La tecnología de sistemas transportadores evoluciona para satisfacer las cambiantes necesidades de manipulación de materiales sueltos de la industria

Modernas correas transportadoras pueden adaptarse a largas distancias, pendientes pronunciadas y curvas cerradas, permitiendo la adaptación precisa de rendimiento a la tarea y topografía en particular. Muchos proveedores de sistemas, tales como Beumer Group, ofrecen configuraciones cóncavas abiertas para alta producción, y correas ‘tubulares’ cerradas para productos que necesitan protección de factores ambientales. (Foto cortesía de Beumer Group)

 

Los transportadores han sido parte de la actividad industrial mundial por más de un siglo, y su uso en diferentes aplicaciones mineras ha crecido exponencialmente aproximadamente la misma cantidad de tiempo. Impulsada por un mandato económico base a movilizar más material a un mayor ritmo—y de preferencia a un costo por tonelada sostenidamente inferior—la industria minera mundial se ha apoyado fuertemente en la tecnología de manipulación de materiales sueltos para cumplir sus objetivos de producción y de entrega de producto. Los proveedores de sistemas transportadores, a su vez, han implementado los últimos avances en automatización, transmisión de potencia y monitoreo de condiciones en tiempo real para brindar sistemas cada vez más capaces, poderosos y flexibles.

La creciente sofisticación de los sistemas de control de transportadores y accionamientos de velocidad variable ofrece un mejor ajuste de las secuencias de puesta en marcha y las velocidades operacionales, permitiendo a las minas ajustar el rendimiento de la correa con las condiciones y procesos anteriores, ahorrando al mismo tiempo energía y reduciendo desgaste mecánico innecesario. La capacidad para ajustar el rendimiento del transportador de forma que satisfaga nuevas exigencias mientras la mina pasa a través de su fase de puesta en marcha a su madurez, sin necesidad de grandes modernizaciones ni modificaciones al sistema—y a la vez reduciendo costos de mantención y prolongando la vida útil de los componentes—ofrece un poderoso incentivo para una mayor inversión de la industria en nueva tecnología a gran escala de transportadores. Y, basándose en ejemplos descritos más adelante que involucran a dos importantes productores—Vale y Codelco—esa iniciativa parece ser efectiva.

Los proveedores de la industria también están lanzando permanentemente nuevos y más especializados productos para manipulación de graneles que dan a los operadores mineros un rango más amplio de opciones para cumplir desafíos específicos de cada faena. Estos van desde transportadores tubulares que pueden eliminar el polvo y el derrame, hasta sistemas de baldes o correas de ángulo alto. Al final del recorrido del transportador, nuevas unidades transportadoras y alimentadores autopropulsados y altamente maniobrables brindan mayor movilidad y flexibilidad en aplicaciones de apilado y carguío a menores costos de capital cuando se les compara con equipos fijos tradicionales.

Un trabajador revisa rollos de correas transportadoras en terreno en el proyecto de mineral de hierro S11D de Vale en Brasil. La mina, que se ubica como el proyecto de explotación minera más grande en la historia de la compañía, usará 37 km de correas en una operación minera IPCC de gran escala. (Foto cortesía de Vale)
Un trabajador revisa rollos de correas transportadoras en terreno en el proyecto de mineral de hierro S11D de Vale en Brasil. La mina, que se ubica como el proyecto de explotación minera más grande en la historia de la compañía, usará 37 km de correas en una operación minera IPCC de gran escala. (Foto cortesía de Vale)

Cambiando Camiones por Correas
Vale, el productor de hierro más grande del mundo, anunció a principios de Julio que había obtenido la licencia ambiental de instalación para su proyecto de explotación de hierro S11D en la región de Carajás de Brasil. Con posterioridad a la emisión de la licencia, el directorio de  Vale aprobó el pleno desarrollo del proyecto S11D. El proyecto tiene una capacidad nominal de 90 millones de toneladas métricas al año (tm/año) de hierro y es el proyecto de explotación de hierro más grande en la historia de Vale.

De acuerdo a la compañía, una operación minera convencional camión/pala de este tamaño requeriría alrededor de 100 camiones de extracción. En cambio, usando un enfoque “sin camiones” que emplea chancado en-el-rajo y transporte por correas, Vale dijo que reducirá tanto su consumo de combustible diesel como las emisiones anuales de CO2 de su operación en un 77%.

