automtico da distribuio granulomtrica das pelotas em uma planta de pelotamento de minrio de ferro. O texto aborda a estratgia adotada para o desenvolvimento da instrumentao necessria para a medio da distribuio granulomtrica das pelotas, baseada em anlise de imagem, as lgicas de controle implementadas em um sistema especialista, com regras fuzzy e crisp, e a metodologia dos testes feitos com o sistema para a avaliao do desempenho, os quais mostram um ganho substancial no desempenho da planta.

    Palavras chave: granulometria, disco de pelotamento, forno de pelotizao, sistema especialista, crisp, fuzzy, processo mineral, anlise por imagem, minrio de ferro, minerao e pelotas.

  • 1. Introduo

    O processo de queima de pelotas de minrio de ferro requer grandes quantidades de energia trmica, cerca de 240 Mcal/t, ou US$ 8,00/t, ou ainda, 15% do custo varivel de produo. As condies atuais do mercado mundial de pelotas so muito favorveis, com demanda e preos crescentes. O desenvolvimento deste projeto enderea estes dois grandes vetores, a reduo do consumo especfico de energia trmica e o aumento da produtividade da planta.

    Uma reduo do custo de produo com energia, mediante o aumento da eficincia de queima no forno, pode ser obtida pela melhor distribuio granulomtrica das pelotas verdes, que determina a resistncia que o leito de pelotas oferece passagem dos gases no forno de endurecimento. Pode-se, adicionalmente, se obter um aumento na produo j que uma queima mais eficiente aumenta a produtividade do forno e produz pelotas com qualidade fsica superior.

    As pelotas so obtidas a partir da aglomerao de finos de minrio de ferro, em que so adicionados aglomerantes, geralmente cal hidratada ou bentonita, para facilitar a formao e aumentar a resistncia fsica das chamadas pelotas verdes. As pelotas possuem uma forma esfrica com dimetro da ordem de 10 mm. Para a formao das pelotas so utilizados discos ou tambores de pelotamento. O presente estudo foi desenvolvido em uma planta de pelotizao que emprega discos na produo de pelotas.

    Para uma melhor compreenso da estratgia que foi desenvolvida para o controle e otimizao da distribuio granulomtrica das pelotas verdes, necessria uma descrio mais detalhada do processo de formao das pelotas no interior do disco de pelotamento. Os discos de pelotamento de minrio de ferro so em sua essncia elementos aglomeradores de material. Estamos interessados, no entanto, em uma segunda funo, a de um classificador.

    A produo de pelotas em um disco de pelotamento se d, basicamente, por dois fenmenos que ocorrem simultaneamente. O primeiro, e principal, o resultado da fora centrfuga, devido ao efeito rotacional do disco, que atua nas pelotas em formao. O segundo se d pelo arraste natural provocado pela massa circulante no interior do disco.

    A relao entre a velocidade e a massa da pelota expulsa direta, isto , quanto maior a velocidade maior deve ser a massa da pelota, para que ela seja expulsa. Considerando que a densidade do minrio praticamente constante, podemos dizer que a relao entre o tamanho da pelota e a velocidade do disco tambm , portanto, direta.

    Na outra forma de expulso das pelotas, por arraste, a quantidade de pelotas expulsas no depende da velocidade do disco e sim da carga de minrio de ferro circulante. Neste caso temos uma relao inversa entre a carga do disco e a massa da pelota que expulsa. Quanto maior for a carga de minrio de ferro no disco, maior ser a taxa de arraste das pelotas e menor ser o seu tempo de residncia e, conseqentemente, menor o tamanho mdio das pelotas produzidas.

    Portanto, os principais fatores que determinam a distribuio granulomtrica das pelotas verdes e a produtividade do disco de pelotamento so a velocidade do disco e a sua taxa de alimentao.

