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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    Avaliação do tempo de auto sustentação do teto de mina subterrânea de sal com as classificações geomecânicas RMR e CMRR.
    (2023) Brasil, Alisson Carvalho Santos; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Jaques, Daniel Silva; Marques, Eduardo Antônio Gomes
    Os sistemas de classificação geomecânica são comumente utilizados em escavaçõessubterrâneas, pois permitem identificar parâmetrossignificativos que influenciam o comportamento do maciço rochoso. Minas de sal e em especial de potássio, existem parâmetros específicos como: marco geológico, distância ao topo da camada de estéril, profundidade, orientação da lavra, espessura da argila. Foi estudado uma mina localizada em Rosário do Catete (SE) sendo a única do Brasil de extração de potássio que não possui sistema de categorização geotécnica comumente adotada do tipo RMR, GSI, CMRR e Q, que possa auxiliar no enquadramento geotécnico do maciço rochoso em classes. A não antecipação das atividades de reforço de teto em minas de sal ocasiona uma deformação dos estratosrochosos causando trincas e posteriores aberturas, que originam paradas não programadas afetando diretamente a produção por interrupção das atividades, além de maior risco operacional no quesito segurança. Foi escolhido como estudo piloto nessa mina um local de lavra com maior percentual de paradas não programadas datadas em 2021, além da escolha estar atrelada a lavra ao mínimo até o ano de 2024. Foram captados o tempo do stand up time, ou seja, a diferença do tempo da abertura e o início de trincas e aberturas no teto da escavação por diferentes variáveis, resultando em análises quantitativas e correlações para diferentes situações encontradas em campo. Baseado nessa captura de dados e análises foi compreendido a previsibilidade do tempo de auto sustentação da escavação para cada variável geotécnica analisada, e criado uma base de dados eficaz na melhor tomada de decisão que ajudará a promover a antecipação de atividades prevencionistas de atirantamento de teto pela previsibilidade do tempo de auto sustentação do teto imediato. Os resultados da correlação do tempo de auto sustentação por diferentes marcos geológicos e diferentes variáveisse mostraramse promissores podendo ser uma ferramenta de apoio para programação do tempo de reforço de teto. Com o propósito de analisar a adoção de alguma classificação geomecânica já adotada no meio científico para uma mina de sal, foram realizadas as inspeçõesincipientes pelossistemas de classificação geomecânicas RMR e CMRR, correlacionando-os ao tempo de auto sustentação. A classificação RMR mostrou boa correlação com o tempo de abertura da escavação e o vão livre escavado. Já o sistema CMRR mostrou correlações fracas, mesmo sendo essa classificação similar a estratificação geológica de mina de sal.
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    Roteamento de comboios de combustível para abastecimento de equipamentos de mina.
    (2023) Souza, Renan Portela de; Cota, Luciano Perdigão; Cota, Luciano Perdigão; Pessin, Gustavo; Guimarães, Frederico Gadelha
    Em complexos mineradores de grande porte, os equipamentos em operação estado dispostos em uma extensa região geográfica e alguns destes equipamentos possuem restrições de locomoção, como escavadeiras, tratores e perfuratrizes. Por conta destas limitações, estes equipamentos necessitam de abastecimento nos seus locais de operação, por meio de caminhões tanque com infraestrutura de abastecimento, chamados comboios de combustível. Neste estudo, é tratado o problema de roteamento destes comboios de combustível com o objetivo de minimizar a maior rota. Para resolvê-lo em instâncias de pequeno porte, foi proposta uma formulação de programação linear inteira mista. Para tratar instâncias de grande porte foi proposto um algoritmo meta-heurístico baseado no Iterated Local Search, que utiliza um algoritmo, chamado TPA, para a alocação e posicionamento de viagens. O algoritmo meta-heurístico foi validado através de um estudo de caso real do Complexo de Carajás, coletado em maio de 2023, com 61 equipamentos de mina a serem abastecidos e 8 comboios de combustível. O algoritmo metaheurístico encontrou uma boa solução rapidamente, mostrando-se uma ferramenta valiosa para apoio na tomada de decisão.
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    Otimização da unidade mínima de lavra para o planejamento de curto prazo.
