As empresas de mineração enfrentam muitos desafios: a maioria dos minerais de fácil acesso acabou e as reservas conhecidas de minério estão diminuindo; as minas costumam estar em locais remotos; e os custos de mão de obra e energia permanecem uma sobrecarga constante. Também há pressões para melhorar a eficiência energética e reduzir as emissões de CO₂.
Para enfrentar esses desafios, a mina do futuro é concebida como livre de CO₂ e autônoma - uma empresa de mineração digital segura na qual todos os detalhes operacionais estão conectados e construída em torno da sustentabilidade.
A ABB já oferece soluções abrangentes e integradas em eletrificação, automação, acionamentos, motores e infraestrutura para ajudar a otimizar o desempenho geral dos clientes de mineração, da mina ao porto.
A tecnologia digital da ABB aumenta a potência, a produtividade das minas e a disponibilidade do equipamento, e reduz os custos operacionais da vida útil ao reunir pessoas, equipamentos e serviços. A empresa também está ajudando as minas a se tornarem totalmente elétricas e a maximizar a eficiência energética por meio da otimização de processos.
Rumo à mineração autônoma
Atualmente, nenhuma mina é totalmente autônoma. Na verdade, é improvável que a autonomia de 100% seja alcançada e, atualmente, muitas delas têm apenas ilhas de equipamentos autônomos.
Os benefícios da operação autônoma em minas são múltiplos. Por exemplo, a tecnologia autônoma permite a realocação de pessoal de áreas inseguras, poluídas e empoeiradas para locais mais seguros. No futuro, menos pessoas trabalharão na mina - em vez disso, eles irão monitorar a produção remotamente e estarão localizados em confortáveis salas de controle centralizadas em áreas urbanas, onde os funcionários são mais fáceis de recrutar.→01.
A operação autônoma também oferece suporte à manutenção preditiva, o que diminui os custos de reparo e o tempo de inatividade não planejado e pode permitir a otimização do processo para que as emissões de CO₂ e o uso de recursos (por exemplo, água) sejam reduzidos.→02.
Equipamentos autônomos ou semi-autônomos já começam a atuar na perfuração e detonação e no pátio de estocagem. Por exemplo, o pátio de estocagem e o sistema de transportadores de correia na Schleenhain lignite mine da MIBRAG, na Alemanha, são operados automaticamente por um Sistema Advant da ABB a partir de uma sala de controle central.
Uma atualização recente para o sistema ABB Ability ™ 800xA migrou todas as instalações de controle e acionamento para a tecnologia mais recente, abrindo novas possibilidades de melhorias operacionais adicionais. Os dois raspadores de portal e um empilhador na mina de Schleenhain também são operados de forma autônoma e o escopo do projeto também abrangeu drives, instrumentação, auxiliares, circuito fechado de televisão (CCTV, sigla em inglês), infraestrutura de comunicação e uma versão inicial do ABB Ability ™ Stockyard Management System.
Ao mudar para uma operação autônoma, como o processo de manuseio de materiais que foram descritos anteriormente, a colaboração entre os especialistas em mineração e tecnologia da ABB e os clientes é essencial. Os fabricantes de equipamentos originais (OEMs, sigla em inglês) também terão um papel importante, pois a interoperabilidade e a padronização do produto são indispensáveis.
Tecnologia para automação de mineração
Inovações em inteligência artificial (IA), aprendizado de máquina e Internet das coisas industrial (IIoT) têm o potencial de economizar, para o setor de mineração, cerca de US$ 373 bilhões até 2025, automatizando a operação de máquinas, facilitando a manutenção preditiva, melhorando a rastreabilidade, aproveitando o poder dos dados e análises em tempo real e do fornecimento de visibilidade em toda a cadeia de valor da mina para o mercado.
Para automação em mineração, o acesso a dados operacionais precisos em tempo real é fundamental. Embora eles sempre tenham sido importantes, a boa tomada de decisões de negócios, agora, requer uma entrada constante de dados de ativos físicos, empresas, fábricas espalhadas por várias geografias, domínios da indústria e estruturas regulatórias. Essa evolução de dados exigiu a integração vertical de modelos de tecnologia da informação (TI) e tecnologia operacional de baixo para cima (OT) tradicionalmente separados.
Para o fabricante moderno, os dados se tornaram unificados e onipresentes em toda a organização - desde o gerenciamento da cadeia de suprimentos até as operações de manufatura e o serviço pós-venda - e é um dos ativos mais valiosos que possui. Hoje, as máquinas e os processos inteligentes com otimização de dados podem receber informações de uma ampla variedade de fontes para permitir uma fabricação mais ágil, melhorar a segurança e a eficiência da produção, permitir operações remotas e móveis e fornecer maior percepção do desempenho operacional.
A integração de dados de equipamentos, processos, fábricas e sistemas de negócios dá aos líderes visibilidade e controle em toda a organização. Os sistemas conectados podem se comunicar para detectar fluxos de carga desequilibrados e fazer correções automaticamente para evitar interrupções. Integrar TI e OT é o ponto de partida para a empresa digital.
