AUMENTO DE PRODUTIVIDADE DA FROTA DE CAMINHÕES RODOVIÁRIOS COM A PADRONIZAÇÃO DE CARGAS MINERAÇÃO PARAGOMINAS S.A. Fábio Trindade Pereira, Engenheiro de Minas, Mineração Paragominas S/A. fabio.trindade@vale.com Jose Maria Marques, Gerente de Operação de Lavra, Mineração Paragominas S/A. Edil Pimentel, Engenheiro de Minas, Mineração Paragominas S/A. Ronan Candido, Engenheiro de Minas, Mineração Paragominas S/A. Dilder Ferreira, Auxiliar Operacional, Mineração Paragominas S/A. Agnus Delgado, Gerente Geral de Mineração, Mineração Paragominas S/A. RESUMO A Mineração Paragominas S.A. está localizada no município de Paragominas, a 360 km da capital Belém, estado do Pará. Atualmente, as operações de mineração e processamento mineral estão concentrados em Platão Miltonia 3, com produção anual de 8,6 milhões de toneladas de concentrado de bauxita, transportado por mineroduto de 244 km de extensão até a Refinaria Hydro, localizada na cidade Barcarena. O método de lavra a céu aberto utilizado é o strip mining, dividida em blocos de 20 a 30 x 200 metros, com atividades de carregamento e transporte de minério executadas com caminhões rodoviários (25m³), escavadeiras de médio porte (5,0 m³) e minerador de superfície. Em virtude dos avanços de lavra conseqüentes do método aplicado e conseqüente aumento da DMT, tornou-se necessário estudos de padronização de cargas dos caminhões, a fim de aumentar a produtividade da frota. Inicialmente, foram realizados testes com a equipe de treinamento operacional especializado, determinando a carga média transportada dentro dos padrões de segurança e mecânica dos equipamentos. A carga média foi determinada através de monitoramento do fator de enchimento e pesagem de caminhões carregados e vazios em balança rodoviária. Com isso, foram realizados treinamentos com todos os operadores dos equipamentos de carga e os resultados são descritos neste trabalho. Palavras chave: Padronização de cargas, pesagens e produtividade. ABSTRACT The Paragominas Mining S/A is located at Paragominas city, 360 km from Belém, capital of Pará State. Currently the mining and mineral processing operations are concentrated in Platô Miltônia 3, with annual production of 8,6 million tons of concentrate bauxite, transported by pipeline of 244 km extension to the Refinery Hydro, located in Barcarena city. The methodology used is stripping mining and the mine is divided into blocks of 20m or 30m x 200 meters by long, with activities of loading and transport of ore to executed 25m ³ Trucks Road, 5.0 m³ Midsize Excavator and Surface Miner. By virtue of advances in mining and the consequent increase of DMT, it became necessary to study the application of standardization of cargo in trucks, in order to increase fleet productivity. Initially tests were charging along with specialized training staff, determining the average load within the safety standards and mechanical equipment, through monitoring the fill factor and weigh the loads of trucks loaded and empty in the road balance. The subjects were then given training for all operators of equipment for loading with the results described in this work. Keywords: Standardization of loads, weights and productivity.
