Apostila Carregamento e Transporte de Rocha 30-03-2011

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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.

h) FATOR DE UTILIZAÇÃO DO EQUIPAMENTO

-

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.

i) 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.

j) 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.

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-

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 caminhão; 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 min tc ef 



tc min tc min

Se tp = 0



E = 1 ou E = 100%

Se tp  0



E < 1 ou E < 100%

 tp

1



1

tp

tc min

Como exemplo, pode-se calcular a eficiência na operação das: -

Escavadeiras Hidráulicas em geral: 50 min/h  0,83 ou 83% Escavadeiras a Cabo: 54 – 56 min/h  90 a 92%

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l) OPERAÇÃO CONJUGADA  A produção máxima possível de frotas em operação conjugada pode ser  obtida pela análise da disponibilidade das frotas. A distribuição binomial é aplicável ao cálculo de dimensionamento de frotas dos equipamentos: Pn



Ped x Pned x Crn    

Onde: Pn = probabilidade de ter exatamente n unidades disponíveis; Ped = probabilidade de uma unidade estar disponível; Pned = probabilidade de uma unidade não estar disponível; Cnr  = combinação de itens tomados, sendo r em um certo tempo.

Exemplo: Dado : -

-

Probabilidade do equipamento está disponível: 80% Probabilidade do equipamento não está disponível: 20%

Probabilidade de ter 2 unidades disponíveis P22



(0,8) ( 0,8) x 1



P22



64%

Probabilidade de ter 1 unidade disponível P21



( 0,8) ( 0,2) x 2



P21



32%

Probabilidade de não ter nenhuma unidade disponível P20



( 0,2) (0,2) x 1



P20



4%

Calculando-se as probabilidades e procedendo-se ao somatório de todas as combinações possíveis entre os números de unidades em operação dos equipamentos de britagem, carregamento e transporte, associados às respectivas probabilidades e produções, tem-se a produção total do sistema. Ps



nb

nc

nt 

 i  0   j  0   y  0

Pi Pj Py . P

Onde: Ps = produção total do sistema nb = número de unidades de britagens nc = número de equipamentos de carregamento nt = número de equipamentos de transporte

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Pi = probabilidade de i unidades de britagem operando P j = probabilidade de j unidades de carga operando Py = probabilidade de y unidades de transporte operando P = menor valor entre a produção de i unidades de britagem, j unidades de carga e y unidades de transporte operando

m) RESISTÊNCIA E COEFICIENTE DE ROLAMENTO  A manutenção da superfície das estradas é muito importante para garantir a velocidade de transporte e reduzir os custos com pneus.  A resistência ao rolamento é uma medida da força necessária para superar o atrito interno dos rolamentos e, em unidades montadas sobre rodas pneumáticas, para superar o efeito de retardamento entre os pneus e o solo. Isto inclui a resistência causada pela penetração dos pneus no chão e pelo flexionamento do pneu sob carga.

Rr = K.PBV Onde: Rr = resistência ao rolamento; PBV = Peso bruto do veículo (kgf); K = coeficiente de rolamento (kgf/t); K = 20 + 6a a = afundamento (cm). O coeficiente de rolamento depende do terreno sobre o qual o equipamento se locomove.

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 Alguns valores aproximados são:

Superfície do terreno  Asfalto ou concreto Terra seca e firme Terra seca e solta  Aterro sem compactação Terra muito úmida e mole

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K (kgf/t) 20 30 40 80 120

 A resistência ao rolamento pode ser expressa em termos de kgf ou porcentagem. Por exemplo, uma resistência de 2 kgf por 1t de massa do veículo é igual a 2% de resistência de rolamento. 20 kgf de força necessária : 1 t de massa do veículo = 20 kgf/t  2%

n) RESISTÊNCIA DE RAMPA É uma medida da força, devido à gravidade, que é preciso superar para movimentar a máquina em rampas desfavoráveis (aclives). A assistência da rampa é uma medida da força, devido à gravidade, que ajuda a movimentação da máquina em rampas favoráveis (declives). Via de regra as rampas são medidas em percentagem de inclinação, que é a relação entre a ascensão ou queda vertical e a distância horizontal em que ocorre essa ascensão (+) ou queda (-). Por exemplo, uma inclinação de 10% equivale a uma ascensão ou queda de 10 m para cada 100 m de distância horizontal (10:1) ou tg = 10/100   = 5,7 em relação à horizontal. Uma ascensão de 4,60 m em 53,50 m corresponde a uma inclinação de 8,6%. Isto é: (4,60 m : 53,50 m) x 100% = 8,6%  

= 4,9.

O Fator de Resistência de Rampa (FRR) é expresso em kgf/t.

FRR = kgf/t x % de rampa  A resistência (ou assistência) de rampa pode então ser obtida multiplicando o Fator de Resistência de Rampa pela massa da máquina em toneladas.

Resistência de Rampa = FRR x PBV Resistência total é o efeito combinado da resistência ao rolamento (nos veículos de roda) e da resistência de rampa.

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5. 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. Caminhões : 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. Verificase que este pode ser decomposto 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

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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 + sendo:

tp

tp = somatória dos tempos perdidos.

