El transporte autónomo podría estar en el horizonte, pero por ahora los camiones operados por conductores dominan las rampas y suelos subterráneos. Aquí hay algunas ideas para mejorar la productividad de la flota.
Por Russell A. Carter, Editor General
A pesar del creciente grado de interés en las ventajas de la minería autónoma, ahora no existe una bola de cristal disponible que nos muestre como se verá el transporte subterráneo, digamos en 10 años. Pero, dado que varias tecnologías de computación, detección, señalización y comunicación convergen y se unen para avanzar en el concepto de camiones sin conductores, es muy probable que más de alguna operación subterránea intente beneficiarse del misteriosamente preciso y consistente comportamiento mostrado por las flotas autónomas de transporte de superficie.
Los camiones autónomos en un ambiente subterráneo no son nuevos—Petra Diamonds ha empleado transportes y cargas autónomas desde 2005 en su mina de Finsch, por ejemplo—y no son comunes, pero la tendencia hacia camiones no tripulados podría estar intensificándose, impulsada por el deseo de la industria de lograr ritmos de desarrollo mineros más rápidos, entregar un ambiente seguro bajo tierra, y simplemente “sacar a la gente del lugar.”
Los conceptos de cortes mecánicos de rocas son frecuentemente llamativos si hablamos de un desarrollo rápido: Atlas Copco anunció en marzo que en cooperación con Anglo American, están listos para comenzar a probar este otoño un nuevo tipo de maquina minera subterránea descrita como una que “espera transformar el proceso de extracción de mineral desde las minas subterráneas de roca dura.”
De la misma manera, Sandvik hace poco informó que ha encargado un nuevo dispositivo de pruebas de corte de roca dura de alta capacidad en su centro de competencia de corte mecánico de rocas en Zeltweg, Austria—nuevamente, con un enfoque en investigar tecnologías de corte para su aplicación en un rápido desarrollo minero y sistemas de producción. Según consta, la empresa Randgold situada en África, está trabajando con Sandvik y un contratista de desarrollo de minas subterráneas para implementar un sistema de minería remoto en la mina de Loulo en Mali, con una mirada hacia la incorporación de camiones autónomos y, al menos, equipos de limpieza parcialmente automáticos.
El corte mecánico de rocas, la carga automática y el transporte autónomo parecen estar lógicamente unidos para los proyectos subterráneos con los recursos, geología y experiencia técnica correctos, pero por el momento y durante algunos años hacia el futuro, el transporte subterráneo se mantendrá bajo el dominio de vehículos tripulados—junto con todos los problemas y ventajas inherentes a cualquier actividad sujeta a la naturaleza humana y a los limites fisiológicos de los trabajadores. Y consecuentemente, no existe una falta de productos, servicios o tecnologías diseñadas para hacer el transporte tripulado más eficiente, seguro y confiable. Analizaremos cuidadosamente a varios de estos en las siguientes páginas.
Especificaciones de Tamaño
Siguiendo la secuencia de la minería subterránea, es fundamental que las herramientas de carga usadas en combinación con cualquier modelo de camión de acarreo tengan el tamaño correcto, o la operación nunca logrará una eficiencia máxima. El tamaño apropiado del camión para trabajar en condiciones subterráneas y el plan de producción son igualmente importantes.
Para la mayoría de las operaciones subterráneas, la herramienta de carga principal es un equipo LHD. La elección del tipo correcto de balde y capacidad son fundamentales, pero los expertos de la industria aseguran que el ancho y alto del espacio de trabajo de la mina son factores igualmente importantes. Al seleccionar un equipo LHD, los operadores mineros deben tener en cuenta no solo las dimensiones de espacio de trabajo usual de la máquina, sino que también los espacios en que deberá pasar para trasladarse, así como la identificación de la altura “real” de las áreas de trabajo subterráneas, dándose cuenta de cualquier ventilación colgante o estructuras de servicio minero que pudieran interferir con la operación de la máquina.
Asimismo, una típica lista de selección de camiones podría incluir una docena o más preocupaciones principales, incluyendo el conocimiento de las dimensiones de la desviación, si los camiones serán cargados por equipos LHD o canaletas de descarga, la densidad del material que será cargado, etc. Y si los camiones son cargados por equipos LHD ¿serán cargados por el costado o por atrás? ¿El plano de la mina lleva a unidades de descarga convencionales, o se requiere un cuerpo eyector? ¿Cabina abierta o cerrada? ¿Y qué características y accesorios opcionales conducirán a una productividad y seguridad mejoradas, como sistema de gestión de carga útil, equipo de extinción de incendios a bordo o sistema de servicio de llenado rápido de fluidos, por ejemplo?
