Enfrentando los Desafíos del Transporte a Granel en Faenas Mineras

Mover millones de toneladas de roca y tierra de manera eficiente alrededor requiere ingeniería talentosa y equipos resistentes

Por Russell A. Carter, Editor Colaborador

La continuidad del flujo de material en una faena minera es esencial para lograr una producción rentable, y los muchos insumos que afectan la forma en que la roca volada, el mineral triturado, los concentrados y los desechos pueden moverse eficientemente de un punto a otro van desde factores macro (terreno, clima o geología, por ejemplo) hasta propiedades a microescala como el contenido de humedad, la friabilidad y el tamaño de partícula triturada, además de la idoneidad general de los equipos de manejo de materiales a granel del sitio.

Muchos de estos artículos pueden variar según la región e incluso en un sitio específico, ya que el clima, las áreas mineras activas o las características del mineral cambian durante la vida útil de una mina. Combínelos con la amplia gama de equipos de manejo de materiales a granel actualmente disponibles en el mercado, y lo que surge es a menudo un dilema para los operadores de minas: como configurar un esquema óptimo de flujo de materiales o, sin saberlo, perder tiempo y dinero en un sistema de bajo rendimiento.

Como casi cualquier fase de la minería moderna, el manejo de material extraído y procesado a granel es una combinación en constante evolución de fuerza bruta y estrategia digital. Los datos juegan ahora un papel mucho más importante en la forma en que las empresas identifican, adquieren y operan los sistemas necesarios para el manejo eficiente de materiales. En el pasado, el único elemento de interés para un productor en una yarda cúbica de mineral era su contenido mineral; pero en un entorno digital cada vez más en expansión, cada yarda cúbica puede asociarse con un paquete electrónico de datos relacionados con el origen, la ley y el consumo de energía necesarios para moverla a lo largo de la cadena minera, y otra información de uso para el productor para controlar los costos de energía, analizar la eficiencia de las máquinas y racionalizar la logística  posterior.

Es una tendencia impulsada por la necesidad de mantenerse competitivo en un mercado de productos básicos que puede ser implacable para los productores que no mantienen un estricto control sobre la eficiencia de sus transportes de mina a puerto. La gestión de acopios es una de las áreas más obvias de atención de la industria, con el alto volumen de tonelaje, el tamaño de los equipos y el movimiento constante del material entrante y saliente que ofrece un campo fértil para las innovaciones en el análisis y automatización de datos, pero como veremos más adelante en el artículo, algunos de los componentes menos costosos y visibles comúnmente utilizados en los sistemas de transporte de materiales, como los chutes y las tolvas, también garantizan una mayor conciencia en el diseño y mantenimiento para conservar un flujo eficiente de material.

Evaluación

A medida que aumentan las tasas mundiales de producción de minerales para satisfacer la demanda del mercado, también lo hace la necesidad de centrarse más en cuestiones de control de acopios, como el tamaño óptimo, el período de rotación, la fluctuación de nivel y la gestión oportuna de las pilas de acopio. Equipo Minero le solicitó a Franz Rietschel, gerente de línea de productos globales y manejo autónomo de materiales en FLSMidth que comentara acerca de las tendencias recientes en la gestión de acopios.

Equipo Minero: En el contexto de un entorno empresarial global en que los precios, los costos de envío, la disponibilidad de mano de obra y la demanda del mercado pueden exhibir una fuerte volatilidad, ¿atrae más la atención de los productores la función de los acopios como amortiguador entre una mina y su estructura logística de entrega?

Rietschel: Sí, las canchas de acopio todavía tienen una función clara como amortiguador para el siguiente paso consecutivo, pero actualmente no vemos que los clientes estén ampliando su zona de presencia para aumentar este amortiguador. El enfoque apunta principalmente a la operación eficiente, reduciendo las imprecisiones en la información de los inventarios y los procesos integrados que van desde la gestión de pedidos hasta los informes de envío. 

Una menor interacción humana puede acelerar los procesos y reducir el riesgo de errores. Además de una operación más eficiente, un sistema totalmente integrado contempla más restricciones, como los precios de los materiales o de la energía, el costo de envío, la priorización de sobreestadía u otros factores, para permitir la toma de decisiones mediante computador hacia el manejo autónomo de materiales.

