EM - Escola de Minas
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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.
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Item Uso da simulação para avaliar plano operacional de Lavra definido por modelo de otimização baseado em algoritmos genéticos.(2023) Braga, André Teixeira; Cabral, Ivo Eyer; Destro, Elton; Cabral, Ivo Eyer; Gomes Júnior, Aloísio de Castro; Pantuza Júnior, GuidoA dinâmica de um plano operacional de lavra baseia-se no conhecimento dos diversos teores os quais atribuem diferentes qualidades ao minério encontrado em cada frente de lavra, para que, havendo a mistura deles, os parâmetros de qualidade exigidos pelo beneficiamento e pelo cliente final sejam alcançados. Com base nisso, foi desenvolvido um aplicativo computacional capaz de estabelecer, em um tempo aceitável de processamento, um plano operacional de lavra em uma mina a céu aberto, visando atender aos parâmetros propostos (parâmetros de controle da qualidade da mistura, metas de produção, relação estéril-minério e taxa de utilização média dos caminhões), bem como definir o número de viagens em cada frente de lavra (produção de cada frente). O desenvolvimento do aplicativo computacional foi realizado no ambiente de desenvolvimento integrado (Integrated Development Environment - IDE) Lazarus, que utiliza a linguagem de programação Pascal. O código implementado no aplicativo computacional foi definido por um modelo de otimização baseado em Algoritmos Genéticos (AG). O último passo foi a realização da simulação dos resultados encontrados com o aplicativo computacional desenvolvido, com o objetivo de realizar a avaliação dos resultados encontrados utilizando testes estatísticos, mais especificadamente, testes de hipóteses. Para a simulação foi utilizado o software de simulação Arena.Item Avaliação da aderência dos programas de produção às operações de perfuração via simulação.(2021) Queiroz, Oswaldo Augusto de Abreu; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Cabral, Ivo Eyer; Curi, Adilson; Rodovalho, Edmo da CunhaAs estratégias comerciais traçadas pelas empresas mineradoras têm por objetivo entregar seus produtos em um tempo cada vez mais curto. Para tanto, o planejamento operacional e a sua execução devem ser cada vez mais eficazes. Para o atendimento de metas de quantidade e qualidade do minério, o planejamento de mina é responsável pela definição de quando e de quais áreas devem ser lavradas. Comumente o minério a ser lavrado deve ser perfurado e desmontado, para depois ser carregado e transportado. Dentro de um contexto cada dia mais desafiador, as operações de perfuração de rochas para desmonte têm um papel fundamental, visto que a fragmentação apropriada da rocha é um ponto chave no processo da extração de minérios. Parâmetros técnicos envolvidos no plano de perfuração e desmonte para proporcionar uma massa desejada com uma granulometria adequada são tão importantes quanto a previsão do tempo de execução para que a área desmontada esteja liberada para ser carregada no tempo previsto. Sabe-se que a produção da mina é dependente da média de horas usadas das perfuratrizes as quais, por consequência, também são dependentes dos parâmetros de disponibilidade física (DF) e utilização (UT) desses equipamentos. Essa previsão normalmente é feita através de uma taxa de penetração e valores médios de DF e utilização UT da frota de equipamentos. Neste trabalho foi desenvolvido no software Arena um modelo de simulação a eventos discretos para simular o tempo de execução de um plano de perfuração onde as variabilidades de DF e UT de cada perfuratriz ou da frota são levadas em consideração. O modelo foi aplicado em um estudo de caso de um plano de perfuração em uma mineração de minério de ferro. A previsão do tempo de execução do plano de perfuração fornecida pelo modelo foi comparada com a prática comum de previsão da empresa que utiliza os parâmetros médios da DF e UT da frota do mês anterior ao da execução do plano. Embora os dados utilizados se refiram a um período de somente três meses de um ano, foi constatado em ambos os casos que a escolha dos dados e do intervalo de tempo a que estão associados é de fundamental importância para uma boa previsão. A decisão de considerar dados separados de cada perfuratriz, de um grupo ou de toda a frota de perfuratrizes é outro fator importante.Item Aplicação de simulação dinâmica para suporte à decisão de alterações físicas e de controle em processos de cominuição.