Por Rita de Cassia Pedrosa Santos1 e José Margarida Silva2
Introdução
Minas subterrâneas são consideradas entre as instalações de maior risco para atividades humanas devido aos acidentes e rupturas geotécnicas registrados em todo o mundo ao longo do último século, que resultaram em condições de trabalho inseguras, problemas de saúde, lesões e fatalidades. São várias as áreas em que se notam melhorias, por exemplo, os avanços significativos na redução do risco de queda de blocos rochosos.
A dependência da lavra subterrânea de equipamentos acionados por motores a diesel, tanto em operações de desenvolvimento quanto de lavra, implica em impactos negativos no ambiente de trabalho, como emissões de gases poluentes e material particulado e aumento da temperatura. Com a tendência de lavra cada vez em maior profundidade, esses complicadores se tornam mais relevantes, elevando custos operacionais e ambientais.
Nesse cenário, a eletrificação da frota com veículos movidos a bateria surge como alternativa promissora. A redução de emissões de gases de efeito estufa (GEE), associadas às atividades humanas, constitui um dos principais compromissos globais deste século, impulsionada pelos impactos crescentes das mudanças climáticas.
A transição energética é considerada ponto-chave para conter a elevação da temperatura global — e, localmente, da mina subterrânea. Estudos apontam que motores elétricos emitem cerca de três vezes menos calor do que os motores a diesel. Por sua vez, temperaturas elevadas causam fadiga, irritabilidade, distração e redução da produtividade funcional. Outro fator de destaque são os custos de ventilação, responsáveis por mais de um terço dos custos operacionais relativos à energia elétrica de uma mina subterrânea.
A automação crescente e o potencial de uso de Inteligência Artificial (IA) projetam futuro diverso do atual, com mais controles e possibilidade de tomada de decisão mais rápida e assertiva. Em softwares, houve soluções apresentadas, mas há lacuna tecnológica a ser preenchida pela criação de ferramentas personalizadas, de código aberto, que liguem, por exemplo, a previsão da fragmentação no desmonte à análise de forma ágil e precisa.
Eletrificação no subsolo
As minas subterrâneas têm estado à frente das operações a céu aberto nesse quesito. O grande avanço na eletrificação nas minas subterrâneas se deve a vários fatores. A redução dos custos de energia com ventilação pode liberar margem extra de energia para o carregamento das baterias dos veículos. Minas subterrâneas adotam veículos menores em suas operações. Isso permite um menor custo de investimento para a aquisição de frota elétrica. Operações subterrâneas apresentam a vantagem de extensa estrutura elétrica já existente. A frota elétrica tem um menor custo de manutenção.
Mais de 50 minas subterrâneas adquiriram ou testaram veículos elétricos a bateria, por exemplo, em 2024, sendo que minas canadenses foram as primeiras a adotarem esta tecnologia. Testes incluem minas brasileiras. À medida que as minas se tornam mais profundas e quentes, os custos de ventilação tenderão a aumentar, a menos que tecnologias alternativas sejam implementadas. Há vários métodos para eletrificar a mina em relação às operações de carregamento e transporte de minério e/ou estéril. Opções incluem veículos com conexão por cabos elétricos, veículos elétricos a bateria (BEVs), sistema trólei e soluções híbridas.
A assistência de trólei proporciona velocidades mais altas em rampas e, portanto, aumento da produção sem exigir maior o porte ou maior número de caminhões na mina. Durante a realização de manobras, carga e descarga, o caminhão opera fora da linha do trólei com fornecimento de energia por bateria ou proveniente do alternador (caminhões diesel-elétricos). Nesse sistema, cerca de 30% da energia elétrica que é consumida pelos caminhões carregados durante a subida é regenerada pelos caminhões vazios durante o processo de descida.
Veículos elétricos movidos a bateria oferecem maior flexibilidade, mas são muito mais pesados e têm de ser recarregados regularmente. O sistema de troca de baterias tem baixado consideravelmente devido a novas tecnologias desenvolvidas em relação ao mecanismo de troca. Os veículos por conexão via cabo têm flexibilidade reduzida durante a operação, uma vez que o alcance do cabo é limitado. Presentes principalmente em carregadeiras rebaixadas tipo LHD, essa modalidade apresenta muitas desvantagens. O custo de substituição do cabo é significativo e requer-se também estrutura específica, com subestações elétricas, transformadores, tomada e outros dispositivos.
O sistema de carregamento dinâmico já apresenta testes em caminhão convertido de diesel para bateria. Ele fornece energia para conduzir o veículo (normalmente caminhão) e para carregar as baterias, enquanto transporta a carga pela rampa. Reduz-se o custo de aquisição de baterias para a troca e elimina-se o tempo necessário de troca e carregamento da bateria. A opção por caminhões elétricos movidos a bateria, junto com as tradicionais passagens de minério (ore passes), tem proporcionado economia, além de garantir a longevidade do sistema vertical de movimentação de minério. Das minas subterrâneas que efetuaram a transição elétrica, 84% optaram por veículos elétricos a bateria, 18% optaram por equipamentos com conexão por cabos e 6% optaram pelo sistema trólei (Rovithis, 2023). A Mina Borden (Canadá) foi a primeira mina subterrânea do mundo a eliminar equipamentos movidos a motores diesel.
