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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
OTIMIZAO DO PROCESSO DE PRODUO DE AGREGADOS
SO PAULO2014
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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
CLAYTON DOS SANTOS RIBEIRO - RA 911212857
FABIO AURLIO RODRIGUES - RA 912121622VITOR TEIXEIRA DE LEMOS - RA 909207891
OTIMIZAO DO PROCESSO DE PRODUO DE AGREGADOS
Trabalho de Concluso apresentado ao Curso deEngenharia Civil, da Universidade Nove de Julho,como requisito parcial para a obteno do Grau deEngenheiro Civil.
Orientador: Prof. Msc. Gisele Fabiane CostaAlmeida
SO PAULO
2014
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AGRADECIMENTOS
Aos nossos pais, sobretudo, pelo apoio nos momentos difceis nos orientando.
nossa orientadora Professora Mestra Gisele Fabiane Costa Almeida peladisponibilidade, amabilidade, estmulo e incentivos sempre demonstrados para a
realizao deste trabalho.
nossa famlia, pela compreenso em sofrer meses de privao e convvio;
Aos nossos amigos, por todo apoio e convvio que vivemos nestes longos anos de
faculdade.
Agradecemos em especial o Eng. Renato Csar Figueiredo, Gerente de Produo da
empresa Territorial So Paulo Minerao Ltda. pelo apoio e orientao tcnica emrelao aos processos de produo de agregados.
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FOLHA DE APROVAO
OTIMIZAO DO PROCESSO DE PRODUO DE AGREGADOS
Por
CLAYTON DOS SANTOS RIBEIRO
FABIO AURLIO RODRIGUES
VITOR TEIXEIRA DE LEMOS
TRABALHO APROVADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA A OBTENO
DO TTULO DE ENGENHEIRO CIVIL, DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL, DA
UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO, PELO PROFESSOR ORIENTADOR ABAIXOMENCIONADO.
So Paulo (SP) 30 de Maio de 2.014.
Ciente:
_______________________________________________
Prof. Msc. Gisele Fabiane Costa Almeida
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RESUMO
O presente trabalho avalia o processo de produo da empresa TSPM -
Territorial So Paulo Minerao Ltda., localizada na Avenida Raimundo Pereira de
Magalhes, 14.000, Jardim Cidade PiritubaSo PauloSP, Cep.: 02938-010, visando
atender as novas metas de produo previstas a partir do segundo semestre de 2013, de
acordo com os volumes atuais, este incremento gira em torno de 50%, elevando a
produo mensal de 50.000 m para 75.000 m de forma gradativa. A expectativa de
que numa primeira etapa, o volume de produo passe de 50.000 m para 60.000 m,
posteriormente para 70.000 m e finalmente para 75.000 m, num prazo estimado de 23
meses (Fev./2014 a Dez./2015).
Palavras chave:produo de agregados, brita, pedreira, produtividade.
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ABSTRACT
This paper evaluates the production company TSPM - Territorial Mining
Ltda So Paulo, at Avenida Raimundo Pereira de Magalhes, 14000, Garden City
Pirituba - Sao Paulo - SP, CEP:.. 02938-010, to meet the new targets planned
production from the second half of 2013, according to the current volume, this increase
is around 50%, bringing the monthly production of 50,000 m to 75,000 m gradually.
The expectation is that in a first step, the production volume of 50,000 m pass for
60,000 m to 70,000 m later and finally to 75,000 m with an estimated period of 23
months (Fev./2014 the Dez./2015).
Keywords:production of aggregates, gravel quarry productivity.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Desmonte hidrulico para extrao de areia de cava ..................................... 18
Figura 2: Furo vertical em rocha carregado com explosivo .......................................... 19Figura 3: Malhas de perfurao (SILVA, 2009) ........................................................... 19
Figura 4: Carreta de perfurao PW 5000 ..................................................................... 21
Figura 5: Plano de perfurao e detonao (plano de fogo) .......................................... 22
Figura 6: Rompedor hidrulico e carregamento de rochas ............................................ 24
Figura 7:Cat | Escavadeira a Cabo 7395 | Caterpillar ... 25
Figura 8:Escavadeira idrulica PC200 | Komatsu ........................................................ 25
Figura 9: P carregadeira Liebherr L 566 ...................................................................... 26Figura 10:Motoscraper Caterpillar 613b .................................................................. 26
Figura 11: Retroescavadeira JCB 3C ............................................................................. 27
Figura 12:Compact 272 Draga, Joal 272 ...................................................................... 27
Figura 13:Caminho Fora de Estrada RANDON RK-425 ........................................... 28
Figura 14: P Carregadeira VOLVO Modelo L12 ........................................................ 28
Figura 15: (a) Formas dos Agregados; (b) Arredondamento (POWERS 1953) ............ 33
Figura 16: Britador de mandbulas ................................................................................ 34
Figura 17: Britador giratrio .......................................................................................... 34
Figura 18: Britador cnico ............................................................................................. 35
Figura 19: Descarga de pedras brutas no britador primrio .......................................... 36
Figura 20: Britador primrio em funcionamento ........................................................... 37
Figura 21: Material proveniente do britador primrio sendo transportado por correia
transportadora.............................................................................................................. 37Figura 22: Vista dos britadores ...................................................................................... 38
Figura 23: Fluxograma do processo produtivo de agregados ........................................ 38
Figura 24Grfico Produo anual (m) ...................................................................... 42
http://www.cat.com/pt_BR/products/new/equipment/electric-rope-shovels/electric-rope-shovels/18295903.htmlhttp://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=CxV6iHZ2SbNPWM&tbnid=Q5a8vKbfwkyauM:&ved=0CAMQjhw&url=http%3A%2F%2Fwww.dicadanet.net%2Fescavadeira-hidraulica.html&ei=5j1tU8HgN8Sa8AHGsoDICA&bvm=bv.66330100,d.aWw&psig=AFQjCNGKiG6c287bjTspgdT--uKTxdK28Q&ust=1399754581003464http://www.preciolandia.com/br/motoscraper-caterpillar-613b-escala-1-50-8xvu8t-a.htmlhttp://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.htmlhttp://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.htmlhttp://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.htmlhttp://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.htmlhttp://www.preciolandia.com/br/motoscraper-caterpillar-613b-escala-1-50-8xvu8t-a.htmlhttp://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=CxV6iHZ2SbNPWM&tbnid=Q5a8vKbfwkyauM:&ved=0CAMQjhw&url=http%3A%2F%2Fwww.dicadanet.net%2Fescavadeira-hidraulica.html&ei=5j1tU8HgN8Sa8AHGsoDICA&bvm=bv.66330100,d.aWw&psig=AFQjCNGKiG6c287bjTspgdT--uKTxdK28Q&ust=1399754581003464http://www.cat.com/pt_BR/products/new/equipment/electric-rope-shovels/electric-rope-shovels/18295903.html -