    (2022) Oliveira, Mariana Paula Rossini de; Silva, José Margarida da; Souza, Felipe Ribeiro; Silva, José Margarida da; Rodovalho, Edmo da Cunha; Pinto, Cláudio Lúcio Lopes
    Embora fazendo o uso de boas práticas, muitos empreendimentos minerários enfrentam baixas aderências na reconciliação, inviabilizando o aproveitamento íntegro dos recursos minerais. A baixa aderência entre o planejado e realizado compromete também toda a cadeia de produção, visto que flutuações nos teores entre os avanços de lavra podem acarretar problemas na planta de beneficiamento, o que causa o aumento nos custos nos processos de tratamento de minérios. A diluição é um parâmetro incisivo e um dos que mais compromete no processo de reconciliação, e se trata da inclusão de estéril ou minério de baixo valor agregado ao bloco efetivamente lavrado, acarretando a redução da função benefício e o aumento de custos nos processos subsequentes e, em geral, na redução da receita. A presente dissertação propõe o desenvolvimento de uma metodologia capaz de auxiliar o planejador de curto prazo na definição da poligonal (que contempla sucessivos avanços de lavra) de forma automatizada, garantindo uma rápida tomada de decisão em minas a céu aberto. A unidade mínima de lavra é uma variável que, se definida utilizando abordagens sistemáticas, pode minimizar os níveis de diluição e aumentar a seletividade da lavra. Não existem algoritmos de otimização no planejamento de curto prazo e o comum é projetar a localização e a dimensão dessas unidades de lavra manualmente, logo, o número prático de interações para atingir a meta especificada pela planta de tratamento de minério é limitado. Portanto, essa dissertação analisa duas metodologias distintas utilizadas para o cálculo e a projeção de realces matemáticos em minas subterrâneas. Ambas metodologias são adaptadas para a delimitação das unidades mínimas de lavra em uma mina a céu aberto a ser lavrada pelo método de bancadas. Ambas ferramentas, designadas de MSO e MRO, estão comercialmente disponíveis no software Studio UG da Datamine e tratam-se de técnicas que objetivam proporcionar um aumento na função benefício e a redução dos percentuais de diluição, além de atender as especificações geotécnicas impostas pelo projeto. Os dados apresentados revelam que ambas ferramentas alcançaram resultados promissores e que ambas podem ser utilizadas para apoiar tomada de decisão no horizonte de médio e curto prazo em minas a céu aberto, contudo, nenhuma delas pode dar uma solução ótima e verdadeira; elas fornecem soluções aproximadas em três dimensões, auxiliando o planejador de curto prazo no delineamento das poligonais para avanços de lavra.
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    Caracterização petrográfica, química e geocronologia U-Pb das rochas mineralizadas da Mina do Pitinga : implicações para prospecção de ETRs pesados.
    (2023) Silva, Ana Paula Almeida da; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Cipriano, Ricardo Augusto Scholz; Graça, Leonardo Martins; Neves, Soraya de Carvalho
    A mina do Pitinga é uma jazida de classe mundial de Sn e explora como subprodutos Ta e Nb, possuindo como possíveis subprodutos conhecidos o Zr, ETR, Y, Li e U, sendo esses elementos ocorrendo associados à facie albita granito do granito madeira (~1.83 Ma). Objetiva-se com esse trabalho a identificação e descrição petrográfica das fácies anfibólio biotita sienogranito, fácies mais precoce do granito madeira e as subfácies do albita granito, o albita granito de núcleo (AGN), com corpos pegmatíticos (AGNp) e o albita granito de borda (AGB). Além da petrografia, foi feito um estudo de química mineral da xenotima (YPO4), polilitionita (KLi2AlSi4O10(F,OH)2) e thorita (ThSiO4) nos corpos pegmatíticos do AGN e datação U/Pb em xenotima. O anfibólio biotita sienogranito é constituído por feldspato potássico, quartzo e plagioclásio, contendo ainda biotita, hornblenda, zircão, fluorita, epidoto, apatita e opacos como acessórios, principalmente magnetita. O AGN é constituído por minerais como quartzo, feldspatos potássicos, anfibólios, biotita, cassiterita, polilitionita, criolita, fluorita, pirocloro, xenotima e zircão. O AGB possui a mesma composição mineral do AGN, porém com a fase de flúor caracterizado pela fluorita euhedral ao contrário do AGN que possui criolita como fase principal