Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/54936
Title in Portuguese: Gerenciamento da Malha Ferroviária de uma Usina Siderúrgica : Propostas para a Simulação de Evendos, Modelagem de Processos, e o Planejamento de Rotas Baseado na Metaheurística de Colônia de Formigas
Author: Ferreira, Vinícius dos Reis Alves
Advisor(s): Braga, Arthur Plínio de Souza
Keywords: Otimização por colônia de formigas
Modelo térmico
Usina siderúrgica
Roteamento de veículos
Transporte de gusa
Issue Date: 2019
Citation: FERREIRA, Vinícius dos Reis Alves. Gerenciamento da malha ferroviária de uma usina siderúrgica: propostas para a simulação de eventos, modelagem de processos, e o planejamento de rotas baseado na metaheurística de colônia de formigas. 2019. 112 f. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: A otimização de processos e a redução de custos são tópicos interligados fundamentais para a sobrevivência de qualquer empresa. Cada dia mais recursos são investidos em automação e na melhoria contínua dos processos industriais com foco em excelência operacional. Com base nisso, este trabalho propõe a redução de custos relacionados às perdas do processo de distribuição de ferro gusa em uma usina siderúrgica integrada. Neste tipo de siderúrgica, o ferro líquido produzido no alto forno é transportado para a aciaria, onde será transformado em aço. Este transporte é realizado na grande maioria das siderúrgicas através de veículos sobre trilhos como locomotivas e carros torpedo. A distância percorrida e o tempo gasto neste processo têm impacto direto em perda de energia térmica do ferro gusa para o ambiente, o que implica em maiores custos para a produção do aço, além dos custos relacionados ao transporte. Este trabalho propõe um modelo baseado no problema de roteamento de veículos para a otimização do gerenciamento e transporte do ferro gusa em uma usina siderúrgica. Também é criado um modelo térmico para estimar a temperatura do metal e do carro torpedo durante o transporte entre pontos onde não é possível realizar a medição de temperatura. Para a resolução do problema foi adotada a metaheurística de Otimização por Colônia de Formigas aplicada no roteamento de veículos e na redução da variação de temperatura do carro torpedo, com o objetivo de diminuir as perdas térmicas e também o desgaste do material refratário que ocorre devido a estas variações. Os modelos foram testados através de um simulador desenvolvido e os resultados comparados com dados operacionais de uma organização inserida no setor siderúrgico nacional que tem como principal produto a fabricação de placas de aço. Dados relacionados ao desempenho e aplicabilidade do algoritmo em ambiente de produção também são discutidos. Como principais resultados alcançados pelo algoritmo pode-se destacar uma redução de 17% na distância total percorrida na distribuição do ferro gusa, além de uma redução das quedas de temperatura de 21 e 25% para os torpedos vazios e carregados, respectivamente. Estes resultados representaram um aumento aproximado de 40°C na temperatura média do ferro gusa entregue na aciaria frente aos resultados obtidos através das tomadas de ações de operadores experientes.
Abstract: Process optimization and cost reduction are key interrelated topics for the survival of any business. More and more resources are being invested in automation and continuous improvement of industrial processes focused on operational excellence. Based on this, the present work proposes the reduction of costs related to the losses of the pig iron transportation process in an integrated steel mill. In this type of steel mill, the pig iron produced in blast furnace is transported to steelmaking plant, where it will be transformed into steel. This transport is carried out on the most of steel mills by rail vehicles such as locomotives and torpedo ladle cars. The distance traveled and the time spent in this process have a direct impact on the loss of pig iron thermal energy to the environment, which implies higher costs for steel production, besides transportation costs. This work proposes a model based on the vehicle routing problem for the optimization of railway traffic management and pig iron transportation in a steel mill. A thermal model is also created to estimate the temperature of the metal and torpedo ladle car during transport between points where temperature measurement is not possible. To solve the problem, it was chose a metaheuristic based on ant colony optimization applied to vehicle routing and to reducing temperature variation of the torpedo ladle car, which seeks to reduce temperature losses and also the wear of refractory material that occurs due to these variations. The models were tested using a simulator developed and the results compared with operational data of a Brazilian steel mill whose main product is the manufacture of steel slabs. Data related to the performance and applicability of the algorithm in production environment are also discussed. The main results achieved by the algorithm include a 17% reduction in the total distance traveled, in addition to a 21 and 25% reduction in thermal losses for empty and charged torpedo ladle cars, respectively, which represented an approximate 40°C increase is the average temperature of the pig iron delivered to the steelmaking plant against the results obtained through the actions taken by experienced operators.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/54936
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DEEL - Dissertações defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2019_dis_vraferreira.pdf3,49 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.