La mina de cobre subterránea más grande del mundo usa la tecnología para mejorar la seguridad y aumentar la productividad


Por Oscar Martínez, Editor/Corresponsal para Latinoamérica

Los futuros ambiciosos planes de crecimiento para la mina El Teniente de Codelco requerirán de innovación para llevar a cabo una serie de apasionantes desafíos. Actualmente, la mina de cobre subterránea más grande del mundo produce 135.000 toneladas al día, utilizando una técnica llamada “block caving” o hundimiento por bloques, y que explicaremos más adelante en este artículo. La actual capacidad anual de producción es de 35 millones de toneladas de mineral, con una ley promedio del orden de 1,15% de cobre. Por más de 100 años, y en forma permanente, la mina ha venido mejorando su capacidad de explotación subterránea y constantemente ha invertido en nueva tecnología para mejorar su desempeño en materias de seguridad, hacer crecer sus ritmos de producción, y reducir sus costos operacionales.

En 1904, William Braden formó la Bradden Copper Co. y comenzó a explorar el yacimiento, que está ubicado en la región de Rancagua, zona central de Chile, unos 80 km al sudeste de Santiago, a una altura geográfica de 2.500 metros sobre el nivel del mar. La mina sufrió un terrible desastre en 1945 que le costó la vida a 335 mineros. El accidente, conocido como la “Tragedia del Humo”, es considerado el peor accidente ocurrido dentro de una mina. Desde aquel incidente, la mina ha venido implementando estrictas reglas y procedimientos para dar a la seguridad la máxima prioridad en todas sus operaciones. La mina permaneció como propiedad privada hasta 1967, cuando el Estado de Chile adquirió el 51% de la participación en la Braden Copper Co. En 1971, la compañía fue completamente nacionalizada. Hoy en día, la Corporación Nacional del Cobre de Chile (Codelco) es líder en el mundo en la producción de cobre.

Desde sus primeros días de operación, se han excavado más de 2.400 km de túneles y se han extraído alrededor de 1,5 billones de toneladas de mineral desde el depósito. Las actividades mineras subterráneas están divididas en ocho áreas que son: 4 Sur, Fortuna Regimiento, Isla LHD, Quebrada Teniente, Pipa Norte, Diablo Regimiento, Esmeralda y Reservas Norte; y dos áreas de explotación: Pilar Norte y Nuevo Nivel Mina (NNM).

Mirando hacia el futuro, Codelco invertirá $1,5 billones para explotar un nuevo nivel de producción de hundimiento por bloque que producirá alrededor de 430.000 toneladas al año de cobre, con una puesta en marcha estimada para mediados del 2017. Durante su historia como operación minera, la mina El Teniente ha sido explotada por medio del sistema de hundimiento por bloques hasta dos niveles de producción: primero hasta el nivel Sewell a una altura de 2.280 m que comenzó en 1920, y actualmente hasta el nivel Colon Alto a una altura de 1.980 m y que comenzó en 1968. El nuevo nivel Confluencia estará a una altura de 1.500 metros y tendrá acceso a alrededor de 2,5 billones de toneladas de reservas, con una ley del 0,84% de cobre y un contenido de alrededor de 20 millones de toneladas métricas del metal rojo. Para explotar el nuevo nivel se requerirá generar 65 km de túneles. Dos túneles paralelos, cada uno de 9,4 km de longitud, serán hechos para dar servicio a la mina, uno para los buses que transportan trabajadores hacia y desde la mina, y otro para el transporte del mineral.

Para el 2010, Codelco planea invertir US$ 367 millones en El Teniente. Tal inversión representaría un aumento del 43% comparado con las cifras invertidas el 2009. Codelco también ha anunciado que el área de Pilar Norte comenzará a producir el 2010, con una producción máxima esperada de alrededor de 17.000 de toneladas por día.

