9. DIMENSIONAMENTO DA FROTA. SEL.EQUIP.

Prévia do material em texto

DIMENSIONAMENTO DA FROTA/SELEÇÃO DE 
EQUIPAMENTOS DE LAVRA DE MINA
Preocupados em atender o mercado, as empresas de mineração 
e os fabricantes de equipamentos devem estar conscientes de 
atender as especificações do mercado atual, e relacionando-se 
para prdoduzirem:
-Máquinas fáceis de operar;
-Atender as leis ambientais;
-Reduzir os custos por tonelada;
- Aumentar a capacidade annual de operação do equipamento
Para a definição do tipo de equipamentos e sistemas a serem utilizados para o 
manuseio de minérios a média ou longa distância, diversos aspectos devem ser 
considerados e avaliados, entre os quais, capacidade manuseada, distância de 
transporte, topografia do terreno, infra-estrutura disponível na região, 
interferências com o meio ambiente e economicidade. 
Um dimensionamento preciso da frota de equipamentos de lavra reveste-se de 
grande importância, uma vez que os custos envolvidos, quer de capital, quer de 
operação, representam, quase sempre, uma parcela considerável dos custos de 
uma mina. 
DIMENSIONAMENTO DA FROTA/SELEÇÃO DE 
EQUIPAMENTOS DE LAVRA DE MINA
PRINCIPAIS CONSIDERAÇÕES NA SELEÇÃO 
PRIMÁRIA DOS EQUIPAMENTOS
a) a geologia do depósito;
b) a necessidade de produção;
c) a vida útil do projeto;
d) disponibilidade de capital;
e) custo de operação;
f) parâmetros geotécnicos;
g) recuperação dos recursos;
h) interferências com o meio ambiente.
O TIPO, O NÚMERO E A PRODUTIVIDADE DOS 
EQUIPAMENTOS DEPENDEM DO
- tamanho de valor das jazidas: vida da mina, taxa de produção, método de
lavra;
- projeto de cava: altura das bancadas, largura das frentes de trabalho,
desnível entre as frentes de lavra e o destino dos caminhões;
- tipos de rocha: características do minério e do estéril, como densidade “in-
situ”, empolamento, umidade, resistência à escavação, grau de fragmentação;
- projeto da deposição do estéril: local da deposição, forma de disposição do
estéril;
- projetos das estradas: largura das estradas (recomenda-se uma largura
mínima de pista igual a 3,5 vezes a largura do caminhão, o que deixa uma
faixa igual a 0,5 de largura entre os veículos que se cruzam e nas laterais.
Caso a faixa seja estreita o motorista se sentirá inseguro e reduzirá a
velocidade ao se aproximar um veículo em sentido contrário), inclinação das
rampas de acesso, raio das curvas, superfície de rolamento;
- planejamento de lavra: número de frentes simultâneas, relação
estéril/minério, freqüência de deslocamento das frentes de lavra;
- destino do minério: tipo, dimensões e taxa de produção do equipamento que
receberá o minério do caminhão, tais como britadores, silos, pilha para
lixiviação etc.
- infra-estrutura de apoio: recursos de manutenção, recursos para
abastecimento, comunicações etc.;
- equipamentos de apoio: manutenção das estradas e frentes de lavra,
desmonte de minério e do estéril.
Observadas estas restrições, a compatibilização dos equipamentos em operação 
conjugada deve, então, atender a outros fatores que irão afetar diretamente a 
eficiência da operação, tais como: 
 
o número de passes do equipamento de carregamento para encher o 
equipamento de transporte. Considera-se que de 3 a 5 passes (caçambadas) 
representam um bom equilíbrio. Um número menor seria preferível, contanto que: 
 
o tamanho da caçamba da unidade de transporte não seja muito pequeno em 
comparação com o tamanho da caçamba da unidade de carregamento, resultando 
em impactos sobre a suspensão e a estrutura do veículo e derramamento 
excessivo da carga; 
 
