Mudança de equipamentos

A escolha das máquinas elétricas em vez do equipamento diesel atualmente empregado está detalhada nas Tabelas 29 e 30. Como pode ser visto, tanto as máquinas propostas como as atuais têm características muito semelhantes, combinando perfeitamente com os requisitos do atual método de explotação.

Tabela 29 - Comparação das carregadeiras

Equipamento a diesel utilizado Equipamento elétrico escolhido

Modelo Caterpillar Scooptram EST1030 – Atlas Copco

Capacidade 10 10

Potência nominal (kW) 186 110

Comprimento (mm) 2490 2352

Peso 2355 2548

Tabela 30 - Comparação dos caminhões

Equipamento a diesel utilizado Equipamento elétrico escolhido

Modelo Caterpillar AD 30 Sandvik TH315

Capacidade (toneladas métricas) 30 30

Potência nominal (kW) 298 185 Comprimento (mm) 10153 13246 Peso (kg) 60000 Novo poço de exaustão

Apesar das semelhanças, existem algumas diferenças que devem ser apontadas. O funcionamento operacional é menos flexível no caso dos elétricos, pois os carregadores utilizam um cabo como fonte de energia, sendo limitados por sua extensão. A potência do caminhão elétrico é bem inferior do caminhão a diesel e isso representa perda de produtividade. Enquanto isso, caminhões têm um pequeno motor diesel, mas eles precisam de uma estrutura de alimentação.

Considerando a viabilidade econômica da aplicação dos equipamentos elétricos em relação aos equipamentos a diesel, este são em torno de 20% mais caros (Paraszczak, 2014). A principal vantagem competitiva na adoção desta nova modalidade são os ganhos com o redimensionamento da infraestrutura (CAPEX) e energéticos (OPEX) do sistema de ventilação subterrânea. Segundo estudos feitos na mina Macasa houve um aumento de apenas 2°C na frente de lavra em operação 100% elétrica contra 8°C em operação à diesel (Gleeson, 2018). Em 2020 será feitos testes utilizando LHD elétricas em minas brasileiras (Comunicação pessoal, Epiroc, 2019).

Para estimar os custos de capital e operacionais dos equipamentos foram consultadas duas fontes primárias do InfoMine; a edicação de 2008 dos custos de que equipamentos para minas (InfoMine USA, 2008) e a edição de 2014 do Mining Cost Services (InfoMine USA, 2014). Ao comparar os custos de capital (CAPEX) para equipamentos equivalentes nas duas fontes da InfoMine, tornou-se aparente que houve inflação significativa no custo dos principais tipos de mineração subterrânea entre 2008 e 2014. Devido a isso, acreditava-se que a fonte de 2014 tivesse mais confiabilidade de estimativas para o capital real necessário para compor o equipamento. No entanto, a fonte de de 2008 ainda estava criteriosa para estimar os custos operacionais como uma fração do custo de capital.

De acordo com dados ABB Inc. (2011), o custo médio operacional (OPEX) de um sistema de ventilação é da ordem de 12.185,00 US$/ano/m³/s (admitindo-se uma operação anual do sistema sem interrupções, 365 dias x 24 horas). Considerando a cotação do dólar no dia 08/12 sendo de R$ 4,15, o valor em reais seria de R$ 50.567,75.

Para avaliar os potenciais impactos econômicos na ventilação, a análise é feita com base na demanda de ventilação estimada (m³/s). A metodologia mais correta seria a adequar a vazão, por meio da técnica de VOD, a nova demanda de ventilação.

Em ambos os cenários, mostrados na tabela 32, é aplicado um fator de redução de 40% (multiplicador 0,6) no cálculo de demanda por ventilação por veículos a diesel.

O consumo dos equipamentos diesel foi estimado com base em catálogo do fabricante, Caterpillar (2018). O consumo dos equipamentos elétricos é estimado com base no

trabalho de Kerai e Halim (2013), estipulando que equipamentos elétricos apresentam 70% da potência nominal de um similar a diesel.

Os custos do óleo diesel e da eletricidade foram obtidos em consulta à índices históricos, em valor dolarizado, segundo Firjan (2017) e Global Petrol Prices (2019).

O custo de operação (OPEX) é obtido somando-se os custos de ventilação com os de combustível.

