Avaliacao de des de Conservacao de Energia Em Circuitos de Britagem de Minerio de Ferro
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Escola de Minas - Departamento de Engenharia de Minas Pós-Graduação Lato Sensu em Beneficiamento Mineral
MAGNO LÚCIO DE ARAÚJO
AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM
CIRCUITOS DE BRITAGEM DE MINÉRIO DE FERRO
OURO PRETO (MG)
2010
ii
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
MAGNO LÚCIO DE ARAÚJO
AVALIAÇÃO DE OPORTUNIDADES DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM
CIRCUITOS DE BRITAGEM DE MINÉRIO DE FERRO
Monografia apresentada ao Programa
de Pós-graduação em Engenharia de
Minas da Universidade Federal de Ouro
Preto, como requisito para obtenção do
título de Especialista em
Beneficiamento Mineral.
Orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Pereira
OURO PRETO (MG)
2010
iii
RESUMO
Os circuitos de cominuição são os maiores consumidores de energia das plantas de
processamento do minério de ferro. Os equipamentos desses circuitos, contudo,
operam de maneira pouco eficiente energeticamente, comparados a outras
máquinas elétricas. Os britadores são equipamentos que permanecem energizados
e em operação mesmo sem a presença de material para processar, gerando
consumo energético não produtivo e, assim, indesejável. A utilização eficiente de
energia elétrica traz benefícios tanto ao processo mineral quanto ao meio ambiente,
motivando o presente trabalho, que busca apresentar oportunidades de conservação
de energia e gestão dos insumos energéticos nos circuitos de britagem de minério
de ferro. As tecnologias disponíveis e metodologias para aperfeiçoar a utilização dos
recursos existentes serão verificadas e será apresentada uma proposta de circuito
de britagem otimizado em termos de eficiência energética. Serão utilizados como
referência circuitos reais e provenientes de literatura, de forma a buscar a redução
do tempo de funcionamento dos britadores sem carga, melhorias na cadeia logística
e de informação no circuito. Tornar o consumo energético da cominuição mais
eficiente e racional resulta diretamente na melhoria dos resultados financeiros do
processo mineiro e em seu impacto ambiental. Somados aos benefícios materiais, o
uso consciente da energia elétrica é uma ação com forte apelo de consciência
ambiental. As empresas de mineração são constantemente alvo de questionamentos
quanto às interferências no meio ambiente e deste modo justifica-se também o tema
desse trabalho por contribuir com a melhoria da imagem das companhias
mineradoras junto à sociedade.
Palavras Chave: Eficiência energética, Britagem, Conservação de energia, Minério
de ferro, GERBI
Formatado: À esquerda
iv
ABSTRACT
The higher energy consumption fraction within the iron ore process is used in the
comminution circuits. However, the equipments at those circuits work inefficiently,
compared to other electrical machines. The crushers are electrical machines that
remain in operation even without material to process, consuming an unwelcome non-
productive energy. The efficient electrical energy use brings benefits to the mineral
process as well as to the environment, motivating this work, which looks for energy
saving and its consumption management opportunities at the iron ore crushing
circuits. The available technologies and methodologies aiming energy resources’ use
improvement will be analyzed and, thus, a finest hypothetical crushing circuit, in
terms of energy efficiency, will be presented. In the research, real circuits and others
from literature will be used as reference to best practices in crushers’ non-productive
operation time reduction and improvements at the information flow and ore logistic
chain. Making the comminution energy consumption more efficient and rational
improves directly the mining process economic results and reduces its environmental
impact. Hence, in addition to material benefits, the rational energy use shows
company’s environmental care. Mining companies are often accused of environment
intervention, also reinforcing the theme purposed in this work, since the efficient use
of energy contributes positively to this industry sector image amongst the society.
Keywords: Energy efficiency, Crushing, Iron ore, GERBI
Formatado: À esquerda
v
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .....................................................................................................1
2. OBJETIVOS .........................................................................................................2
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................4
4. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA BRITAGEM...............................................31
5. DISCUSSÃO DOS ASSUNTOS ABORDADOS.................................................38
6. CONCLUSÃO ....................................................................................................44
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................45
Excluído: 32
Excluído: 39
Excluído: 45
Excluído: 46
Excluído: 1. INTRODUÇÃO1¶2. OBJETIVOS 2¶3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4¶4. BRITAGEM 20¶5. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA BRITAGEM 32¶6. DISCUSSÃO DOS ASSUNTOS ABORDADOS 39¶7. CONCLUSÃO 45¶8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 46¶1. INTRODUÇÃO 1¶2. OBJETIVOS 2¶3. Revisão Bibliográfica 4¶4. BRITAGEM 20¶5. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA BRITAGEM 32¶6. Discussão dos assuntos abordados 39¶7. Conclusão 45¶8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 46¶
Excluído: 1. INTRODUÇÃO1¶1.1. Introdução 1¶2. Objetivos 2¶3. Revisão Bibliográfica 4¶3.1. Histórico 5¶3.2. Motivação para aplicação de medidas de eficiência energética 7¶3.3. Aplicações gerais em projetos de eficiência energética 9¶3.3.1. Programa de Gestão Energética (PGE) – PROCEL/GERBI 10¶3.3.2. Gestão pelo lado da demanda (DSM) 17¶4. BRITAGEM 20¶4.1. Cominuição 20¶4.2. Britadores 20¶4.2.1. Britadores primários 21¶4.2.2. Britagens secundária, terciária e quaternária 24¶4.3. Circuitos de Britagem 29¶5. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA BRITAGEM 32¶5.1. Automação e controle 33¶5.2. Simulação Computacional 35¶5.3. Eficiência na fratura das partículas na britagem 37¶6. Discussão dos assuntos abordados 39¶7. Conclusão 45¶8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 46¶1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS 1¶1.1. Introdução 1¶1.2. Objetivos 1¶2. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 3¶
¶... [1]
1
1. INTRODUÇÃO
A busca por processos mais eficientes é uma constante nos setores produtivos, em
especial na indústria de minério de ferro. Nessa, oportunidades para agregar valor
ao material por alteração do produto final, como a eliminação de um determinado
mineral indesejado presente na frente de lavra ou a obtenção de níveis mais baixos
de SiO2, são normalmente dispendiosas e afetam a produtividade.
As plantas de beneficiamento mineral utilizam principalmente energia elétrica, além
do considerável uso de diesel para caminhões, que não será diretamente tratado
nesse trabalho. A eletricidade é necessária para transporte, redução, seleção e
bombeamento do minério, além de outras finalidades úteis, como iluminação e
condicionamento dos ambientes, em especial salas elétricas e escritórios. O custo
da energia utilizada nessas atividades influencia o custo do minério e a margem de
lucro das empresas.
Excluído: <#>INTRODUÇÃO¶
2
2. OBJETIVOS
Com o objetivo de apresentar propostas para a redução desses custos, além de
outros benefícios que a redução do consumo de energia elétrica proporciona, optou-
se nesse trabalho por abordar a área da mineração com maior consumo energético,
conforme Neves e Tavares (2004) e Sampaio (2007), a britagem. Não foram
encontrados dados brasileiros, porém o departamento de energia dos Estados
Unidos, DOE (U. S. Departament of Energy), estima que 75% da energia utilizada no
processo de beneficiamento mineral seja aplicada nos circuitos de cominuição,
correspondendo a 30% da energia consumida em todo o processo de mineração,
conforme Tromans (2007).
Será apresentado um histórico, os principais termos e informações sobre o tema
“eficiência energética”, seus principais conceitos e aplicações no contexto geral e
especificamente no âmbito industrial.
As propostas de economia de energia terão foco na racionalização do uso de
energia, visando à redução do consumo de energia nos circuitos de britagem na
mineração de minério de ferro. Os estudos foram baseados em métodos para
aumentar a eficiência energética do sistema sem alterações físicas ou químicas do
mineral beneficiado, como melhorias de logística, automação e no uso e tecnologia
dos equipamentos empregados no processo. Essa abordagem visa, portanto, o
ganho com a conservação de energia sem alterações de produtividade ou qualidade
do produto final.
Apresentam-se, também, metodologias de gestão energética, que contribuem não
somente na redução do consumo de energia por tonelada produzida, mas na
manutenção dos melhores índices de consumo ao longo do tempo. Essas técnicas
serão utilizadas para a análise de oportunidade de melhorias de curto e longo prazo
nos processos de britagem do minério de ferro. Envolvem, principalmente,
treinamento das pessoas envolvidas no processo e conscientização geral sobre o
uso racional da energia elétrica.
Por fim, serão discutidos os benefícios com a execução de projetos com esse foco,
que além de econômicos, contribuem para a redução de efeitos indesejados da
geração e distribuição de energia elétrica e, consequentemente, para a imagem da
3
empresa, normalmente afetada por uma visão negativa, no aspecto ambiental, de
suas atividades.
4
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Para abastecer seu mercado consumidor, uma concessionária de energia produz
energia elétrica por meio de usinas hidrelétricas, termelétricas, eólicas e
fotovoltaicas, entre outras. A concessionária de energia mantém contínuos planos de
investimentos, aplicando recursos para melhorar seus serviços e atender a toda
população, conforme Salum (2005).
Mas é preciso utilizar a energia de maneira eficiente. O desperdício aumenta a
necessidade de novos investimentos em ampliações do parque gerador e do sistema
elétrico, elevando o custo da energia, além de afetar o meio ambiente pela
inundação de grandes áreas das barragens das hidrelétricas. Dentro das empresas,
a instalação de equipamentos ou infra-estrutura mal dimensionados ou pouco
eficientes pode gerar não apenas o aumento do consumo de energia, mas também
de materiais e estruturas para a instalação desses.
A análise da utilização da energia tem por objetivo diagnosticar o consumo, levantar
potenciais melhorias em eficiência energética e prospectar soluções que resultem
em melhoria do desempenho das unidades consumidoras, com conseqüente
aumento de competitividade. Conforme informações apresentadas pela Petrobrás
(PETROBRAS, 2009), a implantação de medidas para conservação de energia
poupa recursos naturais, como o petróleo e o gás, diminui custos de produção,
possibilita a produção de bens cada vez mais baratos e competitivos, melhora o
desempenho econômico de empresas e reduz a necessidade de se investir em infra-
estrutura e energia, pois é mais barato conservar do que gerar energia, garantindo
mais verba para ser destinada a outros fins. Além disso, essas ações podem
assegurar o retorno do investimento realizado, já que o montante é recuperado ao
longo da vida útil de equipamentos, por conta da economia de energia resultante.