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1Metros lineares para as produes propostas ............................................... 21
Tabela 2Produtividade de perfurao por ms .......................................................... 22
Tabela 3Volume total mensal x Quantidade de caminhes ....................................... 24
Tabela 4Volume limite de produo ......................................................................... 35
Tabela 5 - Cronograma de aes - estudo de incremento de produo ......................... 40
Tabela 6 - Cronograma de entrega de equipamentos e aes ........................................ 41
Tabela 7 - Quadro de evoluo da produo (m) ......................................................... 41
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SUMRIO
1. INTRODUO ..................................................................................................... 10
1.1. PROBLEMA DE PESQUISA ....................................................................... 10
1.2. OBJETIVOS .................................................................................................. 10
1.2.1. Objetivo Geral .................................................................................... 10
1.2.2. Objetivos Especficos ......................................................................... 10
1.3. HIPTESE ..................................................................................................... 11
1.4. JUSTIFICATIVAS ........................................................................................ 11
1.5. APRESENTAO DO TRABALHO........................................................... 11
2. REVISO BIBLIOGRFICA ............................................................................. 13
2.1. PRODUTIVIDADE BRASILEIRA DE AGREGADOS NO MERCADO
MUNDIAL ..................................................................................................................... 13
3. ESTUDO DE CASO.....................................................................................15
3.1. PROCESSOS PARA EXTRAO E PRODUO DE AGREGADOS .............. 15
3.1.1. Mtodos de Lavra pela Ao da gua ............................................... 15
3.1.2. Perfurao e Desmonte ...................................................................... 18
3.1.3. Carregamento e Transporte ................................................................ 233.1.4. Britagem, Rebritagem e Peneiramento .............................................. 29
4. MATERIAIS E MTODOS ................................................................................ 39
5. RESULTADOS E DISCUSSES ........................................................................40
6. CONSIDERAES FINAIS ................................................................................ 43
6.1. CONCLUSES ............................................................................................. 43
6.2. RECOMENDAES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................ 44
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .......................................................................45
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1. INTRODUO
A relevncia do setor de agregados para a sociedade destacada por estardiretamente ligado qualidade de vida da populao tais como: construo de moradias,
saneamento bsico, pavimentao e construo de rodovias, vias pblicas, ferrovias,
hidrovias, portos, aeroportos, pontes, viadutos etc.
Os agregados, para a indstria da construo civil, so as substncias
minerais mais consumidas e, portanto, os mais significativos em termos de quantidades
produzidas no mundo.
A areia e a brita so abundantes na natureza e apresentam baixo valorunitrio, no entanto, seu consumo constitui um importante indicador do perfil scio-
econmico de um pas (ALMEIDA e LUZ, 2009).
1.1 PROBLEMA DE PESQUISA
Qual a relao da produtividade brasileira de agregados no mercado
mundial e como proceder para melhorar esta situao otimizando o processo deproduo?
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo Geral
Demonstrar as melhorias no sistema produtivo, com incremento deequipamentos, treinamentos e ajustes nas horas produtivas.
1.2.2 Objetivos Especficos
Identificar as necessidades operacionais da TSPM - Territorial So Paulo
Minerao Ltda., visando atender as novas metas de produo previstas a partir do
segundo semestre de 2013.
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1.3 HIPTESE
Investimento em novos equipamentos, acompanhado de treinamentos dos
funcionrios qualificando os mesmos, e realizando ajustes no horrio produtivo.
1.4 JUSTIFICATIVAS
Constata-se, nas pequenas empresas, que falta tecnologia adequada ao
melhor aproveitamento de minrios extrados por ela, principalmente no que diz
respeito lavra, que sempre a cu aberto e incorpora pouca ou quase nenhumatecnologia.
De modo geral, a atividade mineral, tanto na fase de pesquisa quanto de
lavra, depende de mtodos e equipamentos s vezes dispendiosos e inacessveis ao
pequeno empresrio. Os investimentos relativos a essa fase so bastante variveis,
dependendo da complexidade da jazida, da localizao, das condies de acesso e da
infraestrutura disponvel, entre outros.
Mas, importante ressaltar que para ter uma produtividade que atenda asdemandas do mercado ser de extrema importncia que haja investimento em
equipamentos e treinamentos especializados para os funcionrios envolvidos no
processo de produo.
1.5 APRESENTAO DO TRABALHO
O Captulo 1 apresenta o problema de pesquisa e seus objetivos, bem como
delineia as principais justificativas para a realizao deste estudo e os procedimentos
metodolgicos a serem adotados.
O Captulo 2apresenta a reviso bibliogrfica e discorre sobre o processo
de produo dos agregados, apresentando os incrementos necessrios para melhorar a
produtividade.
O Captulo 3 trata do estudo de caso, onde apresentado as etapas do
processo de minerao para extrao das pedras brutas e posterior britagem para
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classificao destas conforme normas ABNT. A extrao da areia ocorre atravs do
processo de desmonte hidrulico para depois serem encaminhadas para o consumo.
O Captulo 4 trata sobre o estudo de campo empregado neste trabalho,apresentando os levantamentos realizados in loco e os incrementos necessriospara o
aumento da produtividade na extrao e britagem dos agregados.
O Captulo 5 apresenta a anlise dos resultados deste estudo, descrevendo
as principais deficincias encontradas e os incrementos necessrios para otimizao do
processo e consequentemente aumento de produtividade.
