Case AngloAmerican

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Case AngloAmerican

  1. 1. Validação das Estratégias Operacionais doProjeto Minas-Rio usando Ferramentas deSimulação Computacional
  2. 2. Agenda• Introdução• Projeto Simulação• Definições de Modelamento• Modelo Mina• Modelo Usina de Beneficiamento• Modelo Mineroduto & Filtragem• Modelo Porto• Conclusões• Agradecimentos
  3. 3. O Grupo Anglo American• 7 unidades de negócio;• Platina, diamante, carvão, cobre, níquel e minério de ferro;• Cerca de 107 mil empregos em todo o mundo;• Presente em cerca de 30 países.
  4. 4. Onde Operamos
  5. 5. Anglo American no Brasil• Atua no Brasil desde 1973;• Possui duas unidade de negócio no Brasil: níquel (plantas em Niquelândia e Barro Alto) e Minério de Ferro (Sistema Amapá e Projeto Minas-Rio);• O grupo também conta com negócios de Nióbio e Fosfatos, que foram colocados à venda em outubro de 2009;• Conta com escritórios corporativos nas cidades de São Paulo, Rio de Janeiro e Belo Horizonte e escritório de exploração mineral em Goiânia;• Atualmente, emprega mais de 10 mil pessoas (empregos próprios e terceiros).
  6. 6. Segurança na Anglo American
  7. 7. Valores da Anglo AmericanSegurançaPreocupação e RespeitoIntegridadeResponsabilidadeColaboraçãoInovação
  8. 8. Projeto Minas-Rio• O maior investimento da Anglo American no mundo: US$ 4,5 bilhões;• Capacidade de produção: 26,5 milhões de toneladas de pellet feed;• Contempla: i. Mina e usina de beneficiamento em Conceição do Mato Dentro e Alvorada de Minas (MG). ii. Mineroduto de 525 km de extensão que percorre 32 municípios mineiros e fluminenses. iii. Filtragem na área do Porto do Açu. iv. Participação de 49% no terminal de minério de ferro no Porto do Açu (LLX detém 51%).• 4,5 bilhões de toneladas em recursos geológicos certificados, que garantem operação por mais de 20 anos, com expectativa de prolongar a operação por mais de 40 anos.
  9. 9. Localização Minas Gerais Minas Rio mine Espirito Santo Belo Horizonte Minas Rio pipeline Açu Port Rio de Janeiro
  10. 10. Localização Project areas Minas Gerais BH Quadrilátero FerríferoBrasil
  11. 11. Localização
  12. 12. Projeto simulaçãoHistórico 2007 – contratação de consultoria para desenvolvimento de um simulador usando software de confiabilidade. 2008 – Paragon é contratada pela LLX para desenvolvimento de um modelo para avaliação da capacidade do Porto do Açu. 2008 – Paragon foi convidada para elaborar uma proposta para desenvolvimento de um simulador usando o software Arena que permitisse analisar de forma integrada o Projeto Minas-Rio. 2009 – Realização de workshop Anglo American/Paragon para elaboração da especificação do simulador do Projeto Minas-Rio.
  13. 13. Projeto simulação25 pessoas envolvidas na especificação do projeto.60 dias na preparação e aprovação da especificação técnica.
  14. 14. Projeto simulaçãoCronologia do Projeto Integrado Mineroduto (2010) e Filtragem Usina de (2010) Beneficiamento Mina (2009) (2009) Porto (2008)
  15. 15. Projeto simulaçãoPremissas Básicasi. Desenvolvimento de modelos individuais dos subsistemas mina, usina de beneficiamento, mineroduto & filtragem e porto;ii. Os fluxos contínuos dos subsistemas foram discretizados para fins de simulação.iii. Os principais equipamentos existentes nos subsistemas foram modelados, o que permitiu utilizar taxas de falhas de equipamentos semelhantes, e que estão em operação em outras instalações de mineração.iv. As taxas de falhas dos equipamentos foram representadas por curvas de distribuição estatística de MTBF (tempo médio entre falhas) e MTTR (tempo médio de reparo).v. As manutenções preventivas dos equipamentos segue um calendário que estabelece quando e a duração das paradas programadas.vi. Os modelos deveriam ser capazes de avaliar o impacto de algumas variáveis de processo como umidade, granulometria, “work index” e % sólidos na produtividade do sistema.
  16. 16. Projeto simulaçãoObjetivos• Analisar de forma integrada cada fase do processo e seu comportamento para uma produção de 24.500 kt/ano (base seca);• Analisar o impacto de situações de exceção (falhas) na produtividade geral do Sistema Minas Rio;• Avaliar a estratégia de manutenção e operação;• Avaliar a logística de chegada de insumos para atender a produção demandada;• Avaliar possíveis gargalos no Sistema Minas Rio e propor medidas para eliminação e/ou mitigação;• Avaliar o impacto da programação de navios (tipo de produto e tamanho de navios) na produção do Sistema Minas Rio.
  17. 17. Projeto simulaçãoOrganograma do Projeto Projeto Minas Rio Anglo American Paragon Lider de Projeto Gestor do Projeto Lider de Projeto Equipe Lider de Projeto Lider de Projeto Equipes Mina Equipe Usina Equipe Filtragem Equipe Porto Usina,Mineroduto Mineroduto Mina Porto , Filtragem Equipe Equipe Equipe
  18. 18. Projeto simulaçãoHighlights• 5 modelos matemáticos desenvolvidos em plataforma Arena.• Modelos complexos capazes de avaliar o impacto das mais importantes variáveis e comportamentos dos processos.• 2 anos trabalhando para modelar todo o Projeto Minas-Rio.• + 500 equipamentos modelados.