    Na grande maioria das plantas de pelotizao estas variveis so manipuladas por operadores de pelotamento. Atravs de uma anlise visual da formao de pelotas o operador atua na velocidade de rotao e na carga de minrio de ferro no disco. Um processo que mais se aproxima de uma arte do que cincia.

    Pelo exposto, pode-se deduzir a grande motivao para o desenvolvimento de um sistema de controle avanado para a otimizao dos discos de pelotamento: (i) processo de natureza complexa, (ii) dependente da expertise do operador, e (iii) afeta diretamente o custo de operao da planta e a sua produtividade.

  • 2. Objetivos do Trabalho

    Conforme j mencionado anteriormente, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de (i) reduzir o consumo dos insumos da matriz energtica, gs natural, carvo mineral e energia eltrica, e (ii) aumentar a produtividade do forno de endurecimento de pelotas.

    A permeabilidade da camada de pelotas no forno fator decisivo para uma queima adequada. A distribuio granulomtrica das pelotas que compe o leito define a permeabilidade e, por conseqncia, a eficincia da queima e a quantidade de energia necessria para a manuteno do fluxo de gases no interior do forno. Da observao da figura 1 pode-se concluir que quanto menor for a disperso da granulometria das pelotas, melhor a permeabilidade do leito.

    Portanto, para atingir os objetivos que foram mencionados anteriormente o sistema de controle avanado proposto deve regular e estabilizar o tamanho das pelotas verdes produzidas e aumentar a produtividade dos discos, fazendo que cada um produza mais pelotas na faixa de tamanho desejado e menos nas faixas de tamanho indesejadas.

    3. Descrio do Sistema de Controle

    O sistema de controle da distribuio granulomtrica das pelotas verdes constitudo de dois componentes principais, o granulmetro, que mede a distribuio granulomtrica das pelotas, e um sistema de controle avanado, responsvel pela execuo da estratgia de controle.

    Na figura 2 temos um diagrama esquemtico de como os dois componentes foram dispostos na planta. Basicamente o sistema composto pelos seguintes equipamentos:

    1. Cmera Analgica 2. Estao de Anlise de Imagem (OCS VisioPellet) 3. Estao de Controle (OCS Expert System) 4. Estao de Superviso (SCADA) 5. CLP (Controlador Lgico Programvel) 6. Disco de Pelotamento 7. Balana Dosadora

    A B

    Fig. 1 Representao do leito de pelotas verdes no interior do forno em duas situaes distintas. (A) pequena disperso da distribuio granulomtrica e (B) grande disperso da distribuio granulomtrica.

  • Fig. 2 Representao esquemtica do sistema de medio e controle granulomtrico dos discos.

    A cmera analgica foi posicionada sobre a correia transportadora que captura as pelotas produzidas no disco de pelotamento. No posicionamento da cmera evitou-se o efeito da segregao natural das pelotas sobre o transportador. Observou-se uma segregao no sentido transversal, as pelotas maiores tendem a cair sobre a correia sempre do lado oposto do disco, e a situao inversa ocorre para as pelotas menores. Isso no gerou problema para a anlise da granulometria pelo fato da cmera capturar toda a seo da correia.

    A funo do CLP neste controle de traduzir o comando do sistema de controle, que chega ao CLP como rotaes por minuto (RPM), em um sinal de instrumentao em 4 a 20 mA para o ajuste da rotao do disco no inversor de freqncia.

    O sistema supervisrio adquire os dados do CLP em tempo real e os disponibiliza para o sistema de controle avanado, o OCS, no protocolo OPC, linguagem de comunicao nativa do sistema OCS.

  • Os prximos tpicos descrevem com mais detalhes os dois principais componentes do sistema, a captura e anlise de imagem para a determinao da distribuio granulomtrica, e o sistema de controle avanado, baseado em um sistema especialista.

