Es esta coyuntura tan cambiante y ambigua que la relación entre cliente y proveedor debe de ser estratégica y no solo una mera relación comercial de intercambio de bienes a corto o mediano plazo.

Las soluciones que damos en el transporte de minerales, con nuestra línea Conveyor Solutions se enfocan en el trabajo en equipo junto con el cliente para encontrar la verdadera problemática y minimizar los riesgos que esto implica.

Por ello, en el presente documento se describirán y analizarán las zonas críticas de un transportador detallando las problemáticas más comunes y nuestras respectivas propuestas de soluciones integrales, esta metodología de trabajo es aplicada en cada una de nuestras visitas y caminatas en campo.

Zonas de impacto y transferencia

Al analizarla debemos de hacernos las siguientes preguntas:

• Observar la carga del mineral ¿la carga está centrada?
• ¿Todo el material es mineral para el proceso o existen partículas ajenas al mismo? (fierros, partes de equipos, etc.)
• ¿La altura de caída es la correcta?
• ¿La zona de impacto tiene polines de impacto o camas de impacto? ¿Cuál es su distribución?, si solo tiene polines de impacto; ¿Funcionan adecuadamente?
• ¿El sistema de sellado es el adecuado? ¿Existe mineral que escapa al sistema de sellado?
• ¿Qué tipo de desgaste superficial presenta la faja transportadora? ¿La faja presenta desalineamiento?

Contestar estas preguntas nos puede dar una visión de como está trabajando la zona de impacto, las respuestas pueden ser resueltas observando la operación y si la mayoría de estas son negativas, entonces se tendrá que trabajar con más información y a detalle para poder analizar que soluciones podriamos aplicar sin impactar en los costos de la operación, algunos ejemplos de soluciones efectivas:

• Dejar de usar retazos de fajas como sistemas de sellado e instalar sistemas de sellado adecuado, cuidando el elemento más importante del transportador; la faja.

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• Seleccionar el sistema de impacto adecuado; algunas veces los polines de impacto no son suficientes, debemos de evaluar el uso de polines y camas de impacto.
• Dimensionar adecuadamente los polines de impacto; la norma CEMA en su ultima edición detalla algunos criterios necesarios:
• El tipo de material a transportar.
• Fuerza de impacto.
• Velocidad de faja
• Diámetro de polín
• Carga a transportar.
• Estas son solo algunas soluciones que podríamos aplicar tentativamente y como una primera instancia. En la práctica; es más común que un grupo de soluciones mejoren las condiciones de trabajo en esta zona crítica.

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• Los limpiadores y su correcta operación Ahora vayamos al otro extremo del transportador y en la ruta observemos si en el camino nos encontramos con montículos de mineral apilado o si nos cruzamos con personal trabajando en recoger el mineral, este es un indicio de que el mineral no está siendo limpiado adecuadamente, analicemos:¿La faja transportadora tiene limpiadores?, de ser así ¿Cuántos?
  • Los limpiadores están instalados adecuadamente?
  • ¿Cuáles se desgastan más, como se desgastan?
  • ¿De qué tipo y dimensión son los limpiadores?
  • ¿existe un plan de inspección y cambios establecido para su reposición?

Es frecuente que cuando un limpiador no cumple su función de forma adecuada, se decida por cambiar de limpiador, de proveedor o hasta en algunas casos, aumentar el número de limpiadores.

• Limpiador Trellex ABC70, diseño en espátula para un correcto desgaste y con dos durezas para una mayor limpieza en la faja, cuidando su integridad. (diseño patentado por Metso Outotec)Algunos puntos importantes a tener en cuenta para una limpieza eficiente son:
  • Elección de limpiador; Una elección incorrecta puede resultar en una corta vida util o una pobre eficiencia del producto.
  • Elección del material de desgaste; También es importante elegir el material de desgaste correcto dependiendo del material transportado.
  • Instalación incorrecta; Un limpiador solo puede funcionar si está instalado correctamente y en el lugar correcto. Una garantía de instalación exitosa es emplear técnicos de servicio experimentados para instalar y ajustar el limpiador , pero también utilizar dispositivos que ayuden a la correcta instalación.

Vibraciones; Una faja que corre inestablemente sobre el transportador y que puede “saltar” debido a rodillos irregulares o dañados reducen la posibilidad de que la correa funcione bien y que además los limpiadores no cumplan su función adecuada.