  19. 19. Projeto simulação900000 1400 Variáveis 799.837800000 1.200 1200 tempo de simulação (min)700000 1000600000 566.780 840500000 800400000 600300000 400200000 141.104 200100000 59.986 25 31.967 18 7 0 0 Mina Usina de Mineroduto & Porto Integração Beneficiamento Filtragem
  20. 20. Subsistema: Mina MINA
  21. 21. Subsistema: Mina MINAConceição do Mato Dentro - MG
  22. 22. Subsistema: Usina de Beneficiamento MINA USINA DEBENEFICIAMENTO
  23. 23. Subsistema: Usina de Beneficiamento MINA USINA DEConceição do Mato BENEFICIAMENTO Dentro - MG Conceição do Mato Dentro - MG
  24. 24. Subsistema: Mineroduto e Filtragem MINA USINA DEBENEFICIAMENTOMINERODUTO E FILTRAGEM
  25. 25. Subsistema: Mineroduto e Filtragem MINA USINA DE MINERODUTO RECEBIMENTO EConceição do Mato BENEFICIAMENTO 525 Km através de MG e FILTRAGEM DE POLPA Dentro - MG Conceição do Mato RJ São João da Barra - RJ Dentro - MG
  26. 26. Subsistema: Porto MINA USINA DEBENEFICIAMENTOMINERODUTO E FILTRAGEM PORTO
  27. 27. Subsistema: Porto MINA USINA DE MINERODUTO RECEBIMENTO E PORTO DO AÇUConceição do Mato BENEFICIAMENTO 525 Km através de MG e FILTRAGEM DE POLPA São João da Barra - RJ Dentro - MG Conceição do Mato RJ São João da Barra - RJ Dentro - MG
  28. 28. Sistema Integrado MINA USINA DEBENEFICIAMENTO MINAS- RIOMINERODUTO E FILTRAGEM PORTO
  29. 29. Sistema Integrado MINA USINA DE MINERODUTO RECEBIMENTO E PORTO DO AÇUConceição do Mato BENEFICIAMENTO 525 Km através de MG e FILTRAGEM DE POLPA São João da Barra - RJ Dentro - MG Conceição do Mato RJ São João da Barra - RJ Dentro - MG
  30. 30. Definições de ModelamentoINPUTS OUTPUTS• Dados dos equipamentos de mina • Disponibilidade Física (velocidade, capacidade, etc.) • Utilização• Plano de lavra (relação • Produção (mina, usina de estéril/minério, distancias, etc.) beneficiamento, mineroduto,•Buffers (silos, pilhas, tanques, MODELOS filtragem e porto) estoques, etc.) • Consumo de combustível•Fluxogramas MATEMÁTICOS • Consumo de insumos (amina, amido,• Lead time NaOH, coagulante, floculante, CO2,• Taxa de consumo de insumos corpos moedores, etc.)•Distribuição granulométrica • Consumo de água•Work index • Balanço de massas e água• Consumo de água • Volume de polpa bombeado• Teor de ferro • Recuperação mássica e metalúrgica•Plano de manutenção preventiva • Navios carregados•MTBF e MTTR •• Problemas sazonais (chuvas, neblinas) DRIVERS • Controle de produção • Controle de estados • Estratégias operacionais • Comportamentos de processo (ex: umidade, granulometria, consumo de energia, etc.)
  31. 31. Definições de Modelamento• Os equipamentos estão sujeitos aos seguintes tipos de paradas: manutenção corretiva: paradas aleatórias causadas por falhas elétrica ou mecânicas. manutenção preventiva: paradas planejadas. paradas operacionais: paradas operacionais causadas por motivos operacionais (sobrecarga, problemas climáticos, etc.)• O controle de estados foi desenvolvido com o objetivo de determinar a condição operacional dos equipamentos e cálculo de KPI’s. 1 operando 2 sem alimentação 3 bloqueado 4 parado aguardando insumos 5 parada operacional 6 manutenção corretiva 7 manutenção preventiva
  32. 32. Definições de ModelamentoPara determinar os níveis ideais de estoque, consumo de insumos, validar o“lead time” e definir as melhores estratégias de logísitica para evitar a falta deinsumos foi modelado todo o processo de abastecimento. Estoques de Estratégia de Estratégia de Logística Insumos Supply chain • capacidade de estocagem • contratos • Lead time • ponto de pedido • compra “spot” • Internacional (frete e • tamanho do pedido alfândega) • estoque inicial • Mercado local
  33. 33. Definições de ModelamentoTodos os equipamentos estão sujeitos a paradas e três tipos de paradas foramconsideradas nos modelos: Manutenção corretiva: parada do equipamento provocada por uma falha de origem mecânica ou elétrica. Parada operacional: falha provocada por motivos operacionais. Manutenção preventiva: parada do equipamento para manutenção planejada.Quando um equipamento para, isto causa imediatamente consequências noprocesso produtivo como um todo. Os equipamentos a montante podem parar(em estado bloqueado) porque não existe nenhum “buffer” para armazenar aprodução. Já os equipamentos a jusante podem parar (em estado semalimentação) porque não tem material para processar.
