DISSERTAÇÃO- AnáliseCustoOperacionais

DISSERTAÇÃO- AnáliseCustoOperacionais

(Parte 1 de 5)

Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto

Departamento de Engenharia de Minas Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral – PPGEM

Autor: THIAGO CAMPOS BORGES

Orientador: Prof. Dr. JOSÉ MARGARIDA DA SILVA

Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação do Departamento de Engenharia de Minas da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Mineral.

Área de concentração: Lavra de Minas

Ouro Preto/MG Agosto de 2013.

B732aBorges, Thiago Campos.

Catalogação: sisbin@sisbin.ufop.br

Análise dos custos operacionais de produção no dimensionamento de frotas de carregamento e transporte em mineração [manuscrito] / Thiago Campos Borges – 2013. xiii, 98f.: il. color; graf.; tab.

Orientador: Prof. Dr. José Margarida da Silva.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de

Minas. Departamento de Engenharia de Minas. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Área de concentração: Lavra de Minas.

1. Minas e mineração - Produtividade - Teses. 2. Minas e mineração -

I. Silva, José Margarida da. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título

Transporte - Dimensionamento de frota - Teses. 3. Mineração a céu aberto - Teses. CDU: 622.015:622.6

Ao meu pai e minha mãe que sempre me apoiaram em todas minhas escolhas; A Isadora Lupiano de Moura, pelo amor, amizade, companheirismo, paciência e atenção em todos os momentos; Ao Professor Dr. José Margarida da Silva pela atenção, paciência e orientação; Ao meu grande amigo e apoiador Dr. Emerson Cruz de Oliveira; A todos os professores do PPGEM, em especial aos Professores Dr. José Margarida da Silva e Dr. Carlos Alberto Pereira; A Universidade Federal de Ouro Preto pelas oportunidades e apoio; A Fundação Gorceix pelo apoio; A todos que contribuíram de forma direta ou indireta para a conclusão de meu mestrado.

"A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará a seu tamanho original”.

Albert Einstein i RESUMO

As operações de carregamento e transporte são importantes etapas do processo de lavra de minas. Fatores como volume de produção e condições operacionais interferem diretamente na seleção de equipamentos e dimensionamento de frotas, sempre com vista aos menores custos de operação. A constante busca por aumento de produtividade e redução de custos operacionais exige um bom planejamento e gerenciamento em todas as etapas do processo. O presente trabalho demonstrou, através de um estudo de caso, o dimensionamento de uma frota de carregamento e transporte para uma mineração a céu aberto utilizando indicadores de produção, concomitante com a análise do comportamento dos custos total e unitário com a variação do tamanho da frota e volume de produção. O estudo foi desenvolvido a partir da análise dos métodos e conceitos fundamentais da seleção de equipamentos, dimensionamento de frotas e estimação dos custos de operação presentes na literatura atual. O método de análise do tamanho de frota ótimo proposto por esse estudo é aplicável a quaisquer frotas de carregamento e transporte, independente do seu porte e volume de produção, bastando alterar os valores das variáveis imputados nos cálculos para o dimensionamento da frota e estimação dos custos, diferentes para cada mina. A partir do que foi exposto no presente trabalho, pôde-se concluir que o número mais interessante de equipamentos na frota é o equilíbrio entre produtividade e custos, ou seja, a frota ótima não é necessariamente a que resulta em maior produção, mas sim a que tenha a melhor relação custo-produção.

Palavras-chave: dimensionamento de frota, carregamento e transporte, mineração a céu aberto, produtividade, custos.

i ABSTRACT

Loading operations and transportation are important steps in the mining process.

Factors such as production volume and operating conditions directly affect the equipment selection and sizing fleets, always with a view to lower operating costs. The constant quest for increased productivity and reduced operating costs requires good planning and management at all stages of the process. This work demonstrated through a case study, the design of a fleet of loading and transport to a open pit mining using production indicators with concomitant analysis of the behavior of total costs and unit cost with the variation of fleet size and volume production. The study was developed from the analysis of the methods and concepts of equipment selection, sizing and estimation of fleet operating costs present in the current literature. The method of analysis of the optimal fleet size proposed by this study is applicable to any loading and transportation fleets, regardless of its size and production volume, simply change the values of variables entered in the calculations for the fleet sizing and cost estimation, different for each mine. From what has been stated in this study, it was concluded that the better number of equipment in the fleet is the balance between productivity and costs, ie, the optimal fleet is not necessarily resulting in increased production, but that has the best cost-production.

