Reconociendo, manejando y eliminando defectos críticos de seguridad en caminos de transporte en minas

Por Dr. Roger Thompson

El diseño y manejo de los caminos mineros se ha desarrollado durante la década pasada, en respuesta tanto a los requerimientos de los operadores para tener sistemas de transporte más seguros y eficientes, como a los requerimientos de los fabricantes de camiones para contar con un ambiente operacional más predecible y controlable. Estas tendencias han ido en paralelo con la necesidad de minimizar los riesgos del transporte de carga, desde el punto de vista de la salud y de la seguridad. En términos generales, se han logrado ambos objetivos, pero algunas áreas específicas de de diseño y operación aún presentan riesgos potenciales latentes para la salud y la seguridad.

Este artículo resume más de una década de datos de accidentes en caminos mineros para ilustrar una fuerte correlación entre un camino bien diseñado y manejado, y un menor riesgo a la salud y a la seguridad. Sin embargo, algunos riesgos e incidentes en caminos mineros son más comunes que otros —¿qué nos dice esto acerca del diseño, y lo que es más importante, del manejo de una red de caminos de transporte, para reducir específicamente estos incidentes “críticos para la seguridad”?

Alrededor de la mitad de los accidentes en caminos mineros se originan por deficiencias en el diseño centradas en factores funcionales como polvillo, mala visibilidad, resistencia al deslizamiento y piedras grandes en el camino. Un trazado de cruces inapropiado, la ausencia o insuficiencia de bermas de seguridad, y la falta un área de veredas fueron citados en su mayoría como factores en el diseño geométrico sub-estándar. El balance de los accidentes se atribuyó a actos no-estándar que incluyen errores humanos interactivos.

Son estos efectos de la interacción humana los más difíciles de eliminar en el diseño de caminos. Estos abarcan los componentes geométricos, estructurales, funcionales, y de mantención del diseño, y para prevenir un accidente o reducir la gravedad de sus consecuencias, un camino debiera ser más flexible al error humano. De esta forma, un camino de transporte puede ser diseñado para compensar el error humano; mientras más se sabe del error humano, mejor se puede diseñar un camino para que éste se adapte a esas acciones o prácticas no-estándar.

El artículo también resume pautas de diseño para estos problemas críticos para la seguridad. La implementación de la metodología se ve como una basa para reducir la posibilidad que un camino de mina mal diseñado lleve a defectos de salud y seguridad, y en segundo lugar como un medio para dar mayor importancia a problemas de seguridad en caminos de transporte en las mentes del usuario, del operador, del planificador minero y del diseñador por igual.

Consideraciones para una Economía Incierta
En situaciones económicas inciertas, las decisiones de inversión y operación se analizan minuciosamente. A largo plazo, este análisis minucioso reditúa mejores eficiencias y operaciones más seguras. El foco de este proceso de evaluación en desarrollo debiera ser, y ciertamente recaerá en las operaciones de transporte de carga—sencillamente en virtud de su contribución al costo total de las operaciones—a menudo más del 50% del costo total para minas profundas a rajo abierto. Aunque el resultado final—mejor eficiencia y menor costo por tonelada transportada—no es problemático en sí, es la ruta, o el proceso que se sigue para lograr estos ahorros lo que debe ser manejado cuidadosamente. Para eliminar defectos críticos de seguridad, es clave comprender cómo se diseña un camino, y fundamentalmente, la relación entre un buen diseño y un transporte seguro y rentable.

Los costos de diseño y construcción para la mayoría de los caminos de transporte representan solamente una pequeña proporción de los costos de mantención y operación totales de la mina durante su vida útil. A pesar que es posible construir un camino de transporte minero que no requiera mantención durante su vida útil, aquello sería prohibitivamente caro. Por otra parte, un camino de construcción barata sería caro de operar, en términos de costos de operación de los camiones y mantenimiento del camino. Sin embargo, en ninguno de los dos casos hay garantía de que pueda evitarse un accidente—aunque está claro que un camino bien diseñado tendría una respuesta más predecible y controlada ante una posible falla.