  34. 34. Definições de Modelamento Parada causada por: • Manutenção corretiva Silo • Manutenção preventiva • Parada operacional Estoque de Insumos HPGR Transportador Alimentador Correia Parada causada por: • falta de insumos bloqueado Sem alimentação Surge bin1 operando2 sem alimentação3 bloqueado4 parado aguardando insumos Transportador Moinho de Correia5 parada operacional Bolas6 manutenção corretiva7 manutenção preventiva bloqueado
  35. 35. Definições de Modelamento
  36. 36. Definições de Modelamento Manutenção Preventiva AREA EQUIPMENT BRITAGEM PRIMÁRIA 0111-GR-01 Simulation time (h) Time to repair (h) 360 6.0 Remove Preventive maintenance Add maintenance Clear all maintenance map
  37. 37. Definições de Modelamento Mapa de manutenções preventivas Simulation Simulation Time to repair (h)time (days) time (h) PRIMARY CRUSHING 0111-AP-01 0111-BR-01 0111-GR-01 0111-SL-01 0111-TR-01 0111-AP-02 0111-BR-02 0111-GR-02 0111-SL-02 0111-TR-02 0111-TR-03 0111-TR-04 0111-TR-05 0.4 10 10.0 15.0 360 6.0 6.0 6.0 20.0 480 6.0 6.0 6.0 30.0 720 6.0 6.0 6.0 35.0 840 6.0 6.0 6.0 40.0 960 45.0 1,080 6.0 6.0 6.0 50.0 1,200 6.0 6.0 60.0 1,440 6.0 6.0 6.0 6.0 65.0 1,560 6.0 6.0 70.0 1,680 75.0 1,800 6.0 6.0 6.0 80.0 1,920 6.0 6.0 6.0 90.0 2,160 6.0 6.0 8.0 8.0 8.0 8.0 95.0 2,280 6.0 6.0 6.0 100.0 2,400 105.0 2,520 6.0 6.0 6.0 110.0 2,640 6.0 6.0 6.0 120.0 2,880 6.0 6.0 6.0 125.0 3,000 6.0 6.0 6.0
  38. 38. Definições de Modelamento Manutenções corretivas e paradas operacionais Parameter Parameter Parameter Others MTBF Statistical distribution "a" "b" "c" distributions Value (h) 0111-AP-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 360 EXPO(360) 0111-BR-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 180 EXPO(180) 0111-GR-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 730 EXPO(730) 0111-SL-01 Constante: Igual a "a" 0 0.1 0 0111-TR-01 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 30 EXPO(30) 0111-AP-02 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 360 EXPO(360)BRITAGEM PRIMÁRIA 0111-BR-02 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 180 EXPO(180) 0111-GR-02 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 730 EXPO(730) 0111-SL-02 Constante: Igual a "a" 0 0.1 0 0111-TR-02 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 30 EXPO(30) 0111-TR-03 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 30 EXPO(30) 0111-TR-04 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 30 EXPO(30) 0111-TR-05 Dist. Prob. Exponencial: Média "a" 30 EXPO(30)
  39. 39. Definições de Modelamento Manutenções corretivas e paradas operacionais Parameter Parameter Parameter OthersMTTR Statistical distribution "a" "b" "c" distributions Value (h) 0111-AP-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 1 0.1 NORM(1,0.1) 0111-BR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.5 0.1 NORM(0.5,0.1) 0111-GR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 4 0.5 NORM(4,0.5) 0111-SL-01 Constante: Igual a "a" 0 0 0111-TR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.3 0.01 NORM(0.3,0.01) 0111-AP-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 1 0.1 NORM(1,0.1)BRITAGEM PRIMÁRIA 0111-BR-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.5 0.1 NORM(0.5,0.1) 0111-GR-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 4 0.5 NORM(4,0.5) 0111-SL-02 Constante: Igual a "a" 0 0 0111-TR-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.3 0.01 NORM(0.3,0.01) 0111-TR-03 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.3 0.01 NORM(0.3,0.01) 0111-TR-04 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.3 0.01 NORM(0.3,0.01) 0111-TR-05 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 0.3 0.01 NORM(0.3,0.01)
  40. 40. Saída de dadosCurvas de distribuição estatística para 0111-TR-04 (LDCB)Cenário 1 = MTBF expo (30) e MTTR normal (0.30, 0.01)Cenário 2 = MTBF expo (100) e MTTR normal (3.0, 0.01) corrective 92 LDCB - Long Distance Conveyor Belt maintenance 276 preventive 40 maintenance 40 14 operational stop 8 stoped waiting 0 consumables 0 1.228 blocked 1.142 33 non feeding 32 7.214 running 7.134
  41. 41. Saída de dadosCurvas de distribuição estatística para 0111-TR-04 (LDCB)Cenário 1 = MTBF expo (30) e MTTR normal (0.30, 0.01)Cenário 2 = MTBF expo (100) e MTTR normal (3.0, 0.01) corrective 4 Concentrate Thickener maintenance 0 preventive 16 maintenance 16 0 operational stop 0 stoped waiting 0 consumables 0 7 blocked 0 42 non feeding 426 8.551 running 8.184
  42. 42. Modelo da Mina
  43. 43. Conceitos básicosA mina tem como objetivo principal entregar a usina de beneficiamento umacerta quantidade de minério (R.O.M. – run of mine) com a qualidade química efísica especificada.A operação de mina inclui atividades de perfuração e desmonte de rochas,carregamento e transporte de minério e estéril.As principais rotas de transporte na mina são:Minério BritagemMinério Pilha PulmãoMinério Praças de carregamento e acessosEstéril Pilha de estérilEstéril Praças de carregamento e acessos
  44. 44. Modelo MinaINPUTS OUTPUTS• Dados dos equipamentos de mina • Disponibilidade Física (velocidade, capacidade, tempo de • Utilização carga, etc.) •Rendimento operacional• Plano de lavra (relação • Movimentação (minério, estéril, estéril/minério, distancias, tamanho das frentes de lavra, etc.) MODELO pilha pulmão, britagem, interna, etc.) • Consumo de combustível• Pilha pulmão (tamanho, estratégia de operação, etc) MINA • Tempo de ciclo dos caminhões • Filas nos pontos de carga e descarga• Plano de manutenção preventiva • Distância média de transporte• Taxa de falhas de manutenção (minério e estéril) (MTBF e MTTR)• Paradas operacionais• Estratégia de abastecimento (consumo de combustível, estoques, lead time)• Desmonte de material (freqüência, duração, probabilidade de parada da mina, etc).• Problemas sazonais (chuvas, neblina, poeira)
  45. 45. Modelo Mina: Fluxograma Pilha Pulmão Movimentação Interna simFrente de Movimentação Estéril interna? Britador 1 não Produção Pilha de Estéril sim Britador 2Frente de Movimentação Minério interna? não Caminhões não Qualidade ou fila britadores? sim Carregadeiras Escavadeiras
  46. 46. Principais Regras EQUAÇÃO DE DIRECIONAMENTO (MINIMIZAÇÃO) (REM*C1)+(D*C2)+(NF*C3)+(P*106)+(PP*106)C1 a C3 = constantes da interfaceREM = critério relacionado a relação estéril/minérioD = critério relacionado a distância dos ponto de carga e descargaNF = critério relacionamento ao número de equipamentos em fila nos pontos decargaP = número binário para determinação da parada da frente de lavra ou equipamentode cargaPP = número binário para indicar que a utilização da pilha e/ou que sua fila atingiu omáximo previsto.
