Objetivo. Desenvolver um procedimento para a estimativa das emissões de metais resultantes do coprocessamento em fábricas de cimento para avaliação do seu impacto na atmosfera. Metodologia. Foram pesquisados os tipos de processo de produção de clínquer e a origem dos metais no sistema. Os teores de metais das correntes de entrada e saída do processo foram determinados por meio de coleta e análise de amostras das mesmas. Com esses dados foi realizado um balanço de massa para determinar a distribuição (%) dos metais, baseada na retenção em cada corrente. Depois foi realizada a estimativa das emissões de cada elemento, para comparação com padrões de emissão. As emissões estimadas e dados meteorológicos e topográficos, aplicados num modelo de dispersão atmosférica, permitiram a predição das concentrações de metais na atmosfera para avaliação de impactos. Foi realizado um estudo de caso com dados secundários para a aplicação da metodologia proposta. Resultados. Para alguns metais as emissões estimadas ultrapassaram limites estabelecidos na legislação estadual e federal. Com a aplicação do modelo de dispersão, também houve ultrapassagem da concentração de referência de alguns metais na atmosfera. Conclusão. O procedimento proposto foi válido para a estimativa das emissões e para avaliação do impacto da concentração de metais na atmosfera. Para melhor análise dos resultados, recomenda-se o desenvolvimento de Padrões de Qualidade do Ar para metais adequado à realidade brasileira ou procedimentos para análise de risco atmosférico no caso de metais tóxicos. Os resultados de impacto são válidos nas condições do estudo de caso e necessitariam ser verificados caso a caso / Objective. Develop a procedure to estimate metal emissions into the atmosphere, resulting from cement mill coprocessing, in order to evaluate their impact in the atmosphere. Methodology. Clinker production process types, and metal origin in the system were researched. Process material input, and output flow metal contents were determined by collecting, and analyzing samples obtained from them. With these data we calculated a mass balance to obtain each element\'s distribution (%), based on metal retention of each flow. Thus, each element\'s emission estimate was achieved, to be compared with emission standards. The estimated emissions, together with meteorological, and topographical data, applied to a model of atmospheric dispersion, permitted the forecasting of metal concentrations in the atmosphere, to asses their impacts. A case study with secondary data was performed to apply the proposed methodology. Results. For some metals, the estimated emissions would not comply with limits established in state, or federal legislation. Applying the dispersion model, we observed that some metals exceeded their reference atmospheric concentration in the atmosphere. Conclusion. The proposed procedure was valid to estimate emissions, and to asses metal concentration impact in the atmosphere. For a better analysis of the results, we recommend the development of Air Quality Standards for metals, appropriate to Brazilian reality, or of procedures to analyze atmospheric risk in the case of toxic metals. The results of the impact are valid in the case study conditions, and need to be checked case by case.