El uso de un sistema transportador permite que la planta de procesamiento pueda construirse sobre prados fuera del bosque donde está ubicada la mina, reduciendo el impacto de la deforestación de la operación.

Vale otorgó a SKM un contrato de implementación de US$74 millones para diseñar el sistema de chancado en-el-rajo y transporte (IPCC) en S11D. Resumiendo, se instalarán 37 km de correas transportadoras dentro del área de extracción, incluyendo brazos que se conectarán a la línea troncal principal que alimenta a la planta de procesamiento. La distancia máxima entre el punto de recolección de mineral y la planta será de 15 km. El sistema usará palas para alimentar chancadores móviles que a su vez alimentarán las correas. El equipo principal de la mina será energizado exclusivamente con electricidad. Solamente los tractores con oruga, motoniveladoras y otras máquinas auxiliares funcionarán con diesel.

Los desafíos de la faena son enormes: Dentro del rajo, maquinarias mineras móviles de 2.000 tm y transportadores de 2-km de largo se moverán con y alrededor de unas con otras, mientras trabajan también alrededor de las operaciones de perforación, tronadura y extracción. Una vez instalados, los transportadores de transferencia del sistema pasarán por terreno accidentado, cayendo 400 m en elevación desde el rajo hacia los vertederos sobre una distancia de 4 km transportando 9.000 tm/h—un volumen que SKM iguala con tener dos sedán tamaño familiar cayendo del punto terminal de las correas cada segundo.

3l El Teniente Tunnel Los equipos de construcción de túneles están en su lugar en la mina El Teniente de Codelco, para la construcción de una vía de transporte de 9.000-m de largo que conduce al molino existente (derecha). En su etapa final, el sistema transportará mineral chancado a razón de más de 12.000 tm/h, corriendo a 6 m/sec.

El Teniente Process Los equipos de construcción de túneles están en su lugar en la mina El Teniente de Codelco, para la construcción de una vía de transporte de 9.000-m de largo que conduce al molino existente (derecha). En su etapa final, el sistema transportará mineral chancado a razón de más de 12.000 tm/h, corriendo a 6 m/sec.
Los equipos de construcción de túneles están en su lugar en la mina El Teniente de Codelco, para la construcción de una vía de transporte de 9.000-m de largo que conduce al molino existente (derecha). En su etapa final, el sistema transportará mineral chancado a razón de más de 12.000 tm/h, corriendo a 6 m/sec.

Sin Engranajes en El Teniente
A principios de este año, el productor estatal Chileno de cobre Codelco anunció que planeaba gastar más de US$5 billones en gastos de capital durante el 2013, lo que está por sobre los casi US$4,2 billones en el 2012. Aproximadamente US$2,29 billones del total del 2013 irán a tres importantes proyectos de explotación: US$1,155 billones para la nueva mina Ministro Hales, US$716 millones para el desarrollo del nuevo nivel mina en El Teniente, y US$417 millones para el proyecto Chuquicamata Subterránea.

En el proyecto de expansión El Teniente, el trabajo en un nuevo nivel de la mina durante el 2013 se centró en el desarrollo de la mina y en la excavación de los dos túneles principales de acceso—uno para uso de buses de transporte de personal y el otro para la cinta transportadora de mineral, una pista de servicio, y una salida de emergencia alternativa.

Se tiene previsto que el nuevo nivel produzca 137.000 tm/d de mineral y 430.000 tm/año de cobre fino, manteniendo la capacidad existente en la mina. Sigue abierta una opción para una posterior expansión a 180.000 tm/d. El proyecto prolongará la vida útil de la mina El Teniente en 50 años con posterioridad a su puesta en marcha el 2017.

Codelco otorgó un contrato para una parte esencial del proyecto de expansión—un sistema transportador a gran escala para conectar el nuevo yacimiento con las instalaciones de procesamiento—a Tenova Mining & Minerals TAKRAF. En su etapa final, el sistema transportará mineral de cobre chancado primario a más de 12.000 tm/h. Corriendo a 6 m/seg, el sistema transportador de correa ancha de 2-m transportará mineral por casi 12 km hasta la planta. Tres transportadores principales—un transportador por túnel de 9.000-m de largo y dos transportadores inclinados de 1.000-m de largo—alimentarán las reservas existentes y en el futuro, una nueva pila de almacenaje.

