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

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Silva, Marcelo Eustáquio Hamanaka
Orientador(a): Rêgo Segundo, Alan Kardek, Monteiro, Paulo Marcos de Barros, Silva, Sávio Augusto Lopes da
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Instrumentos de medição - umidade de minério
Capacitadores - constante dielétrica
Sensor capacitivo
Link de acesso: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12384
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Instrumentação, Controle e Automação de Processos de Mineração. Departamento de Engenharia de Controle e Automação, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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Departamento de Engenharia de Controle e Automação, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.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.Moisture in iron ore, when in excess, can affect the beneficiation process, cause productivity losses and overtax the transportation cost. The most widespread method currently used by mining companies to measure moisture at the different stages of ore processing and handling involves weighing and drying the samples extracted from the process. This conventional measurement process is slow and can take up to 24 hours to provide the result. Consequently, the batch for the ore sample under analysis may be several kilometers apart at the time of the result, making corrective measures related to that batch of product in transit inefficient. The technologies available in the market for monitoring humidity during ore beneficiation do not present a high quantitative performance, which makes the implementation in industrial environment unfeasible. In order to solve these problems, in this project, a low-cost, non-contact capacitive, coplanar transducer was developed for online measurement of iron ore moisture in silos. The operating principle of the transducer is based on the sensor element capacitance variation, which is directly proportional to the ore moisture variation. In addition, the transducer has: (i) an oscillator circuit, which transforms the capacitance change into a variable frequency voltage signal; and (ii) a microcontroller, which measures that signal frequency and transmits the data to a computer via radio frequency. The results obtained with the calibration procedure, for two different assemblies built, reached a determination coefficient of 94.17% and 98.41%. A k-fold cross-validation was performed on the data mass obtained in the calibration procedure, and a determination coefficient of 84.99 % and 95.98 %, respectively, was established in this experiment. A test simulating actual operating conditions in a miniature silo was performed and the system error curve was obtained. Additionally, the results of the preparation of the wet mineral samples for all the experiments and the conclusions about the adopted methodology are presented.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 17/06/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessInstrumentos de medição - umidade de minérioCapacitadores - constante dielétricaSensor capacitivoDesenvolvimento de um transdutor capacitivo, coplanar e não-invasivo para medição on-line de umidade de Minério de Ferro em silos.Development of a capacitive, non-invasive, coplanar transducer for online measurement of iron ore moisture in silos.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8924http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12384/5/license.txt62604f8d955274beb56c80ce1ee5dcaeMD55CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12384/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12384/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12384/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54ORIGINALDISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoTransdutorCapacitivo.pdfDISSERTAÇÃO_DesenvolvimentoTransdutorCapacitivo.pdfapplication/pdf14181080http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/12384/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O_DesenvolvimentoTransdutorCapacitivo.pdf7082cd2ba1903c946c18b955ecc2b3e6MD51123456789/123842020-06-24 13:41:50.719oai:localhost: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ório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332020-06-24T17:41:50Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false
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