CONCURSO PÚBLICO – MAGISTÉRIO Programa Detalhado
Área de Conhecimento: Pirometalurgia 1. Termodinâmica Metalúrgica
Conceitos Fundamentais .Mol
.Lei do gás ideal
.Estequiometria de reações químicas .Balanços de massa
.Aplicação de balanços de massa a processos industriais Primeira Lei da Termodinâmica
.Definição e utilização de entalpia .Entalpia de aquecimento .Entalpia de transformação
.Entalpia de transformação em temperaturas diferentes da temperatura
normal de transformação .Entalpia de reações químicas .Entalpia de dissolução
.Balanço térmico
.Balanço térmico aplicado a processos industriais Segunda e Terceira Lei da Termodinâmica
.Entropia
.Entropia e probabilidade .Segunda lei da termodinâmica .Avaliação da entropia
.Aplicação da segunda lei da termodinâmica .Energia Livre
.Energia livre em equilíbrios gasosos .Príncipio de Le Chatelier
.Energia livre e equilíbrio gasoso entre fases condensadas e gases
.Modelo físico para a energia livre .Potencial de oxigênio
.Energia livre padrão de formação de óxidos .Aplicação do conceito de potencial de oxigênio
Soluções Metalúrgicas .Solução: definição
.Solução ideal: lei de Raoult .Soluções não ideais
.Coeficiente de atividade
.Variação da atividade e coeficiente de atividade com a temperatura
.Determinação da atividade de um componente a partir da atividade do
outro componente da solução .Soluções não ideais
.Soluções diluídas: lei de Henry .Soluções regulares
.Estados-padrão alternativos
.Soluções diluídas com vários componentes: coeficientes de interação
.Atividades de óxidos em escórias Energia Livre – Diagramas de Fase
.Energia livre e atividade
.A energia livre de soluções regulares
.Critério de estabilidade de fase em sistemas regulares .Diagramas de fase, energia livre e atividade
Bibliografia:
1. Introduction to the Thermodynamics of Materials. D. R. Gaskell. Taylor & Francis, 1995, 568 p.
Bibliografia disponível na Secretaria do Departamento para cópia:
1. Termodinâmica Metalúrgica. Apostila do Departamento de Engenharia Metalúrgica da UFMG.
2. Dados Termodinâmicos - Departamento de Engenharia Metalúrgica da UFMG.
2.Fenômenos de Transporte
Introdução: transporte de momento, calor e massa. Aplicações na metalurgia. Fluidos. Massa e força. Momento. Viscosidade. Definição e unidades. Lei de Newton da viscosidade. Estimativa da viscosidade de gases e líquidos. Medidas de viscosidade.
Escoamento laminar e balanço de momento. Conceitos. Balanço de massa e momento: aplicações. Escoamento laminar e balanço de momento. Balanço de momento: aplicações. Equações diferenciais no escoamento de fluidos.
Escoamento turbulento: princípios de escoamento turbulento e seu modelamento. Escoamento interno (em dutos). Fator de fricção. Análise dimensional. Aplicações. Dutos não cilíndricos: diâmetro hidráulico equivalente. Escoamento em torno de objetos. Escoamento em leitos de partículas.
Balanços globais no escoamento de fluidos isotérmicos. Balanço global de massa. Balanço global de energia: equação de Bernoulli. Equação de Bernoulli: derivação das perdas por fricção em seções retas, conexões, válvulas. Equação de Bernoulli: aplicações.
Balanços globais no escoamento de fluidos isotérmicos. Equação de Bernoulli: aplicações. Estudo de sistemas metalúrgicos: panela, distribuidor, molde. Dimensionamento de equipamentos para transporte de fluídos.
Transferência de calor. Aplicação na Metalurgia. Mecanismos de transporte. Equações de transporte. Unidades e dimensões. Equações de transporte. Difusão de calor. Equação de Fourier. Condutividade térmica: sólidos, líquidos e gases. Balanço geral de energia: coordenadas retangulares.