Keywords: Sizing fleet, loading and transportation, open pit mining, productivity, costs.

i LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Custos fixos e variáveis, totais e unitários25
Dimensionamento dos equipamentos3
Figura 3: Evolução do tamanho dos caminhões fora-de-estrada45
Figura 4: Gráfico da capacidade de transporte dos caminhões46
Figura 5: Disposição de estéril com Espalhador (Spreader)50
Figura 6: Largura de segurança para pistas e rampas63
Figura 7a: Composição dos custos totais em kR$79
Figura 7b: Composição dos custos totais em %79
a variação do volume produzido80
Figura 9: Comparativo entre custos totais próprio e custos totais com terceiro82
Figura 10: Comparativo entre custo unitário próprio e custo unitário com terceiro84

Figura 2: Considerações para a seleção de Equipamentos e Fatores Sensíveis ao Figura 8: Comportamento dos custos totais e seus componentes fixos e variáveis com Figura 1: Custos próprios versus custos com a contratada ........................................... 8 iv LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Etapas de estimação de custos12
Tabela 2: Massas planejadas para 2013 a 2015 na mina a céu-aberto60
Tabela 3: Premissas de projeto das cavas64
Tabela 4: Principais indicadores de produção para os caminhões – 2013 a 20156
Tabela 5: Principais indicadores de produção para as escavadeiras – 2013 a 20156
Tabela 6: Dados para cálculo da produtividade dos equipamentos de carregamento68
Tabela 7: Dados para cálculo da produtividade dos equipamentos de transporte69
Tabela 8a: Obtenção dos dados componentes do ciclo70
Tabela 8b: Dados de tempos de ciclo71
Tabela 9: Taxa horaria nominal dos equipamentos de carregamento e transporte71
planejada74
dos caminhões76
das escavadeiras76
Tabela 13: Dados econômico-financeiros para cálculos dos custos7
Tabela 14: Componentes do custo total81
Tabela 15: Custos totais e unitários para cada cenário de produção83
Tabela 16: Comparativo entre custos unitários para cada cenário de produção85
anos de 2013 a 201586

Tabela 10: Dimensionamento da frota baseado nos indicadores de produção e massa Tabela 1: Comparativo entre capacidade produtiva estimada e produção planejada Tabela 12: Comparativo entre capacidade produtiva estimada e produção planejada Tabela 17: Comparativo de custos unitários para cada cenário de produção para os Tabela 18: Comparativo de custos unitários para cada cenário de produção para os anos de 2013 a 2015 ........................................................................................................ 8 v LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

ABC Activity Based Costing – Custeio Baseado na Atividade AHP Analytical Hierarchy Process – Processo de Hierarquia Analítica CVRD Companhia Vale do Rio Doce DMT Distância Média de Transporte DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral h Horas km Quilometro, 1.0 metros kR$ Quilo reais, 1.0 reais kt Quilo tonelada, 1.0 toneladas LHD Load, Haulage, Dump – Carregar, Transportar e Descarregar, m3 Unidade de volume, metro cúbico

MCDA Multi-Criteria Decision Aid – Auxílio Multicritério à Decisão

Mt 106 toneladas

OEE Overall Equipment Efficiency – Eficiência Geral de Equipamento R$/t: Custo específico, reais por tonelada R$ Moeda, reais REM Relação Estéril-Minério ROM Run of Mine – Movimentação da Mina t Tonelada vi

ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO01
1 INTRODUÇÃO AO ESTUDO02
1.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES02
1.2 JUSTIFICATIVA04
1.3 OBJETIVO GERAL04
1.3.1 Objetivos específicos05
2 METODOLOGIA06
2.1 NATUREZA E CLASSIFICAÇÃO DA PESQUISA06

SUMÁRIO 2.2 INSTRUMENTOS DE COLETA E SEQUENCIAMENTO DA PESQUISA 07

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA08
3.1 O PROJETO DE MINA08
3.2 ESTIMAÇÃO DOS CUSTOS OPERACIONAIS1
3.2.1 Método da mesa redonda14
3.2.2 Método do índice de faturamento15
3.2.3 Método do custo unitário ou investimento15
3.2.4 Método do ajuste exponencial da capacidade16
3.2.5 Custos de equipamentos18
3.2.6 Método do índice de custo19
3.2.7 Método do índice de custo dos equipamentos20
3.2.8 Método do índice de custos de componentes20
3.2.9 Estimação detalhada21
3.2.10 Imprevistos2
3.2.1 Engenharia2
3.2.12 Estimação dos custos de operação23
3.2.12.1 Custos diretos ou variáveis23