O Captulo 6 apresenta as consideraes finais acerca da pesquisa e as
recomendaes para trabalhos futuros.
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2. REVISO BIBLIOGRFICA
2.1 PRODUTIVIDADE BRASILEIRA DE AGREGADOS NO MERCADOMUNDIAL
Os principais mtodos de lavra enquadram-se predominantemente em trs
grandes grupos, que dependem da situao em que o minrio se encontra na natureza,
das operaes subsequentes requeridas (a seco ou a mido), bem como da dificuldade
crescente de extrao:
Grupo 1lavras que utilizam a ao da gua como elemento desagregador sobre osminerais dispostos em camadas de sedimentos ou mantos de alterao;
Grupo 2lavras por escavao mecnica a seco do material no local, aplicada nas
rochas alteradas de fcil desagregao;
Grupo 3lavras em macios rochosos (rochas ss) que necessitam de perfurao e
desmonte da rocha por explosivos.
(TANNO E SINTONI, 2003)
As mineraes a cu aberto fora do Brasil, notadamente nos Estados
Unidos, Canad, frica do Sul e Austrlia, tiveram um desenvolvimento, de modo
geral, mais harmnico por terem tido em muitas delas uma deciso arrojada, desde sua
implantao, como a utilizar equipamentos mais adequados em menor nmero e de
maior porte. O Brasil sempre foi um pas limitado nas decises para equipar as minas
desde o seu incio, tendo em vista os elevados investimentos necessrios para se
adquirir os equipamentos mais adequados e a pouca capacidade de se conseguir os
emprstimos externos com juros baixos. Quase todas as minas foram sendo
modernizadas com o tempo, convivendo-se por longos perodos com os equipamentos
existentes, muitas vezes inadequados para a nova escala de lavra estabelecida. Com
rarssimas excees foram introduzidos equipamentos de ltima gerao nas minas
brasileiras, sem que antes tenham sido testados em minas no exterior (GERMANY,
2002).
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Com a relao produtividade, a minerao brasileira de agregados tem
muito a desenvolver, se comparada a dos pases da Europa Ocidental e dos EUA, onde a
mo de obra treinada e grandes investimentos so feitos na modernizao dasinstalaes de produo.
Nos Estados Unidos da Amrica, por exemplo, o ndice de produtividade
varia de 1.500 a 2.000 m/homem/ms, enquanto que, no Brasil, a mdia fica em torno
de 250 m/homem/ms.
Descrevendo as reservas minerais de areia e brita, de modo geral, so
abundantes no Brasil. Existem regies, no entanto, onde as reservas esto distantes do
centro consumidor tendo-se que transportar o material por distncias superiores a 100km.
Muitas vezes as restries ambientais e leis de zoneamento municipal
impossibilitam a explorao de excelentes reservas, restringindo o uso do bem mineral.
Qualquer estudo sobre reservas de agregados, deve-se levar em conta o planejamento
local existente e/ou as restries que a sociedade impe atividade. Em outras palavras,
de nada vale a existncia de reservas de tima qualidade, quantidade e localizao, se a
sociedade restringe ou impede o aproveitamento.A produo de pedras britadas encontra-se espalhada por todos as
unidades da federao com as seguintes estatsticas:
envolve, oficialmente, cerca de 500 empresas;
gera cerca de 20.000 empregos diretos;
60% das empresas produzem menos de 200.000 toneladas/ano;
30% produzem entre 200.000 e 500.000 toneladas/ano;
10% produzem mais do que 500.000 toneladas/ano.Por outro lado, estudos realizados revelam que a brita representa, em mdia,
2% do custo global de uma edificao e 60% do seu volume. Em obras de
pavimentao, sua participao no custo da obra chega a 30% (ALMEIDA e LUZ,
2009).
O comrcio exterior de agregados no relevante, tendo raras ocorrncias
nas regies de fronteira. O baixo valor unitrio do produto inviabiliza o comrcio entre
grandes distncias (SERNA e RESENDE, 2009).
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3. ESTUDO DE CASO
3.1 PROCESSOS PARA EXTRAO E PRODUO DE AGREGADOS
3.1.1 Mtodos de Lavra pela Ao da gua
A principal caracterstica destes mtodos a ao da fora da gua. Apesar
de haverem aspectos restritivos na sua aplicao, uma das grandes vantagens desses
mtodos o custo relativamente baixo envolvido nas operaes, quando comparado
com outras alternativas. Basicamente, h duas situaes predominantes:
lavras por desmonte hidrulico a cu aberto; lavras por dragagem em leitos submersos.
(TANNO E SINTONI, 2003)
Na natureza, a areia pode ser encontrada em portos de areia dos rios - que
so as melhores - ou em minas, quando passa a ser chamada de areia de cava ou de
barranco. Estas so as mais baratas, mas podem conter impurezas necessitando de
lavagem para que possam ser usadas em obras de maior responsabilidade.
Conforme a ABNT NBR 7211:2009 os limites mximos aceitveis de
substncias nocivas no agregado mido com relao massa do material so as que
seguem abaixo:
Torres de argila e materiais de fcil fragmentao3,0%;
Materiais carbonosos0,5% a 1,0%;
Material fino que passa atravs da peneira 75 m por lavagem (materialpulverulento)3,0% a 5,0%;
Impurezas orgnicas10,0%.
Quanto ao tipo, as areias so divididas em grossa, mdia e fina, conforme NBR
7214/1982:
Areia grossa - gros com dimetro entre 2,4 mm e 1,2 mm;
Areia mdia grossa - gros com dimetro entre 1,2 mm e 0,6 mm;
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Areia mdia fina - gros com dimetro entre 0,6 mm e 0,3 mm;
Areia finagros com dimetro entre 0,3 mm e 0,15 mm.
Em princpio, no se lava a areia de rio, pois se considera que ela j est
lavada. J a areia de cava (ou de barranco) pode exigir lavagem por conter impurezas.