Balanço geral de energia: coordenadas retangulares, cilíndricas e esféricas. Condições de contorno. Sistemas estacionários: unidimensionais. Perfil de temperatura: aplicações. Paredes compostas: sistemas planos, cilíndricos e esféricos. Condução com geração de energia. Aplicações. Estado estacionário: bi e tridimensionais. Métodos numéricos: fundamentos.
Condução em regime transiente. Aquecimento e resfriamento Newtonianos. Aplicações. Condução em regime transiente com gradiente de temperatura: casos unidimensionais. Condução em regime transiente com gradiente de temperatura: sólido semi-infinito. Condução em regime transiente: bi e tridimensionais. Uso de ábacos. Método das diferenças finitas.
Convecção: conceitos. Convecção forçada e natural. Coeficiente de transferência de calor: conceito, avaliação, correlações empíricas. Números adimensionais. Escoamento externo. Escoamento interno. Correlações empíricas. Convecção natural ou livre.
Transferência de calor por radiação: fundamentos. Transferência de calor e mudança de fase. Transferência de calor em leitos de partículas.
Bibliografia:
1. GEIGER, G.H., POIRIER, D.R. Transport Phenomena in Metallurgy. Addison-Wesley, Menlo Park, 1973.
2. INCROPERA, F.P.; DEWITT, D.P.. Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. LTC Editora, Rio de Janeiro, Quinta edição, 2003.
Bibliografia disponível na Secretaria do Departamento para cópia:
1. TAVARES, R.P. Metalurgia. Fenômenos de Transporte I. Escola de Engenharia da UFMG, Belo Horizonte, 2002. Versão eletrônica disponível no site do curso.
3. Cinética de Reações Metalúrgicas
Cinética Química. Classificação das Reações. Variáveis que afetam a velocidade da reação. Definição de velocidade de reação.
Cinética das Reações Homogêneas. Equação da velocidade em função da concentração. Equação da velocidade em função da temperatura. Pesquisa de mecanismos. Previsão teórica da velocidade de reação.
Interpretação dos Resultados de um Reator Descontínuo. Reator descontínuo de volume constante. Reator descontínuo de volume variável. Temperatura e velocidade de reação. Pesquisa da equação de velocidade.
Introdução aos Projetos de Reatores. Análise Individual de Reatores Ideais.
Projeto para Reações Simples. Comparação dimensional de reatores. Sistemas de reatores. Reatores com reciclo. Reações autocatalíticas.
Projetos para Reações Múltiplas. Reações em paralelo. Reações em série. Reações série-paralelo.
Efeitos da Temperatura e Pressão. Reações simples. Reações múltiplas. Bibliografia:
LEVENSPIEL, O. Engenharia das Reações Químicas. Vol 1. Editora Edgar Blucher, São Paulo, 2000, 211p.
4.Siderurgia
Introdução. Matérias-Primas Siderúrgicas: Minério de Ferro; Coque; Carvão Vegetal
Sinterização: matérias-primas, processos, propriedades do sínter Pelotização: fases da pelotização, processos e propriedades da pelota Alto-forno: descrição da tecnologia e seu funcionamento:
Aspectos internos do alto-forno: a) descrição das experiências de dissecação; b) zona de amolecimento e fusão; c) zona granular; d) zona de gotejamento
Aspecto dinâmico da estrutura interna do alto-forno
Modelo Operacional do alto-forno: divisão em zona de preparação e elaboração; fator omega
Zona de combustão do alto-forno e Temperatura de Chama Combustão do carvão pulverizado nas ventaneiras do alto-forno Efeitos da injeção de carvão pulverizado no alto-forno
Escórias de alto-forno
Forno Elétrico de Redução e Ferro Liga Redução Direta e Novos Processos Fabricação de aço em fornos elétricos.
O circuito elétrico do forno. Curvas características
Diagrama de círculo. Equilíbrio de potência. Parâmetros elétricos durante o processo de fabricação do aço. Utilização do tempo nos fornos a arco.
Consumo de eletrodo de grafite. Dimensionamento de fornos.
Elaboração do aço em fornos elétricos: elaboração clássica, outros métodos de fabricação, utilização de ferro esponja. Evolução tecnológica do forno a arco
Fabricação do aço. Aciaria LD (BOF).
