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Controle inteligente de processos com base na termodinâmica computacional Desenvolvimento de Sistema PPGEM - Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul 2007 Adalgiso Nogueira de Castro Filho  Eng Mec, MSc, PhD
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Sumário
Autor: Adalgiso Nogueira de Castro F  PPGEM - Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul Núcleo de Termodinâmica Computacional para a Metalurgia  Laboratório de Metalurgia Física Autor: Adalgiso Nogueira de Castro F  PPGEM - Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul Introdução Núcleo de Termodinâmica Computacional para a Metalurgia  Tratamentos de  Superfície de Metais Termoquímicos Simulação e Controle de Processos ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Introdução Fonte:  http://www.nitrex.com/english/equipment_turnkey.htm Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM
dU =   Q – dW  1ª Lei dS sis  + dS viz     0  2ª Lei d(U + PV – TS) T,P     0 (dG) T,P      0 ,[object Object],A base científica Variação da  energia de Gibbs Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM
[object Object],A base científica Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM
Fonte: www.elsevier.com/locate/pmatsci   ,[object Object],O formalismo Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Experimental and “first principles” total energy information (thermochemical and phase equilibrium data) Select thermodynamic models for each phase Optimize model parameters Obtain Gibbs energy functions for each phase in the system (Thermodynamic description) Select the experimental diagrams of the lower order systems, normally binaries and ternaries (Describe known diagrams) More importantly – extrapolate the Gibbs energies of lower order alloy phases to those of higher order alloy phases (Predict unknown higher order multicomponent diagrams)
[object Object],Aplicação do  método CALPHAD Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Fórmula
.................................. ,[object Object],Aplicação do  método CALPHAD Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM , ,
.......................................................................................................................................... ,[object Object],Aplicação do  método CALPHAD Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Seqüência de procedimentos de leitura: 6  6  11  6  6  3  2  2  1 N  H  C  O  Ar  Fe 14.007  1.0079  12.011  15.9994  39.948  55.847 Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Aplicação do  método CALPHAD
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Procedimentos e funções: Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Aplicação do  método CALPHAD ,[object Object]
Aplicação da ferramenta CALPHAD ,[object Object],Conservação da matéria   Cálculo de  propriedades Análise  comparativa Controle  Inteligente Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM
, , ,[object Object],Conservação da matéria   Cálculo de  propriedades Análise  comparativa Controle  Inteligente Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Aplicação da ferramenta CALPHAD
Se  Composição_Atual <= Composição_Referência - X  Então Número_Verificações = Número_Verificações - Y Calcular_Intervalo_Tempo Senão  Se  Composição_Atual >= Composição_Referência + X  Então Número_Verificações = Número_Verificações + Y Calcular_Intervalo_Tempo Fim Se ,[object Object],Conservação da matéria   Cálculo de  propriedades Análise  comparativa Controle  Inteligente Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Aplicação da ferramenta CALPHAD
[object Object],Conservação da matéria   Cálculo de  propriedades Análise  comparativa Controle  Inteligente Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Aplicação da ferramenta CALPHAD
Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM A ferramenta CALPHAD ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM A aplicação da ferramenta CALPHAD ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM A aplicação da ferramenta CALPHAD ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM A aplicação da ferramenta CALPHAD ,[object Object],[object Object],[object Object]
Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Em preliminar, cabe referir, aparentemente o estudo desenvolvido preenche uma lacuna, na área da engenharia e ciência dos materiais no nosso país,  em decorrência da inexistência ou ausência de notícias sobre a existência de ferramentas similares com desenvolvimento conduzido por pesquisadores nacionais.  Conclusões :
Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM 1.   Considerando-se  os resultados produzidos nos diversos cálculos realizados com a ferramenta desenvolvida neste estudo, pode-se concluir: a) Com base em um conjunto consistente de dados termoquímicos e um modelo desenvolvido neste estudo  foi possível descrever adequadamente as propriedades de estado de todas as fases (fase gasosa, compostos condensados estequiométricos e fases soluções sólidas) normalmente presentes nos sistemas Fe-C e  Fe-N; b) Foi desenvolvida uma ferramenta CALPHAD, para cálculos de equilíbrio de sistemas multifásicos, com os recursos e funcionalidades compatíveis com o atual estágio de desenvolvimento da ferramenta;  Conclusões :
Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Conclusões : c) Inexiste qualquer impedimento para que a ferramenta desenvolvida possa incorporar outros modelos ou para que sejam desenvolvidas funcionalidades de pós-processamento de resultados adicionais; d) Pode-se concluir que o sistema de controle dos processos termoquímicos desenvolvido no estudo, se aplicada na indústria, certamente terá reflexos positivos na competitividade da produção industrial, em função das vantagens inerentes à automação de processos inteligentes.
FIM

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  • 2.
  • 3.
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  • 13.
  • 14.
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  • 16.
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  • 19.
  • 20. Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Em preliminar, cabe referir, aparentemente o estudo desenvolvido preenche uma lacuna, na área da engenharia e ciência dos materiais no nosso país, em decorrência da inexistência ou ausência de notícias sobre a existência de ferramentas similares com desenvolvimento conduzido por pesquisadores nacionais. Conclusões :
  • 21. Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM 1. Considerando-se os resultados produzidos nos diversos cálculos realizados com a ferramenta desenvolvida neste estudo, pode-se concluir: a) Com base em um conjunto consistente de dados termoquímicos e um modelo desenvolvido neste estudo foi possível descrever adequadamente as propriedades de estado de todas as fases (fase gasosa, compostos condensados estequiométricos e fases soluções sólidas) normalmente presentes nos sistemas Fe-C e Fe-N; b) Foi desenvolvida uma ferramenta CALPHAD, para cálculos de equilíbrio de sistemas multifásicos, com os recursos e funcionalidades compatíveis com o atual estágio de desenvolvimento da ferramenta; Conclusões :
  • 22. Universidade Federal do Estado do Rio Grande do Sul PPGEMM Conclusões : c) Inexiste qualquer impedimento para que a ferramenta desenvolvida possa incorporar outros modelos ou para que sejam desenvolvidas funcionalidades de pós-processamento de resultados adicionais; d) Pode-se concluir que o sistema de controle dos processos termoquímicos desenvolvido no estudo, se aplicada na indústria, certamente terá reflexos positivos na competitividade da produção industrial, em função das vantagens inerentes à automação de processos inteligentes.
  • 23. FIM