Hemos observado varios proyectos abandonados en los que la infraestructura existente está siendo reemplazada porque las máquinas existentes están llegando al final de su vida útil, la capacidad es demasiado insuficiente o las renovaciones no son eficientes. 

Equipo Minero: ¿Qué influencia, si la hay, tiene la variabilidad de la ley del mineral en el suelo, la disminución de las leyes de cabeza de molino y los factores adversos similares en las funciones de acopio, como las operaciones de mezcla, el control de calidad, etc.? ¿Cómo pueden ayudar las ofertas de su empresa en estas áreas?

Rietschel:  La reconciliación de material de un modelo geológico con la calidad real manejada sigue siendo un desafío como aporte para la planificación de la producción, pero la brecha puede estrecharse mediante una mayor disponibilidad de datos. Una mezcla más precisa es posible gracias a la capacidad recientemente desarrollada para modelar un gemelo digital de sistemas de correas transportadoras. Según el modelo, las velocidades de alimentación se pueden controlar para mantener una cierta proporción.

Las soluciones digitales como LoadIQ ofrecen información más calificada sobre los puntos de entrada y salida, que se pueden utilizar para mejorar aún más. LoadIQ es una herramienta inteligente de optimización de carga que permite a los mineros aumentar el rendimiento en un 3%-6% y reducir el consumo de energía. Esto se hace mediante la utilización de un sistema de sensores inteligentes y software de IA para determinar automáticamente la carga óptima para todas las condiciones de molienda.

En otros lugares, también tenemos el sistema ECS/ProcessExpert que estabiliza los procesos clave, gestiona y corrige las interrupciones de los procesos y es un optimizador de la carga objetivo de los molinos, ajustando automáticamente su carga de acuerdo con el peso objetivo y las condiciones del proceso.

Para el seguimiento de ley y la visualización de las canchas de acopio en 3D, FLSmidth dispone de BulkExpert Stockview, el cual realiza un seguimiento de la distribución del material basándose en las señales de proceso de las máquinas (por ejemplo, posición de desplazamiento, ángulo de giro y extensión y elevación de pluma). La gestión de calidad de los acopios es posible gracias a modelos calculados. En cualquier momento, dicho gemelo digital de la pila proporciona al operador información sobre el inventario incluso del interior de la pila. 

Para el mineral, donde diferentes leyes tienen diferentes precios, la separación y el seguimiento de este material en la cancha de acopio es esencial y los clientes solicitan cada vez más esta función. 

Equipo Minero: ¿De qué manera las tecnologías digitales están ayudando a mejorar las operaciones, el monitoreo y las estrategias de acopio en pila? 

Rietschel: Las soluciones digitales pueden agregar valor donde termina la optimización de los activos físicos. La integración es la clave para lograr mayores mejoras de procesos. Una instalación continua en dos terminales de exportación es un buen ejemplo de dónde un gemelo digital de un sistema de correas transportadoras ayudará a evitar la sobrecarga de este sistema. La modelación de material permite que las máquinas de fuente de alimentación colaboren entre sí, no solo para aplanar picos, sino también para compensarse entre sí con el fin de aumentar la producción y reducir el riesgo de sobrecarga.

Prioridad en la Preparación del Proyecto

En toda la industria, los propietarios de proyectos mineros informan que las curvas de costos con tendencia al alza para la energía, los insumos y otros artículos están retirando más de lo esperado de sus fondos de contingencia, y muchas empresas están luchando para mantener el avance de sus proyectos conforme a lo programado ante la escasez de materiales, los retrasos de envíos y la escasez de mano de obra.

Por ejemplo, la publicación más reciente del IHS Markit PEG Engineering and Construction Cost Index (ECCI), un servicio que rastrea las tendencias de la industria que pueden afectar los movimientos inflacionarios de salarios y materiales en la industria de la construcción y la ingeniería, muestra que tanto los costos de envío como los de construcción se han disparado en el mercado norteamericano, mientras que otros informes indican que la industria minera mundial está lidiando con aumentos inflacionarios entre 4%-7%, con los costos de ciertos insumos como el combustible aumentando a un ritmo mucho más alto. La puntuación del índice ECCI aumentó de 75.3 en febrero de 2022 a 85.5 en marzo, la cifra más alta para los 10 años de historia del índice. Su índice laboral de subcontratistas subió de 4.8 puntos en marzo hasta 79.3, desde los 74.5 puntos en febrero, mientras que el subíndice de costos de materiales y equipos subió de 12.6 puntos a 88.2.

