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Excavadoras de explotación minera a cielo abierto en Fortescue: Producción con precisión

La tercera mina de mineral de hierro más grande de Australia está ampliando su flota de máquinas de excavación de explotación minera a cielo abierto como parte de un programa de 8.400 millones de dólares de EE. UU. para triplicar la producción para mediados de 2013

jul-2012

El alcance de las operaciones de minería y transporte de mineral de hierro en la región de Pilbara de Australia Occidental es tan vasto que no es fácil de entender, siendo más grande que cualquier otro auge minero regional en una industria global que se especializa en equipos enormes y planes ambiciosos.
 
Los números hablan por sí mismos: La Oficina de Recursos y Economía Energética (Bureau of Resources and Energy Economics) (BREE) de Australia anunció en junio que los envíos de mineral de hierro de los productores de Pilbara llegó a un total de 463 millones de toneladas métricas el año pasado, y vaticinó que la cifra aumentaría durante el siguiente año fiscal a 510 millones de toneladas métricas. Las estadísticas del gobierno de Australia Occidental también muestran que la financiación de las inversiones de los 15 proyectos de minerales de hierro, que están ahora en etapas avanzadas de desarrollo en toda la región, ascienden a un total de 25.600 millones de dólares de EE. UU.
 
Rio Tinto, el segundo productor mundial más grande de mineral de hierro después de Vale de Brasil, está extrayendo mineral de Pilbara a un ritmo de 230 millones de toneladas métricas/año, y trata de aumentar la producción futura en etapas, inicialmente a 283 millones de toneladas métricas/año y por último a 353 millones de toneladas métricas/año para la primera mitad de 2015.
 
Rio Tinto, que ha asignado 4.200 millones de dólares de EE. UU. para esta ampliación, cuya mayor parte se dedicará a mejoras de instalaciones portuarias y ferroviarias, está a la esperas actualmente de aprobaciones de sus socios de empresas conjuntas y del gobierno de Australia Occidental para avanzar en los aumentos de capacidad de producción de las minas a fin de respaldar estos planes de ampliación.
 
La competencia más directa de Rio Tinto en este mercado, BHP Billiton, también ha anunciado planes para ampliar su producción de mineral de hierro de Pilbara, gastando primero 7.400 millones de dólares de EE. UU. para aumentar la producción de sus actuales 155 millones de toneladas métricas/año a 225 millones de toneladas métricas/año para 2014, y después a 350 millones de toneladas métricas/año posiblemente para 2020, y con el tiempo a 450 millones de toneladas métricas/año, aunque no proporcionó ninguna fecha objetivo específica para lograr esa producción.
 
La competencia agresiva es lo normal en el mercado de mineral de hierro de Pilbara, y ninguna compañía ha seguido esa estrategia de forma más resoluta que Fortescue Metals Group, el tercer mayor productor, que no tenía presencia física en la región antes de su fundación en 2003 pero que ha crecido convirtiéndose en un participante importante, disponiendo de 2.200 millones de toneladas métricas de reservas de hematita, casi 12.000 millones de toneladas métricas de recursos de mineral y actualmente está en medio de una estrategia de expansión que casi triplicará su producción anual de 155 millones de toneladas métricas a mediados de 2013. La producción objetivo indicada por FMG para 2012 es de 55 millones de toneladas métricas.
 
Los miles de millones presupuestados por los tres productores principales asegurarán que no habrá una reducción a corto plazo de las actividades mineras en los alrededores de Pilbara, pero la disminución de demanda reciente en el mercado de mineral de hierro, junto con la mayor atención prestada por las megacompañías de explotaciones mineras a sus accionistas’ satisfacción en comparación con gastos de ampliación sin restricciones, más la perspectiva de una mayor competencia en los mercados de China/India de Vale, parecen haber moderado algo los planes de inversión más ambiciosos de los tres grandes de Pilbara. A principios de junio, por ejemplo, el director general Nev Power de FMG anunció que la compañía estaba reevaluando su intención de aumentar la capacidad de producción a 250 millones de toneladas métricas/año para 2015, y en vez de eso puede llevar a cabo una serie de aumentos de producción sencillos de 20 a 50 millones de toneladas métricas/año durante ese tiempo.
 
