Dimensionamento de Frotas para Mineracao Calculo Frota

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Dimensionamento de Frotas
para Mineração – Cálculo Frota
Após a determinação dos tempos de ciclo (carregamento e
transporte), o momento agora é de realizar os cálculos para
determinação da frota ótima para a mina.
Figura 01 – tempos e cargas
Conforme podemos observar na tabela acima, novamente
voltamos aos tempos de ciclo e realizamos uma análise de
tempos para cada trajeto. No estudo em questão foram simulados
um trajeto para minério e outro para estéril, entretanto, para cada
mina /estudo podem existir várias frentes com diferentes DMT's e
materiais. Dessa forma, o ideal é que sejam realizadas simulações
para cada frente.
Figura 02 – Planilha de cálculo
Agora vamos começar a planilhar os tempos e dados de
produção. Na tabela acima podemos verificar que temos as duas
frentes a serem estudadas com as respectivas produções anuais.
Na sequência as densidades dos materiais e todos os tempos. Por
último o payload (Carga útil do caminhão), conforme figura 01.
Figura 03 – Planilha de Cálculo
Continuando com os cálculos, agora vamos calcular a
produtividade horária dos caminhões. Primeiro vamos calcular a
viagem /h por unidade. No exemplo acima, pegamos o tempo de
ciclo total (Figura 02) de 12,06 min. A fórmula é bem simples, 01
hora (60 minutos) dividido por 12,06 multiplicado pela eficiência
operacional (hora de 50 minutos = 0,83). O resultado é 4,1
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viagens por hora.
De posse deste valor, agora podemos encontrar a produtividade
horária do caminhão. Basta multiplicar o número de viagens por
hora pelo payload (figura 02). 4,1 x 258,4 tons x eficiência (0,83)
= 879 tons / hora – pequena diferença em relação a planilha em
função dos arredondamentos do excel.
A eficiência operacional está sendo considerada tanto no cálculo
de viagens por hora quanto na produtividade horária. Este é um
padrão internacional em que considera-se hora de 50 minutos,
pois durante a jornada de trabalho ocorrem paradas para lanche,
necessidades fisiológicas, etc. Fica a critério da equipe de
dimensionamento a melhor forma de utilizar estas eficiências. No
nosso caso, já foram realizadas simulações em conjunto com
medições de campo e os números encontrados são coincidentes
ou aproximados.
Um estudo de produtividade prático é um tema mais complexo.
Apesar de atualmente os principais mineradores contarem com
sistemas de despacho que monitoram os ciclos e cargas em
tempo real, o estudo detalhado é conduzido com dois
profissionais com cronômetros sincronizados, um na área de
carga e outro na área de descarga. As cargas são medidas
através de balança de precisão instaladas no trajeto. Num
próximo texto podemos abordar este tema.
O próximo cálculo se refere a produtividade da unidade de
carregamento. Atenção para este cálculo. Primeiro temos que
descobrir o total de caminhões que a unidade consegue carregar
em uma hora: 60 min / 2,24 min (Figura 02) = 26,79. O resultado
multiplicamos pelo payload do caminhão, eficiência operacional e
fleet match: 26,79 x 258,4 x 0,83 x 0,8 = 4595,8 tons / hora.
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Na sequência este resultado será utilizado para cálculo do
número de viagens por hora da frota de caminhões, bastando
para isso dividir a produtividade da unidade de carregamento pelo
payload do caminhão. 4.595,8 tons / hora ÷ 258,4 tons = 17,79
viagens por hora.
De posse do número de viagens por hora vamos encontrar o
número de caminhões necessários. Para isso, vamos dividir o
número de viagens da frota pelo número de viagens por unidade
de caminhão. 17,79 ÷ 4,1 = 4,3.
No nosso cálculo optamos por arredondar (fórmula excel) o
número de caminhões necessários. O resultado então é que são
necessários 4 caminhões para a frente de minério.
No exemplo de estudo que estamos tratando, ainda existia um
gargalo que seria a capacidade da britagem. Conforme mostrado
na figura 03, a capacidade do britador era de 3.970,6 tons / hora.
Como a produtividade da frota chegou a 4.595,8 tons / hora,
precisamos então limitar o número de viagens por hora, dividindo
a capacidade do britador pelo número de caminhões ajustados e
payload. 3.970,6 ÷ 4 ÷ 258,4 = 3,84 viagens por hora.
