Mineração

1. Para a definição do tipo de equipamentos e sistemas a serem utilizados para o
manuseio de minérios a média ou longa distância, diversos aspectos devem ser
considerados e avaliados, entre os quais, capacidade manuseada, distância de
transporte, topografia do terreno, infra-estrutura disponível na região,
interferências com o meio ambiente e economicidade.
Um dimensionamento preciso da frota de equipamentos de lavra reveste-se de
grande importância, um vez que os custos envolvidos, quer de capital, quer de
operação, representam, quase sempre, um parcela considerável dos custos de
uma mina.

2. PRINCIPAIS CONSIDERAÇÕES NA SELEÇÃO
PRIMÁRIA DOS EQUIPAMENTOS
a) a geologia do depósito;
b) a necessidade de produção;
c) a vida útil do projeto;
d) disponibilidade de capital;
e) custo de operação;
f) parâmetros geotécnicos;
g) recuperação dos recursos;
h) interferências com o meio ambiente.

3. O TIPO, O NÚMERO E A PRODUTIVIDADE DOS
EQUIPAMENTOS DEPENDEM DO
- tamanho de valor das jazidas: vida da mina, taxa de produção, método de
lavra;
- projeto de cava: altura das bancadas, largura das frentes de trabalho,
desnível entre as frentes de lavra e o destino dos caminhões;
- tipos de rocha: características do minério e do estéril, como densidade “in-
situ”, empolamento, umidade, resistência à escavação, grau de fragmentação;
- projeto da deposição do estéril: local da deposição, forma de disposição do
estéril;
- projetos das estradas: largura das estradas (recomenda-se uma largura
mínima de pista igual a 3,5 vezes a largura do caminhão, o que deixa uma
faixa igual a 0,5 de largura entre os veículos que se cruzam e nas laterais.
Caso a faixa seja estreita o motorista se sentirá inseguro e reduzirá a
velocidade ao se aproximar um veículo em sentido contrário), inclinação das
rampas de acesso, raio das curvas, superfície de rolamento;
- planejamento de lavra: número de frentes simultâneas, relação
estéril/minério, freqüência de deslocamento das frentes de lavra;
- destino do minério: tipo, dimensões e taxa de produção do equipamento que
receberá o minério do caminhão, tais como britadores, silos, pilha para
lixiviação etc.
- infra-estrutura de apoio: recursos de manutenção, recursos para
abastecimento, comunicações etc.;
- equipamentos de apoio: manutenção das estradas e frentes de lavra,
desmonte de minério e do estéril.

4. Observadas estas restrições, a compatibilização dos equipamentos em operação
conjugada deve, então, atender a outros fatores que irão afetar diretamente a
eficiência da operação, tais como:
o número de passes do equipamento de carregamento para encher o
equipamento de transporte. Considera-se que de 3 a 5 passes (caçambadas)
representam um bom equilíbrio. Um número menor seria preferível, contando que:
o tamanho da caçamba da unidade de transporte não seja muito pequeno em
comparação com o tamanho da caçamba da unidade de carregamento, resultando
em impactos sobre a suspensão e a estrutura do veículo e derramamento
excessivo da carga;
o tempo de carregamento não seja tão curto que ocasione a demora da chegada
da unidade de transporte seguinte, ocasionando um tempo excessivo de espera
por parte da unidade de carregamento.

5. UMA NOVA MINA
1. Pressupondo que todos os projetos de viabilidade estão
prontos e que necessitaremos fazer o projeto de
detalhamento básico do equipamento e da capacidade
de cada um: Pefuratriz, Escavadeira, Caminhão e
Britador dentre outros, mas o fundamental é a
compatibilização entre todos estes equipamentos.
2) Havido este cuidado, obter as informações técnicas do
equipamento disponível no mercado nacional e
internacional.

6. UMA NOVA MINA (continuação)
3) Analisar os fornecedores friamente sobre:
a) Saúde financeira e econômica da empresa.
b) Idoneidade da empresa na execução e cumprimento
de outros fornecimentos.
c) Avaliar as disponibilidades humanas e técnicas,
incluindo peças sobressalentes, formação de pessoal
da mina, disponibilidade de efetuar contratos de
manutenção após venda etc.
d) Visitar previamente as facilidades do fornecedor,
não só no Brasil, como no exterior, se for o caso.