Desempenho
A produtividade depende de arranjo de escavações e operações da mina, da estratégia de carregamento da bateria e da localização dos carregadores ou estações de troca. Veículos elétricos movidos a bateria podem igualar a produtividade de equipamentos a diesel, mas o investimento total pode ser até duas vezes superior. Devido às menores emissões e ao desempenho mais sustentável, os custos operacionais dos veículos elétricos movidos a bateria são reduzidos, resultando em custos totais equivalentes aos dos veículos a diesel.
Embora mais minas estejam adotando a eletrificação de frotas, o número de incidentes relacionados a incêndios tem se mantido relativamente estável. Hooli e Halim (2025) relatam incidentes devido a erros mecânicos ou humanos, mau funcionamento da estação de carregamento e à instalação ou defeito no cabo de carregamento.
Novos projetos, como na Noruega e no Canadá, incluem estratégias de projeto da mina voltadas à otimização da eficiência operacional dos equipamentos. Entre as análises, além da redução dos índices citados (gases, particulados e temperatura), caminhões elétricos durante o transporte em rampas são até três vezes mais rápidos em relação aos equipamentos a diesel. Outro benefício é a a redução das dimensões de escavações e dos dutos de ventilação. Nessa condição, há também a possibilidade de realizar alterações estratégicas no projeto (design) da mina desde o início, com o objetivo de aumentar a eficiência da frota elétrica.
A utilização horária do veículo elétrico aumenta 30% em relação ao motor a diesel, somando-se ao impacto da substituição. Há operações e projetos em que carregadeiras rebaixadas LHDs elétricas, ao descerem as rampas carregadas, ativam um sistema de frenagem regenerativa, o que contribui para a recarga parcial das baterias, aumentando a autonomia dos veículos e prolongando seu tempo de operação.
Em publicações que envolvem respostas de funcionários, veículos elétricos movidos a bateria foram muito bem avaliados nos quesitos referentes a qualidade do ar e nível de barulho, quando comparados com equipamentos a diesel.
Automação e IA
Uma causa significativa de acidentes em minas subterrâneas é a capacidade inadequada/inexistente de monitoramento em tempo real da segurança. A tecnologia é aliada importante para diminuir exposição, reduzir custos e monitorar processos. Novas tecnologias emergentes, vinculadas ao paradigma da Indústria 4.0 (sensores, Internet das Coisas – IoT, Inteligência Artificial – IA e conectividade sem fio), estão sendo implementadas para planejar o desempenho eficiente, seguro e sustentável de ambientes de trabalho.
Sistemas com esses dispositivos eliminam necessidade de cabeamento caro e monitoramento manual em operações de lavra. À medida que a mina subterrânea se expande, sensores adicionais geralmente exigem instalações de cabos dispendiosas, a menos que se utilize conectividade sem fio, fornecendo dados em tempo real sob condições complexas, com sua transmissão de forma eficaz através de barreiras físicas.
Essa rede apresenta solução atraente de baixo custo com características confiáveis, simples e competitivas, que aumentam a produtividade, aprimorando indicadores-chave de desempenho (KPIs), minimizando riscos de acidentes e promovendo condições ambientais sustentáveis para os operadores. Esse potencial auxilia na tomada de melhores decisões, garantindo a conformidade com as normas e melhorando o desempenho produtivo.
O desenvolvimento de sensores para lavra subterrânea necessita de robustez e confiabilidade, pois os componentes são submetidos a ambiente em condições severas: alta temperatura, baixa luminosidade, umidade, poeira e obstáculos. Existem fatores a se ajustar. Poeira ou umidade variam durante a operação da mina e são fatores que devem ser estudados na seleção dos sensores. Trabalhos, como de Santos et al. (2022), mostram a oportunidade de utilização de dispositivos baratos de medição de parâmetros de ventilação.
O uso de drones tem tornado possível inspecionar galerias de transferência de minério, realizar levantamento de câmaras de lavra e avaliar áreas antigas de lavra sem expor pessoas. As vantagens de usá-los são inúmeras: rápida coleta de dados, baixo custo de repetição de voo, permitindo inspeção de lugares perigosos de forma inédita e geração de informações e soluções de problemas antes não observados, como casos de minérios presos em escavações e medições com precisão de diluição resultante de overbreak.
Pode-se aumentar a eficiência na movimentação de matéria-prima, produtos e subprodutos, ao conectar diversos dispositivos e ainda fazer com que eles troquem informações entre si e em tempo real. Com a adesão de soluções inteligentes, estima-se que, somente no Brasil, haverá diminuição de custos de R$ 73 bilhões/ano, sendo R$ 35 bilhões de ganho de eficiência, R$ 31 bilhões de redução de gastos de manutenção de máquinas e R$ 7 bilhões de economia no consumo de energia no setor nos próximos anos. Com aumento de vida útil dos pneus, após identificação de problemas por sensores instalados em máquinas, administra-se a produtividade em tempo real com mais transparência. Tratando-se de equipamentos elétricos autônomos, em particular, citam-se perfuratrizes e carregadeiras autônomas para minas subterrâneas no Canadá (In The Mine, 2026).
