Solução de monitorização do consumo de combustível na exploração mineira: tornar visível cada litro de gasóleo utilizado

O óleo utilizado em equipamento mineiro não é o mesmo que o utilizado em frotas comuns.

Num camião de mineração, numa escavadora pesada ou numa grande retroescavadora, as despesas mensais com gasóleo ascendem frequentemente a várias dezenas de milhares de yuan; quando o número de equipamentos é elevado, o combustível torna-se facilmente a rubrica de custos mais difícil de gerir na zona mineira. Com os veículos a circular em diferentes zonas de exploração, pontos de abastecimento dispersos e distâncias de transporte longas, se se recorrer apenas ao registo manual, muitos problemas só são detetados no final do mês, aquando da conciliação das contas: não se sabe ao certo quanto combustível foi abastecido, não se consegue explicar por que razão o consumo de um determinado veículo é elevado, nem se consegue apurar por que razão o nível de combustível diminuiu quando o equipamento estava inativo.

A solução de monitorização do nível de combustível da FOFN para minas, através de sensores de nível de combustível, terminais de localização GPS, cercas eletrónicas e uma plataforma de gestão, integra as informações relativas a «quanto combustível foi abastecido, quanto foi consumido, onde foi consumido e se houve perdas anormais». Os gestores não precisam de se deslocar diariamente à zona mineira para ler os contadores de combustível, podendo consultar na plataforma as curvas de nível de combustível, os registos de reabastecimento, o consumo de combustível, as horas de trabalho e a localização de cada equipamento.

Cenários de aplicação

Esta solução é adequada para os seguintes cenários de operação em minas e com equipamento pesado:

• Mina de carvão a céu aberto
• Exploração de minérios metálicos
• Minas de pedra, fábricas de areia e agregados
• Trabalhos em pedreiras e de remoção de terra
• Caminhões basculantes para mineração, camiões de carroçaria larga, carregadoras, escavadoras, carregadoras-escavadoras, rolos compactadores
• Camiões de abastecimento em zonas mineiras, cisternas fixas e pontos de abastecimento temporários

Caso o equipamento seja utilizado no interior de poços, em zonas de abatimento ou noutras áreas com requisitos de proteção contra explosões, é necessário confirmar, antes do início do projeto, o nível de proteção contra explosões exigido no local, as normas de instalação e os documentos de certificação. Os sensores de nível de combustível comuns não podem substituir diretamente os produtos à prova de explosão; a seleção do modelo deve ser efetuada de acordo com os requisitos de segurança da mina.

Quais são os principais desafios na gestão de combustíveis em minas?

1. O consumo de combustível de um único equipamento é elevado, pelo que qualquer anomalia se torna imediatamente evidente

Os equipamentos de mineração funcionam sob cargas elevadas durante longos períodos, o que implica um elevado consumo de gasóleo. O problema não se resume necessariamente ao facto de «o combustível ter sido roubado», podendo também dever-se a tempos de marcha em vazio excessivamente longos, hábitos de condução diferentes dos condutores, alterações nas rotas de transporte ou um estado de manutenção do equipamento menos adequado.

Na ausência de dados contínuos sobre o nível de combustível, os gestores só podem consultar os recibos de reabastecimento e o consumo total de combustível no final do mês, sendo muito difícil determinar qual dos equipamentos apresenta efetivamente um problema de baixo rendimento e elevado consumo.

2. Os pontos de abastecimento estão dispersos, o que dificulta a conciliação dos registos

Nas áreas de exploração mineira, podem existir tanques fixos, camiões-cisterna móveis ou ainda pode ser necessário reabastecer temporariamente em diferentes frentes de trabalho. Quando os horários de reabastecimento, os locais de reabastecimento, as quantidades reabastecidas e as variações reais nos depósitos dos equipamentos não coincidem, é frequentemente difícil rastrear a origem da situação através de registos manuais.

3. Os equipamentos não se encontram num único local, pelo que o inventário manual implica custos elevados

As áreas de mineração a céu aberto são extensas, com o equipamento distribuído pelas zonas de exploração, pelas áreas de deposição de resíduos, pelas vias de transporte e pelas zonas de manutenção. A leitura manual diária dos contadores não só é morosa, como também está sujeita a omissões. Em especial durante o turno da noite e nos períodos de mudança de turno, é ainda mais difícil verificar as variações no consumo de combustível.

4. Em condições de carga elevada, não faz sentido analisar apenas o consumo total de combustível

Mesmo com 100 litros de gasóleo, o resultado varia completamente consoante a quantidade de toneladas de minério transportadas por cada veículo, o número de horas de trabalho e se o motor esteve em marcha lenta durante muito tempo. O que é mais importante para as minas é analisar a «relação entre o consumo de combustível, a produção e as horas de trabalho», e não apenas a quantidade de combustível restante no depósito.