SALUM (2005) definiu eficiência energética como a utilização da “energia de forma a
obter o máximo benefício com o menor consumo, evitando os desperdícios ou o uso
inadequado, sem, no entanto, diminuir a qualidade de vida, o conforto, a segurança
Formatado: Título 2
Formatado: Cor da fonte:Automática
Formatado: Cor da fonte:Automática
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Excluído: . (essa frase ficou sem sentido)
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Excluído: ocorrida
Excluído: ”
Excluído: Esse parágrafo precisa ser melhorado
5
e a produtividade”. Já a ABESCO (2010) (Associação Brasileira das Empresas de
Serviços de Conservação de Energia) definiu um projeto de eficiência energética
como “um conjunto de medidas bem definidas que, quando implantadas, levarão a
uma redução, previamente determinada, dos custos de consumo de água e/ou
energia de uma empresa ou empreendimento, mantendo-se os níveis de produção e
da qualidade do produto final.” Em outras palavras, economizar energia não é
“apagar a luz”, mas utilizar a iluminação correta no tempo necessário.
3.1.1. HISTÓRICO
Segundo Garcia, (2003), “a década de 1970 é sempre o marco inicial nos estudos
sobre eficiência energética. Os choques do petróleo alertaram para uma possível
escassez futura de energia. Concomitantemente, cresceu a preocupação com o
meio ambiente, que é negativamente impactado pelo uso da energia, notadamente
na emissão de gases de efeito estufa”.
Em 1985-6, alteraram-se as perspectivas: baixam-se os preços do petróleo, reduz-se
a capacidade de expansão do setor elétrico por causa das baixas tarifas e juros do
mercado internacional. É preciso economizar eletricidade. É criado, então, o
PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica, cuja ação vai
realmente implementar o uso eficiente da energia elétrica no Brasil.”
Contudo, quando boa parte do Brasil passou por severas limitações de oferta de
energia elétrica nos anos 2001 e 2002, as indústrias buscaram a preservação dos
seus negócios por meio de medidas emergenciais de eficiência energética e até
cortes na produção e não houve ação efetiva do PROCEL na ocasião. O Governo
Federal lançou nessa ocasião um “pacote” de medidas destinadas a diminuir os
desperdícios no consumo deste energético, porém não foi focado no âmbito
industrial. Das lições aprendidas, ficou a capacidade da maioria dos consumidores e
das indústrias em reduzir seu consumo de eletricidade sem interrupção de suas
atividades.
Apenas as ações relativas a motores elétricos, para os quais foram regulamentados
índices mínimos de eficiência, afetavam o setor de mineração. Vários equipamentos
ainda estão em processo de regulamentação pela Lei 10.295/01, mas há forte
Formatado: Cor da fonte:Automática
Formatado: Título 3
Formatado: Cor da fonte:Automática
Formatado: Cor da fonte:Automática
Formatado: Cor da fonte:Automática
Excluído: , (ano)
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Excluído:
Excluído: ou
Excluído: sinalização (ou perpectivas
Excluído: )
6
predominância para equipamentos de uso residencial e comercial, como, por
exemplo, geladeiras, lâmpadas fluorescentes, fogões, fornos, ar condicionado de
parede e entre outros.
As duas iniciativas federais que apresentam maior atenção ao setor industrial são o
PROCEL - Indústria e o PROESCO, que é uma linha de crédito do BNDES. A
atuação do PROCEL - Indústria visa, entre outros pontos, minimizar perdas em
sistemas motrizes já instalados na indústria brasileira. Já a linha de crédito
PROESCO do BNDES financia, diretamente ou por meio de seus agentes, até 80%
do valor de projetos de eficiência energética. Atualmente, esse setor representa
40,7% da energia consumida no Brasil. Como comparação, a soma dos consumos
de energia dos setores residencial, comercial e público soma apenas 15,8% do total
(CNI, 2009 apud BEM, 2008). Entretanto, os programas federais existentes de
eficiência energética estão mais focados nestes três últimos setores citados.
Outro recurso para projetos de eficiência energética é o Programa de Eficiência
Energética – PEE da ANEEL. Os recursos do PEE são formados pela destinação de
0,5% da Receita Operacional Líquida - ROL da maioria das concessionárias. Esses
recursos devem ser aplicados em projetos de eficiência energética aprovados pela
ANEEL. Entretanto, metade deste valor, ou 0,25% da ROL, deve ser direcionado
obrigatoriamente a consumidores de baixa renda.
Em 2009, o Ministério de Minas e Energia se dispõe a desenvolver uma estratégia
nacional de eficiência energética. O Plano Nacional de Energia 2030, aprovado pelo
Conselho Nacional de Política Energética – CNPE definiu metas de 10% de
conservação de energia.
Verifica-se que existe no Brasil o conhecimento das técnicas e métodos para realizar
um programa de eficiência energética, mas ainda cabe um amplo debate para a
consolidação de um plano de metas efetivo que leve em consideração as
oportunidades e barreiras existentes no país.
Os governos de outros países criaram estruturas específicas - departamentos de
ministérios - como responsáveis pelo planejamento e gerenciamento dos programas
de eficiência energética na indústria (EUA - DoE, Canadá - OEE, Finlândia - Motiva,
Dinamarca - ENS, México - CONUE e Austrália - RET). Países como Nova Zelândia
7
- EECA, Japão, Alemanha – DENA e China criaram agências específicas para esta
finalidade. Como exemplo, a agência sueca trata da área energética como um todo e
a agência francesa lida também com questões ambientais. A Inglaterra criou uma
empresa privada, a EST, para buscar reduções nas emissões de gases de efeito
estufa, lançando mão de estratégias de eficiência energética.
Dentre as propostas das agências de outras nações para a eficiência energética
encontra-se o estímulo a parcerias público-privadas para pesquisa e
desenvolvimento de equipamentos e processos industriais eficientes. Com esta
parceria se diminui os riscos e as incertezas associadas a ganhos de eficiência
energética. Os EUA têm apostado nesta estratégia há bastante tempo, sobretudo
através do DoE. Outro país que também tem seguido este caminho, de forma
significativa, é a Austrália. O Brasil, por sua vez, possui fundos de desenvolvimento
tecnológico que poderiam receber demandas de investimento para projetos de
otimização energética industrial.
A definição de normas internacionais, como da ISO para consumo de energia, é
também uma tendência mundial. Países como EUA, China, Dinamarca e México
possuem normas de gestão otimizada de energia na indústria, compatíveis com a
ISO 9000 e a ISO 14000. No Brasil, encontra-se em discussão a proposta de uma
norma ISO para gestão da energia na indústria. A liderança dessa discussão está
com a ABNT, com apoio da Eletrobrás e da Petrobrás.
3.1.2. MOTIVAÇÃO PARA APLICAÇÃO DE MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Nos programas de eficiência energética dos países desenvolvidos as preocupações
ambientais vêm alcançando a primazia nas motivações para os programas de
eficiência energética. Já em boa parte dos países em desenvolvimento, incluindo o
Brasil, existem, além desses, outros motivadores para estes programas como, por
exemplo, a melhor utilização das capacidades de suprimento de energia disponíveis,
particularmente de energia elétrica
Para as empresas individualmente, a implantação de um programa de eficiência
energética se justifica por várias vertentes, sendo as principais, segundo (Salum,
2005):
Formatado: Título 3
Excluído: ¶
8
• Custos crescentes do kWh, pela escassez de recursos naturais e financeiros;
• Custo do kWh economizado é menor do que o kWh gerado;
• Redução dos custos no produto;
• Consciência dos prejuízos causados pelo desperdício;
• Postergação ou redução de investimentos em equipamentos elétricos;
• Aumento da produtividade e competitividade;
• Melhoria da eficiência de processos e dos equipamentos;
• Minimização do impacto ambiental causado pelas usinas geradoras.
Os estudos para obtenção dessas melhorias tornam-se mais atraentes ao possuírem
focos técnico-econômicos, de forma que a implantação das propostas seja viável de
forma que a economia obtida com a redução do consumo dos insumos energéticos
compense os investimentos necessários. Essa proposta é normalmente adotada
pelas empresas prestadoras de serviço de conservação de energia, as ESCOs.
Conforme a ABESCO, “ESCOs (Energy Services Company) são empresas de
engenharia, especializadas em serviços de conservação de energia, ou melhor, em
promover a eficiência energética e de consumo de água nas instalações de seus
clientes”. Uma ESCO oferece serviços de identificação de oportunidades para
reduzir gastos com energia, implantação das oportunidades identificadas e startup
dos novos sistemas, incluindo o Plano de Medição & Verificação (M&V). O
acompanhamento das variáveis energéticas, disponibilizado pelo M&V, após a
implantação das ações de eficiência energética são importantes para avaliar os
ganhos obtidos e verificar possíveis desvios geradores de aumento indiscriminado
do consumo de energia após a realização dos projetos.
Apesar das motivações em torno da implantação de ações de conservação de
energia apresentadas, algumas barreiras são encontradas para implantação desses
projetos. No trabalho realizado pelo CNI (2009) em conjunto com a Eletrobrás e o
PROCEL, foram apontadas algumas das principais barreiras para projetos de
eficiência energética na indústria brasileira e, em especial, são apresentados a
seguir os pontos de melhoria relativos à indústria extrativa mineral, a saber:
• necessidade de maior difusão das tecnologias mais eficientes e dos
potenciais benefícios;
Formatado: Não Realce
Formatado: Não Realce
Formatado: Não Realce
Formatado: Não Realce
9
• percepção de riscos altos com a introdução de novas tecnologias;
• baixa liquidez e restrições de acesso a linhas de financiamento, para os casos
das pequenas e médias empresas do setor;
• necessidade de treinamento de pessoal para identificar oportunidades de
eficiência energética e para fazer a gestão dos projetos que se mostrarem
viáveis ou contratar empresas especializadas, como as ESCOs.
No resto do mundo já existem várias frentes para o desenvolvimento de projetos
com foco em eficiência energética. No trabalho CNI/ELETROBRÁS (CNI, 2009)
foram analisados programas de eficiência energética industrial, desenvolvidos em 12
países e na União Européia. Os seguintes resultados foram apresentados:
• 94% dos programas associam ganhos de eficiência com ganhos ambientais;
• 82% possuem algum tipo de incentivo financeiro ou tributário para ações de
eficiência energética;
• 62 % são programas voluntários;
• 62% promovem a substituição de equipamentos e alteração de processos
industriais;
• 54 % disponibilizam informações técnicas.
Alguns dos instrumentos listados já têm sido utilizados no Brasil, requerendo apenas
aperfeiçoamentos. Como exemplo, as ações do PROCEL de capacitação e
treinamento e fomento a diagnósticos industriais.
Há de se considerar na análise de implantação da experiência internacional no Brasil
de forma se obter os melhores resultados possíveis. Com essa visão, neste trabalho
foram utilizadas como referência metodologias e propostas de eficiência energética
tanto de fontes nacionais como internacionais.
3.1.3. APLICAÇÕES GERAIS EM PROJETOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
Iniciativas com focos variados podem ser encontradas em busca do aumento da
eficiência energética. Serão apresentadas a seguir algumas delas.
Formatado: Não Realce
Formatado: Não Realce
Formatado: Não Realce
Formatado: Título 3
Formatado: Não Realce
Excluído:
10
3.1.3.1. PROGRAMA DE GESTÃO ENERGÉTICA (PGE) – PROCEL/GERBI
Existe uma técnica adotada em vários países, denominada PCE – Planejamento
Corporativo de Energia, divulgada no Brasil pelo Programa GERBI (Greenhouse Gas
Emission Reduction in the Brazilian Industry) - esta técnica dispõe de várias
ferramentas no sentido de implantar a gestão energética em uma empresa,
integrando as dimensões tecnológica, organizacional e comportamental, conforme
(GERBI, 2003 apud Garcia, 2008).