INTRODUÇÃO A Mineração Paragominas S.A. está localizada no município de Paragominas, a 360 km da capital Belém, estado do Pará. Atualmente, as operações de mineração e processamento mineral estão concentrados no Platô Miltonia 3, com produção anual de 8,6 milhões de toneladas de concentrado de bauxita, transportado por mineroduto de 244 km de extensão até a Refinaria Hydro, localizada na cidade Barcarena. A figura 01 mostra à localização do platô em relação à cidade de Paragominas e a extensão do mineroduto que liga a mina até a refinaria (município de Barcarena). Figura 01: Localização do Platô Miltônia 3 [1]. O método de lavra a céu aberto utilizado é o strip mining, dividida em blocos de 20 ou 30 de largura x 200 metros de comprimento, com atividades de carregamento e transporte de minério executadas com caminhões rodoviários (25m³), escavadeiras de médio porte (5,0 m³) e minerador de superfície. As figuras 02 e 03 mostram as duas metodologias de carregamento e transporte utilizadas na mina. Figura 02: Carregamento com escavadeira (4,5 m³) [2]. Figura 03: Carregamento com Minerador de Superfície [2]. 2
Os caminhões basculantes que realizam o transporte de minério apresentam uma capacidade nominal de carga de 40 toneladas e a carga média inserida no Sistema de Despacho Eletrônico antes do período de estudos era de 37 toneladas no período de estiagem (abril a dezembro - 240 dias) e 35 toneladas no período chuvoso (janeiro a abril - 120 dias). Os períodos citados no trabalho foram baseados no histórico de pluviometria da mina, que entrou em operação no ano de 2006. Em virtude dos constantes avanços de lavra e aumento da distância média de transporte, tornou-se necessário a aplicação de estudos de padronização de carga dos caminhões rodoviários com os equipamentos de carregamento da mina, com objetivo de aumentar a carga média transportada e conseqüentemente aumentar a produtividade da frota de carregamento e transporte. A padronização de cargas tem a finalidade de definir um sincronismo entre o carregamento e o transporte da mina, com objetivo de determinar a carga média de minério transportada pelos caminhões. Isso pode ser determinado com pesagens dos caminhões carregados e vazios em balança rodoviária e análise de fator de enchimento. Os resultados do trabalho têm a finalidade de alcançar uma carga distribuída de forma homogênea na báscula dos caminhões e de acordo com as condições de segurança operacional e mecânica dos equipamentos. OBJETIVO Definir um padrão de carregamento para os caminhões rodoviários com escavadeiras de médio porte (4,5 m³) e minerador de superfície através de análise e acompanhamento de fator de enchimento e pesagens das cargas. Elaborar e realizar treinamento com os operadores dos equipamentos de carga apresentando as novas metodologias de padronização de cargas e avaliar os ganhos operacionais e de produtividade após os treinamentos. Com isso, determinar a massa média das cargas (minério) transportadas pelos caminhões após os estudos e apresentar os ganhos de produção. METODOLOGIA Padronização de cargas Inicialmente foram realizados testes de carregamento de caminhões rodoviários com escavadeiras (4,5 m³) e minerador de superfície, no período de 01/09/2011 à 30/09/2011, juntamente com equipe de treinamento especializado para determinar a metodologia de carregamento ideal e a forma das cargas dentro dos padrões de segurança operacional e mecânica dos equipamentos. Os resultados dos testes definiram uma carga homogênea na báscula do caminhão, oferecendo maior estabilidade e conseqüente aumento da segurança durante o transporte. Em seguida foram ministrados treinamentos para todos os operadores dos equipamentos de carregamento. A figura 04 mostra a visão do operador da escavadeira de médio porte (4,5 m³) para o carregamento e a seqüência das figuras 05 a 10 descrevem a forma ideal de carga nos caminhões. 3