 El activo más importante: la faja transportadora

La sinergia que se describió anteriormente debe de basarse en el cuidado de la faja, es importante que los accesorios y componentes de un transportador funcionen de forma adecuada, pero es más importante aún que estos elementos no desgasten prematuramente la faja ni la hagan operar de forma inadecuada ya que un cambio de faja necesitará de una inversión mayor no solo por la compra del producto en sí, sino también por el servicio de empalme y el costo que se incurrirá por parar el transportador.

• Una zona de impacto mal dimensionada y operada de forma errada puede generar desalineamiento en la faja transportadora.
• El desalineamiento también se puede dar al no tener una buena limpieza en el retorno de la faja, dejando que el mineral ingrese entre la polea de cola y la faja.
• Si la altura de caída del mineral no es la adecuada, la faja se desgastará prematuramente por impacto.
• Si la zona de impacto lleva camas, se debe de cambiar adecuadamente las barras de impacto ya que el elemento que debe de estar en contacto es el polietileno superior de la barra y no el caucho.
• Con los limpiadores no siempre más es mejor, ni tampoco instalar el accesorio más caro asegurará una mejora al performance.
• ConclusiónSe detallaron solo algunos problemas comunes presentes en los transportadores, y así como estos, existen muchos más que requieren de análisis y trabajo en equipo junto con los usuarios en mina, pero es importante destacar que en un transportador todo está interconectado, es necesario evaluar cada zona específicamente para luego integrar todos estos análisis y tener las conclusiones correctas, nuestra ventaja en Conveyor Solutions es que podemos ver de forma holística todo el transportador, analizar cada problemática y plantear las soluciones que impliquen el menor costo y tiempo de parada a la operación.

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Resumen

Este artículo trata de un estudio de comparación de rentabilidad, es decir del precio de la tonelada de mineral transportada durante la explotación, entre dos opciones significativamente diferentes de transporte: volquetes o faja transportadora.

Primero se presentará el contexto del proyecto tomando como ejemplo, las necesidades de la empresa minera en términos de capacidad de transporte por año (toneladas transportadas por año). Presentaremos también, de manera simplificada, la topografía y las dimensiones del terreno, así como las características técnicas tomadas para la faja transportadora y los volquetes.

Después se calculará el costo de inversión total por tonelada transportada por año, por cada opción, teniendo en consideración los diferentes elementos tomados en cuenta y sus detalles. Luego, haremos un comparativo entre el costo de transporte por volquete o por faja transportadora por año, hasta 20 años de explotación.

Finalmente, en la conclusión del estudio se determinará cuál es la opción de transporte más atractiva económicamente según las necesitas de la mina, el tipo de proyecto minero y su duración de explotación.

Introducción

Existe varias posibilidades para transportar el producto en granel (mineral metálico, residuos filtrados, desmonte, arena, caliza, granos alimentares, etc.).

En Perú, mayoritariamente se utiliza, en las minas, camiones, por simplicidad y costumbre de explotación, desde muchas décadas. Sin embargo, hoy existe la tecnología necesaria para transportar el producto en granel por fajas transportadoras sobre larga distancia y terrenos con topografía montañosa.

El presente artículo compara el precio por tonelada de gráneles transportada sobre larga distancia, así como la rentabilidad, según la duración de explotación, y otros parámetros que se toma en cuenta de acuerdo al proyecto como: la topografía del terreno, las carreteras disponibles para circular en camión, etc.

“Después de tres años de explotación de la mina, el precio de transporte se vuelve rentable con la faja debido a un OPEX bajo y se aumenta la rentabilidad cada año adicional de explotación”.

Contexto del proyecto

Los precios de tonelada transportada por camión o por faja transportadora son muy variables y dependen de varios parámetros. La topografía del sitio, entras otras, es uno de los parámetros más importante, porque fluctúa directamente sobre la potencia necesaria de los motores, el consumo energético, pero también influye mucho sobre las infraestructuras que se establecen, especialmente en las zonas montañosas.

En este inicio del año 2020, la tecnología de detección e identificación de los suelos ricos en minerales está muy avanzada y mejorará rápidamente. Hoy, se puede conocer la concentración de minerales, en zonas muy difícil de acceder, emitiendo ondas por drones. Todo desde su sofá.

Con el objetivo de desarrollar este estudio en los tiempos actuales, donde las minas se encuentran en zonas apartadas, hemos tomado por ejemplo este proyecto conceptual ubicado en la sierra, en zona montañosa, a unas 5 horas en auto de Lima. Se trata de un proyecto subterráneo de explotación de mineral polimetálico, que necesita la extracción de desmontes desde la mina subterránea hasta un depósito ubicado en superficie, para permitir la excavación de la mina y así extraer el mineral.