3.1.3.1.1. Projetos Técnicos
Dentre as metodologias que compõem o conceito de gestão energética, que serão
abordadas nesse trabalho, apresentam-se os 7 Passos para a Eficiência Energética,
que “estabelece um método racional e progressivo para otimizar as ações de
eficiência energética na empresa, partindo do conhecimento de seus custos, e
otimizando o uso final ao ponto de suprimento, para então prover ótimas soluções de
suprimento, como está esquematizado na Figura 1: primeiro entender o consumo
atual para então encontrar as oportunidades de melhoria.” (GARCIA, 2008)
Figura 1 - 7 passos para a eficiência energética (GERBI, 2003 in GARCIA, 2008)
Formatado: Título 4
Formatado: Título 5
11
A estrutura de preço adotada pelo setor elétrico geralmente considera que diferentes
consumidores devem ter tarifas também diferentes. Sendo assim, a empresa deve
verificar se a tarifa energética aplicada é a mais conveniente e deve conhecer muito
bem os custos envolvidos no contrato de energia junto à concessionária de energia
elétrica.
Existem alguns tipos de tarifação da energia elétrica, que dependem da
característica do consumidor. Essas são dividas entre a tarifa convencional,
normalmente aplicada para uso residencial ou pequenos consumidores, com preço
fixo por kWh consumido, e a tarifa horo-sazonal, a qual se direciona a empresas ou
a grandes consumidores. Nessa última, os preços são diferenciados de acordo com
a sua utilização durante as horas do dia e durante os períodos do ano.
Conforme (Salum, 2005), “as tarifas horo-sazonais também permitem ao consumidor
reduzir suas despesas com energia elétrica, desde que ele consiga programar o seu
uso. Essa redução poderá ser obtida evitando-se o horário de ponta e/ou
deslocando-se o consumo para determinados meses do ano.”.
Deve ser observada também a existência de multas decorrentes de consumo acima
do estipulado em contrato ou devido a problemas na malha elétrica interna à
empresa.
Em alguns casos ainda, as empresas têm geração própria de energia ou o uso de
outras energias além da elétrica, como gás, carvão ou até mesmo solar. Essas
outras fontes devem ser consideradas para a determinação do custo total com
energia.
Nesse ponto é importante comparar o consumo de energia atual com dados
históricos. Caso já tenham ocorrido períodos em que houve consumos menores de
energia com o mesmo nível de produção e a mesma planta instalada, é clara a
existência de um ajuste dos equipamentos ou metodologia de produção mais
eficiente.
Esse momento histórico deve ser atentamente observado para servir como uma
meta inicial para operação da planta e, se possível, buscar entender as condições
de operação dessa ocasião para então replicá-las.
Excluído: <#>Entender o consumo atual¶¶<#>Entender os custos¶
Excluído: (Retirei comparar-se)
12
Conforme Salum (2005), “O indicador de consumo mais utilizado para avaliar o
desempenho de uma unidade consumidora é o consumo específico, que é a relação
entre o consumo de energia elétrica (kWh) e a respectiva produção (em unidades,
toneladas, litros, etc.).”
A monitoração utilizando o consumo específico permite a comparação da eficiência
da planta em taxas distintas de produção. Cabe ressaltar que, caso não sejam
eliminadas as parcelas de consumo de energia não diretamente relativas à
produção, como iluminação e condicionamento de ambientes, deve-se atentar para
a influência de uma possível alteração desse consumo no tempo, o que poderia
afetar a veracidade da comparação entre períodos.
Ce = Eee / Pe
Onde:
Ce = Consumo específico
Eec = Energia elétrica consumida
Pe = produção específica de determinado produto (em unidades, toneladas, litros,
etc.,)
Verificando como é distribuído o consumo de energia ao longo do tempo pode-se
encontrar eventuais oscilações de consumo, que são normalmente indesejadas.
Essas oscilações podem apontar o uso de equipamentos desnecessários em um
pico de consumo ou a utilização de máquinas com baixa demanda em momentos de
reduzida produção. As duas situações devem ser evitadas, visto que o caso acima
da média força um maior contrato de demanda, mais caro, ou a ultrapassagem da
demanda máxima, gerando multas. Já no caso do funcionamento em baixa carga, os
equipamentos podem estar funcionando em pontos de operação menos eficientes,
por estarem fora das características para as quais foram projetados.
Um último passo deve ser ainda seguido para o entendimento do consumo de
energia de uma unidade. Indica-se a avaliação do consumo e demanda
separadamente para cada um dos setores da planta analisada, comparando-se o
Excluído: <#>Entender quando (retirar)¶
Excluído: <#>Entender onde (retirar)¶
13
peso dessa em relação ao todo. Dessa forma pode-se evidenciar um processo ou
sistema que possua um uso mais intensivo de energia.
Essas informações podem ser utilizadas para a definição de uma área prioritária
para a execução de ações de eficiência e acompanhamento do consumo ou mesmo
em momentos de tomada de decisão. Esses dados podem auxiliar caso seja
necessário decidir pela utilização ou não de determinada facilidade baseando-se na
relação entre o custo da energia e o benefício esperado.
Após a avaliação do consumo, inicia-se a etapa de busca pelas oportunidades de
conservação de energia. O presente trabalho será focado em economias de energia
elétrica
A energia elétrica é definida matematicamente pela expressão E = P x t, onde “E” é
a energia elétrica, normalmente expressa kWh quando se refere ao consumo
elétrico, “P” é a potência solicitada pela carga - kW - e “t” é o tempo de
funcionamento da carga - em h. Para economizar energia elétrica existem duas
formas: uma é reduzindo a potência das cargas e a outra é reduzindo o tempo de
funcionamento dessas. (SALUM, 2005).
Sendo assim, basicamente, pode-se economizar energia de duas formas, sendo
essas não excludentes mutuamente:
• Redução da potência: melhoria da eficiência com o emprego de novas
tecnologias ou pelo redimensionamento dos equipamentos;
• Redução do tempo: melhoria de processos produtivos, mudanças de hábitos
e automatização.
Uma vez identificadas as oportunidades de emprego de métodos ou equipamentos
mais eficientes, investiga-se o uso de energia que não é empregada de maneira
produtiva ou para atendimento a normas que visam ao conforto e segurança de
pessoas. Essas práticas devem ser evitadas por meio da análise e eliminação de
fatores geradores de desperdício. Seguem abaixo alguns exemplos normalmente
encontrados:
Excluído: <#>Encontrar oportunidades de melhoria (retirar)¶
Excluído: .
Excluído: ¶<#>Eliminar o desperdício (retirar)¶
Excluído: Nessa etapa
Excluído: avalia-se
Excluído: ,
Excluído: ndo
14
• Modificações na configuração do processo. Ex.: Eliminação de válvulas
restringindo fluxo de fluidos à jusante de bombas.
• Utilização de automação para atuação em momentos de desperdício. Ex.:
Desligamento automático de lâmpadas utilizando sensores de presença.
• Manutenção preditiva, preventiva e corretiva, identificação de perdas e
eliminação dessas.
Nesse trabalho, conforme já apresentado, serão estudadas oportunidades para
eliminar desperdícios de energia na cominuição de minério de ferro, observando
nesse processo a existência das oportunidades apontadas no parágrafo anterior.
Alguns equipamentos podem não operar da maneira mais eficiente possível, devido
a incertezas existentes na fase de projeto ou modificações das exigências do
equipamento ao longo da vida da planta, sendo essas intencionais ou não.
Deve-se, por meio de medições ou avaliações da operação dos equipamentos,
determinar a relação entre a máxima eficiência do equipamento. Essa é dada pela
razão entre os valores de eficiência apresentados pelo fabricante ou estimados,
baseando-se em experiência ou análises laboratoriais, e a eficiência real,
encontrada em campo. Caso se encontre uma relação insatisfatória, devem ser
tomadas ações para a maximização da eficiência, seja pela adequação do processo
ou ambiente, ou seja, pelo redimensionamento da instalação atual.
Várias ações simples com foco na eficiência energética podem ser encontradas na
literatura e em sites da internet. Em especial, podem-se citar as recomendações
disponibilizadas pelas agências de vários países envolvidas com o tema, citadas no
capítulo 3.1.1.
Após a implantação das medidas de eficiência energética, devem ser então
observados os ganhos obtidos e a efetiva redução do consumo e da demanda
energética do sistema. Com esses dados, pode ser reavaliado o contrato de
fornecimento de energia com a concessionária e definir a melhor matriz energética
para a obtenção do menor custo possível para a energia.
Nesse redimensionamento, devem ser considerados os prazos de vigência dos
contratos e as expectativas de expansões ou aumentos de produção, que podem
Formatado: Normal, Semmarcadores ou numeração
Excluído: ¶Maximizar a eficiência (retirar)
Excluído: pode-se
Excluído: 2.1
Excluído: <#>Otimizar o fornecimento (retirar)¶
15
elevar o consumo de energia elétrica acima dos observados no momento das
avaliações em campo, mesmo com a planta operando de forma mais eficiente.
3.1.3.1.2. Ações Gerenciais
Segundo Aragão Neto (2005), há várias definições para gestão energética: “o uso
criterioso e eficaz de energia a fim de maximizar os lucros e aumentar as posições
competitivas (COPEHART, citado por DIXON E TRIPP, 2003). O programa britânico
Action Energy (2004) define gestão energética como a aplicação estruturada de uma
série de técnicas de gestão que permite a uma organização identificar e implementar
ações que reduzam o consumo e custos com energia.”
Estes conceitos sugerem que, ao invés de ser encarada como um mero insumo, a
energia deve ser vista como um fator diferencial para garantir a sobrevivência e
sucesso da empresa. Os resultados podem ser potencializados com a adoção de um
processo contínuo e integrado a outras áreas da gestão tais como qualidade, meio
ambiente, processos, custos, etc.. Ações para redução de consumo de energia
baseadas somente em mudanças de equipamentos tendem a ter vida curta e
resultados menos efetivos.
A gestão energética é um importante fator de melhoria para as empresas. Dessa
forma, adotar uma visão mais abrangente com relação ao uso da energia contribui
para a permanente redução de custos, aumento de margens de lucro e
competitividade. Mas para um programa de gestão ser bem sucedido, é fundamental
reconhecer o papel do fator humano, incluindo as necessidades de treinamento.
