Movilizando Material en las Faenas Mineras más Desaf iantes del Mundo

Los sistemas de transportes avanzados transportan el mineral más lejos, más rápido y de forma rentable

A medida que crece la demanda de métodos de transporte a granel más fiables y menos intensivos en carbono en las aplicaciones mineras, aumenta el interés por las correas transportadoras terrestres y las tecnologías de la próxima generación. Los fabricantes alemanes están a la cabeza en lo que respecta al desarrollo e instalación de estos sistemas, y muchos de ellos están empleando herramientas y tecnologías digitales para proporcionar un nuevo nivel de precisión y eficiencia a través de la puesta en servicio y operación.

Siemens Impulsa la Productividad en Quellaveco

En octubre, la División de Minería de Siemens anunció que suministraría tecnología de accionamiento sin engranajes para alimentar la nueva correa transportadora terrestre de alta capacidad de thyssenkrupp en la mina de cobre Quellaveco de Anglo American en Perú. Christian Dirscherl, vicepresidente de minería, excavación y transporte de Siemens, dijo que los motores para el proyecto ya han sido fabricados.

Una vez en funcionamiento, la nueva correa transportadora transportará 127.500 toneladas de mineral triturado primario por día desde el rajo hasta el área de acopio adyacente a la concentradora de cobre de Quellaveco. Grandes secciones de la correa transportadora terrestre deben atravesar de un valle a otro a través de un túnel de 3,2 km de longitud. Después de salir del túnel, la correa transportadora pasará por un terreno montañoso antes de alimentar el acopio.

En comparación con la combinación de motor de alta velocidad y cajas de engranajes utilizados por otro lado en sistemas de correas transportadoras, la solución del accionamiento sin engranajes ofrece una serie de beneficios. El tamaño del motor ya no está limitado por el tamaño de la caja de engranajes, eliminando así la necesidad de instalar accionamientos múltiples. La potencia de accionamiento requerida para la correa puede proporcionarse con un accionamiento por polea motriz. Esto significa que el número de gabinetes de interruptores también podría reducirse, ahorrando espacio y peso dentro de la sala eléctrica modular (e-house). La eliminación de toda una serie de componentes mecánicos y eléctricos aumenta la fiabilidad y la eficiencia del sistema global entre un 3% y un 4%.

Otro factor importante es que los requisitos de mantención del sistema de accionamiento se han reducido significativamente. Esto es importante ya que el trabajo de mantención de los engranajes por sí solo puede representar hasta un 5% anual del volumen de inversión original de los engranajes.

La correa transportadora terrestre de thyssenkrupp es de 4.700 m de largo y 1.830 mm de ancho. Contará con accionamientos dobles sin engranajes de 5.5-MW de Siemens que operan con un tonelaje de diseño de casi 11.000 toneladas por hora. Siemens también proporcionará el e-house con distribución de energía de MV y BV y sistema de refrigeración para los motores y el e-house. La automatización del sistema de transporte y de la mina completa se realizará con el sistema de control de procesos Simatic PCS-7.

“Este pedido muestra una vez más cómo los sistemas de transportes sin engranajes satisfacen la demanda actual de soluciones mineras cada vez más eficientes y mayores requisitos de seguridad,” dijo Torsten Gerlach, ex CEO de la unidad de negocio Mining Technologies de thyssenkrupp, al anunciar el contrato. “Este es el séptimo proyecto de correas transportadoras terrestres de esta magnitud que utiliza accionamientos sin engranajes que se nos ha adjudicado desde 2010. Junto con nuestro socio Siemens, hemos logrado convertirnos en uno de los líderes mundiales en llevar esta tecnología al mercado.”

De Accionamientos a Digital

Siemens también está trabajando para suministrar sistemas de accionamiento de molinos sin engranajes para varios proyectos de cobre en América del Sur, Rusia y Asia, y recientemente recibió un pedido para suministrar el sistema de accionamiento y automatización para los nuevos winches de extracción en un proyecto de potasa en Bielorrusia.