  47. 47. Principais RegrasEQUAÇÃO DE DIRECIONAMENTO (MINIMIZAÇÃO) (REM*C1)+(D*C2)+(NF*C3)+(P*106)+(PP*106)
  48. 48. Principais RegrasI. O modelo se baseia na tabela de entrada de dados na interface das frentes de lavra e preenche o Plano de operação da mina, que segue as seguintes premissas: O blocos serão alternados, minério e o outro estéril; O volume de cada bloco é definido na interface; Cada bloco tem uma relação estéril/minério definida na interface.
  49. 49. Principais RegrasII. Para iniciar a montagem do primeiro plano de operação, são seguidas asseguintes premissas: A pilha pulmão inicia a simulação desativada e sem material; Número de frentes que estarão ativas de acordo com a quantidade de equipamentos disponíveis; O tipo de material de cada frente estará relacionado ao bloco que será lavrado primeiro; As escavadeiras serão alocadas preferencialmente nas frentes de estéril, e as pás carregadeiras nas frentes de minério.
  50. 50. Principais RegrasIII. O plano é reformulado todas as vezes que ocorrer qualquer uma dassituações abaixo: Caso o material do bloco atual sendo lavrado numa frente, tenha se acabado; Caso qualquer um dos equipamentos de carga entre em uma parada corretiva ou preventiva; Caso qualquer equipamentos de carga retorne de uma parada corretiva ou preventiva; Caso haja parada de infra-estrutura em uma frente de lavra que possua uma carregadeira ou na pilha pulmão; Caso a pilha pulmão tenha que ser acionada durante a simulação. Caso a pilha tenha que ser desativada durante a simulação; Caso a freqüência de reformulação do Plano, que é um parâmetro de entrada do modelo, seja atingida.
  51. 51. Parâmetros do Modelo Caminhões
  52. 52. Parâmetros do Modelo Carregadeiras e Escavadeiras
  53. 53. Parâmetros do Modelo Plano de Lavra
  54. 54. Parâmetros do ModeloPlano de Lavra
  55. 55. Parâmetros do ModeloPilha Pulmão
  56. 56. Dashboard
  57. 57. Saída de dados
  58. 58. Saída de dados
  59. 59. Modelo da Usina de Beneficiamento
  60. 60. Modelo Usina – Fluxograma de Processo Crushing Plant Concentrator Recovery Water Pipeline
  61. 61. Modelo Usina de BeneficiamentoINPUTS OUTPUTS• Dados dos equipamentos • Disponibilidade Física industriais (vazão mássica e • Utilização volumétrica, fator de projeto, etc.) •Rendimento operacional•Fluxogramas de processo • Produção por fase• Consumo de água• Recuperação mássica e MODELO • Consumo de insumos metalúrgica por fase • Consumo de água• Teor de ferro USINA • Balanço de massa e água• Granulometria (britagem primária, • Recuperação mássica e metalúrgica peneiramento e moagem primária) global• Work index • Estratégia de manutenção e operação validada• Capacidade da pilha pulmão •Necessidade de recurso alocado na• Plano de manutenção preventiva pilha pulmão• Taxa de falhas de manutenção • Produtividade (MTBF e MTTR) • Impacto da granulometria, work• Paradas operacionais index e problemas sazonais na• Estratégia de abastecimento de produtividade. insumos (consumo de insumos, estoques, lead time, logística, etc)• Problemas sazonais (chuvas)
  62. 62. Modelo Usina - Funcionalidades B C AA Controle da alimentação britagem primáriaB Controle da alimentação peneiramento 1 StockpileC Problemas sazonais1 by-pass da pilha pulmão
  63. 63. Modelo Usina - FuncionalidadesA Jaw Crusher Nominal feed rate Parameter TAG Design factor (%) (tph) Crusher 1 0111-BR-01 610 20 Crusher 2 0111-BR-02 610 20
  64. 64. Modelo Usina - FuncionalidadesA Apron Feeders Nominal feed rate TAG Design factor (%) (tph) 0111-AP-01 4350 20 0111-AP-02 4350 20
  65. 65. Modelo Usina - FuncionalidadesAGrizzly Parameter Parameter Parameter Others TAG Statistical distribution % retained "a" "b" "c" distributions 0111-GR-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 14 1 NORM(14,1) 0111-GR-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 14 1 NORM(14,1)
  66. 66. Modelo Usina - FuncionalidadesB Screening - 1º deck Parameter Parameter Parameter Others TAG Statistical distribution % retained "a" "b" "c" distributions 0121-PN-01 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 13 2 NORM(13,2) 0121-PN-02 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 13 2 NORM(13,2) 0121-PN-03 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 13 2 NORM(13,2) 0121-PN-04 Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 13 2 NORM(13,2)