Outra mina europeia é um bom exemplo de como os dados e a digitalização podem transformar um ativo de mineração maduro. Nela, a ABB instalou um sistema de controle distribuído (DCS, sigla em inglês) para integrar dados de todas as funções críticas, como gerenciamento de água, britagem, transporte por correia transportadora, pular carga, bombeamento e o concentrador, em uma operação eficiente. Os serviços de monitoramento remoto 24 horas por dia fornecem acesso a dados em tempo real sobre equipamentos de missão crítica para que os engenheiros tenham a capacidade de tomar decisões de manutenção preventiva antes que algo dê errado.
Um novo sistema de ventilação sob demanda, ABB Ability ™ Ventilation Optimizer, agora, reconhece a localização de pessoas e veículos na mina e fornece ar fresco onde necessário. O Ventilation Optimizer pode fornecer até 50% de economia de energia de ventilação (40% de redução do consumo de energia de ventilação na mina mencionada).
Também, melhora a segurança em caso de incêndio, por exemplo, evitando a propagação de fumaça e permitindo uma expulsão mais rápida dela. O Ventilation Optimizer acomoda facilmente ventiladores adicionais ou que são temporariamente movidos para onde são mais necessários. Em outra mina, o Ventilation Optimizer trouxe economia de energia de ventilação de 54%, além de economia de energia de aquecimento de ar de 21% o durante seu primeiro ano de uso.
À medida que a mineração se torna cada vez mais automatizada e digitalizada, a segurança cibernética se torna crítica para o funcionamento dos negócios. Por esse motivo, as empresas precisam adotar uma estrutura de cibersegurança, incluindo as funções Identificar, Proteger, Detectar, Responder e Recuperar, que é uma forma de fornecer proteções proativas com a preparação para os piores cenários.
A solução ABB Ability™ Cyber Security Fingerprint cobre a função Identificar enquanto o serviço identifica vulnerabilidades críticas do sistema de controle em instalações de mineração, concentrando-se em três áreas: procedimentos e protocolos; políticas de segurança de grupo; e configurações de servidor e estação de trabalho. A solução combina informações de um sistema de controle da ABB com percepções obtidas em entrevistas com os colaboradores. A solução, então, gera um relatório detalhado sobre as lacunas nas medidas existentes de segurança cibernética da empresa e usa uma ferramenta analítica para comparar os resultados com os padrões reconhecidos do setor. Utilizando essa ferramenta, uma empresa pode reduzir vulnerabilidades e implementar uma estratégia de segurança focada e sustentável.
A era das minas totalmente elétricas
Conforme as minas intensificam seus esforços para cortar custos e aumentar a eficiência, o fornecimento de energia surge como um de seus maiores desafios. Além das despesas de entrega de combustível diesel a locais remotos, vêm também os custos de serviço, reparo e substituição de veículos movidos a diesel.
Além disso, a mineração é uma indústria que consome muita energia e os níveis de minério em queda exigem que mais seja gasto por tonelada de produto final extraído. Os preços mais apertados das commodities estreitam ainda mais essas margens.
Padrões rigorosos se aplicam aos níveis permitidos de poluentes atmosféricos em minas - por exemplo, material particulado de diesel, carbono total, carbono elementar e dióxido de nitrogênio. A conformidade com esses padrões acarreta custos de mitigação.
A eletrificação pode ajudar a aliviar essa situação. Por exemplo, veículos elétricos (VEs) não apenas produzem emissões zero, mas também menos calor residual, reduzindo assim os custos de resfriamento. Em 2028, esperam-se que as operações de mineração empreguem mais de 30.000 VEs (híbridos e elétricos puros), com um valor de mercado de US $ 9 bilhões.
Esses ativos elétricos, quando conectados a sistemas digitais e de automação, podem monitorar e controlar os processos para que as operações e o uso de energia possam ser otimizados e tornados mais sustentáveis.
Em uma mina de cobre em particular, os esforços de eletrificação e automação da ABB envolvendo um sistema de assistência de carrinho elétrico para caminhões de mina ajudam a economizar 830 m³ de diesel anualmente e reduzir as emissões de gases do efeito estufa em 80%, com uma pista de teste de 700 m e 2.700 V DC, retificador de 10 MW estação.→04. Quatro caminhões, cada um classificado em 4,5 MW (os quatro caminhões funcionarão ao mesmo tempo) está equipado com pantógrafos. Outros benefícios incluem melhor qualidade do ar local, custo de produção reduzido, menos manutenção do motor, velocidades mais altas (quase o dobro das dos veículos a diesel), menos caminhões são necessários e menos ruído, vibração e tempos de ciclo.
Digitalização, eletrificação e automação para mineração
Digitalização, eletrificação e automação estão ajudando o setor de mineração a enfrentar os desafios do declínio dos recursos de minério, locais remotos e aumento dos custos de mão de obra e eletricidade. Essas tecnologias também ajudam as mineradoras a melhorar a eficiência energética geral, reduzir as emissões de CO₂ e, assim, operar de maneira mais sustentável. A oferta abrangente e integrada da ABB - chamada ABB Ability ™ MineOptimize - compreende desde a eletrificação até as soluções digitais e permite que as empresas de mineração alcancem produtividade e sustentabilidade da mina ao porto.→05.