o tempo de carregamento não seja tão curto que ocasione a demora da chegada 
da unidade de transporte seguinte, ocasionando um tempo excessivo de espera 
por parte da unidade de carregamento. 
UMA NOVA MINA
1. Pressupondo que todos os projetos de viabilidade estão 
prontos e que necessitaremos fazer o projeto de 
detalhamento básico do equipamento e da capacidade 
de cada um: Pefuratriz, Escavadeira, Camião e 
Britador dentre outros, mas o fundamental é a 
compatibilização entre todos estes equipamentos.
2) Havido este cuidado, obter as informações técnicas do 
equipamento disponível no mercado nacional e 
internacional.
UMA NOVA MINA (continuação)
3) Analisar os fornecedores friamente sobre:
a) Saúde financeira e econômica da empresa.
b) Idoneidade da empresa na execução e cumprimento
de outros fornecimentos.
c) Avaliar as disponibilidades humanas e técnicas,
incluindo peças sobressalentes, formação de pessoal
da mina, disponibilidade de efetuar contratos de
manutenção após venda etc.
d) Visitar previamente as facilidades do fornecedor, 
não só dentro do país, como no exterior, se for o 
caso.
UMA NOVA MINA (continuação)
e) Visitar as minas proprietárias do equipamento e 
verificar o desempenho do fornecedor no após
venda, questionando:
 Número de visitas feitas espontaneamente 
 Tempo para a visita, quando solicitada
 Tempo para satisfazer um pedido de peça
sobressalente
 Critérios para aceitação de uma reclamação de
garantia
 Obter dos fornecedores potenciais proposta
técnica preliminar da máquina recomendada
de escolha de cada um e desvios em relação
ao exigido 
UMA NOVA MINA (continuação)
 Obter do fornecedor garantias de desempenho da 
máquina face aos parâmetros escolhidos como:
produção, disponibilidade física, consumos etc.
 Solicitar modelo de contrato de serviço após venda
contemplando os períodos:
• Pré-montagem - Cronograma
• Montagem - Cronograma
• Entrega técnica e testes - Cronograma
• Período de garantia - Cronograma
• Após período de garantia - Capacidades 
UMA NOVA MINA (continuação)
 Estudo técnico de aplicação.
 Custos de produção por tonelada movimentada,
metro linear, perfuração, desgaste de bits, rampa,
distância ao britador, camiões subindo ou 
descendo carregados etc.
 Estes estudos deverão ser baseados nos dados 
fornecidos pela mina e posteriormente corrigidos
também pela mina.
UMA NOVA MINA (continuação)
 Após recepção da proposta técnica preliminar, 
acompanhada de todos os elementos mencionados, 
a mina estará em condição de:
• Elaborar o seu Edital Técnico
• Elaborar o seu Edital Comercial
Solicitar sempre duas propostas separadas:
• Técnica - aberta de imediato.
• Comercial - aberta somente se a técnica for aprovada.
EXPANSÃO DE UMA MINA
Neste caso poderão acontecer duas situações:
a) Simples substituições de um Equipamento por outro 
igual.
b) Substituição de um Equipamento por outro de maior 
capacidade.