7. UMA NOVA MINA (continuação)
e) Visitar as minas proprietárias do equipamento e
verificar o desempenho do fornecedor no após
venda, questionando:
 Número de visitas feitas espontaneamente
 Tempo para a visita, quando solicitada
 Tempo para satisfazer um pedido de peça
sobressalente
 Critérios para aceitação de uma reclamação de
garantia
 Obter dos fornecedores potenciais proposta
técnica preliminar da máquina recomendada
de escolha de cada um e desvios em relação
ao exigido

8. UMA NOVA MINA (continuação)
 Obter do fornecedor garantias de desempenho da
máquina face aos parâmetros escolhidos como:
produção, disponibilidade física, consumos etc.
 Solicitar modelo de contrato de serviço após venda
contemplando os períodos:
• Pré-montagem - Cronograma
• Montagem - Cronograma
• Entrega técnica e testes - Cronograma
• Período de garantia - Cronograma
• Após período de garantia - Capacidades

9. UMA NOVA MINA (continuação)
 Estudo técnico de aplicação.
 Custos de produção por tonelada movimentada,
metro linear, perfuração, desgaste de bits, rampa,
distância ao britador, caminhões subindo ou
descendo carregados etc.
 Estes estudos deverão ser baseados nos dados
fornecido pela mina e posteriormente corrigidos
também pela mina.

10. UMA NOVA MINA (continuação)
 Após recepção da proposta técnica preliminar,
acompanhada de todos os elementos mencionados,
a mina estará em condição de:
• Elaborar o seu Edital Técnico
• Elaborar o seu Edital Comercial
Solicitar sempre duas propostas separadas:
• Técnica - aberta de imediato.
• Comercial - aberta somente se a técnica for aprovada.

11. EXPANSÃO DE UMA MINA
Neste caso poderão acontecer duas situações:
a) Simples substituições de um Equipamento por outro
igual.
b) Substituição de um Equipamento por outro de maior
capacidade.

12. EXPANSÃO DE UMA MINA (continuação)
• Em qualquer dos casos deverá ser avaliada a situação
do fornecedor e sua capacidade de resposta para uma
nova responsabilidade ou um novo modelo de máquina
e analisar a compatibilidade com os equipamentos ou
instalações já existentes que, em alguns casos, podem
ser limitados a um equipamento de maior capacidade.
• A manutenção da padronização é importante!

13. OS DIVERSOS MEIOS UTILIZADOS PARA O
TRANSPORTE DO MATERIAL ESCAVADO
CAMINHÕES
CORREIAS TRANSPORTADORAS
SCRAPERS
TRENS
TELEFÉRICOS
MINERODUTOS

14. VANTAGENS DS CORREIRAS TRANSPORTADORAS
EM RELAÇÃO AOS CAMINHÕES E TRENS
 Capacidade de vencer rampas, sem perda da
eficiência, e assim a distância de transporte é muito
menor do que para caminhões (10%) e trens (2%).
A correia normalmente é instalada na superfície do
terreno, envolvendo fundações leves, com um mínimo
de estruturas de suporte.
A correia tem facilidade de vencer obstáculos sobre
estruturas de suporte simples.
Longos lances de correias são possíveis com a utilização
de correias do tipo cable bolt.

15. VANTAGENS DS CORREIRAS TRANSPORTADORAS
EM RELAÇÃO AOS CAMINHÕES E TRENS (cont.)
As correias têm uma demanda de energia elétrica
relativamente uniforme.
Em transporte descendente gera energia que poderá
ser aproveitada, ao invés de ser dissipada em greides de
resistência como no caso de caminhões e trens.
Baixo custo de manutenção, se houver uma
manutenção preventiva adequada.
• Disponibilidade: 98%
• Vida útil: 20 anos ou mais
• O uso de CT vem crescendo em importância devido
ao uso dos britadores dentro da cava (in-pit-crushers)