3.2.12.2 Custos Indiretos ou fixos ...................................................................... 24

3.2.12.3 Custos Gerais25
3.3 MÉTODOS DE CUSTEIO26
3.3.1 Custeio por absorção27
3.3.2 Custeio variável28
3.3.3 Custeio ABC (Activity Based Costing)28
TRANSPORTE30
3.4.1 Dimensionamento e compatibilização do porte de equipamentos31
3.4.2 Produtividade das frotas de carregamento e transporte34
equipamentos35
CÉU ABERTO42
3.5.1 Equipamentos de carregamento em lavra a céu aberto43
3.5.2 Sistemas de transporte na lavra a céu aberto4
3.5.2.1 Lavra com transporte por caminhões4
3.5.2.2 Vantagens da lavra com transporte por caminhões46
3.5.2.3 Desvantagens da lavra com transporte por caminhões47
3.5.2.4 Lavra com transporte por correias transportadoras48
3.5.2.5 Vantagens da lavra por sistema de correias transportadoras51
3.5.2.6 Desvantagens da lavra por correias transportadoras52
3.6 SUBSTITUIÇÃO DE EQUIPAMENTOS53
3.7 PLANEJAMENTO DE LAVRA5
3.7.1 Planejamento de longo prazo56
MINERAÇÃO57
4 DIMENSIONAMENTO DE FROTA: UM ESTUDO DE CASO60
4.1 DESCRIÇÃO DO CASO60
4.2 PLANO DE LAVRA DA MINA A CÉU ABERTO62

vii 3.4 A SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE CARREGAMENTO E 3.4.3 Conceitos fundamentais para estimativa de produtividade de 3.5 OPERAÇÃO DE CARREGAMENTO E TRANSPORTE NA LAVRA A 3.8 ESTUDOS ANTERIORES SOBRE SELEÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE 4.3 PREMISSAS DE ADEQUAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE CARGA E TRANSPORTE AOS PROJETOS DE CAVA ......................................................... 62

4.4 SISTEMA DE CARREGAMENTO E TRANSPORTE UTILIZADO64
4.5 SISTEMA DE GERENCIAMENTO DA MINA65
4.6 INDICADORES DE PRODUÇÃO E DADOS FUNDAMENTAIS65
PRODUÇÃO67
TRANSPORTE68
PRODUÇÃO71
5 ANÁLISE DOS RESULTADOS COM FOCO NOS CUSTOS7
5.1 PREMISSAS ECONÔMICO-FINANCEIRAS7
5.2 COMPOSIÇÃO DOS CUSTOS78
5.3 COMPARAÇÃO DE CUSTOS PRÓPRIOS E TERCEIRIZADO82
UNITÁRIOS84
5.5 TOMADA DE DECISÃO87
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES90
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS93

viii 4.7 CONSTRUÇÃO DE CENÁRIOS A PARTIR DOS INDICADORES DE 4.8 CÁLCULO E ANÁLISE DO CICLO PARA ESTIMATIVA DE PRODUTIVIDADE DOS EQUIPAMENTOS DE CARREGAMENTO E 4.9 DIMENSIONAMENTO DA FROTA POR INDICADORES DE 5.4 INFLUÊNCIA DO DIMENSIONAMENTO DE FROTA NOS CUSTOS ANEXOS ........................................................................................................................ 9

No primeiro capítulo é apresentada uma breve abordagem sobre seleção de equipamentos para mineração. Onde a partir da importância em se fazer um correto dimensionamento das frotas de carregamento e transporte são apresentadas a justificativa e os objetivos geral e específicos para esta dissertação.

No segundo capítulo tem-se a descrição do procedimento metodológico deste trabalho, enfatizando-se sua natureza, a classificação e as etapas seguidas para obtenção dos resultados esperados.

No capítulo 3 é apresentada a fundamentação teórica do trabalho, com considerações sobre seleção de equipamentos de carregamento e transporte e dimensionamento de frota em termos da literatura disponível sobre o assunto, definição de custos e suas variações, bem como a relação entre o sistema de carregamento e transporte e os custos envolvidos. É discutido também o processo de projeto de uma mina e sua relação direta com o planejamento dos sistemas de carregamento e transporte adequados a cada caso.

No quarto capítulo é apresentado o dimensionamento de uma frota de carregamento e transporte utilizando um estudo de caso de uma mineração de pequeno porte. É apresentada também a situação atual das operações na mineração em questão, bem como premissas para o dimensionamento da frota e tem-se o desenvolvimento e análises de cenários de produção para a frota dimensionada.

No capítulo 5 é apresentada a análise dos resultados e comportamento dos custos de produção com a variação da capacidade produtiva da frota de carregamento e transporte dimensionada no capítulo quatro.

Concluindo o trabalho tem-se o capítulo 6, onde se encontram as conclusões e recomendações acerca da utilização da análise dos custos total e unitário no dimensionamento de frotas de carregamento e transporte.

No capítulo 7 são listadas as referências bibliográficas utilizadas para a fundamentação teórica deste trabalho.

1 INTRODUÇÃO

Este primeiro capítulo apresenta uma breve abordagem a respeito da correta seleção de equipamentos para mineração enfatizando a grande importância em se fazer um correto dimensionamento das frotas de carregamento e transporte. Também são apresentadas a justificativa e os objetivos geral e específicos para este trabalho.