O próximo passo é encontrar o total de horas requeridas para se
atingir o volume total de produção anual. Para isso, basta dividir a
produção total requerida pela produtividade horária e multiplicar
o número de caminhões: 15.079.795 t ÷ 3970,6 tons x 4 = 15.194,
5 horas requeridas para se atingir a produção anual.
Figura 04: Determinação da frota
Agora vamos utilizar vários conceitos que abordamos nos outros
dois textos iniciais. Realmente 4 caminhões com capacidade para
258 toneladas métricas são suficientes para cumprir a produção
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anual. Entretanto, precisamos considerar as paradas de
manutenção preventiva e corretiva, pois mesmo o equipamento
novo precisa de manutenção – para estas horas paradas
consideramos o índice disponibilidade física. Outra abordagem se
refere a características operacionais, paradas por mau tempo,
neblina, treinamento, falta de operador e outros também
precisam ser considerados – estas horas são tratadas no índice
de utilização. (Maiores detalhes no Anexo 01)
Na planilha em questão (figura 04), utilizamos a ferramenta
atingir meta do excel para arredondar o número de caminhões.
Embora seja uma fórmula de tentativa e erro, procuramos
seguir números de "benchmark" mundial, ou seja, para a frota
de caminhões, uma disponibilidade de 90% e utilização de
81% no primeiro ano de operação são números desafiadores
para a mineradora.
Para os equipamentos de carga, observamos que as utilizações
estão baixas. Conforme havíamos informado nos textos
anteriores, isto se deve a característica específica da operação.
Devido à necessidade de "blendagem" do material e segurança
operacional, a mineradora optou por manter dois equipamentos
de carga no primeiro ano de operação, mesmo que a utilização
ficasse abaixo do que seria o mínimo aceitável.
Estes exemplos mostram que é necessário avaliar o
dimensionamento de frota num contexto superior a 05 anos,
quando o investimento em equipamentos deste porte podem
ser depreciados ou apresentar um "payback" interessante. No
próximo texto vou abordar a análise de custos, pois sem ela
não é possível determinar a frota ótima.
Na figura 05 abaixo vou apresentar o perfil da frota durante o
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período estudado:
Figura 5: Resumo estudo de frota caminhão 240 tons
Assim, conseguimos concluir os quantitativos de equipamentos
para as produções anuais necessárias, abaixo, nas figuras 06 e 07
apresento os resultados de mais duas opções que foram estudas
neste caso específico – caminhões de 190 toneladas e 150
toneladas respectivamente.
Figura 06: Resumo estudo de frota caminhão 190 tons
Figura 07: Resumo estudo de frota caminhão 150 tons
Fica então o questionamento ao caro leitor: Qual a melhor frota?
Como escolher qual dos portes de caminhões é o ideal?
As respostas aos questionamentos somente podem ser
obtidas após um estudo detalhado de custos, onde são
analisados os custos de aquisição dos equipamentos,
depreciação, custo de oportunidade, taxa de atratividade, TIR,
valor presente líquido entre outros. Custos operacionais
também precisam ser analisados, como: consumo de diesel,
manutenção, estrutura de manutenção, lubrificantes,
manutenções corretivas, subconjuntos reserva, pneus, FPS,
etc.
Em função do nível de detalhamento requerido, vou abordar este
tema em outro texto que pretendo compartilhar em breve.
Para a análise do exemplo em questão, podemos observar que a
limitação de capacidade da britagem tem um impacto
significativo na produtividade e nos custos das opções de frotas.
A opção por manter uma carregadeira com baixa utilização
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também tem um impacto elevado nos custos, fiquem atentos a
estes dois pontos que serão avaliados em um próximo artigo.
Por enquanto, vamos finalizar esta etapa de determinação de
tempos e produtividades, visando obter o número deequipamentos requeridos.
Aguardo comentários e contribuições a este artigo.
Referências:
CATERPILLAR® PERFORMANCE HANDBOOK a Cat® publication
by Caterpillar Inc., Peoria, Illinois, U.S.A.FEBRUARY 2007
Berkeley Review of Latin American Studies, Fall 2012 -
https://clas.berkeley.edu/research/labor-low-skill-trap ANEXO:
Tabela orientativa para cálculo de disponibilidade física e
utilização
Infelizmente não existe um padrão para fórmula de cálculo de
disponibilidade e utilização. A Alocação de horas paradas pode
variar para cada mineradora ou até para cada mina dentro da
mesma empresa. Portanto, muitas vezes é difícil obter um padrão
de comparação para realizar benchmark.
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