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13 de outubro de 2017
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Mineração

Liberdade de movimento

Utilizadas em mineração subterrânea e, em menor escala, construção de túneis, as carregadeiras LHD dão um passo à frente com a evolução de sistemas elétricos e autônomos
Por Antonio Santomauro

Composta com as iniciais das palavras inglesas Load, Haul, Dump (carregar, transportar, descarregar, em português), a sigla LHD designa um gênero de carregadeira projetado para atuar especificamente em ambientes subterrâneos. Já bastante comuns em operações de mineração, esses equipamentos também são usados – em menor escala – na construção de túneis. Atualmente, a novidade no segmento é o crescimento do espaço das LHDs movidas a baterias, em detrimento das equipadas com motores a diesel ou que recebem energia através de cabos.

Cotejadas com as últimas, as versões a bateria apresentam um diferencial evidente, que é a maior liberdade de movimentação. Já no confronto com as versões a diesel, constituem um alternativa mais eficaz de otimização (o que se torna mais importante à medida que se busquem minérios em profundidades cada vez maiores) e de custos com sistemas de ventilação. “Dados confirmam uma redução de até 80% na energia gasta quando se utilizam carregadeiras a bateria”, ressalta Paulo Ribeiro, gerente de produto da Atlas Copco, que comercializa no Brasil as LHDs produzidas na Suécia, inclusive em versões a bateria. “Por tudo isso, a tecnologia com cabos está cada vez mais em desuso, pois tem muitas restrições operacionais e de segurança.”

Todavia, para alguns métodos de lavra as máquinas conectadas às redes de energia através de cabos ainda são “bastante convenientes”, como ressalta Armando Bernardes Junior, gerente de equipamentos da Sandvik, que também traz ao país máquinas produzidas em outros países. Como exemplo, ele cita os processos de “sublevel stopping” (método de subníveis) e lavras nas quais o minério recolhido é transferido para locais de descarga relativamente fixos, a distâncias não superiores a 200 m dos pontos de carga. Mesmo assim, Bernardes reconhece que “as unidades a cabo estão enfrentando uma concorrência pesada das máquinas a bateria”.

BATERIA

Por enquanto, as LHDs a diesel ainda são majoritárias, mas a demanda pelas elétricas vem crescendo. Ainda mais por modelos dotados com bateria, uma tecnologia ainda nova – começou a ser utilizada de maneira mais efetiva apenas nesta década –, mas em acelerada evolução. “Já temos um modelo que dispensa a troca de baterias, pois pode receber uma recarga regenerativa suficiente para manter o volume de horas típico da operação diária do equipamento”, cont


Composta com as iniciais das palavras inglesas Load, Haul, Dump (carregar, transportar, descarregar, em português), a sigla LHD designa um gênero de carregadeira projetado para atuar especificamente em ambientes subterrâneos. Já bastante comuns em operações de mineração, esses equipamentos também são usados – em menor escala – na construção de túneis. Atualmente, a novidade no segmento é o crescimento do espaço das LHDs movidas a baterias, em detrimento das equipadas com motores a diesel ou que recebem energia através de cabos.

Cotejadas com as últimas, as versões a bateria apresentam um diferencial evidente, que é a maior liberdade de movimentação. Já no confronto com as versões a diesel, constituem um alternativa mais eficaz de otimização (o que se torna mais importante à medida que se busquem minérios em profundidades cada vez maiores) e de custos com sistemas de ventilação. “Dados confirmam uma redução de até 80% na energia gasta quando se utilizam carregadeiras a bateria”, ressalta Paulo Ribeiro, gerente de produto da Atlas Copco, que comercializa no Brasil as LHDs produzidas na Suécia, inclusive em versões a bateria. “Por tudo isso, a tecnologia com cabos está cada vez mais em desuso, pois tem muitas restrições operacionais e de segurança.”

Todavia, para alguns métodos de lavra as máquinas conectadas às redes de energia através de cabos ainda são “bastante convenientes”, como ressalta Armando Bernardes Junior, gerente de equipamentos da Sandvik, que também traz ao país máquinas produzidas em outros países. Como exemplo, ele cita os processos de “sublevel stopping” (método de subníveis) e lavras nas quais o minério recolhido é transferido para locais de descarga relativamente fixos, a distâncias não superiores a 200 m dos pontos de carga. Mesmo assim, Bernardes reconhece que “as unidades a cabo estão enfrentando uma concorrência pesada das máquinas a bateria”.