    3.1. Medio da Granulometria das Pelotas Verdes

    Para a medio do tamanho das pelotas foi utilizado o OCS VisioPellet, componente de um pacote de softwares para aplicao industrial conhecido como OCS (Optimizing Control System). Estes produtos foram desenvolvidos pela Metso Minerals CISA, da Frana, e distribudo no Brasil pela CEMI Consultoria em Engenharia Mineral.

    A anlise de imagem feita pelo software fornece o percentual, em massa de pelotas, retido nas seguintes malhas, ou peneiras:

    % de pelotas menores que 5,0 mm % de pelotas entre 5,0 e 10,0 mm % de pelotas entre 10,0 e 12,5 m % de pelotas entre 12,5 e 16,0 mm % de pelotas entre 16,0 e 18,0 mm % de pelotas maiores que 18,0 mm

    Para fins de controle, a preciso exigida na medio em cada faixa granulomtrica foi de 5%. A validao das medies do granulmetro foi feita por comparao com os resultados obtidos em laboratrio.

    A anlise de desempenho da medio foi feita por uma avaliao dos erros fundamentais de representatividade das amostras analisadas no laboratrio, de acordo com a teoria de Pierry Gy. Esta anlise mais criteriosa se fez necessria devido ao fato de no se ter uma amostragem automtica na descarga dos discos de pelotamento. A amostragem manual empregada armazena pouca massa de pelotas para anlise em laboratrio, o que aumenta o erro representativo.

    Considerando que a distribuio granulomtrica das pelotas verdes segue uma distribuio quase normal, h pouca ocorrncia de massa nas extremidades da curva, % de pelotas menores que 5,0 mm e % de pelotas maiores que 18,0 mm. Devido a este aspecto o erro fundamental nestas duas faixas ultrapassou 20%.

    Para atenuar os efeitos do erro no ensaio de laboratrio e se obter um valor de erro que seja matematicamente representativo, foi feita uma ponderao do erro absoluto de cada faixa granulomtrica pela massa de material retida em cada faixa granulomtrica.

    A tabela 1 apresenta os valores mdios de erro (ponderado) que foram obtidos por comparao da leitura do VisioPellet com os resultados do laboratrio.

    Tabela 1: resultados comparativos entre laboratrio e VisioPellet e clculo do erro

    Laboratrio VisioPellet Malha % Retido % Passante % Retido % Passante

    Erro (%) 18 2.14 97.86 1.30 98.70 0.84% 16 2.42 95.44 4.20 94.50 1.78%

    12.5 28.54 66.90 26.50 68.00 2.04% 10 43.88 23.03 45.00 23.00 1.12% 5 21.72 1.31 22.90 0.10 1.18% 1 1.31 0.00 0.10 0.00 1.21%

    Total 100.00 100.00

  • A formula de clculo do erro individual por faixa granulomtrica :

    ( )100

    BAABS =

    [1]

    onde: XA porcentagem retida simples do laboratrio; XB porcentagem retida simples do VisioPellet.

    A formula para o clculo do somatrio ponderado dos erros :

    ( )

    =

    =

    ni

    iiT 100

    [2]

    onde: X porcentagem retida simples do laboratrio; n o nmero de faixas granulomtricas.

    Os resultados obtidos pelo granulmetro, quando comparados com os resultados da anlise em laboratrio, atendem plenamente os requisitos do sistema de controle.

    3.2. Estratgia de Controle

    A estratgia de controle foi desenvolvida tendo como base um sistema especialista que tambm parte integrante do pacote da plataforma do software OCS. Os mdulos utilizados foram o OCS Expert System, onde so programadas as regras de controle e calcula-se a inferncia fuzzy, e o OCS Statistic, onde so feitos os filtros de sinal e clculos estatsticos como tendncia, gradiente e mdia mvel. A figura 3 apresenta a arquitetura do pacote de software OCS, representado com todos os seus mdulos de controle e a forma de interligao dos mesmos.

