Desenvolvimento e aplicação de um software que automatiza o processo de combinação de matérias-primas na obtenção de produtos cerâmicos Development and application of a software designed to combine different raw materials in order to obtain ceramic products

Abstract

Combinar diversas matérias-primas (MP’s) para obter uma composição cerâmica é um procedimento composto por até cinco tarefas distintas e simultâneas: a) Controle da distribuição granulométrica; b) Composição Química; c) Área Superficial; d) Densidade; e) Custo. Considerar tais variáveis simultaneamente não é algo simples. Neste trabalho é apresentado um software desenvolvido em parceria com a empresa Alcoa Alumínio S.A., que realiza tal tarefa, permitindo que uma composição cerâmica seja desenvolvida de maneira simples levando em consideração as variáveis descritas. Este contém ainda, uma rotina computacional, baseada em otimização, que permite combinar um número ilimitado de matérias-primas (MP’s) obtendo a composição de melhor ajuste possível entre a distribuição gerada com a planejada, utilizando o critério de minimização da diferença quadrática. Para verificação da rotina foram realizados estudos de comportamento reológico em suspensões de alumina (compostas por nove faixas granulométricas distintas), formuladas de maneira automatizada e convencional, assumindo como curvas alvo as distribuições de Alfred e Andreasen, ambas com coeficiente de máxima densidade de empacotamento (q = 0.37). A eficácia da rotina foi comprovada pela superior velocidade de formulação no processo automatizado. Comparativamente, as precisões obtidas entre a rotina automatizada e convencional foram similares, resultando em comportamentos reológicos semelhantes.Combining several raw materials to obtain a ceramic composition involves up to five different and simultaneous steps: a) control of particle size distribution; b) chemical composition; c) surface area; d) density; and e) cost. This work presents a software developed for Windows environment in partnership with Alcoa Aluminum S.A., which controls all five referred parameters. It also contains an optimized routine that allows automatically combination of an unlimited number of raw materials to achieve a designed distribution, based on the minimum square difference. Experimental verification of the routine involved preparation of alumina suspensions using nine different particle size ranges, combined both in a conventional and in an automated manner to provide designed distributions (Alfred and Andreasen, q = 0.37). The routines efficiency was verified by the high speed of the automated formulation process and the rheological results obtained. Close rheological behavior were found out, pointing out the accuracy of both approaches.