El Hundimiento por Bloque, o “Block Caving” es un método minero a gran escala utilizado para extraer mineral de yacimientos masivos de baja ley con grandes dimensiones verticales y horizontales. La técnica se basa en la gravedad, y se utilizan las tensiones internas para fracturar la masa rocosa. Los bloques pueden tener volúmenes de varios miles de metros cúbicos. El hundimiento se induce socavando el bloque y destruyendo su capacidad para apoyarse. El mineral quebrado pasa a través de puntos de extracción creados entre el nivel de transporte y el nivel de socavación. El mineral luego es manipulado por unidades LHD.

Transporte Automatizado
En 1995, El Teniente comenzó a usar un proceso semi-automatizado para extraer mineral mediante AutoMine, un sistema de transporte subterráneo de mineral automatizado desarrollado por el proveedor minero Sandvik, de Finlandia. El sistema fue una de las primeras soluciones para automatización de flotas comercialmente disponibles para faenas mineras subterráneas. Un sólo técnico es capaz de manejar la operación la varias máquinas automatizadas.

AutoMine controla unidades LHD totalmente automatizadas a través de ciclos de carguío semi-automatizados. El sistema de navegación maneja y ayuda al LHD a acarrear y descargar, mientras un operador sentado en una locación remota es capaz de monitorear y manejar el proceso completo y cargar el balde por control remoto. El sistema AutoMine incluye control de tráfico y monitoreo de la condición de la flota y de la producción en tiempo real para permitir que varias máquinas automatizadas operen en la misma área de producción.

Codelco ve a AutoMine como una importante innovación en soluciones automatizadas, desarrollada para realzar tanto la seguridad como la productividad en las operaciones mineras subterráneas. “Esta-
mos orgullosos de nuestro éxito implementando los sistemas de automatización suministrados por Sandvik,” dijo André Sougarret, gerente de mina de Codelco El Teniente: “En este caso, cliente y proveedor comparten algunos de los desafíos que la mina enfrenta actualmente. La innovación y el aprendizaje son claves para lidiar con estos desafíos en el futuro, y la sociedad formada por Codelco El Teniente y Sandvik parece ser un paso adelante en la dirección correcta.”

“Cuatro de nuestros LHDs en El Teniente pueden ser controlados en forma efectiva por un sólo operador,” dijo David Morales, ingeniero especialista y operador de LHDs de Sandvik Chile. “Tenemos cuatro LHDs TORO 0010 trabajando en la mina. Cada unidad es capaz de cargar 14 toneladas de una vez, y todas juntas pueden cargar un promedio de 3.100 toneladas por turno en el mejor escenario.”

Los sistemas externos que incluyen un sistema de planificación de mantención, un sistema de planificación de producción, y el sistema SCADA (Supervisión de Control y Adquisición de Datos ), se combinan para suministrar información a las estaciones del operador, al sistema de control de la misión y al sistema de control de acceso localizados en salas de control. “Cada uno de los LHDs son monitoreados en forma permanente por posibles fallas durante la operación,” dijo Morales.

“A medida que pasa el tiempo, la relación entre Sandvik y Codelco se vuelve más y más cercana porque trabajamos juntos como un equipo,” Daniela Orellana, Jefa de Área Pipa Norte, Codelco El Teniente. “Al principio fue difícil adaptar nuestras antiguas prácticas mineras a los nuevos equipos controlados en forma remota en etapas tempranas de la adopción de AutoMine en El Teniente. Sin embargo, el permanente espíritu de equipo en Pipa Norte debe ser enfatizado. Tecnología y especialización son dos de las más importantes contribuciones de Sandvik a la mina.”

“Nuestros departamentos de operaciones y mantención trabajan con Sandvik para coordinar esfuerzos,” dijo Orellana. “Mantenemos reuniones dos veces a la semana donde Codelco y Sandvik discuten y analizan la productividad y los compromisos en esa área.”

“Junto con presentar características vanguardistas, las máquinas brindan un alto nivel de confiabilidad para el proceso de producción en la mina,” dijo Sougarret. “Necesitamos cumplir nuestras metas de producción de una manera segura, y ese propósito se está logrando a través de este soporte técnico al cliente de clase mundial.”