Histórico. Tipos de aços produzidos. Equipamentos. Descrição das instalações.
Matérias-primas
Operação do convertedor LD (BOF). Ciclo de operações. Reações de refino. Condições operacionais.
Formação da escória: trajetória de composição. Descarburação. Desfosforação e dessulfuração. Balanço de massa e térmico
Controle de processo. Controle estático. Desenvolvimento de um modelo estático. Controle dinâmico.
Refino secundário dos aços: visão geral.
Descrição sumária de diversos processos.
Refino do aço em forno panela: introdução, descrição do forno panela, parâmetros elétricos, balanço térmico, operação.
Forno panela: escória sintética, desoxidação, dessulfuração, desfosforação, controle de morfologia de inclusão, remoção de inclusões.
Tratamento sob vácuo. Processo RH. Processo VD. Processo VAD e VOD. Refratários para os processos de refino secundário.
Lingotamento Contínuo
Transferência de Calor no Lingotamento Contínuo. Mecanismos de transferência de calor. Avaliação das taxas de transferência de calor pelos diferentes mecanismos.
Molde de Lingotamento Contínuo. Transferência de calor no molde. Pó fluxante: características e comportamento. Conicidade. Parâmetros de oscilação.
Resfriamento secundário. Transferência de calor no resfriamento secundário. Tipos de sprays. Avaliação do coeficiente de transferência de calor.
Solidificação no Lingotamento Contínuo. Estruturas de solidificação. Transformação de fase. Tipos de aço. Comportamento dos aços durante a solidificação. Tamanho de grão. Microsegregação. Formação de inclusões e macrosegregação.
Escoamento do Aço no Lingotamento Contínuo. Panela. Distribuidor. Escoamento do aço no molde. Agitação eletromagnética. Defeitos associados ao escoamento do aço.
Modelamento do Processo de Lingotamento Contínuo. Modelamento físico. Estudo do escoamento do aço. Modelamento matemático: transferência de calor, escoamento do aço, previsão da espessura solidificada.
Defeitos em Tarugos. Marcas de oscilação. Trincas internas e superficiais. Romboidade. Causas de defeitos: diagnóstico.
Bibliografia:
1. FRUEHAN, R. J. The Making, Shaping and Treating of Steel, United States of Steel Co, American Society for Metals, 10th Edition, 1998, 1513 p. 2. J.K. BRIMACOMBE; I.V. SAMARASEKERA; J.E. LAIT. Continuous Casting. Volume 2. The Iron and Steel Society, 1984.
Bibliografia disponível na Secretaria do Departamento para cópia:
1. Princípios Básicos e Processos de Fabricação do Gusa ao Aço Líquido - Apostila do Departamento de Engenharia Metalúrgica.
2. Injeção de Carvão Pulverizado nas Ventaneiras do Alto-Forno – Apostila FCO-USIMINAS
3. Metalurgia dos Ferro-Ligas. Edição Escola de Engenharia – UFMG 4. Redução Direta. Edição Escola de Engenharia – UFMG
5. R.C. SILVEIRA; R.M. FIGUEIRA; L.F.A. CASTRO. Tecnologia de Fabricação do Aço Líquido. Volume 3. Aciaria Elétrica. Edições Engenharia, 1980.
6. D.B. RIBEIRO et al. Refino Secundário dos Aços. ABM, maio de 2000.
5.Produção Pirometalúrgica de Metais Não Ferrosos
Metalurgia da Produção de Cobre. Produção de mate. Convertedor. Refino de cobre.
Metalurgia do Zinco. Produção de Zinco em altos-fornos. Bibliografia:
1. GILCHRIST, J. D. Extraction Metallurgy. Pergamon Press, England, 1980. 455 p.
Tabela de pontuação para avaliação da Prova de Títulos, aprovada pela Câmara do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Quesito Pontuação
Títulos acadêmicos 15
Experiência docente 30
Produção científica, técnica, artística e cultural na área 35 Administração Acadêmica/Experiência profissional não
docente
15
