DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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Item Os fundamentos da transformação digital nas operações de lavra : pessoas, processos e tecnologia.(2023) Felsch Junior, Walter Schmidt; Lima, Hernani Mota de; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Lima, Hernani Mota de; Morais, Juarez Lopes de; Tomi, Giorgio Francesco Cesare de; Rodovalho, Edmo da Cunha; Souza, Felipe RibeiroA mineração está em constante evolução em seus processos produtivos. Com o advento das tecnologias de sistemas embarcados, transmissão remota de dados e processamento computacional, novas ferramentas, processos e atribuições de pessoas surgiram na indústria mineral. No entanto, o uso de novos produtos associados a tecnologia demandam uma série de ajustes e adaptações no âmbito de processos e pessoas. As competências e qualificações pessoais não são frequentemente atualizadas ao mesmo ritmo que as evoluções tecnológicas. Além disso, a literatura não define soluções para medir a influência do fator humano nos processos das operações de mina a céu aberto. Para lidar com a gestão operacional na mineração devem ser considerados três fatores principais: pessoas, processos e tecnologia. A interação entre estes três fatores deve atingir um ponto ótimo para evitar a alienação, a frustração e o caos tecnológico. Esta tese fornece novos métodos que visam aprimorar a capacitação de pessoas nos centros de controle operacionais, inserir processos automatizados para análise de dados em tempo real, introduzir trabalhos técnicos referentes a sistemas de telemetria e GPS de alta precisão, e destaca os benefícios da implementação de caminhões autônomos na mineração. O estudo que envolve a capacitação de pessoas culminou no aumento da capacidade produtiva da frota de transporte em 19%. A prática de análise dados em tempo real e estruturação de processos resultou no aumento da produtividade de carregamento em 4,71%, além de reduzir em 6,8% as filas no carregamento. A utilização de dados de telemetria associado a um processo bem definido de ações e responsabilidades de pessoas gerou a redução dos custos operacionais de 3,3%. O controle de drenagem realizado por pontos de GPS de alta precisão se mostrou mais eficaz comparado com a metodologia tradicional e possui um alto potencial para melhorias na segurança e redução de ineficiências operacionais. A simulação da operação com o cenário autônomo constatou aumentos na produtividade e utilização das frotas de carga e transporte e evidenciou que a preparação da mina para o recebimento da tecnologia pode gerar resultados expressivos.Item Modelo de simulação para sistemas produtivos integrado entre mina, usina e expedição.(2023) Rezende, Marcelo Vieira; Silva, José Margarida da; Destro, Elton; Silva, José Margarida da; Cabral, Ivo Eyer; Rodrigues, Lásara FabríciaAs cadeias produtivas industriais, entre elas a mineração, exigem cada vez mais eficiência e integração. Neste sentido, este trabalho propõe o uso da simulação por eventos discretos como ferramenta útil ao planejamento de produção e tomada de decisão em uma mineração, considerando as interferências entre mina, usina de tratamento de minérios e expedição, com enfoque em um horizonte de curto prazo (trimestral). O estudo de caso usou como base um empreendimento com sistema de lavra rígido e integrado por correias, da mina à expedição, com poucas possibilidades de estoque de material ao longo do circuito produtivo para possíveis misturas e ajustes da qualidade do material. Foram simulados cenários os quais propõem soluções para aumento de produção por meio de mudanças nas configurações técnicas do sistema produtivo e não por meio da identificação de melhores frentes de lavra na mina, uma vez que a lavra rígida impõe dificuldades a este tipo de solução. Este trabalho também traz, como um dos fatores geradores de paradas de produção, o tipo de material que está sendo manuseado. Isto é relevante, pois cada tipo de material pode causar um impacto operacional e/ou mecânico, a depender das proporções destes materiais em dado momento do modelo simulado. Devem ser identificados e impactos devem ser mitigados, para os momentos em que ocorrerá a combinação da lavra de materiais com comportamento coesivo, aumentando as possibilidades de entupimentos em dispositivos de transferência. Também devem ser identificados os momentos que ocorrerão a combinação da lavra de materiais com maior resistência mecânica e, portanto, maior probabilidade de causar danos às correias e materiais de desgaste. Na prática atual, rotinas de planejamento de lavra e programação de produção de curto prazo, usualmente, consideram como premissas poucos dados determinísticos, sem levar em conta a dinâmica trazida pela combinação destes possíveis eventos em cada instante do processo produtivo. Quanto às simulações realizadas no software Flexsim, algumas premissas probabilísticas do sistema produtivo foram obtidas de forma empírica e, um refinamento destes dados, por meio de estudos estatísticos obtidos de sistemas de apontamentos e despacho, poderá ser considerado como proposta para trabalhos futuros.Item 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 LopesEmbora 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.Item Sistema de despacho de caminhões para minas a céu aberto baseado no comportamento de agentes biológicos : colônia de formigas.