Na TSPM utilizado o processo de lavra pela ao da gua por desmonte
hidrulico, onde primeiramente temos o decapeamento que a retirada da camada de
terra depositada sobre a rocha propriamente dita (mineral de interesse), e este trabalho
realizado aps anlise tcnica das condies da rea de lavra.O mtodo de cava seca empregado na lavra de depsitos de plancie
fluvial, formaes sedimentares, coberturas indiferenciadas e mantos de alterao de
rochas cristalinas. A extrao feita por desmonte hidrulico com a mina evoluindo
para o formato de uma cava ou de um talude irregular. Para otimizar o desmonte
hidrulico, quando possvel, existe uma etapa prvia, que compreende a escarificao da
frente de lavra. Como falado anteriormente, o decapeamento antecede a operao de
desmonte hidrulico, e geralmente feito com tratores de esteiras e ps-carregadeiras,dependendo da compactao do capeamento. O desmonte hidrulico consiste na
desagregao da areia utilizando-se jatos dgua de alta presso. Estes jatos incidem na
base dos taludes da cava provocando desmoronamento dos sedimentos ou rochas
alteradas. Uma outra operao de jateamento sobre o material desmoronado promove a
desagregao dos sedimentos ou rochas e forma a polpa (suspenso constituda por
material slido + gua), que desce por gravidade at uma pequena bacia de acumulao.
Em alguns casos, a operao de jateamento / bombeamento s ocorre uma vez, com omaterial seguindo diretamente para o beneficiamento / classificao (ANEPAC, 2013).
Algumas condicionantes so essenciais para garantir a eficincia, neste tipo
de lavra:
o material deve ser passvel de desagregao por meio da fora hidrulica
promovida pela presso do jato de gua;
suprimento suficiente de gua, pois o mtodo mobiliza grande volume na sua
aplicao;
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existncia de espao disponvel para disposio dos rejeitos do processo;
possibilidade de incorporao das operaes necessrias de beneficiamento,
visando promover a seleo do minrio em meio aquoso; gradiente favorvel, na frente da lavra, que permita a transferncia do minrio na
forma de polpa por ao da gravidade;
condies operacionais capazes de controlar os impactos ambientais associados,
especialmente no controle da qualidade da gua excedente e na recuperao das
superfcies atingidas (taludes das cavas e bacias de decantao).
A inexistncia de alguma dessas condies pode prejudicar ou mesmo
inviabilizar o desmonte hidrulico como tcnica de ataque da frente da lavra (TANNOE SINTONI, 2003).
Esta operao de desmonte hidrulico de extrema importncia na TSPM
para liberao de novas frentes de produo, com o aproveitamento do material extrado
para produo de areia.
Atualmente esta operao vem sendo realizada com equipamentos prprios,
aps o horrio de operao normal e aos domingos, liberando pequenas faixas de rochapara explorao.
Para estes novos volumes, esta atividade dever ser intensificada, com
possibilidade de locao de equipamentos para carga e transporte.
Na Figura 1 mostrado o desmonte hidrulico com presses de gua acima
de 10 kgf/cm2(dez quilogramas fora por centmetro quadrado) para aproveitamento do
material extrado para produo de areia de cava.
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Figura 1: Desmonte hidrulico para extrao de areia de cava
3.1.2 Perfurao e Desmonte
A perfurao das rochas, dentro do campo dos desmontes, a primeiraoperao que se realiza e tem como finalidade abrir alguns furos com distribuio e
geometria adequada dentro dos macios para alojar as cargas de explosivos e acessrios
iniciadores.
O dimetro dos furos situa-se quase sempre acima de 5 cm (duas
polegadas), sendo muito comuns furos com 7,5 cm a 10 cm (trs a quatro polegadas)
para minas com produes de mdio porte, e furos maiores para minas de grande porte.
Um sistema de perfurao convencional envolve basicamente: a perfuratriz
propriamente dita, movida por energia de ar comprimido (compressor), energia eltrica,
ou motor de combusto; a haste de transmisso de energia; o elemento de perfurao da
rocha; e um sistema de circulao de ar para limpeza do furo e controle da poeira.
Quanto forma de avano da penetrao da rocha, existem as perfuratrizes percussivas
(avano por impacto), rotativas (avano por rotao) e roto-percussivas (sistema misto),
cada tipo sendo mais orientado para determinadas caractersticas do macio rochoso ou
certas condies de aplicao (TANNO E SINTONI, 2003).
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A Figura 2 ilustra um esquema bsico de um furo carregado com explosivo
e localizado numa bancada horizontal de um macio rochoso.
Figura 2: Furo vertical em rocha carregado com explosivo (TANNO E SINTONI,
2003)
A geometria das malhas de perfurao pode ser quadrada, retangular,estagiada, tringulo equiltero ou malha alongada.
Na Figura 3 so mostrados os tipos de malha de perfurao.
Figura 3: Malhas de perfurao (SILVA, 2009)
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malhas quadradas ou retangulares: devido a sua geometria de fcil perfurao
(menor tempo de locomoo de furo a furo);
malhas estagiadas: devido a geometria de furos alternados dificulta a perfurao(maior tempo de locomoo furo a furo), porm possui melhor distribuio do
explosivo no macio rochoso;
malha tringulo equiltero: so malhas estagiadas e so indicadas para rochas
compactas e duras. Possuem tima distribuio da energia do explosivo na rea
de influencia do furo, maximizando a fragmentao. O centro do tringulo
equiltero, o ponto mais crtico para fragmentao, recebe igual influncia dos
trs furos circundantes. malhas alongadas: estas malhas podem assumir vrias configuraes. As malhas
alongadas so indicadas para rochas friveis/macias aumentando o lanamento
por possurem menor afastamentos (SILVA, 2009).
O mtodo de perfurao utilizado na pedreira para o desmonte de rochas
com explosivos o com perfurao rotativa com brocas tricnicas (Holler Bit).
Para realizao dos servios de perfurao e desmonte de rocha, a TSPMdispe de duas carretas de perfurao, modelos PW 5000 e Roc 601, e dois
compressores mveis, com capacidades de 900 (Chicago Pneumatic) e 750 (Atlas
Copco) pcms.
Basicamente, apenas o compressor de 900 pcm atua na perfurao primria,
ficando o outro para utilizao na perfurao secundria.
