DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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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 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 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 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.Item Metodologia de estimativa de pilhas de minério temporárias.(2015) Almeida, Wesley Machado de; Cabral, Ivo EyerEste trabalho apresenta uma metodologia de estimativa de pilha de minério, desde a escavação de minério até a deposição, de modo a possibilitar a criação de um modelo de blocos englobando a pilha desejada, estimando e simulando os seus teores e granulometria. Seus dados são gerados a partir da obtenção dos dados de escavação e de basculamento fornecidos pelo despacho eletrônico por meio de sistema de GPS instalado nas máquinas de carga e transporte. Utilizando uma rotina computacional é possível obter os dados granuloquímicos dos pontos de escavação cruzando as coordenadas dos pontos de escavações obtidas pelo GPS do despacho eletrônico e o modelo geológico de blocos, que depois de tratados, fornecem os dados de basculamento, dados estes utilizados na estimativa da pilha. Cada ponto de basculamento em média é composto por cerca de seis pontos de escavações, que compõem uma carga de caminhão. Cada massa basculada na pilha é considerada como uma amostra. O procedimento permite aumentar o controle de pilhas de minérios, o que possibilita estocar minérios de teores marginais e utilizá-los em momentos oportunos como uma frente de lavra qualquer no sequenciamento do plano de lavra. É um método que não requer custos adicionais para ser aplicado, sendo necessário na mina apenas uma adaptação de rotina e um minucioso trabalho de gestão da qualidade dos dados a serem obtidos para a estimativa. Possui a grande vantagem de ser utilizado no mesmo modelo geológico de blocos da mina, o que permite que a pilha de minério estimada possa ser tratada como uma frente de lavra qualquer no sequenciamento de lavra. É uma metodologia ampla que abrange desde a etapa de escolha da disposição do material até o sequenciamento do plano de lavra.Item Análise do desempenho dos operadores de equipamentos de mina e simulação de cenários futuros de lavra : estudo de caso - Mina Casa de Pedra – Congonhas, MG.(2014) Felsch Junior, Walter Schmidt; Curi, AdilsonO trabalho tem como foco principal o impacto na lavra da Mina Casa de Pedra, analisando o desempenho dos operadores dos equipamentos de carga e transporte. A mineração Casa de Pedra, pertencente à Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), localizada na cidade de Congonhas, Estado de Minas Gerais, faz extração de minério de ferro através da lavra convencional utilizando equipamentos de carga e transporte de grande porte. A mina é composta por quatro regiões de lavra: Corpo principal e Corpo Oeste (método de lavra em cava); Corpo Norte e Serra do Mascate (método de lavra em encosta). Os caminhões fora de estrada possuem várias alternativas de perfis de transporte, o que influencia diretamente em seu desempenho. Os estudos foram desenvolvidos a partir da escolha de indicadores de desempenho chave para os operadores dos equipamentos de mina, mensurados através do sistema de despacho eletrônico utilizado da mina, com o intuito de classificar os operadores de acordo com práticas operacionais individuais. O objetivo do trabalho é obter maior aderência ao plano mensal de lavra e aumentar a produtividade efetiva dos operadores, através da identificação de atividades detectadas como baixo rendimento, em comparação com as melhores praticas operacionais das equipes e criação de treinamentos específicos para cada indicador previsto. Os resultados do trabalho foram simulados utilizando diferentes cenários de operação, com tempos fixos variados (tempos de manobra no carregamento e basculamento, tempo de carregamento e tempo de basculamento) com o intuito de mensurar os ganhos operacionais através dos indicadores produtivos. A empresa funciona em regime integral, com turnos de 6 horas de duração e possui 270 operadores divididos em cinco equipes de produção.Item A simulação a eventos discretos como ferramenta de apoio à tomada de decisão em empresas do ramo de mineração : aplicação em uma unidade da Yamana Gold.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Souza, Tiago Francioli; Cabral, Ivo EyerEste trabalho tem seu enfoque nas atividades de Planejamento de Mina da Jacobina Mineração e Comércio. Seu principal objetivo foi demonstrar a utilidade da simulação a eventos discretos, aplicada às operações de mina, como ferramenta de apoio à tomada de decisões na empresa. Para isso, foi desenvolvido um modelo de simulação de uma parte do sistema de produção da empresa utilizando o software Arena. A intenção foi que este protótipo reproduzisse a realidade da parte do sistema em questão, para que assim pudesse ser utilizado como ferramenta para análises de possíveis mudanças estratégicas no sistema produtivo. O trabalho foi desenvolvido em 03 fases, construção do modelo, validação do modelo e estudos estratégicos sobre o sistema analisado. Após a conclusão do modelo, comparando os resultados obtidos aos resultados do sistema real, o modelo foi validado. Com o objetivo de demonstrar que a Simulação é ferramenta eficaz para o auxílio à tomada de decisões, simulou-se dois novos cenários, onde foram consideradas hipóteses de mudanças estratégicas no sistema. A partir da análise dos novos cenários, foi possível comprovar que a ferramenta simulação a eventos discretos é muito eficaz para suporte às tomadas de decisões, atingindo assim o objetivo do trabalho.Item Aplicação da técnica de simulação para análise da superposição de ondas sísmicas geradas em desmonte de rocha pela dispersão dos tempos de retardo utilizando o método de Monte Carlo.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Klen, André Monteiro; Silva, Valdir Costa eEste trabalho é resultado de um estudo através de simulação baseada no Método de Monte Carlo, da relação que existe entre a dispersão dos tempos de retardo dos acessórios de iniciação e elementos de retardos de superfície com o excesso de vibração provocado pela superposição de ondas sísmicas em atividades de desmonte de rocha por explosivo em lavra a céu aberto. As conclusões foram desenvolvidas a partir dos resultados gerados pela simulação de diferentes planos de fogo, constituídos por retardos de superfície para cordel e detonadores tipo tubo de choque com retardo. Com os resultados da simulação dos planos de fogo observou-se a capacidade desta técnica de representar as dispersões e avaliar a probabilidade de superposição de ondas entre furos adjacentes, o que possibilita a sua utilização como ferramenta na tomada de decisão no desenvolvimento de planos de fogo no que se refere à análise da vibração e dimensionamento dos tempos de retardo.