  67. 67. Modelo Usina - FuncionalidadesC Seasonality issues Parameter Value Unit Period of weather issues occurence - start 11 month Period of weather issues occurence - finish 3 month Number of weather issues (rains) 150 - Duration of weather issues (rains) 2 h Probability to reduce the screening feed rate 100 % Reduction factor 100 %
  68. 68. Modelo Usina – Saída de dados1- PRIMARY CRUSHING Stream 1 Stream 2 TotalCrushing Feeding t 26,642,050 27,196,350 53,838,400 t 3,717,711 3,802,926 7,520,637Grizzly oversize % 14.0% 14.0% 14.0%2 - SCREENING Stream 1 Stream 2 Stream 3 Stream 4 TotalScreening Feeding t 17,316,015 17,526,350 17,564,970 17,472,411 69,879,747Secondary Crushing Feeding t 4,000,633 4,029,442 3,997,811 4,017,961 16,045,847 t 13,315,383 13,496,908 13,567,160 13,454,449 53,833,900Screening Undersize % 76.9% 77.0% 77.2% 77.0% 77.0%Circulated load % 29.8%Stockpile Feeding t 53,807,063Concentrador Feeding using by-pass t 0
  69. 69. Modelo Usina – Saída de dados2 - PRIMARY GRINDING Stream 1 Stream 2 TotalPrimary Grinding Feeding t, dry basis 25,016,944 24,955,730 49,972,674Feed Rate tph 3,168 3,160 3,164Circulated Load % 185.7% 185.7% 185.7%Corrective Maintenance hours h 2.5 2.5 5.0Preventive Maintenance hours h 16.0 16.0 32.0Operational Efficiency % 90.2% 90.2%Work index kwh/t 7.99F80 mm 799P80 mm 110Grinding Media Consumption t 12,494NaOH Consumption t 7,496
  70. 70. Modelo Usina – Saída de dados 60.000 PF-BF PF-DR Total Plant Feeding 49.973 50.000 40.000t x 1000 30.000 24.408 20.000 13.558 10.000 10.850 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
  71. 71. Modelo Usina - Funcionalidades surge bin overflow surge bin 2 HPGR Caustic Soda Water Grinding media C Ball MillC Controle de consumo de energia2 by-pass das Prensas de rolos
  72. 72. Modelo Usina - FuncionalidadesConsumo de EnergiaEsta funcionalidade foi desenvolvida para determinar a taxa máxima dealimentação dos moinhos primários considerando a potência disponível emcada moinho de bolas.  1 1  P = Fr * wi *10* EFi *  −   P F80   80  P = potência do moinho (kWh) Fr = taxa de alimentação wi = work index (kWh/t) EFi = fatores de “Bond” P80 = tamanho do produto (mm) F80 = tamanho da alimentação (mm)
  73. 73. Modelo Usina – Parâmetros de entrada Ball Mills Water Maximum power EFi Bond TAG consumption (kWh) factors (m3/t) 0411-MB-01 15000 0.5 0.914 0411-MB-02 15000 0.5 0.914
  74. 74. Modelo Usina - Parâmetros de entradaR.O.M. chacteristics Parameter Parameter Parameter OthersProcess variable Statistical distribution Value Unit "a" "b" "c" distributionsWork Index (KWh/t) Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 8 0.5 NORM(8,0.5) %F80 - HPGR running (microns) Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 800 50 NORM(800,50)F80 - HPGR not running (microns) Constante: Igual a "a" 3000 3000P80 - overflow of the classification Constante: Igual a "a" 110 110
  75. 75. Modelo Usina - Parâmetros de entrada Parameter Parameter Parameter OthersProcess variable Statistical distribution Value Unit "a" "b" "c" distributionsGrindind media consumption rate Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 250 20 NORM(250,20) g/tCaustic soda consumtion rate Dist. Prob. Normal: Média "a"; Desv Pad "b" 150 10 6500 NORM(150,10) g/t
  76. 76. Modelo Usina - Saída de dadosCenário 1: work index normal (8.0, 0.5)Cenário 2: work index normal (9.0, 0.5)PRIMARY GRINDING Scenario 1 Scenario 2Primary Grinding Feeding t, dry basis 49,972,674 46,929,732Feed Rate tph 3,164 2,935Circulated Load % 185.7% 185.7%Corrective Maintenance hours h 5.0 2.1Preventive Maintenance hours h 32.0 32.0 Scenario 1 Scenario 2Work index kwh/t 7.99 9.01F80 mm 799 799P80 mm 110 110Grinding Media Consumption t 12,494 11,733NaOH Consumption t 7,496 7,040
  77. 77. Modelo Mineroduto
  78. 78. Modelo Mineroduto – Informações Gerais PS1 32 Municipioskm 0 25 em Minas Gerais 7 no Rio de Janeiro 1280 Superficiários PS2 km 240 VS km 347 TS km 525
  79. 79. Modelo Mineroduto – Informações GeraisCAPACIDADE: 24,5 MTA concentrado, base secaEXTENSÃO: 525 kmINCLINAÇÃO MÁXIMA: 15%TUBULAÇÃO: API 5L X-70 - 26/24” - 26”: 360km; 24”: 165kmTAXA DE PRODUÇÃO: 2944 ton/h a 68% sólidosPRESSÃO DE PROJETO: 87,6 Kgf/cm² a 234,9 Kgf/cm²ESTAÇÕES DE BOMBAS: PS1: 8 bombas - TZPM 2000 (300,7 m3/h e 18,28 MPa) PS2: 10 bombas - TZPM 2000 (263,1 m3/h e 20,62 MPa)