Figura 04: Visão do operador da escavadeira [3]. Figura 05: Descarga da primeira caçamba [3]. Figura 06: Descarga da segunda caçamba [3]. Figura 07: Descarga da terceira caçamba [3]. 4
Figura 08: Descarga da quarta caçamba [3]. Figura 09: Descarga da quinta caçamba [3]. Figura 10: Última descarga [3]. Conforme pode ser observado, na seqüência das figuras 04 a 09, as escavadeiras executam o carregamento com a finalidade de distribuir de forma homogênea as cargas nas básculas dos caminhões. A metodologia aplicada ofereceu maior estabilidade aos caminhões durante as manobras no período de testes, segundo relatos de operadores, e a figura 10 apresenta a forma ideal de carga para os caminhões rodoviários obtida com a aplicação do método. A aplicação de minerador de superfície na lavra de bauxita da Mineração Paragominas S.A. foi iniciada no ano 2011, com a equipe de operadores ainda em treinamento. Os procedimentos para carregamento com o equipamento tiveram como base a visualização interna dos operadores e pesagens das cargas. As figuras 11 e 12 mostram o resultado dos testes realizados com o minerador de superfície. 5
Figura 11: Visualização interna do operador do Minerador de Superfície [3]. Figura 12: Visualização externa da carga do Minerador de Superfície [3]. Pesagens Com a instalação e funcionamento da balança rodoviária (figura 13), localizada próximo ao britador, foi possível realizar todas as pesagens durante os testes para definição das novas metodologias de carregamento e conseqüente padronização das cargas. Com a capacidade de 120 toneladas e certificação do Inmetro a balança ofereceu inteira confiabilidade nos resultados de pesagens Figura 13: Pesagem de caminhão rodoviário vazio [2]. Para controle de pesagens durante os testes, treinamentos e período de análise posterior foram adotados os seguintes parâmetros: Balança: Foi utilizada para as pesagens a balança rodoviária localizada próximo ao britador, possibilitando realizar um número representativo de pesagens; 6
Escolha dos caminhões: Foram direcionados aleatoriamente para pesagens os caminhões de todas as frentes de lavra; Forma de cálculo e distribuição dos valores: Ao obter os valores referentes à carga total (peso do caminhão cheio) e à tara (peso do caminhão vazio), é possível calcular a carga transportada (carga total - tara). Os valores foram ordenados por dia e ao final do período dos testes, foi possível obter a carga média de transporte dos caminhões; Período de testes: Durante os testes de padronização do sistema de carregamento e definição da carga média transportada foram pesados todas as viagens (01/09/2011 a 30/09/2011); Período de análise: Após os testes de padronização de cargas e definição da carga média transportada foram pesados 25% das viagens nos outros 06 (seis) meses de acompanhamento (30/10/2011 a 30/03/2012). RESULTADOS Durante o primeiro mês, com a pesagem de 300 caminhões carregados e vazios durante os testes foi possível fixar uma carga média em 38 toneladas. Esse valor teve como referência a média de 38,845 toneladas e desvio padrão de 2,382 toneladas obtidas com os testes. Outro ponto importante foi o coeficiente de variação de 6%, que ofereceu maior confiabilidade aos dados, conforme mostra o gráfico 01. CARGA MÉDIA NO PERÍODO DE TESTES TONELADAS 50.000 40.000 30.000 20.000 10.000 0 38.845 MÉDIA Coeficiente de Variação = 6% 2.382 DESVIO PADRÃO PESAGENS Gráfico 01: Resultado das pesagens durante os testes. As observações registradas em campo durante os testes mostraram que as cargas acima de 42 toneladas provocam queda excessiva de material nos acessos e possíveis problemas com manutenção de pneus e nos eixos dianteiro e trazeiro dos caminhões. Por outro lado, as cargas excessivamente abaixo de 38 toneladas reduzem a produtividade no transporte de minério, aumentando os custos com a necessidade de um número maior de caminhões. Nos meses seguintes, a análise dos resultados de pesagens mostrou novamente uma baixa dispersão entre os valores obtidos no período entre 01/10/2011 à 30/03/2012. As médias das pesagens permaneceram acima de 38 toneladas e o coeficiente de variação obtido em todo o período foi de 6,7%, conforme mostra o gráfico 02. 7