Su competencia, Rio Tinto y BHP Billiton, también ha estado enviando diversas señales referentes últimamente a sus planes de inversión a largo plazo. El presidente Jac Nasser de BHP Billiton, al hablar en mayo en el Instituto Australiano de Directores de Compañías, dijo que la industria minera actualmente “tiene más proyectos que flujos de caja” y que el “horizonte de inversiones ha cambiado”, y si BHP Billiton no pudo cumplir con sus criterios en ningún otro proyecto, redirigiría el capital a otros proyectos o no lo invertiría en absoluto. Se informa que el director general de Rio Tinto, Tom Albanese, redactó un memorándum para la compañía el 2 de julio en que anunció una reducción del 10% en costos de apoyo y servicios en el futuro después de incurrir en un aumento del 30% en esos gastos el año pasado, siendo Australia una de las áreas de operación de mayores costos.
 
No obstante, los directores de operaciones de minerales de hierro de Rio Tinto y BHP Billiton, Sam Walsh y Ian Ashby, respectivamente, han sostenido públicamente que los planes de inversión de sus compañías en las operaciones de Pilbara seguirán sin cambiar en gran medida. Resulta interesante que Ashby de Billiton anunció de forma inesperada su dimisión en marzo después de sus comentarios informales referentes a la ausencia de crecimiento percibida de la demanda de mineral de hierro china causada por una reducción drástica del precio de las acciones de la compañía.
 
Aumento rápido de los ingresos
FMG, como compañía incipiente que emergió de la adquisición de Allied Mining & Processing por Metal Group Pty. Ltd. en 2003, obtuvo sus primeras concesiones mineras en Christmas Creek en el mismo año, así como sus concesiones iniciales en Cloudbreak. Cuatro años después, en octubre de 2007, empezó a extraer mineral en Cloudbreak; en abril de 2008 completó el ferrocarril de Cloudbreak a Port Hedland y cargó su envío inicial de mineral de hierro en un barco, en su puerto de Herb Elliott, en mayo. Hoy en día, dispone de 85.000 km2 de concesiones mineras en Pilbara y los ingresos anuales informados son de unos 5.500 millones de dólares de EE. UU.
 
Las operaciones de minería y procesamiento de FMG son operaciones de procesamiento que están centradas actualmente en su Centro Chichester, la región más oriental de las tres áreas regionales de actividad en Pilbara, donde están ubicadas las minas Cloudbreak y Christmas Creek. Se espera que una nueva mina de 60 millones de toneladas métricas/año en el centro Solomon, a 120 km al oeste de Chichester, empiece la producción a fines de 2012, y FMG está activamente perforando sus propiedades del Centro Western, donde ya ha encontrado 625 millones de toneladas métricas de mineral de calidad que con el tiempo pueden abastecer una nueva instalación portuaria contemplada por la compañía en Anketell Point, Australia Occidental
 
Además, el descubrimiento más reciente de FMG, Nyidinghu, está a menos de 35 km del Centro Chichester y, según la compañía, contiene al menos 2.000 millones de toneladas métricas de hematita tipo Brockman de alta calidad. La compañía está evaluando la producción inicial de Nyidinghu y se está fijando en un proyecto a escala completa como su siguiente paso de desarrollo.
 
Aunque su horizonte de producción a largo plazo pueda no ser transparente por el momento, FMG definitivamente se concentra de forma ajustada en objetivos a corto plazo a medida que pasa al año final de su programa de “T155” para aumentar la producción a 155 millones de toneladas métricas/año.
 
En la mina Cloudbreak se extrae y se procesa actualmente mineral a un ritmo de 40 millones de toneladas métricas/año. Antes, durante este año, FMG recibió la aprobación del gobierno para seguir adelante con la ampliación de Cloudbreak, que incluirá el desarrollo de nuevas bocas, vertederos de residuos y una modernización de las instalaciones de procesamiento de mineral, lo que conduce a un aumento de producción de mineral a 50 millones de toneladas métricas/año.
 
La mina cercana más nueva de Christmas Creek está produciendo actualmente 35 millones de toneladas métricas/año y está aumentando lentamente hasta alcanzar una producción ampliada de 40 millones de toneladas métricas/año para fines de 2012. Se está llevando a cabo la construcción de una segunda instalación de procesamiento de operaciones en Christmas Creek, y según FMG, se lograrán sinergias en Cloudbreak/Christmas Creek mediante el reparto de corrales y el cargador de trenes junto con la expansión de instalaciones mineras de agua y electricidad.
 
En general, las ampliaciones aumentarán la capacidad instalada del Centro Chichester a 90 millones de toneladas métricas/año al final de este año, mientras que se enviarán unos 5 millones de toneladas métricas/año adicionales a través de Christmas Creek de la empresa conjunta Fortescue/BC Iron Nullagine.
 
