O transporte eficiente e rápido de minério de ferro (MFe) é crucial para a indústria siderúrgica, e um dos principais desafios enfrentados é garantir a alta taxa de embarque nos terminais marítimos. Nesse contexto, um dos maiores terminais portuários de movimentação de minério de ferro do Brasil, busca elevar sua taxa efetiva de embarque do MFe por meio da implantação de um sistema de regularização de fluxo.
O terminal enfrenta gargalos que impactam a taxa de embarque efetiva, incluindo a capacidade limitada dos navios a uma taxa de 16.000 ton./h e a irregularidade da taxa de recuperação, resultando em picos de embarque acima dessa capacidade. Essas condições demandam a utilização de setpoints mais baixos para limitar a performance dos equipamentos, e o severo monitoramento do sistema de recuperação é essencial para evitar danos aos navios.
O objetivo principal deste projeto é elevar a taxa efetiva de embarque do MFe no terminal através da implementação de um sistema de regularização de fluxo. Para atingir esse objetivo, foram definidos os seguintes objetivos específicos:
- Verificar o comportamento do Silo com 2 recuperadoras.
- Verificar o comportamento do Silo com 3 recuperadoras.
- Verificar o comportamento da ER05 quando controlada para manter o nível.
- Estimar o nível mínimo requerido pelo Silo.
- Estimar o nível máximo admissível do Silo.
- Estimar o nível de trabalho do silo.
- Estimar o tempo de enchimento do Silo.
- Determinar a autonomia do silo em caso de falha de uma recuperadora.
- Determinar a autonomia do silo em caso de falha de duas recuperadoras.
Outras premissas importantes incluíram a densidade do material (2,8 toneladas por metro cúbico), o volume do silo (760 metros cúbicos), a velocidade dos transportadores (4,17 metros por segundo) e a taxa de saída desejável no silo (16.000 toneladas por hora).
Com base nos dados obtidos através das simulações, diversos parâmetros do processo foram calculados para atingir os objetivos específicos:
Nível Mínimo Requerido: Constatou-se que o nível mínimo requerido para evitar o desgaste prematuro do alimentador é de 14%, pois abaixo de 12% não é possível manter a alimentação a uma taxa de 16.000 ton./h.
Nível Máximo Admissível: Para evitar o transbordamento do silo, o nível máximo admissível foi estabelecido em 92% em situações de parada de emergência, e 75% em condições normais de parada.
Nível de Trabalho: A fim de obter uma maior autonomia, determinou-se que o nível de trabalho deve ser igual ao nível máximo admissível, ou seja, 75%.
Tempo de Enchimento do Silo: Com três máquinas operando a plena carga (16.000 ton./h), o tempo estimado para encher o silo de 0% a 75% é de aproximadamente 23 minutos.
Autonomia em Caso de Falha: Em caso de falha de uma recuperadora, a autonomia do silo foi calculada em cerca de 28 minutos, e em caso de falha de duas recuperadoras, a autonomia reduziu para aproximadamente 13 minutos.
Controle do Nível do Silo:
Para evitar transbordamentos, propôs-se o corte do funcionamento de uma das recuperadoras que alimenta o silo quando o nível atingir 90%. Essa abordagem mostrou-se eficiente, embora tenha desafios relacionados ao tempo morto do sistema.
Outras Possibilidades de Controle:
Além do controle proposto, outras abordagens podem ser consideradas, como a utilização do Preditor de Smith ou o Model Predictive Control (MPC) para controlar o nível do silo. No entanto, é importante levar em conta a necessidade de ajustar os setpoints das três recuperadoras para garantir uma taxa de alimentação homogênea e evitar sobrecargas.
A implantação do sistema de regularização de fluxo é de extrema importância para elevar a taxa efetiva de embarque do MFe no terminal. A análise dos dados fornecidos pela simulação possibilitou o estabelecimento de parâmetros relevantes para a automação do silo de regularização.
A utilização de três recuperadoras mostrou-se necessária para garantir a eficiência do sistema, juntamente com a definição de níveis mínimo e máximo do silo em 14% e 75%, respectivamente.
O controle proposto para evitar o transbordamento demonstrou eficiência, apesar dos desafios do tempo morto.
Outras abordagens de controle podem ser consideradas para otimizar o processo e alcançar uma significativa melhoria na taxa de embarque do MFe, atendendo às demandas da indústria siderúrgica.
O aprimoramento contínuo do sistema garantirá uma operação mais eficiente e confiável do terminal marítimo, resultando em benefícios para a empresa e a indústria como um todo.