Que tal ganhar 5% todo dia na mina? No final do mês, essa conta pode surpreender

Cuidados e aprimoramentos no manuseio dos equipamentosno carregamento aumentam a produtividade na lavra

Alguns detalhes aparentemente pequenos dentro de determinadas operações na mina podem parecer não impactar na produtividade, contudo, considerando o cenário atual de preços moderados dos commodities minerais no mercado global, eles significam a diferença entre lucro ou prejuízo ao final do ano.

Tendo em vista a otimização operacional, a Caterpillar realizou em setembro de 2013, em seu centro de treinamento e demonstração em Tinaja Hills, no Arizona, EUA, um workshop para mineradoras de diversos países, com foco em carregamento e transporte. No seminário é importante citar a tônica das palestras dadas pelos instrutores da empresa, tomando por base estudos de campo e diagnósticos realizados nas minas em diferentes continentes.

Alguns detalhes, como o posicionamento inadequado do caminhão quando entra de ré para se emparelhar com a escavadeira, o tempo perdido nas trocas de turno e no almoço, a demora provocada pela sistemática de abastecimento da frota de máquinas e caminhões, a manutenção regular das estradas de serviço na mina, incluindo a aspersão de água por caminhão pipa, enfim, são aspectos operacionais que envolvem planejamento e disciplina por parte dos gerentes das minas e suas equipes. São os profissionais de mineração, começando pelos operadores dos equipamentos, passando pelo encarregados das frentes de produção, os geólogos que fazem o planejamento da lavra, o chefe da manutenção da frota, passando pelos vários escalões até chegar no gerente da mina, que podem tornar uma mina produtiva e eficiente, ou o contrário, fazer uma gestão burocrática e ineficaz que trará prejuízo ao longo dos turnos, podendo atingir um valor exorbitante ao final de um ano.

Segundo os estudos de campo realizados pelos especialistas da Caterpillar Global Mining, os custos de lavra se dividem na média conforme o Gráfico 1, onde se somarmos os 45 % de transporte com os 14 % do suporte ao transporte, vamos ter 59 % dos custos referentes unicamente a esta etapa do ciclo.

Gráfico 1

Entretanto, os 4 % da perfuração podem influenciar de forma decisiva nos 6 % do desmonte com explosivos, encarecendo sobremaneira a fase de carregamento, aumentando seu tempo, que por sua vez vai repercutir na etapa de transporte. São os elos de uma mesma cadeia de produção.

Segundo o estudo, no caso de escavadeiras elétricas a cabo, a caçamba consegue de 80 % até 110 % de enchimento em material bem detonado, sendo uma combinação ideal trabalhar com um caminhão que receba uma carga total em três a quatro passadas

No fim das contas, o que importa é o prejuízo na receita gerada pela operação ineficaz. Considerando uma carga útil efetiva por caminhão, cada equipamento pode provocar uma perda horária estimada de US$ 21.500 em minério de ouro até um prejuízo de US$ 490/hora no caso de mineral de cobre, conforme Tabela 1. O Gráfico 2 indica que a sensibilidade do custo por tonelada é influenciada essencialmente pelo tempo de ciclo, a eficiência do operador dependendo da sua experiência, e a carga útil transportada pelo caminhão, além de outros fatores como consumo de combustível e pneus.

Gráfico 2

As condições mutantesdo sítio da mina

Há diversas variáveis em jogo na frente de lavra cabíveis que um planejamento cuidadoso pode melhorar, como, por exemplo, a possibilidade de se carregar dois caminhões ao mesmo tempo, as condições do piso, a qualidade do desmonte e da fragmentação, altura e ângulo da face, espaço de manobra dos equipamentos e a necessidade de máquinas auxiliares na área de carregamento.

Se a opção for a utilização de carregadeira de rodas, a altura da bancada deve ser a mesma do pino da caçamba quando levantada ao máximo. O tempo de ciclo pode variar entre 28” a 42”, numa média de 35”, já a rocha, sendo bem desmontada, permite fator de enchimento da caçamba entre 90 % a 110 %, e ciclos de quatro a seis passadas. As condições favoráveis se caracterizam por um piso nivelado, seco e firme; boa drenagem em épocas de chuva para reduzir desgaste do pneu; material bem fragmentado para diminuir o tempo de enchimento da caçamba; frentes múltiplas para carregar.

As condições se tornam negativas quando o piso é molhado e irregular; ou quando há espaço físico restrito na área de carregamento e fragmentação insuficiente do material.

