Resumen
El carguío y el transporte constituyen las acciones que definen la principal operación en una faena minera. Estas son los responsables del movimiento del mineral o estéril que ha sido fragmentado en un proceso de tronadura.
En las faenas mineras es crucial un diseño eficiente donde la operación de carguío trabaje en forma integrada con los camiones, que en la mayoría de las aplicaciones constituyen un elemento de alto costo en el conjunto del sistema de carguío y transporte.
El presente documento describirá los principales equipos utilizados de carguío y transporte para la explotación a cielo abierto y subterráneo.
Introducción
La planificación y operación de un sistema de carguío y transporte en una faena minera constituyen un sistema. Para una óptima planificación y operación de minas se consideran todos los factores que afectan los costos y productividad de estos sistemas. Los camiones y el carguío no pueden trabajar solos como una herramienta efectiva de movimiento de tierra, excepto en raras circunstancias.
En las faenas mineras es crucial un diseño eficiente donde la operación de carguío trabaje en forma integrada con los camiones, que en la mayoría de las aplicaciones constituyen un elemento de alto costo en el conjunto del sistema de carguío y transporte. No hay un tipo de carguío ideal para todas las aplicaciones. Es así que la operación de carguío y transporte puede representar hasta el 50% de los costos totales de explotación de una mina a cielo abierto y los ahorros generados por una mejora impacta directamente en un costo menor por tonelada de material transportado.
Los grandes camiones son los equipos más ampliamente usados como herramienta de movimiento de material en explotaciones a rajo abierto. Son, en su mayoría, las máquinas más flexibles para grandes movimientos de tierra. No obstante lo anterior, cualquiera sea el tipo de carguío seleccionado, la decisión de usar camiones como la herramienta de transporte es el criterio que determina el esquema global y la economía de la mina.
El presente documento describirá los principales equipos utilizados de carguío y transporte para la explotación a cielo abierto y subterráneo.
Desarrollo
Carguío y Transporte Explotación Cielo Abierto
Los equipos de carguío pueden separarse en (1) unidades discretas de carguío -palas, cargadores frontales, retroexcavadoras- y (2) máquinas de flujo continuo, como es el caso de dragas – permiten remover la sobrecarga en minas de carbón y luego ir extrayendo los mantos de carbón de manera selectiva y las excavadores de balde que realizan una operación continua de extracción de material y que se utilizan principalmente en minería de material blando o remoción de sobrecarga no consolidada
En minería a cielo abierto, uno de los equipos de carguío más utilizado son la Palas -eléctrica o hidráulica- ya que son de bajo costo por unidad de producción (costo unitario), pueden manejar grandes volúmenes de material, son flexibles debido a que cada modelo puede combinarse con varios modelos de camiones. Asimismo, requieren de grandes volúmenes de material volado porque tienen poca movilidad para trabajar en varias frentes al mismo tiempo.
Los Cargadores Frontales son la alternativa al uso de palas eléctricas o hidráulicas. Una de las mayores ventajas son su movilidad y la posibilidad de manejar grandes volúmenes de material (los cucharones más grandes superan las 40 yd3). Estos equipos deben maniobrar para descargar en el camión y para acceder a la frente de trabajo, a diferencia de las palas con base fija, que rotan en torno a la misma. Los cargadores permiten mayor flexibilidad en la producción pues pueden desplazarse con relativa facilidad y rapidez de una frente de trabajo a otra, utilizan combustible por lo que el costo unitario es mayor que una pala. Se utilizan en mediana y gran minería, tanto para minerales industriales como metálico
En relación a la selección de equipos de transporte en minería a cielo abierto, el más utilizado es el uso de camiones, los cuales pueden desplazarse libremente por cualquier camino. Los camiones mineros están especialmente diseñados para su utilización en minería y pueden acarrear sobre 350 toneladas de material en cada ciclo, lo que genera un bajo costo de operación. Otra consideración importante es bajo costo de capital, versatilidad en el incremento o decremento de la flota, autonomía y mejor match factor con los equipos de carguío.
Carguío y Transporte Explotación Subterránea
Revisados diferentes tipos de faenas subterráneas, no existe una que tenga un sistema de carguío y transporte idéntico a otra. Esto es debido a que el sistema escogido responde a criterios particulares de cada mina, como la geometría del yacimiento mineralizado, el tipo y calidad del macizo rocoso, la profundización de las labores, cantidad de material a extraer, criterio de costos, entre otros.
La mayoría de los casos revisados, utilizan un sistema de acarreo de minerales discreto mediante camiones de bajo perfil, trenes o por el mismo LHD que acarrean el mineral distancias largas hasta un chancador o hasta el punto de vaciado para camiones, mermando el rendimiento de estos equipos. La correa transportadora es una alternativa para transportar minerales de forma continua, pero requiere de un chancador previo debido a la restricción sobre el tamaño máximo tratable.