Objetivo. Desenvolver um procedimento para a estimativa das emissões de metais resultantes do coprocessamento em fábricas de cimento para avaliação do seu impacto na atmosfera. Metodologia. Foram pesquisados os tipos de processo de produção de clínquer e a origem dos metais no sistema. Os teores de metais das correntes de entrada e saída do processo foram determinados por meio de coleta e análise de amostras das mesmas. Com esses dados foi realizado um balanço de massa para determinar a distribuição (%) dos metais, baseada na retenção em cada corrente. Depois foi realizada a estimativa das emissões de cada elemento, para comparação com padrões de emissão. As emissões estimadas e dados meteorológicos e topográficos, aplicados num modelo de dispersão atmosférica, permitiram a predição das concentrações de metais na atmosfera para avaliação de impactos. Foi realizado um estudo de caso com dados secundários para a aplicação da metodologia proposta. Resultados. Para alguns metais as emissões estimadas ultrapassaram limites estabelecidos na legislação estadual e federal. Com a aplicação do modelo de dispersão, também houve ultrapassagem da concentração de referência de alguns metais na atmosfera. Conclusão. O procedimento proposto foi válido para a estimativa das emissões e para avaliação do impacto da concentração de metais na atmosfera. Para melhor análise dos resultados, recomenda-se o desenvolvimento de Padrões de Qualidade do Ar para metais adequado à realidade brasileira ou procedimentos para análise de risco atmosférico no caso de metais tóxicos. Os resultados de impacto são válidos nas condições do estudo de caso e necessitariam ser verificados caso a caso / Objective. Develop a procedure to estimate metal emissions into the atmosphere, resulting from cement mill coprocessing, in order to evaluate their impact in the atmosphere. Methodology. Clinker production process types, and metal origin in the system were researched. Process material input, and output flow metal contents were determined by collecting, and analyzing samples obtained from them. With these data we calculated a mass balance to obtain each element\'s distribution (%), based on metal retention of each flow. Thus, each element\'s emission estimate was achieved, to be compared with emission standards. The estimated emissions, together with meteorological, and topographical data, applied to a model of atmospheric dispersion, permitted the forecasting of metal concentrations in the atmosphere, to asses their impacts. A case study with secondary data was performed to apply the proposed methodology. Results. For some metals, the estimated emissions would not comply with limits established in state, or federal legislation. Applying the dispersion model, we observed that some metals exceeded their reference atmospheric concentration in the atmosphere. Conclusion. The proposed procedure was valid to estimate emissions, and to asses metal concentration impact in the atmosphere. For a better analysis of the results, we recommend the development of Air Quality Standards for metals, appropriate to Brazilian reality, or of procedures to analyze atmospheric risk in the case of toxic metals. The results of the impact are valid in the case study conditions, and need to be checked case by case.

O uso de equipamentos sem fio em sistemas de monitoramento e controle de processos industriais vem aumentando gradativamente. Os elevados custos de cabeamento incentivam os gerentes de fábricas para que considerem o uso de sistemas industriais sem fio, uma vez que estes promovem grandes reduções nos custos de instalação finais. Entretanto, a robustez do enlace de rádio frequência e os requerimentos de comunicação em tempo real são frequentemente citados como obstáculos reais para o uso de tecnologias sem fio na indústria. À frente das demais organizações, a HART Foundation lançou em 2007 o WirelessHART, sendo este o primeiro padrão aberto de comunicação sem fio especificamente desenvolvido para ambientes industriais. Apesar de ser um protocolo seguro e de propiciar comunicação em tempo real, o estudo aprofundado do WirelessHART revela diversas possibilidades de melhorias. Nesse protocolo, o gerenciamento da rede é feito de forma centralizada, o que garante maior simplicidade e controle sobre o escalonamento, roteamento e a segurança das mensagens. Por outro lado, grandes latências, especialmente nos processos de conexão e desconexão de nós, impossibilitam o uso de dispositivos móveis ou intermitentes. A concentração do gerenciamento em um só elemento também leva à fragilidade do sistema: na falha do gerenciador central, toda rede fica inoperante. Neste trabalho, é apresentada uma arquitetura de rede WirelessHART inovadora, que utiliza coprocessadores gerenciadores distribuídos para possibilitar a descentralização do gerenciamento e consequentemente as suas vantagens. O sistema desenvolvido permite diferentes configurações descentralizadas, parciais ou totais, e com mínimas modificações no protocolo original. A arquitetura de rede proposta mantém os dispositivos de campo com suas características originais, de baixo custo e consumo, além de permitir a coexistência com equipamentos certificados. A metodologia para a descentralização é apresentada e o estudo de caso realizado permite a avaliação da proposta. A originalidade deste trabalho é verificada através do estudo do estado da arte. Os resultados obtidos de um estudo de caso demonstram o grande potencial da proposta, com reduções significativas nos tempos de agregação e manutenção da rede. A proposta de descentralização possibilita configurações e modos operacionais antes impossíveis no WirelessHART, tais como o uso de dispositivos