EXPANSÃO DE UMA MINA (continuação)
• Em qualquer dos casos deverá ser avaliada a situação 
do fornecedor e sua capacidade de resposta para uma 
nova responsabilidade ou um novo modelo de máquina 
e analisar a compatibilidade com os equipamentos ou 
instalações já existentes que, em alguns casos, podem 
ser limitados a um equipamento de maior capacidade.
• A manutenção da padronização é importante!
OS DIVERSOS MEIOS UTILIZADOS PARA O 
TRANSPORTE DO MATERIAL ESCAVADO
CAMIÕES
CORREIAS TRANSPORTADORAS
SCRAPERS
TRENS
TELEFÉRICOS
MINERODUTOS
VANTAGENS DAS CORREIRAS 
TRANSPORTADORAS EM RELAÇÃO AOS 
CAMINHÕES E TRENS
 Capacidade de vencer rampas, sem perda da 
eficiência, e assim a distância de transporte é muito 
menor do que para caminhões (10%) e trens (2%).
 A correia normalmente é instalada na superfície do 
terreno, envolvendo fundações leves, com um mínimo 
de estruturas de suporte.
 A correia tem facilidade de vencer obstáculos sobre 
estruturas de suporte simples.
 Longos lances de correias são possíveiscom a 
utilização de correias do tipo cable bolt.
VANTAGENS DAS CORREIRAS 
TRANSPORTADORAS EM RELAÇÃO AOS 
CAMINHÕES E TRENS (cont.)
As correias têm uma demanda de energia elétrica 
relativamente uniforme.
Em transporte descendente gera energia que poderá 
ser aproveitada, ao invés de ser dissipada em greides de 
resistência como no caso de caminhões e trens.
Baixo custo de manutenção, se houver uma 
manutenção preventiva adequada.
• Disponibilidade: 98%
• Vida útil: 20 anos ou mais
• O uso de CT vem crescendo em importância devido 
ao uso dos britadores dentro da cava (in-pit-crushers)
VANTAGENS DO TRANSPORTE 
POR MEIO DE DUTOS
 FACILIDADE DE IMPLANTAÇÃO
 ALTA CONFIABILIDADE
 MENOR RISCO DE ACIDENTES
 BAIXO CONSUMO DE ENERGIA
 BAIXO CUSTO DE MANUTENÇÃO E PESSOAL 
DESVANTAGENS DO TRANSPORTE 
POR MEIO DE DUTOS
 REDUZIDA FLEXIBILIDADE
 ELEVADOS INVESTIMENTOS INICIAIS
 ELEVADOS CUSTOS DE CAPITAL 
EQUIPAMENTOS DE CARGA
Deve representar a capacidade operacional, rasa ou coroada conforme o caso,
dos equipamentos de carregamento e transporte.
Vc = (carga máxima admissível na caçamba) : (peso especifico do material solto)
VOLUME DA CAÇAMBA
FATOR DE ENCHIMENTO DA CAÇAMBA
(FILL FACTOR)
Fator aplicável sobre a capacidade operacional da caçamba e que,
basicamente, será função das características do material, e ou das
condições dos desmontes, da altura da bancada e da forma de
penetração do equipamento.
CARGA DE TOMBAMENTO (TIPPING-LOAD)
É a carga que faz com que uma escavadeira hidráulica equipada para
determinada finalidade e, considerando a posição em que a sustentação é mais
desfavorável, perca o equilíbrio e tombe.
CARGA ÚTIL (PAY-LOAD)
É a carga que não ultrapassa 80% do “tipping-load” (fator de segurança de 100/80
= 25%)
Exemplo:
Tipping-load com alcance máximo da lança (t): 16,55
Pay-load com fator de segurança FS = 1,25 (t): 16,55/1,25 = 13,24
 DISPONIBILIDADE MECÂNICA 
 