Segundo o PGE, do PROCEL/GERBI, conforme (GARCIA, 2008) “na dimensão
organizacional, o objetivo é integrar a gestão energética ao dia-a-dia da empresa,
tornando-a uma tarefa usual como a administração de materiais e pessoal o é em
muitas organizações. A definição clara de uma equipe responsável e suas
atribuições, o envolvimento da alta diretoria, a inserção da atividade na cultura
própria da empresa, a definição de uma política energética, são tarefas relacionadas
à integração desta dimensão à gestão energética. O PROCEL/FUPAI considera a
formação de uma CICE - Comissão Interna de Conservação de Energia, como já
instituído na administração pública federal, para o gerenciamento da energia. Na
dimensão comportamental, o foco abordado pelo GERBI refere-se ao treinamento e
16
conscientização do pessoal, destacando especial importância à comunicação dos
resultados obtidos com o programa de gestão energética. Também o
PROCEL/FUPAI destina um capítulo à comunicação do programa e à importância do
treinamento e conscientização.“
Assim, vê-se a importância direcionada nos programa de gestão energética ao fator
humano, o qual necessita de especial atenção para o sucesso de ações com foco
em conservação de energia. Portanto, são recomendadas atividades específicas
voltadas à capacitação, com foco no uso racional de energia, às pessoas envolvidas
na atividade da companhia, do nível operacional a gestores.
Aproveitar a cultura organizacional é uma alternativa interessante, pois
necessariamente o processo de gestão energética deve ser integrado aos demais
processos da empresa para a obtenção de um resultado mais efetivo das ações de
eficiência energética. Como exemplo, um planejamento energético corporativo
poderia realizar ações coordenadas nas corporações, como diretrizes para o setor
de compras apenas adquirir equipamentos de alta eficiência e, para o departamento
de gestão de pessoas, recomendações de treinamentos básicos aos funcionários
para disseminar a cultura contra o desperdício de energia.
Um aspecto interessante da técnica PCE é a concepção de várias ferramentas que
podem auxiliar na implantação e consolidação do programa:
• Matriz de gerenciamento energético: ajuda no diagnóstico do atual estágio de
gerência energética da empresa e quais passos empreender;
• Matriz de treinamento: também ajuda no diagnóstico da situação vigente dos
programas de treinamento e conscientização;
• Os 7 Passos para a Eficiência Energética: apresentados na seção anterior;
• MT&R (monitoring, targeting and reporting): permite a incorporação
sistemática das melhores práticas de operação visando à redução do
consumo de energia nos sistemas produtivos da empresa, seja um
equipamento específico, como uma caldeira, um processo, como o
tratamento d’água, ou um departamento, reunindo vários processos.
Considera também como otimizar as oportunidades de financiamento de
melhorias.
Excluído:
17
A gestão energética engloba ações para otimizar e reduzir os custos com energia,
incluindo o uso de equipamentos mais eficientes, assim como traz algumas
economias adicionais, haja vista as que podem ser obtidas com a implantação da
técnica de MT&R. Contudo, requer alguns investimentos, como treinamento e
comunicação. Todavia esses se justificam, lembrando que na verdade as ações de
gestão energética estão integradas com as outras ações de eficientização e que seu
maior benefício está na consolidação, ao longo do tempo, das economias obtidas.
Uma boa gestão energética aumenta as chances de que medidas de eficiência
energética tenham seu valor reconhecido.
3.1.3.2. GESTÃO PELO LADO DA DEMANDA (DSM)
O gerenciamento pelo lado da demanda, ou do inglês Demand-Side Management
(DSM), é o esforço sistemático para promover mudanças nos padrões de uso de
eletricidade, porém tratam-se de ações desenvolvidas e implementadas
essencialmente pelas companhias de eletricidade dentro de uma área geográfica,
embora em alguns países, como o Brasil, as agências de governo também as
realizem.
Esse tipo de programa, conforme (JANUZZI & SWISHER, 1997) “necessita
inicialmente de uma avaliação da evolução futura do perfil de carga e da quantidade
de energia demandada pelos consumidores da concessionária de eletricidade (CE).
As estratégias de DSM considerarão diversas iniciativas que têm como objetivo
mudar a forma da curva de carga ou sua área total (a integral da curva de carga dá a
energia total consumida) ou ainda por uma combinação de ambas as iniciativas.
”Essas iniciativas se dividem em programas de gerenciamento de carga e
investimentos em eficiência energética.
Os programas de gerenciamento de carga incluem medidas que objetivam evitar o
aumento de capacidade de produção de eletricidade ou fazer melhor uso daquela
existente. A meta é modificar o perfil do consumo temporal de carga, podendo o
consumo total de energia elétrica permanecer constante ou até mesmo crescer. Com
esse foco, podem ser tomadas algumas ações:
• Mudança na estrutura tarifária: Tarifas especiais em horário de pico;
Formatado: Título 4
18
• Controle direto de carga: Contratos e medidores de demandas nos
consumidores;
• Introdução de tecnologias específicas: sistemas automatizados para
operarem em momentos de energia mais barata
Já os programas de investimento em eficiência energética baseiam-se em esforços
para diminuir o consumo unitário de um particular uso final de energia. Essas
medidas podem ser um subconjunto do programa de gerenciamento de carga e
normalmente são direcionados à utilização de tecnologias mais eficientes. O objetivo
com essas ações é a redução do consumo de energia ou ao menos a redução da
taxa de crescimento, evitando assim a necessidade de aumento da capacidade de
produção das usinas geradoras. As ações normalmente tomadas são:
• .Auditorias e informação: avaliação de qual é o uso final da energia e as
tecnologias empregadas, servindo para definir o perfil dos consumidores e
nortear as demais ações de DSM;
• Incentivos e empréstimos: empréstimos com taxas de juros mais baixas e
pagamentos parcelados. Podem incluir ainda subsídios e descontos para
compra de equipamentos mais eficientes;
• Instalação direta/Companhia de serviço de Energia (ESCO): a própria CE
distribui equipamentos aos consumidores ou implanta uma determinada
metodologia por meio das ESCOs;
• Incentivos a fornecedores: incentivos financeiros a fabricantes que produzem
equipamentos mais eficientes ou acordos para que esses tornem seus
produtos mais eficientes.
Os custos com a energia devem ser conhecidos e avaliados ao início e ao final das
analises de oportunidades de conservação de energia, para balizar a viabilidade da
execução de um projeto com foco em eficiência energética, conforme apresentado
na descrição da sistemática para a execução de projetos dessa natureza pelas
indústrias, no exemplo do GERBI. O alinhamento entre ações das empresas e as
diretrizes dos programas de DSM é recomendável, pois tende a potencializar os
resultados globais, tanto em redução do consumo de energia elétrica, como no
aumento da atratividade financeira na implementação das melhorias nos sistemas.
19
3.2. BRITAGEM
3.2.1. COMINUIÇÃO
A etapa de cominuição deve ser realizada de forma a cumprir, principalmente, as
seguintes metas:
• Atender às exigências de tamanho máximo dos produtos, permitindo o
transporte e a estocagem dos mesmos;
• Evitar a geração de quantidades excessivas de finos, obtendo um
produto em que as espécies minerais encontradas na mina estejam
liberadas umas das outras e possam ser submetidas à etapa de
beneficiamento, visando à concentração do mineral de maior interesse.
Uma vez que a maioria dos minérios assim como o minério de ferro, possuem seus
minerais minérios agregados a minerais de ganga, deve-se inicialmente liberá-los
para que a separação possa ser realizada na etapa de beneficiamento.
Explosivos são utilizados na mina para a remoção do minério de seu estado natural.
Essa etapa pode ser considerada o primeiro estágio de cominuição. Em seguida, as
partículas minerais são submetidas a sucessivos estágios de redução de tamanho e
seleção por meio da britagem e peneiramento. Por fim, caso seja necessário obter
partículas em tamanhos menores do que o processo de britagem é capaz de
fornecer de maneira satisfatória, são empregados os moinhos, que normalmente
operam em via úmida, ao contrário dos britadores que operam com o material
apenas com a umidade encontrada in natura.
3.2.2. BRITADORES
A britagem é o primeiro estágio mecânico do processo de cominuição e é
normalmente realizado em dois ou três estágios.
Nas operações de minério de ferro, as partículas que alimentam o britador primário
são provenientes da mina, após o desmonte com explosivos, e possuem diâmetros
da ordem de 1,5 m e são reduzidos a partículas entre 10 e 20 cm. (WILLS, 2006)
Formatado: Título 2
Formatado: Título 3
Formatado: Título 3
Excluído: erais
Excluído: (não confunda mineral minério com minério. Mineral não é minério. Minério é um agregado de mienral minério e ganga. Reescrever este paragrafo),
Excluído: está
Excluído: a
Excluído: érios
Excluído: <#>SEGUNDO CHAVES, 2006, “NOS PROCESSOS DE BRITAGEM, AS PARTÍCULAS GROSSEIRAS SOFREM AÇÕES DE FORÇAS DE COMPRESSÃO OU DE IMPACTO (DEPENDENDO DO EQUIPAMENTO TEMOS CISALHAMENTO E ABRASÃO). OS PROCESSOS DE MOAGEM SE RESTRINGEM ÀS FRAÇÕES MAIS FINAS E UTILIZAM MECANISMOS DE ABRASÃO E ARREDONDAMENTO (QUEBRA DE ARESTAS).(MESMO NA MOAGEM TEMOS TODOS OS MECANISMOS DE QUEBRA, SENDO UM OU OUTRO MAIS PRESENTE DEPENDENDO DO EQUIPAMENTO) ” (SUGIRO RETIRAR ESTE ITEM 4.1 ELE É DESNECESSÁRIO)¶
Excluído: Enquanto moinhos utilizam mecanismos de abrasão e arredondamento, por quebra de arestas, britadores dependem de forças de compressão, impacto ou cisalhamento (você já tinha falado anteriormente sobre isso), exigindo um volume de partícula onde possa se desenvolver. Assim, fica restrito a tamanhos maiores de partículas, contudo, apresentam relações de redução inferiores aos encontrados nos moinhos.¶
20
3.2.2.1. BRITADORES PRIMÁRIOS
Os britadores primários são máquinas pesadas utilizadas para redução do produto
da mina, ou ROM (run of mine), à granulometria que permita o transporte do material
e a alimentação para a britagem secundária. São sempre operados em circuito
aberto, com ou sem grelhas de escalpe. Existem dois tipos principais de britadores
primários: mandíbula e giratórios.
Os britadores de mandíbula possuem duas placas metálicas, sendo uma fixa e uma
móvel, que se move em movimentos recessivos (aproxima-se e afasta-se), à
semelhança da mandíbula de um animal. O fragmento de rocha ou minério a ser
britado é introduzido no espaço entre as duas faces e, durante o movimento de
aproximação, é esmagado. Os fragmentos resultantes escoam para baixo durante o
movimento de afastamento. De forma contínua, o minério é reduzido até que saia do
britador pela abertura de descarga.
Esses britadores podem ser encontrados normalmente com um eixo, conhecido
como britador Dodge, possuindo um excêntrico superior conforme Figura 2, ou com
dois eixos, conhecido como britador Blake, conforme Figura 3.