Ese terreno se descompone en dos partes distintas: una primera parte subterránea plana, donde la faja transportadora y volquetes tendrían la misma trayectoria (desnivel = 10m, longitud = 1.25km), y una segunda parte montañosa, con un desnivel de +180m entre la bocamina y el terreno de depósito, donde se separará las dos soluciones.

De hecho, los volquetes tendrían que tomar la única vía sinuosa que permite alcanzar el depósito (2.5km). La faja transportadora, construida sobre medida, se apoyará sobre una estructura metálica (ver fig. 2 por ejemplo) que sube la montaña directamente (1 km). Así, tendríamos una distancia total de 2.25km para la faja transportadora y 3.75km para los volquetes (ver fig. 1). Abajo las características necesarias por la empresa minera para transportar los desmontes:

Con esos datos se calculará el precio de transporte en primer lugar por faja transportadora y después por volquetes, con el objetivo de comparar esos dos métodos de transporte.

1. Costo de tonelada transportada por faja transportadora

El Costo de la tonelada transportada con Fajas Transportadoras (CFT) se descompone en dos partes distintas: el CAPEX (“Capital expenditures” = costo en capital) y el OPEX (“Operational expenditures” = costo en operación).

EL CAPEX corresponde al precio inicial de compra del entero equipo de la faja transportadora. Incluye la ingeniería completa del sistema, el suministro de los componentes electro-mecánicos y estructurales, los recambios capitales, el transporte global del equipo desde la fábrica hasta el sitio, el montaje de la estructura y de los componentes electromecánicos, la maniobra y supervisión para pruebas y puesta en marcha, los movimientos de tierra, la cementación y las obras civiles. El CAPEX de la faja transportadora diseñada para este proyecto tiene un estimado de US$ 6 100,000 de inversión total.

El OPEX representa los costos de operaciones necesarios para el funcionamiento del sistema. Se descompone en OPEX 1 y OPEX 2. El OPEX 1, engloba el costo del personal para operación, de los recambios y del personal para mantenimiento, y se estima un costo de 90,000 US$/año de explotación. El OPEX 2, representa el costo del consumo eléctrico por año de explotación. Abajo una tabla rezumando este cálculo:

Entonces OPEX = OPEX 1 + OPEX 2 = 170,784 US$/año de explotación. Finalmente, el costo de la tonelada de desmontes transportados por faja transportadora según los años de explotación se calcula de la manera siguiente:

(CFT en US$/tonelada, N = años de explotación, T = Tonelaje transportado en 1 año)

2.Costo de la tonelada transportada por volquetes

El transporte por volquetes se compone únicamente del OPEX, porque se alquila los servicios de una empresa de transporte por camión, con un costo fijo por tonelada transportada según la distancia que recorre y la topografía, y progresivo según el número de años de contrato firmado con la empresa.

Esos servicios incluyen alquiler de volquetes, conductores, seguro de camiones, petróleo, mantenimiento (neumáticos, lubricante, filtros, piezas de desgaste, herramientas de mantenimiento, etc.), y almacén de los camiones. Los mejores precios de transporte por volquetes en Perú son los siguientes:

3. Comparativo de costos de faja transportadora y volquetes

Con los precios determinados por los dos tipos de transporte, se puede comparar los precios de la tonelada transportada según el tiempo de explotación de la mina:

Este gráfico permite determinar a partir de cuánto tiempo el transporte por faja transportadora se vuelve rentable. Somos conscientes que la inversión inicial del sistema complejo de faja está muy alta, y así el costo de la tonelada muy alto en comparación con el precio de transporte por volquetes. Sin embargo, después de tres años de explotación de la mina, el precio de transporte se vuelve rentable con la faja debido a un OPEX bajo y se aumenta la rentabilidad cada año adicional de explotación.

Conclusiones

Este estudio permite determinar, para un proyecto específico, el tiempo “T” de explotación a partir del cual el transporte por faja trasportadora se vuelve más rentable que por volquetes. Este tiempo “T” sería de tres años de explotación según los elementos considerados.

El tiempo “T” cambia en función de una multitud de parámetros, tales como el volumen diario a transportar, la topografía del terreno, la confianza de explotación de la mina por muchos años, las infraestructuras ya disponibles en el sitio, etc. Pero, podemos concluir que mientras la explotación es más larga la opción de transporte de minerales por faja transportadora llega a ser más rentable. Sin embargo, cada proyecto minero es único, y por eso hay que hacer una estimación para cada caso, para conocer cuál de las soluciones permitiría ahorro máximo.