5.9.1 CAPEX E OPEX da carregadeira (LHD)

A média de preços das eLHDs é aproximadamente 16% maior do que do as LHDs a diesel segundo InfoMine (2014). O custo operacional anual para ambos os tipos de LHD é em torno de 60% do preço do equipamento. Um modelo LHD movida a bateria apresenta um custo de 10% maior do que as eLHDs tradicionais ou 30% maior do que as LHD a diesel (GE, comunicação pessoal, 2015).

Os custos de capital para uma variedade de LHDs e eLHDs fornecidos nos serviços de custo de mineração de 2014 podem ser encontrados na tabela 28 (InfoMine EUA, 2014). Quando plotados pode-se observar que ambos os tipos de equipamentos têm uma relação muito consistente e linear entre o tamanho da caçamba e o custo de capital. O valor R2 para eLHDs é 0,98 e para LHDs é 0,96.

Tabela 31 – CAPEX de LHDs e eLHDs relacionadas com a capacidade da caçamba ( Infomine USA, 2014).

LHDs a diesel LHDs elétricas

Tamanho da caçamba (m³)

Capital (milhões de $) Tamanho da caçamba (m³) Capital (milhões de $) 0,38 0,30 0,38 0,3 1,15 0,37 0,76 0,37 1,53 0,45 1,53 0,53 1,91 0,52 2,68 0,73 3,06 0,63 4,28 0,94 4,59 0,90 6,12 1,48 5,35 0,94 6,12 1,29

Figura 41 - Correlação entre CAPEX das LHD eLHD com o tamanho da caçamba (infoMine USA, 2014).

Em outras palavras, os dados mostram que os eLHDs em 2014 custam cerca de 16% a mais do que LHDs a diesel. Também é mostrado na figura 40 que o custo estimado da LHD movida a bateria elétrica (caçamba de 3,06 m³) que entrou no mercado no final de 2015 (em vermelho). Ele fica um pouco acima da linha de tendência para eLHDs.

5.9.2 CAPEX de caminhões a diesel e elétricos

De acordo com Infomine USA (2014) o preço de um caminhão a diesel é 50% menor do que um caminhão elétrico. Os custos operacionais anuais foram cerca de 35% do custo inicial do equipamento. A manutenção representa cerca de 25% dos custos operacionais. Numa comparação direta, custo médio anual mostrou que o caminhão elétrico era cerca de 14% mais caro a cada ano.

y = 0,1262x + 0,1933 R² = 0,9621 y = 0,1496x + 0,2113 R² = 0,9815 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 C ape x e m mi hõe s de dólar es (2014 ) Tamanho da caçamba em m³

Tamanho da caçamba vs CAPEX

Diesel LHDs LHDs elétricas LHDs com baterias

Tabela 32 - Comparativo de custos entre a frota a diesel e a elétrica

(1) Custo de R$ 50.568 (cotação do dólar de R$4,15) – ABB In. (2011) (2) Consumos em regime operacional médio – Caterpillar Inc. (2011).

(3) Consumo padrão para equipamentos auxiliares – Equipe de Planejamento de lavra da mina. (4) Equivalência da potência nominal entre motor elétrico e a diesel – Kerai e Halim (2013). (5) Preço médio do diesel no Brasil – Global Petrol Prices (2019).

(6) Preço médio da eletricidade industrial no Brasil – FIRJAN (2017) (7) 2,67 kg de CO2 emitido pela queima de 1,0 L de diesel – EPA (2005).

Uma outra opção sugerida por Lafuente (2017) seria a aplicação dos equipamentos híbridos. O sistema de acionamento apresenta um motor diesel e quatro motores elétricos. Comparado com o equipamento a diesel a demanda de ar é 33% menor. Os custos totais (operacional, manutenção, combustível e aquisição) são 29% menores.

Frota

100% Diesel 100% Elétrica

Ventilação

Vazão requerida (m³/s) 460 276

Ventilação Total (M$/ano) 23,26 13,96

Combustível Diesel (ML) 8,5 0 LHD - (30L/h) (2) _2,4 Caminhão - (45L/h) (2) _3,8 Auxiliar - (14L/h)(3) _2,3 Energia elétrica (GWh)(4) _{0 44,6} LHD - (70% Nominal Diesel) - 11,5

Caminhão - (70% Nominal Diesel) - 20,6 Auxiliar - (70% Nominal Diesel) - 12,5

Combustível Total (MR$/ano) 33,37 18,51

Diesel (0,95$/L)(5) _{33,37 -} Eletricidade (0,1R$/kWh)(6) _{- 18,51} OPEX (M$/ano) excluindo manuntenção 56,63 32,47 - 57% Emissão CO2 (Kton)(7) 22,6 0