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By Antonella Rocha Ponseggi

O desenvolvimento dos materiais dos eletrodos (anodo e catodo) e do eletrólito de células a combustível de óxido sólido (SOFC) com o intuito de que estas possam operar de forma estável com combustíveis diferentes do hidrogênio é um objetivo central da pesquisa em SOFC. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é evidenciar as características microestruturais e o desempenho de materiais para uso de combustíveis hidrocarbônicos e alcoóis em SOFC. Neste trabalho são avaliados, à luz da caracterização eletroquímica e elétrica de SOFC unitárias e estruturas em bicamadas anodo-eletrólito, sistemas materiais do tipo Ni/Cu-Céria/YSZ-LSM sob a alimentação de diferentes combustíveis. Os melhores resultados foram obtidos com o uso de hidrogênio ou etanol, mas novos desenvolvimentos em engenharia microestrutural são prementes. Também ficou evidenciado os problemas de degradação e instabilidade advindos da presença de sulfurados no biogás combustível.

Aug 16, 2017

By Aldo Henrique de Almeida Barbosa

A demanda do setor automobilístico por aços revestidos destinados à conformação a quente vem crescendo substancialmente nos mercados brasileiro e mundial, por eles possuírem boa conformabilidade e, após conformação, terem sua resistência significativamente aumentada. A busca por alternativas de revestimentos para essa aplicação está focada no revestimento galvannealed (GA), visando garantir a sua integridade durante o processo direto de conformação a quente. Nesse trabalho, foram desenvolvidos, em escala de laboratório, ciclos de recozimento e de galvannealing para o aço 22MnB5-GA, visando tornar o revestimento GA capaz de suportar as aplicações de conformação a quente para a indústria automobilística. Foram avaliados, também em escala de laboratório, tratamentos de austenitização desse aço. As melhores condições, tanto de produção do revestimento quanto do tratamento térmico para conformação a quente, foram validadas industrialmente. Os resultados mostraram a viabilidade de se utilizar o aço 22MnB5-GA em aplicações de conformação a quente, com excelente qualidade superficial, propriedades mecânicas e microestrutura do substrato ajustadas à aplicação, inexistência de trincas no aço, boa aderência e aparência da camada de tinta e, também, bons desempenhos em termos de resistência à corrosão e de soldabilidade.

Aug 17, 2017

By Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta um modelo matemático desenvolvido para o estudo das temperaturas dos refratários dos fornos de tratamento térmico de tubos de aço em períodos sem produção. Nesses períodos, o forno é desligado ou conservado em temperatura reduzida, visando economia de energia. O modelo matemático desenvolvido utiliza equações discretizadas para o cálculo da evolução das temperaturas em pontos internos do revestimento refratário em função da evolução da temperatura da atmosfera interna do forno. O modelo foi validado em campanhas de medições experimentais. Vários termopares foram instalados em diferentes profundidades do material refratário, e a evolução de temperaturas nestes pontos foi coletada durante duas semanas. A comparação entre modelo e medidas apresentou erro relativo considerado pequeno para todos os diferentes cenários. O modelo permitiu definir a condição de regime quase permanente do forno para garantir retomada do estado produtivo sem problemas de qualidade do produto. E auxiliou também o desenvolvimento de melhores práticas de controle do forno considerando a melhoria da qualidade dos produtos e economia de energia. O estudo foi considerado bem sucedido, e sua aplicação em outros fornos está sendo estudada.

Aug 17, 2017

By Rafael de Souza Rodrigues

A Samarco Mineração está entre os grandes produtores mundiais de pelotas de minérios de ferro com início de suas operações em 1977 na lavra e beneficiamento de minérios itabiríticos friáveis de médio a baixo teor de Ferro. No Quadrilátero Ferrífero a formação ferrífera bandada, devido a sua gênese, apresenta, no geral, um menor teor de Fe e uma maior compacidade com o aumento da profundidade. Com a crescente demanda mundial de minério de ferro, existe a necessidade da incorporação dos materiais de menor teor e maior dureza visando o aumento das reservas. O aproveitamento desses minérios impacta significativamente as etapas de beneficiamento, sendo o processo de moagem o mais afetado, suscitando a necessidade de desenvolver ferramentas para prever o comportamento do minério nessa etapa do processamento mineral. A partir do modelo geológico-tipológico pré-existente e da introdução dos testes de determinação do tempo de moagem (DTM) e do requerimento energético da moagem nas amostras de furos de sonda, desenvolveu-se um modelo matemático para o cálculo do requerimento energético do minério na moagem. Como resultado deste trabalho, a variável “energia” (kWh/t) foi inserida no modelo de blocos da reserva podendo ser utilizada pelo planejamento de lavra de curto prazo para adequação do minério à energia de moagem existente e pelo planejamento de longo prazo para antever a necessidade de revamp nas usinas existentes e/ou para auxiliar no dimensionamento de novas instalações de moagem.