TAKRAF dijo que, con un ojo en los actuales y futuros costos de la energía, Codelco determinó que la eficiencia del accionamiento y la resistencia operacional del transportador eran características cada vez más importantes del sistema, y en consecuencia seleccionó accionamientos sin engranajes con control de velocidad variable de alta eficiencia para el sistema transportador. La metodología sin engranajes permitirá a las operaciones del El Teniente poner a funcionar inicialmente el sistema transportador a velocidades menores para adecuarse a las menores demandas de transporte en los primeros años de producción, ahorrando así energía, reduciendo el desgaste y proporcionando ahorros adicionales en los costos de mantención.

A pesar que los accionamientos sin engranajes y los directos son una tecnología probada que ha sido utilizada en molinos y polipastos por años, es un enfoque relativamente nuevo en el diseño de transportadores. TAKRAF, en sociedad con ABB, dijo que ha integrado características dentro de sistemas de accionamiento sin engranaje que apuntan a reducir el trabajo de mantención en terreno al mínimo, permitiendo remover y reemplazar un accionamiento defectuoso rápidamente, y luego repararlo en el taller, y permitiendo el fácil alineamiento una vez instalado. Las unidades de accionamiento sin engranaje pueden transmitir una fuerza potente y a veces peligrosa a los componentes del transportador—una condición que ha causado problemas con las poleas en el pasado. Sin embargo, TAKRAF mantiene que el diseño del sistema elimina el riesgo y permite el uso de poleas estándar en todo el sistema.

TAKRAF indicó que el largo transportador de túnel está diseñado para minimizar la resistencia en marcha al garantizar un alineamiento preciso mediante el uso de bastidores de transportador especiales y componente de caucho de baja resistencia para la correa. Los dos transportadores de inclinación empinada, que en su etapa final serán equipados con cuatro accionamientos de 2.500-kW, también presentaron algunas dificultades que involucraban el mantenimiento de los polines a lo largo del recorrido del transportador, la mayor parte del cual es dentro de túneles. TAKRAF desarrolló un sistema único para prestar servicio a estos transportadores empinados.

La manipulación manual de los rodillos del transportador, que pueden pesar 45 kg ó más, es difícil y conlleva un alto riesgo de lesiones para el personal de mantención. El sistema de El Teniente empleará un carro especial de mantención equipado con una pequeña grúa de servicio, la que correrá sobre rieles a lo largo del transportador y la correa. La grúa está equipada con estructuras de elevación, permitiendo al personal de mantención guiar el rodillo mientras la grúa soporta el peso. El carro puede portar rodillos de repuesto, todas las herramientas requeridas y hasta cuatro personas.

El sistema de accionamiento ABB está diseñado para realimentar a la red durante el frenado eléctrico y la operación regenerativa. Comenzando el tercer trimestre del 2013, ABB entregará equipos eléctricos y nueva tecnología de accionamiento sin engranajes (con motores de 12, 2,500-kW/56 rpm) para el sistema transportador completo. ABB también proporcionará módulos de aplicación (E-houses) con equipos pre-instalados, aire acondicionado y enfriador de líquido para los accionamientos ACS6000 y los motores sincrónicos, junto con su programa de control de transportadores mineros MCCP para control del accionamiento principal y distribución de carga, y su Sistema de Automatización Extendida 800xA.

Del Barco a la Costa
Beumer Maschinenfabrik, con sede en Alemania, indicó que sus transportadores de correa curvada están disponibles en configuraciones correa transportadora cóncavas abiertas para mayores capacidades y mayores flujos de masa y radios de curva, y en transportadores tubulares para productos que necesiten protección de factores ambientales.

Voith TVVS La aplicación controlada de torque del acoplamiento de fluido brinda una partida suave para proteger las correas transportadoras del daño por tensión, según Voith Turbo. Aquí se muestra una versión de los acoplamientos de fluido TVVS de Voith; la compañía recientemente entregó 36 de estos acoplamientos para instalación en un terminal de distribución de mineral de hierro mar adentro en Malasia.
La aplicación controlada de torque del acoplamiento de fluido brinda una partida suave para proteger las correas transportadoras del daño por tensión, según Voith Turbo. Aquí se muestra una versión de los acoplamientos de fluido TVVS de Voith; la compañía recientemente entregó 36 de estos acoplamientos para instalación en un terminal de distribución de mineral de hierro mar adentro en Malasia.

