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Geração de energia e climatização para o mercado de mineração

PUBLICADO EM 26/01/2018 Geração de energia e climatização para o mercado de mineração

 

O segmento de mineração está otimista. O aumento no preço das commodities, a recuperação da indústria e a maior segurança jurídica devem impulsionar o crescimento do setor, que já faz grandes planos para 2018. As empresas de geração de energia temporária e climatização também já se preparam para o aumento da demanda.

Para que o crescimento do mercado se torne realidade, entretanto, é necessário que as mineradoras se planejem com muita antecedência. O fornecimento temporário de energia é essencial para a viabilização de um projeto de mina extratora, já que os locais de extração costumam ficar em áreas remotas, sem qualquer tipo de fornecimento de concessionárias.

Conheça agora um pouco mais sobre o mercado de mineração e os principais desafios enfrentados pelo setor.

 

Crescimento maior que o PIB

O Instituto Brasileiro de Mineração (Ibram) acredita que o setor de mineração fechou o ano de 2017 com um crescimento de cerca de 5%, após ter ficado estagnado entre 2015 e 2016.

O resultado indica uma retomada das atividades no setor após dois anos difíceis, em que o setor obteve uma retração de 15% nos investimentos. Isso significa que há uma demanda reprimida por geração de energia, e que o setor deve ter um boom na demanda por geradores, usinas e climatizadores em 2018.

Performance em 2017

Embora os números consolidados do ano de 2017 ainda não tenham sido divulgados, os dados do primeiro semestre indicam a retomada do crescimento. O setor mineral obteve superávit, entre janeiro e junho, de cerca de US$ 11,5 bilhões. Foram exportados quase 23 bilhões de dólares, e importados pouco mais de 11 bilhões de dólares.

O grande destaque ficou com as vendas de minério de ferro, que representaram 44% do total exportado pelo setor. Além disso, o segmento de mineração abocanhou uma fatia de 21% de todas as exportações realizadas no primeiro semestre.

Ao longo daquele semestre algumas mineradoras, fortemente atingidas pela crise econômica nos anos anteriores, saíram da “UTI”. A Mirabela Mineração, por exemplo, chegou a encerrar as atividades em 2016, mas retomou os trabalhos em 2017, produzindo níquel na Bahia.

Já a Caraíba Metais se prepara para abrir uma segunda mina também na Bahia, e já retomou as atividades da mina da Jaguarari (BA), que havia sido interrompida em 2016. Outras empresas que renasceram em 2017 são a Lipari (voltou a extrair diamantes) e a Yamana Gold (retomou a extração de ouro).

Novo ambiente regulatório em 2018

Apesar do otimismo, o empresariado vê com desconfiança as eleições para presidente que acontecerão em outubro. Entretanto é importante ressaltar que, qualquer que seja o resultado da votação, o setor não deve ser penalizado, já que representa cerca de 8% do PIB brasileiro.

Além disso, o ano de 2018 começa com um novo ambiente regulatório. O Governo Federal criou em dezembro de 2017 a Agência Nacional de Mineração (ANM). De acordo com o Ministério das Minas e Energia, a Agência deve proporcionar um ambiente regulatório com a previsibilidade necessária para atrair e dinamizar os investimentos necessários ao setor.

A ANM assume as funções e atividades que eram anteriormente executadas pelo Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM). A estrutura regimental e organizacional da Agência Nacional de Mineração deve ser divulgada ao longo do ano.

Dentre suas atividades estarão a gestão dos recursos minerais da União, a regulação e a fiscalização das atividades de exploração desses bens, realização de vistorias, notificação de mineradoras, autuação de infratores e interdição ou paralisação de atividades irregulares.

A agência deverá ainda implementar a política nacional de mineração; estabelecer normas e padrões para o aproveitamento dos recursos minerais; prestar apoio técnico ao ministério; requisitar e administrar os dados sobre as atividades de pesquisa e lavra; gerir os direitos e os títulos minerários; e estabelecer os requisitos para obter esses títulos.

 

Fornecimento de energia para áreas remotas

O fornecimento de energia é um dos itens mais importantes de uma mina. Ela é necessária para que todos os equipamentos operem adequadamente, muitas vezes em regime de trabalho de 24 horas, sete dias por semana.

Muitas minas estão localizadas a uma grande distância da rede elétrica, sendo dessa forma imprescindível que a área de mineração conte com um fornecimento “off-the-grid/onsite (no local, desconectado da rede), que acontece por meio de grupos geradores de energia.

Para esses locais isolados, vários geradores de energia podem ser utilizados, funcionando como uma pequena rede elétrica local, de forma a atender todas as necessidades do empreendimento.