Aug 1, 2018

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Mateus Luiz Gamba

O titânio e suas ligas são aplicados em grande escala em implantes ósseos por apresentarem excelentes resultados de biocompatibilidade. No entanto, ainda não existe um consenso na literatura com relação à influência das características morfológicas destes implantes na osseointegração, principalmente na definição da melhor rugosidade e energia superficial. Vários trabalhos têm sido realizados com o intuito de comparar diferentes tratamentos superficiais empregados para otimizar a adesão, o crescimento e a proliferação celular. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma base de dados sobre características superfícies versus osseointegração para experimentos de biocompatibilidade realizados in vitro. Foram feitas coletas e análise de dados qualitativos usando métodos analíticos em artigos científicos publicados em periódicos internacionais, sendo considerados na pesquisa artigos que utilizaram superfícies de Ti/TiO2 e células osteoblásticas. Os principais atributos definidos para a base de dados foram rugosidade, tamanho da célula, energia da superfície e/ou ângulo de contato, tipo de tratamento superficial, viabilidade e a resposta observada na cultura celular. Espera-se que esse artigo contribua para que futuros trabalhos possam utilizar métodos e estudos que permitam auxiliar na descoberta de conhecimento através de padrões que acelerem o processo de osseointegração impactando diretamente na recuperação do paciente implantado e na sua qualidade de vida.

Aug 8, 2018

By Jorge Luiz Ribeiro de Oliveira

A indústria siderúrgica na América do Sul tem sido desafiada desde a crise econômica mundial do final de 2008, como as demais siderúrgicas ao redor do mundo. O cenário de continua degradação das matérias primas, em especial o minério de ferro e a necessidade de reduzir custos, considerando que cerca de 70% do mesmo está relacionado à produção de gusa, atuando em direção oposta, torna este desafio maior ainda. Operar um Alto Forno com elevadas taxas de injeção de carvão (mais que 180 kg/t de gusa) e baixo taxa de combustíveis (menor que 490 kg/t de gusa), considerando a elevação da taxa de geração de escória devido a matéria prima em degradação (~300 kg/t de gusa) torna-se obrigatório ter estabilidade operacional por meio de boas práticas operacionais suportado por adequado sistema de manutenção centrado em confiabilidade (RCM). Este trabalho objetiva mostrar como a ArcelorMittal planta de Tubarão está enfrentando esta situação, visando atingir os objetivos citados anteriormente.

Aug 16, 2017

By R. H. King

The Deserado Mine of Western Fuels- Utah Inc. installed a micro-computer based mine wide monitoring and control system for mine environment, beltway fire protection, belt operating parameters, and equipment power utilization. The Colorado School of Mines was funded by the U.S. Bureau of Mines to document, evaluate, and report on the system design, procurement, installation, tests, and operation. This paper results from that project. The paper compares planned activities such as installation and start up, procurement contract specifications and system layout with actual performance to develop recommendations for future installations by mine operators.