(2021) Ferreira, Rafael Antônio de Moraes; Cabral, Ivo Eyer; Destro, Elton; Destro, Elton; Souza, Felipe Ribeiro; Rodrigues, Lásara FabríciaO despacho de caminhões é uma parte fundamental na operação de mina, sendo um item indispensável desde minas de pequeno até grande porte, pelas vantagens que sua implantação trás. Há diversos sistemas disponíveis no mercado atualmente que tratam do problema de despacho de maneira integrada com o planejamento operacional, buscando otimizar parâmetros de qualidade do minério e sistemas que buscam reproduzir um cenário otimizado de planejamento operacional. Há diferentes formas de modelar o problema do despacho na mineração a céu aberto, considerando-se diferentes premissas e técnicas para sua otimização. A natureza fornece inspiração para diversas técnicas que buscam formas de resolver problemas variados. A Inteligência de Enxames toma como inspiração o comportamento de espécies que têm como característica a vida em sociedade: uma que se destaca são as formigas. O presente trabalho busca alocar caminhões em uma mina a céu aberto de acordo com um cenário de lavra de curto prazo (plano operacional de lavra) o qual foi otimizado através de um modelo de programação matemática, sendo os caminhões despachados em tempo real. Foram utilizados modelos matemáticos desenvolvidos a partir da observação e experimentação do comportamento de colônias de formigas.Item Uso de dispositivos vestíveis tecnológicos na mineração.(2022) Silva, Cassiano Emilio da; Silva, José Margarida da; Silva, José Margarida da; Moura, Ralf Luis de; Silva, Saul Emanuel Delabrida; Arroyo Ortiz, Carlos EnriqueOs vestíveis tecnológicos estão sendo implementados em muitos domínios como no monitoramento da saúde, práticas esportivas, vida cotidiana e também na indústria. As novas proposições de organização e planejamento da industrial estão ficando mais complexas e integradas de tal forma que já se pronuncia o limiar de uma nova revolução industrial, denominada Industria 4.0. A mineração também está em consonância com o progresso e implantação dessas novas tecnologias. A diversidade de dispositivos vestíveis como óculos virtuais, pulseiras, capacetes e outros dispositivos de formas e tamanhos variados quando dotados de tecnologia permitem alcançar novos patamares de interação homem-máquina e processos produtivos. Este estudo se concentra na aplicação de vestíveis tecnológicos aplicados no contexto da mineração, foi buscado uma ampla literatura para entender os diversos aspectos e implicações que dos vestíveis tecnológicos na mineração através da matriz SWOT (Forças, Fraquezas, Oportunidades e Ameaças). A pesquisa indica que os vestíveis tecnológicos já estão em desenvolvimento para o setor mineral. O monitoramento fisiológico mostra-se uma oportunidade interessante de melhoria no ambiente de trabalho especialmente para área e ventilação subterrânea, que se for combinado com a localização que pode auxiliar na tomada de decisão. As ameaças e fraquezas para a implantação dos vestíveis estão no contexto de riscos a privacidade, fraca precisão e número alto de falsos positivos.Item Avaliação de um projeto integrado de estrada de mina.(2022) Santos, Valdiclei Nunes dos; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Sousa Junior, Wilson Trigueiro de; Arroyo Ortiz, Carlos EnriqueEste trabalho apresenta a importância das estradas de mina a céu aberto, determinando os impactos e benefícios causados pela alteração na forma de executar o dimensionamento de camadas do pavimento aplicado a estradas de mina, utilizando o método Índice de Suporte Califórnia (CBR). O planejamento, construção e manutenção de estrada de mina devem ser tratados como prioridade já que incide diretamente no custo de transporte e manutenção de equipamentos. Foram analisados projeto geométrico, projeto estrutural e projeto de drenagem, após diagnóstico foi possível aplicar as técnicas e conceitos básicos de engenharia de pavimento no desenvolvimento de um projeto integrado. Através das propriedades geotécnicas dos materiais foi possível caracterizar e selecionar um material de melhor desempenho para a construção das camadas. Pensado nisso, o presente estudo buscou calcular o custo para adequação de uma estrada e estabelecer um padrão para dimensionamento das camadas estruturais.Item Controle de vibrações geradas pelo desmonte de rochas em estruturas geotécnicas.