Como se compõe a proposta?

Um sistema básico de monitorização do nível de combustível em minas é normalmente composto pelas seguintes partes:

Sensor de nível de combustível

Instalado no interior ou na parte superior do depósito de combustível, destina-se à recolha contínua das variações do nível de combustível. Após a calibração do depósito, os dados relativos ao nível de combustível podem ser convertidos em dados de quantidade de combustível mais intuitivos.

Permite identificar:

• Consumo de combustível contínuo em condições normais de funcionamento
• O nível de combustível aumenta rapidamente durante o reabastecimento
• Diminuição anómala do nível de combustível fora do horário de funcionamento
• Situações de marcha lenta prolongada ou elevado consumo de combustível
• Equipamentos com nível de combustível no depósito consistentemente baixo

Terminal de localização GPS

O terminal GPS complementa cada registo de nível de combustível com a hora, a localização, o estado de condução e o estado de ignição. Desta forma, quando os gestores detetam uma anomalia no nível de combustível, não se limitam a constatar que «falta combustível», mas podem também saber onde se encontrava o equipamento naquele momento, se estava em funcionamento e se tinha saído da área permitida.

Cerca eletrónica para zonas mineiras

É possível definir na plataforma recintos virtuais para áreas de exploração, de carregamento, de descarga, de manutenção, de abastecimento e de estacionamento, entre outras.

Por exemplo:

• Quando o equipamento sair da área mineira ou entrar numa zona não operacional, poderá ser acionado um aviso de ultrapassagem de limites;
• Os registos de abastecimento efetuados em pontos de abastecimento fixos podem ser comparados com os registos de abastecimento;
• Se for detetada uma perda de combustível evidente num equipamento estacionado na área de estacionamento, deve ser verificado com prioridade;
• As horas de trabalho, o consumo de combustível e a eficiência operacional de cada área de exploração podem ser contabilizados separadamente.

Plataforma de gestão e relatórios

A plataforma permite visualizar em simultâneo a localização dos equipamentos, as curvas de consumo de combustível, os registos de reabastecimento, as horas de trabalho e os eventos de geofence. Os gestores podem exportar relatórios por equipamento, equipa, data e área de operação, facilitando a contabilidade mensal.

Como funciona, na prática, a monitorização do nível de combustível nas minas

Após a instalação do equipamento e a calibração do depósito de combustível, os dados relativos ao nível de combustível serão continuamente enviados para a plataforma.

Em condições normais de funcionamento, a curva de nível de combustível apresenta uma descida relativamente suave; quando o equipamento é reabastecido, a curva regista um aumento significativo num curto espaço de tempo; caso se verifique uma descida rápida e injustificada durante paragens, desligamentos do motor ou períodos fora de serviço, a plataforma pode assinalar esses eventos para que os responsáveis possam verificá-los.

Um registo de combustível válido deve, normalmente, corresponder às seguintes informações:

• Número do equipamento
• Data da ocorrência
• Localização no momento
• Dados relativos às variações do nível de combustível
• Se o veículo se encontra no estado de ignição, em marcha ou parado
• Ocorreu num posto de abastecimento, numa área de estacionamento ou fora da zona mineira?
• Correspondente à equipa, ao motorista ou à área de operação
• É necessário proceder a uma revisão?

Desta forma, a gestão de combustíveis passa de «consultar um balanço geral no final do mês» para «poder acompanhar o processo diariamente».

Funcionalidade principal n.º 1: analisar o consumo de combustível com base nas horas de trabalho, em vez de se basear apenas no nível do depósito

A eficiência produtiva dos equipamentos mineiros não pode ser avaliada apenas com base na quantidade de combustível adicionada diariamente.

Através dos dados relativos às horas de funcionamento do equipamento, ao estado de funcionamento e ao consumo de combustível, é possível realizar análises mais próximas da realidade:

• Qual é o consumo médio de combustível por hora de trabalho?;
• Existem diferenças excessivas no consumo de combustível entre equipamentos do mesmo tipo?;
• Se um determinado equipamento está a funcionar em vazio durante um período prolongado;
• Existe alguma equipa com baixa produtividade e elevado consumo?;
• Verificou-se alguma melhoria no consumo de combustível antes e depois da reparação do equipamento?;
• O consumo de combustível corresponde, em termos gerais, ao volume de transporte e ao volume de trabalho?

