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Área de Concentração

Instrumentação, Controle e Automação de Processos de Mineração

A área de concentração em Instrumentação, Controle e Automação de Processos de Mineração tem como objetivo principal propor novos conceitos aplicados aos processos de exploração e beneficiamento mineral. Neste contexto, temos as minas e usinas inteligentes, onde serão empregados veículos e equipamentos não tripulados, operados de maneira autônoma ou comandados remotamente.

Tais atividades serão realimentadas através de uma rede de dispositivos de instrumentação e sensoriamento adequados aos processos de mineração, e suportadas por uma infraestrutura de comunicação e processamento computacional de alto desempenho.

Além disso, estratégias de controle serão definidas para otimizar a operação de processos minerais e equipamentos; sistemas robóticos serão desenvolvidos e aplicados em tarefas consideradas críticas para a produção, ou que apresentem riscos aos operadores.

A automação de processos de mineração irá aumentar a segurança das operações, reduzindo o número de ocorrências ao realocar trabalhadores do campo para salas de controle, solucionar questões de falta de mão de obra especializada em áreas remotas, aumentar a produtividade através da utilização otimizada dos recursos, e por fim reduzir custos operacionais e de manutenção.

LINHAS DE PESQUISA

Instrumentação no Processamento de Minérios

A linha de pesquisa em instrumentação tem como principal objetivo especificar e desenvolver técnicas para a adequação de instrumentos de medição, indicação e registro de variáveis físicas críticas para a análise de processos e identificação de anomalias e que, no caso de sistemas automatizados, forneçam informações para programar estratégias de controle realimentado de forma a otimizar a produção mineradora. Entre as atividades de pesquisa abrangidas pela linha estão: desenvolvimento de hardware e software adequados às variáveis a serem medidas e às condições de operação dos processos de mineração a serem monitorados, incluindo ferramentas para análise e rastreamento do processo de concentração de minério de ferro, análise online das propriedades físicas e químicas (teor de sólidos, distribuição de tamanho de partículas, composição mineralógica e química) da alimentação da usina, técnicas de processamento de imagem aplicadas ao processo de flotação; integração de diferentes sensores e instrumentos de medição, utilizando métodos estatísticos para fusão de dados (filtros de Kalman e de Partículas); técnicas de aquisição, filtragem e processamento de medições.

 Análise e Projeto de Sistemas de Controle Avançado

A linha de pesquisa voltada para a análise e projeto de sistemas de controle avançado tem como objetivo desenvolver técnicas para aumentar a eficiência da produção de minério e a qualidade do produto final, e simultaneamente diminuir o consumo de energia, água e outras matérias-primas empregadas nos processos de mineração. Esta linha de pesquisa tem como foco o estudo e desenvolvimento de estratégias de controle de sistemas a eventos discretos empregados, por exemplo, no comando de esteiras transportadoras e plantas de produção; métodos de regulação e ajuste de controle PID para equipamentos e processos ligados à mineração; técnicas de controle preditivo baseado em modelo (MPC) aplicados a plantas de britagem e moagem, colunas de flotação, comando de ciclones utilizados em processos de separação gravítica, entre outros; estratégias de controle adaptativo para o comando de sistemas multivariáveis e não lineares.

 Tecnologias da Informação, Comunicação e Automação Industrial

O foco desta linha de pesquisa é o desenvolvimento e integração de sistemas computacionais, de comunicação e de informática necessários para a automação de processos de mineração, permitindo a implementação de sistemas para monitoramento e controle que tem como objetivo aumentar a eficiência da produção mineradora. Parte da pesquisa consiste em especificar processadores e computadores industriais capazes de obter medições dos dispositivos de instrumentação e comandar acionadores instalados nos mais diferentes processos de mineração. Esta linha de pesquisa abrange também o estudo de técnicas e sistemas de transmissão de dados, adequação de protocolos de rede, desenvolvimento de soluções e especificação de equipamentos de comunicação apropriados às condições de operação encontradas na mineração. Por fim, pretende-se pesquisar o papel viabilizador da Internet Industrial – casamento das técnicas de Big Data e Internet das Coisas – no desenvolvimento de minas e usinas inteligentes, compostas por sistemas autônomos de sondagem, perfuração, carregamento de explosivos, infraestrutura e transporte do minério.

 Robótica Aplicada à Mineração

Esta linha engloba pesquisas relacionadas aos veículos móveis que irão atuar nas minas autônomas, além do desenvolvimento de mecanismos e sistemas robóticos dedicados às tarefas de inspeção, monitoramento e auxílio de processos e manutenção de equipamentos de mineração. Entre os temas abordados nesta linha de pesquisa estão: ferramentas de auxílio ao operador e sistemas de realidade aumentada; sistemas de localização e navegação para veículos e robôs móveis; sistemas autônomos e teleoperados lidando com atrasos de comunicação; sistema de aeronaves pilotadas remotamente; comando de manipuladores robóticos para realizar tarefas específicas como substituição de correias, limpeza e troca de pneus de caminhões, reparo de vagões; estratégias de controle cooperativo para robôs heterogêneos, como robôs terrestres e aéreos atuando em conjunto na realização de uma tarefa complexa; desenvolvimento de sistemas dedicados ao mapeamento de minas e cavernas.

 

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