    Fig. 3 Representao esquemtica do sistema de medio controle OCS

  • A escolha do OCS como plataforma para o desenvolvimento da estratgia de controle justificado pelo fato de que ele possui um sistema especialista robusto e com um timo sistema de inferncia fuzzy, caractersticas muito desejadas em sistemas de controle avanado. Ele tambm possui outros mdulos de controle que podero ser utilizados no desenvolvimento de novas estratgias de controle. Outra razo importante que ele j vinha sendo empregado na mesma planta industrial em outros processos produtivos.

    Outras tecnologias de controle foram consideradas no desenvolvimento do projeto, mas no se mostram adequadas para esta aplicao. A modelagem matemtica atravs de equaes diferenciais se mostrou de difcil desenvolvimento, principalmente por se tratar de um processo fortemente no linear. Estratgias de controle baseadas em redes neurais requerem banco de dados de dimenses considerveis no desenvolvimento do modelo neural, o que tambm no seria possvel no estgio atual do desenvolvimento do sistema.

    A estratgia de controle construda a partir do conhecimento humano do processo, capturado atravs de entrevistas, fruns de discusso e observaes da planta. Tal conhecimento formalizado e reconstrudo em torno de uma base de regras e um eficiente mecanismo de inferncia. Este conhecimento representa o know-how e a experincia dos engenheiros, tcnicos e operadores da planta.

    A estratgia de controle composta de duas componentes, sendo uma para cada varivel que podemos manipular nos discos de pelotamento: (i) velocidade de rotao, medida em rotaes por minuto (RPM), e (ii) taxa de alimentao, medida em toneladas por hora (t/h).

    As duas lgicas de controle, embora utilizem diferentes variveis de manipulao, utilizam as mesmas variveis medidas no algoritmo de controle: (i) o percentual de pelotas com dimetro inferior a 10mm, (ii) o percentual de pelotas com dimetro superior a 16mm e (iii) percentual de pelotas com dimetro entre 10mm e 16mm.

    Para facilitar a compreenso do algoritmo de controle cada lgica de controle analisada de forma separada nos pargrafos que se seguem.

    3.2.1. Manipulao da Velocidade de Rotao dos Discos

    conhecida a existncia de uma relao direta entre a velocidade do disco e o tamanho da pelota. Isto se deve ao fato de que existe uma relao quadrtica entre a velocidade do disco, ou da pelota, com a fora centrfuga.

    Diante do exposto, podemos afirmar que em determinado momento a fora resultante que est atuando sobre a pelota no mais suficiente para mant-la na trajetria circular, fazendo que ela seja expulsa do disco. Estas pelotas expulsas do disco so recolhidas pela correia transportadora onde o sistema faz a anlise de imagem e determina o tamanho da pelota.

    Para a confirmao deste princpio terico e verificar qual seria a sensibilidade da distribuio granulomtrica variao da velocidade, foram entrevistados alguns operadores dos discos de pelotamento. Basicamente, os operadores indicaram uma sensibilidade muito grande na resposta da granulometria em relao velocidade do disco. Eles informaram que um incremento entre 0,1 e 0,2 RPM seria suficiente para uma mudana significativa na distribuio granulomtrica do disco de pelotamento. De certa forma, este manifesto confirma o preceito terico.

    Para se capturar a dinmica do processo, em termos do tempo de resposta da distribuio granulomtrica a uma variao da velocidade de rotao do disco, foram conduzidos testes de resposta ao degrau. A figura 4 ilustra o comportamento obtido na granulometria em cada uma das faixas de interesse. Os resultados obtidos confirmaram os conceitos tericos das foras que atuam na pelota e as observaes prticas relatadas pelos operadores.