de flúor. Para caracterizar a xenotima, polilitionita e thorita foi utilizado o microscópio eletrônico de varredura (MEV) e a microssonda eletrônica (MSE). A xenotima estudada não apresenta grandes variações químicas quanto aos elementos que a compõem, sendo caracterizada por um alto conteúdo de ETR (teores em óxido, média de 43 %), principalmente de ETRP. O Y possui uma alta substituição por ETRP, especialmente Yb, Tm e Er. A polilitionita tem composição relativamente homogênea por todo o AGN. Apesar de apresentar valores relativamente altos de Li e F, sua composição fica próxima dos padrões esperados para este mineral, e foi classificada como uma polilitionita rica em ferro. A thorita é o único minério de Th, os cristais são isolados e também ocorrem intercrescidos com zircão e xenotima, apresentam em sua maioria alteração nas bordas para óxido de Fe e ferro-gedrita(?). A concentração de Th, em óxido, possui média de 62 % e o óxido de Fe, tem média de 10 %, podendo chegar até 18 % nas bordas do mineral, caracterizando uma thorita rica em ferro. Com relação aos padrões de ETR analisados na xenotima e na thorita, é possível constatar padrões de distribuição do tipo tetrad com teores altos de ETR pesados em relação aos ETR leves e ainda apresentam uma significativa anomalia negativa de Eu, sendo esta, uma característica de rochas com altos teores de F. As datações obtidas pelo método U-Pb em xenotima indicam a idade do albita granito em 1793 ± 10 Ma.
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    Nova metodologia para análise de suscetibilidade a ruptura de taludes rochosos de mineração.
    (2022) Ferreira Filho, Flavio Affonso; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dos; Assis, André Pacheco de; Marques, Eduardo
    Esta tese apresenta um novo procedimento de análise de suscetibilidade a rupturas para taludes rochosos de mineração, apoiado na conjunção entre os sistemas de classificação de taludes, elaborado em formações ferríferas e rochas encaixantes. Este procedimento apresenta, como uma das etapas, agrupar os taludes em cinco classes: T1, T2, T3, T4 e T5 de acordo com o índice GAMAH-R, definido pela soma das pontuações dadas a cinco parâmetros: geometria, drenagem superficial, modo de ruptura, erosão e deformação. O índice GAMAH-R tem 60% do peso associado à drenagem superficial e padrão geométrico, o que o torna muito apropriado para rochas brandas. Esta classificação permite que os taludes sejam representados em um mapa de taludes de mineração (Mapa GAMAH-R). Uma segunda etapa do procedimento consta da aplicação do GSPI (Global Slope Performance Index), um sistema tradicional que prevê o desempenho de taludes em relação à instabilidade baseado na resistência da rocha intacta, estrutura geológica e água. A conjunção proposta entre GAMAH-R e GSPI possibilitou selecionar taludes mais suscetíveis a rupturas pela inserção na matriz de ruptura (MatRTRM). Esta conjunção é fortemente influenciada pelas condições geológico-geotécnicas e de manutenção das minas. Os taludes com média-alta e alta suscetibilidade foram selecionados para análise de estabilidade com abordagem probabilística, para definição de critérios de aceitabilidade de projeto. A metodologia foi aplicada a vinte e cinco taludes de três minas com diferentes estágios operacionais: a mina juvenil A, em encosta; a mina madura C, em desenvolvimento; e a mina senil B, em geometria de cava final. A mina A mostrou suscetibilidade média-alta em relação a rupturas de banco e quedas de blocos, porém dentro dos critérios de aceitabilidade para taludes de mineração. Para a redução da suscetibilidade deve-se tomar algumas medidas operacionais. A mina B, apresenta uma diversificação de taludes T2, T3, T4 e T5, o que condiz com o estágio de evolução da mina, bem como as condições geológicas. É uma mina de suscetibilidade média-alta a alta em relação a rupturas de banco e colapsos, com taludes fora das condições de aceitabilidade envolvendo altas consequências. Desta forma, trata-se de uma mina instrumentada e com periódicas inspeções e revisões dos parâmetros geotécnicos. A mina C, apresenta taludes T2 e T3 caracterizados pela boa geometria e sem deformação. É uma mina de suscetibilidade média a média-alta em relação a rupturas de banco, atendendo prontamente as condições de aceitabilidade impostas para a mineração.