“El proyecto incluye la electrificación, el sistema de accionamiento y la automatización con nuestro último controlador de enrollado SIL-3 desarrollado para cuatro winches de extracción,” dijo Dirscherl. “Uno de ellos se utilizará para elevar personas y cargas en la jaula para pozo, otro se utilizará como respaldo. Los otros dos se instalarán en el pozo de skip (balde) para extraer la potasa.

“También nos hemos centrado mucho en nuestras soluciones digitales durante los últimos 12 meses. Por ejemplo, en nuestra solución de gestión de material y calidad Simine (MAQ). Con Simine MAQ, estamos implementando total transparencia para las soluciones de manejo de material, como el seguimiento de materiales, la simulación y la operación autónoma de los acopios, incluyendo los apiladores-recuperadores.

“Actualmente, Siemens está trabajando en tres grandes proyectos, dos son para la operación autónoma de los acopios de las plantas de acero en China y uno es para el Grupo OCP en Marruecos.”

El Grupo OCP opera varios sitios mineros y plantas de procesamientos en Marruecos. Cada uno de estos sitios cuenta con un gran área de acopio para asegurar un flujo de material uniforme. OCP ha decidido equipar algunos de estos acopios con la solución MAQ de Siemens como parte de su programa de digitalización y, en el futuro, todos los recuperadores serán operados de forma autónoma mediante MAQ.

Esto conducirá a una mayor eficiencia y proporcionará al grupo acceso a los datos operativos, como el estado de la maquinaria y los niveles generales de acopio.

BEUMER Lleva a las Nubes la Logística de la Construcción

Equipados con cámaras, los vehículos aéreos no tripulados (UAV) se están convirtiendo rápidamente en un pilar fundamental de la ejecución de la planificación y la documentación de complejos proyectos de construcción de minas.

Para el especialista en correas transportadoras BEUMER Group, los drones están adquiriendo cada vez más importancia en la construcción de correas transportadoras terrestres, algunas de las cuales pueden recorrer muchos kilómetros en terrenos difíciles.

“Llevamos trabajando con la tecnología de los drones cerca de tres años. En esta industria, los drones se han convertido en un equipo estándar, ya sea para la medición de sitios de construcción o para la operación y mantención de instalaciones,” dijo Eugen Doberstein, ingeniero de proyectos para correas transportadoras terrestres de BEUMER.

“Una de las principales razones son los altos estándares de seguridad laboral. El uso de los UAVs se está volviendo cada vez más importante para muchas empresas en industrias muy diferentes. Los estamos utilizando principalmente en el área de la ingeniería de plantas.”

Lukas Paul, gerente de diseño de plantas y sistemas de manejo de materiales a granel se especializa en el diseño e instalación de correas transportadoras de tuberías. Explicó que los UAVs están demostrando ser particularmente útiles en la fase de evaluación y cotización de los proyectos.

“Si los clientes nos autorizan a suministrar e instalar una correa transportadora, tenemos que presentar una cotización detallada con antelación,” dijo. “Aquí es importante evaluar correctamente el proyecto. Normalmente no tenemos mucho tiempo para esto. El uso de fotografías aéreas que son analizadas por un software especializado proporciona una forma efectiva para lograr esto. Esto ha hecho que los drones sean una herramienta importante para nosotros. Estos están equipados con cámaras de alto rendimiento que proporcionan datos de imágenes que luego utilizamos para crear una base de planificación fiable con nuestro software.”

Paul dio el ejemplo de un proyecto de correa transportadora en Indonesia. BEUMER fue contratado para suministrar una correa transportadora que transportaría material desde una cantera a una planta de cemento. La ruta planificada atravesaba la selva tropical y era muy exigente desde el punto de vista topográfico, pero gracias al uso de los drones, el equipo pudo elaborar la ruta óptima y planificar la logística.