  • 010

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    18/5/200810:19

    18/5/200811:31

    18/5/200812:43

    18/5/200813:55

    18/5/200815:07

    18/5/200816:19

    18/5/200817:31

    Perodo (segundos)

    %

    4

    4,5

    5

    5,5

    6

    6,5

    7

    Gran > 16mm (%) Gran < 10mm (%) Gran > 10mm e < 16mm (%)Set-Point de Rotao (RPM) Rotao (RPM)

    Fig. 4 Teste de sensibilidade da granulometria variao da velocidade

    Com base nos preceitos tericos, na experincia dos operadores e nas respostas dinmicas obtidas em testes de resposta ao degrau, foi desenvolvido um conjunto de regras fuzzy com o objetivo de controlar a velocidade de rotao dos discos de pelotamento. Decidiu-se que a reao de controle deveria se dar de duas formas distintas, dependendo do erro absoluto e da taxa de variao do erro:

    1) Quando a granulometria estiver prxima do set-point e com pouca tendncia de variao, deve-se utilizar um incremento ou decremento de velocidade inferior a 0,15 RPM a cada 5 minutos. Este incremento definido por um conjunto de regras fuzzy que considera o erro e a taxa de variao do erro.

    2) Quando a granulometria estiver oscilando com uma taxa de variao alta, ou seja, um gradiente acentuado na curva de controle, utiliza-se um conjunto de regras distintas que atua de forma mais agressiva na sada de controle e no intervalo de execuo do algoritmo.

    As oscilaes de granulometria que no so devidas velocidade de rotao ocorrem por variao no mix minrio/aglomerante, acabamento do minrio (blaine e tamanho), umidade, taxa de alimentao de minrio, inclinao do disco de pelotamento, e ainda devido a outros fatores de difcil avaliao, como a profundidade da panela (camada de forramento) do disco e a posio dos raspadores de minrio.

    Na figura 5 observa-se a correlao entre a velocidade de rotao do disco e o tamanho mdio da distribuio granulomtrica das pelotas. Quanto maior a velocidade, (i) maior o tamanho mdio, e quanto menor a rotao, (ii) menor o tamanho mdio. Nesta simulao matemtica os demais fatores que afetam o resultado (taxa de alimentao, umidades, etc) no foram considerados.

  • Fig. 5 Reao da distribuio granulomtrica das pelotas variao da velocidade do disco de pelotamento.

    A funo-objetivo neste conjunto de estratgias de controle manter o valor mdio da granulometria de pelotas no valor desejado, o setpoint de controle.

    A varivel controlada (PV) que utilizada na estratgia de controle obtida pela expresso matemtica [3]:

    ]3[)16(%)10(% mmmmPV > o percentual de pelotas de dimetro superior a 16 mm.

    Desta forma pode-se deslocar o valor mdio da distribuio granulomtrica mais esquerda (dimetro mdio menor) ou direita (dimetro mdio maior) alterando-se o setpoint da diferena, frao 16mm.

    Observou-se que a distribuio granulomtrica tem sempre a tendncia de produzir mais pelotas de dimetro inferior a 10 mm do que de dimetro superior a 16 mm. Isso se deve ao fato de que uma poro das pelotas expulsa do disco de pelotamento por arraste, e este efeito tem relao com a taxa de alimentao de minrio no disco, portanto, uma conjuno de fatores.

    Devido a este comportamento, em que as duas variveis manipuladas (rotao e taxa de alimentao) afetam a distribuio granulomtrica, foi configurado um conjunto de regras fuzzy para inferir o set-point da diferena 16mm de acordo com a variao na taxa de alimentao do disco, promovendo-se assim um certo desacoplamento entre as estratgias de controle.

    O mesmo grupo de regras fuzzy foi programado a atuar mais ou menos agressivamente neste set-point, de acordo com o tipo de pelota que est sendo produzida.

    3.3. Manipulao da Taxa de Alimentao dos Discos

    A alterao da taxa de alimentao de minrio no disco de pelotamento tem uma relao inversa com a distribuio granulomtrica das pelotas. Quando reduzimos a carga sobre o disco de pelotamento reduzimos a disperso granulomtrica do produto do disco.

