Por Leandro de Vilhena Costa1 e José Margarida Silva2
Resumo
A ventilação em minas subterrâneas é fundamental para segurança, produtividade e saúde do trabalhador. Este trabalho investiga a ventilação da Mina Córrego do Sítio I, da AngloGold Ashanti, localizada em Santa Bárbara, Minas Gerais, por meio de simulação computacional utilizando o software Ventsim.
A pesquisa identificou as principais fontes de calor na mina: equipamentos a diesel, gradiente geotérmico e auto compressão, além das soluções para minimizar a propagação do calor como a possibilidade de substituí-los por caminhões elétricos e construção de poço de adução. Resultados mostraram que, ao mudar para equipamentos elétricos, a demanda por ventilação pode cair 40%, reduzindo os custos operacionais, assim como aumentando sua eficiência.
Introdução
A lavra subterrânea apresenta desafios significativos relacionados às condições geomecânicas e ambientais. Entre os principais desafios enfrentados na mineração a grandes profundidades, além de inovações tecnológicas, estão a perfuração de alta precisão, equipamentos automatizados, sistemas modernos de ventilação e o monitoramento em tempo real. O uso de equipamentos a diesel permitiu que as minas atingissem maiores profundidades, mas também aumentou significativamente a carga térmica e de contaminantes do ar.
À medida que a profundidade da mina aumenta, a ventilação é impactada pela elevação do gradiente geotérmico, ocasionando um aumento na temperatura da rocha virgem entre 0,8 e 6°C por 100 m (Machado, 2011). Além disso, o aumento da produção exige maior necessidade por equipamentos, o que gera mais calor emitido no subsolo.
O suprimento de ar fresco e a remoção de contaminantes são os objetivos da ventilação subterrânea, sendo essenciais para a saúde dos trabalhadores e a eficiência operacional. Condições ambientais desconfortáveis podem ocasionar a queda do rendimento do trabalhador, acidentes e problemas de saúde.
A redução do consumo de energia na ventilação é o objetivo dos sistemas de ventilação sob demanda. Esses sistemas, já desenvolvidos, integram rastreamento de máquinas e pessoal, programação e sensores de fluxo de ar/qualidade do ar. As soluções são baseadas na otimização do fluxo de ar, novo design de pás de ventilador e modificação do sistema elétrico.
Com a coleta e análise de dados essenciais de processo em tempo real, padrões e relações entre sensores e processos, que ainda não são conhecidos, podem ser exploradas melhorias com aplicação de simulação computacional.
O objetivo deste trabalho foi realizar a avaliação da ventilação da Mina Córrego do Sítio I e propor soluções para otimizar o fluxo de ar, de modo a contribuir para a redução dos custos de ventilação, além de melhorar a condição ambiental.
Metodologia
O estudo utilizou o software Ventsim para a modelagem computacional de condições alternativas de ventilação. Os dados da mina foram coletados entre 2017 e 2019 e incluíram: dimensões de galerias e dutos; velocidade do ar e taxa de fluxo; temperatura da rocha e do ar; consumo de diesel dos equipamentos.
Os principais cenários discutidos foram: utilização de equipamentos elétricos; nova construção de um poço de exaustão. Foram utilizados anemômetros, sensores térmicos e aparelhos de avaliação do ambiente subterrâneo para obtenção de medições.
Resultados e Discussão
A Mina Córrego do Sítio I possui sistema de ventilação composto por ventiladores axiais e centrífugos, que fornecem o ar fresco para subsolo em condições adequadas e diluem os gases contaminantes. No entanto, a expansão da lavra e o aumento da profundidade da mina geram desafios para a manutenção da ventilação adequada.
A simulação revelou que a substituição de equipamentos a diesel por elétricos reduziria significativamente a geração de calor, melhorando as condições ambientais e diminuindo a necessidade de ventilação adicional. Além disso, a construção de um novo poço de exaustão contribuiria para uma melhor distribuição do fluxo de ar.
Outro fator relevante identificado foi a influência da temperatura da rocha no aumento do calor na mina. Métodos como implementação de planta de refrigeração e utilização da ventilação por demanda (VOD) poderiam auxiliar na redução da temperatura e na otimização do consumo energético.
Conclusão
Na mineração, a ventilação desempenha papel vital no que diz respeito à segurança, produção e saúde. A melhoria da ventilação pode se dar pelo monitoramento histórico de dados para avaliações, pela otimização das operações, por meio de simulação computacional ou pela automação, que se constitui de cinco níveis, da instalação de sensores a sistemas integrados, passando pela ventilação sob demanda.
O estudo mostrou que substituir máquinas a diesel por elétricas e melhorar o planejamento do layout de ventilação pode proporcionar redução de custos e melhores condições de trabalho. Aplicação da ventilação sob demanda e a criação de novos poços de adução são possibilidades viáveis a serem adotadas na Mina Córrego do Sítio.