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Na Figura 4 mostrado a carreta de perfurao modelo PW 5000.
Figura 4: Carreta de perfurao PW 5000
O total de metros lineares necessrios para as produes propostas,
considerando a malha de furao de 2,80 x 3,30 m esta representado na Tabela 1.
Tabela 1Metros lineares para as produes propostas
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As duas carretas de perfurao juntas, considerando uma produtividade de
13 m/h, perfuram a metragem representada na Tabela 2.
Tabela 2Produtividade de perfurao por ms
Considerando uma eficincia de 80%, os dois conjuntos podem perfurar4.826 metros, valor que atende a produo mxima prevista.
Apesar de este nmero estar no limite, deve-se lembrar de que os trabalhos
foram previstos para serem realizados em um nico turno de trabalho.
Para volumes acima de 55.000 m, h necessidade de operar efetivamente
com os dois conjuntos de perfurao, o que exige outro compressor de ar, que pode ser
adquirido em forma em forma de aquisio ou locao. Outra alternativa seria a
extenso do horrio de perfurao ou mesmo operao em dois turnos.A Figura 5 mostra os funcionrios da pedreira executando os servios de
perfurao rotativa e colocao de explosivos para futura detonao.
Figura 5: Plano de perfurao e detonao (plano de fogo)
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3.1.3 Carregamento e Transporte
A escavao e o carregamento so realizados por escavadeiras a cabo,escavadeiras hidrulicas, retroescavadeiras hidrulicas, carregadeiras sobre pneus ou
esteira moto scrapers, dragas e monitores hidrulicos, equipamentos tambm utilizados
nas minas do exterior. Nas minas externas, equipamentos de maior porte so
encontrados com maior frequncia, existindo, assim, um nmero superior de
escavadeiras a cabo de grande porte. Para se obter melhor produtividade no
carregamento, imperativo que as escavadeiras sejam sempre operadas fazendo o
carregamento dos caminhes de ambos os lados, o que ainda , nas minas do Brasil,prtica pouco comum. A razo principal que no se toma o cuidado de manter a
adequada largura das bancadas e no se garante fcil acesso aos dois lados da mquina,
devido posio do cabo eltrico. So muito pouco utilizadas as calhas metlicas que
so colocadas no piso, prximo das escavadeiras para proteo do cabo, facilitando a
manobra dos caminhes. Essa dificuldade criada para o desempenho do trabalho
frequentemente tem impedido que se carregue pelos dois lados. Tal prtica, apesar de
aconselhvel, torna-se invivel, na maioria das vezes, em funo da cultura dedesenvolvimento de mina estabelecida em nosso pas, no permitindo praas adequadas
para essa operao (GERMANY, 2002).
Para o carregamento e transporte, a TSPM dispe de duas ps carregadeiras,
marca Volve, modelo L120 e quatro caminhes fora-de-estrada, modelo RK-425, com
capacidade para 12 m.
Desde maro/13, est sendo utilizado para carregamento na rocha, uma
escavadeira alugada, marca Dosam, de 34 toneladas.
Este equipamento trabalha, em mdia, com trs caminhes durante o dia e
no turno da noite, a operao realizada com dois caminhes RK e uma p
carregadeira.
Na Tabela 3 abaixo, esto representados exemplos de condies de estudo
para se atingir as produes mensais de agregados, conforme meta a ser atingida.
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Tabela 3Volume total mensal x Quantidade de caminhes
Para atender os volumes acima, a partir de 60.000 m, faz-se necessrio a
utilizao de outra escavadeira.
Na Figura 6 o rompedor hidrulico est fragmentando as rochas maiores
para o carregamento de rochas compatveis com o tamanho do britador primrio, e numoutro plano a escavadeira realiza o carregamento de caminho fora de estrada com
destino ao britador primrio.
Figura 6: Rompedor hidrulico e carregamento de rochas
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Nas figuras 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 e 14 so apresentados como exemplo, os
equipamentos utilizados nas minas da TSPM.
Figura 7:Cat | Escavadeira a Cabo 7395 | Caterpillar
Figura 8:Escavadeira idrulica PC200 | Komatsu
http://www.cat.com/pt_BR/products/new/equipment/electric-rope-shovels/electric-rope-shovels/18295903.htmlhttp://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=CxV6iHZ2SbNPWM&tbnid=Q5a8vKbfwkyauM:&ved=0CAMQjhw&url=http%3A%2F%2Fwww.dicadanet.net%2Fescavadeira-hidraulica.html&ei=5j1tU8HgN8Sa8AHGsoDICA&bvm=bv.66330100,d.aWw&psig=AFQjCNGKiG6c287bjTspgdT--uKTxdK28Q&ust=1399754581003464http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=CxV6iHZ2SbNPWM&tbnid=Q5a8vKbfwkyauM:&ved=0CAMQjhw&url=http%3A%2F%2Fwww.dicadanet.net%2Fescavadeira-hidraulica.html&ei=5j1tU8HgN8Sa8AHGsoDICA&bvm=bv.66330100,d.aWw&psig=AFQjCNGKiG6c287bjTspgdT--uKTxdK28Q&ust=1399754581003464http://www.cat.com/pt_BR/products/new/equipment/electric-rope-shovels/electric-rope-shovels/18295903.html -
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Figura 9: P carregadeira Liebherr L 566
Figura 10:Motoscraper Caterpillar 613b
http://www.preciolandia.com/br/motoscraper-caterpillar-613b-escala-1-50-8xvu8t-a.htmlhttp://www.preciolandia.com/br/motoscraper-caterpillar-613b-escala-1-50-8xvu8t-a.html -
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Figura 11: Retroescavadeira JCB 3C
Figura 12:Compact 272 Draga, Joal 272
http://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.htmlhttp://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.html -
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Figura 13:Caminho Fora de Estrada RANDON RK-425
Figura 14: P Carregadeira VOLVO Modelo L12
http://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.htmlhttp://www.modelmotor.es/tienda-a/52-272/ficha/Compact-272-Draga,-Joal-272-escala-150.html -
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3.1.4 Britagem, Rebritagem e Peneiramento
Brita ou pedra britada para construo civil o produto do processo decominuio de vrios tipos de rochas. Brita um termo utilizado para denominar
fragmentos de rochas duras, originrios de processos de beneficiamento (britagem e
peneiramento) de blocos maiores, extrados de macios rochosos (granito, gnaisse,
basalto, calcrio) com auxlio de explosivos. Trata-se de um material de uso amplo e
diversificado na indstria da construo civil em aplicaes como: concreto,
pavimentao, edificaes, obras civis (ferrovias, tneis, barragens), obras de
infraestrutura (saneamento bsico), segundo definio tcnica de Tanno. (SINTONI,2003).