Donde no se usa un diseño de caminos de transporte formal (es decir, un enfoque empírico basado en la experiencia local)—eventualmente redunda en caminos seguros económicamente óptimos—pero la curva de aprendizaje a menudo es excesiva y lenta. Este enfoque no se presta para un entendimiento del proceso de diseño de caminos, y lo que es más importante, si la seguridad del camino es sub-estándar, no permite identificar fácilmente la causa de fondo de la condición insegura ni el rol que juega el diseño del camino como factor contribuyente de un accidente (como una causa basal o un factor asociado).

El diseño de una camino de transporte es un componente fundamental de una operación de transporte en minas de superficie y subterráneas. La mayoría de los operadores en las minas están de acuerdo en que existe una fuerte relación entre caminos bien construidos y mantenidos, y operaciones mineras eficientes y seguras. Las grandes faenas mineras de superficie generalmente incorporan altos estándares para trabajo en diseño de caminos en todo el plan minero. El resultado normalmente es una carretera bien construida que es segura de operar y fácil de mantener. Esta situación puede ser bastante diferente en el caso de operaciones mineras en superficie o subterráneas más pequeñas, donde se usan pocos vehículos para transportar material o los volúmenes de tráfico son comparativamente bajos. Las faenas más grandes normalmente exhiben una filosofía de gestión más sólida y mejor definida en la que a menudo se le da una consideración especial a la construcción y a la mantención de los caminos de transporte, mientras que las faenas más pequeñas, debido a su tamaño, generalmente operan sin una gestión tan amplia.

Diseño de Caminos de Transporte
El diseño de un camino de transporte seguro y eficiente sólo se puede lograr a través de un enfoque de diseño integrado. Si un componente del diseño es deficiente, los otros componentes no funcionarán a su máximo potencial y muchas veces se comprometerá la seguridad y el buen funcionamiento del camino. En la mayoría de los casos estos se verán como caminos inherentemente inseguros que necesitan intensa mantención y comúnmente con una alta resistencia a la rodadura. Esta combinación de circunstancias se traduce en caminos riesgosos de baja productividad y alto costo de operación. Un objetivo para el mejoramiento ciertamente—pero, ¿sobre qué base se debe planificar una intervención?

El remedio no es necesariamente mantenciones más frecuentes; tiempos de ciclo más rápidos, mejores hábitos de conducción, etc. Ninguna cantidad de mantención podrá corregir un camino mal diseñado. Un recorrido para reducir los tiempos de ciclo podría comprometer la seguridad mientras el entrenamiento del conductor depende en gran medida de cuán bien el conductor “lee” y se anticipa a la condiciones del camino.

Cada componente de la infraestructura del camino debe ser atendido correctamente en la etapa de diseño. La figura 1 ilustra el enfoque de diseño integrado. Las diferentes temáticas que deben ser abordadas en un diseño de camino para transporte son:

El diseño geométrico es comúnmente el punto de partida para todo diseño de este tipo de camino y se refiere al trazado y la alineación del camino, tanto en el plano horizontal (radio de curva) como vertical (pendiente, descenso, gradientes de rampa, caída transversal, super-elevación), distancias de detención, distancias visibles, trazado de uniones, muros de bermas, provisión de variación de arcenes y ancho del camino, dentro de los límites impuestos por el método minero. El objetivo final es producir un diseño óptimamente eficiente y de geometría segura. Ya existe gran cantidad de datos correspondientes a buenas prácticas de ingeniería en diseño de geometría, suficiente para decir que un diseño óptimamente seguro y eficiente sólo se puede lograr cuando se aplican sólidos principios de diseño geométrico junto con los diseños de mantención, estructurales y funcionales óptimos.

El diseño estructural que brindará a los caminos la resistencia para transportar las cargas impuestas durante la vida útil del camino sin necesidad de mantención excesiva, causada por la deformación de una o más capas en el camino—en la mayoría de los casos materiales blandos o mojados in situ debajo de la superficie del camino.