  80. 80. Modelo Mineroduto – Fluxograma de ProcessoThickener PS1 – Conceição do Mato Dentro/MG – km 0 PS2 – Santo Antônio do Grama/MG – km 235 Terminal Station – São João da Barra/RJ – km 525 FilteringVS – Tombos/MG – km 343
  81. 81. Modelo MinerodutoINPUTS OUTPUTS• Dados dos equipamentos • Volume bombeado (água e industriais (vazão mássica e minério) volumétrica, fator de • Massa bombeada (água e projeto, etc.) minério)• Fluxogramas de processo MODELO • Disponibilidade Física• %sólido no concentrado MINERODUTO • Utilização bombeado • Nível médio de ocupação dos• Densidade do minério tanques• Tipo de produto • Produção por produto• Vazão mínima de operação • Consumo de insumos• Plano de manutenção • Consumo de água preventiva • Balanço de massa e água• Taxa de falhas de • Estratégia de manutenção e manutenção (MTBF e MTTR) operação validada• Paradas operacionais • Produtividade• Estratégia de abastecimento • Volume e massa de sólidos e de insumos (consumo de água enviado aos ponds insumos, estoques, lead time, logística, etc)
  82. 82. Modelo Mineroduto - Funcionalidades A Controle de alimentação de polpa ou água B Controle da vazão mínima de operação 1 by-pass para pond B 1A B
  83. 83. Modelo Mineroduto - Funcionalidades A Controle de alimentação de polpa ou água Tanques Capacidade de Taxa de Fator de aumento Taxa de saída de No Descrição armazenamento enchimento do de capacidade de água (m³/h) (m³) tanque (m³/h) projeto (%) 1 Tanque de homogeneização e estocagem de polpa 5264 1914 1986 2 Tanque de homogeneização e estocagem de polpa 5264 1914 1986 3 Tanque de homogeneização e estocagem de polpa 5264 1914 1986 4 Tanque de homogeneização e estocagem de polpa 5264 1914 1986 Consumo de insumos No Descrição Consumo (g/t) Consumo (g/m3) 1 Soda 130.0000000 2 Coagulante 90.0000000 3 Sulfito 1.2500000Insumos Mineroduto Capacidade de Tempo de Tempo de Tempo de Tempo de Tempo Tempo Ponto de Lote de Tempo de Alfandêga e Transporte Tipo de Insumo armazenamento descarregamento Lote inicial solicitação do contratação pelo resposta do transporte transporte pedido pedido fabricação desembaraço internacional (t) por insumo pedido pelo suprimentos fornecedor nacional internacionalSoda SIM 200 50% 30 2 30 5 2 1 1 2 5 2Coagulante SIM 100 50% 30 4 30 5 2 1 1 2 5 2Sulfito SIM 30 50% 30 2 30 5 2 1 1 2 5 2
  84. 84. Modelo Mineroduto - Funcionalidades B Controle da vazão mínima de operaçãoBombas de linha principal Fator de aumento Vazão de No Descrição de capacidade de operação (m³/h) projeto (%) 1 Bomba Principal EB1 BLP 01 283.7 2 Bomba Principal EB1 BLP 02 283.7 3 Bomba Principal EB1 BLP 03 283.7 4 Bomba Principal EB1 BLP 04 283.7 5 Bomba Principal EB1 BLP 05 283.7 6 Bomba Principal EB1 BLP 06 283.7 7 Bomba Principal EB1 BLP 07 283.7 8 Bomba Principal EB1 BLP 08 283.7Vazão Mínima de Operação do Mineroduto EB1 (m³/h) Vazão de No Descrição operação (m³/h) 1 Polpa 1800 2 Água 1800
  85. 85. Modelo Mineroduto - Funcionalidades 1 by-pass para pondTanque Capacidade de Taxa de Fator de aumento Volume inicial do Taxa de saída de No Descrição armazenamento enchimento do de capacidade de tanque (m³) água (m³/h) (m³) tanque (m³/h) projeto (%) 1 Tanque de homogeneização e estocagem de polpa 5264 5264 1914 1986Bacia de emergência (Pond) Fator de aumento Capacidade do Nível de ativação Capacidade da No Descrição de capacidade de Pond (m3) da drenagem (%) drenagem (m3/h) projeto (%) 1 EB2 Bacia de Emergencia 242000 50% 242000
  86. 86. Saída de DadosProdução MinerodutoMedição da produtividade Sólidos Volume Total Volume Diário Tonelada Total Tonelada Diária Material transportado Transportado (m³) Transportado (m³/dia) Transportada (t) Transportada (t/dia)Alto Forno (AF) 10,297,126.00 28,211.30 15,074,457.02 41,299.88Redução Direta (RD) 5,804,652.00 15,903.16 8,333,362.49 22,831.13Agua 0.00 0.00Total 16,101,778.00 44,114.46 23,407,819.52 64,131.01 Tonelada de Material enviado para Filtragem 0 5.000.000 10.000.000 15.000.000 20.000.000 25.000.000 t Alto Forno (AF) Redução Direta (RD)
