Diversos equipamentos Caterpillar de acionamento elétrico operam em minas no Brasil e no mundo há décadas, com destaque para as escavadeiras a cabo e hidráulicas. “Mais recentemente, no entanto, visando principalmente a redução das emissões de CO2 (dióxido de carbono) no médio e longo prazo, novas tecnologias têm sido demandadas para reduzir ainda mais o uso de combustíveis fósseis”, explica William Oliveira, gerente comercial de Mineração da Sotreq, maior revenda da fabricante norte-americana no Brasil.

Entre essas novas tecnologias estão os equipamentos elétricos a bateria, como a pá-carregadeira R1700 XE LHD, lançada em 2021, e o protótipo do caminhão off road 793, apresentado em novembro de 2022, ambos para aplicação em operações minerais.

Já o desenvolvimento de máquinas autônomas foi iniciado pela empresa com base nos princípios do GPS, sistema de navegação por satélite cujo uso comercial, ainda restrito, foi permitido em 1995. No ano seguinte, em 1996, era apresentado o primeiro modelo autônomo, um caminhão off road. Atualmente, todos os equipamentos da marca possuem algum tipo de automação embarcado, diz Eduardo Carvalho, gerente de Tecnologias para Mineração da Sotreq, sendo que, no caso dos caminhões off road, o nível de automação é total.

No Brasil, os modelos 793F operam em uma mineradora de ferro desde 2015, somando mais de 100 Mt transportadas. Além dos caminhões, tratores de esteira e perfuratrizes Caterpillar já contam com soluções de automação total ou parcial e há estudos para sua aplicação em escavadeiras e pás-carregadeiras.

Expansão x variáveis

Há uma tendência evidente de expansão do emprego de equipamentos elétricos, considerando os relatórios de sustentabilidade e os planos de redução de emissões de todas as grandes mineradoras, garante Oliveira. Mas os ganhos não são apenas de natureza ambiental, que por si só já seriam importantes. A redução do consumo de combustíveis fósseis impacta nos custos de sua aquisição e em toda a sua cadeia de armazenamento e transporte, influindo positivamente no retorno dos investimentos em tecnologias de descarbonização, acrescenta o gerente comercial.

No setor de mineração, as minas subterrâneas foram as primeiras a adotar e continuam sendo as que mais buscam soluções de equipamentos móveis sustentáveis, segundo Oliveira. Entre as razões dessa adesão está a necessidade de um ambiente de trabalho limpo e seguro, diminuindo a dependência de sistemas de ventilação complexos e caros para eliminar as emissões geradas por máquinas a diesel.

Diante desse cenário, não foi sem razão que, em 2021, durante a Minexpo, realizada em Las Vegas (EUA), a Caterpillar lançou seu primeiro equipamento elétrico a bateria para mineração subterrânea – a pá-carregadeira R1700 XE LHD. O modelo vem equipado com o carregador de equipamento móvel MEC500, capaz de realizar a recarga da bateria em menos de 30 minutos, e também conta com a opção de ser operada remotamente.

No ano seguinte, em novembro de 2022, foi apresentado no Arizona (EUA), o primeiro protótipo do caminhão elétrico a bateria 793, também para mineração.  O projeto contou com o apoio de grandes mineradoras, que assinaram acordos definitivos de eletrificação com a Caterpillar, aderindo ao seu programa Early Learner, como a BHP, Freeport-McMoRan, Newmont Corporation, Rio Tinto e Teck Resources. O programa Early Learner foi lançado em 2021 para acelerar o desenvolvimento e a validação dos caminhões elétricos a bateria da Caterpillar nas instalações dos clientes participantes.

Em que pesem esses avanços, ainda há muitas variáveis a serem contornadas pelos usuários para que as tecnologias de automação sejam amplamente adotadas, assim como pelos fabricantes, para aumentar a oferta de equipamentos elétricos. Entre elas, Oliveira destaca o desenvolvimento das próximas gerações de bateria e a definição de seu fluxo de descarte, a evolução de tecnologias de automação/acompanhamento do fluxo de energia e a curva de aprendizado das equipes de manutenção e operação.

Sistemas adaptados

Como um “early adopter” da tecnologia de GPS, a Caterpillar iniciou o desenvolvimento da automação de seus equipamentos baseada nessa funcionalidade, conta Eduardo Carvalho, gerente de Tecnologias para Mineração da Sotreq. Em 1996, apresentou ao mercado seu primeiro caminhão totalmente autônomo. Atualmente, segundo o gerente, todos os equipamentos Caterpillar já possuem algum tipo de automação embarcado na “máquina base”.

Os tratores de esteira, por exemplo, são totalmente autônomos, mas também podem ser comandados por controle remoto, por um operador situado a uma distância segura ou do interior de uma cabine, instalada a quilômetros da frente de trabalho, que reproduz as condições e controles da cabine do equipamento em campo, eliminando os ruídos e riscos envolvidos na operação tripulada. A automação total possibilita a operação simultânea de até três tratores e inclui tecnologias opcionais como a de nivelamento da lâmina.

No caso dos caminhões off road, os modelos 794 AC, de 297 t, e 798 AC, de 410 t, já são totalmente autônomos. Já as perfuratrizes possuem tecnologias que permitem ao operador o acionamento do ciclo autônomo parcial ou total, para movimentar o equipamento, posicioná-lo e executar o furo. Hoje, também os equipamentos de carregamento – escavadeiras hidráulicas e elétricas a cabo e pás-carregadeiras de rodas – já possuem estudos e desenvolvimento para incorporar a tecnologia autônoma, conta o gerente.

Em paralelo, a fabricante adaptou os sistemas embarcados para automação de forma a permitir seu compartilhamento com equipamentos tripulados. É o caso da solução MineStar™ Command, com opção de automação ou de controle remoto de uma única máquina, automação de vários tipos de equipamentos em uma frota mista ou implementação de uma frota totalmente autônoma, no caso dos caminhões de transporte, inclusive os que já operam na mina, durante 24 horas por dia sem intervenção humana.

“As ofertas de tecnologia individuais podem ser utilizadas de forma independente ou combinadas de várias maneiras para a obtenção de ganhos imediatos de produtividade, eficiência e segurança, servindo como blocos de construção que levam a operações de mineração totalmente autônomas”, diz Carvalho.

Para ele, o uso dessas tecnologias tende a se expandir cada vez mais e deve duplicar o número de operações autônomas atuais até 2026, em função dos benefícios que elas agregam às rotinas de trabalho. Entre elas: aumento da segurança com a remoção de operadores de ambientes críticos, perigosos ou locais remotos e redução do número de funcionários  necessários em campo; maior disponibilidade com a redução de danos aos equipamentos e do tempo de inatividade devido ao seu uso inadequado ou sobrecarga, resultando em menor custo de manutenção e maior vida útil dos componentes; melhoria da eficiência, com a operação quase contínua devido à redução de atrasos operacionais; alteração rápida do plano de mina para atender necessidades operacionais; designação avançada e rastreamento da operação; e integração com sistemas e processos já estabelecidos na mina.

Ainda assim há desafios a serem superados. O principal, acredita Carvalho, é a mudança de cultura necessária para obter sucesso na implementação dos novos processos que irão suportar a solução. A esse, o gerente acrescenta os investimentos em programas de treinamentos e capacitação de pessoal voltados às profissões do futuro e incremento da infraestrutura, com instalação de redes de comunicação, estações base de GPS e hardwares computacionais, entre outros, medidas que já têm sido adotadas em maior ou menor grau em todas as operações minerais.

Foto em destaque no alto da página: Modelo 794 AC, de 297 t, totalmente autônomo