Jan 1, 1987

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo RH de 150t na planta integrada no México e do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte, é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo RH é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo RH são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá e do novo RH de 150t na planta integrada no México para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo VD é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo VD são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Kaushik Mukherjee

"Malaysian offshore and surrounding region are favorable to the installation of driven piles. During the design phase, pile driveability analysis plays a major role in pile make-up design to suit and selection of the feasible hammer, besides defining acceptance criteria to ensure a certain level of confidence of its fitness for purpose. The accuracy level of driveability analyses depends substantially on the selection of its parameters that best represent the in-situ scenario. The most uncertain of the parameters are those related to the soil model. It is noted in various projects in the region, that the consideration of suitable soil resistance to driving, coupled with soil dynamic parameters, significantly affects driving sequence planning, design, material, hammer selection and most importantly pile acceptance criteria. This is particularly relevant for a region that contains predominantly clayey subsoil resulting in large diameter, long friction piles susceptible to driving disturbances and slow strength recovery. Various researchers suggested suitable dynamic parameters and soil resistance during driving calibrated to specific regions. Regional experience suggests a set of soil degradation and parameters to suit the different stages of driving which is corroborated by pile monitoring records during continuous and delayed driving scenarios. The most sensitive amongst all dynamic soil parameters is the skin damping in clay. Smith’s wave theory approach considers a conservative assumption in selecting the parameters in absence of site-specific data, while a different approach may be adopted based on consistency of the clay for a site where the geotechnical parameters are well defined. This paper summarizes some independent studies on the effects of variations in dynamic parameters and resistance at different stages of driving and suitability of choices of different pile make-up and hammers for an optimum design. Similar experiences, coupled with simulation studies and back-analyses of available driving records suggest a reasonable judgment for the region.INTRODUCTIONFixed structures are generally supported in the in-place condition on a pile foundation those may either be driven or drilled & grouted piles depending on the subsoil. The piles may be driven inside the jacket legs or drilled through individual skirts normally grouped in clusters at the base of each leg. The types of subsoil dealt with in the Peninsular Malaysia and Gulf of Thailand surrounding region are conducive to the installation of driven piles only. The design of an offshore pile is fundamentally the optimization of pile length, size and make-up those are suitable to the requirement and supply. An interactive effort combining aspects related to geotechnical, structural and constructability are required to converge into a feasible, safe and economic solution. Other than the checking of the installation feasibility using a set of hammers in a given environment, driveability analysis is also used to define acceptance criteria for a majority of the offshore piles. Unlike short and end bearing piles in sand/soft rock, the piles in clayey subsoil regime often could not be rested on a dense strata where it could be met by a definite set criteria. Usually a measurement of blow counts determined and defined by driveability analyses forms the acceptance criteria to ensure a certain level of confidence of its fitness for the purpose coupled with an optimum penetration. While softness and uncertainty of the soil strata at target penetration may be resulted in possible overdrive, an unusual delay or the presence of an unidentified cemented layer or a boulder may cause early refusal or underdrive scenario. Hence, accuracy of the investigation, driveabilty study as well as the precautionary measures to avoid delays during driving are of equal importance."

Jan 1, 2015

By Michael W. Oakland

This paper summarizes the analysis and design of a pile foundation system for two 400 ft. diameter, 500 ft. high cooling tower using a detailed finite element analysis package. The cooling towers are at the Brayton Point Power Plant in Somerset, Massachusetts. The design-build project will convert the power plant to a closed loop cooling system to reduce return of heated water to the bay. Each cooling tower is supported on a 5 ft. thick by 16 ft. wide ring beam with 44 columns oriented in a radial pattern. The allowable lateral movement on the thin wall shell was limited to only 0.5 inches. Lateral and tension resistance were the primary concerns for the large, but lightweight structure and the critical issue was the lateral response of piles and pile groups within the system. By constructing a detailed model of the foundation system including modeling each pile as an independent element, the contribution of each element was separately assessed and the system tuned to take best advantage of the load distribution afforded by the ring beam as well as the soil structure interaction created by tangential as well as radial resistance of the pile groups. The detailed model also incorporated the lateral resistance of interior piles supporting an equipment slab within the ring beam. Simpler models analyzed the pile groups independent of the complete structure and generally only relied on radial stiffness and generally resulted in large groups of piles needed at each pier. Through a series of trial configurations, the number of piles used was optimized. Confirmatory lateral, vertical and tension load tests were conducted and final fine tuning of the model completed.