El diseño funcional, centrado en la selección de materiales de la carpeta asfáltica (o de recubrimiento) donde se requiere la selección, aplicación y estrategia de mantención más apropiadas, para maximizar la resistencia a la rodadura y la formación de defectos en la superficie del camino.

El diseño de mantención que identifica la frecuencia óptima de mantención (clasificación de rutina) para cada sección del camino en una red; así la mantención se puede planificar, programar y priorizar para lograr el óptimo funcionamiento del camino y los mínimos costos totales (operación de los vehículos y mantención del camino) a través de la red. Esto es particularmente importante cuando los recursos para la mantención del camino son limitados y deben ser usados para que den el mejor efecto.

Defectos Críticos de Seguridad en el Diseño de Caminos Mineros
La base de datos de la Dirección de Higiene y Seguridad de los EEUU – U.S. Mine Safety and Health Administration (MSHA) fue usada para realizar una evaluación preliminar de las tasas de accidentes asociados a camiones en la minería en los EEUU. Se han extraídos datos (y se han extrapolado cuando es necesario) para analizar accidentes de Camiones de Acarreo (Ver Figura 2). Los accidentes a los que se hace referencia aquí están basados en todos los tipos de lesiones reportadas (Fatales, No-Fatales, Días Perdidos y Sin Días Perdidos).

A pesar que las tasas de incidentes son bajas en relación a la industria, cuando se atribuyen a accidentes mineros, solamente la minería subterránea de carbón y la no-metálica se atribuye menos del 4% de los accidentes atribuidos a transporte con camión, una reflexión más del método minero y de los equipos comparado con cualquier estrategia de seguridad específica relacionada al transporte con camiones. Cuando se considera la tasa de incidentes por 1.000 trabajadores, predominan la minería del carbón en superficie y la minería metálica, reflejando hasta cierto punto la naturaleza altamente mecanizada del transporte en estas minas—pero también la mayor contribución de accidentes por transporte en camiones a las tasas de accidentes de tipo minero (inferior en su conjunto).

Aunque los datos presentados anteriormente ponen el artículo en contexto, es difícil determinar cómo impacta el rol del diseño de un camino en la seguridad sin estudiar cada reporte de incidente para examinar los detalles del accidente.

Un estudio más detallado se realizó en Sudáfrica, abarcando reportes de accidente de camiones a partir de 1996, y se descubrió que en la mayoría de los reportes de accidente analizados, se prestó escaza atención y poco reconocimiento a los componentes básicos del diseño de caminos, incluso donde quedó claramente establecida la condición deficiente que originó el accidente. La Figura 3 muestra el tipo de actividad de diseño relacionada con la tasa de accidentes atribuibles (accidentes que han involucrado vehículos en carreteras o caminos de transporte de minas). Se observa que mientras más “formal” es una actividad de diseño, menor es a tasa de accidentes atribuible.

Los registros de accidentes atribuibles se analizaron posteriormente para determinar el acto o condición sub-estándar que llevó a, o tuvo que ver con, cada accidente atribuible. Los criterios usados en la evaluación donde se identifica inicialmente el agente involucrado (ya sea actos o condiciones sub-estándar) se muestran en la Tabla 1. Una vez que se alerta el agente, se identifica la acción o condición específica implicada. La Tabla 2 resume los principales factores del diseño deficiente del camino así identificados, mientras que la Figura 4 presenta los diferentes porcentajes de factores implicados en estos accidentes atribuibles.

Del total de accidentes por transporte analizados y categorizados, alrededor del 50% pudiera atribuido directamente al diseño y a la operación del camino. De estos, el 60% estuvieron relacionados a actos no-estándar que incluyen el error humano. Del 40% asociado a factores de diseño sub-estándar de caminos, los componentes geométricos y funcionales predominan como los agentes implicados, con muy poca influencia de la mantención y del diseño estructural. A partir de un análisis a los principales factores de diseño sub-estándar de caminos de minas a cielo abierto que se encontraron con más frecuencia en los reportes de accidentes, las principales áreas de preocupación fueron los factores funcionales de polvillo, mala visibilidad, resistencia al deslizamiento (condiciones húmedas o secas) y piedras grandes en o sobre el camino. En el caso del diseño geométrico se observó que un trazado de cruces inapropiado, la ausencia o insuficiencia de bermas de seguridad, y la falta un área de veredas (ancho del camino) fueron citados en su mayoría como factores en el diseño geométrico sub-estándar.