Beumer dijo que actualmente está instalando varios transportadores tubulares con una longitud total de alrededor de 3 km para transportar concentrados de cobre, plomo y zinc en el puerto de Callao en Perú, cuya finalización se espera en el 2014. En Malasia, Beumer está equipando el nuevo centro de distribución lejos de la costa de Vale con 17 correas transportadoras cóncavas con un largo total de 12 km. Los transportadores transferirán hierro desde cargueros gigantes hacia la costa.

Voith Turbo, una división de Voith GmbH, recientemente entregó 36 acoplamientos de fluido hidrodinámico a Beumer para el proyecto en Malasia, donde los acoplamientos serán usados en accionamientos de entre 200 y 800 kW. Los acoplamientos tipo TVVS suministrados a Beumer, según Voith, presentan diseños TVVS especiales para adaptarse a las condiciones de puesta en marcha y operacionales de los accionamientos.

Voith dijo que el acople de fluido llenado constantemente TVVS está especialmente adaptado para correas transportadoras medianas a largas. Debido a la separación mecánica del motor y la máquina a mediante el acoplamiento de fluido, el motor puede correr a su velocidad de funcionamiento sin carga. La aplicación de torque de acoplamiento de fluido brinda una puesta en marcha suave para proteger la correa de daño por tensión.

Además, los sistemas que usan múltiples motores se pueden encender en una secuencia escalonada para limitar la corriente demandada durante la aceleración del motor. Esto evita la sobrecarga de la red causada por el arranque simultáneo de los motores. En las correas transportadoras más exigentes, los acoplamientos TVVS están equipados con válvulas de fuerza centrífuga para seguir protegiendo la red eléctrica; estas válvulas controlan el llenado y el drenado del circuito que trabaja en el acoplamiento, y por lo tanto la transmisión de potencia, como una función de la velocidad del accionamiento. El motor arranca prácticamente sin carga, incluso en caso de caídas de voltaje. El torque del acoplamiento se aplica constantemente y sin impacto hasta el par de arranque requerido del sistema.

Los acoplamientos TVVS pueden usar agua como medio de operación, si es necesario. Esta característica ecológica, dijo Voith, los hace especialmente aptos para uso en los transportadores que transportan mineral de hierro sobre la superficie del océano.

En Camino al Carguío de Trabajo Pesado
Samson Materials Handling, ahora parte de la empresa Alemana Aumund Group, ha lanzado la última versión del Alimentador de Material Samson—la serie MF0814T montada sobre orugas. La compañía dijo que el concepto de alimentador fue desarrollado para servir a las necesidades de clientes mineros que requieren una capacidad de retención de hasta 50 toneladas combinado con durabilidad operacional y control preciso de descarga.

La serie está diseñada para aplicaciones de trabajo pesado que involucran uso continuo, incluyendo carguío de alto impacto a partir de camiones volquete articulados y grandes palas para carguío. Apropiada para materiales con densidad aparente de hasta 2,6 t/m3 y tamaños de trozos de hasta 400 mm, los materiales típicos incluirían caliza, carbón y coque, escoria, combustibles alternativos, arcillas y esquisto, y tipos de minerales pesados.

El MF0814T es auto-propulsado y opera mediante un suministro de energía diesel integrado. Con direccionamiento controlado a través de un control umbilical, la unidad puede ser desplegada rápida e independientemente, de acuerdo a la compañía.

Otra división de Aumond Group—Aumund Fördertechnik—anunció el 2012 que pretendía centrarse con mayor atención en el sector minero, y recientemente promocionó sus nuevos elevadores de balde de cubo de Doble-Cadena BW-L como un producto que puede ser muy adecuado para aplicaciones mineras personalizadas específicas.

Aumund ofrece cinco diferentes tamaños de cadena con separación entre cubo de 305 mm y 457 mm. El sistema, equipado con ruadas dentadas de cinco segmentos, comprende una cadena con un pequeño rodillo, una guía de material suelto en los respaldos de los cubos, un anillo tensionador sin dientes y placas conectoras de cubos. Los elevadores de cubos están diseñados para velocidades de 0,5 a 0,7 m/s y para una capacidad de transporte de 142 a 726 m3/h.