16. VANTAGENS DA TCT EM RELAÇÃO À CONVENCIONAL
INCLINAÇÃO MAIS ACENTUADA

17. VANTAGENS DA TCT EM RELAÇÃO À CONVENCIONAL
OTIMIZAÇÃO DO LAY-OUT

18. VANTAGENS DA TCT EM RELAÇÃO À CONVENCIONAL
MENOR SECÇÃO TRANSVERSAL

19. VANTAGENS DA TCT EM RELAÇÃO À CONVENCIONAL
ELIMINAÇÃO DA
COBERTURA

20. VANTAGENS DA TCT EM RELAÇÃO À CONVENCIONAL
INTERCAMBIABILIDADE E MAIOR DURABILIDADE DOS
ROLETES / MENOR NÍVEL DE RUÍDO

21. Teleférico utilizado na construção da fortaleza de Gdansk - 1644
Teleférico de alta capacidade desenvolvido pela PWH [131

22. VANTAGENS DO TRANSPORTE
POR MEIO DE DUTOS
 FACILIDADE DE IMPLANTAÇÃO
 ALTA CONFIABILIDADE
 MENOR RISCO DE ACIDENTES
 BAIXO CONSUMO DE ENERGIA
 BAIXO CUSTO DE MANUTENÇÃO E PESSOAL

23. DESVANTAGENS DO TRANSPORTE
POR MEIO DE DUTOS
 REDUZIDA FLEXIBILIDADE
 ELEVADOS INVESTIMENTOS INICIAIS
 ELEVADOS CUSTOS DE CAPITAL

25. TÉCNICAS PARA MAXIMIZAR A PRODUÇÃO
DA RETRO ESCAVADEIRA

26. TÉCNICAS PARA MAXIMIZAR A PRODUÇÃO
DA RETRO ESCAVADEIRA

31. VOLUME DA CAÇAMBA
Deve representar a capacidade operacional, rasa ou coroada conforme o caso,
dos equipamentos de carregamento e transporte.
Vc = (carga máxima admissível na caçamba) : (peso especifico do material solto)

32. EMPOLAMENTO DA ROCHA
É o aumento aparente de volume que a rocha apresenta depois de
fragmentada, ou mais amplamente, é o aumento aparente de volume em
relação a um estado anterior de maior compactação.
onde:
 = fator de empolamento;
c = peso específico do material no corte;
s = peso específico do material empolado ou solto;
e = ( - 1) x 100%
onde: e = empolamento.
onde:
Vc = volume originalmente no “corte” ou volume “in situ”;
Vs = volume do material rochoso após a fragmentação.



 c
s
V V x xV
s c
c
s
c
 




33. FATOR DE ENCHIMENTO DA CAÇAMBA
(FILL FACTOR)
Fator aplicável sobre a capacidade operacional da caçamba e que,
basicamente, será função das características do material, e ou das
condições dos desmontes, da altura da bancada e da forma de
penetração do equipamento.

34. CARGA DE TOMBAMENTO (TIPPING-LOAD)
É a carga que faz com que uma escavadeira hidráulica equipada para
determinada finalidade e, considerando a posição em que a sustentação é mais
desfavorável, perca o equilíbrio e tombe.
CARGA ÚTIL (PAY-LOAD)
É a carga que não ultrapassa 80% do “tipping-load” (fator de segurança de 100/80
= 25%)
Exemplo:
Tipping-load com alcance máximo da lança (t): 16,55
Pay-load com fator de segurança FS = 1,25 (t): 16,55/1,25 = 13,24

35. DISPONIBILIDADE MECÂNICA
DM
HT MP MC MT
HT
x

  
( )
100%
Onde:
DM = disponibilidade mecânica;
HT = corresponde às horas teóricas possíveis por ano.
MP = manutenção preventiva, compreendendo todo o serviço programado,
conservação e inspeção dos equipamentos, executados com a finalidade
de manter o equipamento em condições satisfatórias de operação;
MC = manutenção corretiva. Significa o serviço executado no equipamento com
a finalidade de corrigir deficiências que possam acarretar a sua
paralisação;
TP = tempo perdido correspondente à locomoção da máquina por motivos de
desmonte de rocha ou outros intervalos do operador (almoço, café,
troca de turno etc.).
Exemplo de cálculo de HT:
3 turnos de 8 horas/dia; 260 dias/na;
HT = 260 x 3 x 8  HT 6240 horas/ano

36. DISPONIBILIDADE FÍSICA
Corresponde à parcela das horas programadas em que o equipamento está apto
para operar, isto é, não está à disposição da manutenção.
DF
HP HO
HP


Onde:
DF = disponibilidade física que representa a percentagem do tempo que o
equipamento fica à disposição do órgão operacional para a produção;
HP = corresponde às horas calculadas por ano, na base dos turnos previstos, já
levando em conta a disponibilidade mecânica e/ou elétrica;
HO = corresponde às horas de reparos na Oficina ou no Campo, incluindo a
falta de peças no estoque ou falta de equipamentos auxiliares.