(2021) Duarte, Robson Aparecido; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Euzebio, Thiago Antonio Melo; Braga, Carmela Maria Polito; Paula, Caio Fernandes de; Araújo, José MárioRepresentações virtuais podem ser usadas para reduzir custos e acelerar o processo de tomada de decisão por meio da simulação de equipamentos e processos. Em situações que envolvam a necessidade de distribuição de material entre silos e o transporte de material por correias, a tomada de decisão pode estar associada a alterações físicas e de controle. Ambas alterações buscam reduzir o comportamento instável do nível dos silos e o tempo dos transportadores operando abaixo de sua capacidade nominal. Tais comportamentos podem levar a redução da produtividade e ao aumento do desgaste de equipamentos como britadores. Dessa forma, este trabalho propõe aplicar a simulação para aumentar a produtividade em três situações de S11D, uma unidade de operação da Vale no Pará. Na primeira delas, a simulação mostra se há uma melhor forma de substituição de alguns britadores por outros de maior capacidade, dentre algumas configurações pré-determinadas. Na segunda situação, com o auxılio da simulação, este trabalho busca a identificação da velocidade máxima de translação do sistema de cabeça móvel que melhor distribua o material nos silos, dentre algumas opções possíveis. A terceira situação utiliza simulação para propor e comparar uma estratégia de controle da velocidade dos alimentadores da área de peneiramento, de forma a obter melhor utilização da capacidade nominal das correias que a obtida com a estratégia existente na usina. Sendo um dos principais equipamentos do circuito de britagem, outro foco desse trabalho e propor uma nova estratégia de calibração de parâmetros de britadores cônicos baseando-se na utilização de otimização e incluindo todos os elementos da matriz de quebra como parâmetros a serem calibrados, diferente da forma comumente apresentada na literatura. Como resultado, as simulações realizadas nesse trabalho foram capazes de identificar o melhor cenário em cada situação, inclusive com ganhos observados após a aplicação na planta real. Além disso, esse trabalho também mostra que a estratégia proposta para a calibração dos parâmetros de britadores cônicos pode trazer resultados mais acurados, sendo valida também para representar mais de um valor de Abertura na Posição Fechada (Closed Side Setting, CSS).Item Análise de viabilidade econômica de investimento em equipamento utilizando simulação estocástica Método de Monte Carlo : estudo de caso em mina de fosfato.(2021) Navio, Kaick Abreu; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Soares, Fabrício Carvalho; Miranda, José FernandoA maioria dos empreendimentos, em sua fase inicial de concepção de projetos, busca ferramentas que permitam apoiar os gestores acerca da decisão mais confiável. Uma ferramenta que está sendo amplamente utilizada, principalmente pelas empresas de exploração mineral, consiste na análise de cenários produtivos. As abordagens probabilísticas de análise tradicionais (determinísticas) contudo, tendem a se afastar da realidade do universo da mineração, onde a gama de variáveis que compõem determinado processo, dinâmica ou projeto pode ser incomensurável e mesmo com uma definição sistemática dos parâmetros pertinentes à equação que irá subsidiar uma tomada de decisão, tais parâmetros podem ser de dispersão totalmente aleatória. Com efeito, a utilização de técnicas de simulação estocástica, trata de variáveis que durante o tempo, de uma maneira onde pelo menos parte é considerada randômica, vem sendo amplamente utilizado em empreendimentos mineradores como ferramenta estatística, uma vez que analisando a natureza dos dados, percebe-se consonância de aplicabilidade com a mineração. Este estudo apresenta a utilização de técnicas de simulação estocástica e análise econômica sob condições de risco aplicadas à gestão de ativos, associado a simulação de Monte Carlo para tratamento de incertezas técnicas e de mercado. Em outras palavras, o presente trabalho apresenta uma metodologia de simulação e análise para que gestores de empreendimentos mineradores de pequeno e médio porte possam minimizar riscos em tomadas de decisão no tocante à substituição, aquisição ou implementação de equipamentos. A metodologia adotada neste estudo consistiu em: (i) Caracterização do problema/situação e alternativa, (ii) Definição dos