%100
)(
x
HT
TPMCMPHT
DM


 
Onde: 
 
DM = disponibilidade mecânica: tempo em que o equipamento está indisponível 
para o trabalho em função da sua manutenção, preventiva ou corretiva. O tempo de 
disponibilidade mecânica tende a aumentar com o aumento das horas trabalhadas 
HT = corresponde às horas teóricas possíveis por ano. 
MP = manutenção preventiva, compreendendo todo o serviço programado, 
 conservação e inspeção dos equipamentos, executados com a finalidade 
 de manter o equipamento em condições satisfatórias de operação; 
MC = manutenção corretiva. Significa o serviço executado no equipamento com 
 a finalidade de corrigir deficiências que possam acarretar a sua 
 paralisação; 
TP = tempo perdido correspondente à locomoção da máquina por motivos de 
 desmonte de rocha ou outros intervalos do operador (almoço, café, 
 troca de turno etc.). 
 
Exemplo de cálculo de HT: 
3 turnos de 8 horas/dia; 260 dias/ano; 
HT = 260 x 3 x 8  HT 6240 horas/ano 
DISPONIBILIDADE FÍSICA
Corresponde à parcela das horas programadas em que o equipamento está apto
para operar, isto é, não está à disposição da manutenção.
DF
HP HO
HP


Onde:
DF = disponibilidade física que representa a percentagem do tempo que o
 equipamento fica à disposição do órgão operacional para a produção;
HP = corresponde às horas calculadas por ano, na base dos turnos previstos, já
 levando em conta a disponibilidade mecânica e/ou elétrica;
HO = corresponde às horas de reparos na Oficina ou no Campo, incluindo a
 falta de peças no estoque ou falta de equipamentos auxiliares.
FATOR DE UTILIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO (UF – Utilização Física) 
 
Fator aplicável sobre as horas disponíveis do equipamento. Corresponde à 
parcela em que o equipamento está em operação. Alguns dos fatores que 
influem na utilização de um equipamento são: 
- número de unidade ou porte maior ou menor que o requerido; 
- paralisação de outros equipamentos; 
- falta de operador; 
- deficiência do operador; 
- condições climáticas que impeçam a operação dos equipamentos; 
- desmontes de rocha na mina; 
- preparação das frentes de lavra. 
- 
U
HT
HP HO


 
 
 
 
Onde: 
HT = total de horas efetivamente trabalhadas; 
HP = corresponde às horas calculadas por ano, na base dos turnos previstos, já 
 levando em conta a disponibilidade mecânica e/ou elétrica; 
HO = corresponde às horas de reparos na Oficina ou no Campo, incluindo a 
 falta de peças no estoque ou falta de equipamentos auxiliares. 
RENDIMENTO
É a relação entre as horas efetivamente trabalhadas e as horas programadas, ou
seja, o rendimento é o produto da disponibilidade física pela utilização.
EFICIÊNCIA DE OPERAÇÃO (E)
É de máxima importância que a produção seja mantida em ritmo estável. É esta
eficiência de trabalho que resulta em maior lucratividade.
Fatores devido às paradas, atrasos ou deficiências em relação ao máximo
desempenho do equipamento deve-se, entre outros, aos seguintes motivos:
- características do material; 
- supervisão no trabalho; 
- esperas no britador; 
- falta de camião; 
- maior ou menor habilidade do operador; 
- interrupções para a limpeza da frente de lavra; 
- desmontes de rochas; 
- capacidade da caçamba; 
- pequenas interrupções devido aos defeitos mecânicos, não computados 
na manutenção. 
 
 
E
tc
tc
tc
tc tp tp
tc
min
ef
min
min
min
 



 
1
1
 
 
 
Se tp = 0  E = 1 ou E = 100% 
 
Se tp  0  E < 1 ou E < 100% 
CICLO. TEMPO DE CICLO. TEMPOS E 
MOVIMENTOS ELEMENTARES
Ciclo: conjunto de operações executadas por um equipamento durante um
certo período de tempo, voltando, em seguida à posição inicial para
recomeça-los.
Tempo de ciclo: é o intervalo de tempo decorrido entre duas passagens
consecutivas do equipamento por qualquer ponto do ciclo.
Tempos elementares: duração de cada movimento elementar
O ciclo produtivo pode ser dividido em seis componentes: carregamento,
transporte, descarga, retorno, posicionamento e atraso.
Número de ciclos por hora
No caso de equipamentos de carregamento, o ciclo compreende o tempo
total de enchimento da caçamba, posicionamento para descarga e
posicionamento para o enchimento da caçamba.
No caso de equipamentos de transporte, o ciclo compreende os tempos de
carregamento, viagem carregado, manobra, descarga, retorno vazio e
posicionamento para carregamento.
Ciclo básico de alguns equipamentos 
 
Carregadeiras: avanço até a frente, carga da caçamba, manobra, avanço até o 
veículo, descarga, retorno vazio e manobra. 
 
Escavadeiras: carga da caçamba, giro carregado, descarga e giro vazio. 
 
Camiões: tempo de carga da unidade, tempo de transporte carregado, tempo de 
manobra e descarga, tempo de retorno vazio, tempo de posicionamento para 
carga. 
Analisando-se as seis operações básicas que constituem o ciclo, verifica-se 
que estas podem ser decompostas numa seqüência de movimentos 
elementares repetidos através dos ciclos consecutivos. 
 