Formatado: Título 4
Excluído: <#>(O PRODUTO DA BRITAGEM PRIMÁRIA DA MAIORIA DOS MINÉRIOS METÁLICOS PODEM SER BRITADOS E PENEIRADOS DE MANEIRA SATISFATÓRIA. ASSIM, OS ESTÁGIOS DE BRITAGEM SECUNDÁRIA E TERCIÁRIA CONTINUAM A ETAPA DE REDUÇÃO DE TAMANHO DAS PARTÍCULAS. CONTUDO, PODEM SER ACRESCENTADOS OUTROS ESTÁGIOS INTERMEDIÁRIOS NA BRITAGEM CASO O MINÉRIO SEJA MUITO DURO OU EM CASOS ESPECIAIS, ONDE SEJA IMPORTANTE MINIMIZAR A PRODUÇÃO DE FINOS. RETIRAR ESTE PARÁGRAFO)¶
21
Figura 2 – Esquemático e corte de um britador de um eixo (WILLS, 2006) & (METSO, 2009)
22
Figura 3 - Esquemático e corte de um britador de dois eixos (WILLS, 2006) & (METSO, 2009)
Outro tipo de britador primário são os britadores giratórios. Esses têm também um
elemento móvel, o cone, e um elemento fixo, o manto. O cone tem um movimento
excêntrico, de forma que se aproxima e afasta das paredes internas do manto em
um movimento recessivo circular. A parte que se aproxima esmaga as partículas,
enquanto na área diametralmente oposta, onde ocorre o afastamento, o material
encontra espaço para cair. O ciclo continua até que os grãos sejam de tamanho
menor que a abertura na posição inferior.
23
Esses britadores, assim como nos britadores de mandíbulas, atuam pela
compressão do material, como pode ser visto na Figura 4. Contudo, nos modelos
giratórios, a cominuição ocorre em todo o ciclo em sua seção circular, o que resulta
em maiores capacidades de produção.
Apesar de esse equipamento permitir o funcionamento “afogado”, ou seja, grande
parte do volume útil ser ocupado devido à presença de finos, deve ser avaliada a
melhor relação custo/benefício entre:
• Ganhos obtidos com a cominuição devido à abrasão mineral-mineral e
conseqüente redução do desgaste do manto, em operação afogado, ou;
• Ganhos obtidos com a redução do consumo de energia obtida com a
instalação de uma grelha de escalpe, que reduziria a quantidade de material a
ser tratada pelo britador, evitando ainda problemas de entupimento.
Figura 4 - Esquemático e corte de um britador giratório (WILLS, 2006)
3.2.2.2. BRITAGENS SECUNDÁRIA, TERCIÁRIA E QUATERNÁRIA
A britagem secundária possui equipamentos menores e menos potentes do que a
primária. Uma vez que recebe em sua alimentação o produto da etapa anterior, os
Formatado: Título 4
24
grãos de minério já foram reduzidos e foram criadas fraturas internas nos mesmos, o
que reduz os esforços necessários para a cominuição. Enquanto ainda for mais
eficiente o uso de britadores para atingir o tamanho de partícula necessário para as
etapas seguintes de beneficiamento, podem ser utilizados circuitos terciários ou até
mesmo quaternários. Nesse caso, os equipamentos possuem basicamente as
mesmas características dos secundários, com modificações apenas no tamanho.
Para casos em que exista uma britagem primária de alta capacidade, utilizando tanto
do tipo mandíbula ou cônico já apresentados, podem ser utilizados equipamentos
com a mesma configuração, porém menores, na britagem secundária. Nos demais
casos, os britadores secundários, terciários e quaternários normalmente encontrados
na mineração de minério de ferro são do tipo giratório cônico ou de rolos.
O britador cônico, Figura 5, possui o mesmo princípio de operação do britador
giratório. “Contrariamente ao que ocorre no britador giratório, no cônico, o manto e o
cone apresentam longas superfícies paralelas, para garantir um tempo longo de
retenção das partículas nessa região. No britador giratório a descarga se dá pela
ação da gravidade, enquanto que no cônico, a descarga é condicionada ao
movimento do cone. O movimento vertical do cone, para cima e para baixo, controla
a abertura de saída, para tal, utilizam-se dispositivos hidráulicos.” (CETEM, 2004)
Figura 5 - Esquemático e corte de um britador giratório cônico (WILLS, 2006) & (CETEM, 2004)
25
As prensas de rolos são equipamentos que possuem dois rolos de aço, Figura 6,
girando à mesma velocidade, em sentidos contrários, guardando entre si uma
distância definida. A alimentação é feita, lançando-se o minério proveniente das
etapas de cominuição anteriores entre os rolos, cujo movimento faz com que os
mesmos sejam forçados a passar pela distância fixada previamente por parafusos
de ajuste, promovendo a fragmentação dos blocos. Este tipo de britador possui uma
forte limitação quanto à granulometria da alimentação, pois a mesma é limitada pela
distância fixada entre os rolos e os diâmetros dos mesmos.
Figura 6 – Diagrama de uma prensa de rolos (CETEM, 2004)
3.2.2.2.1. Prensas De Rolos De Alta Pressão (High Pressure Grinding Rolls – HPGR)
Mesmo que não seja considerada totalmente original, dada a existência de prensas
de rolos precursoras, as prensas de rolos de alta pressão – HPGR – são dos poucos
equipamentos com evolução tecnológica considerável nos processos de cominuição.
Dentre os fatores que contribuíram para o crescente sucesso de rolos de alta
pressão estão a faixa granulométrica do produto, maior eficiência energética e a
criação de micro-fissuras que proporcionam a diminuição da resistência do produto.
Formatado: Português(Brasil)Formatado: Título 5
26
As primeiras tentativas de utilização das prensas de rolos de alta pressão na
mineração de minério de ferro não foram bem sucedidas. A alta abrasividade do
material gerava acentuado desgaste na superfície dos rolos, não justificando a sua
utilização.
Com a evolução dos estudos, ocorreu o desenvolvimento desse equipamento com
uma configuração de revestimento dotada de cravos de metal duro, que propiciam a
formação de uma camada de minério que fica aderida aos rolos, como pode ser visto
na Figura 8. Os resultados satisfatórios da aplicação desses tipos de revestimento
em operações de minério de ferro proporcionaram um rápido crescimento do
equipamento para produção de pellet feed.
Com a consolidação em aplicações de minérios competentes e/ou abrasivos, bem
como alimentação relativamente grossa, a alternativa de emprego da prensa de
rolos de alta pressão em circuitos de britagem permitirá uma grande flexibilidade na
definição de fluxogramas, pois o equipamento poderá ser empregado em circuitos
multi-estagiados.
Conforme (DELBONI JUNIOR, 2007), a revolução na utilização dos HPGR “é poder
contar com britadores com até 5 MW de potência instalada, evitando assim os altos
custos de capital com várias linhas de britadores em paralelo. Uma comparação
baseada apenas em potência instalada, portanto sem computar qualquer benefício
proporcionado por um ou outro equipamento, o maior moinho de rolos de alta
pressão disponível (5,7 MW) substituiria sete dos maiores britadores atualmente em
operação (750 kW).”
27
Figura 7 - Diagrama de uma prensa de rolos de alta pressão – HPGR (WILLS, 2006)
Figura 8 – Exemplos de superfícies do HPGR, na sequencia: soldado, chevron, cravejado e HEXADUR.
3.2.2.2.2. Utilização De Microondas Na Britagem
Um equipamento alternativo aos britadores atuais, que não utiliza a energia
mecânica na compressão ou cisalhamento dos grãos de minério, está sendo
estudado pela equipe do Dr. Sam Kingman, da Universidade de Nottingham,
Inglaterra. A proposta apresentada pelo pesquisador envolve o uso de microondas
na cominuição de minérios.
A motivação para a pesquisa partiu da observação de que, como as rochas são
feitas de diferentes minerais, as ondas as afetam de forma variada ao longo de sua
Formatado: Português(Brasil)Formatado: Título 5
28
extensão. Uma vez que alguns minerais se aquecem mais rapidamente do que
outros, quando a rocha é submetida ao aquecimento, começam a aparecer
rachaduras ao longo das interfaces entre os grânulos dos diferentes minerais, o que
faz com que essas rochas possam ser quebradas mais facilmente (INOVAÇÃO
TECNOLOGIA, 2005).
Segundo o portal Inovação Tecnológica (2005), não foi obtida até o momento uma
forma energeticamente viável para a utilização dessa tecnologia, mas avanços estão
sendo obtidos em estudos visando à compreensão da interação das microondas
com diferentes minerais. Os primeiros resultados obtidos nas pesquisas indicam que
existe potencial para economia de energia na britagem com o uso de microondas. O
trabalho é patrocinado por empresas importantes, como Anglo American, BHP
Billiton e Rio Tinto, conforme relatório anual da AMIRA Internacional (2008-2009).
3.2.3. CIRCUITOS DE BRITAGEM
Além da definição dos equipamentos a serem utilizados na britagem, para o uso
otimizado desses deve-se considerar a melhor distribuição possível na planta e o
fluxo do minério entre os equipamentos, ou seja, como será o circuito de britagem.
Figura 9 – Circuito fechado de britagem - Adaptado de (WILLS, 2006)
Formatado: Título 3
29
Um exemplo de fluxograma de britagem pode ser visto na Figura 9, no qual se
prepara o minério para a etapa de moagem em moinho de bolas. Pode-se dizer que
se trata de um circuito típico que pode ser encontrado de forma similar em usinas de
minério de ferro.
Apesar de não apresentado na Figura 9, em algumas plantas decide-se por eliminar
as partículas finas de minério antes da britagem, operação conhecida como escalpe.
Na britagem primária usam-se grelhas fixas ou vibratórias para separar os finos que
serão desviados do britador. Nas demais operações de britagem usam-se peneiras
vibratórias. O escalpe pode ser realizado quando o britador não opera afogado,
reduzindo-se então a vazão de alimentação e, consequentemente, reduzindo o
consumo energético, com a eliminação de finos menores que a abertura na posição
fechada do britador (APF).
A utilização de circuito fechado com peneiras é uma forma de controlar o limite
superior dos produtos. Conforme (CHAVES, 2007), normalmente não há
recirculação do material nas etapas primárias e secundárias, mas é regra nas
terciárias e quaternárias. O material retido na peneira e retorna é chamado de carga
recirculante. Apesar de essa prática ser amplamente utilizada, existem pesquisas,
como em (YOVANOVIC, 2006), que afirmam que, com a configuração em circuito
aberto e reduzindo-se a APF dos britadores, pode-se obter resultados muito
próximos em termos de distribuição granulométrica, porém com menores consumo
energético e investimento em equipamentos. Essas afirmações são baseadas no
fato de que os britadores e as peneiras não possuem eficiência de 100% e que essa
eficiência é reduzida ainda mais com o desgaste devido à utilização contínua dos
equipamentos.
O produto da britagem secundária, demonstrado no exemplo do fluxograma, é
peneirado e transportado até um silo, não alimentando diretamente a etapa terciária.
Nos silos intermediários ocorre a homogeneização do retido da peneira secundária
com a carga recirculante e permite-se o controle da alimentação do britador terciário,
resultando no uso mais eficiente dos equipamentos. Assim, é possível utilizar um
controle automático para garantir a máxima utilização dos britadores, permitindo
também a regulação da alimentação para evitar que o mesmo opere sem carga.