“El uso de fotografías nos permitió reconocer, por ejemplo, si el terreno es inclinado o si hay edificios, vías fluviales o un obstáculo similar. Esto nos permitió adaptar la ruta del sistema al entorno de forma óptima. Si estos obstáculos se identifican en una etapa posterior, la construcción del transportador se hace mucho más compleja. Dependiendo del tamaño del proyecto, incluso controlamos posteriormente todo el proceso de construcción mediante los drones, ya sea en zonas de difícil acceso o en zonas de construcción de más fácil acceso,” añadió.

En el pasado, este tipo de tareas se realizaban manualmente por equipos de topografía, pero el trabajo es demoroso, costoso y arriesgado para el personal involucrado.

Doberstein explicó: “En el mejor de los casos, los usuarios conocen el campo de aplicación porque anteriormente han transportado material a granel a lo largo de la ruta en camión, por ejemplo. Luego pueden proporcionar los datos necesarios y podemos empezar a trabajar inmediatamente.” Posteriormente, Google Earth fue una alternativa. El software superpone imágenes satelitales y aéreas de diferentes resoluciones con datos geográficos y los muestra en un modelo de elevación digital de la tierra. Sin embargo, estos datos no son tan exactos y actualizados como las grabaciones de un drone, el cual puede detectar si se ha construido un edificio nuevo o si han cambiado las vías de circulación dentro de una mina.”

Sitios Mineros Más Seguros, Costos Más Bajos

Los principales beneficios del uso de drones en la construcción de las correas transportadoras son los considerables ahorros de tiempo y costos que proporcionan, y no sólo al cliente.

“Si un cliente aún no está seguro de si procederá con el proyecto, le proporcionamos rápidamente datos precisos y de bajo costo en el momento de la fase de preplanificación del proyecto, mediante las grabaciones de los drones y nuestros cálculos posteriores,” dijo Paul. “Sobre esta base, el cliente puede decidir si: ¿el proyecto vale la pena o no? Pero también nos beneficiamos de un esfuerzo significativamente inferior y por lo tanto de la mano de obra, entre otras cosas, y esto se refleja en los costos. Los drones están presentando una excelente solución para obtener una primera visión general.”

La tecnología de los UAV ha mejorado dramáticamente en los últimos cinco años. Hoy en día, los drones son más pequeños y más estables, y las cámaras utilizadas son más compactas y ofrecen mayor resolución. La conectividad también ha evolucionado; la capacidad de comunicarse con ciertos satélites y así acceder a los datos del GPS significa un posicionamiento más preciso y también rutas de vuelo.

En la actualidad, hay dos tipos de diseño principales: copters y aeronaves de ala fija.

“En cuanto a la funcionalidad y las características, los copters son similares a los helicópteros,” explicó Paul. “Con sus rotores pueden detenerse por completo en el aire como sus hermanos mayores. Las aeronaves de ala fija, por otro lado, son más comparables con los aviones. También tienen mayor alcance. Tan pronto como están en uso, están constantemente en movimiento.

“Los copters son, por lo tanto, especialmente adecuados para zonas de despegue y aterrizaje estrechas o cuando tienen que funcionar a baja velocidad. Los usuarios pueden controlarlos manualmente. Vuelan principalmente sobre sitios de tamaño mediano y pequeño. Además, se utilizan para inspeccionar los frentes de avance de las minas y en inspecciones de construcción como los lados inferiores de los puentes.

“Debido al hecho de que sólo necesitamos medir un corredor para una correa transportadora, usamos un copter para nuestros proyectos. Si la ruta es de varios kilómetros, como fue el caso del fabricante de cemento chino Sichuan Yadong Cement con una longitud total de 13,7 km, la dividimos en varios segmentos, ya que el drone sólo puede volar sobre la ruta en secciones debido a su limitado tiempo de vuelo.”

Una vez que se reciben las imágenes, el software se utiliza para crear una nube de puntos que permite la generación de modelos 3D a partir de las vistas bidimensionales, es decir, modelos digitales del terreno. Dependiendo del alcance del proyecto, esto puede tomar entre un día y dos semanas.

