Plataforma de controle e de dados centralizados desempenha função-chave nos esforços de otimização de operações de mineração
Por Hein Hiestermann, Diretor Global de Indústrias de Metais, Mineração e Cimento da Rockwell Automation
Desde o encerramento do último superciclo, muitas empresas de mineração colocaram seu foco na otimização.
É a abordagem lógica: maximizar recuperações de minas existentes agora e retomar as explorações de novos locais quando os preços das commodities voltarem ao que eram. Entretanto, a pressão para a otimização também vem em um momento especialmente oportuno. Avanços em tecnologias de controle, combinados com o avanço de minas "inteligentes" ou conectadas, estão ajudando mineradoras a visualizar suas operações e refinar o controle de processo geral como nunca.
Talvez o elemento mais essencial em qualquer esforço de otimização de uma mina seja um sistema de controle distribuído (DCS) moderno.
Um DCS moderno conecta todos os aspectos de uma operação de mineração – desde o local de extração até o transporte do material e, finalmente, o processamento e o refino. Essa abordagem de controle total da mina elimina muitos dos problemas associados ao uso de sistemas múltiplos e desconectados, para áreas distintas ou distantes. Quando as operações não são controladas por um sistema de controle unificado, as fontes de dados tornam-se compartimentadas – verdadeiros silos –, ficando difícil rastrear os materiais em locais vastos, o que dificulta o sincronismo dos processos.
Um DCS moderno facilita tudo isso. Ele permite um controle centralizado e derruba os silos de dados – criando, portanto, uma única versão de controle – na operação de toda a mina.
Controle e informações padronizadas
Um DCS moderno unifica os recursos específicos de sistemas separados e independentes, em uma única plataforma. Esses recursos incluem controle integrado de processos, de sistemas discretos e de motores – benefícios que as mineradoras já vêm usando há décadas. O DCS pode se adaptar conforme os requisitos de qualquer mina, fornecendo uma arquitetura altamente confiável, além do desempenho e da confiabilidade que as operações de mineração requerem. Fornece, também, um conjunto detalhado de funções de programação de controle de processo padronizadas, que criam acesso a inúmeras informações da planta e das operações.
Após a implementação, um DCS moderno pode levar uma operação de mineração a um alto desempenho, aumentando muito a produtividade de uma mina. A partir daí, tecnologias de controle avançado, como o modelamento de controle preditivo (MPC), podem ser aplicadas para se obter rendimento e produtividade adicionais.
Otimização de uma mina
Comparado à abordagem de controle mais tradicional, um DCS moderno pode tornar as operações de mineração mais eficientes, melhorar a produtividade e reduzir os riscos.
Um bom exemplo é o uso de sistemas de controle distintos para áreas separadas de uma mina, o que pode impedir que essas áreas “conversem” entre si. Considere o prejuízo que pode ocorrer quando eventos em um local de processamento não são visíveis em grande parte pelos operadores em uma área de escavação. Se essa área de processamento parar, podem ocorrer acúmulos inesperados e caros em um transportador de material, e isso pode provocar a paralisação das operações de escavação e de moagem.
Com um DCS moderno, entretanto, as informações de qualquer ponto em uma mina podem ser compartilhadas instantaneamente com outras partes interessadas, em qualquer local. Os gerentes e operadores podem visualizar o que está ocorrendo em tempo real e fazer os ajustes necessários, caso ocorra uma interrupção no processo.
Um DCS moderno também pode proporcionar melhor visibilidade sobre o desempenho dos equipamentos, para ajudar a reduzir o tempo ocioso. Por exemplo:
- medidores de vazão inteligentes podem detectar falhas e erros, além de eventuais problemas de processo, como fluxo parcial resultante de uma tubulação bloqueada ou com vazamento;
- a visibilidade de um centro de controle de motores inteligente pode revelar anormalidades, como corrente elevada em uma bomba, e indicar problemas nos equipamentos ou no processo, antes que ocorram danos graves.