Las soluciones a los problemas de seguridad en los caminos para transporte en las minas son de naturaleza física, puesto que se relacionan a los componentes de diseño de caminos de la geometría y de la función principalmente. Sin embargo, este trabajo ha demostrado que los factores humanos (incluyendo las prácticas sub-estándar), los vehículos (mecánicos), y otras deficiencias en el diseño de caminos, están todos implicados en accidentes atribuibles.

A pesar que un mejor diseño de los caminos de transporte mineros bien podría reducir los accidentes relacionados al diseño (valga la redundancia), pareciera ser falta un mayor reconocimiento de los factores humanos que contribuyen en gran medida a los accidentes durante el transporte. El factor humano es el más difícil de abordar en un diseño de camino. A menudo es más fácil romper el vínculo entre los efectos interactivos que pueden conducir a accidentes, que tratar de predecir y reducir el error humano.

Estos efectos interactivos del factor humano incluyen los componentes estructurales, funcionales, geométricos y de mantención del diseño, y a partir de la Figura 4 se desprende que el 25% de los accidentes en los que estuvo presente el error humano también estaban asociados a deficiencias en el diseño del camino. Para evitar un accidente o reducir la gravedad de sus consecuencias, un camino debería adaptarse más al error humano. De este modo un camino de transporte puede ser diseñado para compensar el error humano; mientras más se sabe acerca del error humano, mejor se puede diseñar un camino para que se adapte a aquellas acciones o prácticas sub-estándar. Como la interacción del camino y el usuario de este camino se extiende a más de sólo las cuatro categorías anteriormente descritas, se requiere un análisis más exhaustivo del diseño del camino, en que muchos de los otros factores causativos sean evaluados como parte de un enfoque más amplio para la fiscalización y el desarrollo de estándares en minas.

Sistema de Fiscalización de Seguridad de Caminos de Transporte en Minas
Analizando los accidentes de camiones de transporte de material, especialmente aquellos atribuibles a factores del diseño de caminos, se descubrió que solamente un pequeño porcentaje de tales accidentes son directamente atribuibles a malos estándares de diseño. Había una falta generalizada de reconocimiento del rol de los diferentes factores de diseño que inciden en una operación de transporte segura. Una fiscalización de seguridad de caminos de transporte es esencialmente una inspección formal de un camino de transporte existente o propuesto que interactúa con quienes usen el camino, en la cual se analiza el cumplimiento de la seguridad y el potencial de accidentes del camino o del proyecto de camino. Los beneficios de una fiscalización de seguridad de un camino son, principalmente:
• Proporcionar una estimación de los posibles problemas de seguridad para los usuarios y operadores del camino por igual;
• Garantizar que las medidas adecuadas para eliminación de riesgos sean completamente evaluadas y aplicadas;
• Promover la seguridad de los caminos en las mentes de los usuarios, operadores y diseñadores de los caminos; y
• Eliminar la necesidad de realizar costosos trabajos correctivos (si la fiscalización se implementa en la etapa de diseño).

Una fiscalización de seguridad a los caminos de una mina se puede realizar en cualquier camino de transporte existente, o en cualquier propuesta de camino que probablemente altere las interacciones entre diferentes usuarios de caminos (es decir, camiones de transporte, vehículos de servicio, equipos de mantención y el caminos), o entre usuarios del camino y su ambiente físico. La metodología de la fiscalización de seguridad de caminos de transporte está basada en la aplicación de la técnica en la etapa más temprana posible del proyecto, garantizando así la eliminación de cualquier problema potencial de seguridad. La técnica debiera ser aplicable a los caminos existentes para permitir a los operadores identificar potenciales problemas de seguridad y tomar las medidas apropiadas para corregirlos. Las cinco etapas involucradas son: la etapa de factibilidad, la etapa de diseño preliminar, la etapa de diseño detallado, la etapa de pre-apertura y la fiscalización de los caminos existentes.

