JKR Engenharia

No cenário industrial atual, onde a eficiência e a precisão são cruciais, o Método dos Elementos Discretos (DEM) surge como uma ferramenta de simulação computacional poderosa para empresas que usam em seu processo o transporte de produtos granulados. Em sua essência, o DEM modela o movimento e a interação de milhões de partículas individuais, calculando suas velocidades, posições e forças ao longo do tempo, o que permite uma visualização virtual detalhada e insights profundos sobre o comportamento de materiais granulares. Essa metodologia proporciona conhecimento de velocidade, posição e força de cada partícula ao longo do tempo e permite a visualização virtual do movimento das partículas. Para garantir a confiabilidade desses modelos e simulações em projetos de pesquisa ou na tomada de decisões de engenharia, é vital um processo robusto de calibração e validação. Este processo geralmente segue uma abordagem de três níveis: começa com a calibração de parâmetros de contato individuais, como o coeficiente de restituição ou atrito, seguida por experimentos de fluxo em regime médio, onde o comportamento agregado de todos os parâmetros do modelo é validado. Finalmente, a validação de nível superior é realizada comparando os resultados da simulação com dados experimentais em escala real, garantindo que o comportamento simulado corresponda ao comportamento real do material. A calibração envolve o ajuste desses parâmetros do modelo para corresponder a um sistema de referência, seja ele dados experimentais ou um modelo de maior fidelidade, buscando uma “congruência pragmática” que tolere desvios específicos do problema, transformando a calibração em um problema de otimização multi-objetivo.

A adoção de simulações como o DEM antes de realizar investimentos significativos em projetos industriais é uma estratégia que pode gerar economias colossais e evitar falhas dispendiosas. Imagine investir milhões de reais em um novo projeto de chute de transferência de minério, apenas para descobrir que ele entope constantemente ou causa desgaste excessivo nas correias transportadoras. Com o DEM, é possível prever e mitigar esses problemas muito antes que qualquer peça de metal seja cortada. As simulações permitem a análise e otimização de parâmetros críticos, como o projeto de chutes de transferência para garantir que o material seja carregado de forma centralizada, uniforme e na mesma velocidade da correia receptora, minimizando o impacto e prevenindo problemas como entupimento, desgaste prematuro, geração de pó e transbordo. Por exemplo, a otimização de um chute, pode reduzir o desalinhamento do material de 21% para apenas 0,8%, um impacto monumental na vida útil do equipamento e na eficiência operacional. Além disso, a simulação DEM possibilita o estudo do comportamento da carga de moagem e o consumo de potência em função da rotação e do perfil dos levantadores em moinhos, permitindo a determinação da velocidade de rotação e do perfil de revestimento que proporcionam o movimento de carga mais eficiente e a melhor utilização da energia. Ao simular esses cenários, as empresas podem tomar decisões baseadas em dados concretos, otimizando designs, testando diferentes configurações e validando conceitos em um ambiente virtual seguro, antes de alocar grandes orçamentos em fabricações que, de outra forma, poderiam não funcionar como esperado, garantindo assim um retorno sobre o investimento muito mais seguro e eficiente.

Atualmente, diversas indústrias já reconhecem o valor inestimável do DEM e o incorporam como parte integrante de seus processos de desenvolvimento e otimização. A mineração e o tratamento de minérios são os setores onde o DEM tem sido amplamente aplicado, conforme enfatizado em ambos os documentos. A indústria já se beneficia da utilização do DEM incluindo o projeto e otimização de chutes de transferência, a análise de parâmetros vibratórios no rendimento de peneiras vibratórias e, crucialmente, a calibração de modelos DEM para garantir a precisão das simulações. Outra área vital é a das operações de moagem, onde o DEM é usado para analisar o movimento da carga de moagem, o consumo de potência em função da velocidade de rotação, volume de carga e o perfil dos levantadores (lifters). Essa capacidade de simular o comportamento de materiais particulados em larga escala permite que essas indústrias otimizem seus equipamentos, melhorem a eficiência energética, reduzam o desgaste e, em última instância, aumentem a produtividade e a sustentabilidade de suas operações. O uso do DEM transcende a mera análise; ele se torna uma ferramenta de engenharia preditiva, permitindo que as empresas inovem com confiança, antecipem desafios e desenvolvam soluções mais robustas e eficientes para seus processos mais complexos.

Somos especialistas em modelagem DEM para indústrias de grande porte, especialmente mineração. Para falar mais sobre o assunto, mande um e-mail e vamos conversar.