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Title: Simulação do empilhamento e retomada de granéis por autômatos celulares.
Authors: Castro, Matheus Henrique de
metadata.dc.contributor.advisor: Luz, José Aurélio Medeiros da
Keywords: Materiais granulados
Pilhas granulares
Simulação por computador
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Luz, José Aurélio Medeiros da
Alameda Hernández, Pedro Manuel
Russo, Mário Luís Cabello
Citation: CASTRO, Matheus Henrique de. Simulação do empilhamento e retomada de granéis por autômatos celulares. 2017. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: Materiais granulares detêm uma fenomenologia muito rica e contra-intuitiva, qualidade característica dos sistemas complexos, no qual a influência de pequenas interações entre inúmeros elementos reflete em comportamentos macroscópicos distintos. A segregação granulométrica é um efeito indesejado em indústrias que manuseiam materiais granulares, por alterar as características locais do material durante a sua estocagem, e em seu transporte. O propósito deste trabalho é investigar os efeitos da segregação granulométrica em operações presentes na indústria mineral, que consistem no exemplo da alimentação pontual de uma pilha de estoque cônica, e a sua subsequente retomada por gravidade pela base. Para isso, um modelo de autômatos celulares 2D, é desenvolvido a fim de recriar os comportamentos decorrentes do efeito da segregação granulométrica, durante a construção da pilha, e durante o fluxo gravitacional de material. Autômatos celulares, ou AC, é uma técnica de simulação que consiste em células dispostas em uma rede discreta, que interagem localmente a partir de regras simples, e a repetição destas regras em passos de tempo discretos. Para dar suporte aos resultados do modelo computacional, também são realizados experimentos com um modelo físico quasi-bidimensional em escala reduzida, composto por duas placas de vidro paralelas, a fim de investigar visualmente os efeitos da segregação granulométrica em um plano transversal a pilha cônica. Os testes no modelo computacional e no modelo físico, são realizados analisando como diferentes composições iniciais de granulometria do material, fina, intermediária e grosseira, correspondem em sua distribuição na formação da pilha e na saída do material. A tendência geral da segregação é a acumulação de partículas finas sobre o eixo da pilha e partículas grosseiras na base, mas também pode ocorrer a formação de camadas estratificadas de grãos finos, intermediários e grosseiros, repetindo-se em ordem ascendente durante o crescimento da pilha. Por estas razões, durante a descarga inicial de material, há sempre uma granulometria mais fina do que a alimentação correspondente, e ao final da descarga do volume útil, há a convergência das amostras para a composição da alimentação. O modelo de autômatos celulares representou com sucesso o fenômeno da segregação durante o fluxo gravitacional dos grãos, porém apenas captou as características gerais da segregação durante construção da pilha.
metadata.dc.description.abstracten: Granular materials holds a very rich phenomenology and counter-intuitive behavior, an intrinsic quality of complex systems, in which the effect of small interactions between countless elements takes on distinct macroscopic behaviors. The size segregation of particles is an unwanted effect on industries which handle granular materials, due to altering local characteristics of the bulk material, when it's either stocked or reclaimed. The purpose of this work is to investigate the effects of size segregation in operations concerning the mining industry, which consists in the example of a pontual fed conical stock pile, and the following gravity reclaim through it's base. In order that, a 2D cellular automata model is developed to reproduce the behaviors caused by size segregation, during the construction of the pile, and during the gravity flow of material. Cellular automata, or CA, is a method of simulation, which consists in cells displayed in a discrete grid, which interacts locally by basic rules, and then the repetition of these rules in discrete time steps. To support the data results from the CA model, a small scaled quasi-bidimensional physical model is executed, built with two parallel sheets of glass, in order to visualize the effects of size segregation in a transversal plane to the conical stock pile. The experiments executed in both physical and cellular automata model, are done analysing how different inicial size compositions of the granular material, thin, medium-sized, and thick particles, corresponds into it's distributions in the pile formation, and in the discharge outlet. The general trend of segregation is the gathering of thin particles around the pile axis and the spread of thick particles throught the base, it also occurs the formation of layers of thin, medium-sized and thick particles, repeating itself up in this order, during the pile growth. For these reasons, there always will be thinner particles in the initial pile discharge, compared to the pile feed, and then, the samples converging to the pile feed composition by the final discharge. The cellular automata model, achieved success in describing the size segregation whitin the gravity flow of material, nonetheless it just captured the central aspects of segregation during the pile formation.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/8988
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 10/10/2017 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.
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