Método de design de mina amplia produtividade e reduz impacto ambiental em mineradoras

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Pesquisa da Poli-USP propõe inovações no desenho, na gestão e na operação das minas e diminui custos de produção, consumo de combustível, e amplia produtividade 

 Um sistema que pode ser aplicado em qualquer mina em funcionamento e que aumenta sua produtividade, reduz seus custos e impactos ambientais foi desenvolvido por um doutorando do Departamento de Engenharia de Minas e Petróleo (PMI) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP). No estudo foi utilizado o conceito de design de mina, uma técnica na qual se faz um amplo estudo do local de produção, levando-se em conta as interações entre seus equipamentos, visando otimizar o consumo energético. Em um dos testes, realizados em uma mina de extração de bauxita na região norte do país, houve uma redução de 14% no consumo de diesel e um aumento de produtividade em 16%.

O resultado foi fruto do projeto de doutorado de Edmo Rodovalho, orientado pelo docente Giorgio de Tomi. A tese foi defendida em 2016, e recebeu uma menção honrosa do Prêmio Capes de Tese e o título de trabalho mais inovador do ano pelo Prêmio Dynamine de Inovação.

Com propostas de modificações na gestão e geometria das minas, Rodovalho conseguiu diminuir os custos de produção em operações de bauxita e minério de ferro ao reduzir o consumo de combustíveis fósseis que contribuem para o efeito estufa, como é o caso do diesel, e ainda aumentar a produtividade das mesmas. “Propus ações que melhorassem a relação das minas com a sociedade, e que focassem na sustentabilidade”, afirmou o pesquisador. A metodologia desenvolvida por ele para ampliar a produtividade das minas e, ao mesmo tempo, reduzir o impacto ambiental da atividade pode ser aplicada à produção de qualquer tipo de minério.

A pesquisa serve como base para trabalhos mais específicos que estão sendo desenvolvidos no Núcleo de Pesquisa para a Mineração Responsável da USP (NAP.Mineração), coordenado pelo professor Tomi, e se destaca por desafiar alguns conceitos frequentes da literatura atual sobre o tema. “Um deles é o de que é muito difícil otimizar a operação de uma mina já instalada e em funcionamento”, explica o pesquisador.

A mineração, principalmente aquela feita a céu aberto, é uma atividade que demanda uma grande quantidade de combustíveis fósseis e, consequentemente, produz gases que contribuem para o efeito estufa na mesma proporção. Isto porque, para a retirada dos blocos de minérios desse local, é necessária uma operação constante, feitas geralmente em veículos de grande porte, como os caminhões.

O pesquisador explica que essa prática remonta à segunda metade do século XX, quando a relação da mineração com o meio ambiente era distinta da relação atual. Para Rodovalho, pesquisas comparando as diferentes opções de transporte e que visem a eficiência energética são mais que necessárias. “Contudo, existem poucos estudos recentes que priorizam essa variável em projetos de mineração”.

Outra questão levantada por ele em sua tese é a grande quantidade de borracha consumida. “O primeiro item que compõe o custo operacional de uma mineração por bancadas é o diesel. O segundo são os pneus”. O pneu acaba se tornando um insumo fundamental das minas a céu aberto devido a sua curta vida útil, causada pelo trânsito constante dos veículos em acessos não pavimentados. A necessidade de troca desses componentes gera um problema grave de descarte adequado, também levantado por Rodovalho em sua tese.

Sobre o método – Para solucionar todos esses gargalos, Rodovalho intercalou períodos de simulações em minas brasileiras com estudos e pesquisa em laboratórios. Ao final, apresentou um novo método de design de mina – estudo do local levando em conta as interações entre seus equipamentos, visando otimizar o consumo energético.

Além disso, também desenvolveu modelos matemáticos que levam em consideração as especificidades de cada local – quantos ciclos de transportes por dia a mina faz, qual a carga dos caminhões, a que velocidade eles transitam, entre outras variáveis – para definir quais delas devem ser alteradas, pensando no menor desgaste possível dos pneus.

O pesquisador explica que a tese foi dividida em três artigos. O primeiro deles foca diretamente em um novo método de design de mina pensando no menor uso de diesel possível. Com simulações em uma mina de extração de bauxita (minério de onde se obtém o alumínio), ele propôs modificações na disposição dos equipamentos a fim de reduzir o percurso que os tratores de esteira, veículos responsáveis por remover rochas que não possuem nenhum valor econômico, fazem. Foi nessa fase do doutorado que Rodovalho conseguiu atingir um aumento de 16% da produtividade do local e economizar em 14% o consumo do combustível.

Em seu segundo artigo, ele estudou a malha viária das minas a fim de simplificá-la. Para isso, levou em conta todos os equipamentos utilizados e qual o melhor posicionamento deles a fim de encurtar o caminho percorrido pelos caminhões para realizar o carregamento. “Estudamos todo o percurso, e levei em consideração até o impacto que as habilidades do condutor do caminhão e do operador da máquina causam”, afirma Rodovalho, que criou metodologias matemáticas para isso.

O terceiro artigo apontou um potencial de redução no consumo de 8,9 toneladas de borracha nas minas por trimestre, mantendo-se todos os padrões de produção. Para isso, ele estudou variáveis como velocidade e carga dos caminhões, e criou uma metodologia matemática que identifica a melhor relação entre elas para a economia de borracha. “Consegui esse resultado com propostas de ações simples, que não exigem a compra de equipamentos novos”, afirma.

A tese pode ser acessada no link http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-18012017-151352/pt-br.php.