En un clima empresarial como el actual, la planificación previa, el buen diseño y el mantenimiento adecuado pueden evitar que los proyectos de manejo de materiales y el rendimiento de los sistemas existentes se vean afectados. Y, algunos de los principales proveedores de sistemas de manejo de materiales de la industria desean recordar a los productores que la atención a estos detalles puede producir beneficios significativos, incluso en áreas que generalmente no reciben un alto nivel de escrutinio de ingeniería, como por ejemplo los puntos de transferencia, chutes y tolvas.

Weba Chute Systems, con sede en Sudáfrica, publicó recientemente en un blog que existe un creciente reconocimiento de que los puntos de transferencia y los chutes tienen un impacto significativo en el rendimiento general de la planta. El sector minero depende cada vez más de las empresas de Gestión de Ingeniería, Adquisición y Construcción (EPCM) para nuevas construcciones y expansiones, lo que permite a los mineros centrarse en sus mandatos principales.

La ventaja de utilizar EPCM es su capacidad de diseño y ejecución, que muchas empresas mineras han optado por reducir a lo largo de los años. Según el gerente de proyectos de Weba Chute Systems, Ted Cruikshank, esto generalmente agiliza el aporte de los proveedores, lo que permite una relación enfocada y eficiente. Trabajar en estrecha colaboración con un OEM de puntos de transferencia experimentado en una etapa temprana de un proyecto garantizará que los chutes se planifiquen de manera óptima por adelantado.

“Para que los EPCM obtengan el mejor valor de nuestras décadas de experiencia en puntos de transferencia, tienen que hablar con nosotros al principio del ciclo del proyecto, idealmente en la fase de viabilidad bancaria,” dijo Cruikshank. “Esto puede garantizar que los puntos de transferencia sean planificados de manera óptima con antelación, ya que el posicionamiento de esta infraestructura es vital para muchos otros aspectos de la planta.”

Señaló que en los últimos cinco años o más, ha habido un creciente reconocimiento de que los puntos de transferencia y los chutes tienen un impacto significativo en el rendimiento general de las plantas de proceso. Anteriormente se consideraban adiciones relativamente pequeñas al diseño de la planta, y se prestaba más atención a los componentes más grandes, lo cual implicaba un mayor valor de capital.

“Lo que ahora se aprecia es que los chutes mal posicionados o inadecuadamente diseñados pueden interrumpir todo el proceso de la planta, lo que le cuesta muy caro a las minas en términos de tiempos de inactividad, mantenimiento y reparaciones,” explicó. “Las minas pagan el precio de un equipo de calidad inferior al tener que lidiar con el atascamiento de chutes, el alto desgaste por uso, los derrames, la carga de correas inclinadas, las poleas dañadas y otros problemas.”

Estos problemas pueden evitarse si los EPCM contratan a especialistas en puntos de transferencia desde el principio, de modo que estos expertos ayuden a informar sobre el diseño de la planta antes de que haya que tomar las decisiones finales de diseño. Al obtener la información correcta a tiempo, los EPPM también pueden cotizar con mayor precisión los costos de sus proyectos.

“Por ejemplo, si las posiciones y alturas de los equipos clave de una planta ya se han decidido antes de que intervengamos, significa que hay que modificar los diseños para conseguir resultados óptimos,” dijo Cruikshank. “Las alteraciones a los planes existentes significan invariablemente costos adicionales, con los que el cliente final nunca está contento. Al llegar al diseño correcto a la primera, el costo es más predecible y la reputación de EPCM mejora.”

Cruikshank dijo que la altura de un punto de transferencia es una variable importante para controlar adecuadamente el flujo de mineral a través de los chutes y hacia los transportadores receptores con óptima carga de correas, bajo impacto y menor desgaste. Antes de la etapa de diseño, Weba Chute Systems recopila información técnica detallada del cliente sobre las características del material de la mina, los tamaños de granulación, los tonelajes, la distribución del tamaño de partículas y otros factores. Luego, los chutes de transferencia pueden diseñarse a medida a la configuración correcta, concordante con el mineral que debe moverse.