A princpio qualquer rocha, pode ser britada e usada na construo civil.
Entretanto, para uso em concreto, em pavimento asfltico, base e sub-base, lastro de
ferrovia e na produo de peas de cimento, algumas caractersticas indesejveis podem
impedir seu uso, embora possam ser usadas em aterros, conteno de encostas e eroso
ou manuteno de estradas de terra. As rochas mais comumente usadas na produo de
brita so granito, gnaisse, basalto, diabsio, calcrio e dolomito.No Brasil, cerca de 85% da brita produzida vem de granito/gnaisse, 10% de
calcrio/dolomito e 5% de basalto/diabsio.
Os produtos de pedreira so: racho, gabio, brita graduada, brita corrida,pedra (ou brita) 1, pedra (ou brita) 2, pedra (ou brita) 3 e pedra (ou brita) 4, pedra (oubrita) 5, pedrisco ou brita 0, p de pedra e areia de brita.
Racho: material obtido aps desmonte da rocha por explosivo, ou aps britagem
primria.
Gabio: ou racho de gabio, com dimenses entre 100 mm e 150 mm.
Brita graduada: mistura de tamanhos de zero (0) at mximo especificado com
controle de granulometria definida pelo consumidor.
Brita 0 ou pedrisco: granulometria variando de 4,8 mm a 9,5 mm.
Brita 1: granulometria variando de 9,5 mm a 19 mm.
Brita 2: granulometria variando de 19 mm a 25 mm.
Brita 3: granulometria variando de 25 mm a 50 mm.
Brita 4: granulometria variando de 50 mm a 76 mm.
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Brita 5: granulometria variando de 76 mm a 100 mm.
Bica corrida: mistura de tamanhos sem exigncia de composio granulomtrica
com dimenses variando de zero (0) a 50 mm.
P de pedra: frao de finos de britagem, com dimenses variando de zero (0) a 5
mm, com alto teor de finos (mximo de 20%) passantes na malha 200 (0,074 mm).
Areia de brita: p de pedra sem partculas abaixo da malha 200 (0,074 mm), sendo a
retirada dos finos feita por lavagem do p.
(QUARESMA, 2009)
As caractersticas dos agregados podem ser divididas em trs grupos:
a) Caractersticas dependentes da porosidade: massa especfica aparente, absoro de
gua, resistncia, mdulo de elasticidade e sanidade;
b) Caractersticas dependentes da composio qumica e mineralgica: resistncia,
mdulo de elasticidade, substncias deletrias presentes e cargas eltricas;
c) Caractersticas dependentes das condies prvias e condicionantes de fabricao:
tamanho, forma e textura das partculas.
(ISAIA, 2005)Na indstria, o processo de cominuio dividido em dois estgios, a
britagem e a moagem. Tradicionalmente, o processo de britagem era entendido como a
etapa responsvel pela cominuio de material acima de 25 mm (1), enquanto a
moagem era empregada na cominuio abaixo desse tamanho. Entretanto, na atualidade
os britadores tm demonstrado grande aplicabilidade na cominuio de partculas com
granulometrias cada vez mais finas. Por outro lado, alguns tipos de moinhos tubulares,
como os moinhos autgenos e semi-autgenos, tm se mostrado eficazes na cominuiode material run of mine 1. Portanto, hoje comum definir a moagem como a
cominuio realizada em moinhos tubulares, independentemente do tamanho, e
britagem como a cominuio realizada em todos os outros equipamentos nos quais as
partculas so carregadas diretamente pelas partes mveis do equipamento.
1run of mine (rom) = minrio bruto; produo bruta
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As diferenas principais entre os vrios equipamentos esto associadas aos
mtodos de aplicao de cargas e aos aspectos mecnicos da aplicao desses esforos a
diferentes tamanhos de partculas. Quando a partcula de tamanho grosso, a energianecessria para fraturar cada partcula individual alta, embora a energia por unidade de
massa seja tipicamente baixa. Conforme o tamanho da partcula diminui, a energia
necessria para fraturar uma partcula tambm diminui, mas a energia por unidade de
massa aumenta rapidamente. Portanto, os equipamentos, que geralmente so usados na
cominuio grossa, precisam ser robustos e de grande porte, enquanto que aqueles
usados na cominuio fina devem ser capazes de distribuir energia em um volume
relativamente grande.A britagem consiste da quebra de partculas principalmente pela ao de
esforos compressivos ou de impacto. Os esforos compressivos so aplicados, em
geral, por meio do movimento peridico de aproximao e afastamento de uma
superfcie mvel contra outra fixa. Esse o caso dos britadores de mandbulas,
britadores giratrios e britadores cnicos.
Os esforos de impacto so resultantes da projeo de partculas contra
elementos do britador ou do revestimento, como exemplo pode-se citar os britadores deimpacto e de martelos, ambos com eixo horizontal, e o britador de impacto de eixo
vertical.
Assim, os britadores podem ser classificados conforme o mecanismo usado,
seja ele compresso ou impacto, e a aplicao de um determinado tipo de britador est
vinculada ao tipo de material, capacidade e razo de reduo desejada.
Uma importante aplicao dos processos de britagem na produo de
agregados para construo civil. Nessa indstria so utilizados britadores de
mandbulas, giratrios e cnicos, principalmente estes ltimos, porque apresentam alta
produtividade, baixo custo de operao e de manuteno e limitada taxa de desgaste dos
revestimentos. Esse tipo de britador normalmente empregado nos estgios de britagem
secundria, terciria e quaternria.