37. FATOR DE UTILIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO
Fator aplicável sobre as horas disponíveis do equipamento. Corresponde à
parcela em que o equipamento está em operação. Alguns dos fatores que
influem na utilização de um equipamento são:
- número de unidade ou porte maior ou menor que o requerido;
- paralisação de outros equipamentos;
- falta de operador;
- deficiência do operador;
- condições climáticas que impeçam a operação dos equipamentos;
- desmontes de rocha na mina;
- preparação das frentes de lavra.
-
U
HT
HP HO


Onde:
HT = total de horas efetivamente trabalhadas;
HP = corresponde às horas calculadas por ano, na base dos turnos previstos, já
levando em conta a disponibilidade mecânica e/ou elétrica;
HO = corresponde às horas de reparos na Oficina ou no Campo, incluindo a
falta de peças no estoque ou falta de equipamentos auxiliares.

38. RENDIMENTO
É a relação entre as horas efetivamente trabalhadas e as horas programadas, ou
seja, o rendimento é o produto da disponibilidade física pela utilização.
EFICIÊNCIA DE OPERAÇÃO (E)
É de máxima importância que a produção seja mantida em ritmo estável. É esta
eficiência de trabalho que resulta em maior lucratividade.
Fatores devido às paradas, atrasos ou deficiências em relação ao máximo
desempenho do equipamento deve-se, entre outros, aos seguintes motivos:

39. - características do material;
- supervisão no trabalho;
- esperas no britador;
- falta de caminhão;
- maior ou menor habilidade do operador;
- interrupções para a limpeza da frente de lavra;
- desmontes de rochas;
- capacidade da caçamba;
- pequenas interrupções devido aos defeitos mecânicos, não computados
na manutenção.
E
tc
tc
tc
tc tp tp
tc
min
ef
min
min
min
 



 
1
1
Se tp = 0  E = 1 ou E = 100%
Se tp  0  E < 1 ou E < 100%

40. Como exemplo, pode-se calcular a eficiência na operação das:
- Escavadeiras Hidráulicas em geral: 50 min/h  0,83 ou 83%
-
- Escavadeiras a Cabo: 54 – 56 min/h  90 a 92%

41. OPERAÇÃO CONJUGADA
A produção máxima possível de frotas em operação conjugada pode ser obtida
pela análise da disponibilidade das frotas. A distribuição binomial é aplicável ao
cálculo de dimensionamento de frotas dos equipamentos:
P P x P x C
n ed ned r
n

Onde:
Pn = probabilidade de ter exatamente n unidades disponíveis;
Ped = probabilidade de uma unidade estar disponível;
Pned = probabilidade de uma unidade não estar disponível;
Cn
r = combinação de itens tomados, sendo r em um certo tempo.

42. Exemplo:
Dado:
- Probabilidade do equipamento estar disponível: 80%
- Probabilidade do equipamento não estar disponível: 20%
Probabilidade de ter 2 unidades disponíveis
P x P
2
2
2
2
0 8 0 8 1 64%
  
( , ) ( , )
Probabilidade de ter 1 unidade disponível
P x P
2
1
2
1
0 8 0 2 2 32%
  
( , ) ( , )
Probabilidade de não ter nenhuma unidade disponível
P x P
2
0
2
0
0 2 0 2 1 4%
  
( , ) ( , )

43. Calculando-se as probabilidades e procedendo-se ao somatório de todas as
combinações possíveis entre os números de unidades em operação dos
equipamentos de britagem, carregamento e transporte, associados às
respectivas probabilidades e produções, tem-se a produção total do sistema.
Onde:
Ps = produção total do sistema
nb = número de britagens
nc = número de equipamentos de carregamento
nt = número de equipamentos de transporte
Pi = probabilidade de i unidades de britagem operando
Pj = probabilidade de j unidades de carga operando
Py = probabilidade de y unidades de transporte operando
P = menor valor entre a produção de i unidades de britagem, j unidades de
carga e y unidades de transporte operando
P P P P P
s i
nb
j
nc
y
nt
i j y
   
  
0 0 0 .