Los modelos de camiones mineros subterráneos recientemente introducidos por los grandes proveedores, en su mayoría, han sido potenciados por motores diesel y posicionados en la parte más elevada de su capacidad, y generalmente ofrecen mejoras en el diseño y presentan listas que hacen la selección de camiones más fácil para las condiciones y requerimientos específicos de una mina, junto con actualizaciones ergonómicas que reducen el estrés físico del operador y modificaciones mecánicas que mejoran la confiabilidad y seguridad.
Los más recientes modelos subterráneos de Sandvik—el TH551 de 51 m de carga útil y el TH663 de 63 m de capacidad, ambos más ligeros, más rápidos y más eficientes con el combustible que sus antecesores—ahora ofrecen un sistema de elevación opcional a bordo para un cambio de neumáticos más rápido y seguro, después de que los operadores de flotas subterráneas señalasen que un camión cargado con un neumático plano, trabado en medio de una rampa de transporte, puede demorar o parar por completo la producción por horas. En estos modelos Sandvik, las gatas hidráulicas integradas en la parte frontal y trasera del camión pueden trabajar de forma independiente una de otra para facilitar el levantamiento de la máquina para reparaciones. Además, un nuevo sistema de monitoreo de la temperatura y presión del neumático ahora incluido en estos camiones opera en tiempo real, permitiendo la identificando de potenciales problemas antes de que estos ocurran y reduciendo la probabilidad de un usualmente desastroso incendio de neumáticos.
El camión de volteo articulado D60 de Cat, presentado en la MINExpo 2012, es el más grande de su línea y presenta un motor diesel C27 que ha sido reforzado para las demandas subterráneas, incluyendo nuevos pistones e inyectores de combustible de alta temperatura, montajes de balancines más duraderos, un sistema de lubricación rediseñado de cigüeñal, un enfriador de aceite de motor de alta efici9encia y un enfriador de combustible de mayor capacidad.
Dux Machinery Corp., que ofrece la serie DT de transportes subterráneos convencionales junto con su serie TD de camiones Teledump y su serie ET de modelos de Eyectores, ahora puede entregar un Sistema de Suspensión de Desplazamiento Suave en varios de sus modelos, dándoles a los conductores un manejo suave en mayores velocidades de desplazamiento. Según la empresa, la suspensión está diseñada para soportar los rigores de las severas condiciones mineras y mejora la comodidad de conducción del operador y del pasajero, así como la seguridad en caminos irregulares, reduciendo la fatiga al mismo tiempo que se minimiza la exposición a punto de fuerzas altas y vibraciones.
El sistema también está llamado a mejorar el manejo del vehículo a mayores velocidades, reduciendo el ciclo de tiempo e incrementando la productividad y la eficiencia mientras se mantiene el desgaste y los costos de mantención del vehículo al mínimo. En su uso, la progresiva rigidez elástica de la suspensión se adapta para cargas variables que empiezan con un peso de operación normal de la máquina, hasta la máxima carga útil sin tocar el fondo. Los controladores programables aceptan entradas para la posición, fuerza y respuesta, las cuales pueden todas ser ajustadas para los diversos parámetros.
Rehabilitación de Caminos
La mantención de caminos será una consideración importante para las operaciones a futuro que usen transportes autónomos, al mismo tiempo que la entrada del operador en tiempo real sobre las condiciones y problemas del camino estará ausente. Los caminos duros desgastan la maquinaria, independiente si está tripulada o no, pero pueden ser rehabilitados de forma eficiente con explanadoras camineras específicamente diseñadas para el trabajo subterráneo. La niveladora Road Builder de Getman Corp, por ejemplo, está construida para funcionar en ambientes mineros subterráneos de bajo perfil. La unidad de conducción de cuatro ruedas utiliza una cuchilla niveladora que puede ser usada para nivelar, zanjear y remover material. También puede ser equipada con una cuchilla opcional de presión frontal o un escarificador trasero, dependiendo de las necesidades operacionales específicas.
La Road Builder está disponible con varias opciones de cabinas para su uso en una diversa gama de ambientes subterráneos. Se encuentran disponibles muchas opciones de cámaras para una visibilidad mejorada, y se pueden especificar una variedad de configuración de neumáticos y cabinas para las operaciones en diferentes alturas totales. Los modelos Road Builder protegen a los trabajadores por medio de características como el compartimento de operador con certificación MSHA que cumple los requerimientos ROPS/FOPS, así como superficies pintadas de color negro mate para minimizar el brillo en ambientes subterráneos de alto contraste y de mala iluminación.