6. CUSTO DE PROPRIEDADE O custo da movimentação de um metro cúbico ou tonelada de material (CMM) é determinado dividindo-se o custo horário de propriedade (CHP) pela produção horária (PH).  A primeira metade de uma estimativa de CHP é o custo de propriedade. Esta é a soma das despesas horárias de Depreciação, Juros, Impostos, Seguro e Armazenagem.  A despesa horária de depreciação é o preço de entrega da máquina, dividido pelo período de depreciação em horas. Um método direto sem qualquer valor de recuperação ou revenda é usualmente utilizado é considerado uma boa prática. Cinco itens são necessários para fazer o cálculo da depreciação. São eles: preço de compra, extras, frete, custos de pneus, período de depreciação. O preço de compra pode ser a cotação do Revendedor ou pode ser  obtido diretamente da lista de preços. Os extras incluem itens opcionais e acessórios necessários para a máquina operar bem e o necessário conforto do operador. Deve-se ter o cuidado de verificar se a máquina está devidamente equipada e que os custos de cada item foram incluídos. As despesas de montagem ou preparação deverão ser  incluídas nesta seção. Os custos de frete podem ser estimados com maior precisão pela pessoa encarregada de fazer o seu pagamento. Os custos de carregamento, descarga, licenças especiais ou despesas do motorista ou carreta, em caso de equipamento retirado pelo cliente deverão ser incluídos. Os custos de pneus podem ser obtidos junto ao distribuidor local. O período de depreciação é difícil de determinar, uma vez que a vida útil pode ultrapassá-lo consideravelmente, se for empregado um bom programa de

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manutenção preventiva. A maioria das empresas já possui um período que prefere utilizar, com base em sua própria experiência. Para determinar o custo total de propriedade, é necessário considerar os  juros sobre o investimento feito no equipamento, os impostos incidentes sobre o valor do equipamento, o custo para segurar o equipamento e o custo para a sua armazenagem. Estes custos podem ser estimados, usando-se a seguinte fórmula: Custo horário de taxas e seguros 

Taxa em vigor (%)  x  Investimento médio anual  Número de horas operadas  por  ano

Como exemplo, vamos estimar a taxa em vigor em 12%, sendo constituída de juros, correção monetária e seguro. Para determinar o investimento médio anual, simplesmente multiplique o preço de entrega por  50%. A prática tem mostrado que o investimento médio anual é de 50% do investimento inicial (preço de entrega), independentemente do número de anos necessários para completar a depreciação. Por exemplo: Ache o custo horário de propriedade para um equipamento com um preço de entrega de R$800.000,00, depreciado sobre um período de cinco anos, trabalhando 2000 horas por ano. Depreciação: R$800.000,00 / 10000 h = R$80,00 por hora Juros, correção monetária e seguro = (12% x 50% x R$800.000,00) / 2000 h = R$24,00 por hora O custo total de propriedade para esta máquina será então: R$80,00/h + R$24,00/h = R$104,00 por hora.

7. CUSTO OPERACIONAL Os custos operacionais horários são aqueles incorridos enquanto o veículo está trabalhando incluem os seguintes itens:

Veículos de Pneus Troca de pneus Reparos de pneus Combustível Operador Manutenção

Tratores de Esteiras Reparos gerais Combustível Manutenção Operador 

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Por causa da variação no custo do operador de um local para outro, use sempre a taxa salarial vigente em sua região, ou a taxa local onde a máquina vai operar. O custo do operador deve incluir não somente o salário direto, mas também as Obrigações das Leis Sociais.

8. PRODUÇÃO DE UM EQUIPAMENTO Cálculo das Produções Unitárias dos Equipamentos O procedimento de cálculo apresentado a seguir é válido tanto para os equipamentos de carregamento quanto 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.  A título ilustrativo, considere o seguinte exemplo:

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% - Densidade do material (empolada): 1,765 t/m3 - Ciclos por caminhão: 6

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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 Considerando que a produção requerida seja de 30.000.000 m 3/ano, determine o número de unidades de carregamento e transporte para executar esta tarefa.

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 0,65 x 0,90 x 5000 x 0,90 x 0,85 Pc = 7.461.619 m 3 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 m 3 por ano

N de unidades de carregamento = 30.000.000 m3 : 7.461.619 = N de unidades de transporte

4

= 30.000.000 m3 : 2.536.528 = 12

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9. APLICAÇÕES DE PROGRAMAS. MODELOS DE SIMULAÇÕES Para os diversos autores que se dedicam a estes estudos, o “software” 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.

10. 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.

11. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA Caterpillar, Manual de produção, Edição 24, 1993, USA. Leme, O. A., Como garantir a produtividade, Revista Brasil Mineral, n . 126 Mendonça, R. J. Compatibilização e dimensionamento da frota de equipamentos de lavra em operação conjugada, II Congrresso Brasileiro de Mineração, pp. 447-459, 1987. - Pinto, L. R, Curso de carregamento e transporte em minas a céu aberto, Pitinga, 1998. - Silva, V. C., Curso de Carregamento e Transporte de Rochas, Ouro Preto, 1994. - Terex-GM, Manual de Produção e Custo de Equipamentos de Terraplenagem, Belo Horizonte, 1997. -