No caso da carregadeira de rodas, a Caterpillar sugere algumas dicas para melhorar o ciclo como: a carregadeira entra reta na pilha, com o fundo da caçamba paralelo ao piso, em 1ª marcha e aceleração total; deslocamento limitado a 1,5 volta do pneu; manter o piso limpo e suave; segurar o tempo de ciclo abaixo de 12”; deixar bem ajustado okickoutda caçamba e do levantamento; manter o movimento de carregamento em V e a frente escavada igual a 1,5 a largura da caçamba; ajustar a tração (Rim Pull Control). (Imagem 1).

Imagem 1

Ângulo ótimo para enchimento com carregadeira de rodas é de 45°

Escavadeira hidráulica tipofront shovelcomparada à escavadeira tipobackhoe

No caso da utilização de escavadeira hidráulica tipofront shovel, considera-se a altura ideal da bancada equivalente a 75% do alcance vertical dashovele ciclos de 23” a 30”. Um material bem detonado permite enchimento de 90 % a 100 % na caçamba e carregar um caminhão de três a seis passadas. Dentre as condições que favorecem esse tipo de equipamento, estão a escavação seletiva, alturas variadas na face, carregamento numa única face e em espaço apertado, esforço severo de escavação e piso ruim.

As condições prejudiciais ao trabalho dafront shovelcomeçam por deslocamentos excessivos, passam por bancadas baixas, falta de limpeza do piso e diversas faces para carregar. Alguns pontos que auxiliam no aumento da produt
ividade são: encher a primeira caçamba na base do material empilhado, em ângulo largo de giro, enquanto o caminhão ainda está manobrando; com ele parado, manter ângulos de giro pequenos e escavarmais alto possível para obter ciclos menores.(Imagem 4 e 5)

Imagem 4 Imagem 5

Já a escavadeira hidráulica tipobackhoeopera melhor quando a bancada tem a mesma altura do comprimento da lança, podendo fazer ciclos de 21” a 31”, dependendo do modelo. O desmonte adequado permite encher 90 % a 100 % da caçamba em ciclos de três a cinco passadas.

As condições ideais para esse modelo são bancadas de altura média a baixa, caminhões posicionados no topo ou no piso, espaço restrito, giro abaixo de 60º e desmonte eficiente. As condições adversas começam por bancada alta, deslocamentos frequentes, bancadas múltiplas e instáveis, e falta de equipamento de apoio para arrumação da pilha e limpeza.

Segundo os estudos da Caterpillar, algumas ações conferem mais eficiência na produção na ordem de 10 % a 15 %, quando as bancadas são da altura correta, de 15 % a 20 % na medida em que os caminhões estão no piso abaixo dabackhoe, mais de 5 % se a escavadeira puder girar 60º ao invés de 90º. Além disso, posicioná-la mais perto possível da borda, dentro do limite seguro, também gera aumento na produtividade. (Imagem 6).

Imagem 6

Escavadeira elétrica a cabo

Este tipo de escavadeira, incorporado da antiga Bucyrus e que vem recebendo melhorias técnicas, tem melhor eficiência produtiva quando a altura máxima da bancada está no terço superior da lança fixa, quando consegue executar ciclos de 28” a 44”, conforme o modelo. (Imagem 2).

Imagem 2

Condições ótimas para escavadeira elétrica a cabo operar em uma única face da bancada

A caçamba consegue de 80 % até 110 % de enchimento em material bem detonado, sendo uma combinação ideal trabalhar com um caminhão que receba uma carga total em três a quatro passadas.

As condições ótimas para escavadeira elétrica a cabo seriam operar em uma única face da bancada, com altura adequada, piso sólido e plano, largura suficiente na bancada para facilitar as manobras do caminhão, material bem fragmentado, equipamento auxiliar para limpeza e apoio, e manuseio correto do cabo elétrico de alimentação. Logo, as condições prejudiciais a esse equipamento são em relação ao piso precário, faces baixas na bancada, material mal detonado, e a necessidade de efetuar escavação seletiva em múltiplas faces.

Qualidade das estradasde serviço é primordialpara caminhões

Segundo os estudos da Caterpillar, os custos do transporte podem ser divididos em reparos 27 %, combustível 45 %, pneus 12 %, operador 13 %, entre outras despesas menores.

Como a sobrecarga de um caminhão tem um alto custo na sua vida útil, a empresa elaborou uma regra batizada de “ Política Cat 10-10-20”, representada pela curva dos gráficos 3 e 4.