elementos de custo e tratamento dos dados, (iii) Simulações estocásticas, Método de Monte Carlo (MMC), (iv) Definição dos cenários, (v) Tomada de decisão. Optou-se por esta metodologia em formato de estudo de caso na mina de fosfatos de Tapira – MG, para melhor entendimento e verificação prática da eficácia do método. No empreendimento estudado existe uma ineficiência no circuito de britagem secundária, relacionada ao desgaste rápido dos dentes dos britadores, devido às características do material da alimentação, acarretando elevação dos custos de manutenção do equipamento. A condição exposta, caracteriza-se como um problema ou situação indesejável dentro das operações da mina. A alternativa levantada seria instalar uma grelha vibratória antes da alimentação, para separar fragmentos menores que gap do britador. Para o estudo, dois cenários foram criados, primeiro (manutenção do circuito como está) e segundo (instalação da grelha). O levantamento dos dados e, por conseguinte, seu tratamento foi feito de forma determinística e estocástica utilizando o método de Monte Carlo para simular o VPL (Valor Presente Líquido) e payback (ferramentas de análise financeira utilizadas), para os próximos 10 anos de operação dos dois cenários. Sob a ótica de modelos de custos determinísticos, o projeto demonstrou viabilidade comprovado pelo VPL após três anos de sua implementação, ao passo que o modelamento estocástico apontou significativa probabilidade dos custos do projeto serem maiores que os custos atuais, cerca de 45% e a viabilidade atingiria 95% de probabilidade de verificação após o quinto ano.Item Simulação do processo de queda de blocos em taludes da serra do Itacolomi.(2018) Esteves, Lucas Leonardo Swerts; Sobreira, Frederico Garcia; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Sobreira, Frederico Garcia; Lana, Milene Sabino; Aguiar, Cibele Clauver deQueda de blocos são movimentos de massa complexos, de alto poder destrutivo, cujo comportamento é extremamente difícil de ser previsto. Quando são de grandes magnitudes e/ou quando ocorrem em áreas ocupadas ganham contexto de desastres naturais, ocasionando danos crescentes no Brasil. Os mecanismos geradores do processo de queda de blocos podem ser de diferentes naturezas, cuja trajetória pode ser influenciada por parâmetros intrínsecos aos blocos e à encosta. Este estudo teve como objetivo avaliar o papel e o peso de determinados fatores envolvidos na mecânica do movimento de queda de blocos, assim como as suas influências nas trajetórias dos blocos a partir da simulação a três dimensões, usando o programa “RockyFor3D” nas encostas da Serra do Itacolomi, no setor sul da área urbana de Mariana. Verificou-se o comportamento das trajetórias e alcance dos blocos em relação às propriedades do bloco e da superfície topográfica, avaliando a forma, tamanho e volume dos blocos, a rugosidade da superfície e o tipo de solo. Além disso, buscou-se apresentar uma metodologia de trabalho para análises realistas de trajetórias dos blocos, investigando o seu padrão e suas características, assim como a avaliação do Conjunto Cabanas, adotada como área-laboratório, provavelmente a ser afetada por futuras quedas de blocos. Foi realizado um mapeamento topográfico por meio de técnicas de aerofotogrametria com drone e foram identificadas e diferenciadas as unidades geológico-geotécnicas, assim como os pontos de desprendimento de blocos no talude. Posteriormente, foram elaborados os mapas de entrada para o RockyFor3D para a realização das simulações de queda de blocos na área do Conjunto Cabanas. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que a trajetória de queda de blocos é controlada principalmente pela rugosidade e pelo tipo de solo da superfície de impacto.Item Avaliação de metodologias alternativas de estimativa para variáveis composicionais em depósitos multivariados.