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11 de maio de 2021

Dedicada à Redução de Custos na Mina e Planta

Chile pesquisa trem de força híbrido para caminhões

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Em julho passado, a agência de desenvolvimento chilena CORFO anunciou que se associou à CSIRO, a empresa geradora de energia Engie e a consultoria Mining3 no projeto Hydra, dedicado a baterias recarregáveis e célula que usa hidrogênio como combustível (H2 verde), na concepção de um trem de força híbrido para substituir o equivalente a diesel nos caminhões de mineração. O custo inicial do projeto conceitual atinge US$ 1,3 milhão. É parte do programa para se descarbonizar a produção mineira no Chile por volta de 2050, que representa 14% da emissão de gases de efeito estufa do país (91 milhões t CO2 equivalente). O programa prevê que uma frota piloto de 18 caminhões esteja em testes por volta de 2025 — um prazo considerado ambicioso pelos analistas.

Estima-se que até junho próximo estejam concluídos as simulações de computador que incluem o projeto do sistema mecânico/elétrico, buscando mais 10% de eficiência no mínimo, se comparado aos sistemas tradicionais; análise de custo/benefício entre o trem de força com motor diesel versus o sistema Hydra; convencer os fabricantes de caminhões a apoiar a integração do sistema Hydra aos modelos existentes de caminhões e conduzir ensaios de campo; e desenvolver um modelo de negócio para uso comercial na indústria de mineração.

Escavadeiras híbridas capturam potência regenerativa

É o que fazem as unidades piloto da escavadeira híbrida 2650CX da Komatsu Mining operando na mina de cobre Mission da Asarco, e na mina de molibdênio da Climax Molybdenum, nos EUA. O trem de força SR Hybrid captura a energia regenerativa que é produzida pela escavadeira normalmente na operação. Então, a energia do motor a diesel é convertida em elétrica para alimentar os motores de içamento, coroamento e giro.

Quando a máquina abaixa sua caçamba ou desacelera o giro, esses motores se transformam em geradores, fornecendo energia elétrica e cortando o consumo de diesel. Assim, o motor diesel não consome combustível em 17% do ciclo de carregamento, incluindo os movimentos de escavar, girar, despejar e giro de retorno. Usa ainda 50% menos fluidos hidráulicos se comparado a escavadeiras hidráulicas.

A Komatsu está desenvolvendo ainda o sistema de operação semi-autonomatizada e teleremota para a escavadeira hidráulica PC7000, de 700 t, e pretende colocar em testes o protótipo numa mina em 2022. O sistema foi projetado para carregar caminhões autônomos que se posicionam por si mesmo para serem carregados e unidades tripuladas com operadores. A escavadeira incorpora monitor com visão 360º, capacidade para operação semiautomatizada e teleremota para reduzir tempos de ciclo e a fadiga do operador, e inclui possibilidade de supervisão e coaching de operador com realidade aumentada baseada de dados de sensores e câmeras.

O conceito desse sistema semiautomatizado é elevar a produtividade da escavadeira quando comparada com a operação humana, que é altamente dependente da experiência do operador. Operadores experientes são difíceis de encontrar hoje. As maiores dificuldades consistem em administrar a fadiga do operador e melhorar a visão periférica reduzida — fatores que podem prejudicar a produtividade numa operação tele-remota. Na mina, uma das funções do operador da escavadeira é dar instrução a caminhões e outros veículos — e isto continua valendo no modo teleremoto, e para tanto é preciso dispor de visualização total dos trabalhos.

A Komatsu está se valendo da competência das controladas Immersive Technologies, Modular Mining e MineWare para criar um ambiente de realidade virtual que em nada difere da realidade da mina. Além disso, o sistema terá função de coaching, que permite avaliar o nível de capacitação do operador e tempos de ciclo, gerando feedback em tempo real. Comporta ainda a um operador remoto comandar diversas escavadeiras se necessário nas frentes de lavra.

Sistema independente de operação automatizada funciona desde 2019

Um exemplo raro de operação remota de escavadeiras em estágio operacional desde início de 2019 é da empresa independente RCT, contratada pelo distribuidor Caterpillar Vostochnaya Technia, para instalar oito sistemas de automação de equipamentos móveis na mina Olimpiada da Polyus, na região de Krasnoyarsk, Sibéria Oriental, na Rússia. A RCT projetou o sistema sob medida, fabricou os componentes e instalou o ControlMaster Teleremote para uma frota de 5 caminhões 777F, uma escavadeira hidráulica PC3000-6, um trator de esteiras D-275A-5 e um perfuratriz DML. Esse sistema da RCT já era conhecido em minas subterrâneas, mas é a primeira vez que opera na superfície.

Segundo a Polyus, o sistema de controle remoto é adotado nas áreas de maior risco da mina, para segurança dos operadores. Dois módulos de comando móveis equipados com postos de operador dotados de joystick e servidor instalado, comandam as máquinas dentro do pit, próximos às frentes de lavra das máquinas. A mineradora criou um modelo digital do depósito mineral, que reflete o deslocamento de sensores fixos e o nível de stress da rocha. Todos os taludes do pit são instrumentados para rastrear movimentos potenciais da massa rochosa.

Uma mina do futuro possível

A Teck é uma das mineradoras globais focada na mina do futuro em seu programa RACE21, visando à aplicação de Inteligência Artificial (IA), com suporte da Universidade de Columbia Britânica, Canadá. Segundo Kalev Ruberg, vice-presidente do programa de IA, “há muitos obstáculos para transformar a mineração num processo similar a uma planta industrial tradicional. A saída é aplicar IA em sistemas e abandonar a lógica de se construir máquinas sempre maiores como solução.”

Uma das propostas simuladas no programa usa um monitor na linha horizontal de visão do operador (HUD) da escavadeira, sem precisar baixar a cabeça, alimentando uma carregadora intermediária móvel, tipo pulmão, inspirada num modelo da MMD, que despeja o material num caminhão de 60 t a 150 t, autônomo sem cabine, movido a bateria elétrica. As perfuratrizes usam novas tecnologias de rompimento da rocha para eliminar emissão de nitrogênio e poeira, com drones monitorando o pit.

É um conceito completamente diferente — ao invés de empregar caminhões de US$ 10 milhões, vai operar basculantes de US$ 200 mil na lavra, diz Kalev. A mina poderia ter mil unidades do caminhão menor com alguma forma de IA, que esteja acima do nível 3 ou 4, que estarão operando de forma independente, mas coordenada.

As baterias ainda duram pouco com uso intenso, de modo que os equipamentos precisariam ser recarregados com frequência. Mas é uma visão diferente — como se cada equipamento da mina atuasse com capacidade independente de raciocínio. É claro que o modelo operacional precisa ser redesenhado e remodelado, conduzindo o processo todo com uso reduzido de água e consumo de energia. É claro também que vai exigir recrutar, treinar e reter uma força de trabalho do futuro, concluiu Kalev.

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