FMG dijo que esperaba recibir la aprobación del Departamento de Minas y Petróleo de Australia Occidental para empezar su explotación minera a escala máxima en Solomon a fines de junio de 2012. El primer mineral procesado por la nueva instalación de procesamiento de mineral Firetail de 20 millones de toneladas métricas/año en Solomon está programada para diciembre de 2012, seguido por la puesta en marcha de la instalación de procesamiento de mineral de Kings de 40 millones de toneladas métricas/año en marzo de 2013.
 
Apoyo de la tecnología
Todos los productores importante de Pilbara hacen gran uso de la tecnología para reducir los costos, el tiempo y los recursos humanos requeridos para operar instalaciones de minería y procesamiento grandes y complejos en lugares remotos. Por ejemplo, Rio Tinto desplazó recientemente cinco camiones de acarreo autónomos Komatsu de su mina de West Angelas, donde estuvieron acarreando desperdicios por rutas sin conductores en un programa de prueba, a su mina de Yandicoogina, donde se asignarán al acarreo y a la descarga de mineral de hierro, junto con otros cinco camiones autónomos nuevos Komatsu. Rio Tinto tiene planes para añadir 150 camiones de acarreo autónomos Komatsu para sus operaciones de Pilbara en los próximos cuatro años. Gastará también unos 442 millones de dólares de EE. UU. para automatizar los trenes en sus amplias líneas ferroviarias.
 
Incluso BHP Billiton, considerada generalmente como menos inclinada a gastar dinero en tecnología de punta, que prefiere basarse en productos de funcionamiento demostrado, está observando la integración de camiones autónomos Caterpillar en algunas de sus minas y abrirá un centro de operaciones remotas integradas en Perth, similar a los ya establecidos por Rio Tinto, que coordinará la programación, la planificación y el control a corto plazo de Pilbara, basándose en operaciones desde un lugar central.
 
FMG tampoco ha sido discreto en cuando a la adopción de nueva tecnología y, de hecho, pedirá pronto una flota grande de camiones de acarreo autónomos Cat para sus minas más nuevas. Algunos acontecimientos recientes explican que, cuando los gestores e ingenieros de la compañía están convencidos de que una nueva tecnología, o un nuevo modelo de equipos de producción, puede ayudar a FMG a cumplir con sus objetivos de producción, no esperan necesariamente hasta el final de las pruebas de prototipos antes de efectuar una orden de compra. Ese fue el caso en 2011, por ejemplo, cuando Vermeer, un fabricante de Iowa con sede en EE. UU. de máquinas de excavación de superficies, hizo una demostración de su modelo más reciente, el T1655.
 
FMG ha usado máquinas de explotación minera a cielo abierto en las operaciones de Cloudbreak y Christmas Creek; de hecho, la disposición de la mina Cloudbreak fue planificada desde el principio como una operación de tipo de de explotación minera a cielo abierto debido a la forma larga y poco profunda del depósito y a la necesidad económica correspondiente para una minería selectiva. Las condiciones en Christmas Creek son similares, y varias bocas de mina más recientes son exclusivamente lugares de excavadoras de explotación minera a cielo abierto exclusivamente, empleando tanto máquinas Vermeer como Wirtgen.
 
La flota Vermeer para minas comprendía, en 2011, nueve máquinas de explotación minera a cielo abierto T1255, en su momento la máquina Vermeer más grande. Pero, con el tiempo, apareció la nueva 4200 SM de Wirtgen, una máquina mucho más grande que, durante las pruebas en la obra de 2009, logró velocidades de corte dos veces mayores que su hermana aún más pequeña, la 2500 SM de Wirtgen. FMG hizo rápidamente un pedido de 4200 SM adicionales, de las que 10 iniciarán el servicio en Christmas Creek, y Vermeer se enfrentó a la posibilidad de perder pedidos en el futuro.
 
Desarrollo demorado
Vermeer había empezado a desarrollar una mayor máquina de explotación minera a cielo abierto en 2007 pero decidieron aminorar el ritmo del proyecto durante la recesión económica global de 2008-2009. Esa calma pasajera en el desarrollo, señaló Mark Cooper, el director superior de Vermeer de excavaciones especiales, realmente dio a la compañía la oportunidad de revisar y modificar algunos elementos de diseño importantes antes de pasar al diseño de prototipos. Entre las decisiones importantes que deben tomarse sobre el concepto de las máquinas estaba si hacer una unidad de tipo cortar y dejar o cortar y cargar para coincidir con el método de la competencia.
 
