Artigo Técnico: Redução de Custos e Aumento da Segurança com nova Tecnologia para Revestimento de Moinhos

Resumo

Este trabalho foi desenvolvido nas dependências da Mina de Bauxita da Hydro Paragominas, situada a 70 km do município de Paragominas no estado do Pará. A planta de Paragominas é responsável pelo beneficiamento e envio de polpa de bauxita através de um Mineroduto com mais de 244 km de extensão até a refinaria da Hydro Alunorte na cidade de Barcarena/PA, os principais equipamentos responsáveis pela produção dessa polpa, são os moinhos. Fruto da cooperação entre o setor de engenharia de manutenção, processo e operação industrial da Hydro Paragominas e a empresa Metso Minerals foi desenvolvido um projeto de especificação customizado e otimização do revestimento do corpo dos moinhos SAG.

Anteriormente os revestimentos dos moinhos SAG (162 peças) eram fabricados em liga de aço e devido ao processo de cominuição diversas peças se quebravam, causando parada de produção, aumento do custo e exposição ao risco dos mantenedores. O projeto objetivou a mitigação de quebras dos revestimentos ao longo da campanha de vida útil do conjunto que é em média 3 anos, para isso foi mudado a tecnologia do material de liga de aço para um revestimento híbrido (Hardox500 e borracha), alterado o ângulo de ataque de 20º para 25º e unificado as peças, saindo de 162 para 54 peças. Com essas modificações foi obtido um ganho de “zero” quebra de revestimentos ao longo de sua vida útil, economia no OpEx de R$ 8,1 Milhões/ campanha (3 anos), um aumento de taxa de alimentação no moinho de 29 t/h que representa um ganho de R$ 33,4 Milhões/ano e uma redução na exposição ao risco na atividade de substituição de revestimento avulso que era mensal e agora só ocorre nas paradas de Overhaul a cada 3 anos, na matriz de risco saiu de 12 para 2 o grau de risco. O projeto superou todas as expectativas de aplicação do produto.

Autores:

Anderson Pinheiro da Silva 

Antonio Cezar de Souza Lisboa

Ederison Cunha Rego

Geovan Olavo Damásio de Oliveira

Victor de Souza Silva

Tiago Roberto da Silva

Mineração Hydro Paragominas

A Mineração Paragominas é uma parte importante da estratégia da Hydro como fornecedora global de soluções de alumínio inovadoras e sustentáveis. A Mineração Paragominas é responsável pela mina de bauxita, que está localizada a aproximadamente 70 km do município de Paragominas, no nordeste do Pará, no Platô Miltônia 3. Conta hoje com aproximadamente 1.400 funcionários próprios e cerca de 800 funcionários terceirizados.

A operação de mineração teve início em março de 2007 e atualmente movimenta cerca de 16 milhões de toneladas de minério por ano, produzindo anualmente 11,4 milhões de toneladas de bauxita, que é transportada por um mineroduto, o primeiro do mundo a transportar esse tipo de minério.

Em Paragominas, a bauxita retirada passa pela etapa de beneficiamento, que consiste em britagem, moagem e classificação. O minério beneficiado é misturado com água, formando uma polpa que é bombeada através de um mineroduto até a refinaria Alunorte, na cidade de Barcarena, onde é feito o refino da bauxita, transformando-a em alumina, a matéria-prima do alumínio.

A moagem é o principal processo de cominuição do minério para adequação granulométrica e separação de sílica da bauxita, na figura 01 mostra a Usina 01 e figura 02 mostra a Usina 02 da Mineração Paragominas.

Oportunidade para testes

O projeto de revestimentos dos Moinhos SAG da Mineração Paragominas é o mesmo que vem sendo utilizado da partida da planta em 2006, ou seja, é standard e nunca sofreu alterações de melhorias de processo ou tecnologia de material. A mudança do revestimento do Moinho SAG se fez necessário devido as diversas paradas e intervenções que tínhamos ao longo da vida útil do conjunto de revestimentos (campanha) que atualmente é de 3 anos. Essas paradas ocorriam devido aos revestimentos terem contato direto com as Bolas de cominuição, fazendo que esses trincassem ou até mesmo quebrassem, conforme a figura 03, ocasionando as falhas no equipamento.

A substituição dessas placas avariadas causava parada do Equipamento em Manutenções Corretivas e Preventivas, além da mão de obra que poderia estar sendo utilizado em outros ativos, esses materiais não precisariam estar sendo utilizados, gerando um custo desnecessário, bem como este serviço de substituição é muito arriscado evolvendo espaço confinado, trabalho a quente e movimentação de carga.