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    As minas abandonadas no estado de Minas Gerais : avaliação e proposição de um modelo de gestão ambiental.
    (2022) Fernandes, Patrícia Rocha Maciel; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Fonseca, Alberto de Freitas Castro; Flores, José Cruz do Carmo; Miranda, José Fernando; Azevedo, Úrsula Ruchkys de
    Mina abandonada ou órfã é um conceito sem definição clara ou totalmente aceita, seja internacionalmente ou nacionalmente. No entanto, no estado de Minas Gerais, a legislação conceitua mina abandonada como aquela com operação de lavra e tratamento de minérios inativas, sem previsão de reinício da atividade, sem medidas de controle ou monitoramento ambiental implementadas, com características de abandono e com o processo de fechamento incompleto ou ausente. Além disso, as causas de seu surgimento são complexas e podem ser exclusivas de um local. Entretanto, prioritariamente, o abandono decorre de falhas no planejamento do fechamento de mina ao longo da operação da atividade e da incapacidade do órgão regulador em exigir no licenciamento ambiental as ações de recuperação progressiva. Esta pesquisa procurou levantar e analisar as boas práticas adotadas internacionalmente na gestão das minas abandonadas e no processo de fechamento da atividade minerária para embasar a proposta desta tese. Em Minas Gerais, a partir da análise de um banco de dados interno do órgão ambiental com 499 minas em situação de suspensão temporária de atividades ou de abandono abandonadas e da análise da legislação ambiental vigente para o licenciamento de atividades minerárias, incluindo a etapa de fechamento de mina, foi possível verificar que inexiste, uma adequada política para a gestão das minas abandonadas, demonstrando um baixo desempenho das ações governamentais hoje em execução, com pouca efetividade interna, junto ao setor minerário e aos demais órgãos públicos atuantes no tema. A partir dos problemas identificados, foram elaboradas propostas com o objetivo de fornecer uma estrutura e diretrizes para orientar a tomada de decisão dos órgãos integrantes do Sistema Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos (Sisema) e da Agência Nacional de Mineração (ANM), em relação à priorização, gestão e/ou recuperação de minas abandonadas, minimizando os riscos ao meio ambiente e à segurança da população e potencializando a implementação de soluções eficientes, sustentáveis e inovadoras, em especial: (i) mudanças nas exigências do licenciamento ambiental de atividades minerárias no estado de Minas Gerais; (ii) nova metodologia para a hierarquização do risco ambiental de minas abandonadas no estado de Minas Gerais; (iii) criação do Programa Estadual de Prevenção e Gestão de Minas Abandonadas (PGMA).
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    Algoritmos evolutivos para solução da cinemática inversa de robôs com até sete graus de liberdade : um estudo da aplicabilidade em processos de mineração.
    (2020) Farnese, Matheus Alves e; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Pessin, Gustavo; Freitas, Gustavo Medeiros; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Osório, Fernando Santos
    O cálculo da cinemática inversa de um manipulador robótico consiste em determinar a posição das juntas do robô de forma que seu efetuador alcance uma posição e orientação definida. Conforme a arquitetura do robô e a pose desejada, o problema pode possuir uma, múltiplas, inúmeras ou até mesmo nenhuma solução. Essa dissertação apresenta o desenvolvimento e aplicação de técnicas de algoritmos genéticos para determinação da cinemática inversa à de um manipulador robótico de até sete graus de liberdade. Buscando melhor desempenho para a aplicação específica, são investigadas diferentes configurações de algoritmos genéticos, considerando os efeitos da população inicial, número de gerações, métodos de seleção, crossover e mutação. São apresentados também os resultados da ponderação da função objetivo do algoritmo genético para melhorar a eficiência energética da movimentação do robô. Para levar o manipulador ate a pose determinada pelo AG é proposto e implementado um controle de trajetória através das velocidades das juntas, calculadas através de um polinômio de quinto grau. Todas as soluções propostas são simuladas em ambientes virtuais utilizando os manipuladores IRB120 e IRB6700. Para validar a solução com 6DoF, os algoritmos desenvolvidos no MatLab são integrados ao RobotStudio. Já as simulações para validação das soluções de 7DoF e o controle de velocidade são realizadas integrando o MatLab ao CoppeliaSim. Por fim, estão apresentados nessa dissertação testes dos resultados alcançados aplicados em um robô real.