BATERIA

Por enquanto, as LHDs a diesel ainda são majoritárias, mas a demanda pelas elétricas vem crescendo. Ainda mais por modelos dotados com bateria, uma tecnologia ainda nova – começou a ser utilizada de maneira mais efetiva apenas nesta década –, mas em acelerada evolução. “Já temos um modelo que dispensa a troca de baterias, pois pode receber uma recarga regenerativa suficiente para manter o volume de horas típico da operação diária do equipamento”, conta Bernardes.

Essa evolução das baterias decorre de fatores como a adoção de novos materiais na sua confecção. Além das tradicionais, à base de chumbo, já existem opções mais duráveis feitas com elementos como níquel, sódio ou lítio. Além disso, também já é possível, por exemplo, realizar em menos de 20 min a troca da bateria de uma LHD com capacidade de 11 t.

Existem inclusive empresas cuja oferta de LHDs é composta exclusivamente por modelos a bateria. É o caso da Artisan, empresa da Califórnia que produz veículos e equipamentos para mineração subterrânea. Um dos itens do portfólio é a LHD 153, que opera com bateria de lítio e tem capacidade de carga de 3 t/m e 1,5 yd3 (jarda cúbica), apresentando – segundo a fabricante – quantidade de cavalos de força três vezes maior que uma LHD a diesel com capacidade equivalente.

Os equipamentos a bateria da Artisan começaram a ser utilizados há cerca de cinco anos pela mineradora canadense Kirkland Lake Gold, que desde então já adquiriu 32 equipamentos elétricos ou a bateria – incluindo caminhões –, que em conjunto já somam cerca de 180 mil horas de operação. “Esses equipamentos respondem por mais de 70% da produção total de Macassa”, conta Mike Mayhew, diretor da Artisan, referindo-se a uma das minas de ouro mais produtivas do mundo. “Mas já temos veículos em operação em várias minas dos EUA e do Canadá.”

DIFERENCIAIS

No portfólio dos fabricantes, é possível encontrar um leque diversificado de modelos de LHDs, não apenas no que se refere a fontes de energia (diesel, bateria, rede elétrica), mas também a dimensões e capacidades. Considerando apenas as linhas da Sandvik e da Atlas Copco, a oferta já abrange soluções com capacidades de carga que variam entre 1 e 25 t, cujas caçambas podem superar os 10 m3.

E há a questão da adequação também. Estruturalmente, a conformação desses equipamentos às operações subterrâneas decorre de um design que lhes confere um perfil mais alongado, mais baixo e estreito, próprio para movimentação em locais confinados. Além disso, como operam nas condições naturais de ambientes subterrâneos, geralmente adversas em quesitos como temperatura, umidade, irregularidade do piso e alcance de visão, as soluções precisam ser mais robustas e, de quebra, proporcionar alta produtividade com máxima eficiência energética.

Mas há outras peculiaridades marcantes. Diferentemente de uma carregadeira convencional, a poltrona da cabine de uma LHD é instalada transversalmente ao chassi, para que o operador não precise contorcer-se demasiadamente para enxergar o caminho que percorrerá até o ponto de descarga, em marcha a ré.

Ainda em comparação às carregadeiras de superfície, as LHDs apresentam um diferencial que, inclusive, justifica o H (Haul) de sua sigla. “Além de carregar e descarregar, dentro de determinada faixa de distância, de até 250 m ou 300 m, elas também transportam com eficiência”, explica José Margarida Silva, doutor em engenharia mineral e professor da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP).

Na maioria dos casos, relata o professor, as LHDs levam os minérios até locais como silos, passagens inclinadas que os conduzem a outros níveis das minas ou mesmo britadores – a partir de onde, por meio de caçambas elevadoras, caminhões ou correias, são finalmente levados para a superfície. Também podem depositar os minérios diretamente sobre os caminhões ou nos alimentadores de correias transportadoras. “Esses equipamentos são usados especialmente em minas subterrâneas de ferro, ouro, cobre, manganês, platina, zinco e chumbo”, detalha o pesquisador. “Mas também aparecem em pedreiras subterrâneas e em algumas minas de carvão, potássio e gemas.”