Jan 1, 2010

By Peter L. Dunn

With the advent of new high-strength magnetic materials, rare-earth magnetic separators have become more common place for processing heavy mineral sands. In many instances, rare-earth magnets have replaced conventional separators such as electromagnetic cross-belt and induced-roll type machines. This paper will present the results from a detailed test program developed to evaluate the performance of rare-earth drum and roll separators for processing heavy mineral sands. The effect of machine design parameters, such as magnetic element configuration and separator diameter, will be reviewed in light of these test results. The impact of basic operating parameters (i.e. feed rate and roll speed) on separation efficiency will also be presented.

Jan 1, 1999

By Larry DeGraff

With the increase of new mine development in the past several years, many coal mines have decided to self- perform the design and construction for their slope development projects. The development process of determining the proper configuration is challenging, and a major economical consideration. Greenbrier Smokeless Minerals engineering staff and consultants, along with DSI/American Commercial, developed a support configuration that was best suited for their slope. The developmental process took into consideration the length of slope, depth of slope at the high-wall transition, economics of a single or multiple entries, waterproofing, stresses on the steel supports and lagging during the backfilling operation. This paper describes the developmental concept of using a single entry, side by side configuration, using steel ?Banjo String? supports with steel plank lagging, to develop a long term permanent installation in a cut and cover application.

Jan 1, 2009

By Larry DeGraff

With the increase of new mine development in the past several years, many coal mines have decided to self- perform the design and construction for their slope development projects. The development process of determining the proper configuration is challenging, and a major economical consideration. Greenbrier Smokeless Minerals engineering staff and consultants, along with DSI/American Commercial, developed a support configuration that was best suited for their slope. The developmental process took into consideration the length of slope, depth of slope at the high-wall transition, economics of a single or multiple entries, waterproofing, stresses on the steel supports and lagging during the backfilling operation. This paper describes the developmental concept of using a single entry, side by side configuration, using steel ?Banjo String? supports with steel plank lagging, to develop a long term permanent installation in a cut and cover application.

Jan 1, 2009

By A Harburg, A Dendys, G Green

Dugald River Mine (DRM) is located approximately 85 km north-east of Mount Isa, and 65 km northwest of Cloncurry, in the north-west Queensland Minerals Province of Australia. DRM is an underground operation and includes an above ground processing area, a 200 ha tailings facility, two waste rock dumps and associated infrastructure. The mining method is conventional underground longhole open stoping and downhole benching of a lead/zinc deposit within a black slate environment. The deposit is estimated to contain ~53 Mt of zinc and lead, which will be mined over a 30-year period. During operations, waste rock is segregated into either Potentially Acid Forming (PAF) or Non-Acid Forming (NAF) based primarily on the sulfide concentration of the rock. In particular, the NAF waste rock is an asset and is used for various small construction projects during operation; however, its primary use is for rehabilitation work at closure. Since beginning operations in 2017, DRM has generated more NAF than was originally anticipated. Whilst this is an excellent asset to DRM, it did pose a logistical problem of where to store the additional NAF for the life-of-mine and how to manage the run-off. DRM experiences distinct wet and dry seasons with hot conditions and periods of rainfall between November to April, and relatively dry and mild conditions between May to October. Majority of rainfall is received between January and February with an annual average rainfall of 501.1 mm. Short and intense rainfall events are common. DRM’s above ground infrastructure is land-locked between two large ephemeral watercourses, making the significant expansion of any assets challenging from a permitting/regulation and cost perspective. MMG is also a member of the International Council on Mining and Metals (ICMM) and is committed to adapting to a changing climate through operations and closure. Following extensive studies DRM opted to store the additional NAF material into the adjoining NAF Dam and concurrently upgrade a previously minor sediment basin into a highly engineered sediment basin which relies on automatic flocculant dosing to meet the required discharge quality limits. This basin is climate-resilient in that the dosing system can be adjusted to counter high intensity extended rainfall events which produce highly variable inflow water quality. This abstract broadly describes how DRM designed and implemented an engineering innovation to enable the site to meet the changing climatic challenges. The abstract then describes the process to design the sediment basin and how the dosing rate was established and validated. Finally, the abstract comments on the effectiveness of the sediment basin and how it has revolutionised DRM’s approach to water treatment and management; all whilst minimising the disturbance footprint of the operation