A fase de exploração do local e análise de viabilidade da mina pode ser atendida com apenas um par de grupos geradores. À medida que o empreendimento avança, entretanto, um ou dois geradores podem não ser suficientes.

Nesses casos, com equipamentos gigantescos em operação, uma mina pode demandar energia de mais de 50 megawatts.

As mineradoras podem exigir que os grupos geradores funcionem tanto em modo prime (o gerador é a principal fonte de energia) como em modo stand-by (o gerador só entra em operação caso haja algum problema com a fonte de energia primária).

Outro fator a ser levado em consideração no planejamento do fornecimento de energia temporária é a longevidade da mina. Algumas áreas podem ficar ativas por décadas, com diferentes graus de atividade. Assim, com o passar dos anos grupos geradores antigos podem precisar ser trocados por aparelhos mais novos e mais adequados à operação, com melhor eficiência no consumo de combustível ou menor emissão de poluentes.

 

Energia temporária deve ser utilizada desde a fase de exploração

O uso dos grupos geradores é imprescindível desde a fase de exploração e análise de viabilidade. Nessa fase os equipamentos geradores mais utilizados são os de 25 kVa a 700 kVA, que atenderão a “cidade” que será construída para atender aos trabalhadores da mina.

Nessa etapa o foco é fornecer energia para o acampamento e para as máquinas responsáveis pela retirada da vegetação, de grandes rochas, preparação do terreno e perfuração, bem como para a construção das vias de locomoção e depósitos.

 

Geradores também são importantes em minas on-grid

Embora todas as minas em áreas sem acesso à rede elétrica precisem de energia temporária, isso não significa que apenas elas podem se beneficiar desses equipamentos.

Minas próximas a áreas urbanas, conectadas à rede, também devem utilizar grupos geradores, tanto em modo stand-by quanto para fornecer energia a equipamentos com maior consumo.

É importante ressaltar que minas sem uma redundância no fornecimento podem sofrer enormes prejuízos caso ocorra alguma falha na rede elétrica. A gigante da mineração BHP, por exemplo, sentiu na pele as consequências da falta de geradores.

Em setembro e dezembro de 2017 as minas da empresa localizadas na Austrália sofreram dois apagões que duraram algumas horas. O blackout provocou o desligamento de vários equipamentos pesados, que levaram dias para serem religados com segurança. O prejuízo para a gigante da mineração foi superior a 100 milhões de dólares.

É importante ressaltar também que os grupos geradores são equipamentos bastante versáteis e podem ser adaptados a qualquer situação. Eles podem, por exemplo, ser utilizados como principal fonte de energia até que a mina seja ligada à rede elétrica.

Uma vez que essa ligação seja concluída, os geradores podem migrar para o sistema standby, entrando em operação apenas caso haja falha no fornecimento. Eles podem ser usados também em períodos curtos, quando houver um aumento temporário na produção da mina.

Apenas geradores altamente resistentes, confiáveis e capazes de operar em temperaturas elevadas devem ser utilizados em minas. É por isso que os equipamentos a diesel são os preferidos das mineradoras de todo o mundo.

 

Conheça algumas potências de equipamentos disponíveis para locação:

 

550 kVA (standby)

Os geradores de 550 kVA em standby têm potência de 500 kVA em prime. O tanque de combustível costuma ter cerca de 600 litros. O consumo de combustível é de aproximadamente 115 litros por hora, logo, sua autonomia é de cinco horas. Pesam quase cinco toneladas.

1400 kVA (standby)

Já os geradores de 1400 kVA em standby operam a 1200 kVA em prime. Os tanques de combustível conseguem armazenar até dois mil litros de diesel, e o consumo é de 237 litros por hora. Os equipamentos pesam mais de 16 toneladas.

A potência dos geradores deve ser determinada pela infraestrutura da mina, pela commodity que será extraída, e pelas características técnicas do espaço. Alguns metais precisam de máquinas mais potentes para serem extraídos e processados e, consequentemente, maior disponibilidade de energia.

 

Usina de energia para minas

É bastante comum, quando as minas estão operando a pleno vapor, que o simples uso de equipamentos geradores isolados não dê conta da demanda. Nesses casos pode ser necessário montar uma usina de energia.

As usinas de energia podem ser constituídas por uma série de grupos geradores protegidos por contêineres e interligadas por meio de sistemas de controle. Para criar essas usinas de energia, as mineradoras precisam escolher entre usar um grande número de geradores de baixa potência, ou uma quantidade menor de geradores de alta potência.