Gráfico 3

Gráfico 4

Segundo o estudo, 90 % das cargas devem incidir na zona verde da curva, tendo no máximo 50 % das cargas acima de 100 % da carga-alvo. As cargas que excederem 110 % da carga-alvo devem se limitar a 10 % dos ciclos. Nenhuma carga deve ultrapassar 120 % de seu alvo, sob risco de causar danos estruturais ao caminhão. (Imagem 7)

Imagem 7

As estradas de serviço na mina têm um peso enorme nesta equação, podendo vir a afetar todos os fatores que compõem os custos do transporte. Há três pontos chaves nesta questão: Projeto da estrada (que pode ser permanente, semi ou provisória, material utilizado e sua manutenção). Os dois últimos tópicos determinam a resistência ao rolamento “RR” oferecido pela estrada, que, preferivelmente, deveria ter um greide constante. (Gráficos 5 e 6 )

Gráfico 5

Gráfico 6

A Caterpillar comparou o melhor cenário, com greide constante e RR de 3 %, com a pior situação quando o greide não é constante e RR de 6 %, e os tempos de ciclo e consumo de diesel resultantes.(Gráfico 7)

Gráfico 7

Um greide constante na estrada – que precisa ser previsto na fase de projeto – pode diminuir o tempo de transporte em 8,2 % e o consumo de diesel de 3 % a 4 %, além de reduzir as mudanças de marcha em 50 %, lembrando que a vida do motor depende da queima do combustível e a da transmissão é proporcional à frequência de trocas.

No projeto da estrada, em termos de elevação vertical, é necessário dimensionar as curvas e cristas de rampa de modo em que o operador do caminhão tenha ampla visibilidade à velocidade média de trafego, considerando sempre os piores cenários, ou seja, chuva, neblina, etc.(Imagens 7 e 8)

Imagem 8

As curvas devem ter o raio maior possível (no limite prático); largura suficiente para dar amplo campo de visão; a superelevação pode ser adotada para permitir maior velocidade do caminhão – limitando-se a 10 % e considerando ambos os fluxos – caminhão vazio num sentido e carregado no outro. O ideal que estes possam trafegar a velocidades constantes.

Em termos de largura, quando o fluxo &
eacute; num só sentido, a estrada deve ter de duas a duas vezes e meia a largura do caminhão. Se houver tráfego nos dois sentidos, a largura deve ser de três a três vezes e meia nos trechos retos e de três vezes e meia a quatro vezes nas curvas.

Para combater a deterioração das estradas de serviço é necessário manter as valetas e canaletas limpas para escoamento da água, reduzindo assim a erosão; controlar a poeira com aspersão de água usando caminhões pipa e aspersores fixos; ter equipamentos de apoio suficientes para remover material derramado pelos caminhões, corrigir o greide das rampas e sobre-elevação, preencher/nivelar/compactar as depressões do piso.

A shovel a cabo de acionamento elétrico 7495 foi a primeira dessalinha a ser integrada no modelo de produção originário de Peoria

Um teste prático sobre o estado da estrada de serviço é passar com veiculo leve a 60 km/h para que o motorista possa sentir como está o terreno, no caso, sem solavancos e confortável para direção. As estradas de serviço começam na face de carregamento e seguem até a borda da área de descarga, sendo que nestas duas áreas o piso deve ser mantido limpo e nivelado. É comum a necessidade frequente de manutenção nas estradas, porque, uma vez deterioradas por danos graves, os reparos podem ser demorados e de custo significativo. Enquanto isso, o tempo de ciclo da frota irá aumentar.

Integrando a tecnologiadas extintas Bucyrus,O&K e Unit Rig

Para quem conhece a cultura da Caterpillar, foi uma constatação surpreendente. Ashovela cabo de acionamento elétrico 7495 foi o primeiro modelo dessa linha a ser integrada no modelo de produção originário de Peoria e implementada na fábrica antiga da Bucyrus, em Milwaukee, EUA. Dependendo das especificações, pode custar a partir de US$ 24 milhões, contudo, sua vida útil consegue chegar a mais de 20 anos

A soma das duas culturas tecnológicas possibilitou desenvolver esse novo modelo que mantém suas características de alta produção e durabilidade. O sistema de Hidrocoroamento acelera o enchimento da caçamba que comporta 80 t de material, podendo carregar um caminhão de 200 t em três passadas. A divisão de equipamentos elétricos, comprada da GM há poucos anos, fornece os dois bancos de capacitores que armazenam a energia elétrica não utilizada em parte do ciclo, disponível sempre quando necessário nos picos de demanda de potência. Com essa inovação, uma mina que trabalha a base de geradores diesel precisa produzir apenas 4 MW para a operação dashovel, ao invés dos 8 MW exigidos por equipamentos de porte similar.

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