“Regularmente vemos situaciones en las minas donde este proceso no se ha seguido, y donde los chutes se siguen considerando como simples planchas.” dijo. “En una mina de manganeso en Cabo Norte, la gerencia pidió nuestra ayuda cuando el flujo de material de la operación se vio interrumpido por chutes disfuncionales que no duraban.”

La participación de Weba Chute Systems llevó al reemplazo de casi 30 chutes en un solo sitio para que las operaciones mineras pudieran volver a la normalidad, señaló Cruikshank.

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Maximizando la Movilidad de la Lixiviación en Pilas

Los transportadores móviles hechos a la medida optimizan la transferencia de material para lograr un mayor volumen
de apilamiento y eficiencia en aplicaciones mineras de lixiviación en pila

Las operaciones mineras de lixiviación en pilas buscan continuamente una mayor capacidad, un flujo continuo de material y un menor tiempo de inactividad. En cualquier aplicación de metales preciosos, incluyendo el oro, el cobre y el mineral, estos desafíos son iniciativas continuas de primera línea, particularmente debido a la complejidad de los planes de apilamiento. Los equipos de manejo de materiales deben ser altamente móviles y extremadamente flexibles. Y, para obtener un rendimiento óptimo, cada vez más operaciones utilizan sistemas transportadores integrados, los cuales son diseñados a la medida para el diseño específico de una cancha. La rápida amortización de este último se mide en más toneladas por movimiento, mayor superficie ocupada por la cancha de lixiviación y mayor rentabilidad.

“Debido a que cada operación de lixiviación en pilas mantiene un proceso específico con características únicas, es mucho más probable que las minas mejoren la eficiencia con un sistema de manejo de materiales global a la medida,” dijo Jarrod Felton, presidente de Superior Industries, un fabricante de transportadores para trabajos de minería y áridos, componentes y sistemas integrados personalizados para operaciones de lixiviación en pilas de pequeñas a grandes; y adecuado para canchas de relleno de valles, canchas tipo mesa de billar y apilamiento en avance o retroceso.

Felton comentó que un sistema integrado de lixiviación en pilas se compone de un grupo central de transportadores para trabajo minero, cuya personalización del sistema se aplica con varias longitudes y anchos de correa, velocidades de correa y áreas de carga; así como opciones en tolvas, orugas móviles, sistemas de control, componentes eléctricos y número total de transportadores de salto (jump conveyors) o vibratorios (grasshopper conveyors). “Este sistema de máquinas y atributos de máquinas estratégicamente seleccionados garantiza una transferencia de material fluida y una eficiencia mucho mayor que la de los métodos convencionales más antiguos.”

Felton explicó que actualmente, muchas operaciones mineras de lixiviación en pilas funcionan en un modo de apilamiento radial manual. Los operadores moverán el apilador radial con un cargador hasta un lugar determinado y lo dejarán apilando allí mientras realizan otras tareas de mantenimiento. Más tarde, los operadores regresan a rellenar hoyos o a mover el apilador al siguiente lugar. “Esto generalmente resulta en superficies de pilas con forma de dientes de sierra, lo cual no es ideal para la irrigación,” comentó.

     Alternativamente, los sistemas automatizados de correas transportadoras de lixiviación en pilas están programados para apilar según las especificaciones de elevación deseadas. En el núcleo del sistema se encuentra el Transportador TeleStacker, el cual está diseñado con un transportador de aguijón interior que mantiene un movimiento constante a lo largo de una celda, distribuyendo el material de manera uniforme para lograr que la cima de cada pila acopiada quede plana, al tiempo que apila más material por pasada. “Su transportador de aguijón más largo, que aquel de las unidades telescópicas radiales convencionales, permite mayor flexibilidad en aplicaciones complejas de llenado de valles,” dijo Felton.

Explicó que el transportador está equipado con el conjunto de ejes Serie FD, una tecnología que permite la transición rápida del modo radial al lineal, lo que permite el movimiento a lo largo de la línea central de la celda de la cancha de lixiviación. Además, la unidad cuenta con el sistema de soporte patentado FB^® Undercarriage, que está construido con acero duradero y una estructura tubular reforzada que evita cualquier torsión y desplazamiento. “Este nivel de estabilidad es necesario para el terreno irregular y el movimiento constante que se ve típicamente en el entorno de la lixiviación en pilas,” subrayó.