Desenvolvimento do Revestimento

No Brasil os moinhos SAG usualmente utilizam ligas de aço como material de construção de seu revestimento, porém conforme os problemas que ocorrem na operação dos moinhos SAG da unidade da Mineração Paragominas foi necessário buscar no mercado externo uma solução viável para solucionar os problemas de trincas e quebras dos revestimentos. Com essa finalidade a equipe de engenharia da Hydro foi ao Chile para desenvolver um fornecedor de revestimentos híbrido (metal + borracha) que já é mais comum a utilização deste tipo de revestimento.

Na visita ao Chile, foi visitado 03 fábricas de revestimentos e devidos as condições técnicas e comerciais, foi escolhida a empresa Metso para desenvolvimento do revestimento mais adequado ao nosso tipo de operação. Conforme a figura 04, uma equipe multidisciplinar da Hydro, composta de um engenheiro mecânico, um engenheiro de processo, um engenheiro de operações e um operador mantenedor para acompanhar todo processo de desenvolvimento.   

Após a definição do tipo de material, foi iniciado a otimização dos revestimentos, que era de liga de ação e passou para hibrido (metal + borracha), seu ângulo de ataque passou de 20º para 25º e as placas alta e baixa, antes confeccionadas separadamente, foram unificadas formando uma peça só, conforme figura 05, também unificando o anel central aos anéis de alimentação e descarga, com isso o moinho que anteriormente tinha 03 anéis de revestimentos (alimentação, central e descarga), agora possui apenas 02 anéis (alimentação e descarga), com essa modificação a cada 06 revestimentos agora se tornara 02 revestimentos, com uma redução próxima de 30% de seu peso total, bem como a redução do numero de elementos de fixação em 33% devido a unificação das peças, conforme tabela 1.

Neste desenvolvimento foi realizado simulações de trajetória dos corpos moedores que são responsáveis pela cominuição do minério a ser processado assim, otimizando a moagem e desagregação da sílica da bauxita, que representa um ganho operacional para o processo, conforme figura 06, um exemplo da simulação feita pela engenharia da empresa Metso e validade pela equipe de engenharia da Hydro.

Este novo modelo de revestimento trouxe um sistema de fixação exclusivo, peças de fixação são inseridas do lado de fora do moinho.
Os parafusos são fáceis de remover e bem protegidos contra poeira, corrosão ou danos mecânicos em geral, com isso proporciona não ter ninguém na zona de perigo, não há necessidade de trabalhadores estarem na zona de perigo durante a instalação e remoção dos parafusos do revestimento.
Os revestimentos são colocados apenas pelo operador do manipulador de placas. Marcadores-guia e o sistema de posicionamento do revestimento facilitam a montagem, que proporciona também uma melhor posição de trabalho, e ambiente de trabalho. Os trabalhadores podem ficar em uma plataforma estável fora do moinho enquanto torqueiam os parafusos. Por serem de borracha os revestimentos não se fundem uns nos outros pelo impacto das bolas e fica fácil remoção de revestimentos antigos, os revestimentos antigos podem ser facilmente removidos pelo operador do manipulador de placas. Geralmente, a gravidade é suficiente para remover os revestimentos. Para a primeira fila, utiliza-se uma ferramenta para remover.

Menor peso de revestimento, Aumento da capacidade de carga de minério e/ou
de corpos moedores. Por não quebrarem ou trincarem, a vida útil previsível, o revestimento híbrido combina as propriedades mais desejadas da borracha e do aço. Ele oferece uma vida útil previsível com a manutenção do perfil, bem como menor risco de quebra e "Peening". Design personalizado Revestimentos projetados para o seu processo específico. Tamanho de revestimento maximizado e vida útil equilibrada de acordo com seu cronograma de manutenção. Otimizado para o seu processo, Revestimentos otimizados para o seu processo significam menor consumo de energia e menor desgaste.