Los buenos sistemas de caminos de transportes necesitan el tipo de mantenimiento continuo que las explanadoras camineras pueden entregar, pero como sucede con todos los tipos de construcción subterráneas, estas deben estar basadas en prácticas sólidas de agrimensura y mapeo que entreguen datos consistentemente precisos al tiempo que se desarrolla una mina. Trimble y Peck Tech Consulting anunciaron a principios de este año que Trimble distribuirá el sistema uGPS Rapid Mapper de Peck Tech, una nueva solución de agrimensura y mapeo móvil por láser para las minas subterráneas. Puede ser usado como un sistema de mapeo independiente o puede ser integrado con en el Sistema de Información Minera subterránea de Trimble.
Según Pech Teck, el uGPS Rapid Mapper utiliza sofisticados algoritmos de filtración y mapeo para entregar datos de las nubes de puntos 3-D precisos y georeferenciados más rápido que los métodos de mapeo convencionales, y puede ser instalado en cualquier vehículo subterráneo para generar datos de nubes de puntos en velocidades normales de operación. Se puede acceder a los datos vía Wi-Fi descargable, Ethernet o dispositivos de memoria USB, y puede ser importado a una variedad de softwares de terceros. El uGPS Rapid Mapper tiene neutralidad comercial para los softwares y equipos mineros para ser instalado en cualquier equipo móvil subterráneo. También puede ser integrado con Trimble o aplicaciones de softwares de terceros y sistemas de información.
El uGPS Rapid Mapper, según Pech Teck, es sumamente útil para llevar a cabo preguntas del tipo “¿servirá”? para determinar si grandes partes del equipo pueden ser movidas de un punto a otro dentro de la mina.
En otro desarrollo con un potencial valor para el transporte subterráneo, la empresa consultora de tecnología ubicada en Montreal dijo que ahora posee una plataforma efectiva para la localización de equipos subterráneos. Como explicó en un reciente artículo virtual, existen actualmente varios tipos de tecnologías disponibles para lograr capacidades de localización. Los sistemas de Wi-Fi y RFID, por ejemplo, se posicionan basados en la proximidad a los puntos de accesos de Wi-Fi más cercanos del área, y permiten a los usuarios monitorear cualquier herramienta inalámbrica con un dispositivo móvil LAN.
Mientras este tipo de tecnologías funciona bien en la superficie, a la vez son menos precisas y confiables bajo tierra, según dijo la empresa. Esta imprecisión se debe a una serie de diferentes factores como la interferencia de la masa rocosa. Además, estas tecnologías también son difíciles y costosas de mantener ya que confían en la infraestructura de la mina—cables eléctricos, cables de res y puntos de acceso—para operar.
Peck Tech dijo que ha desarrollado una solución para el desafío de la localización bajo tierra llamada la plataforma uGPS, la cual entrega a los operadores subterráneos precisiones en la posición comparables con L1 GPS, y en un formato de flujo de datos similar a los sistemas comunes de superficie. Esta depende de la infraestructura, es fácil de instalar y se integra de manera impecable con sistemas o softwares de terceros.
Esta tecnología, según se explicó en el artículo virtual, tiene el potencial para mejorar los sistemas de manejos de la flota subterránea, la que puede tomar ventaja de sus datos de posicionamiento de alta precisión para un mejor rastreo de las herramientas.
Aunque el nivel de interés por los sistemas de manejos de las flotas subterráneas es un poco menos que el de los sistemas de superficie, los proveedores de soluciones de manejo de flotas como RungePincockMinarco (RPM) han reforzado sus productos insignias para entregar más capacidades operacionales bajo tierra. RPM lanzó la versión 1.1 de HAULSIM solo unos meses después de su introducción formal al mercado, con mayores capacidades para establecer las redes de transporte minero de roca dura subterránea, dar a los usuarios la habilidad de establecer reglas de camino más sofisticadas y configurar las características de las redes de transporte como el paso por plataformas y conductos de extracción.
Ganando Puntos con la Simulación
Por último, estudios indican que uno de los métodos más efectivos para mejorar la productividad del transporte bajo tierra es enseñar a los operadores a adherirse a mejores prácticas, utilizando técnicas de entrenamiento de simuladores de equipos.
Como ejemplo, una sesión con el simulador de camión de volteo articulado subterráneo CYBERMINE de ThoroughTec Simulation monitorea continuamente y registra el desempeño del conductor de un camión bajo entrenamiento en términos de los ciclos de tiempo, tonelaje procesado, adherencia a los procedimientos de seguridad, técnicas correctas de manejo de equipos y respuesta a situaciones de emergencia y fallas del sub-sistema. Estos informes de desempeño, junto con la capacidad de revisión post-acción del instructor entregan un completo sistema de evaluación y entrenamiento del operador de camiones mineros subterráneos, según la compañía ubicada en Sudáfrica. .