44. RESISTÊNCIA E COEFICIENTE DE ROLAMENTO
A manutenção da superfície das estradas é muito importante para garantir a
velocidade de transporte e reduzir os custos com pneus.
A resistência ao rolamento é uma medida da força necessária para superar o
atrito interno dos rolamentos e, em unidades montadas sobre rodas
pneumáticas, para superar o efeito de retardamento entre os pneus e o solo.
Isto inclui a resistência causada pela penetração dos pneus no chão e pelo
flexionamento do pneu sob carga.

45. Rr = K.PBV
Onde:
Rr = resistência ao rolamento;
PBV = Peso bruto do veículo (kgf);
K = coeficiente de rolamento (kgf/t); K = 20 + 6a
a = afundamento (cm).

46. O coeficiente de rolamento depende do terreno sobre o qual o
equipamento se locomove.
Alguns valores aproximados são:
Superfície do terreno K (kgf/t)
Asfalto ou concreto 20
Terra seca e firme 30
Terra seca e solta 40
Aterro sem compactação 80
Terra muito úmida e mole 120
A resistência ao rolamento pode ser expressa em termos de kgf ou
porcentagem. Por exemplo, uma resistência de 2 kgf por 1t de massa do
veículo é igual a 2% de resistência de rolamento.
20 kgf de força necessária : 1 t de massa do veículo = 20 kgf/t  2%

47. RESISTÊNCIA DE RAMPA
É uma medida da força, devido à gravidade, que é preciso superar para
movimentar a máquina em rampas desfavoráveis (aclives). A assistência da
rampa é uma medida da força, devido à gravidade, que ajuda a
movimentação da máquina em rampas favoráveis (declives).
Via de regra as rampas são medidas em percentagem de inclinação, que é a
relação entre a ascensão ou queda vertical e a distância horizontal em que
ocorre essa ascensão (+) ou queda (-).
Por exemplo, uma inclinação de 10% equivale a uma ascensão ou queda de
10 m para cada 100 m de distância horizontal (10:1) ou tg = 10/100   =
5,7 em relação à horizontal. Uma ascensão de 4,60 m em 53,50 m
corresponde a uma inclinação de 8,6%. Isto é:
(4,60 m : 53,50 m) x 100% = 8,6%   = 4,9.

48. O Fator de Resistência de Rampa (FRR) é expresso em kgf/t.
FRR = kgf/t x % de rampa
A resistência (ou assistência) de rampa pode então ser obtida multiplicando
o Fator de Resistência de Rampa pela massa da máquina em toneladas.
Resistência de Rampa = FRR x PBV
Resistência total é o efeito combinado da resistência ao rolamento (nos veículos
de roda) e da resistência de rampa.

49. CICLO. TEMPO DE CICLO. TEMPOS E
MOVIMENTOS ELEMENTARES
Ciclo: conjunto de operações executadas por um equipamento durante um
certo período de tempo, voltando, em seguida à posição inicial para
recomeça-los.
Tempo de ciclo: é o intervalo de tempo decorrido entre duas passagens
consecutivas do equipamento por qualquer ponto do ciclo.
Tempos elementares: duração de cada movimento elementar
O ciclo produtivo pode ser dividido em seis componentes: carregamento,
transporte, descarga, retorno, posicionamento e atraso.
Número de ciclos por hora
No caso de equipamentos de carregamento, o ciclo compreende o tempo
total de enchimento da caçamba, posicionamento para descarga e
posicionamento para o enchimento da caçamba.
No caso de equipamentos de transporte, o ciclo compreende os tempos de
carregamento, viagem carregado, manobra, descarga, retorno vazio e
posicionamento para carregamento.

50. Ciclo básico de alguns equipamentos
Carregadeiras: avanço até a frente, carga da caçamba, manobra, avanço até o
veículo, descarga, retorno vazio e manobra.
Escavadeiras: carga da caçamba, giro carregado, descarga e giro vazio.
Caminhões: tempo de carga da unidade, tempo de transporte carregado, tempo de
manobra e descarga, tempo de retorno vazio, tempo de posicionamento para
carga.

