O esquema de amostragem: uma sequência de decisões que não tolera atalhos

Projetar um sistema de amostragem de minérios não começa pela escolha do equipamento. Começa por uma sequência de decisões técnicas interdependentes, definida pela norma ABNT NBR ISO 3082, onde cada etapa alimenta a seguinte. Pular qualquer uma delas não simplifica o processo, compromete a validade de tudo que vem depois.

Essa sequência é o que a norma chama de esquema de amostragem. Entender por que ela existe nessa ordem é tão importante quanto saber executar cada etapa.

1. Identificar o lote e as características de qualidade a determinar

A primeira decisão é definir o que será amostrado e para qual finalidade. Duas informações precisam estar estabelecidas antes de qualquer outro passo:

  • O que é o lote → uma quantidade discreta e definida de minério, com início e fim identificáveis, para a qual se deseja conhecer as características de qualidade. Sem essa definição, não é possível planejar quantos incrementos coletar, em que intervalo ou com qual frequência.
  • Quais características de qualidade serão determinadas → ferro, umidade, granulometria ou a combinação delas. Cada característica pode ter exigências diferentes de massa e de número de incrementos. A condição mais desfavorável entre elas é que vai orientar o dimensionamento do sistema.

2. Verificar o tamanho máximo nominal

O tamanho máximo nominal, também chamado de top size, é a menor peneira da série R20 com no máximo 5% retido acumulado. Duas consequências diretas dependem desse valor:

  • Abertura mínima do cortador → para um top size de 31,5 mm, a abertura mínima é de 94,5 mm, elevada na prática para 100 mm. Para um top size de 8 mm, a abertura mínima é de 24 mm, elevada ao mínimo absoluto de 30 mm previsto na norma. Materiais mais grossos ou muito aderentes exigem aberturas maiores e cortadores maiores.
  • Consequência de ignorar → um cortador com abertura insuficiente para o material que está sendo amostrado introduz erro de delimitação em cada incremento coletado, comprometendo a representatividade de toda a amostragem.

3. Determinar o local de amostragem e o método de coleta

O local ideal para a amostragem é o mais próximo possível do ponto de carregamento ou descarga. Dois critérios orientam essa escolha:

  • Proximidade do ponto de transferência → quanto mais distante o ponto de coleta estiver do destino final do material, maior o risco de alterações no caminho: ganho ou perda de umidade em correias descobertas, quebra de partículas em tombos de transferência, segregação em chutes longos.
  • Fluxo unidimensional → a coleta deve ocorrer preferencialmente em uma correia transportadora ou na extremidade de uma tubulação, onde o cortador consegue atravessar a seção transversal completa do material. Coletas em pilhas, vagões ou caminhões, onde o material está em três dimensões, dificilmente atendem ao princípio zero da amostragem sem equipamentos específicos.

4. Calcular a massa do incremento

Com o top size e o local de amostragem definidos, é possível calcular a massa que cada incremento vai gerar. Dois pontos precisam ser considerados:

  • Como a massa é calculada → para um amostrador linear, ela depende da taxa do fluxo na correia, da abertura do cortador e da velocidade de translação. Para um amostrador do tipo crossbelt, entra também o ângulo de inclinação das lâminas em relação à correia principal.
  • Consequência de não calcular → um incremento primário de 556 kg multiplicado por 120 incrementos ao longo do lote gera mais de 66 toneladas de material acumulado. Sem esse cálculo prévio, o sistema pode ser instalado sem o estágio secundário ou terciário necessário para reduzir esse volume antes de chegar ao laboratório.

5. Especificar a precisão requerida

A precisão de amostragem, expressa pelo parâmetro βS equivalente a dois desvios padrão da amostragem, define o nível de repetibilidade que se deseja obter. Duas relações importantes:

  • A relação entre precisão e incrementos → para reduzir o βS pela metade, o número de incrementos precisa ser quadruplicado. Um sistema projetado para βS de 0,30% de ferro, ao ser recalculado para βS de 0,15%, passa a exigir quatro vezes mais incrementos, alterando o intervalo de corte e a massa total gerada.
  • Consequência de não especificar → sem definir a precisão requerida antes de dimensionar o sistema, o número de incrementos adotado não tem fundamento técnico. O sistema pode estar coletando mais do que o necessário, ou menos do que o mínimo para sustentar os resultados analíticos.

6. Determinar a variação de qualidade do minério

A variação de qualidade, representada pelo parâmetro σW, é uma medida da heterogeneidade do minério calculada por meio de ensaios específicos previstos na norma NBR ISO 3084. Dois pontos orientam sua aplicação:

  • Quando o σW não é conhecido → a norma orienta assumir variação de qualidade grande, que é a condição mais desfavorável. Isso resulta no maior número de incrementos possível para aquele tamanho de lote, garantindo representatividade mesmo na ausência de dados do minério.
  • Consequência de ignorar → adotar um número de incrementos baseado em experiência anterior com outro minério, ou simplesmente por convenção, significa que o sistema pode estar subamostrando o lote sem que ninguém perceba. O erro não aparece no equipamento, aparece no resultado analítico.

7. Calcular o número de incrementos primários

Com o tamanho do lote, a variação de qualidade e a precisão requerida definidos, o número mínimo de incrementos primários pode ser determinado pela tabela 3 da norma NBR ISO 3082 ou pela equação que relaciona σW e βS diretamente. Duas verificações precisam ser feitas a partir desse número:

  • O intervalo de corte resultante → em base massa, quantas toneladas entre um acionamento e outro; em base tempo, quantos minutos. Esse intervalo determina se o tempo de escoamento do incremento no secundário é suficiente para realizar os cortes necessários antes que o próximo incremento primário chegue.
  • A viabilidade operacional do sistema → se a massa acumulada em cada estágio ultrapassa os limites de manuseio, ou se o laboratório não consegue processar o volume gerado dentro do tempo disponível, o número de incrementos precisa ser revisto em conjunto com o dimensionamento dos estágios subsequentes.

O que acontece quando uma etapa é pulada

Cada etapa desta sequência depende das anteriores. Pular o conceito do top size significa que a abertura do cortador pode estar errada. Pular a definição do local de amostragem significa que o material pode ter se alterado dificultando a coleta. Pular o cálculo da massa do incremento significa que o secundário pode ter sido subdimensionado ou omitido. Pular a estimativa da variação de qualidade significa que o número de incrementos pode ser insuficiente para o minério real.

O resultado em qualquer desses casos é o mesmo: um sistema que funciona mecanicamente, que coleta material, que vai gerar análises, mas que não representa o lote com a confiabilidade necessária para sustentar decisões comerciais, operacionais ou de controle de qualidade.A escolha e o dimensionamento de amostradores de minérios tecnicamente adequados dependem diretamente de percorrer essa sequência sem atalhos. Os equipamentos para mineração dedicados à amostragem entregam o resultado esperado quando o protocolo que os precede está correto. Quando o protocolo tem lacunas, nenhum equipamento, por mais bem construído que seja, consegue compensar o que foi deixado para trás na etapa de planejamento.

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