Y, no siempre es necesario empezar con una configuración elaborada de simulación. A principios de este año, Richard Bellengere, vicepresidente ejecutivo de operaciones de ThoroughTec le dijo a Equipo Minero que “nuestro CYBERMINE CBT es muy popular, particularmente en África y Latinoamérica. Esta herramienta de aprendizaje digital (eLearning) de nivel introductorio conduce a los nuevos operadores a través de una operación y controles básicos de un particular vehículo, así como el ambiente, procedimientos en el sitio de operación y revisiones de seguridad.”
Lo importante, dice el proveedor de sistemas de simulación Immersive Technologies, es entregar una solución de capacitación unificada—la que ha sido lograda a través de sus servicios de Integración de Sistemas de Capacitación (TSI por sus siglas en inglés). El concepto involucra un proceso de colaboración que comienza con el “alineamiento de expectativas” entre el cliente y el proveedor. Immersive puede ayudar a los clientes a asegurarse que los objetivos de capacitación sean escogidos cuidadosamente, y que el entrenamiento produzca resultados con el mayor retorno para la inversión. Bajo el enfoque TSI, mientras un “comité directivo” interno revisa los indicadores clave de desempeño, permitiendo que la función de capacitación compile información necesaria para actualizar el currículo que apunte a las diferencias de desempeño, el equipo TSI de Immersive inicia las revisiones y actualizaciones del proceso, incluyendo el análisis de los datos de capacitación y el desempeño del operador.
Preparando el Camino en Kiruna
La mina de Kiruna de LKAB al norte de Suecia es la más grande y moderna mina subterránea de mineral de hierro del mundo. Dentro de la mina, las redes de rieles y caminos avanzan hasta una profundidad de 1.542 m. Últimamente, la mina ha estado usando una máquina que no se encuentra normalmente bajo tierra—una aplanadora de asfalto de carreteras con rueda de orugas—para alisar sus 400 km de caminos.
Cuando LKB contrató a NCC Roads para llevar a cabo el aplanado subterráneo y la reparación de caminos en la mina de Kinura, la compañía contactó al distribuidor de Volvo, Sewcon, para determinar si podían ofrecer un equipamiento adecuado. Volvo CE entregó el P7820C, el cual fue entonces modificado y trasladado bajo tierra. El proceso completo, desde la primera llamada telefónica al primer asfaltado, tomo solo 10 días, lo que incluyó el tiempo para modificar la aplanadora.
El asfalto es mezclado en un lugar ubicado a 17 km de la mina antes de ser transportado bajo tierra. Según el capataz de caminos mineros Mathias Enlund, la tarea de establecerse fue más fácil con la llegada de la aplanadora de caminos P7820C del Equipo de Construcción de Volvo. Casi todo el asfaltado está en superficies inclinadas, y la nueva aplanadora es lo suficientemente poderosa para impulsar camiones mineros de 55 m a través del asfalto hacia el sitio de trabajo en pendientes de un 7% de inclinación.
“El P7820C tuvo que ser adaptado para satisfacer las particulares condiciones que existen bajo la mina,” explicó Svante Bodare, un especialista de productos en maquinaria de caminos de Swecon. “Los túneles subterráneos son oscuros, los techos son bajos y los caminos tienen una pendiente constante cercana al 7%. Por lo que removimos el techo de la aplanadora, el tubo de escape fue acortado y se montaron luces extra en la máquina.”
El jefe de obra de NCC Roads, Johan Pettersson, afirma que la aplanadora logró una gran diferencia en el trabajo de su equipo. “Cuando el equipo no es confiable, pone inquietos a todos. Esta aplanadora entrega un sentido de confianza completamente diferente, de manera que llevamos a cabo nuestro trabajo de forma eficiente y sin interrupciones.”
El mayor desafío, dijo Pettersson, fue trasladarla al final de un turno de trabajo—un proceso lento porque la aplanadora tiene una velocidad límite de apenas 4 km/h.
Además de preparar una amplia red de caminos, la aplanadora Volvo también está siendo usada en la construcción de nuevas áreas subterráneas de oficinas y servicios. La extracción de mineral de hierro a menudo toma lugar a 900 m, pero el P7820C ha bajado a 1.480m, donde literalmente ha pavimentado el camino para futuras operaciones.
“Alrededor de 20.000 toneladas de asfalto fueron preparadas bajo tierra el año pasado, lo que probablemente representan la mayor cantidad en la historia de una mina subterránea,” dijo Pettersson. “Nos gustaría seguir usando la aplanadora Volvo puesto que será útil para la mantención de caminos, y hay un constante mercado bajo tierra.”
