Investindo no futuro da extração e mineração

By Andy Brown27 April 2022

O investimento está lentamente transformando o setor de extração e mineração em um setor com tecnologia mais integrada e equipamentos sustentáveis, escreve Andy Brown.

A mineração e a pedreira há muito tempo tem estado, em muitos aspectos, à frente da construção quando se trata do uso de novas tecnologias.

A Komatsu desenvolveu uma máquina conceito para um veículo de transporte que pode funcionar com uma variedade de fontes de energia (Foto: Komatsu).

Apesar disso, o número de um bilhão de toneladas de material transportado de forma autônoma em um ano por uma empresa ainda é um tanto surpreendente e impressionante. Essa é a quantidade de material que caminhões Caterpillar autônomos usando o Comando CatMineStar movimentaram em um único ano em 18 minas ao redor do mundo.

Faz sentido que a mineração esteja à frente da construção quando se trata de adoção de novas tecnologias: as minas têm menos peças móveis do que os canteiros de obras. Por exemplo, um local no centro de uma cidade pode ter que lidar com o público, bem como ter uma gama mais ampla de equipamentos e pessoal de diferentes empreiteiros; a maioria das minas está em locais remotos com menos pessoas e tipos de equipamentos.

Autonomia na mineração

A operação autônoma na mineração já existe há décadas, embora a taxa de adoção talvez não tenha sido tão rápida quanto previsto inicialmente.

“A autonomia cresceu definitivamente, embora não tão rapidamente quanto as pessoas esperavam. As minas levam mais tempo para implementar isto do que as pessoas talvez tivessem previsto quando isto realmente começou a surgir 10 ou 15 anos atrás”, diz Matthew Gilewicz, associado sênior e sócio da The Parker Bay Company, uma empresa de pesquisa de mercado que opera no setor de mineração.

Ele diz que a razão para isso são os custos substanciais envolvidos: para conseguir economias de escala e economia, é preciso implementá-la em uma escala maior. Ter um punhado de caminhões autônomos não é suficiente. Agora que muitas minas fizeram este investimento inicial, a taxa de adoção está aumentando.

“Nos últimos dois ou três anos, as entregas de novos caminhões autônomos foram cerca do dobro do que foram nos três ou quatro anos anteriores, o que é um crescimento razoável. O que temos visto muito mais nos últimos anos é o retroajuste de unidades”, diz Gilewicz.

“Havia tantas unidades convertidas em operação autônoma quanto havia unidades que eram embarcadas novas e prontas para a autonomia. Isto é significativo porque, se você olhar para esses números historicamente, quase todas as novas máquinas autônomas de vários anos atrás eram novas entregas”.

Transporte autônomo

As minas estão convertendo caminhões de até dez anos de idade para operar de forma autônoma; para aqueles que já investiram na infra-estrutura e nos sistemas necessários para isso, faz sentido, já que esse gasto inicial já foi feito.

Gilewicz acrescentou que “a conversão é muito mais fácil agora”. Tem sido facilitado tanto pelos próprios OEMs como por alguns fornecedores terceirizados que podem fazer frotas mistas, soluções autônomas em vários modelos diferentes de vários OEMs diferentes”.

Jagath Samaraweera, consultor do Comando Cat MineStar para transporte na Caterpillar, comenta que, “Desde que a Caterpillar implementou seus seis primeiros caminhões comerciais autônomos em 2013, a frota cresceu substancialmente e abrange uma classe muito mais ampla de caminhões, que operam em 18 minas em todo o mundo. (...) Recentemente superamos quatro bilhões de toneladas de material transportado por caminhões autônomos utilizando o Comando Cat MineStar para o transporte de cargas. Desde que superamos nossa marca de um bilhão de toneladas com 150 caminhões, nossa frota cresceu em mais de 230%”.

A Caterpillar diz que seus caminhões autônomos estão trabalhando em locais ao redor do mundo, operando em uma variedade de condições, desde aplicações em alta altitude até climas com faixas extremas de temperatura que movimentam diferentes materiais, incluindo minério de ferro, ouro, cobre, carvão e areias asfálticas.

Enquanto opera em todo o mundo, Samaraweera revela que “a maioria dos caminhões autônomos opera na Austrália, América do Norte e América do Sul”.

Pedido de assistência de transporte

Embora a automação seja um aspecto chave da tecnologia utilizada na mineração e pedreiras, muitos aspectos diferentes da nova tecnologia estão em uso. Por exemplo, a Volvo Construction Equipment (Volvo CE) tem um novo aplicativo Haul Assist no Co-Piloto Volvo que permite a pesagem a bordo, monitoramento da pressão dos pneus, um mapa e uma função que informa o operador sobre as condições climáticas atuais e futuras para auxiliar no planejamento do trabalho.