Es así que en Mina Henderson, el sistema de carguío y transporte está compuesto por los siguientes componentes: LHD de 8,7 (yd3); Piques de traspaso con diámetro de 2,1 (m); Camiones de bajo perfil de 72 toneladas; Correa transportadora de 24 (km), aproximadamente. En tanto, en la faena de cobre/oro Mina Northparkes E26 Lift2, los componentes del sistema de carguío y transporte son: Flota de 6 equipos LHD eléctricos, con capacidad de balde de 7,8 (yd3); Correa transportadora; Skip, para la extracción del mineral a superficie. En la mina El Teniente, el método de explotación es el Panel Caving, tipo Hundimiento Avanzado al Límite. En este caso se operan equipos LHD semiautomáticos de 13 yd3 que descargan a un buzón con parrilla y martillo picador que alimenta de mineral mediante Plate Feeder a un chancador de mandíbula. Luego a través de correas transportadoras de 48", el mineral es enviado al pique OP-17 Hw, para ser posteriormente transportado a Planta Colón por medio del FFCC Ten 8.
Por lo tanto, el equipo de mayor interés que pueden realizar en una sola operación el carguío y transporte del material es el Load Haul Dump (LHD), que es una pala de bajo perfil para minería subterránea, que tiene autonomía para realizar eficientemente traslados de hasta 300 metros de material, con rendimientos decrecientes en función de la distancia recorrida. Tienen la particularidad de poseer un balde (o cuchara, de ahí que también se denominen scoops) de gran tamaño, el cual puede ser elevado para cargar un equipo de transporte, tal como un camión de bajo perfil o un camión convencional. Poseen una gran versatilidad y por ende son equipos de alta productividad a un bajo costo operacional.
Finalmente, se tendrá que elegir un camión compatible con el sistema de carguío que se utilizara. Los camiones pueden ser convencionales, articulados o de bajo perfil. No obstante, el camión de bajo perfil está diseñado para operar en labores subterráneas, de allí que en su diseño se privilegia su poca altura en comparación a camiones de la misma capacidad de carga vistos anteriormente.
Conclusiones
Los sistemas de transporte y carguío son el más flexible método de gran escala de movimiento de material usado en el mundo. Estos sistemas están sujetos a un número mínimo de restricciones, pero ello no significa que sean los más económicos para toda clase de operaciones mineras. La eficiencia y el costo de efectividad de camiones es sensible a diversos elementos, pero cada uno de ellos afecta los costos en un menor grado. La inadecuada combinación de varios factores, aunque ello parezca insignificante, puede resultar costosa en un sistema de transporte y carguío.
En minería subterránea, factores como la profundización de los yacimientos, la aparición de rocas más competentes y por ende con una fragmentación más gruesa, la disminución de la ley del mineral (ej. pórfidos de cobre en profundidad) y un aumento progresivo de los costos asociados a la extracción del mineral, han gatillado la necesidad de estudiar alternativas que permitan aumentar la productividad del sistema, con el fin de mantener o mejorar la rentabilidad del negocio minero. Y en este sentido, la evolución del sistema de manejo de materiales en la minería subterránea ha sido adoptada para manejar la presión asociada a los equipos capaces de manejar granulometría más gruesa.
De esta forma, aparecen los LHD (load-haul-dump), que basados en el concepto de Cargar-Transportar y Descargar surgen como la solución más efectiva para compatibilizar la terna Rendimiento-Capacidad-Maniobrabilidad. Esta estaba limitada principalmente a la necesidad de minimizar el desarrollo de infraestructura y por ende el costo que implica construir accesos a labores subterráneas. Si bien los equipos LHD pueden realizar labores de carguío y transporte (equipos mixtos), el estado del arte muestra que no se debe exigir distancias de transporte sobre los 300 metros. Esto debido a que mermaría la vida útil de los componentes mecánicos del equipo, puesto que no fueron diseñados para transportar grandes distancias. Además, disminuiría la productividad del equipo, ya que ésta está en función de la distancia de acarreo. Luego, mientras menor sea la distancia de acarreo, menor será el tiempo de ciclo de la pala, y por ende se esperaría una mayor productividad. La capacidad de carga está sujeta al tamaño del balde, y éste a la vez, del tamaño del equipo LHD.
Bibliografía
Planificación y operación de un sistema de carguío y transporte
http://www.editec.cl
Tecnología Minera
http://www.tecnologiaminera.com
Sistemas de Carguío y Transporte
http://www.codelcoeduca.cl
Eliana Eyzaguirre Gálvez
Magister en Gestión de la Industria Minera