Para cada etapa, los componentes de la geometría, estructurales, funcionales y del diseño de mantención, son evaluados de acuerdo a una serie de temas de factores de diseño para cada componente. El alcance de los temas de factores de diseño aumenta mientras finaliza el proceso de diseño, la lista más completa de temas relacionados con la fiscalización de caminos existentes. La tabla 3 muestra el desglose de las etapas de fiscalización y los componentes del diseño.

Las cuatro primeras listas de control son más útiles aplicadas consecutivamente durante un proyecto de diseño de caminos. La lista de control compilada para los caminos existentes puede ser usada como una guía para la eficacia de un diseño establecido y como una ayuda en el reconocimiento de riesgos específicos de caminos usados para transporte o acarreo. Esto idealmente debiera llevarse a cabo cuando se haga alguna modificación a la red de carreteras de transporte, a los volúmenes de tráfico o a los tipos de vehículo. Se pueden encontrar listas de control completas en el sitio web del Mine Health and Safety Council (Sudáfrica).

Los cambios en el clima económico han impulsado una re-evaluación de la inversión y las operaciones. Como lo medular recae en las operaciones de transporte, las oportunidades para un ahorro de costos en diseño y construcción de caminos pueden volverse aparentes. Es la ruta, o el proceso que se sigue para lograr ahorros en las operaciones de transporte, y que debe manejarse cuidadosamente. Los ingenieros pueden ser guiados en esta tarea mediante la comprensión de cómo está diseñado un camino, y, fundamentalmente, con la interacción entre un buen diseño y un transporte seguro y económico.

Hay una clara evidencia que sugiere que cuando no existe un reconocimiento formal de las exigencias de un diseño de caminos, se compromete la seguridad y se obstaculiza la corrección por una falta de comprensión de lo que es crítico en cuanto a seguridad, del por qué existe la condición y cómo corregirla. Una lista de control formal de los componentes del diseño de caminos permitiría a los operadores centrarse en la deficiencia de diseño específica identificada en el accidente y mejorar aquel componente del diseño según sea el caso. También se argumento que, de aquellos accidentes en que estaban implicados el error humano o las prácticas sub-estándar, algunos de estos tipos de accidente podrían evitarse procurando una mayor adaptación al error, o reduciendo el potencial de error inherente y los riesgos asociados a las operaciones de transporte.

El sistema de fiscalización de seguridad en caminos mineros fue desarrollado para mejorar el grado de conciencia del rol de un buen diseño en la reducción de accidentes durante el transporte. La metodología de seguridad se basó en el reconocimiento y la fiscalización sistemática de una serie de componentes y problemas claves de diseño. Los beneficios de la metodología, a la luz de los descubrimientos relacionados con el papel que juega el diseño de una camino en los accidentes de los camiones se observa como una reducción potencial en el número y gravedad de los accidentes, otorgándosele a la seguridad de caminos una mayor importancia en las mentes del usuario, del operador, y del diseñador de estos caminos por igual, y, finalmente, como una base para evaluar el impacto en la seguridad y la realización de cualquier cambio al sistema de transporte como un todo.

El Dr. Roger Thompson es profesor de ingeniería en minas en la Escuela de Minas de Australia Occidental, Curtin University of Technology, en Kalgoorlie. Este artículo se basó en un trabajo de investigación (en conjunto con los Profesores Visser, Fourie y Smith) y fue adaptado de una presentación que él hizo en Haulage & Loading 2009, que se llevó a cabo en Mayo en Phoenix, Arizona. El informe completo, junto con su presentación, estarán disponibles en nuestro sitio www.mining-media.com.
E-mail: r.thompson@curtin.edu.au.

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