A mineração também tem ampliado a utilização de controle remoto de operações e equipamentos e da obtenção de imagens para análises e tomadas de decisão. Na automação em subsolo, o foco está em atingir o nível 4 de rastreamento (o nível 5 é de monitoramento contínuo). O monitoramento de cavidades a laser, com levantamentos de cavidades, é realizado rotineiramente em minas subterrâneas por vários motivos, incluindo inspeção da rocha escavada, medições de massa, monitoramento da geometria da cavidade, suas características geológicas e identificação de condições de rocha potencialmente perigosas. Essas cavidades, que são numerosas, incluem realces, passagens de minério e outras aberturas subterrâneas. Alguns drones podem carregar simultaneamente um scanner a laser para capturar nuvens de pontos geometricamente precisas e uma câmera para coletar imagens de alta qualidade.
Ainda em automação de operações, o sistema VOD (considerado nível 3 de automação), permite o controle automático da ventilação por meio de uma interface computacional que gerencia remotamente o funcionamento dos ventiladores em tempo real. Tecnologias de resfriamento são necessárias para enfrentar os desafios multidimensionais. A mineração contribui também para o desenvolvimento de outros setores e de novas tecnologias.
A lavra subterrânea em condições profundas precisa de maior quantidade de dados para poder compreender o comportamento do maciço rochoso, em resposta ao campo de tensões em constante mudança, e operar com segurança e eficiência em tais ambientes extremos. Assim, na mecânica de rochas aplicada ao subsolo, a automação assume papel importante, com a capacidade de capturar imagens a partir de diferentes ângulos, otimizando o tempo de coleta de dados em estruturas como realces de grande porte. Uma melhoria global na geomecânica da mina pode ser obtida na forma de mais observações de dados, afinal informações geotécnicas são necessárias para modelar e prever o potencial de rupturas estruturais e dimensionar o suporte necessário a fim de garantir um ambiente de trabalho seguro.
Entre as aplicações de IA, estão: classificação da estabilidade de realces em mina, seleção de método de lavra e determinação de variáveis mais relevantes na ocorrência de diluição operacional. A automação de tarefas está progredindo consideravelmente, levantando também questões que dizem respeito a aspectos éticos e operacionais.
Comentários Finais
A lavra subterrânea possui demanda muito grande de capital intensivo. Quanto mais a mina se aprofunda, maiores são os investimentos necessários. A tecnologia demonstrou sucesso particular nas operações de platina na África do Sul, em que a implementação mostrou potencial para reduzir a diluição na lavra em veios estreitos.
A eletrificação de frota tem se destacado como estratégia viável de descarbonização, especialmente diante do avanço das metas corporativas, do aumento dos custos operacionais e da disponibilidade comercial de veículos elétricos a bateria para uma ampla gama de aplicações em operações mineiras subterrâneas. A transição tem sido observada, principalmente, em países com fortes regulações e taxações sobre a emissão de carbono e em áreas ambientalmente sensíveis. O sistema de ventilação sob demanda (VOD), em que o fornecimento de energia elétrica aos ventiladores é ajustado conforme a quantidade de ar necessária, também contribui para economia de energia.
Resultados de análises evidenciam ganhos potenciais em eficiência, redução de emissões e melhorias em planejamento e custo de operações subterrâneas. Além da redução de emissão de gases e particulados e de temperatura, a melhoria do bem-estar de pessoas é outro resultado importante. Existe grande potencial de combinar IoT e aprendizado de máquina para monitoramento eficaz em tempo real na lavra subterrânea.
A mineração exige soluções que conciliem produtividade, segurança e disponibilidade operacional. Para alcançar o equilíbrio, a escolha da tecnologia faz diferença, junto com o conhecimento de aplicação. O futuro da tecnologia na mineração está pronto para decolar.
Referências
Hooli, J.; Halim, A. Battery electric vehicles in underground mines: insights from industry. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.208, p.115024, 2025. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.115024. Acesso em: 19 abr. 2025.
In The Mine. 2026, n.120, p.50-51. Facto Editorial.
Rovithis, D. Design criteria for an autonomous, electric mine. 2023. Master Thesis. Aalto University. Disponível em: https://aaltodoc.aalto.fi/server/api/core/bitstreams; acesso: 28/10/2024.
Santos, R.C.P.; Silva, J.M.; Junior, W.A.; Pinto, C.L.L.; Oliveira, M.M.; Mazzinghy, D.B. Development of a Low-Cost Device for Monitoring Ventilation Parameters (Temperature, Humidity and Pressure) in Underground Environments to Increase Operational Safety Using IoT. Mining, v.2, p.746-756. 2022. Disponível em: https://doi.org/10.3390/mining2040041.