No caso das minas que dispõem de dados de produção, é ainda possível realizar uma análise do «consumo de combustível por tonelada de minério». Em termos simples, trata-se de analisar em conjunto o consumo de gasóleo dos equipamentos e a produção efetiva. Um consumo de combustível por tonelada de minério persistentemente elevado não significa necessariamente que os equipamentos apresentem problemas, mas justifica, sem dúvida, uma verificação mais aprofundada da organização das operações, do estado dos equipamentos e dos hábitos operacionais.

Funcionalidade principal n.º 2: verificação tripartida entre o ponto de abastecimento, a quantidade de combustível e o depósito do equipamento

Na gestão do abastecimento de combustível em minas, o maior receio é que os dados de ambas as partes não coincidam.

O sistema permite definir tanques fixos, pontos de paragem de camiões-cisterna ou zonas de abastecimento temporárias como cercas eletrónicas. Quando o equipamento entra na zona de abastecimento e se verifica um aumento significativo do nível de combustível, a plataforma consegue criar um registo de abastecimento bastante completo.

Os gestores podem reunir os seguintes elementos para verificação:

• Quantidade de combustível indicada na nota de abastecimento
• Hora em que ocorreu o reabastecimento
• Locais de abastecimento
• Quantidade real de combustível adicionada ao depósito do equipamento
• Localização e estado do equipamento antes e depois do reabastecimento

A forma do depósito, o ângulo de inclinação do veículo e as flutuações do nível de combustível podem afetar os dados; por isso, é necessário efetuar uma calibração após a instalação no local. Quanto mais rigorosa for a calibração, mais fiáveis serão as verificações posteriores do reabastecimento e a deteção de anomalias.

Funcionalidade principal n.º 3: cerca eletrónica em áreas mineiras e alertas de ultrapassagem de limites

O equipamento das zonas mineiras não deve, em princípio, sair arbitrariamente da área de operação designada.

Através da «cerca eletrónica», os gestores podem configurar:

• Cercado perimetral da área mineira
• Delimitação da área de exploração designada
• Cercas para postos de abastecimento
• Cercas da área de reparação
• Vedação da zona de estacionamento
• Área de acesso proibido

Quando o equipamento ultrapassar os limites estabelecidos, permanecer por um período prolongado em áreas não operacionais ou apresentar uma diminuição anómala do nível de combustível numa zona de estacionamento, os gestores podem localizar mais rapidamente o equipamento que necessita de verificação.

A cerca eletrónica, por si só, não se destina a «vigiar os condutores», mas sim a fornecer contexto sobre o local em que se verificaram as variações no consumo e no nível de combustível. Sabendo onde o equipamento se encontrava naquele momento, torna-se mais fácil avaliar muitas situações.

Funcionalidade-chave n.º 4: Análise de cargas elevadas e períodos prolongados de marcha lenta

Os equipamentos mineiros exigem um funcionamento sob cargas elevadas, mas uma carga elevada não é sinónimo de elevada eficiência.

O sistema de monitorização do nível de combustível, ao combinar o estado de ignição, o tempo de funcionamento e as variações no nível de combustível, pode ajudar a detetar:

• O motor permanece ligado durante um longo período de tempo, mas o equipamento não está efetivamente em funcionamento;
• Caso o equipamento funcione continuamente com um consumo elevado de combustível, será necessário verificar o seu estado de manutenção;
• Os equipamentos do mesmo modelo apresentam diferenças excessivas no consumo de combustível em tarefas semelhantes;
• Se o consumo de combustível apresenta anomalias durante o turno da noite, nas mudanças de turno ou antes e depois de uma reparação;
• Após o reajuste das rotas de transporte, verificou-se um aumento no consumo de combustível por hora de trabalho?

Estes dados não substituem a gestão no terreno, mas permitem que esta se baseie em fundamentos mais sólidos.

Valor da proposta

Para que o «consumo de combustível por tonelada de minério» possa ser verificado com base em dados concretos

A análise conjunta do consumo de combustível, das horas de trabalho e da produção pode ajudar as minas a identificar equipamentos ou equipas com baixo rendimento e elevado consumo. Posteriormente, quer se trate de planeamento, manutenção ou avaliação de desempenho, as decisões deixarão de se basear apenas na experiência.

Reduzir a perda de combustível e o consumo desnecessário

Os registos de reabastecimento, consumo, estacionamento e reduções anormais do nível de combustível são todos registados. No caso de ocorrências manifestamente anormais, os gestores podem verificar a situação atempadamente, em vez de terem de esperar até ao final do mês para constatar que as contas de combustível não batem certo.