O monitoramento da pressão dos pneus pode levar a um aumento surpreendente na produtividade e eficiência. “Ter informações sobre pressão e temperatura dos pneus na cabine reduz o tempo necessário para realizar verificações regulares”, diz Per Trozell, gerente de produto para transportadores articulados da Volvo CE.

“Isto é especialmente importante para nossos clientes de mineração e pedreiras que podem estar operando seus transportadores articulados quase 24 horas por dia”. Quanto mais cedo eles puderem realizar verificações diárias, mais cedo as máquinas poderão voltar à produção e gerar receita. A pressão dos pneus também tem um impacto significativo na vida útil dos pneus. Uma subinflação de 10%, por exemplo, aumenta o desgaste dos pneus em até 10%. Se a pressão do pneu for muito baixa, grande parte da superfície do pneu toca a superfície, o que aumenta o atrito. O aumento do atrito pode causar o superaquecimento dos pneus, o que pode levar ao desgaste prematuro dos pneus, à separação do piso e a explosões”.

Trozell acrescenta que, quando se trata de tecnologia e dados, os clientes estão procurando por maior produtividade, comentando que “os clientes estão procurando aumentar a produção por tonelada por hora e reduzir o custo por tonelada tanto quanto possível, e a análise de dados é uma maneira comprovada de vencer”.

A Inteligência Artificial (IA) é outra forma de tecnologia que está se tornando mais comum em toda a indústria. Quanto mais IA é usada, mais inteligente ela se torna, levando a um círculo virtuoso de auto-realização. “Os algoritmos de IA estão incorporados na otimização e planejamento de minas e no software de otimização de processos, onde substituem gerações anteriores de modelos matemáticos”, confirma Olivier Guyot, vice-presidente de tecnologia de minerais da Metso Outotec.

“A IA também está integrada em soluções analíticas para a detecção de padrões relacionados à manutenção de equipamentos, detecção de anomalias e análise de imagens em instrumentos inteligentes”, acrescenta ele.

Venda de equipamentos de mineração

As vendas de equipamentos de mineração têm sido fortes em todo o mundo: desde o ponto mais baixo no terceiro trimestre de 2020, tem havido crescimento a cada trimestre. Isto tem sido impulsionado por alguns países, como a Rússia e as nações da CEI, Austrália e Indonésia. A África tem algumas minas importantes: foi anunciado recentemente que Zhongjian, que opera minas de carvão e petróleo cromado no Zimbábue, havia feito um novo e grande pedido de equipamentos para mineração.

Com o aumento dos preços das commodities, a empresa viu como um bom momento para expandir seus negócios e tirar proveito e fez um novo pedido com a SDLG.

A Zhongjian encomendou carregadeiras de rodas, escavadeiras de esteiras, motoniveladoras, rolos compactadores e caminhões de mineração. Para melhor apoiar o negócio, a equipe de serviço da SDLG conduziu várias rodadas de treinamento de operação e manutenção para o gerente de produto, e compartilhou casos típicos de falhas de campo entre os técnicos de serviço. O equipamento foi colocado em uso no local, o que aumentará ainda mais a capacidade da empresa na indústria de mineração do Zimbábue.

Como a mineração pode ser sustentável?

A sustentabilidade é algo importante em todas as minas do mundo, desde as do Zimbábue até as da Austrália e da América do Norte. Países diferentes têm regulamentações diferentes sobre emissões, portanto algumas minas estão sendo operadas de forma “mais limpa” do que outras, mas, diz Gilewicz, da Parker Bay, é algo que todos no setor estão procurando resolver.

“Acho que é algo que a indústria está levando a sério, mas é uma coisa difícil de ser abordada”, diz ele. “Há muitos investimentos que começarão a pagar dividendos do ponto de vista ambiental em alguns anos, mas muitos deles são difíceis de implementar diretamente e têm um grande impacto nos dias de hoje”.

A Metso está adotando novas tecnologias em sua oferta.

O Guytec da Metso Outotec comenta que o aumento da sustentabilidade é um foco muito real para todos os envolvidos no setor e diz: “Na mineração e nos minerais, a sustentabilidade passou para o topo da agenda em apenas alguns anos.

“A indústria de mineração é a fornecedora dos metais necessários para a eletrificação e descarbonização do mundo. Temos, portanto, um papel central e responsabilidade de apoiar esta transição global para a neutralidade de carbono. Ao mesmo tempo, a indústria de minerais precisa descarbonizar. Para o processamento mineral, isto implica o uso de equipamentos de britagem e moagem mais eficientes em termos energéticos, bem como o aumento do uso de eletricidade de fontes renováveis ao invés de combustíveis fósseis”.