  87. 87. Saída de DadosAgitadores dos TanquesOcupação do Sistema de Retirada de Material dos agitadores nos Tanques Horas Produtivas (HP) Horas improdutivas(HI) Horas de Manutenção (HM) No Descrição Parada Manutenção Manutenção Operando Sem Alimentação Bloqueado Operacional Preventiva Corretiva 1 EB1 Agitador - Tanque 01 7,210.23 1,157.65 258.40 18.71 110.00 4.01 2 EB1 Agitador - Tanque 02 7,228.85 1,156.48 250.40 14.19 106.00 3.05 3 EB1 Agitador - Tanque 03 7,221.05 1,160.58 250.40 16.85 106.00 4.15 4 EB1 Agitador - Tanque 04 7,224.88 1,160.23 246.75 16.78 106.00 4.34 5 EB1 Agitador - Tanque 01 6,111.78 2,486.77 47.77 2.84 106.00 3.84Bombas da Linha PrincipalOcupação das Bombas da Linha Principal Horas Produtivas (HP) Horas improdutivas(HI) Horas de Manutenção (HM) No Descrição Parada Manutenção Manutenção Operando Sem Alimentação Bloqueado Operacional Preventiva Corretiva 1 Bomba Principal EB1 BLP 01 8,356.60 0.00 255.10 0.30 144.00 3.00 2 Bomba Principal EB1 BLP 02 8,446.68 0.00 150.02 0.30 144.00 18.00 3 Bomba Principal EB1 BLP 03 8,348.03 0.00 254.67 0.30 144.00 12.00 4 Bomba Principal EB1 BLP 04 8,351.60 0.00 257.60 0.30 144.00 5.50 5 Bomba Principal EB1 BLP 05 8,347.60 0.00 255.60 0.30 144.00 11.50 6 Bomba Principal EB1 BLP 06 8,341.10 0.00 258.10 0.30 144.00 15.50 7 Bomba Principal EB1 BLP 07 8,352.95 0.00 247.75 0.30 144.00 14.00 8 Bomba Principal EB1 BLP 08 1,079.57 7,531.63 0.00 0.30 144.00 3.50 9 Bomba Principal EB2 BLP 01 8,550.90 0.00 52.30 0.30 144.00 11.50 10 Bomba Principal EB2 BLP 02 8,587.55 0.00 0.65 0.30 144.00 26.50 11 Bomba Principal EB2 BLP 03 8,556.40 0.00 52.30 0.30 144.00 6.00 12 Bomba Principal EB2 BLP 04 8,556.93 0.00 52.27 0.30 144.00 5.50 13 Bomba Principal EB2 BLP 05 8,551.40 0.00 51.80 0.30 144.00 11.50 14 Bomba Principal EB2 BLP 06 8,550.40 0.00 51.80 0.30 144.00 12.50 15 Bomba Principal EB2 BLP 07 8,545.90 0.00 52.30 0.30 144.00 16.50 16 Bomba Principal EB2 BLP 08 8,553.40 0.00 51.80 0.30 144.00 9.50 17 Bomba Principal EB2 BLP 09 1,240.68 7,371.02 0.00 0.30 144.00 3.00 18 Bomba Principal EB2 BLP 10 10.28 8,600.42 0.00 0.30 144.00 4.00
  88. 88. Modelo Filtragem
  89. 89. Modelo Filtragem Filtros Cerâmicos Pátio de Estocagem Tanques Torres gravimétricasMineroduto Espessador Água de Processo Pond Emissário Submarino Clarificador Estação de Tratamento de àgua
  90. 90. Modelo Filtragem
  91. 91. Modelo Filtragem
  92. 92. Modelo Filtragem
  93. 93. Modelo FiltragemINPUTS OUTPUTS• Dados dos equipamentos • Quantidade de minério industriais produzido• Fluxogramas de processo • Volume de água tratada• Equações matemáticas que • Disponibilidade Física reproduzam os MODELO • Utilização comportamentos de FILTRAGEM • Nível médio de ocupação dos processo tanques• Densidade do minério • Produção por produto• Tipo de produto • Consumo de insumos• Informações sobre processo • Balanço de massa e água de limpeza dos filtros • Estratégia de manutenção e• Plano de manutenção operação validada preventiva • Produtividade• Taxa de falhas de • Volume e massa de sólidos e manutenção (MTBF e MTTR) água enviado aos pond• Paradas operacionais• Estratégia de abastecimento de insumos (consumo de insumos, estoques, lead time, logística, etc)
  94. 94. Modelo Filtragem - Funcionalidades Filtros Cerâmicos Pátio de Estocagem A 2 Tanques Torres gravimétricasMineroduto 1 Espessador Água de Processo 3 Pond Emissário Submarino 1 Operação normal Clarificador Estação de 2 by-pass 1 Tratamento 3 by-pass 2 de àgua A Controle de produtividade
  95. 95. Modelo Filtragem - Funcionalidades1 Operação normal O uso do espessador de concentrado aumenta o %sólidos na polpa que por conseqüência aumenta a produtividade dos filtros. Para determinar a concentração de sólidos após o processo de espessamento utilizamos a seguinte expressão: “y = 0,0712x2 - 9,4674x + 384,64 “ que deve ser utilizada apenas na faixa de trabalho do mineroduto, onde: y = a * x2 − b * x + c y = %sólidos que será enviado aos filtros x = %sólidos recebido do mineroduto a, b e c = constantes
  96. 96. Modelo Filtragem - Funcionalidades 2 By pass 1 No caso de parada no espessador a polpa de minério é enviada diretamente para os tanques que alimentam os filtros. 3 By pass 2 No caso de enchimento completo dos tanques de armazenamento de polpa, o fluxo do mineroduto é enviado para a bacia de emergência.Pond Volume drenagem Volume drenagem % perdas por Nível de ativação Volume drenagem % umidade % sólidos Descrição TAG Volume útil (m³) (m³/h) (com (m³/h) (sem evaporação da drenagem - líquidos minério material dragado draga) draga) Pond 467123 0 8 70 70 12 70
  97. 97. Modelo Filtragem - Funcionalidades A Controle da produtividade dos filtrosA produtividade dos filtros é determinada pelo %sólidos na polpa e pelo tempode operação dos filtros, foram realizados testes em planta piloto para encontrarequações matemáticas que determinem esse comportamento.