40,0 39,5 39,0 38,5 6,8% 38,7 RESULTADOS DE PESAGENS MENSAL 7,0% 39,3 6,7% 6,4% 38,6 38,4 40 7,0% 6,5% 38,2 38,2 38,0 37,5 38 37,0 OUT NOV DEZ JAN FEV MAR MÉDIA MÊS MÍNIMO MÁXIMO COEFICIENTE VAR. Gráfico 02: Resultado de pesagem mensal. Além disso, os acompanhamentos das pesagens e feedback aos operadores dos equipamentos de carregamento proporcionaram um maior controle operacional das cargas transportadas e, conseqüentemente, maior porcentagem das amostras no intervalo entre 36 e 40 toneladas. O gráfico 03 mostra o histograma de distribuição das cargas no período de análise. HISTOGRAMA DE DISTRIBUIÇÃO DE CARGA 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 29% 25% 19% 16% 8% 1% 2% <32 32~36 36~38 38~40 40~42 42~44 >44 Gráfico 03: Histograma de distribuição das cargas no período. 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Com isso, nos três primeiros meses do período de análise (Período de estiagem - outubro a dezembro) obteve-se um aumento de produtividade de 3% na frota de transporte com o aumento da carga média de 37 para 38 toneladas, conforme mostra o gráfico 04. 8
CARGA MÉDIA - PERÍODO DE ESTIAGEM Toneladas 39 38 37 36 35 34 33 37 ANTES DO ESTUDO Aumento na produtividade em 3% 38 DEPOIS DO ESTUDO ANTES DO ESTUDO DEPOIS DO ESTUDO Gráfico 04: Aumento na produtividade (Período de estiagem). Nos meses seguintes (Período chuvoso janeiro a março) o aumento de produtividade foi de 9%, com o aumento da carga média de 35 para 38 toneladas, conforme mostra o gráfico 05. CARGA MÉDIA - PERÍODO CHUVOSO Toneladas 39 38 37 36 35 34 33 35 ANTES DO ESTUDO Aumento na produtividade em 9% 38 DEPOIS DO ESTUDO ANTES DO ESTUDO DEPOIS DO ESTUDO Gráfico 05: Aumento na produtividade (Período chuvoso). Pode-se observar, através das pesagens e dos gráficos de aumento de produtividade dos caminhões nos dois períodos distintos que a mina opera durante o ano, o aumento de produção de 100 mil toneladas no período de estiagem e 265 mil toneladas no período chuvoso, conforme os gráficos 06 e 07. No comparativo foi utilizado o número de viagens R.O.M. com as cargas médias no cenário anterior e atual. 9
GANHO DE PRODUÇÃO (PERÍODO DE ESTIAGEM) 1.300.000 1.290.000 1.280.000 1.270.000 1.260.000 1.250.000 1.240.000 1.230.000 1.220.000 1.210.000 1.200.000 1.287.322 1.273.949 1.265.096 1.253.445 1.240.424 1.231.804 OUT NOV DEZ 100.694 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 PROD. ROM PROJEÇÃO 37t DIFERENÇA Gráfico 06: Aumento de produção (Período de estiagem). GANHO DE PRODUÇÃO (PERÍODO CHUVOSO) 1.200.000 1.175.317 265.598 300000 1.150.000 1.100.000 1.082.529 1.082.493 1.106.434 250000 200000 1.050.000 1.000.000 997.033 1.019.084 150000 100000 950.000 50000 900.000 JAN FEV MAR 0 PROD. ROM PROJEÇÃO 35 t DIFERENÇA Gráfico 07: Aumento de produção (Período chuvoso). Outro ponto importante alcançado com a estabilidade na carga média dos caminhões foi aumento na capacidade produtiva através da taxa média de alimentação da britagem. Conforme o gráfico 08, no período anterior aos estudos (abril a setembro) a taxa média oscilava em valores abaixo de 2.000 toneladas / hora. Após a aplicação das novas metodologias e acompanhamentos durante todo o período foi possível elevar a taxa média na britagem a valores acima de 2000 toneladas / hora. 2.300 2.200 2.100 2.000 1.900 1.800 1.700 1.600 1.500 1.750 ABR 1.783 MAI TAXA MÉDIA DE ALIMENTAÇÃO NA BRITAGEM 1.750 1.767 JUN JUL 1.931 AGO 2.030 2.020 SET OUT 2.045 NOV 2.067 2.071 DEZ JAN 2.011 2.001 FEV MAR 10