A fragmentao de partculas no britador cnico realizada pelo movimento
de aproximao e distanciamento de um cone ou manto central em relao a uma
carcaa invertida, chamada cncavo. O movimento excntrico do cone (girando em
torno de um eixo que no o do prprio cone) faz com que toda a rea da carcaa seja
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utilizada para fragmentar as partculas, proporcionando uma maior capacidade de
operao se comparados a britadores de mandbulas.
Quando utilizados para a produo de brita para a construo civil, comuma operao dos britadores cnicos com cmara cheia (afogados). A cmara de britagem
cheia permite maior eficincia de cominuio, maior produo de finos, e menor
tendncia formao de partculas lamelares (SVENSSON E STEER, 1990). Essa
ltima considerada como uma das principais vantagens da operao com cmara
cheia, pois quanto menor a lamelaridade melhor ser a qualidade da brita, uma vez que
partculas lamelares dificultam o bombeamento do concreto. Alm disso, concretos
produzidos a partir de brita com formato lamelar apresentam resistncia inferior quelesproduzidos a partir de brita de formato isomtrico (ALMEIDA e LUZ, 2009).
Brita lamelar prejudica a trabalhabilidade do concreto e provoca maior
segregao durante o transporte e lanamento.
A lamelaridade um parmetro de forma do agregado onde a espessura
pequena em relao s outras dimenses. Em outras palavras, diz-se que agregados
lamelares so aqueles achatados ou que possuem formatos de lminas.
Este parmetro ou ndice est entre as diversas caractersticas importantes
que precisam ser avaliadas para qualificar os agregados, e depende da origem da rocha e
tambm do processo de britagem. Com relao origem das rochas, basicamente so
classificadas de gneas ou magmticas (granito e basalto), sedimentares (arenito ou
calcrio) e rochas metamrficas (quartzito ou mrmore). Rochas de estrutura macia,como granitos, normalmente produzem britas de formas cbicas, no entanto, no sul do
Brasil encontramos bastante basalto, que apesar de serem magmticas, comumente
fornecem britas de formato lamelar devido ao intenso diaclasamento 2dessas rochas e
tambm devido ao processo de britagem.
2 diaclasamento = diaclases so fissuras provocadas por fenmenos de toro, tenso ou compresso
experimentados pelas rochas, devido aos movimentos da crosta terrestre.
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De acordo com a norma ABNT NBR 7211:2009 Agregados para Concreto
Especificao, o ndice de forma dos gros dos agregados no deve ser superior a 3,
quando determinado de acordo com a NBR 7809 2006, norma Agregado grado -Determinao do ndice de Forma pelo Mtodo do Paqumetro - Mtodo de ensaio.
Alguns pesquisadores consideram que indesejvel a presena de mais 15% de
partculas lamelares ou alongadas em concretos.
Este fato tem uma explicao: britas com partculas lamelares no concreto
acumulam mais bolhas de ar e gua de exudao sob elas, o que prejudica a
durabilidade e reduz a resistncia do concreto. Caso o agregado lamelar possua teor alto
de material pulverulento, em funo de sua maior rea superficial, maior ser o efeito de
no aderncia entre pasta de cimento e agregado.
Na Figura 15 encontra-se a Forma dos Gros e Textura Superficial.
Figura 15: (a) Formas dos Agregados; (b) Arredondamento (POWERS 1953)
Os britadores de mandbulas so utilizados na britagem primria. Nesse
caso, a britagem realizada a seco, e razes de reduo entre 2 e 3 so em geral
alcanadas. Esse equipamento consiste de uma mandbula fixa, e uma mvel ligada ao
excntrico, que fornece o movimento de aproximao e afastamento entre elas. Desta,
maneira, o bloco alimentado na boca do britador progressivamente desce entre as
mandbulas, enquanto sujeito compresso que causa a quebra do material.
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Os britadores giratrios em geral so utilizados nos estgios de britagem
primria e secundria. Sua operao consiste do mesmo princpio de operao do
britador cnico. A principal diferena entre eles que os britadores cnicos apresentamo manto e o cone com longas superfcies aproximadamente paralelas, garantindo maior
tempo de reteno do material nesta regio. Alm disso, nos britadores giratrios a
descarga se d pela ao da gravidade, enquanto nos cnicos feita pelo movimento do
cone (ALMEIDA e LUZ, 2009).
Nas Figuras 16, 17 e 18 so mostrados os britadores de mandbulas,
giratrio e cnico.
Figura 16: Britador de mandbulas
Figura 17: Britador giratrio
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Figura 18: Britador cnico
O estudo do volume limite a ser produzido no britador primrio da TSPM
segue abaixo:
Tabela 4Volume limite de produo
O volume de 71.600 m/ms, pode ser considerado como limite de
capacidade do britador primrio, trabalhando com abertura de 7 e na carga horria
estabelecida.
Logicamente, essa capacidade de produo poder ser elevada se trabalhar
com abertura maior, porm, a granulometria do material produzido na sada do
equipamento, poder ultrapassar a capacidade mxima de boca de alimentao do
britador secundrio, causando engaiolamento e queda de produo.
Pode-se solicitar a diversos fabricantes de equipamentos de britagem, um
estudo visando redimensionar a instalao existente para os novos volumes pretendidos.
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Para este estudo necessrio abranger as seguintes situaes:
a. A substituio do rebritador tercirio por outro de maior capacidade e poder de reduo;
b. A substituio dos rebritadores tercirio e quaternrio, por um nico rebritador de altacapacidade de produo e reduo;
c. A substituio do britador primrio de mandbulas.
Na Figura 19 est sendo realizada a descarga das pedras brutas no britador
primrio.
Figura 19: Descarga de pedras brutas no britador primrio
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Na Figura 20 so mostradas as pedras brutas no processo de cominuio no
britador primrio.
Figura 20: Britador primrio em funcionamento
Na Figura 21 as pedras provenientes do britador primrio esto sendotransportadas por esteiras para o britador secundrio.
Figura 21: Material proveniente do britador primrio sendo transportado por correia
transportadora
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Na Figura 22 mostrado uma vista dos britadores secundrios, britadores
tercirios e britadores quartenrios
Figura 22: Vista dos britadores
Na Figura 23 mostrado o fluxograma do processo produtivo de agregados de uma
pedreira.