Vermeer decidió que el método de cortar y cargar, en el que la máquina transfiere material excavado por medio de una banda transportadora interna para fijar el ritmo de los camiones de acarreo, comprendía demasiados factores variables que podrían afectar las velocidades de producción, como cambios de la velocidad de corte y el número de camiones de acarreo disponibles, por ejemplo, y en vez de eso escogió el diseño del T1655 de dejar el material cortado en posición para la carga y el acarreo subsiguientes por parte de otros equipos. Para ayudar a los clientes potenciales a escoger el método correcto, Vermeer ha desarrollado un programa de “laboratorio de suelo” para evaluar y proporcionar datos detallados sobre el método de corte y la carga más eficientes para las condiciones del sitio, según Cooper.
 
Con la activación de la actividad económica, Vermeer siguió adelante con la modernización de la instalación de 8 millones de dólares de EE. UU., dedicada exclusivamente a la producción del primer T1655 y máquinas subsiguientes. Se completó un prototipo de máquina en mayo de 2011 y se envió prontamente a Australia, donde se rearmó y transportó a Christmas Creek en septiembre. Después de unas 1.000 horas de pruebas de campo en un entorno de producción, FMG hizo un pedido de siete T1655 en octubre, incluido el que ya está en la obra. En el momento de la visita de E&MJ a las instalaciones de Vermeer y FMG en Australia Occidental a principios de junio, el segundo T1655 estaba en la instalación de Perth de Vermeer esperando el envío, y se estaban construyendo cinco más en la planta de la compañía en Pella, Iowa, donde la producción tiene como objetivo terminar una máquina cada 60 días.
 
Nuevo tambor que mejora el diseño anterior
El T1655 de 181 toneladas métricas (200 toneladas cortas) duplica en peso y tamaño a su antecesor, el T1255. Mide 5,2 m (17 pies) de alto desde el suelo hasta la parte superior de la cabina completamente extendida, 13,4 m (44 pies) de largo y 6,4 m (21 pies) de ancho. También difiere considerablemente del T1255 en que el tambor de corte es ahora de mando directo en vez de impulsado por cadena. Al tener motores de impulsión conectados directamente al tambor de corte no solamente mejora la eficiencia del tambor de corte, sino que también reduce los costos de desgaste relacionados con transmisiones de cadena, rueda dentada o correa, explicó el gerente ingeniería de Vermeer, Jeff Flahive. El tambor está montado en la parte trasera de la máquina, permitiendo cortar material mientras las orugas permanecen en el terreno sin cortar. Esto, y el bajo centro de gravedad de la máquina, proporciona una amplia tracción y mantiene el T1655 equilibrado y estable. El tambor de corte tiene una característica de inclinación patentada que permite una inclinación de 5° en cualquier sentido para producir un área excavada lisa.
 
Durante las pruebas del prototipo en la mina de Christmas Creek, el aumento de productividad de la máquina se hizo evidente rápidamente debido a su tamaño, potencia y eficiencia de corte: El T1655 demostró ser capaz de cortar 2.500 toneladas métricas/hora de hematita, comparado con la máxima producción del T1255 de unas 600 toneladas métricas/hora.
 
El T1655 tiene orugas hidrostáticas dobles para la rotación independiente en cualquier sentido. Tiene una característica de control de carga que permite a la máquina ajustar automáticamente la velocidad de desplazamiento a fin de usar la potencia máxima del motor, haciendo así que la máquina sea más productiva. Esto proporciona una velocidad de desplazamiento estable sobre el terreno para lograr la máxima productividad en condiciones variables. El barril de corte puede excavar 3,7 m (144 pulg.) de ancho a una profundidad máxima de 68,6 cm (27 pulg.), a una velocidad de 5 a 8 pies/minuto, dejando detrás una franja de fragmentos uniformes de 15 a 20 cm (6–8 pulg.) cuando la profundidad de corte se fije correctamente para las condiciones predominantes.
 
El T1655 dispone de dos motores Cat C18 ACERT que suministran un total de 895 kW (1.200 hp). Ambos motores transfieren potencia a un mando de bomba común; en condiciones normales cada motor suministra potencia por igual a la máquina, pero si se desactiva uno, la máquina puede seguir funcionando con un solo motor. Dispone de un depósito de combustible de 3028 litros (800 gal) que proporciona más de 13 horas de operación continua a una potencia máxima.
 