Todos estos beneficios son muy atractivos, pero Paul señaló que hay consideraciones legales adicionales cuando se determina si los drones son adecuados para su uso en un proyecto.

“En Alemania, tenemos que considerar las normas legales de la ley aeronáutica y las normas de autorización para el transporte aéreo,” añadió. “Además, existe la ley de derechos de autor y protección de datos, así como los derechos de propiedad y personales de terceros que también limitan el uso de los drones equipados con cámaras. En el extranjero, sin embargo, esto no siempre está claramente definido y puede variar de un país a otro. Todo comienza con la pregunta de si estamos incluso autorizados a transportar el drone en el avión hasta su destino.”

Actualizaciones Tecnológicas de ABB para el 2020

ABB es un socio para la industria minera durante toda etapa del ciclo de vida de una mina desde su diseño a la construcción. Gracias a sus 60 años de experiencia en el sector, la empresa tiene una amplia oferta para optimizar el rendimiento de la minería desde la mina hasta el puerto. La tecnología digital de ABB incluye soluciones totalmente integradas de electrificación, automatización y digitales, accionamientos y motores, e infraestructura y sus aplicaciones digitales utilizan soluciones avanzadas de bibliotecas y software para reducir la complejidad de los procesos.

Algunas actualizaciones destacadas de ABB que se pueden ver en la Expomin de Santiago en abril y en la MINExpo de Las Vegas a finales del año incluyen:

• ABB Ability MineOptimize que abarca soluciones optimizadas de electrificación y automatización, ingeniería optimizada, aplicaciones digitales y servicios de colaboración para reducir los costos, minimizar los riesgos y mejorar la eficiencia.

• ABB Ability Performance Optimization Services, servicios de optimización de rendimiento para el manejo de materiales. Se trata de una aplicación de análisis e informes en el momento, con base en la web para el manejo de materiales, basada en métodos científicos de datos autónomos, la cual incluye aprendizaje automático o de máquinas e inteligencia artificial. La aplicación contiene un amplio portafolio de servicios de análisis (caja de herramientas para indicadores clave de rendimiento (KPI)) para temas específicos como el consumo de energía, tiempo de inactividad, baja carga, alarmas y eventos entre otros para identificar potencial de optimización del rendimiento. Los servicios de análisis individuales, los cuales abordan necesidades específicas, pueden desarrollarse sobre la base de un proceso común de recorrido del cliente. La incorporación modular y flexible y el enfoque de la gestión del usuario permiten el análisis personalizado de los activos, los procesos y las plantas, mientras que los paneles de control pueden individualizarse de acuerdo a las necesi dades específicas de los diferentes usuarios desde el ámbito operacional hasta el nivel de gestión.

• Y, ABB Ability Stockyard Management System. En los últimos años, las soluciones digitales para optimizar el flujo de material en el mercado de materiales a granel han adquirido cada vez más importancia. Desde que se introdujo el ABB Ability Stockyard Management System (SYMS, según su sigla en inglés) con un piloto en el mercado nacional alemán en el 2009, se han realizado varias implementaciones exitosas en Europa y Asia.

“Durante la última década, ABB se ha esforzado por adaptar el SYMS a las necesidades del cliente, para diferentes tipos de materiales a granel e instalaciones,” explicó Peter Muelbach, vicepresidente de industrias de proceso de ABB, Alemania. “Gracias a la continua mejora del sistema en un intenso intercambio con los operadores, ABB puede ofrecer hoy en día una solución integral para el seguimiento ininterrumpido del flujo de material, el análisis de material en tiempo real, la planificación del almacenamiento y la mezcla de material y la operación totalmente autónoma de las máquinas.”

“La próxima versión incluirá otras características como la optimización del rendimiento de la recuperación basada en la IA y la perfecta integración en el portafolio de ABB Ability MineOptimize, que cubre la cadena completa de transporte desde el rajo hasta el puerto.”