móveis ou intermitentes e o emprego de técnicas de handover. / The use of wireless devices in industrial systems for process monitoring and control has been gradually increasing. The high costs of cabling encourage plant managers to consider the use of such industrial wireless systems, since they promote large reductions in final costs. However, the link robustness and the real-time communication requirements are frequently cited as real obstacles to the use of wireless technologies in the industry. Ahead of other organizations, the HART Foundation launched the in 2007WirelessHART, which is the first open standard for wireless communications developed specifically for industrial environments. WirelessHART is a reliable and secure protocol and provide real-time communications but the thorough study of this protocol reveals several possibile improvements. In this protocol, network management is done centrally, ensuring simplicity and control over the scheduling, routing and messaging security. Moreover, large latency, especially in the connection and disconnection processes of field devices, preclude the use of mobile or intermittent devices. The concentration of one element in management also leads to the system fragility: if the central manager fails the entire network fail. In this work, a innovative WirelessHART network achitecture is presented and implemented by means of hardware-based distributed network manager coprocessors to enable decentralization and its blessings. The developed system allows different decentralized, partial or total architectures with minimal changes to the original protocol. A hardware-based solution maintains field devices with its low cost and consumption features and allow coexistence with certified equipment. The decentralization methodology along with its originality is presented and case study allows the evaluation of the proposal. The results demonstrate the architecture has great potential with significant reductions in join and maintenance times. The proposed decentralization enables configurations and operating modes previously impossible in WirelessHART such as the use of mobile or intermittent devices and handover techniques.

O uso de equipamentos sem fio em sistemas de monitoramento e controle de processos industriais vem aumentando gradativamente. Os elevados custos de cabeamento incentivam os gerentes de fábricas para que considerem o uso de sistemas industriais sem fio, uma vez que estes promovem grandes reduções nos custos de instalação finais. Entretanto, a robustez do enlace de rádio frequência e os requerimentos de comunicação em tempo real são frequentemente citados como obstáculos reais para o uso de tecnologias sem fio na indústria. À frente das demais organizações, a HART Foundation lançou em 2007 o WirelessHART, sendo este o primeiro padrão aberto de comunicação sem fio especificamente desenvolvido para ambientes industriais. Apesar de ser um protocolo seguro e de propiciar comunicação em tempo real, o estudo aprofundado do WirelessHART revela diversas possibilidades de melhorias. Nesse protocolo, o gerenciamento da rede é feito de forma centralizada, o que garante maior simplicidade e controle sobre o escalonamento, roteamento e a segurança das mensagens. Por outro lado, grandes latências, especialmente nos processos de conexão e desconexão de nós, impossibilitam o uso de dispositivos móveis ou intermitentes. A concentração do gerenciamento em um só elemento também leva à fragilidade do sistema: na falha do gerenciador central, toda rede fica inoperante. Neste trabalho, é apresentada uma arquitetura de rede WirelessHART inovadora, que utiliza coprocessadores gerenciadores distribuídos para possibilitar a descentralização do gerenciamento e consequentemente as suas vantagens. O sistema desenvolvido permite diferentes configurações descentralizadas, parciais ou totais, e com mínimas modificações no protocolo original. A arquitetura de rede proposta mantém os dispositivos de campo com suas características originais, de baixo custo e consumo, além de permitir a coexistência com equipamentos certificados. A metodologia para a descentralização é apresentada e o estudo de caso realizado permite a avaliação da proposta. A originalidade deste trabalho é verificada através do estudo do estado da arte. Os resultados obtidos de um estudo de caso demonstram o grande potencial da proposta, com reduções significativas nos tempos de agregação e manutenção da rede. A proposta de descentralização possibilita configurações e modos operacionais antes impossíveis no WirelessHART, tais como o uso de dispositivos móveis ou intermitentes e o emprego de técnicas de handover. / The use of wireless devices in industrial systems for process monitoring and control has been gradually increasing. The high costs of cabling encourage plant managers to consider the use of such industrial wireless systems, since they promote large reductions in final costs. However, the link robustness and the real-time communication requirements are frequently cited as real obstacles to the use of wireless technologies in the industry. Ahead of other organizations, the HART Foundation launched the in 2007WirelessHART, which is the first open standard for wireless communications developed specifically for industrial environments. WirelessHART is a reliable and secure protocol and provide real-time communications but the thorough study of this protocol reveals several possibile improvements. In this protocol, network management is done centrally, ensuring simplicity and control over the scheduling, routing and messaging security. Moreover, large latency, especially in the connection and disconnection processes of field