Como último miembro de la gama de máquinas de excavación de superficies Terrain Leveler de Vermeer, el T1655 también dispone de una nueva pantalla TEC Plus que permite las comunicaciones y las supervisa entre diversos módulos de control instalados en toda la máquina. La pantalla TEC Plus permite al operador supervisar y controlar las funciones de la máquina, y mejora las capacidades de diagnóstico internas. El sistema de control basado en microprocesador de la máquina impide que el operador cometa errores de operación importantes, según la compañía.
 
Vermeer también incluyó mejoras en la cabina, incluidos un sistema de aire filtrado, sistemas de calefacción/enfriamiento dobles, gomaespuma de atenuación de ruidos y asientos dobles de suspensión máxima. Durante la operación, la cabina sube a una altura máxima de 5,2 m (17 pies) y también se desplaza hacia afuera 58 cm (23 pulg.) para mejorar la visibilidad. La cabina, aislada de la estructura principal de la máquina por cojines neumáticos, cumple con las normas de ROPS.
 
Localización de hierro
En Cloudbreak y Christmas Creek, la naturaleza tabular plana de los yacimientos dificulta la extracción de mineral mediante técnicas de perforación y voladura tradicionales debido al riesgo de aumentar los niveles de sílice por la mezcla de mineral y desechos. Aunque la cubierta de material se vuela, se carga y se acarrea por métodos convencionales, las capacidades de corte de precisión de las máquinas de explotación minera a cielo abierto, al ofrecer la capacidad de “localizar” vetas de mineral sinuosas, hacen que sea una herramienta muy eficaz para lograr los objetivos de producción de las minas.
 
En Christmas Creek, hay actualmente cinco bocas activas, donde se extrae un volumen diario específico de mineral que permite a FMG cumplir con las especificaciones del producto. Una vez que se ha explotado el yacimiento, exponiendo quizás el 60% o más de mineral, las máquinas de explotación minera a cielo abierto van al trabajo, cortando a una profundidad (~400 mm) que se ha determinado para proporcionar la mejor combinación de velocidad de corte y fragmentación uniforme sin finos excesivos. La capacidad de inclinación del tambor para ajustarse a las irregularidades del terreno, junto con la profundidad de corte ajustable, permite a las máquinas de explotación minera a cielo abierto producir rápidamente un piso de la boca liso y uniforme que puede minimizar el desgaste en los equipos de la boca, especialmente las máquinas con neumáticos de caucho, y también puede permitir el uso de camiones de obras en lugar de acarreadores de minas convencionales en muchos casos.
 
La franja, o el ensanche, de material excavado se deja en posición detrás de las máquinas de explotación minera a cielo abierto, muestreado y luego empujado formando pilas más grandes mediante una flota de tractores topadores D10T, cargados más adelante mediante cargadores de ruedas Cat 992 o 994 en camiones de caja rígida o trenes de carretera de múltiples remolques para el transporte a la instalación de procesamiento de mineral.
 
Para cumplir con el objetivo indicado de la mina de cargar cinco trenes y medio al día, el ritmo de producción es intenso: durante un período de 24 horas en abril, la flota de Christmas Creek acarreó 649.000 toneladas métricas de material. También en abril, la instalación de procesamiento de mineral 1 de la mina produjo casi 79.000 toneladas cortas de mineral procesado en un período de 24 horas, y después la instalación de carga de trenes cargó 127.300 toneladas cortas en un día.
 
FMG anticipó un suministro de 15,8 millones de toneladas métricas de mineral durante el trimestre que termina en junio.
 
Aunque la mina de explotación a cielo abierto más reciente de FMG en el Centro Solomon usará equipos de minería convencionales, Vermeer es optimista de que su máquina de explotación minera a cielo abierto más reciente desempeñará una función importante en la ayuda de la compañía a cumplir con el objetivo del T155, e incluso objetivos futuros más ambiciosos que podrían ampliar la plataforma de producción de mineral de hierro de FMG a 355 millones de toneladas métricas/año. Con las intercomunicaciones y guía de GPS en el tablero de diseño como características de rendimiento futuro para la máquina, Scott Cooper de Vermeer ve posibilidades positivas para las capacidad de las máquinas de explotación minera a cielo abierto. “Un ingeniero podría crear un plan para una mina en la oficina y enviar los datos al Terrain Leveler de explotación a cielo abierto. El operador puede llamar el plan a la pantalla e ir al trabajo basándose en el nuevo plan de la mina que tiene delante.”
 
“Ese es el futuro de la minería de precisión”, manifestó Cooper. “Captura eficientemente más valor de la mina”.
 
Cortesía de Engineering and Mining Journal