1.1 Considerações preliminares

A constante busca pelo aumento da produtividade e redução de custos, aliada ao grande momento que vive o mercado mundial de bens minerais, propicia e estimula o desenvolvimento e aperfeiçoamento de ferramentas e métodos que auxiliem a tomada de decisão na rotina de trabalho de planejamento e operações de mineração.

A extração mineral a céu aberto é caracterizada por ser uma atividade de alto custo de investimento, na qual o processo de tomada de decisão possui uma elevada complexidade devido às características estocásticas do sistema (PINTO, 1999).

Segundo KOPPE (2007), a atratividade dos preços das commodities e a expansão da economia de diversos países emergentes redundaram em forte aporte de investimentos na indústria de mineração. Novas tecnologias de avaliação de reservas e planejamento de lavra foram desenvolvidas a partir do advento da computação. Diversos softwares de planejamento de lavra, avaliação geoestatística de depósitos, algoritmos de otimização de cava, dimensionamento e alocação de frota facilitaram e melhoraram o desempenho dos processos na mineração mundial.

Segundo o mesmo autor, porém, na maioria das minas a céu aberto, não existe um planejamento adequado em relação ao porte da operação e tamanho de equipamentos de perfuração, escavação, carregamento e transporte. Poucas minas conseguem harmonizar essa relação redundando em desperdício, diminuição de produtividade e aumento de custos. Um erro no dimensionamento dos equipamentos pode levar a empresa a super ou subestimar os equipamentos, o que pode gerar diminuição de produtividade e aumento de custos.

Segundo SILVA (2009), a seleção e a utilização dos equipamentos podem frequentemente tornar uma operação mineira lucrativa ou inviabilizá-la e, em outros casos ocorrer uma operação marginal.

Ainda de acordo com SILVA (2009), para a definição do tipo de equipamentos e sistemas a serem utilizados para o manuseio de minérios, a média ou longa distância, diversos aspectos devem ser considerados e avaliados, entre os quais, capacidade manuseada, distância de transporte, topografia do terreno, infraestrutura disponível na região, interferências com o meio ambiente e economicidade.

Um dimensionamento otimizado da frota de equipamentos de lavra reveste-se de grande importância, uma vez que os custos envolvidos, de capital ou de operação, representam, quase sempre, uma parcela considerável dos custos de uma mina.

Neste contexto, diversos estudos de métodos, técnicas e ferramentas para dimensionamento e seleção de equipamentos foram realizados tanto no meio acadêmico como na indústria.

Um dos métodos largamente utilizados na indústria mineira é a estimativa da capacidade de produção através dos indicadores de produção específicos de um determinado processo e/ou operação, bem como o dimensionamento da frota necessária para cumprimento de um determinado volume de produção. Estes indicadores de produção, se utilizados corretamente, podem, assim como a simulação computacional, estimar e comparar diferentes cenários de produção e custos e selecionar aquela alternativa que maximize os resultados da empresa. Sendo assim a estimação da capacidade produtiva com a utilização de indicadores de produção é um método bastante simplificado para representar as operações de lavra, mais especificamente, de carregamento e transporte, permitindo avaliar diferentes cenários com diferentes tipos e portes de equipamentos, a fim de avaliar a viabilidade operacional do sistema de carregamento e transporte, reduzindo os custos e tornando o processo de tomada de decisão mais fundamentado à realidade da operação.

1.2 Justificativa

As operações de carregamento e transporte são as mais críticas e complexas dentro dos processos de lavra, já que representam aproximadamente 60% dos custos operacionais entre todos os processos relacionados, de acordo com ALVARENGA, 1997; COSTA et al., 2005; RODRIGUES, 2006, apud QUEVEDO (2009).

Segundo QUEVEDO (2009), o processo de carregamento e transporte tem grande efeito no desempenho econômico de uma mina uma vez que envolve um alto custo de capital investido e custo operacional. Para ÇETIN (2004) este custo elevado se deve ao grande investimento que se requer para aquisição de equipamentos de carga e transporte, assim como outros recursos, tais como pessoal, combustível e custo de manutenção dos equipamentos. Os recursos financeiros e humanos poderiam ser mais bem alocados se houvesse um correto dimensionamento da frota de equipamentos visando maximizar a sua produção relacionada ao melhor custo benefício, minimizando os custos totais e unitários de carregamento e transporte.

1.3 Objetivo geral

O presente trabalho tem por objetivo dimensionar uma frota de carregamento e transporte para uma mineração a céu aberto utilizando indicadores de produção e análise do comportamento dos custos total e unitário com a variação do tamanho da frota e volume de produção. Esse método auxilia o tomador de decisão quanto ao volume ideal de produção ao se comparar faixas de capacidade produtiva e seus respectivos custos de forma que lhe seja possível analisar e optar pela alternativa com melhor relação custoprodução que minimize os custos totais e específicos.

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