(2020) Pereira, Amanda de Barros; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Cabral, Ivo Eyer; Lana, Milene Sabino; Capponí, Luciano NunesObter estimativas consistentes com a realidade do depósito é a base para o sucesso de um empreendimento mineiro. Hoje em dia, devido as especificações do mercado, há a necessidade em conhecer não apenas o elemento principal metal/mineral minério, mas também os múltiplos elementos que interferem na unidade de processamento e, consequentemente, no produto final. Os dados que provêm de um depósito mineral com múltiplas variáveis constituem os chamados dados composicionais, definidos por um vetor de variáveis possivelmente correlacionadas, cuja soma é uma constante, geralmente 100%. A estimativa desses dados está condicionada em satisfazer os balanços de massa e as relações estequiométricas nas diferentes faixas granulométricas, porém as metodologias clássicas da geoestatística desconsideram esta questão ou reproduzem essas condições por meio de simplificações, além de serem extremamente trabalhosas quando envolvem um grande número de variáveis. Essas deficiências motivam a busca por soluções alternativas que produzam resultados consistentes e que sejam de fácil implementação na indústria mineral. Neste trabalho foi avaliada a implementação de quatro combinações de métodos: (I) krigagem ordinária utilizando o variograma da variável principal para todas as variáveis; (II) simulação por bandas rotativas de cada variável com seu respectivo variograma; (III) decomposição em fatores MAF e simulação por bandas rotativas das variáveis com os respectivos variogramas e; (IV) transformações em razões logarítmicas ilr, decomposição em fatores MAF e simulação por bandas rotativas das variáveis com os respectivos variogramas. As metodologias foram aplicadas em um banco de dados real de um depósito multivariado de ferro nos teores de Fe, SiO2, Al2O3, PF e Resto (variável artificial) recuperados na fração +8.00mm (G1). Os resultados foram avaliados de acordo com as reproduções das características estatísticas e continuidade espacial, correlações, fechamento do balanço das espécies químicas, medidas de incerteza apropriadas e praticidade operacional. No caso deste trabalho, a metodologia IV foi a única que apresentou uma solução acabada para o problema, apesar das outras três terem apresentado alguns aspectos vantajosos. No entanto, para viabilizar sua aplicação no mercado da mineração, é necessário investimento das empresas em desenvolvimento de softwares e treinamentos para os usuários.Item Uso de simulação de eventos discretos para análise e refinamento do plano de produção de mina.(2019) Rachid, Mayra Silva; Cabral, Ivo Eyer; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Fernandes, Eunírio ZanettiEste trabalho aborda a utilização de simulação computacional por eventos discretos como ferramenta de apoio na análise e refinamento do plano de produção e de lavra. O modelo proposto visa capturar características de uma operação mineira, que nos métodos e ferramentas comumente utilizados para elaboração destes planos geralmente não são consideradas, já que não consideram a natureza estocástica das variáveis e toda a complexidade do empreendimento. Como resultado pôde-se constatar a importância de modelar os eventos que ocorrem ao longo do tempo, com variações e interações do sistema, para fornecer uma previsão precisa do desempenho e capacidades da instalação sob várias condições, tornando o processo de validação do plano de lavra e consequentemente do plano de produção mais confiável, reduzindo incertezas e minimizando riscos. Durante a elaboração do trabalho foi identificado ainda que o modelo de simulação pode ajudar na tomada de decisão e a identificar gargalos no processo produtivo e na definição de investimentos, bem como gerar uma maior compreensão do modelo real simulado.Item Aplicação de métodos no domínio da frequência para identificação modal de estruturas.(2016) Barros, Luma Caroline de Barros; Cury, Alexandre Abrahão; Cury, Alexandre Abrahão; Neves, Francisco de Assis das; Barbosa, Flávio de SouzaA realização de ensaios de vibração em sistemas estruturais e sua posterior análise são de grande importância prática na área das Engenharias, especialmente para a Engenharia Civil. O monitoramento dinâmico pode desempenhar um papel importante no que se refere à gestão e à manutenção de estruturas, dado que esta ferramenta permite a avaliação periódica ou contínua de pontes, barragens, edifícios, máquinas, estádios e estruturas offshore, por intermédio da análise de sua resposta às ações ambientais, sem interromper o seu funcionamento operacional. De modo geral, o monitoramento dinâmico se faz a partir do acompanhamento da variação das características de vibração das estruturas, comumente chamadas de parâmetros modais. Tais parâmetros são as frequências naturais, as taxas de amortecimento e as formas modais de vibração do sistema estrutural em estudo. O escopo desta dissertação consiste em uma análise comparativa de duas técnicas existentes na literatura e utilizadas