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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32690
Título: | Uma metodologia baseada em análise multicritério para seleção de materiais empregados na construção de fornos de produção de carvão vegetal |
Título(s) alternativo(s): | A methodology based on multicriteria decision analysis for the selection of materials used in the construction of charcoal kilns |
Autor(es): | Valentim, Antão Rodrigo |
Orientador(es): | Braghini Junior, Aldo |
Palavras-chave: | Carvão vegetal Fornos Resistência de materiais Processo decisório por critério múltiplo Métodos de simulação Análise térmica Charcoal Furnaces Strength of materials Multiple criteria decision making Simulation methods Thermal analysis |
Data do documento: | 28-Ago-2023 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Ponta Grossa |
Citação: | VALENTIM, Antão Rodrigo. Uma metodologia baseada em análise multicritério para seleção de materiais empregados na construção de fornos de produção de carvão vegetal. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2023. |
Resumo: | O carvão vegetal tem papel fundamental na siderurgia brasileira, substituindo parcialmente o carvão mineral na produção de ferro-gusa. A substituição contribui para a mitigação das emissões de gases de efeito estufa. Por isso, é uma vantagem competitiva na comercialização do aço. No entanto, os custos envolvidos na produção do carvão vegetal são um dos entraves para que essa substituição atinja patamares ainda mais elevados. Parte desses custos está ligada ao uso de fornos rudimentares e de baixa tecnologia que proporcionam longos ciclos de produção. O presente estudo propõe uma metodologia de seleção de materiais para a construção de fornos de carbonização a fim de contribuir para a melhoria dos resultados do processo de produção de carvão vegetal. A metodologia considera quinze Critérios de Seleção de Materiais (CSM) que avaliam aspectos técnicos, econômicos e ambientais. O método multicritério TOPSIS estendido é usado para classificar as opções de materiais. Simulação numérica e termos linguísticos fuzzy são empregados para determinar os valores dos CSM. As ferramentas Quality Function Deployment (QFD) e Decision Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL) são usadas para determinar os pesos dos CSM. Um exemplo de aplicação é conduzido usando a metodologia proposta, e a análise de sensibilidade multivariada é utilizada para avaliar a robustez do método. Adicionalmente, uma nova configuração construtiva para fornos de carbonização, denominada configuração III, foi proposta. Onde, pelo emprego de um sistema pivotante, é possível alterar a disposição das camadas de materiais que constituem a parede do forno, na fase de aquecimento e resfriamento. Esta configuração foi avaliada pela metodologia proposta, e mostrou-se superior aos materiais comumente utilizados na construção de fornos de produção de carvão vegetal, quando os materiais aço AISI 1020 envolto com manta lã de rocha são empregados. |
Abstract: | Charcoal plays a fundamental role in the Brazilian steel industry, partially replacing mineral coal in pig iron production. This substitution contributes to mitigating greenhouse gas emissions, making it a competitive advantage in the steel market. However, the costs involved in charcoal production are one of the barriers preventing further increases in this substitution. Part of these costs is linked to using rudimentary and low-technology kilns that result in prolonged production cycles. This study proposes a methodology for material selection in the construction of carbonization kilns, aiming to improve the results of the charcoal production process. The methodology considers fifteen Material Selection Criteria (MSC) that evaluate technical, economic, and environmental aspects. The extended TOPSIS multicriteria method is used to rank the material options. Numerical simulation and fuzzy linguistic terms are employed to determine the values of MSC. The Quality Function Deployment (QFD) and Decision Making Trial and Evaluation Laboratory (DEMATEL) tools are used to determine the weights of MSC. An application example is conducted using the proposed methodology, and multivariate sensitivity analysis is used to evaluate the method's robustness. Additionally, a new constructive configuration for carbonization kilns, which utilizes materials arranged in layers, is proposede, by using a pivoting system, it is possible to change the arrangement of the layers of materials that make up the furnace wall, during the heating and cooling phase. This configuration was evaluated using the proposed methodology, and proved to be superior to the materials commonly used in the construction of charcoal production furnaces, when AISI 1020 steel materials wrapped with a rock wool blanket are used. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32690 |
Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção |
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