Na MINExpo em setembro de 2021 em Las Vegas, EUA, a Komatsu mostrou seu conceito inicial para um veículo de transporte que pode funcionar com uma variedade de fontes de energia como parte de seu esforço de desenvolvimento independente de energia para uma maior sustentabilidade e redução das emissões de carbono.

A Komatsu e vários de seus clientes formaram recentemente a Aliança de Gases de Efeito Estufa (GHG) da Komatsu. Os membros fundadores da aliança são Rio Tinto, BHP, Codelco e Boliden.

A aliança colaborará ativamente no planejamento, desenvolvimento, testes e implantação de produtos da próxima geração de infra-estrutura e equipamentos de mineração com emissão zero. O objetivo inicial da aliança é avançar o conceito de caminhão agnóstico energético da Komatsu para um veículo de transporte que pode funcionar com uma variedade de fontes de energia, incluindo elétrica a diesel, elétrica, carrinho (com fio), energia da bateria e até mesmo células de combustível de hidrogênio.

Masayuki Moriyama, presidente da Divisão de Negócios de Mineração da Komatsu, disse: “Estamos ansiosos para trabalhar de perto com esses líderes do setor para acelerar o desenvolvimento e a implantação do próximo nível de equipamentos projetados para reduzir os gases de efeito estufa das operações de mineração e, em última instância, atingir a meta de emissões zero”.

Pegada de carbono da mineração

A Samaraweera da Caterpillar acrescenta que “as emissões de diesel de grandes caminhões de mineração podem compensar uma quantidade significativa das emissões de gases de efeito estufa de uma mina (30-50%), razão pela qual o primeiro foco para muitos clientes é a implementação de caminhões com emissão zero. A transição energética cria grandes oportunidades para nossos clientes de mineração e para a Caterpillar.

Há muitos OEMs que possuem equipamentos elétricos com bateria completa que podem ser operados de forma economicamente viável no subsolo em minas. Estas máquinas são tipicamente menores do que as da superfície e não estão em uso contínuo, o que lhes dá tempo para recarregar.

Os caminhões elétricos poderiam ser uma forma de a indústria reduzir as emissões, mas tanto o tamanho dessas máquinas (e, portanto, o tamanho da bateria que seria necessária) para alimentá-las, quanto o fato de que elas muitas vezes funcionam continuamente, são barreiras reais.

Para a última palavra, recorremos ao Gilewicz de Parker Bay, que diz que, no momento, é difícil ver um caminhão de mineração funcionando com energia elétrica sem assistência de carrinho, enquanto um caminhão de mineração com tração elétrica usa energia externa durante um determinado trecho de estrada de transporte. Ele diz: “Tem havido um aumento no uso de assistência de carrinho e há muito investimento para tentar levar estas tecnologias ao ponto de serem opções viáveis em tamanho e escala”.

Seja qual for o futuro, fazer o investimento inicial é a parte mais difícil: a indústria será transformada no futuro por causa do dinheiro que já foi gasto e do tempo e recursos que foram investidos.

Perfuratriz de superfície inteligente

O Epiroc SmartROC T40 sendo usado em uma pedreira na Colômbia

The Epiroc SmartROC T40 being used in a quarry in Colombia Epiroc SmartROC T40 sendo usado em uma pedreira na Colômbia

A primeira furadeira de superfície inteligente Epiroc SmartROC T40 foi adquirida e utilizada na Colômbia, onde, segundo a Epiroc, traz um novo nível de segurança para os operadores, reduz o consumo de combustível e oferece maior controle sobre o material particulado.  

A pedreira Cementos Argos Mulaló Calera Planta está localizada no município de Yumbo, no Vale do Cauca. Este local abriga uma operação de exploração que movimenta cerca de 13.200 toneladas de material por dia, e a perfuração é um processo chave onde há sempre novas oportunidades para inovar.

“É uma plataforma muito moderna que a empresa adquiriu em busca de eficiência e versatilidade”. Com este SmartROC T40, vamos garantir melhor granulometria de jateamento, evitar desvios nos furos de perfuração e dar paz de espírito ao jatear próximo à comunidade”, disse o engenheiro Rodrigo Salcedo, gerente de pedreiras da planta Yumbo.  

A principal característica deste equipamento é o avançado sistema de geoposicionamento global. Isto permite otimizar todo o processo de perfuração e melhorar a qualidade dos furos com profundidades muito mais precisas, proporcionando melhores cortes para as perfuratrizes de bancada. 

O SmartROC apresenta um Sistema de Manuseio Automático de Hastes que permite a adição automática de hastes até que a profundidade definida seja atingida. Esta solução reduz os tempos de perfuração e tem um efeito direto sobre a produtividade e a vida útil das ferramentas de perfuração. 

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