30
A utilização de silos ou pilhas à montante dos britadores pode reduzir o consumo de
energia para a britagem secundária e primária, associadas a controle automático ou
mesmo a programação coordenada de produção, de forma manual. No caso da
britagem primária alimentada diretamente por caminhões, pode-se modificar o
circuito para que os “fora de estrada” alimentem silos ou pilhas e o britador somente
funcione, a plena carga, durante períodos determinados do dia. Estudos
demonstram (GARCIA, 2003) que motores elétricos são mais eficientes quando
operam próximos à sua carga nominal. Contudo, o ganho mais significativo advém
do desligamento do equipamento em momentos nos quais o mesmo estaria
operando em vazio.
31
4. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA BRITAGEM
A energia despendida nos processos de fragmentação é o principal fator que modula
os custos de operação e investimentos em circuitos industriais de britagem.
Conforme (DELBONI JUNIOR; SAMPAIO, 2007) no final dos anos 50, Bond propôs
uma equação paramétrica para o dimensionamento dos moinhos e a caracterização
de minérios quanto à cominuição. Ainda hoje, as leis de Kick, Rittinger e Bond
fornecem boas estimativas preliminares para o cálculo da energia necessária às
etapas de britagem, moagem e moagem fina.
Nas últimas décadas, os esforços se concentraram em duas frentes principais:
• Desenvolvimento de métodos mais elaborados de previsão de desempenho
de equipamentos, liderado por grupos de pesquisa, e;
• Dedicação ao projeto e construção de equipamentos com maiores potências
instaladas, liderado pela indústria de equipamentos.
Em uma comparação simples entre os equipamentos de cominuição instalados em
usinas atuais e aqueles implementados há 25 anos verifica-se apenas os resultados
de evoluções em equipamentos pré-existentes, ou seja, os princípios empregados e
a concepção mecânica dos britadores são essencialmente os mesmos. Poucos são
os equipamentos que podem ser considerados revolucionários, contrastando assim
com a tendência de evolução contínua. Dentre os novos equipamentos destaca-se a
prensa de rolos de alta pressão (HPGR - High Pressure Grinding Rolls).
Algumas oportunidades de redução do consumo de energia foram apresentadas nas
seções anteriores, resumidamente:
• Correta especificação dos britadores;
• Utilização dos equipamentos da forma mais adequada, e;
• Reavaliação dos circuitos de britagem e transporte do minério.
Essas são baseadas em metodologias consolidadas, como a melhor utilização de
equipamentos, o uso dos britadores mais eficientes e a adequação dos circuitos de
32
britagem, sejam em plantas já existentes ou em novos projetos, sem utilização de
recursos adicionais. Essas iniciativas já estão normalmente descritas em manuais
dos citados programas governamentais de eficiência energética, direta ou
indiretamente, fazendo parte das ações previstas em seus projetos com foco em
conservação de energia.
Nas seções seguintes, todavia, serão apresentadas ações que envolvem a aplicação
de outras tecnologias, como computação, automação e controle na britagem,
configurando o estado da arte na cominuição, tendo em vista o que se pode aplicar
ao minério de ferro.
4.1. AUTOMAÇÃO E CONTROLE
A área de controle de processos de cominuição cresceu nas últimas duas décadas,
acompanhando o desenvolvimento dos computadores e dos instrumentos de
medição. “Se na década de 70 os sistemas mais modernos eram aplicados a malhas
simples de controle, atualmente os sistemas especialistas incluem técnicas
sofisticadas como inteligência artificial, redes neurais etc., aplicados com sucesso
em usinas industriais de cominuição, em controles otimizantes de malhas isoladas
ou de processos integrados.” (DELBONI JUNIOR; SAMPAIO, 2007)
Em casos onde não é possível a utilização de silos ou pilhas para a otimização do
carregamento dos britadores, podem ser utilizados instrumentos para a verificação
da existência de material para alimentação desses. Caso seja detectado, após um
tempo de segurança determinado, que não existe minério nas correias ou
alimentadores à montante do britador, o mesmo pode ser desligado até que seja
novamente percebida a presença de material. Essa ação pode ser implementada
com instrumentos simples, muitas vezes já disponíveis, como balanças integradoras
ou sensores de nível das correias. Para o intertravamento automático, utiliza-se um
controlador lógico programável (CLP), normalmente disponível em plantas maiores.
Pode ser avaliada também a instalação de controladores de velocidade para as
correias transportadoras, de forma que estas operem em velocidade controlada para
manter o britador em carregamento otimizado, admitido ainda alguma variação na
taxa de alimentação à montante, ampliando assim as variáveis de controle, além do
recurso do desligamento do circuito.
33
Segundo CHAVES, 2006, outro “sistema automático de controle da britagem é
apresentado na Figura 10. Obviamente ele depende da disponibilidade de um
sistema hidráulico de regulagem da abertura dos britadores (da família dos
giratórios). A idéia é prevenir a ultrapassagem da potência máxima do motor ou
alternativamente, da pressão máxima da câmara. Isso permite trabalhar com o
britador cheio e utilizar sempre a máxima potência. A carga do motor é medida em
um potenciômetro e a carga na câmara por um medidor de pressão dentro do
sistema hidráulico de regulagem da abertura. A abertura é continuamente
monitorada pela altura do eixo. As variações destes parâmetros são informadas ao
computador de processo. Ocorrendo qualquer sobrecarga, este imediatamente faz
variar a abertura, proporcionalmente à sobrecarga. Esta programação pode ser feita
de duas maneiras:
• Abertura constante: é a maneira tradicional, e que fornece um produto de
distribuição granulométrica constante;
• Plena carga: o britador opera a carga constante e pré-determinada. O
desgaste dos revestimentos é compensado automaticamente e o britador
fornece sempre a mesma redução.”
34
Figura 10 – Sistema automático de controle de abertura de um britador giratório
4.2. SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
A implantação de modificações nas plantas industriais de mineração não é tarefa
simples, tendo em vista que se trata de equipamentos de grande porte, limitada
flexibilidade e distribuídos em circuitos complexos. Assim, a simulação
computacional é uma valiosa ferramenta para avaliar a viabilidade da execução de
ações com foco em eficiência energética, sem riscos operacionais ou de parada da
produção.
Como exemplo, (NEVES; TAVARES, 2004) apresentam resultados significativos de
redução do consumo de energia subsidiados pela simulação do sistema analisado.
Foi utilizado um simulador comercial de processos, o USIM PAC® (BRGM, França)
35
aliado a rotinas de cálculo do consumo de energia para a otimização de produção de
rocha britada, visando reduzir o consumo de energia elétrica no processo.
Segundo os autores, “o trabalho experimental consistiu de campanhas de
amostragem, seguidas de análises granulométricas das amostras e de ensaios para
determinação das características de quebra de partículas em Células de Carga de
Impacto (CCI), Essas informações foram usadas para a determinação das
características cominutivas da rocha, bem como para a calibração dos modelos
matemáticos.”
O USIM PAC® utiliza os modelos propostos por Kappa e Whiten (apud NEVES;
TAVARES, p. 55, 2004), para peneiras e britadores, respectivamente. Para a
previsão da energia consumida nos britadores utilizou-se, com algumas adaptações,
o modelo originalmente proposto pelo Julius Kruttschnit Mineral Research Center -
JKMRC (NAPIER-MUNN et al, apud NEVES; TAVARES, p. 55, 2004) que se baseia
nas características de quebra do minério, determinadas em ensaio de quebra de
partículas individuais no drop weight test – DWT, e da redução de tamanho do
britador. Os resultados comparados para os balanços de massas e distribuições
granulométricas simuladas e medidas apresentaram desvios inferiores a 5%.
Para demonstração do potencial de utilização da simulação, foram analisados os
impactos da mudança da APF dos britadores terciários e quaternários do circuito, e
do revestimento do britador quaternário, uma vez que essas ações têm influência no
consumo energético.
Conforme os autores, a simulação do circuito permitiu concluir que:
• O aumento da APF do britador terciário e quaternário estudados resultou em
redução do consumo de energia da usina e aumentou a proporção de brita
produzida;
• O uso de revestimentos novos no britador quaternário foi capaz de reduzir o
consumo de energia global do circuito;
• Mesmo sob condições severas de operação, com redução da APF e
revestimento desgastado, a potência empregada no britador quaternário não
atinge 50% da potência nominal, demonstrando que o equipamento não
36
opera em sua máxima eficiência. Nesse caso, deve ser estudada a
possibilidade de redimensionamento dos motores ou do britador.
Tendo em vista os resultados obtidos neste caso, o uso de simulação computacional
se apresenta como mais uma ferramenta para encontrar oportunidades de redução
de consumo de energia na cominuição do minério de ferro. Contudo, existem várias
modelos matemáticos para a simulação dos equipamentos e recursos matemáticos
para utilizá-los, como apresentado por Deliberato Neto (2007). Os modelos devem
ser verificados ou adaptados às condições de cada planta, assim como os testes
experimentais de validação devem ser previamente realizados. Uma vez que
sistemas comerciais, como o USIM PAC® ou dos próprios fabricantes dos
equipamentos, podem apresentar limitações para a representação dos sistemas em
análise, pode ser necessário o desenvolvimento de modelos específicos para esses.
4.3. EFICIÊNCIA NA FRATURA DAS PARTÍCULAS NA BRITAGEM
Conforme Tavares (2004a apud Neves e Tavares, 2004), “os processos industriais
de fragmentação de partículas são bastante complexos e apresentam baixa
eficiência com relação à energia aplicada. Verifica-se que a quantidade de energia
elétrica consumida na operação dos equipamentos é muito maior que aquela de fato
necessária para fragmentar as partículas”.
Dessa forma, uma pequena elevação na eficiência energética de tais processos
pode resultar em redução considerável do consumo de energia elétrica e também de
custo. Essas melhorias podem ser alcançadas por meio do aprofundamento de
estudos sobre as características de fragmentação das partículas, (NEVES;
TAVARES, 2004).
Novos métodos de caracterização têm permitido um melhor entendimento de como
as partículas irão se comportar dentro de equipamentos de cominuição, visando
correlacionar a energia aplicada e o produto resultante da fragmentação, assim
como a resistência à fragmentação e o tamanho dos fragmentos, além de quantificar
a tendência de geração de finos e ultrafinos (CHIEREGATI, 2001 apud NEVES;
TAVARES, 2004).
Excluído: , que pode
Excluído: ,
Excluído: entendendo melhor as
Excluído: pode resultar em redução considerável do consumo de energia elétrica e também de custo
Excluído: .(confuso)
37
Dentre esses, merecem destaque o pêndulo duplo e o ensaio de queda de peso,
cujo uso na simulação de britadores e moinhos foi popularizado pelo JKMRC, na
Austrália. Uma importante aplicação desses ensaios é no projeto de novas
instalações de britagem e moagem a partir de amostras de pequeno volume
(NEVES; TAVARES, 2004).