El nuevo Alimentador de Material MF0814T montado sobre orugas de Samson Materials Handling es autopropulsado y opera mediante un suministro de energía diesel integrado. La serie está diseñada para aplicaciones de trabajo pesado que involucran un uso continuo.
El nuevo Alimentador de Material MF0814T montado sobre orugas de Samson Materials Handling es autopropulsado y opera mediante un suministro de energía diesel integrado. La serie está diseñada para aplicaciones de trabajo pesado que involucran un uso continuo.

Conveyor Belt Group de ContiTech exhibió su nueva línea transportadora MegaPipe en la feria minera Bauma 2013 que se realizó este año en Munich, Alemania. Con un diámetro externo de hasta 900 mm, la nueva línea MegaPipe ha duplicado la capacidad disponible de las correas cerradas convencionales, de acuerdo a la compañía. Su diseño permite que el ángulo de inclinación de un sistema de correa cerrada aumente en hasta 45°, dependiendo de las propiedades del material suelto.  

El grupo también mostró su línea de producto Flexowell y su sistema transportador de ánulo inclinado Pocketlift, descrito como los únicos sistemas transportadores continuos disponibles para alturas de levante de hasta 700 m y capacidades de hasta 5.000 t/h. Luego de adquirir las líneas Flexowell y Pocketlift a Metso el 2010, ContiTech anunció en Septiembre que también había adquirido las operaciones de correas transportadoras industriales de Metso con sede en Helsinki, Finlandia. El alcance de la transacción incluye una planta de producción de Kalkku, Finlandia, donde ContiTech fabricará correas transportadoras para la minería y para otras aplicaciones industriales.

Unidades de Radio para Faenas Remotas
Muchos proyectos mineros carecen de infraestructura adecuada para movilizar eficientemente la materia prima extraída desde el rajo hasta el terminal o puerto. En consecuencia, según Telestack, un proveedor del Reino Unido de sistemas alimentadores y transportadores móviles, los operadores de la mina a menudo tienen que invertir en costosa infraestructura para facilitar la transferencia, el carguío y el embarque.

Telestack dijo que ha diseñado, fabricado e instalado una variedad de transportadores móviles autoalimentados y alimentadores/tolva que permiten a los productores amontonar y recoger material en la mina; cargarlo en un carro de riel o un camión para llevarlo al puerto; y finalmente, cargar una barcaza o un barco.

La compañía exhibió sus transportadores telescópicos radiales móviles en Bauma África 2013, realizada entre el 18 y el 21 de Septiembre en Johannesburgo, Sudáfrica. Representantes de Telestack dijeron que ya tienen varias unidades trabajando en África, usadas para acopiar/recoger en un rajo o puerto y cargar naves en terminales fluviales y puertos de mar. Las naves cargadas van desde barcazas hasta barcos de menor tamaño, y las capacidades de acopio pueden llegar hasta las 400.000 toneladas de mineral con un sistema estándar e incluso más para aplicaciones adaptadas, según la compañía.

Un transportador radial móvil Telestack trabajando en una operación de acopio.
Un transportador radial móvil Telestack trabajando en una operación de acopio.

Telestack dijo que sus Soluciones de Despliegue Rápido actualmente se encargan de una variedad de materiales desde minerales pesados, hasta carbón y biomasa, con ritmos de transporte de hasta 3.500 tph, a menudo en condiciones extremas.

Las capacidades móviles de la línea de productos brindan una alternativa menos costosa a las grúas portuarias móviles y a los sistemas fijos, dijo Telestack, y demandan un costo de infraestructura e ingeniería civil mucho menor. Las máquinas están diseñadas para operaciones de carguío continuo, y pueden funcionar con energía eléctrica diesel o energía hidráulica diesel por medio de generadores integrados, o desde fuentes de energía en la misma faena. Como son autoalimentadas, se pueden mover alrededor del la mina o el puerto sin ayuda, eliminando la necesidad de que otros equipos las muevan, y se dice que son capaces de vincularse fácilmente con los sistemas de manipulación de materiales existentes.

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