Essa escolha deve ser sempre norteada pela possibilidade de se obter economia de escala no uso da energia temporária. Esse é um trabalho que exige uma integração perfeita entre os diferentes equipamentos, por isso as mineradoras devem trabalhar com uma empresa de locação que entenda seu negócio e esteja preparada para fornecer todas as soluções necessárias à atividade, de forma rápida e eficiente.

 

Passo-a-passo da implementação de uma usina de energia

Identificação da demanda

Essa é a primeira fase do planejamento. Nessa etapa a equipe da mineradora e da locadora de energia temporária devem identificar todos os equipamentos que serão utilizados na mina, desde aparelhos de ar condicionado em dormitórios até grandes escavadeiras.

Uma dragline, por exemplo, pode precisar de um fornecimento de seis megawatts. Uma escavadeira pode chegar a consumir quatro megawatts. Logo, apenas esses dois equipamentos, quando operados ao mesmo tempo, demandam 10 MW de energia temporária que precisará ser suprida pela usina.

Fornecedor inicia o planejamento

A locadora dos equipamentos começa então a mobilizar a força de trabalho e os geradores, cabos, caminhões – dentre outras máquinas – para iniciar a construção da usina no menor tempo possível.

Nessa fase uma equipe de engenheiros irá “desenhar” o pacote turn-key, levando em consideração os prazos exigidos pelo cliente e a demanda de energia a ser atendida.

Logística entra em ação

O terceiro passo envolve a logística da construção.  Nessa etapa a locadora testa todos os equipamentos e define os meios de menor custo e maior velocidade para o transporte de todo o material até o local da mina.

Como em qualquer outra ação de logística, o ideal é que o fornecedor esteja o mais próximo possível da “zona de ação”, diminuindo custos de transporte aéreo, marítimo, rodoviário ou por ferrovias.

Preparação do local

Antes da chegada dos equipamentos, a equipe técnica do fornecedor da energia temporária deve visitar o local em que a usina será montada para preparar o espaço.

O terreno deve estar nivelado e compactado, e contar com um sistema de drenagem eficiente de forma a garantir que a usina opere com máxima eficiência e segurança.

Instalação

Com o terreno nivelado e toda a parte de engenharia civil completada, é hora de dar início à instalação dos geradores. Os grupos geradores são posicionados de acordo com o layout criado pelos engenheiros durante a fase de planejamento.

Eles também são dispostos de maneira a facilitar os trabalhos de operação, manutenção e reabastecimento, e de maneira que possam ser rapidamente ligados ou desligados em situações de emergência.

Abastecimento

Uma atenção especial durante a fase de implementação da usina deve ser dada ao planejamento no uso de combustível. A mineradora e a empresa contratada devem criar um plano logístico para programar a periodicidade em que os veículos com combustível devem se dirigir até a mina.

Nesse caso, é importante levar em consideração a dificuldade de acesso ao local do empreendimento. Além disso, medidas de segurança devem ser tomadas para garantir que o combustível fique armazenado em local seguro, sem riscos à força de trabalho.

Por fim, deve-se calcular o consumo médio da usina para evitar desperdícios de combustível. Vale lembrar que o diesel pode se deteriorar caso fique armazenado por longos períodos, o que pode causar problemas aos motores dos grupos geradores.

Configuração

Agora está quase tudo pronto. A equipe técnica inicia então os procedimentos para que os geradores atuem em paralelo, fazem a configuração do sistema, instalam os transformadores (que devem, preferencialmente, estar dentro de contêineres, assim como os geradores) e checam todas as conexões.

Início dos trabalhos na sala de controle

A sala de controle pode ser operada tanto in-loco quanto remotamente, oferecendo total controle sobre a operação da usina.

Check-list das peças sobressalentes

Uma área da usina servirá como depósito de peças sobressalentes. São pequenas partes de geradores, cabos, transformadores, etc, mais propensas a defeitos, e que, por terem atuação crítica, não podem esperar até serem enviadas pelo centro de distribuição da fornecedora.

Encerramento da usina

A extração de minérios, mais cedo ou mais tarde, chega ao fim. Com isso as usinas precisam ser desmontadas, com a mesma agilidade e profissionalismo com que foram erguidas. O local precisa ser deixado limpo e arrumado após a conclusão das atividades.     

 

Climatização é pré-requisito para operação da mina 

A operação de uma mina não precisa apenas do fornecimento de energia temporária. A climatização dos ambientes também é essencial para prover conforto aos trabalhadores, e para o resfriamento de alguns equipamentos que podem quebrar caso funcionem em uma temperatura que não é a ideal.

Dentre as ações de climatização necessárias para o bom funcionamento de uma mina estão o fornecimento de uma temperatura ideal aos trabalhadores, especialmente nos casos de minas subterrâneas.