Reduzir a leitura manual de contadores e as deslocações ao local

A plataforma permite visualizar de forma centralizada o nível de combustível, a localização e o estado de funcionamento de vários equipamentos. No caso de projetos com equipamentos dispersos e áreas mineiras extensas, isto permite reduzir significativamente o trabalho de inventário manual.

Otimizar a organização dos camiões de abastecimento e da distribuição de combustível

Após determinar os níveis de combustível de cada equipamento, é possível organizar o reabastecimento por ordem de prioridade, evitando situações como viagens repetidas dos camiões-cisterna ou paragens temporárias dos equipamentos. No caso de zonas mineiras remotas, o planeamento adequado das rotas de reabastecimento também permite reduzir o desperdício de combustível durante o trajeto.

Fornecer uma base de referência a longo prazo para a gestão dos equipamentos

Os dados acumulados de forma contínua podem ser utilizados para avaliar as variações no consumo de combustível dos equipamentos, a eficácia das reparações, a eficiência operacional e as diferenças entre equipas de trabalho. Não se trata apenas de uma ferramenta de prevenção de roubo de combustível, mas sim de uma base de dados para a gestão operacional quotidiana.

Métodos de implementação recomendados

Para os clientes que se dedicam pela primeira vez à gestão do nível de combustível em minas, recomenda-se que selecionem primeiro um pequeno lote de equipamentos representativos para um período de teste, por exemplo:

• 2–3 camiões para minas
• 1 carregadora ou escavadora
• 1 ponto de abastecimento fixo ou um camião-cisterna

Comece por concluir a calibração do depósito, a verificação do reabastecimento e a configuração da zona de restrição eletrónica; após um período de funcionamento contínuo, ajuste os limiares de anomalias e os parâmetros dos relatórios com base nos dados reais. Desta forma, será mais fácil consolidar a solução e evitar que, desde o início, a implementação seja demasiado abrangente, o que poderia comprometer a gestão posterior.

Perguntas frequentes

A rede nas zonas mineiras tem pouca cobertura; mesmo assim, é possível efetuar a monitorização do nível de combustível?

Sim, mas o projeto deve ser adaptado às condições da rede no local. Em áreas com bom sinal 4G, os dados podem ser enviados em tempo real; em áreas com cobertura de sinal instável, o equipamento pode armazenar os dados temporariamente e enviá-los assim que a ligação à rede for restabelecida. No caso de zonas de trabalho remotas sem qualquer rede móvel, também é possível optar, consoante as necessidades do projeto, por soluções com armazenamento local ou pela recolha de dados via Bluetooth.

Os sensores de nível de combustível para minas conseguem detetar o roubo de combustível?

Pode ajudar a detetar casos suspeitos de perdas anormais de combustível; no entanto, para determinar se se trata efetivamente de roubo de combustível, é necessário verificar em conjunto a hora, a localização, o estado do veículo, a amplitude da variação do nível de combustível e as circunstâncias no local. A função do sistema consiste em identificar atempadamente os eventos suspeitos, para que os gestores não tenham de se basear em suposições.

Por que razão é necessário efetuar a calibração do depósito para os dados relativos ao nível de combustível?

A forma do depósito varia consoante o equipamento, pelo que uma variação idêntica do nível de líquido não representa necessariamente uma variação idêntica na quantidade de combustível. Só após a calibração é que os dados relativos ao nível de combustível podem ser convertidos com maior precisão em litros, para efeitos de verificação do reabastecimento e análise do consumo de combustível.

É possível instalar equipamentos comuns de monitorização do nível de combustível em minas subterrâneas?

Não é possível generalizar. Em ambientes subterrâneos, zonas de abatimento ou ambientes inflamáveis e explosivos, existem normalmente normas de segurança e requisitos de proteção contra explosões bem definidos; a seleção do produto e o método de instalação devem ser confirmados de acordo com a legislação local do projeto, as normas da zona mineira e os requisitos de certificação do equipamento.

É possível calcular o consumo de combustível por tonelada de minério?

Sim. O sistema é responsável por fornecer dados relativamente fiáveis sobre o consumo de combustível e as horas de trabalho; caso a mina possa fornecer dados relativos ao volume de transporte, à carga transportada ou à produção, será possível calcular o consumo de combustível por tonelada de minério, o que servirá para analisar a eficiência da produção e os custos de funcionamento do equipamento.

Para além dos camiões de mineração, em que outros equipamentos pode ser utilizado?

Carregadoras, escavadoras, retroescavadoras, tratores de terraplenagem, rolos compactadores, perfuradoras, geradores, camiões-cisterna e tanques fixos, entre outros, podem todos ser configurados de acordo com as características do depósito de combustível e o modo de utilização.