Clément Couvreur

Ingeniero Mecánico

TÉCNICO-COMERCIAL EN

LATINOAMÉRICA – LIMA, PERÚ RBL REI

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Estos factores incrementan los capex (inversión de capital) como el opex (costo de operación). Al diseñar un equipo aparte de considerar estos factores es necesario cumplir con los requerimientos del demandante en tanto el tonelaje a transportar, el tipo de material, topografía, entre otros, con lo cual se realiza la ingeniería de diseño la cual a groso modo contempla un gap de un 20% sobre los requerimientos de operación. Con esto se tiene la seguridad de que al operar el equipo transportador con el material considerado originalmente no se tendrá inconvenientes en el desempeño de todos los componentes del sistema, sobre todo los críticos, entre ellos: cinta transportadora, motor, poleas y estaciones de polines.

Este 20% es una reserva ante un mayor requerimiento de material a transportar, por incremento de producción o atollo del chute de alimentación del equipo transportador, entre otros.
Frecuentemente este porcentaje de reserva es utilizado en operación, de manera que es común encontrar transportadores operando en su condición de diseño.

Esta situación tiene las siguientes consecuencias, que a la larga dificultan la normal operación e incluso ocasionan paradas no programadas con las consiguientes perdidas de producción. Ante cualquier requerimiento imprevisto, por ejemplo, atollo del chute alimentador, no tendremos potencia para desatollarlo.

Al no poseer en la operación este gap de reserva considerando al realizar la ingeniería de diseño del equipo transportador, nos encontraremos con problemáticas derivadas de sobrecargas en los componentes móviles ya señalados. Es importante destacar que cuando se habla de un tonelaje de diseño, la faja transportadora es adecuada para operar hasta ese tonelaje y no superior. Normalmente en las operaciones mineras se habla de tonelaje promedio, lo cual implica que el tonelaje de diseño durante varios espacios de tiempo puede ser superado. Por ejemplo, un equipo diseñado para 1.200 t/h durante una hora operó durante 18 minutos a 500 t/h y durante 42 minutos 1.500 t/h, por lo cual su condición de operación fue de 1.200 t/h promedio, pero en realidad durante 2/3 del periodo se operó un 25% sobre la capacidad de diseño del equipo transportador.

Si trabajamos sobre la condición de diseño, una de las primeras señales o síntomas que detectaremos son derrames de material en diferentes puntos del transportador.

Por efecto de los derrames, los polines de carga o retorno no giraran libremente y aumentaran por consecuencia los roces, con el consiguiente aumento de tensiones en el trasportador.

Esto aumenta las probabilidades de atrapamiento de material entre la faja transportadora y polea de descarga, lo cual nuevamente demandará mayores tensiones en el equipo, la situación se magnifica en los equipos con fajas cables de acero, dado que estas por su baja elongación no pueden reaccionar ante piedra atrapadas.

Por el aumento de tensiones y roces adicionales ya comentados, el equipo transportador comienza a demandar mayor potencia lo que nuevamente aumentará las solicitaciones de tensiones.

Al aumentar las tensiones, los factores de seguridad de la faja transportadora comienzan a disminuir y esta alza de tensión tendrá efectos sobre los empalmes.

Es importante destacar que el diseño de un equipo trasportador considera todos los accesorios que lo conforman. Cuando incrementamos o agregamos un elemento adicional estamos también variando esta condición calculada inicialmente. Cualquier elemento que toque la faja transportadora incrementará la tensión resultante total en el equipo, siendo relevantes por ejemplo el extender los skirtboard y agregar limpiadores o raspadores no considerados en el diseño original.

Todas estas situaciones que incrementan las tensiones en el equipo traen como consecuencia que los requerimientos de mantención aumenten, con la consiguiente baja en la disponibilidad del equipo y aumento de los costos de operación.

Es importante por ende operar dentro de los parámetros recomendados para la operación del equipo transportador, los cuales siempre son un 20% menos de la condición de diseño considerada. Los valores tanto de operación como de diseño son “peak” a los cuales el equipo podría operar; no son valores promedio.

Las condiciones de operación deben estar regidas al igual que un semáforo de tránsito.

Verde: Dentro de las condiciones de operación recomendadas por el diseño

Amarillo: Sobre las condiciones de operación recomendadas, bajo las condiciones de diseño.

Rojo: Sobre las condiciones de diseño.

Autor: Patricio Candia G. 

Consultor Especialista Ingeniero Químico de la Universidad de Concepción de Chile. Especializado internacionalmente en Equipos Transportadores, Conminución de Minerales y Tecnología de Correas Transportadoras.

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