Problemas como esses podem passar facilmente sem serem detectados ou gerar leituras falsas em sistemas convencionais, provocando falhas demoradas e de difícil solução.
Gerenciando a complexidade
A gestão da qualidade é outra área na qual ter mais visibilidade pode fazer uma grande diferença. Na maioria das minas, os locais de escavação precisam alimentar as plantas de processamento com minério de qualidade estável. Entretanto, rastrear diversas pilhas de minério que apresentam qualidades diferentes pode ser algo complicado. Um DCS moderno pode ajudar a gerenciar essa complexidade, rastreando grandes volumes de materiais e suas qualidades diferentes em todo o processo de produção. Isso facilita a obtenção de uma qualidade consistente.
Além desses benefícios operacionais, um DCS moderno também pode ajudar a reduzir o Custo Total de Propriedade. Ao padronizar a tecnologia em uma mina, um DCS moderno pode reduzir os custos do ciclo de vida útil associados a engenharia, estoques, treinamento, manutenção e futuras expansões do sistema. O sistema também pode coletar dados do consumo de energia, para ajudar as empresas de mineração a montar uma estratégia de gestão deste insumo.
Após a recuperação
À medida que as commodities começarem a recuperar seus preços, as empresas de mineração mudarão o foco das minas existentes para as novas minas.
Normalmente, uma parte do processo de planejamento de uma nova mina inclui programar a revisão do sistema de controle a cada década ou próximo disso. Essas revisões podem requerer a parada completa da mina, e uma ação completa de remoção e substituição da tecnologia de controle.
Um DCS moderno, entretanto, pode operar em um estado de renovação contínua. Sistemas individuais podem ser substituídos conforme atingem seu final de vida – e diagnósticos preditivos podem ser usados para fornecer um alerta antecipado ao se aproximar desse final de vida. Eles também podem ser atualizados à medida que mudam os requisitos de desempenho.
Isso pode ajudar a minimizar o tempo de parada, além de eliminar revisões dispendiosas e demoradas da infraestrutura; reforçando o ponto de que um sistema de controle, embora represente apenas cerca de 1% do total dos investimentos, pode ter impactos longos e duradouros em operações de mineração de vários bilhões de dólares.
Produtor de platina melhora visibilidade com DCS
Para se ter uma ideia do que um DCS pode fazer, a maior empresa de mineração de platina do mundo é um bom exemplo.
A Anglo Platinum, da África do Sul, processa anualmente quase 40% de toda a platina recém minerada. A empresa estava enfrentando desafios com o envelhecimento do sistema de controle de processo em sua planta de refino de metais preciosos. O sistema era incapaz de atender necessidades de processos complexos, era de difícil atualização, devido a equipamentos de vários fornecedores, e exigia um conjunto de habilidades específicas.
Assim, a empresa desejava atualizar o sistema de controle para atender seu processo de refino complexo para os próximos 10 a 15 anos.
Depois de implementar o moderno DCS PlantPAx, da Rockwell Automation, e configurá-lo para os requisitos específicos da plana de refino, a Anglo Platinum obteve acesso a dados de processo em tempo real. Os operadores, agora, podem usar esses dados para rastrear receitas em tempo real, incluindo a comparação de bateladas e KPIs, e identificar se e quando um lote está se desviando dos seus parâmetros. E, então, eles podem fazer os ajustes necessários.
"Nossos operadores ganharam informações valiosas para ajudá-los a entender por que uma determinada batelada levou 20 horas para ser produzida, quando deveria levar 16 horas", disse Hermanus du Preez, especialista em tecnologia de controle da Anglo Platinum. "Essa melhor visibilidade nos permitiu identificar restrições nos processos de refino que, antes, nem sempre percebíamos.”
O novo sistema também reduziu a variabilidade dos lotes com a visibilidade dos processos. Como o sistema era de um único fornecedor, isso também facilitou a implementação e a personalização para atender os requisitos de processo exclusivos da empresa.
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