Gráfico 08: Taxa média de alimentação na britagem. Quanto aos possíveis impactos mecânicos nos caminhões rodoviários com o aumento da carga média transportada pelos caminhões, à distribuição homogênea de carga na báscula aplicada com o estudo, além de aumentar a produtividade, manteve bom desempenho no índice de disponibilidade física dos equipamentos não impactando na produção, conforme mostra gráfico 09. DISPONIBILIDADE FÍSICA 89,00% 88,00% 87,00% 86,00% 85,00% 84,00% 83,00% 88,00% 86,91% 86,38% 86,10% 85,17% 85,22% OUT NOV DEZ JAN FEV MAR PERÍODO DE ANÁLISE Gráfico 09: Disponibilidade física do período. CONCLUSÃO Com o constante aumento na distância média de transporte, conseqüente do método de lavra strip mining aplicado na Mineração Paragominas S.A., tornou-se necessário a aplicação de estudos e acompanhamentos para aumento de produtividade no transporte de minério e conseqüente redução de custos, com a necessidade de um número menor de equipamentos para suprir a demanda de produção. As operações de transporte, executadas com caminhões rodoviários, apresentaram consideráveis ganhos de produtividade e produção de minério com a metodologia de padronização de cargas aplicada, que teve como referência os acompanhamentos e análises de fator de enchimento e pesagens dos caminhões carregados e vazios em balança. Os resultados de uma carga homogênea e bem distribuída na báscula dos caminhões obtida com os estudos levaram ao o aumento da carga média transportada para valores acima de 38 toneladas em todo o período analisado. Isso proporcionou, no primeiro momento (período de estiagem), aumento de produtividade de 3% em relação ao histórico executado na mina, representado pelo ganho de 100 mil toneladas de minério na capacidade produtiva da frota de transporte. Nos meses seguintes (período chuvoso), foi possível aumentar em 9% a produtividade da frota, representado pelo aumento em 265 mil toneladas na capacidade produtiva de transporte de minério, conforme descrito anteriormente. Com isso, no intervalo de seis meses analisados com a aplicação da metodologia de padronização de cargas e constantes pesagens de caminhões, teve-se um aumento em 325 mil toneladas na capacidade de transporte de minério. O aumento da carga média não impactou no tempo de ciclo dos caminhões e nos componentes de manutenção. Conforme 11
descrito anteriormente, a disponibilidade física dos caminhões permaneceu dentro dos índices planejados para a Mineração Paragominas S.A. Outro ponto importante que vale ressaltar foi o aumento na taxa de alimentação da britagem executada. A mina alcançou valores de taxa horária média acima do planejado (valores acima de 2.000 toneladas / hora). Enfim, os estudos e acompanhamentos para a padronização de cargas e pesagens de caminhões carregados e vazios em balança, contribuíram consideravelmente para aumentar a capacidade produtiva da mina com o aumento de produtividade da frota em todo o período analisado e resultados não apresentaram impacto negativo no desempenho operacional e mecânico dos equipamentos de produção. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 - Pimentel, E., (2008), Aspectos Gerais das Operações de Lavra - Mina de Bauxita Paragominas, Congresso Brasileiro de Mineração, Belo Horizonte, MG. 06 p. 2 - Mineração Paragominas S.A., Registros Fotográficos, 2011. 3 - Vasconcelos, E., (2010), Relatório interno: Treinamento de Padronização de Cargas, Mineração Paragominas S.A., Paragominas, PA. 4 - Luciano M. Resende, F., Souza Gomes, R., (2010), Ganhos Operacionais com a Padronização de Carga Média Transportada: Exemplo de Inovação Tecnológica na Mina de Gongo Soco, Congresso Brasileiro de Mineração, Belo Horizonte, MG. 03 p 07 p. 4 - Scania, Especificação Técnica P420, disponível em: http://www.scania.com.br/ 5 - Manual de Produção Caterpillar, (2008), Edição 38. 6 - Manual de Produção e Custo de Equipamentos de Terraplenagem Terex, 2ª edição, 1980. 12