O uso dessas informações pode ser muito útil na fase inicial de um projeto mineiro,
onde há disponibilidade de amostras provenientes de testemunhos de sondagem de
pequeno diâmetro, pois permite determinar a variabilidade do minério na jazida, e
por conseqüência seu comportamento em circuitos de processamento mineral.
Além disso, etapas de processo que levam ao aumento de falhas, resultando na
propagação de fissuras nas partículas, aumentam a área de fratura durante a
cominuição. Estudos como apresentado por Tromans (2007) procuram demonstrar
matematicamente a máxima eficiência possível de se obter na cominuição por
compressão. Esse valor foi comparado aos resultados obtidos com os equipamentos
atualmente utilizados, concluindo que existe potencial para aumento da eficiência
energética desses processos.
Sob a ótica da melhoria dos processos, Workman e Eloranta (2003 apud TROMANS,
2007) estudaram os efeitos do uso controlado de explosivos para proporcionar
partículas contendo uma quantidade maior de fraturas para a britagem primária,
reduzindo assim a energia necessária para a cominuição. Existem também relatos
de que micro fissuras resultantes de forças de compressão em HPGRs reduzem o
Work Index – WI (índice definido por Fred Bond para modelar a energia necessária
para fraturar um fragmento de rocha de tamanho definido) (AYDOG˘AN et al, 2006
apud TROMANS, 2007).
38
5. DISCUSSÃO DOS ASSUNTOS ABORDADOS
Existem várias metodologias e recursos técnicos disponíveis na literatura e no
mercado para a redução do consumo de energia elétrica por parte das indústrias. O
nível de complexidade varia entre soluções de rápida implementação e baixo custo
até ações com alta tecnologia empregada, que podem demandar recursos mais
elevados, até mesmo sem garantia de sucesso. Contudo, a escolha entre as
oportunidades a serem avaliadas para uma determinada planta está diretamente
relacionada à capacidade de investimento, nível de envolvimento das pessoas e os
retornos financeiros, mercadológicos e ambientais esperados, de forma que esses
pontos devem fazer parte do plano estratégico das companhias.
No que tange as empresas de mineração de minério de ferro, verifica-se que a
energia é um insumo dispendioso e afeta diretamente os resultados do negócio. As
companhias que decidirem realizar projetos com foco na conservação de energia
devem se informar a respeito dos incentivos oferecidos pelas agências de seu país e
as associações, grupos de pesquisa e ESCOs que podem auxiliá-las na busca por
oportunidades e implementação das ações.
A britagem é um ponto estratégico para tornar-se um ponto de partida na introdução
do conceito de eficiência energética em empresas que ainda não possuem essa
visão. Não obstante, para aquelas que já se engajaram, é uma área que pode
justificar maiores investimentos no uso de tecnologias mais avançadas, visto que o
potencial de retorno são relativamente maiores. Como já mencionado, a redução do
consumo de energia na britagem pode trazer ganhos significativos em termos de
redução de custos e impactos ambientais.
As oportunidades apresentadas nesse trabalho podem ser utilizadas como pontos a
serem observados em uma avaliação de eficiência energética nos circuitos de
britagem, seguindo, por exemplo, a metodologia dos “7 passos para a Eficiência
Energética”, apresentadas na seção 3.1.3.1.1. Contudo, essas podem também ser
pauta das comissões internas, as CICEs, especialmente no que tange as ações que
devem ser tratadas como atividades contínuas, e não projetos, como a utilização de
Excluído: 2.3.1.1
39
simulação das plantas para acompanhamento da eficiência das operações da
planta, e em especial, da britagem.
Os ganhos podem ser obtidos em fases distintas do empreendimento mineiro, mas
existem períodos mais adequados para a aplicação de algumas ações. Tendo em
vista o tamanho dos equipamentos e a baixa flexibilidade que esses apresentam,
pode-se concluir que um projeto de engenharia executado sob a ótica da eficiência
energética tende a obter resultados mais efetivos. Contudo, devido às incertezas
com relação ao que será extraído ROM ao longo do período de vida da mina e
avanços tecnológicos que possam se tornar acessíveis, a avaliação periódica se
torna conveniente.
Na escolha dos equipamentos, algumas observações foram feitas, com foco na
eficiência energética:
1. Oportunidade: Estudar britadores capazes de transferir a energia mecânica
de forma mais eficiente ao minério.
Ação: Verificar, a partir dos dados de sondagem, as características
mecânicas médias do minério a ser lavrado e cominuído.
Ganhos: Menor consumo de energia em relação à utilização de
equipamentos de mercado.
2. Oportunidade: Buscar no mercado equipamentos mais eficientes para o
ROM da mina em questão.
Ação: Estudar as tecnologias aplicáveis e utilizá-las no projeto ou substituir
as atuais.
Ganhos potenciais: Menor consumo de energia em relação à utilização de
equipamentos sobredimensionados ou menos eficientes.
3. Oportunidade: Ajustar os equipamentos para que operem na máxima
eficiência possível, atendendo às necessidades de processo.
Ação: Verificar recomendações dos fabricantes e experiência de mercado,
garantindo manutenção e configurações ótimas; Utilizar simuladores
40
computacionais para avaliar a resposta do equipamento a mudanças e seus
pontos ótimos de funcionamento.
Ganhos potenciais: Redução do consumo específico do equipamento.
Além da avaliação da escolha dos britadores e seus ajustes, cabe considerar o
circuito mais eficiente. Foram abordados nesse sentido:
1. Oportunidade: Redução da granulometria média da alimentação do circuito
de britagem com a maximização do uso de explosivos.
Ação: Estudar metodologias e carga otimizada de explosivos no desbaste da
frente de lavra, avaliando os impactos na qualidade do produto; Reavaliar o
dimensionamento do circuito de britagem para operar com a nova
característica da alimentação.
Ganhos: Redução da energia total necessária para a cominuição.
2. Oportunidade: Reduzir o tempo em que os britadores permanecem ligados
sem alimentação de minério.
Ação: Verificar a possibilidade de utilização de silos ou pilhas à montante dos
britadores; Estudar a instalação de instrumentação para a detecção da falta
de alimentação, prevendo o desligamento do equipamento, assim como o
religamento com o retorno da carga; Preparar uma sequência logística ótima
para o sincronismo das atividades de lavra, momentos de funcionamento da
britagem e atendimento às necessidades da usina, preferencialmente em
horários fora de ponta.
Ganhos: Redução de consumo de energia não produtivo; Redução de custo
pela utilização em horários de energia mais barata.
3. Oportunidade: Eliminar custos energéticos devido à carga desnecessária.
Ação: Verificar ajustes ótimos ou tipos de britadores mais adequados para
reduzir a quantidade de material britado a granulometrias acima das
desejadas para o estágio, mas com percentual de finos aceitáveis; Estudar a
41
viabilidade do uso de circuitos abertos em cada nível da britagem; Avaliar a
eliminação da alimentação de finos desnecessários, por meio de escalpe.
Ganhos: Reduzir o consumo energético devido a transporte e rebritagem da
carga recirculante, assim como de finos desnecessários.
4. Oportunidade: Utilizar os equipamentos em carga próxima à nominal.
Ação: Estudar a utilização de silos à montante do equipamento, com
alimentadores controlados; Avaliar a utilização de correias transportadoras
com velocidade controlada por acionamentos eletrônicos controláveis.
Ganhos: Melhoria do consumo específico dos britadores, com seus motores
elétricos operando em condição de maior eficiência; Melhoria do fator de
potência global.
5. Oportunidade: Minimizar as distâncias e o transporte ascendente de material
entre os estágios da britagem.
Ação: Estudar o posicionamento dos britadores, mantendo os estágios o mais
próximo possível com o material deslocando-se de forma descendente entre
os estágios.
Ganhos: Redução do consumo de energia em correias transportadoras.
6. Oportunidade: Eliminação ou redução da utilização de um estágio com o
redimensionamento ou reajuste do estágio anterior.
Ação: Avaliar consumo nos britadores e no transporte entre os estágios;
Realizar simulações computacionais para verificar o ponto ótimo para uso ou
viabilidade na eliminação total ou parcial dos estágios de britagem.
Ganhos: Redução do consumo global de energia.
7. Oportunidade: Manutenção preditiva, preventiva e reajuste dos
equipamentos da britagem, com foco em eficiência energética.
Ação: Seguir recomendações dos fabricantes quanto à metodologia e
periodicidade de manutenção e troca de partes suscetíveis a desgaste nos
42
equipamentos; Implantação de acompanhamento on-line de índices de
eficiência da planta; Avaliação de cenários de ajustes e desgastes do circuito
de britagem por meio de simulação computacional.
Ganhos: Redução do consumo global de energia.
Não se considera que todas as ações aqui apresentadas sejam realizadas para
lograr os ganhos assinalados com a atuação nas oportunidades apontadas.
Contudo, espera-se que as mesmas sejam consideradas quando a oportunidade for
analisada, de forma que opção seja consciente e a relação “custo/benefício
esperado” de cada uma seja ponderada na decisão. Da mesma forma, outras ações
ou oportunidades não apresentadas nesse trabalho devido ao desconhecimento do
autor ou por tratar-se de tecnologias ainda não existentes ou divulgadas, devem
passar pela mesma avaliação.
Cabe dizer que somente se faz pertinente a implantação de qualquer modificação
citada nesse trabalho quando as mesmas proporcionarem um produto final com a
qualidade desejada e com taxas de produção semelhantes. Alterações que reduzam
a qualidade ou a produtividade devem ser cuidadosamente estudadas de forma a
que os ganhos obtidos com o aumento da eficiência energética compensem essas
perdas.
Conforme a metodologia apresentada pelo GERBI mencionada nesse relatório, após
a implementação das ações para o aumento da eficiência energética, deve-se
estudar as alterações no contrato de fornecimento de energia elétrica junto à CE,
tanto em termos de demanda como de consumo. Dessa forma, pode-se aumentar
ainda mais os ganhos obtidos com a redução direta do consumo de energia nas
plantas já em funcionamento.
A redução de emissão de CO2, gás considerado como um dos responsáveis pelo
efeito estufa, pode ser diretamente associado à redução do consumo de energia. Os
valores de conversão aplicáveis ao Brasil são disponibilizados pelo Ministério de
Ciência e Tecnologia e, para o ano de 2008, o fator médio foi de 0,0484 tCO2/MWh –
último fator médio anual disponível até a conclusão deste trabalho. (BRASIL, 2009)
Existe a possibilidade da utilização dos valores estimados de redução da emissão de
CO2 com a implementação de um projeto de eficiência energética para obter
Formatado: Recuo: Àesquerda: 0 cm
Excluído: Sob a luz das técnicas, metodologias e informações apresentadas, um circuito de britagem ideal, em termos de eficiência energética deve conter as seguintes características:¶<#>Utilização otimizada de explosivos, obtendo material desbastado com a menor granulometria possível;¶<#>Utilização de escalpe entre estágios, transferindo cada faixa granulométrica obtida em um estágio para o devido estágio subseqüente;¶<#>Britadores com baixo consumo específico;¶<#>Número reduzido de estágios;¶<#>Circuito aberto, sem recirculação de carga;¶<#>Alimentação dos britadores controlada e sincronizada, com a utilização de silos ou pilhas com alimentadores ou retomadoras e correias transportadoras com velocidades controladas;¶<#>Circuito na descendente, com britagem primária geograficamente acima da secundária, e assim por diante;¶
43
recompensas financeiras, pela venda de créditos de carbono no mercado. Maiores
informações sobre essa transação podem ser obtidas em (CARBONO BRASIL,
2009).