  • De posse desta informao, e por absoluta inexistncia de uma abordagem matemtica para esta questo, decidiu-se por entrevistar alguns operadores e reproduzir, no sistema especialista, a metodologia de controle que eles utilizam no controle do disco de pelotamento.

    Os operadores utilizam um fator de mrito para cada disco que leva em conta a carga total do disco, a quantidade de material fora de especificao que est sendo produzido, as condies de manuteno do disco, a saturao na malha de controle da velocidade do disco e o desvio padro da distribuio granulomtrica.

    Para se incorporar este conhecimento ao sistema especialista, todas estas variveis foram transformadas em regras fuzzy e, a partir da, criou-se um sistema de classificao por mrito para os discos. As solicitaes de aumento de produo so direcionadas aos discos de melhor desempenho. Por outro lado, as solicitaes de reduo de produo so atendidas pelos discos de pior desempenho.

    Seguindo este princpio os discos tendem a se equiparar em termos de qualidade no produto, ou ao menos ficam prximos de seu ponto timo de produo.

    A figura 6 demonstra o efeito da taxa de alimentao na distribuio granulomtrica das pelotas verdes.

    Fig. 6 Reao da distribuio granulomtrica das pelotas variao na taxa de alimentao nos discos de pelotamento.

    4. Anlise dos Resultados

    Para se avaliar os ganhos obtidos com a implantao do sistema de controle da granulometria dos discos de pelotamento, foram conduzidos testes ON-OFF na planta, em que o sistema de controle foi ligado e desligado em intervalos regulares e de uma forma seqencial, obedecendo a uma srie de critrios cujo objetivo era eliminar, ou pelo menos reduzir, os efeitos das demais variveis e fatores que tambm podem influenciar os resultados obtidos.

    Para se eliminar os efeitos da qualidade intrnseca do minrio de ferro, cada pilha foi recuperada e processada na planta, metade do perodo com o controle de granulometria em automtico, metade em manual, e de forma alternada, uma pilha iniciando-se em automtico, a prxima iniciando-se em manual.

    O teste foi repetido por 5 pilhas consecutivas. Desta forma foi possvel isolar os efeitos do sistema de controle das demais variveis que afetam a produtividade da planta.

  • Dados do teste:

    Durao de cada perodo on-off: 1 pilha (+/- 50.000 t); Nmero de perodos on-off: 5 pilhas; Perodo total de teste: 30/11 a 25/12/2007, 26 dias.

    Para a anlise dos resultados obtidos, foram aplicados alguns critrios para eliminar as condies de operao instvel da planta:

    Produo normal (> 450 t/h); Todos os discos de pelotamento (7) em operao simultnea; Todos os moinhos (3) em operao simultnea; Um nico tipo de pelota sendo produzida (AF08); Nenhuma interveno mecnica feita nos sistemas de peneiramento.

    O desempenho do sistema de controle da distribuio granulomtrica foi medido segundo os seguintes resultados:

    Distribuio granulomtrica das pelotas verdes Produo Consumo de energia eltrica

    O consumo especfico de gs e carvo no foi avaliado porque o sistema de controle no tem inferncia sobre a dosagem de carvo, que responsvel por 40% da matriz energtica do forno.

    O consumo de energia eltrica tem relao direta com a permeabilidade do leito de pelotas e, portanto, diretamente afetado pela distribuio granulomtrica das pelotas.

    4.1. Distribuio Granulomtrica

    A tabela 2 apresenta os resultados obtidos de distribuio granulomtrica das pelotas verdes no perodo em que o controle esteve ligado (ON) e quando esteve desligado (OFF). possvel observar uma melhora considervel em todos os parmetros de qualidade da granulometria. A frao menor que 10 e maior que 16 mm diminuram, o que desejvel. A frao maior que 10 e menor que 16 mm aumentou, o que tambm desejvel. Observa-se ainda uma reduo na variao da distribuio granulomtrica. Estes resultados validam a estratgia de controle adotada.