  98. 98. Modelo Filtragem - Funcionalidades A Controle da produtividade dos filtrosA produtividade dos filtros é determinada pelo %sólidos na polpa e pelo tempode operação dos filtros, foram realizados testes em planta piloto para encontrarequações matemáticas que determinem esse comportamento. Capacity X Operation time 1800 1700 1600 Capacity KgDS/m²h 1500 1400 y = -8,2797x + 1631,4 1300 1200 Operation time h:mm
  99. 99. Modelo Filtragem - Funcionalidades A Controle da produtividade dos filtrosUtilizando os dois comportamentos de processo anteriores, chegamos afunção composta descrita abaixo: P = c1 * x + c2 −c3 *tl P = Produtividade do filtro (tph) c1,c2 e c3 = constantes x = %solidos tl = tempo de operação após a última lavagem (h)
  100. 100. Modelo Filtragem - Funcionalidades 330 "Ceramec" Filters Feed Rate 320 310 300tph 290 280 270 260
  101. 101. Modelo Filtragem - Funcionalidades Time between Time to washingEquipment TAG % Moisture washing (hours)Filtro1 2211-FL-01 8.0Filtro2 2211-FL-02 8.0Filtro3 2211-FL-03 8.0Filtro4 2211-FL-04 8.0Filtro5 2211-FL-05 8.0Filtro6 2211-FL-06 8.0 12 1Filtro7 2211-FL-07 8.0Filtro8 2211-FL-08 8.0Filtro9 2211-FL-09 8.0Filtro10 2211-FL-10 8.0Filtro11 2211-FL-11 8.0Filtro12 2211-FL-12 8.0
  102. 102. Modelo Filtragem - ResultadosProdução FiltragemMedição da produtividade Parâmetro Valor Unidade MinérioMassa de minério recibida pelo mineroduto 23,407,819.52 tMassa de minério enviada da filtragem ao pátio 23,043,902.82 tMassa de minério enviada do mineroduto ao Pond 384,122.31 tMassa de minério enviada da filtragem ao pátio (Base Úmida) 25,047,720.46 tMassa enviada do Pond ao patio 78,392.31 tMassa de minério total transportada ao pátio 23,043,902.82 t ÁguaÁgua enviada ao Pond 205,202.95 m³Volume de água saída de ETA 576,345.00 m³Volume de água enviado ao processo 1,459,899.75 m³Volume de água enviado ao emissário submarino 6,184,975.33 m³Água contida no pellet feed enviada ao pátio 2,103,955.03 m³Volume total de água transportada 10,530,378.07 m³
  103. 103. Modelo Filtragem - Resultados 13Corrective Maintenance 13 13 52Preventive Maintenance 52 52 668 Washing 668 668 0 Waiting washing 0 0 8 Operational shutdown 8 8 372 Blocked 371 378 231 Non Feeding 879 944 7.416 Running 6.769 6.697
  104. 104. Modelo Pátio e Porto
  105. 105. Modelo Pátio / Porto 51% 49%
  106. 106. Modelo Pátio / Porto • Ponte de 3 km de extensão; • Quatro berços dedicados ao minério de ferro e pelos quais serão movimentados até 100 milhões de toneladas de minério de ferro do produto por ano; • Profundidade de 21 metros e expansão para 26 metros; • Navios de grande porte de até 220 mil toneladas
  107. 107. Modelo Pátio / Porto
  108. 108. Modelo Pátio / Porto• Calcular a capacidade de produção do Porto a partir de parâmetros operacionais e de manutenção definidos.• Mensurar o impacto em detalhes operacionais na capacidade de embarque do Porto • Estudar a programação de navios analisando impacto do projeto no tempo de espera para conclusão do embarque. • Verificar se o parque industrial projetado atenderia as demandas de exportação acordadas.
  109. 109. Modelo Pátio / Porto
  110. 110. Modelo Pátio / Porto
  111. 111. Modelo Integrado
  112. 112. Modelo Integrado
  113. 113. Conclusões
  114. 114. ConclusõesOs resultados dos cenários simulados estão sendo utilizados na identificaçãoprévia de condições operacionais ainda na fase de projeto, tornando possível :• Identificação de gargalos e ações para mitigação;• Validação de estratégias operacionais e de manutenção;• Validação dos balanços de massa e de água;• Avaliação da estratégia de logística de insumos baseada nos consumosrequeridos;• Estudo da programação de navios analisando o impacto na produtividade doporto.
  115. 115. AgradecimentosAproveitamos esta oportunidade para agradecer a Fernando Lage, idealizadore principal patrocinador deste projeto junto a Anglo American. Seu apoio esuporte foi fundamental.A Paragon pelo compromisso e comprometimento na conclusão do projeto,visto os diversos desafios que foram encontrados durante o projeto. Construirum modelo com mais de 700.000 variáveis foi um tarefa extremamentedesafiadora.E não poderia deixar de agradecermos em especial ao Isac e Johanna queestiverem junto conosco durante estes 2 anos de projeto.
  116. 116. Phone 55 11 3849 8757Fax 55 11 3845 4967contato@paragon.com.brwww.paragon.com.br

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