Os resultados obtidos com a redução de impacto ambiental com a implementação
das ações de conservação de energia podem ser utilizados em campanhas
publicitárias para melhoria de imagem da companhia mineradora junto à sociedade.
Essa associação direta é legítima, uma vez que as matrizes energéticas atualmente
utilizadas, tanto no Brasil quanto no mundo, em sua maioria, afetam de alguma
forma o meio ambiente. Temos como exemplo a poluição do ar, nos casos de
termelétricas operando a carvão, eliminação de áreas de mata nativa, no caso das
hidrelétricas, ou até mesmo poluição visual, no caso das usinas eólicas.
Além das técnicas e metodologias apresentadas nesse trabalho, a garantia de
resultados perenes no uso eficiente da energia, e de seus benefícios resultantes,
está na modificação da forma como as pessoas envolvidas na empresa (diretoria,
colaboradores, terceiros) visualizam e se envolvem com o uso racional da energia no
processo produtivo e nas atividades pelas quais são responsáveis. Uma vez que
sejam treinadas e sensibilizadas quanto aos impactos do desperdício e
acompanhem, ou até mesmo sejam recompensadas, pelos resultados com a
redução dos mesmos, garante-se que as pessoas, do responsável pela limpeza da
planta ao engenheiro projetista, estarão trabalhando focados no uso eficiente dos
recursos energéticos.
Formatado: Recuo: Àesquerda: 0 cm
44
6. CONCLUSÃO
Sob a luz das técnicas, metodologias e informações apresentadas, um circuito de
britagem ideal, em termos de eficiência energética deve conter as seguintes
características:
• Utilização otimizada de explosivos, obtendo material desbastado com a menor
granulometria possível;
• Utilização de escalpe entre estágios, transferindo cada faixa granulométrica
obtida em um estágio para o devido estágio subseqüente;
• Britadores com baixo consumo específico;
• Número reduzido de estágios;
• Circuito aberto, sem recirculação de carga;
• Alimentação dos britadores controlada e sincronizada, com a utilização de
silos ou pilhas com alimentadores ou retomadoras e correias transportadoras
com velocidades controladas;
• Circuito na descendente, com britagem primária geograficamente acima da
secundária, e assim por diante;
Verifica-se, pela diversidade de ações de conservação de energia apresentadas,
que existem oportunidades na britagem que podem ser implementadas
separadamente ou em conjunto e com variados graus de complexidade e
investimento.
Por meio das técnicas de análise apontadas, como as apresentadas pelo GERBI,
pode-se buscar nas unidades de beneficiamento de minério de ferro as ações que
se justifiquem técnica e economicamente. A implantação dessas melhorias devem
ocorrer, contudo, sem impacto na produtividade ou qualidade do minério a ser
oferecido ao mercado.
Formatado: Recuo: Àesquerda: 1,27 cm, Semmarcadores ou numeração
Formatado: Sem marcadoresou numeração
Formatado: Normal
Excluído: Quebra de página
Excluído: Refere-se ao objetivo com a revisão o que voce conclui? quais as saídas para economizar enregia na britagem? No maximo uma lauda.
45
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABESCO - Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de
Energia. Disponível em: <http://www.abesco.com.br/>. Acesso em 11 dez, 2010
AMIRA INTERNATIONAL, AMIRA 2008-2009 Operations Review, 2009, Disponível
em: <http://www.amira.com.au/WEB/documents/corpdoc/AMIRA2009OR.pdf>.
Acesso em: 28 jan, 2010.
ARAGÃO NETO, R. M.. O fator humano e a gestão energética. In: SIMPEP –
Simpósio de Engenharia de Produção, XII, 2005, Bauru, SP. Disponível em: <
http://www.simpep.feb.unesp.br/anais_simpep_aux.php?e=12>. Acesso em: 30 jan,
2010.
BRASIL, Ministério da Ciência e Tecnologia. Disponível. em:
<http://www.mct.gov.br/index.php/content/view/305499.html#ancora>. Acesso em: 30
jan, 2010.
CARBONO BRASIL, Mercado de Carbono, 2009. Disponível em:
<http://www.carbonobrasil.com/#mercado_de_carbono>: Acesso em 02 fev, 2010.
CHAVES, Arthur P.; PERES, Antônio E. C.. Teoria e Prática no Tratamento de
Minérios: Britagem, Peneiramento e Moagem, 3. Ed. São Paulo, Signus Editora,
2006, v. 3
CNI, Confederação Nacional da Indústria; Eficiencia Energética na Industria:o que
foi feito no Brasil: oportunidades de redução de custos e experiência
internacional, Brasília, 2009. Disponível em:
<http://www.cni.org.br/portal/lumis/portal/file/fileDownload.jsp?fileId=FF808081234E2
4EA0123627A07156F8D>. Acesso em 11 jan, 2010.
DELIBERATO NETO, O. Sistema para simulação dinâmica de circuitos de
britagem, 2007,150 f, Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral), Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2007.
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
46
FIGUEIRA, H. V. O; ALMEIDA, S. L. M.; LUZ, A. B; Cominuição, Capítulo 4. In: S. L.
M.; LUZ et al, Ed(s), Tratamento de Minérios, 4ª Edição, CETEM/MCT, Rio de
Janeiro/RJ, 2004.
GARCIA, AGENOR GOMES PINTO. Impacto da Lei de Eficiência Energética para
Motores Elétricos no Potencial de Conservação de Energia na Indústria.2003,
127 f, Dissertação ( Mestrado em Planejamento Energético) - Universidade Federal
do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, 2003.
GARCIA, AGENOR GOMES PINTO. Leilão de Eficiência Energética no Brasil,
2008, 186 f, Tese (Doutorado em Planejamento Energético) - Universidade Federal
do Rio de Janeiro, COPPE, Rio de Janeiro, 2008.
INOVAÇÃO TECNOLÓGICA, Microondas substituirão britadores e moinhos na
mineração, 2005, Disponível em:
<http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010170050510>
. Acesso em: 28 dez, 2009.
METSO. Manual de Britagem: Capítulo 2 - Britagem, Disponível em:
<http://www.metso.com/inetMinerals/Brazil/mm_Brazilcontent.nsf/WebWID/WTB-
050616-2256F-C8565/$File/Cap_2_Manual_Britagem.pdf> Acesso em: 30 jan, 2010.
NEVES, P.B. & TAVARES, L.M.M. Racionalização do uso de energia na britagem
com auxílio de simulação computacional. Tecnologia em Metalurgia e Materiais,
São Paulo, 2004, v.1, n 2, p. 53-58, out.-dez.
PETROBRAS; Petrobras Magazine: Eficiência Energética, 2009. Disponível em:
<http://www.hotsitespetrobras.com.br/petrobrasmagazine/Edicoes/edicao55/pt/Eficie
nciaEnergetica/EficienciaEnergetica.html>. Acesso em: 11 out, 2010.
SALUM, L. J. B. Energia Eficaz, Belo Horizonte: CEMIG, 2005. 360p.
SAMPAIO, João Alves; DELBONI JÚNIOR, Homero. Cominuição. In: Fernandes,
Francisco Rego Chaves(*), ed. et al. Tendências tecnológicas Brasil 2015:
Geociências e tecnologia mineral. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2007. Parte 2, cap.
2, p. 103-131
Formatado: Fonte: Negrito
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Formatado: Fonte: Negrito
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Formatado: Fonte: Negrito
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
47
TROMANS, DESMOND. Mineral comminution: Energy efficiency
considerations. Elsevier Ltd, 2007. Disponível em:
<www.elsevier.com/locate/mineng>. Acesso em: 04 jan. 2010
WILLS, B. A., NAPIER-MUNN, T. Mineral Processing Technology: An
Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral. 7 ed,
Oxford, Reino Unido. Elsevier Science & Technology Books 2006..
YOVANOVIC, A. 2006. O paradigma do circuito fechado de britagem. Disponível
em:
<http://www.modelooperacional.com.br/doc/OParadigmadoCircuitoFechadodeBritage
m.pdf>. Acesso em: 30 jan, 2010.
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Formatado: Fonte: Negrito
Formatado: Fonte: Negrito,Não Itálico
Página v: [1] Excluído Magno Araújo 13/4/2010 21:53:00
1. INTRODUÇÃO .....................................................................................................1
1.1. Introdução ......................................................................................................1
2. Objetivos ..............................................................................................................2
3. Revisão Bibliográfica............................................................................................4
3.1. Histórico .........................................................................................................5
3.2. Motivação para aplicação de medidas de eficiência energética.....................7
3.3. Aplicações gerais em projetos de eficiência energética .................................9
3.3.1. Programa de Gestão Energética (PGE) – PROCEL/GERBI..................10
3.3.2. Gestão pelo lado da demanda (DSM) ...................................................17
4. BRITAGEM ........................................................................................................20
4.1. Cominuição ..................................................................................................20
4.2. Britadores.....................................................................................................20
4.2.1. Britadores primários...............................................................................21
4.2.2. Britagens secundária, terciária e quaternária ........................................24
4.3. Circuitos de Britagem ...................................................................................29
5. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA BRITAGEM...............................................32
5.1. Automação e controle ..................................................................................33
5.2. Simulação Computacional............................................................................35
5.3. Eficiência na fratura das partículas na britagem...........................................37
6. Discussão dos assuntos abordados...................................................................39
7. Conclusão ..........................................................................................................45
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................46
1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOS.............................................................................1
1.1. Introdução ......................................................................................................1
1.2. Objetivos ........................................................................................................1
2. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA.................................................................................3
2.1. Histórico .........................................................................................................4
2.2. Motivação para aplicação de medidas de eficiência energética.....................6
2.3. Aplicações gerais em projetos de eficiência energética .................................8
2.3.1. Programa de Gestão Energética (PGE) – PROCEL/GERBI....................8
2.3.2. Gestão pelo lado da demanda (DSM) ...................................................16
3. BRITAGEM ........................................................................................................19
3.1. Cominuição ..................................................................................................19
3.2. Britadores.....................................................................................................19
3.2.1. Britadores primários...............................................................................20
3.2.2. Britagens secundária, terciária e quaternária ........................................23
3.3. Circuitos de Britagem ...................................................................................28
4. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA BRITAGEM...............................................31
4.1. Automação e controle ..................................................................................32
4.2. Simulação Computacional............................................................................34
4.3. Eficiência na fratura das partículas na britagem...........................................36
5. CONCLUSÔES ..................................................................................................38
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................45