devices, preclude the use of mobile or intermittent devices. The concentration of one element in management also leads to the system fragility: if the central manager fails the entire network fail. In this work, a innovative WirelessHART network achitecture is presented and implemented by means of hardware-based distributed network manager coprocessors to enable decentralization and its blessings. The developed system allows different decentralized, partial or total architectures with minimal changes to the original protocol. A hardware-based solution maintains field devices with its low cost and consumption features and allow coexistence with certified equipment. The decentralization methodology along with its originality is presented and case study allows the evaluation of the proposal. The results demonstrate the architecture has great potential with significant reductions in join and maintenance times. The proposed decentralization enables configurations and operating modes previously impossible in WirelessHART such as the use of mobile or intermittent devices and handover techniques.

O uso de equipamentos sem fio em sistemas de monitoramento e controle de processos industriais vem aumentando gradativamente. Os elevados custos de cabeamento incentivam os gerentes de fábricas para que considerem o uso de sistemas industriais sem fio, uma vez que estes promovem grandes reduções nos custos de instalação finais. Entretanto, a robustez do enlace de rádio frequência e os requerimentos de comunicação em tempo real são frequentemente citados como obstáculos reais para o uso de tecnologias sem fio na indústria. À frente das demais organizações, a HART Foundation lançou em 2007 o WirelessHART, sendo este o primeiro padrão aberto de comunicação sem fio especificamente desenvolvido para ambientes industriais. Apesar de ser um protocolo seguro e de propiciar comunicação em tempo real, o estudo aprofundado do WirelessHART revela diversas possibilidades de melhorias. Nesse protocolo, o gerenciamento da rede é feito de forma centralizada, o que garante maior simplicidade e controle sobre o escalonamento, roteamento e a segurança das mensagens. Por outro lado, grandes latências, especialmente nos processos de conexão e desconexão de nós, impossibilitam o uso de dispositivos móveis ou intermitentes. A concentração do gerenciamento em um só elemento também leva à fragilidade do sistema: na falha do gerenciador central, toda rede fica inoperante. Neste trabalho, é apresentada uma arquitetura de rede WirelessHART inovadora, que utiliza coprocessadores gerenciadores distribuídos para possibilitar a descentralização do gerenciamento e consequentemente as suas vantagens. O sistema desenvolvido permite diferentes configurações descentralizadas, parciais ou totais, e com mínimas modificações no protocolo original. A arquitetura de rede proposta mantém os dispositivos de campo com suas características originais, de baixo custo e consumo, além de permitir a coexistência com equipamentos certificados. A metodologia para a descentralização é apresentada e o estudo de caso realizado permite a avaliação da proposta. A originalidade deste trabalho é verificada através do estudo do estado da arte. Os resultados obtidos de um estudo de caso demonstram o grande potencial da proposta, com reduções significativas nos tempos de agregação e manutenção da rede. A proposta de descentralização possibilita configurações e modos operacionais antes impossíveis no WirelessHART, tais como o uso de dispositivos móveis ou intermitentes e o emprego de técnicas de handover. / The use of wireless devices in industrial systems for process monitoring and control has been gradually increasing. The high costs of cabling encourage plant managers to consider the use of such industrial wireless systems, since they promote large reductions in final costs. However, the link robustness and the real-time communication requirements are frequently cited as real obstacles to the use of wireless technologies in the industry. Ahead of other organizations, the HART Foundation launched the in 2007WirelessHART, which is the first open standard for wireless communications developed specifically for industrial environments. WirelessHART is a reliable and secure protocol and provide real-time communications but the thorough study of this protocol reveals several possibile improvements. In this protocol, network management is done centrally, ensuring simplicity and control over the scheduling, routing and messaging security. Moreover, large latency, especially in the connection and disconnection processes of field devices, preclude the use of mobile or intermittent devices. The concentration of one element in management also leads to the system fragility: if the central manager fails the entire network fail. In this work, a innovative WirelessHART network achitecture is presented and implemented by means of hardware-based distributed network manager coprocessors to enable decentralization and its blessings. The developed system allows different decentralized, partial or total architectures with minimal changes to the original protocol. A hardware-based solution maintains field devices with its low cost and consumption features and allow coexistence with certified equipment. The decentralization methodology along with its originality is presented and case study allows the evaluation of the proposal. The results demonstrate the architecture has great potential with significant reductions in join and maintenance times. The proposed decentralization enables configurations and operating modes previously impossible in WirelessHART such as the use of mobile or intermittent devices and handover techniques.

