Title

Melhoria de desempenho operacional em recuperadora de caçambas aplicando DEM

Optimizing flow in a chute of iron ore reclaimer applying DEM simulation

Authorship

MACHADO, BRAYAN PASTRO; OLIVEIRA, GUILHERME PEREIRA DE

MACHADO, BRAYAN PASTRO

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OLIVEIRA, GUILHERME PEREIRA DE

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DOI

10.5151/2594-360X-43746

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Abstract

As recuperadoras de caçambas desempenham papel fundamental no manuseio de granéis sólidos em terminais portuários, sendo os chutes de transferência elementos críticos para o desempenho operacional desses sistemas. Este trabalho apresenta a análise e a otimização do escoamento de minério de ferro no chute de descarga de uma recuperadora, utilizando o Método dos Elementos Discretos (DEM). A partir da construção de um modelo tridimensional representativo da condição real (as built), foram identificadas regiões de acúmulo de material associadas a modificações geométricas e inclinações inadequadas, que resultavam em restrição de fluxo, retorno de material à pilha e perda de desempenho operacional. Com base nas simulações, foram propostas alterações na geometria do chute, incluindo ajuste de ângulos e eliminação de elementos internos desfavoráveis ao escoamento. As soluções foram avaliadas numericamente e posteriormente implementadas em campo, apresentando resultados consistentes com as previsões do modelo. Observou-se a eliminação dos entupimentos recorrentes, melhoria na distribuição de carga na correia transportadora e aumento da estabilidade operacional. Como resultado direto, verificou-se uma redução superior a 70% nas horas paradas por milhão de toneladas movimentadas, evidenciando ganho expressivo de produtividade e confiabilidade do sistema. Os resultados demonstram a eficácia do DEM como ferramenta de engenharia para diagnóstico e otimização de sistemas de manuseio de granéis, contribuindo para a melhoria do desempenho operacional em ambientes portuários e mineradores.

Bucket wheel reclaimers play a fundamental role in bulk material handling at port terminals, with transfer chutes being critical components for the operational performance of these systems. This work presents the analysis and optimization of iron ore flow in the discharge chute of a reclaimer using the Discrete Element Method (DEM). Based on the development of a three-dimensional model representative of the actual (as-built) condition, regions of material accumulation were identified, associated with geometric modifications and inadequate inclinations, leading to flow restriction, material fallback to the stockpile, and loss of operational performance. Based on the simulations, changes to the chute geometry were proposed, including angle adjustments and the removal of internal structures unfavorable to material flow. The solutions were numerically evaluated and subsequently implemented in the field, showing results consistent with model predictions. The elimination of recurrent blockages, improved load distribution on the conveyor belt, and increased operational stability were observed. As a direct result, a reduction greater than 70% in downtime hours per million tonnes handled was achieved, demonstrating a significant gain in system productivity and reliability. The results highlight the effectiveness of DEM as an engineering tool for diagnosing and optimizing bulk material handling systems, contributing to improved operational performance in mining and port environments.

Keywords

Método dos Elementos Discretos, Chutes de Transferência, Manuseio de Granéis

DEM, Transfer Chutes, Bulk Handling