    Tabela 2: Resultados da Distribuio Granulomtrica das Pelotas Verdes

    Frao em Massa Perodo OFF Perodo ON Variao (%) Tamanho timo: +10, - 16 mm [%] 72.8% 75.4% 3.6% Frao -10 mm [%] 18.7% 17.3% -7.2% Frao +16 mm [%] 8.6% 7.3% -14.3% Desvio Padro

    Tamanho timo: +10, - 16 mm [%] 3.6% 3.0% -16.4% Frao -10 mm [%] 4.2% 3.5% -17.4% Frao +16 mm [%] 3.7% 1.8% -50.9%

  • 4.2. Produo

    Podemos observar na tabela 2, que foi obtido um ganho substancial de produo, demonstrando, mais uma vez, que a estratgia de controle foi eficaz atendendo plenamente os objetivos do sistema de controle.

    Tabela 3: Resultados da Produo de Pelotas

    Perodo OFF Perodo ON Variao (%) Produo de Pelotas Queimadas [t/h] 623.6 641.8 2.92%

    4.3. Energia Eltrica

    Como era de se esperar, uma melhora na distribuio granulomtrica das pelotas verdes resulta em uma maior permeabilidade do leito que, por sua vez, reduz a necessidade de energia eltrica para promover o fluxo de gases de queima. A tabela 4 apresenta os resultados no consumo de energia eltrica.

    Tabela 4: Resultados do Consumo Especfico de Energia Eltrica

    Perodo OFF Perodo ON Variao (%) Energia Eltrica Ventiladores [kWh/t] 14.17 13.88 -2.0%

    5. Concluso

    Os objetivos do sistema de controle proposto foram plenamente atendidos: aumento de produo e reduo no consumo especfico de energia eltrica.

    A utilizao de um medidor de distribuio granulomtrica baseado em anlise de imagens mostrou-se plenamente adequado para aplicao em ambiente industrial, tendo atendido as exigncias do sistema de controle.

    Finalmente, a utilizao de um sistema especialista para o desenvolvimento da estratgia de controle tambm se mostrou perfeitamente adequada. O processo de produo de pelotas por aglomerao de finos em disco rotativo era praticamente tratado como uma arte, deixando ao operador todas as decises operacionais, baseados em percepes subjetivas que, nem sempre, levam melhor performance. A incorporao do conhecimento acumulado na operao deste processo no sistema especialista resultou em um sistema de controle robusto e fortemente orientado otimizao.

    Como prximo passo, fica a sugesto de se incorporar estratgia de controle a adio de aglomerantes e de gua, que tambm afetam a performance do disco de pelotamento.

    6. Referncias Bibliogrficas

    King, R. P. Modeling & Simulation Of Mineral Processing System, Editora BH, ISBN 0 7506 4884 8

    Yager, R. R.; Filev D. P. Essentials Of Fuzzy Modeling And Control, Editora Interscience, ISBN 0 471 01761 2

    Torres, V. M. Sistemas Especialistas no Processamento Mineral, Tratamento de Minrios, CETEM, Rio de Janeiro

    Borim, J. C. Modelagem e Controle de um Processo de Endurecimento de Pelotas de Minrio de Ferro, UFMG, Belo Horizonte

  • Campos, Dr. M. M.; Saito, M.Sc. K. Sistemas Inteligentes em Controle e Automao de Processos, Editora Cincia Moderna, Rio de Janeiro, ISBN 85 7393 308 9

    Tanaka, K.; Wang H. O. Fuzzy Control Systems Design and Analysis, Editora Wiley, ISBN 0 471 32324 1

    Espinosa J.; Vandewalle J.; Wertz V. Fuzzy Logic, Identification and Predictive Control, Editora Springer, ISBN 1 85233 828 8