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Simulação de processo mineral

A simulação de processo mineral baseada em modelos matemáticos é uma tecnologia corrente e acessível, à disposição dos operadores, engenheiros de processo, engenheiros projetistas, pesquisadores e gerentes. É uma ferramenta ágil e poderosa para a consistente e sistemática análise de processo, como nas rotinas operacionais de usinas existentes, estudos de modificações, otimização ou desenvolvimento e definição de novos fluxogramas.

O modelamento matemático de processos minerais não é assunto recente e, no final dos anos 70, foram colocados no mercado os primeiros softwares de simulação. Inicialmente estes modelos eram utilizados para serviços de projeto e otimização. Com o avanço da computação, o desenvolvimento desta tecnologia ocorreu de maneira natural, com o aumento da publicação de trabalhos apresentando novos e aprimorados modelos matemáticos. De outro lado, foi sendo desenvolvida uma estrutura de simulador acessível ao usuário.

Um modelo matemático é uma equação ou um conjunto de equaçõesque define cientificamente um conhecimento do processo físico ou químico. Podemos definir basicamente três tipos de modelos: os teóricos, os empíricos e os fenomenológicos.

Os modelos teóricos refletem os princípios estabelecidos cientificamente, pelas leis da física e da química (ou físico-química). Por exemplo, os fenômenos de transporte. Já os modelos empíricos são os mais simples e foram desenvolvidos a partir de dados experimentais ou industriais, gerados nas diversas operações unitárias. Estes normalmente expressam a performance do processo fazendo uso do método de regressão linear, calculando, por exemplo, os dados de uma curva granulométrica de produto de britador em determinada condição operacional. Os modelos refletem processos particulares com um grande número de dados colecionados industrialmente.

São exemplos típicos aqueles que usam curvas de partição de processos de classificação. Apesar de alguns estudiosos não aceitarem estes modelos, eles são usuais, fáceis e representam um bom nível de conhecimento do processo.

Já os modelos fenomenológicos são desenvolvidos a partir da descrição do mecanismo do processo associado ao grau de influência de parâmetros físicos de processo. Estes modelos são poderosos, constituindo uma representação realista do processo. Nesta categoria, houve o maior desenvolvimento de trabalhos nos últimos anos. Podemos citar, como exemplo, aqueles que descrevem as operações de moagem baseados na teoria cinética e mais recentemente os que descrevem as operações de flotação.Várias estratégias de controle baseadas em modelos podem ser seguidas em função do objetivo.

Quando o objetivo é minimizar variações nos resultados dos processos (teor, por exemplo), então um modelo dinâmico pode ser usado para descobrir o set pointdo controle da alimentação ótimo que provoque maior constância de resultados. Da mesma forma, o objetivo pode ser alcançado quando se quer a melhor performance de determinado equipamento em conjunto com o resto da usina, minimizando custos e eliminando as interferências incorretas ou fora de hora dos operadores.

A simulação estática é a técnica mais usual hoje em dia e é utilizada principalmente para otimização de processos. Desta forma pode se obter um flash do processo, daquele determinado instante, e analisá-lo sob condições de constância na entrada de dados.

A simulação tem como objetivo os seguintes aspectos:

1) Fornecer uma estrutura formal, qualitativa e quantitativa para entendimento do processo;

2) Fornecer uma boa base de dados para planejamento e avaliação de testes de laboratório, usina piloto, ou circuitos existentes, para determinação de parâmetros de processo e critérios de scale-upe definição de estratégias de controle;

3) A simulação possibilita grande capacidade de análise do processo, além de agilidade e redução de custos, para definições de fluxograma, operação, controle, otimização e aumento de capacidade;

4) Constitui excelente ferramenta para o ensino, aprendizagem e treinamento.

Ela apresenta grandes vantagens, principalmente quando o programa de testes ou ensaio são repetitivos. A experimentação em laboratório e usina piloto apresenta normalmente, um grande número de resultados com erros devido a fatores de difícil controle, o que pode ser evitado na simulação. Podemos citar algumas vantagens do uso desta tecnologia e os benefícios associados com a utilização desta ferramenta (box ao lado).

VANTAGENS

Investigar o efeito de diferentes fluxogramas e variáveis operacionais sob condições controladas, sem interferência na produção;

Avaliar respostas, extrapolando ou interpolando dados do processo de condições conhecidas;

Analisar, com sensibilidade e estabilidade, situações extremas sob condições seguras;
Fornece uma base formal e consistente para tomada de decisão em relação a aleatoriedade de estudos casuais;

É uma ferramenta extremamente ágil, com ganhos significativos em tempo e recursos.

BENEFÍCIOS

Planejar testes de laboratório e usina piloto com mais objetividade, economizando tempo e recursos;

Identificação de problemas em operações de start-up,

Estudo de mudanças no fluxograma sem a necessidade sem redução de produção;

Otimização da performance da usina, com minimização de custos operacionais e maximização dos recursos disponíveis;

Análise consistente e sistemática de dados para avaliação econômica.