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    Análise de ferramentas para corte de borracha no processo de filetamento de cabo de aço em emenda de correia transportadora.
    (2020) Silva, Pablo César da; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Castro, Ana Leticia Pilz de; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Castro, Ana Leticia Pilz de; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Viana, Edna Maria de Faria
    Os transportadores de correia têm prevalecido no deslocamento de materiais a granel por vantagens econômicas, confiabilidade e versatilidade, segurança e capacidade. Na mineração têm papel fundamental, estão presentes em todas as etapas do processo. A substituição ou a instalação de uma nova correia de cabo de aço pode levar em média 42 horas para ser concluída. Atualmente, todo o processo é executado manualmente. O desenvolvimento de novas soluções automatizadas podem reduzir: o tempo de execução da emenda, a exposição humana aos riscos da atividade e os custos do processo. Este trabalho propõe o estudo de uma solução para remoção de borracha das correias, com a finalidade de aumentar a automatização do processo de emenda de correias. Muito tempo é despendido na remoção da borracha sobre os cabos de aço da estrutura da correia. Testes preliminares foram feitos usando uma lâmina padrão para identificar as forças envolvidas no processo convencional. Uma lâmina aquecida em formato do perfil dos cabos de aço da correia foi avaliada dentro dos limites de temperatura da correia. Uma ferramenta de corte por ultrassom também foi testada em diferentes frequências de operação. As ferramentas estudadas apresentaram menores esforços e menor tempo de execução dos cortes quando comparadas à ferramenta convencional, além de grande potencial de serem utilizadas em processos automatizados.
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    Desaguamento eletrocinético de rejeito de minério de ferro.
    (2020) Ferreira, Ana Carolina; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Barbosa, Maria Cláudia
    Diante dos problemas enfrentados no cenário atual da mineração é imprescindível o desenvolvimento de estudos que apresentem formas eficazes de desaguamento dos rejeitos de mineração viabilizando sistemas alternativos de disposição destes materiais, bem como viabilizando o processo de fechamento e recuperação destas áreas, proporcionando, assim, segurança e maior vida útil ao empreendimento. Esse trabalho tem como proposta apresentar a aplicação de fenômenos eletrocinéticos em um rejeito fino de minério de ferro com intuito de acelerar o processo de desaguamento deste material. No Brasil, as principais referências que envolvem a temática dos fenômenos eletrocinéticos em rejeito de mineração, são embasados nos estudos realizados por Ferreira (2011), Ferreira (2016), Rezende (2017) e Ferreira (2018) utilizando rejeito da mineração de bauxita. Na presente pesquisa será utilizado um equipamento laboratorial e metodologias desenvolvidos por Ferreira (2016), sendo estes modificados e adaptados para as condições do rejeito analisado. Na primeira série de experimentos avaliou-se o efeito do gradiente de potencial elétrico (150 V/m, 100 V/m e 75 V/m) no desaguamento da polpa submetido a corrente contínua, e na segunda série avaliou-se a desidratação da polpa com a aplicação de corrente intermitente (12/6, 18/9 e 24/12 segundos ligado/desligado). O ensaio da primeira série com gradiente de potencial elétrico (150 V/m) iniciou com teor de sólidos igual a 37% e sendo alcançado um valor final de aproximadamente 59%. Tal ensaio apresentou o maior valor de eficiência de desaguamento, e consumo de energia equivalente a 17,8 kWh/m³. Notou-se que nos ensaios com intermitência de corrente e gradiente de potencial elétrico de 150 V/m, apresentou redução de aproximadamente 36% do consumo de energia quando comparados com o ensaio de 150 V/m e corrente contínua. Devido aos resultados promissores na eficiência de desaguamento da eletrocinética em rejeitos de mineração e ao baixo custo associado, tal técnica mostra-se merecedora de maiores investigações no que tange o comportamento desses materiais submetidos ao processo eletrocinético.
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    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 Fernando
    A 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.