No Brasil, como destaca o professor Silva, as LHDs já são usadas em larga escala na mineração, estando presentes em operações de mineradoras como Anglo-Gold Ashanti, Votorantim, Jaguar Mining e Yamana, dentre outras. Na verdade, seu uso é intenso em âmbito global. “Em todo o mundo, mais de 75% das operações subterrâneas de minerais metálicos usam LHDs para manusear o material de suas escavações”, complementa Gustavo Portalier, diretor de operações da RDH Mining Equipment, fabricante canadense de diversos equipamentos para mineração, inclusive LHDs.

O executivo também endossa a tese de ampliação do espaço destinado às LHDs a bateria, não apenas porque as minas mais profundas exigem otimização dos custos de ventilação, mas também pelas crescentes restrições às emissões de gases e pela constante possibilidade de elevação do custo do diesel. “O custo de recarregar uma bateria equivale a cerca de 20% do custo de encher um tanque com diesel”, diz Portalier. “Quando um motor a diesel é eliminado, desaparece também a manutenção associada à, por exemplo, troca de óleos e filtros.”

Em operações de subsolo, como lembra Portalier, as dimensões de altura e largura importam mais que o comprimento do equipamento. Por isso, a LHD pode ser alongada, de modo a melhorar a distribuição de peso, podendo-se assim incrementar a capacidade da caçamba. “O Brasil é um dos maiores mercados de equipamentos para mineração do mundo, de modo que estamos buscando um representante para atender diretamente a esse mercado”, afirma o profissional da RDH, cujo site informa que seus equipamentos já operam em vários países, inclusive no Brasil.

AUTONOMIA

Como sempre, vários fatores devem ser considerados também na análise da conveniência de uso de uma LHD em uma operação subterrânea. Um deles, obviamente, é o preço. No Brasil, uma carregadeira de capacidade entre 11 a 14 t pode custar até R$ 4 milhões.

Assim, “se for possível abrir galerias em rocha mais resistente e túneis mais altos, com segurança e custo menor, talvez seja mais interessante utilizar carregadeiras convencionais, que custam menos”, observa o professor Silva, citando o exemplo das minas de potássio. “Normalmente, as LHDs transportam minérios desmontados com explosivos”, ele acrescenta. “Mas para minas de materiais mais brandos, como carvão ou sal, existem outras opções, como o minerador que já corta o minério dentro da mina e o transfere para alimentadores de correntes, correias ou shuttle cars.”

Isso não impede que a tecnologia inserida nas LHDs evolua. Como destaca Ribeiro, da Atlas Copco, há hoje um nítido avanço em campos como automação, telemetria e sistemas de controle, dentre outros. “Há ainda”, prossegue Ribeiro, “uma grande revolução com a integração dos equipamentos aos sistemas de controle de produção e manutenção das minas”. O que, de passagem, abre a possibilidade do uso de equipamentos autônomos. “Em vários locais já temos equipamentos controlados a vários quilômetros de distância das minas, via redes wi-fi”, diz o especialista. “E estamos trazendo esta tecnologia para o mercado brasileiro, de modo que, em um futuro próximo, não existirão mais operadores no subsolo.”

Na mesma linha, a Sandvik já conta com LHDs autônomas operando em outros países, inclusive em conjunto com caminhões que também dispensam operadores. Mas não dispensam a robustez. Segundo Bernardes, como trabalham em condições muito duras, uma LHD pode, à primeira vista, parecer totalmente comprometida, batida, arranhada e amassada, após apenas algumas centenas de horas de uso. “Mas, provavelmente, estará em plenas condições operacionais, pois são muito robustas”, afirma.

Por fim, o gerente ressalta o avanço obtido na escavação de túneis, área em que algumas poucas empreiteiras especializadas já utilizam esse tipo de equipamento. “Isso proporciona uma vantagem competitiva importante, pois não precisam abrir túneis maiores que o necessário apenas para encaixar as máquinas maiores”, conclui.