Roger Thompson
Mineravia Consulting (Austrália)
Rodrigo Peroni
Professor Associado Universidade Federal do Rio Grande do Sul (Brasil)
Alex Visser Professor Emérito University of Pretoria (África do Sul)
Conforme abordado na edição anterior da revista, o projeto de estradas é um processo interconectado, de forma que os requisitos de cada etapa subsequente são informados, até certo ponto, pelo estágio anterior. Uma vez que as condições de projeto geométrico são determinadas, os três estágios restantes necessários para compor estradas de transporte, ou seja, os projetos estrutural, funcional e o de manutenção, podem ser abordados.
A localização e a posição de uma estrada de mineração são ditadas, em grande parte, pelo método de mineração usado e pela geometria da cava e do corpo mineral. Atualmente, softwares de planejamento de minas permitem que várias opções geométricas de estradas de transporte sejam consideradas e o layout ideal selecionado, principalmente a partir de uma perspectiva de menor custo de operacional. Embora esses softwares geralmente tenham valores de projeto geométricos padrão incorporados, é necessário revisar os conceitos básicos de desenho geométrico se qualquer modificação for considerada no projeto de estradas de minas, seja com base na economia ou, mais criticamente, a partir de perspectiva de segurança.
Geometria refere-se ao posicionamento horizontal e curvatura ao alinhamento vertical, ou seja, gradientes verticais e inclinação na transição entre gradientes. Como a geometria é relativamente fixa, pouco pode ser feito durante as operações para alterá-la, e isso demonstra a importância dos requisitos e das especificações do projeto geométrico estarem disponíveis no estágio de planejamento. Para novos projetos de minas, essa abordagem é bastante direta e definida através do processo de planejamento: A maioria dos desafios de projeto geométrico que surgem está mais frequentemente associada a projetos de expansão para operações existentes. Especialmente com a compra de uma frota de caminhões de maior porte, não só o projeto do pavimento existente seria potencialmente inadequado em uma perspectiva de desempenho (estrutural e funcional), mas também devido ao espaço físico restrito dentro da cava. Seria difícil acomodar as mudanças necessárias para o projeto geométrico, sem causar impactos significativos na relação estéril/minério ou provocar custos adicionais de movimentação. Portanto, os benefícios operacionais e de segurança ao modificar as estradas principais de transporte, para acomodar modelos maiores de caminhões, precisam ser ponderados em comparação aos custos associados à movimentação de estéril potencialmente incrementada. Isso se torna claramente mais problemático quanto mais profunda é a cava. Estradas ex-pit (externas à cava), no entanto, são menos restritas (especialmente no contexto da lavra em tiras), mas isso é de pouca relevância, em casos que a maior parte do transporte ocorre dentro da cava, como é típico em muitas operações a céu aberto. A Figura 1 apresenta um fluxograma simplificado do processo de determinação de um projeto geométrico adequado, contemplando todos os aspectos envolvidos no dimensionamento da fase inicial de estradas de transporte em mineração.
Figura 1 – Fluxograma simplificado do processo de projeto geométrico.
Fonte: Thompson et al. (2019).
O projeto estrutural garante que a estrada possa suportar as cargas previstas, não apenas uma ou duas vezes, mas muitas vezes durante a vida útil prevista, que pode ser de três meses em uma rampa ou acesso de bancada, ou mesmo de 20 anos para a principal estrada de transporte na superfície. Desde que a estrutura da via tenha o suporte desejado, isso garantirá que a camada de revestimento, que possui características específicas e caráter funcional, ofereça o desempenho desejado e baixos índices de deterioração, como causados por depressões, sulcos, esporões, raveling, etc.
O projeto funcional refere-se ao fornecimento de uma camada de recobrimento, comumente chamada de superfície de rolamento, que possui as características ideais considerando que é o ponto em que o pneu entra em contato com a estrada. Em particular, isto refere-se a um revestimento seguro, econômico e adequado para veículos. Um material de revestimento ideal deve preencher os seguintes requisitos:
Trafegabilidade adequada em condições úmidas e secas.
A capacidade de receber água sem erosão excessiva.
Resistência à ação abrasiva do tráfego.
Ausência de poeira excessiva no tempo seco.
Ausência de escorregamento excessivo em clima úmido.
Baixo custo e facilidade de manutenção.
Um baixo desempenho funcional é percebido como má qualidade do rolamento, poeira excessiva, baixa resistência à derrapagem, aumento de desgaste e danos nos pneus, e uma perda de produtividade devido ao aumento da resistência de rolamento associado à deterioração da superfície (ou defeitos). Estes defeitos terão reflexos e impactos nos caminhões, no ciclo de transporte e na produtividade da mina.
A relação entre as diferentes fases de projeto e de operação, assim como a sequencia de etapas a serem consideradas em um projeto de estradas são mostrados na Figura 2.
Figura 2 – A interconexão entre projeto estrutural, funcional e de manutenção.
Todas as estruturas, independentemente de quão bem tenham sido projetadas e construídas, requerem manutenção para neutralizar a influência do uso e ações do meio ambiente ao longo do tempo. Em estradas de transporte, isso geralmente ocorre por meio da aspersão de água e manutenção com motoniveladora. Uma estrada de transporte mal projetada e construída pode exigir muito mais manutenção do que uma bem construída. Como regra geral, uma vez que uma via tenha se deteriorado, leva cinco vezes mais tempo para consertá-la do que foi necessário para construí-la originalmente. Quanto melhores as estradas forem construídas, mais lenta será a taxa de deterioração e menos manutenção será requerida. O uso de uma estratégia de gerenciamento de manutenção apropriada irá gerar uma economia significativa em virtude de uma melhor compreensão da relação entre as taxas de deterioração do material desgastado (manifesto como aumento da resistência ao rolamento na estrada) e sua influência no custo por tonelada transportada e custo da manutenção da estrada em si. Esses três aspectos do projeto e fornecimento das estradas de transporte formam a base para o conteúdo desta abordagem, pois o custo total da construção e manutenção das rodovias de transporte, bem como os custos operacionais do veículo, determinarão a economia e a relação custo-benefício da operação.
Tempos de ciclo menores e, assim, maior produtividade e menor custo por tonelada;
A maioria dos pneus, sem chassis e suspensão, tem maior utilização de ativos (maior disponibilidade) e a vida útil dos componentes;
Great performance a minimum mine por tonelada transportada para uma frota de caminhões e menor investimento de capital.
Para que as necessidades sejam atendidas de forma completa e rápida, a abordagem de projeto de estradas de trabalho de mineração pode ser considerada e ajustada para a seleção de peças de transporte para vários tipos e tamanhos de operações de mineração.