Tempos elementares 
 
a) tempos fixos (tf) 
- tempo de carga 
- tempo de descarga 
- tempo de manobra 
 
b) tempos variáveis (tv) 
 
 O tempo de transporte carregado ou vazio (retorno). 
 
c) tempo de ciclo mínimo (tcmin) 
 
 tcmin = tf + tv 
 
 
d) tempo de ciclo efetivo (tcef) 
 
 tcef = tcmin + tp 
 
sendo: tp = somatória dos tempos perdidos (e.g. horas improdutivas internas) 
PRODUÇÃO DE UM EQUIPAMENTO
Cálculo das Produções Unitárias dos Equipamentos
O procedimento de cálculo apresentado a seguir é válido tanto para os
equipamentos de carregamentoquanto para os equipamentos de transporte.
PRODUÇÃO ANUAL = N x E x C x FE x OC x HP x DM x U
Onde:
N = número de ciclos por hora;
E = fator de eficiência (%);
C = capacidade da caçamba (t ou m3);
FE = fator de enchimento da caçamba;
OC = fator de operação conjugada;
HP = horas programas por ano;
DM = disponibilidade mecânica do equipamento (%);
U = fator de utilização do equipamento.
EXEMPLO TÍPICO: 
 
Equipamento de carregamento 
- Tipo: Escavadeira Hidráulica 
- Capacidade da caçamba: 20 m3 
- Tempo de ciclo: 24 s 
- Fator de eficiência: 85% 
- Fator de enchimento da caçamba: 85% 
- Disponibilidade mecânica: 90% 
- Fator de operação conjugada: 90% 
- Utilização: 85% 
- Horas programadas por ano: 5000 
- Densidade do material (empolado): 1,765 t/m3 
- Ciclos por caminhão: 6 
Equipamento de transporte 
 
- Tipo: Caminhão Fora de Estrada 
- Tempo de ciclo total: 10 min 
- Fator de eficiência: 85% 
- Fator de enchimento da caçamba: 100% 
- Disponibilidade mecânica: 85% 
- Fator de operação conjugada: 90% 
- Utilização: 80% 
- Horas programadas por ano: 7500 
- Capacidade do caminhão: 180 t 
Solução: 
 
Cálculo da produção anual de cada unidade de carregamento (Pc) 
 
Pc = N x E x C x FE x OC x HP x DM x U 
 
Pc = (60 min:24/60) x 0,85 x 20 x 0,85 x 0,90 x 5000 x 0,90 x 0,85 
 
Pc = 7.461.619 m3 por ano 
 
Cálculo da produção anual de cada unidade de transporte (Pt)
Pt = N x E x C x FE x OC x HP x DM x U
Pt = (60 min:10 min) x 0,85 x 180/1,765 x 1 x 0,90 x 7500 x 0,85 x 0,85
Pt = 2.536.528 m3 por ano
N de unidades de carregamento = 30.000.000 m3 : 7.461.619 m3 = 4 
N de unidades de transporte = 30.000.000 m3 : 2.536.528 m3 = 12 
APLICAÇÕES DE PROGRAMAS. MODELOS DE SIMULAÇÕES
Para os diversos autores que se dedicam a estes estudos, o aplicativo
deverá ser capaz de dar uma resposta rápida e precisa sobre:
- as dimensões mais aconselháveis dos veículos de transporte para um
determinado equipamento de carga;
- o número de unidades de transporte necessário para operar com uma
unidade de carga e para um determinado percurso;
- o número de veículos de transporte que deverão ser adicionados ou
retirados do sistema se as distâncias variarem;
- a influência que o estabelecimento de despacho (dispatching) operando
em “real time” poderá representar na diminuição e no aumento da
capacidade produtiva do conjunto das unidades do sistema de
transporte.
SISTEMA DE DESPACHO (DISPATCHING)
Para melhorar a eficiência do uso dos caminhões, está se generalizando o
dos “despachos”. Este sistema consiste em uma estação de supervisão e
controle que, além de realizar o despacho dos caminhões, controlam toda a
operação de lavra, fornecendo de forma on line todos os dados de produção
e informações sobre os equipamentos utilizados na operação.
Estes sistemas podem operar localmente numa única estação de trabalho
(computador), ou em rede. Os caminhões deixam de ficar lotados a uma
escavadeira e o sistema assume o controle total da frota, otimizando a
utilização dos caminhões a cada momento.