Procesamiento de Mineral
El mineral es concentrado en las instalaciones de Colón y Sewell. En 2005, El Teniente aumentó la capacidad del concentrador en Colón hasta lograr 130.000 toneladas al día. El mineral es reducido por medio de molinos SAG y molienda convencional, seguido de la separación de las partículas de cobre y molibdeno a través de flotación. La concentración del mineral requiere más de 1.000 litros de agua industrial por segundo. Para satisfacer esta demanda, El Teniente utiliza dos sistemas: la recolección de aguas superficiales mediante entradas de agua, redes de conducción de agua, y bombas; además de un conector de 18 km desde el Rio Blanco hasta Colón.

La fundición tiene lugar en Caletones, unas instalaciones industriales con una capacidad de procesamiento diario de más de 3.400 toneladas, y una producción anual de cobre moldeado de más de 500.000 toneladas. El proceso de tratamiento del concentrado (con una pureza del 32%) también se lleva a cabo en Caletones, a través de operaciones pirometalúrgicas que producen cobre metálico. La fusión tiene lugar en los Convertidores de El Teniente, convertidores convencionales (Pierce Smith) y hornos de limpieza de escoria. Los Convertidores de El Teniente constituyen una tecnología de vanguardia desarrollada en Caletones: un reactor gigante que funde mineral en forma continua, aumentando los niveles de producción y reduciendo los costos de energía al usar oxígeno inyectado en lugar de combustible.

Este equipo se usó por primera vez en 1977, y desde entonces ha sido instalado en varias plantas de fundición en Chile (Chuquicamata, Potrerillos, Ventanas, y Paipote), y vendido a compañías extranjeras en Perú, México, Zambia y Tailandia. Este año, el contrato para el reemplazo de los intercambiadores de calor anódicos de la segunda planta de limpieza de gas se lo adjudicó el contratista EPCM Aker Solutions. La operación de Aker Solutions en Chile proporcionará los servicios de ingeniería, adquisición y construcción, mientras que su operación Chemetics en Toronto, Canadá fabricará y proporcionará el equipamiento requerido para reemplazar los intercambiadores de calor anódicos en la fundición Caletones, en la planta de El Teniente. La fase de construcción del proyecto está programada para concluir en el tercer trimestre del 2009.

Planes Mineros en el Largo Plazo
La División El Teniente recientemente ha obtenido la autorización necesaria para poner en marcha la etapa de factibilidad de su proyecto Nuevo Nivel Mina (NNM), un nuevo nivel subterráneo cuyo objetivo principal es garantizar la continuidad operacional de todas las minas, reemplazando los sectores por sobre el nivel Teniente 8. Codelco ha aprobado una inversión de US$52 millones para financiar los estudios en ingeniería básica o factibilidad.

El proyecto NNM es una iniciativa que extenderá la vida útil de la mina, y, junto con algunas expansiones de planta y los nuevos sistemas de gestión, materializarán el tan anhelado proyecto mayor que Codelco tenía en mente, el así llamado proyecto Teniente Futuro. NNM considera la construcción de una nueva mina bajo el nivel 8 de El Teniente, actualmente en operación. Este plan involucra una serie de desafíos, que incluyen la creación de una infraestructura completa que apoyará el desarrollo de El Teniente por los siguientes 50 años.

Con el inicio de la etapa de factibilidad, la partida de este ambicioso proyecto estaría según lo previsto. Una vez terminados los estudios asociados a la ingeniería básica y aprobado el estudio de impacto ambiental, los trabajos de construcción para el NNM podrían comenzar probablemente a mediados del 2011.  Este acontecimiento traería consigo un fuerte impacto, no solamente para las áreas y comunidades vecinas, sino que también para toda la industria minera Chilena, ya que el proyecto considera una inversión de más de US$500 millones. De acuerdo a fuentes de Codelco, si se cumplen todos los plazos y fechas tope, la primera tonelada de mineral extraído desde NNM podría ver la luz del día en el año 2017. Las reservas estimadas para este proyecto son de 500 millones de toneladas de cobre, lo cual podría prolongar la vida útil de la mina al menos hasta el año 2070. Codelco está planeando construir la infraestructura requerida para explotar la mina por los siguientes 50 años.


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