Conduciendo la Correa Transportadora Más Potente del Mundo

Los proyectos recientes en los que se ha implementado la tecnología de ABB, y los cuales ilustran la experiencia de la empresa, incluyen el proyecto de la mina subterránea de Chuquicamata en Chile, donde ya se encuentra en operación el sistema de correas transportadoras sin engranajes más potente del mundo.

ABB, en cooperación exclusiva con Tenova TAKRAF, ha terminado la puesta en marcha y pruebas de operación de las tres correas transportadoras principales de 11.000 t/h, procedentes de la nueva mina subterránea, a una diferencia de altitud de aproximada-
mente 1.300 m a una distancia de 12 km. Sus principales accionamientos de correas transportadoras sin engranajes (GCD, según su sigla en inglés) están equipados con grandes motores de torque síncrono de CA — ABB, con una potencia nominal de 5 MW cada uno, lo cual resulta en un torque de 900 kNm aproximadamente en el eje del motor.

“El sistema de transporte, basado en esta tecnología de transporte continuo, elimina la necesidad de 120 grandes camiones de transporte. Esto resulta en un ahorro de aproximadamente 130 millones de litros de consumo de gasolina por año, reduciendo la emisión de carbono en 240.000 t por año,” dijo Muelbach.

Además del proyecto Chuquicamata, ABB ha recibido un pedido de un operador de mina europeo para reemplazar los accionamientos engranados montados en eje de un sistema de correas transportadoras existente por GCD de potencia media con motores síncronos de PM. El sistema de correas transportadoras conecta la mina a rajo abierto con la central eléctrica asociada.

“El accionamiento sin engranajes, como solución de actualización, se diseñará de tal manera que pueda reemplazar la unidad de accionamiento con engranajes sin modificar considerablemente la polea motriz y la estructura principal existentes. Éste será 100% intercambiable, compatible hacia atrás y hacia adelante, con los accionamientos con engranajes existentes,” dijo Muelbach. “La principal motivación de los clientes para optar por esta actualización sin engranajes, junto con una reubicación de la correa transportadora, fueron las frecuentes fallas de los rodamientos del motor debido a problemas de vibración, así como la necesidad de cumplir con los límites de ruido de la UE. La silenciosa tecnología GCD realiza medidas adicionales para reducir la emisión innecesaria de ruidos de la correa transportadora.”

Cooperación con Komatsu

La continua y exitosa cooperación de ABB con Komatsu es otro ejemplo. La asociación a largo plazo con Komatsu para los AC Drives de ABB para las palas ha culminado con la exitosa puesta en marcha de la pala a cable 4800XPC más grande, la cual es capaz de cargar el camión de transporte Komatsu 980E en tres pasadas.

Muelbach añadió: “Se trata de un hito de productividad en combinación con un sistema de AC Drives altamente fiable basado en la plataforma de productos globales ACS880 Multidrive de ABB. Durante doce años los AC Drives de ABB han sido probados en más de 100 palas del tipo P&H 4100 en todo el mundo, en diferentes climas y condiciones mineras desafiantes.

“Los AC Drives son conocidos como uno de los mejores sistemas de accionamiento de alta potencia y bajo voltaje en su clase, con un excelente comportamiento del tiempo de respuesta dinámico del control de torque directo (DTC, según su sigla en inglés) y el diseño multidrive con uso de energía de motor a motor. Esto resulta en ahorros de energía y en menor huella de CO₂ y está reduciendo el consumo de energía de la flota de máquinas. Un concepto de módulos de accionamiento universal, con el mismo tipo de convertidor para la alimentación y el lado motor, ofrece un máximo de flexibilidad para un servicio eficiente y compatibilidad con todos los tipos de palas eléctricas disponibles en Komatsu.”

Una de las próximas palas eléctricas a cable de tamaño medio, la 2300XPC, utilizará la misma plataforma de AC Drives de ABB y completará el portafolio de AC Drives en cinco tipos diferentes de palas eléctricas. Los AC Drives de ABB son también la parte principal de los proyectos de modernización y mejora para diferentes palas y dragas en varias áreas mineras.