En cuanto a las opciones de movilidad adicionales, Felton dijo que las operaciones pueden utilizar orugas de desplazamiento radial y/o una base pivote móvil montada sobre orugas junto con el transportador telescópico. “Las orugas de desplazamiento radial son un método rentable para obtener flotación y tracción óptimas. Cuando se combina con la base pivote móvil, las operaciones pueden lograr rangos libres de movilidad en terreno y en el punto de transferencia, así como la capacidad de desplazamiento radial, todo esto mientras se reduce la necesidad de contar con múltiples camiones y cargadores,” dijo.

Integrado con el apilador radial telescópico se encuentra el transportador de indexación horizontal (Horizontal Index Conveyor, HIC), una unidad totalmente rodeada con un bastidor que va montado en el apilador. “Para una mayor movilidad en el área de lixiviación en pilas, el accionamiento de oruga de la unidad fue diseñado para moverse a sí mismo y al apilador radial a lo largo de la línea central de la celda — y para lograr máxima flexibilidad, el HIC puede alimentarse en cualquier punto de la extensión del transportador,” dijo Felton. Agregó que cuando se combina con transportadores portables de salto o vibratorios, el HIC minimiza la remoción de servicio o ajustes frecuentes de los transportadores de salto a lo largo de la línea de transferencia de material. “En última instancia, la movilidad y la flexibilidad combinadas del HIC es clave para construir canchas de lixiviación más grandes,” dijo.

A continuación, Felton explicó que un transportador de alimentación horizontal corre perpendicular tanto al HIC como a los transportadores vibratorios. “Transfiere material desde el transportador vibratorio al HIC para mantener un flujo de material constante y estable,” dijo.

Construidos en longitudes estándares de 100 pies o diseñados en longitudes a la medida, los transportadores vibratorios múltiples abarcan una longitud considerable y se combinan consecutivamente para transferir material a los transportadores de apilamiento. Felton dijo que el apilamiento de retroceso se moverá en incrementos del largo del transportador vibratorio retirándolos uno a la vez, mientras que el apilamiento de avance requiere la inserción de un transportador de salto al avanzar. Para los sistemas demasiado grandes, existen ‘súper’ transportadores vibratorios portátiles que van de 215 a 250 pies de longitud.

“Las operaciones también pueden utilizar un remolcador, que es una base pivote móvil autónoma sobre orugas, para mover los transportadores vibratorios a su lugar. También se puede utilizar como un eje de un solo punto en un transportador de alimentación horizontal,” dijo Felton. También señaló que el nuevo transportador portátil con cable a tierra Trailblazer^® de la empresa se puede utilizar para reemplazar algunos de los transportadores vibratorios. “Esto le da al sistema la ventaja de menos puntos de transferencia y conexiones eléctricas, y menor frecuencia de movimientos,” agregó.

Si bien una metodología total de sistemas para el transporte de lixiviación en pilas puede parecer una propuesta difícil de manejar para algunas operaciones, Felton enfatizó que la adaptabilidad se hace más fácil cuando el proveedor de sistemas también adopta una metodología total en relación con el factor de diseño/construcción. “Hoy es común que los fabricantes contraten a otros para fabricar componentes tanto grandes como pequeños. En Superior, fabricamos todos nuestros componentes y transportadores, y diseñamos nuestros sistemas en su conjunto para garantizar el movimiento de material sin problemas hacia todos los puntos de transferencia, así como la integridad eléctrica necesaria requerida para la integración de múltiples transportadores, por ejemplo. Nuestra metodología también permite un mayor control de los tiempos y los plazos de entrega,” dijo.

Felton comentó que su equipo se hará cargo del montaje y la capacitación en terreno desde la instalación del sistema hasta su puesta en marcha. “Esto garantiza una operación segura y permite a los operadores experimentar productividad desde el principio.”

Por último, Felton señaló el hecho de que Superior Industries se fundó y construyó sobre la premisa de hacer que los transportadores fueran móviles y minimizar la necesidad de usar costosos cargadores, buldózers y camiones. “Así que no es de extrañar nuestro interés por el mercado de la minería de lixiviación en pila, ya que tiene uno de los mayores requisitos de movilidad,” dijo.