para identificação modal de estruturas. Mais especificamente, são abordados dois métodos para a identificação modal no domínio da frequência, com base na análise da resposta das estruturas às ações a que comumente estão sujeitas. Assim, elencam-se: o método da seleção de picos (PP - Peak Picking) e o método da decomposição no domínio da frequência (FDD - Frequency Domain Decomposition). Com o objetivo de comparar o desempenho desses métodos, visando evidenciar as potencialidades e as limitações de cada um, e determinar a capacidade deles em identificar frequências naturais próximas, simulações numéricas foram realizadas no software MATLAB e alguns estudos de casos de estruturas de pequeno e grande porte ensaiadas experimentalmente foram explorados. Os parâmetros modais identificados foram comparados aos resultados obtidos analiticamente, numericamente ou, ainda, aos de outros trabalhos. Assim, foi possível mostrar que métodos PP e FDD são capazes de fazer uma identificação satisfatória das frequências naturais e dos modos de vibração. Por fim, são apresentadas considerações sobre o trabalho elaborado e sugestões que poderão ser desenvolvidas em trabalhos futuros.Item Elaboração do modelo geomecânico tridimensional para a reavaliação e setorização geotécnica dos realces da Mineração Caraíba.(2016) Freitas, João Paulo Silva de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Lana, Milene Sabino; Vinueza, GermánEm 1998, a Mineração Caraíba S/A (Jaguarari-BA/Brasil) iniciou o método de lavra VRM (Vertical Retreat Mining) para a mina subterrânea. Essa técnica tem como princípio dividir verticalmente o corpo mineralizado em painéis de 60 a 25 metros de altura e 15 a 20 metros de comprimento. Após a extração de três painéis é deixado um sill pillar horizontal de 25m, visando garantir a estabilidade global da mina. Considerando a elevada profundidade da Mina Caraíba, os estudos geotécnicos são essenciais para garantir ao máximo a vida útil da mina subterrânea. Sendo assim, atualizou-se o banco de dados e seções geotécnicas do departamento de Geotecnia da Mineração Caraíba, adotando como metodologia para a caracterização geotécnica o sistema RMR de Bieniawski (1989), para furos de sondagens e mapeamento de campo, associando essas informações, ao sistema de monitoramento microssísmico da mina subterrânea. Dessa forma foi elaborada uma gama de dados, que resultou em um modelo geotécnico tridimensional da Mina Caraíba, obtendo 7 (sete) sólidos geométricos, discriminados pela caracterização do seu maciço rochoso. Posteriormente, fez-se uso dessas informações para avaliar empiricamente a estabilidade dos realces projetados para o bloco de lavra BL2118 (aproximadamente 1.180m de profundidade), utilizando para tal, o gráfico de estabilidade de Mathews et al. (1981), Potvin (1988) e Nickson (1992). Os resultados nos motivaram a propor novas dimensões para os realces leste/sul e leste/norte desse bloco. Com a nova geometria proposta e o projeto preliminar, realizou-se uma simulação numérica para os dois casos, utilizando o software Examine3D (elementos de contorno) da Rocscience, visando confrontar os fatores de segurança e as tensões induzidas obtidas em cada modelagem, buscando a melhor otimização para a lavra do bloco BL2118. A caracterização geomecânica, os métodos empíricos e a modelagem numérica, apresentados nessa dissertação, para o bloco de lavra BL2118 da Mina Caraíba, apresentaram condições favoráveis para a lavra dos realces com as dimensões propostos, viabilizando geotecnicamente o projeto dimensionado.Item O uso da simulação na análise de cenários em operações de carregamento e transporte na Mineração Usiminas S.A.(2016) Pereira, Ricardo Melo; Cabral, Ivo Eyer; Sousa, Wilson Trigueiro de; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Curi, AdilsonEste trabalho tem como objetivo avaliar modelos de simulação, construídos através do software Talpac® em uma mina a céu aberto, a fim de analisar através de distribuições de probabilidade com o uso do software Minitab®, os parâmetros fundamentais que influenciam a produtividade dos caminhões fora de estrada. A metodologia consta da criação de um cenário base, e, a partir do qual será possível efetuar simulações visando à otimização das operações. Ao final, os dados de produtividade dos caminhões obtidos nos modelos simulados foram comparados aos dados reais da mina, obtidos através do sistema de gerenciamento de frota Smartmine®, visando sua validação.