[pt] Atualmente, a indústria cimenteira tem usado o coprocessamento no intuito de atender a aspectos econômicos e de sustentabilidade por meio da utilização de resíduos industriais como matérias-primas e/ou combustíveis não convencionais. Isto pode gerar, através da introdução de maior variabilidade de elementos menores, consequências nas reações de clinquerização com geração de modificações morfológicas dos cristais e nas propriedades que influenciam estas reações (tensão superficial, viscosidade). Em função da maior utilização do coprocessamento, as análises mineralógica e microestrutural se tornaram ainda mais significativas para apoio a formação do diagnóstico do processo incluindo o grau de reatividade do clínquer e por sua vez, previsões do desempenho do cimento. No entanto, o número de variáveis de controle do forno de clinquer é tão elevado que se propôs o emprego da metodologia estatística chamada Análise de Componentes Principais (PCAPrincipal Analysis Components em inglês) para escolher as de maior representatividade. Os resultados da caracterização mineralógica do clínquer coprocessado com o resíduo CSS50 utilizando o Método de Rietveld/Difração de Raios-X dos quatro principais constituintes do clínquer foram próximos aos valores teóricos (potenciais de Bogue). A fase predominante do C3S foi monoclínica, típica de clínqueres industriais, e quanto ao C3A, a fase predominante foi cúbica. O diagnóstico apresentado pela caracterização microestrutural apresentou clínquer com alta reatividade. Quanto ao cimento coprocessado com o resíduo CSS50, foram realizados os ensaios físico-mecânicos: tempo de pega e resistência a compressão, conforme ABNT NBR 16607 e NBR 7215. Os ensaios de tempo de pega e resistência à compressão do cimento atenderam plenamente a norma ABNT NBR 16697. / [en] Currently, the cement industry uses the coprocessing of industries residues as raw materials or alternative fuel for attending economics and the sustainability aspects. This procedure can introduce a variety of minor elements that can affect the clinkerization reactions by producing morphological changes of the clinker crystals and changing the surface tension and viscosity. Thus, mineralogic and microstrutural characterizations are necessary to understand the clinker reactivity and its effect on the Portland cement properties. Nonetheless, the number of clinquer kiln control variables is enormous, and it is proposed to use the Principal Component Analysis (PCA) to choose the most important ones. The X-ray diffraction characterization of the clinker showed that the four major constituents are consistent with the theorical values (Bogue potentials). The C3S phase was monoclinic, which is usual for industrial clinkers, and the C3A phase was usually cubic. These results suggest that the formation of a high reactivity clinker. The physico-mechanical characterizations setting time and compressive strength of the Portland cement were conducted according to NBR 16607 and NBR 7215 ABNT norms. The Portland Cement results agreed with the NBR 16697 ABNT norm.