Figura 23: Fluxograma do processo produtivo de agregados
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4. MATERIAIS E MTODOS
Para a realizao deste trabalho foi realizado uma pesquisa de campo,
onde foram levantados todos os processos de produo de minerao da pedreira, bem
como sua produtividade e estado de conservao dos equipamentos envolvidos nas
atividades, para depois a verificao dos incrementos necessrios para que seja atingido
o objetivo ora estudado.
Foi verificado que em relao aos equipamentos necessrio a reforma de
alguns e compra de outros, para desta forma dentro de um cronograma de planejamento
aumentar a capacidade produtiva mensal na minerao de agregados.
Props-se a realizao de alguns ajustes no horrio produtivo, respeitando as
leis trabalhistas vigentes, e tambm o investimento em treinamentos especializados para
os profissionais envolvidos nas etapas de produo de agregados.
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5. RESULTADOS E DISCUSSES
Com o aumento da produo mensal de agregados foi necessrio um
upgrade da Balana Rodoviria da Expedio, aumentando a capacidade de pesagem
de carga desta, para suprir um fluxo maior de transporte dos caminhes envolvidos no
processo de transporte dos agregados produzidos.
Aps todo o estudo do processo de produo de agregados, foi desenvolvido
um Cronograma de Aes para a aplicao das determinaes de incremento nas etapas
com o objetivo de aumentar a produtividade mensal (Tabela 1).
Tabela 5 - Cronograma de aes - estudo de incremento de produo
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Desenvolveu-se um Cronograma de Aquisio e Entrega de Equipamentos,
com as datas de aquisio e datas que os mesmos devem entrar em operao para
aumentar a produtividade gradativamente (Tabela 2).
Tabela 6 - Cronograma de entrega de equipamentos e aes
Os resultados dos trabalhos desenvolvidos, tendo como objetivo principal o
aumento gradativo da produtividade de agregados na pedreira e est representado nas
Tabela 7.
Tabela 7 - Quadro de evoluo da produo (m)
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No grfico a seguir representado pela Figura 24, mostrado a produo
anual real no ano de 2013, e a projeo gradativa do aumento desta produtividade para
os anos de 2014 e 2015.
Figura 24Grfico Produo anual (m)
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6. CONSIDERAES FINAIS
Para a realizao de todos os estudos relativos ao processo de produo de
agregados, e propostas para otimizao e aumento da produtividade mensal, foram
necessrias visitas tcnicas at a pedreira para conhecimento e entendimento do sistema
de minerao, para posterior pesquisa bibliogrfica sobre o assunto, onde foi
identificado a necessidade do incremento de equipamentos, ajustes no horrio produtivo
e treinamentos especializados aos profissionais envolvidos nas atividades, e caso tudo
isto seja adotado na prtica ter-se um aumento gradativo na produo de agregados, eassim atingido o objetivo principal deste trabalho.
Futuramente pode-se aperfeioar este trabalho desenvolvido, buscando
utilizar como parmetro as empresas de minerao do exterior, onde o investimento em
equipamentos e processos modernos so maiores ao aqui disposto, portanto dentro da
verba disponvel para investimento por parte da empresa de minerao, pode-se ter
ainda um aumento maior na produtividade e na otimizao do processo.
6.1 CONCLUSES
A proposta de avaliao objetiva do processo de produo de agregados da
TSPM - Territorial So Paulo Minerao Ltda., foi viabilizada atravs do estudo
detalhado da bibliografia disponvel e consultas aos profissionais da rea que auxiliaram
no melhor entendimento de todas as etapas e suas destinaes.
Aps visita tcnica em campo para conhecimento de todo o processo deminerao, foram realizadas pesquisas bibliogrficas pertinentes com o objetivo de
buscar ferramentas para a otimizao do processo produtivo.
Considerando que o processo de produo de agregados da pedreira
necessita de um incremento de equipamentos, treinamento especializado a funcionrios
envolvidos nas etapas e ajustes no horrio produtivo, adotando-se as propostas tcnicas
apresentadas para melhoria de algumas partes do processo produtivo, consegue-se
atingir o objetivo de aumento gradativo da produo mensal, conforme cronograma
proposto.
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Principais resultados atingidos com a otimizao do processo de minerao:
Reforma e/ou aquisio de novos equipamentos;
Ajustes no horrio produtivo para melhor aproveitamento do tempo;
Aumento gradativo da produo mensal de agregados at atingir 75.000 m.
Durante o desenvolvimento do trabalho proposto, com as visitas tcnicas
aos locais de produo, bem como a pesquisa bibliogrfica, adquiriu-se um
conhecimento aprofundado de todo o processo de minerao, contribuindo para uma
anlise detalhada das etapas produtivas e identificao dos pontos a serem otimizados
para se atingir a meta estabelecida no aumento da produo mensal.Verificou-se a necessidade de um investimento em equipamentos com a
aquisio ou mesmo a reforma do maquinrio existente em operao.
6.2 RECOMENDAES PARA TRABALHOS FUTUROS
Toda pedreira tem sua explorao de material bruto previsto para um
determinado perodo de anos, e aps alcanar esta previso, necessrio conformenormas vigentes a recomposio da geometria natural do terreno, garantindo assim a
reduo de impactos ambientais. Portanto, proposto uma continuidade de estudo
abordando o tema, atravs de pesquisas para que se atenda o propsito e as necessidades
ambientais.
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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
LIVROS E APOSTILAS
ALMEIDA, L. M.; LUZ, A. B. Manual de Agregados para a construo civil.
CETEM/MCT, 2009. Disponvel em: . Acesso em: 29 out. 2013. 16:08:36.
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DNPM/SP, 2009. Disponvel em: < http://anepac.org.br/wp/wp-
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QUARESMA, L. F.. AGREGADOS PARA CONSTRUO CIVIL. J.MENDOCONSULTORIA, 2009.
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5/20/2018 Tcc Final 10c Otimizao Processo Agregados
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INTERNET
Somente utilizado como consulta e base para descrio dos processos de produo de
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