51. Analisando-se as seis operações básicas que constituem o ciclo. Verifica-se
que este pode ser decomposto numa seqüência de movimentos elementares
repetidos através dos ciclos consecutivos.
Tempos elementares
a) tempos fixos (tf)
- tempo de carga
- tempo de descarga
- tempo de manobra
b) tempos variáveis (tv)
O tempo de transporte carregado ou vazio (retorno).
c) tempo de ciclo mínimo (tcmin)
tcmin = tf + tv
d) tempo de ciclo efetivo (tcef)
tcef = tcmin + tp
sendo: tp = somatória dos tempos perdidos.

52. PRODUÇÃO DE UM EQUIPAMENTO
Cálculo das Produções Unitárias dos Equipamentos
O procedimento de cálculo apresentado a seguir é válido tanto para os
equipamentos de carregamento quanto para os equipamentos de transporte.
PRODUÇÃO ANUAL = N x E x C x FE x OC x HP x DM x U
Onde:
N = número de ciclos por hora;
E = fator de eficiência (%);
C = capacidade da caçamba (t ou m3
);
FE = fator de enchimento da caçamba;
OC = fator de operação conjugada;
HP = horas programas por ano;
DM = disponibilidade mecânica do equipamento (%);
U = fator de utilização do equipamento.

53. Equipamento de carregamento
- Tipo: Escavadeira Hidráulica
- Capacidade da caçamba: 20 m3
- Tempo de ciclo: 24 s
- Fator de eficiência: 85%
- Fator de enchimento da caçamba: 85%
- Disponibilidade mecânica: 90%
- Fator de operação conjugada: 90%
- Utilização: 85%
- Densidade do material (empolada): 1,765 t/m3
- Ciclos por caminhão: 6
- Horas programadas: 5000
Equipamento de transporte
- Tipo: Caminhão Fora de Estrada
- Tempo de ciclo total: 10 min
- Fator de eficiência: 85%
- Fator de enchimento da caçamba: 100%
- Disponibilidade mecânica: 85%
- Fator de operação conjugada: 90%
- Utilização: 80%
- Horas programadas por ano: 7500
- Capacidade do caminhão: 180 t

54. Solução:
Cálculo da produção anual de cada unidade de carregamento (Pc)
Pc = N x E x C x FE x OC x HP x DM x U
Pc = (60 min:24/60) x 0,85 x 20 x 0,85 x 0,90 x 5000 x 0,90 x 0,85
Pc = 7.461.619 m3
por ano
Cálculo da produção anual de cada unidade de transporte (Pt)
Pt = N x E x C x FE x OC x HP x DM x U
Pt = (60 min:10 min) x 0,85 x 180/1,765 x 1 x 0,90 x 7500 x 0,85 x 0,85
Pt = 2.536.528 m3
por ano
N de unidades de carregamento = 30.000.000 m3
: 7.461.619 = 4
N de unidades de transporte = 30.000.000 m3
: 2.536.528 = 12

55. APLICAÇÕES DE PROGRAMAS. MODELOS DE SIMULAÇÕES
Para os diversos autores que se dedicam a estes estudos, o aplicativo
deverá ser capaz de dar uma resposta rápida e precisa sobre:
- as dimensões mais aconselháveis dos veículos de transporte para um
determinado equipamento de carga;
- o número de unidades de transporte necessário para operar com uma
unidade de carga e para um determinado percurso;
- o número de veículos de transporte que deverão ser adicionados ou
retirados do sistema se as distâncias variarem;
- a influência que o estabelecimento de despacho (dispatching) operando
em “real time” poderá representar na diminuição e no aumento da
capacidade produtiva do conjunto das unidades do sistema de
transporte.

56. SISTEMA DE DESPACHO (DISPATCHING)
Para melhorar a eficiência do uso dos caminhões, está se generalizando o
dos “despachos”. Este sistema consiste em uma estação de supervisão e
controle que, além de realizar o despacho dos caminhões, controlam toda a
operação de lavra, fornecendo de forma on line todos os dados de produção
e informações sobre os equipamentos utilizados na operação.
Estes sistemas podem operar localmente numa única estação de trabalho
(computador), ou em rede. Os caminhões deixam de ficar lotados a uma
escavadeira e o sistema assume o controle total da frota, otimizando a
utilização dos caminhões a cada momento.