(2022) Oliveira Junior, Itamar Luiz de; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Morais, Juarez Lopes de; Silva, Valdir Costa eO número de restrições relacionadas a questões ambientais e de segurança é cada vez maior nos dias de hoje em todos os setores da indústria, e na mineração, não é diferente. Devido às recentes tragédias ocorridas com o rompimento das barragens de Fundão, em Mariana, e da Barragem I, na Mina Córrego do Feijão, em Brumadinho, houve uma grande preocupação com o impacto de certas atividades ocorridas dentro das mineradoras. O desmonte de rochas com explosivos é considerado uma das mais críticas e, ao mesmo tempo, essencial em algumas minas devido à resistência do maciço rochoso encontrado na região, porém, se realizado de forma inadequada, pode acarretar em diversos efeitos secundários não desejados: excesso de vibrações no entorno do desmonte, sobrepressão atmosférica, ruído, ultralançamento de fragmentos de rocha, presença de matacões na pilha fragmentada, aumento dos custos do desmonte, etc. Este trabalho visa controlar as vibrações provenientes das detonações em estruturas críticas (barragens, cavidades, diques, taludes e estruturas de construção civil), alterando os parâmetros do plano de fogo ao mesmo tempo que melhora a fragmentação, em uma mina de minério de ferro localizada na região central de Minas Gerais. Para controle das vibrações serão realizados os monitoramentos dos desmontes com sismógrafos e construídas as leis de atenuação em direção a cada região crítica. Por fim os resultados serão comparados com os resultados reais. Como base para esse trabalho será utilizado o software específico de simulação de desmontes, que permite a simulação em 4D (3D + tempo) das vibrações, fragmentação, ultralançamento, etc. A comparação entre as vibrações simuladas e reais se mostrou aderente de acordo com o método de distância escalonada para raiz quadrada, de acordo com os coeficientes K e Alfa encontrados para cada direção. A separação das cargas explosivas nos furos com a utilização de decks intermediários realizados com detritos de perfuração se mostrou uma forma eficaz de redução da carga máxima por espera, o uso de detonadores eletrônicos também se mostrou eficaz no controle da dispersão dos tempos de retardo e consequentemente no controle da carga máxima por espera.Item Automação como processo disruptivo na perfuração de rochas em minas a céu aberto : desafio e ganhos reais.(2022) Alves, Jadir Pedro; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Munaretti, Enrique; Monteiro, Sergio AssunçãoDiante da crescente concorrência, exigências do mercado de trabalho, dos melhores desempenhos produtivos, do aumento na segurança nas operações, da redução na geração de resíduos e das emissões de gases prejudiciais ao meio ambiente, as empresas de mineração têm procurado maneiras de, cada vez mais, tornarem-se competitivas, ou seja, apresentar vantagens em relação à concorrência através, principalmente, da redução nas perdas e otimização dos processos produtivos. Nota-se, portanto, que as lavras a céu aberto possuem vários processos operacionais que ocorrem de forma simultânea ou não, mas que são responsáveis pelo desenvolvimento e sucesso do empreendimento econômico. Esses podem ser considerados como operações unitárias e compreendem as operações de perfuração, desmonte, carregamento e transporte, na prática, essas operações quando são utilizadas para extrair o minério recebem a denominação de operações de produção. Há bastante tempo, tem-se realizado mudanças nos ciclos de operações de forma a acomodar algum tipo de equipamento ou tecnologia capaz de melhorar a adequação ao processo produtivo, uma vez que a automação é uma realidade presente e uma alternativa bastante atraente que vai ao encontro das exigências do mercado por um aumento nos diferenciais competitivos das organizações. Este trabalho descreve o uso da automação como sistema propulsor de melhorias na operação de perfuração de rochas. Desta forma, foram utilizados sete parâmetros ou componentes principais para combinar a medição durante a perfuração (MWD) juntamente com outras informações geradas pelos três equipamentos de perfuração de grande porte da marca Epiroc. Ajustes e correções nos dados coletados foram sugeridos para minimizar as influências externas, além da rocha, a fim de garantir a efetividade nas análises. Buscou-se comparar o desempenho do processo de perfuração no modo manual de operação com a perfuração no modo automático, sendo assim, o objetivo principal é tentar quantificar os benefícios advindos do uso de novas tecnologias na perfuração. Durante a pesquisa, em campo, foram coletadas informações de 617 furos perfurados em quatro diferentes bancadas, essas compostas por diversas litologias, tomadas 500 imagens de média resolução em formato 2D das faces horizontais dos furos, gerando uma imagem área de um polígono em perfuração a fim de obter dados para as análises quantitativa e qualitativa. Finalmente, são apresentados os benefícios da automação na perfuração, bem como, as possibilidades de melhorias futuras.