Aug 2, 2023

By R. H. Chambers, L. Alderman

"The paper is introduced by an examination of the factors which have led to the present world-wide interest in charging preheated coal to coke ovens. Various possible methods of preheating and charging the coal are considered and reasons are given for the adoption of the methods chosen. The design of the pilot preheating plant for the British Coke Research Association is discussed and its influence on the design of the commercial units for the South African Iron and Steel Corporation's plant at Pretoria and the British Steel Corporation's plant at Beighton are explained. Operating procedures on the pilot plant are described, particularly with regard to the charging of the preheated coal. Design features of the commercial installations, engineered by Simon-Carves Ltd., are explained with emphasis on the built-in safety of the control system of the preheating plant, and the particular problems associated with the erection of such plants on working coke oven batteries. Commissioning and operating procedures are described and the problems associated with the integration of the preheating plant into the normal pushing schedule of the plant are discussed. Preliminary operating results with regard to the effect of preheating on coal throughput on the commercial plants and on the properties of the coke produced are given."

Jan 1, 1972

By Verya Nasri, James Sullivan, Alex Varas

"INTRODUCTION Many major cities in the United States have a combined storm water and sanitary sewer network. Regular rainfall overwhelms the system capacity and results in millions of cubic meters of untreated sewage being dumped into local waterways. One legally mandated solution includes several kilometers of large diameter shallow or deep rock or soil tunnels, a pump station as well as associated collection sewers, diversion structures and drop shafts. In this paper, the basis for design of different system elements including the drop shafts and pump station is explained in detail. Common construction methods used for different type of shafts including tangential vortex and baffle plunge, and also pump station alternatives comprising cavern or various shaft configurations are discussed. DIFFERENT TYPES OF PUMP STATIONS The dewatering pump station serves as the heart of any deep CSO tunnel system and is critical to the goal of reducing CSOs by providing a controlled release of the stored tunnel volume to the wastewater treatment plant. As the major mechanical component of the project, the station will require the greatest attention by operations and maintenance staff. Designing a durable and easily operated pump station requires addressing some major challenges, including the following: • Longevity – equipment, materials of construction, and station environment • Controlling odors • Safety for operators and maintenance personnel • Easy access to equipment • Protection from hydraulic surges Location. Owners face a fundamental decision relative to the location of the pump station, which will affect how these challenges are addressed. The pump station can be built within the tunnel launch shaft or within its own dedicated shaft. This decision is driven by cost and schedule. Use of the tunnel launch shaft may provide owners cost saving opportunities by not having to construct a separate pump station shaft. However, this will likely extend the pump station construction as much as two years until the tunneling has been completed. Furthermore, delays to the tunneling operation would delay the pump station construction work, potentially leading to delay claims. For this reason, it has been more common to utilize a separate pump station shaft on recent CSO tunnel projects (Nasri et al. 2015)."

Jan 1, 2016

By Ritika Kundu, Moussa Wone, Amanda M. Morgan, Tatiana K. Proctor

The Piney Branch CSO 049 Storage Tunnel (PBST) will be the last major project for the DC Clean Rivers Program. The project includes construction of a 2,200-foot-long, 18-foot-internal-diameter storage tunnel; two connections to combined sewer infrastructure; and two shafts. Major challenges include excavation underneath an existing live outfall that must remain in service; excavation of the tunnel through several areas of low rock cover and mixed-face conditions; and negotiations with a variety of federal, regional, and local stakeholders to address project impacts. This paper describes the overall project scope; geotechnical conditions along the alignment; design and construction challenges; and construction procurement.

Jun 23, 2024

By Moussa Wone, Martino Scialpi, Colin LaVassar, Carlton Ray

The Potomac River Tunnel (PRT) is the next major phase of the DC Clean Rivers Program. The design-build PRT project includes a 5.5-mile-long, 18-foot-internaldiameter tunnel, seven shafts, and two underground connections to existing structures. Major challenges include tunnel boring machine (TBM) excavation though mixed-face conditions within a buried paleo-channel and an approximately 1,350-foot-long rock/ soil transition zone; construction beneath the elevated Whitehurst Freeway; tunneling beneath an existing luxury residential building and existing transit tunnels with limited clearance; and complex coordination with a variety of federal, regional, and local stakeholders. This paper describes the overall project scope, geotechnical conditions along the alignment, and primary design/construction challenges and mitigations.

Jun 13, 2021