Resultados Obtidos

Os resultados obtidos foram os melhores possíveis, pois todos os indicadores que era esperado ter ganhos, foram alcançados. Começando com custo de manutenção, ao longo da última campanha foi gasto R$ 1.772.525 com revestimentos ao longo da campanha, ou seja, metade do valor do overhaul de revestimento é gasto ao longo da campanha para manter o moinho e operação, bem como foram geradas 58 ordens de manutenção e gasto R$ 993.904,00 em mão de obra para estes reparos executados com mão de obra própria. Houve um total de 11 paradas corretivas gerando 31,3 horas de manutenção no Moinho MO-123-01 ao longo da campanha de 23/02/20017 a 02/02/2023, que consiste em 32.865 toneladas de alimentação no SAG, gerando assim R$ 4.916.965,52 de Lucro Cessante. Conforme o gráfico 01 abaixo, mostra melhor os números projetados e alcançados ao longo da campanha atual, após a instalação do revestimento híbrido.

Dentre os vários incentivos fiscais que estão em vigor no Brasil, a Lei do Bem (Lei nº 11.196/2005) oferece a oportunidade para as empresas, de todos os setores, reduzirem seus custos tributários como base de gastos em PD&I. O projeto de modificação do revestimento dos Moinhos obteve a base beneficiável: R$ 3.833.516,23 – depois de analisadas as despesas, chegamos neste valor de base de cálculo do benefício. Exclusão adicional (60%): R$ 2.300.109,74 – valor que é reportado à Receita Federal por meio da ECF, o benefício líquido para a MPSA (15,25%): R$ 350.766,73 – real benefício para a empresa. O benefício alcançado pelo projeto representa cerca de 40% do benefício total apurado pela MPSA.

Conforme mostrado na tabela 01, saindo de 162 peças de revestimentos para apenas 54 peças, essa redução de peças dentro do moinho proporcionou a redução do tempo de parada para substituição dos revestimentos caiu de 124 horas para 78 horas do tempo total. (2 dias a menos) pois o tempo de parada é diretamente ligado ao número de peças a serem substituídas pelo manipulador de placas.

Outro ganho considerável foi evidenciado no processo e operação do moinho ao longo de seu primeiro ano de operação, onde se evidenciou que a mudança de perfil dos revestimentos trouxe um ganho de produtividade, onde houve uma capacidade de alimentação nova na planta de 29 toneladas por hora conforme o Gráfico 02, este aumento de capacidade de alimentação proporciona um ganho potencial de aumento de produção de cerca de 150 mil toneladas de bauxita por ano, porem como a produção da MPSA é puxada, depende muito da Alunorte ter capacidade de receber esse aumento de produção, por isso é uma ganho em potencial e não real, conforme mostrado na tabela 02.

O outro ganho com essa mudança de tecnologia, foi a redução de exposição dos mantenedores ao risco na hora de executar essa tarefa, pois com a fixação dos parafusos 100% pelo lado de fora do moinho não existe a chance acidentes no caso de uma falha do equipamento de elevação, bem como se eliminou a quebra e trincas dos revestimentos, as intervenções que eram mensais, agora são feitas apenas no final da vida útil do revestimento, na figura 07 mostra o antes e depois de como era colocado os parafusos nos revestimento.

Mediante a mitigação do risco na atividade de substituição e redução significativa da frequência de execução dessa atividade de mensal para trianual (36 meses), sua matriz de risco foi reduzida conforme figura 08, validado pela segurança do trabalho, trazendo assim um grande ganho para contribuir com a segurança de todos os mantenedores e sempre com foco em acidente zero.  

Conclusão

Após 01 ano de operação pode-se concluir que a mudança de tecnologia foi um sucesso, além de ser o primeiro moinho SAG do Brasil os resultados alcançados superaram o esperado para essa mudança de tecnologia conforme evidenciado no tópico 4.

Para sucesso deste desenvolvimento primeiramente aplicamos os pilares do BABS (sistema de gestão da Hydro) para construção e aplicação desta melhoria, utilizando a gestão de mudanças como base de estruturação do projeto e a visão da Hydro aplicada ao escopo do projeto. Com os pilares dos valores, cuidado: visamos sempre a mitigação dos riscos dos colaboradores que trabalham na manutenção e operação do Moinho, colaboração: o projeto sempre foi feito em “8 mãos” Engenharia, Manutenção, Operação e Processo, visando sempre o melhor contexto para todas as disciplinas e coragem: em instalar o primeiro revestimento híbrido com fixação 100% externa em um corpo de Moinho SAG no Brasil

Todo projeto foi feito em conjunto com a empresa parceira Metso, que nos apoiou e fez todo fornecimento dos materiais, bem como utilizado as normas técnicas que regem a Gestão de Ativos, visando a padronização e a integridade física dos ativos.