Há ainda a necessidade de se realizar a ventilação adequada das áreas de trabalho e a redução das temperaturas para aumentar a produtividade das equipes.

Para se calcular a necessidade de ar fresco em uma mina, devem ser levadas em consideração a quantidade de trabalhadores no subsolo, potência e quantidade de equipamentos dentro da mina, e taxa de produção e concentração de gases contaminantes, dentre outros fatores.

A Norma Regulamentadora da Mineração (NRM-06) exige que:

“As atividades em subsolo devem dispor de sistema de ventilação mecânica que atenda aos seguintes requisitos:

a) suprimento de ar em condições adequadas para a respiração;

b) renovação contínua do ar;

c) diluição eficaz de gases inflamáveis ou nocivos e de poeiras do ambiente de trabalho;

d) temperatura e umidade adequadas ao trabalho humano;

e) ser mantido e operado de forma regular e contínua; (...)”.

    

Para manter o conforto e a segurança dos trabalhadores, e para garantir o funcionamento adequados dos equipamentos, o mercado conta com inúmeras soluções de climatização, a exemplo de chillers, fancoil e rooftops, dentre outros.

Chillers

Os chillers são grandes resfriadores de água. É essa água que resfria o ambiente ou as máquinas das minas por meio de uma troca indireta de calor. A água gelada percorre serpentinas e resfriam o ar ambiente ou equipamentos que entram em contato com essas estruturas.

Os chillers são compostos por evaporadores, compressores, condensadores, dispositivos de expansão, termoacumulador, bombas e painéis de controle. Uma das maiores vantagens dos chillers é o baixo consumo de energia.

Fan Coil

Fan coils são grandes caixas consideradas por muitos como o ar condicionado em si, apesar de seu funcionamento acontecer de forma interligada ao chiller. Dentro deles estão as serpentinas de alumínio ou cobre por onde circula a água gelada que resfria um ambiente. Por isso os fan coils são também chamados de “sistemas de condensação de água”.

Outras peças do equipamento incluem ventilador e correias que puxam o ar do ambiente. Esse ar quente passa então por um sistema de filtros e, em seguida, pela serpentina com água gelada, onde acontece o resfriamento. O processo é finalizado com a devolução do ar frio ao ambiente que precisa de arrefecimento.

Os fancoils são especialmente recomendados no caso de minas subterrâneas. Esses equipamentos podem sugar o ar quente do ambiente e levá-lo para a superfície. Ao mesmo tempo, capta o ar puro da superfície e o ar resfriado pelos chillers e os envia para os túneis da mina. Com isso, o ar da mina subterrânea é  ao mesmo tempo filtrado e resfriado.

Rooftop

Outra solução de controle de temperatura dos processos industriais é o rooftop. Trata-se de um equipamento que une as funcionalidades dos chillers e dos fan coils, mas com uma potência menor.

Enquanto chillers e fan coils têm capacidade mínima de 100 TR (toneladas de refrigeração), os rooftops costumam contar com capacidade máxima de 33 TR.

Os rooftops são indicados para ambientes grandes e sem divisórias. São bastante versáteis e de fácil instalação, já que necessitam de apenas um ponto de energia e podem ser colocados em ambiente externo.

 

Por que alugar geradores e equipamentos de refrigeração para minas?

O aluguel de energia temporária e equipamentos de climatização pode ser a melhor solução imediata para os desafios enfrentados pelas mineradoras. Um fornecimento estável e contínuo de energia é indispensável para a mineração, seja no momento da exploração ou da produção.

A construção de usinas de energia pode ser feita rapidamente e praticamente em qualquer lugar do mundo. Sua capacidade pode ser aumentada ou diminuída de acordo com as diferentes demandas da mineradora. Elas podem entrar em operação em poucas semanas, em locais onde a rede tradicional de energia é inexistente, antiquada ou está danificada.

Ao optar pelo aluguel dos equipamentos, as mineradoras evitam utilizar recursos na aquisição de capital e ganham maior flexibilidade para adequar o fornecimento de energia às diferentes etapas da operação da mina.

As empresas podem pagar o uso de geradores, transformadores, chillers, rooftops e fancoils com o próprio lucro de sua atividade, sem precisar separar recursos previamente à operação da mina.

O custo envolvido com o aluguel desses equipamentos é comprovadamente muito menor que aqueles relacionados aos custos de oportunidades perdidas e produção interrompida.

Por tudo isso, o aluguel de energia e climatização pode dar às mineradoras uma vantagem competitiva sustentável. O aluguel fornece flexibilidade operacional, aumenta a produtividade das minas e otimiza processos sem demandar grandes prazos ou recursos.

 




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