Molinos para grandes desafíos mineros

Equipos  ABB se adaptarán a las difíciles condiciones de la mina Toromocho, en las alturas de los Andes peruanos

La mina Toromocho, propiedad de Minera Chinalco Perú S.A., está ubicada a una gran altitud (4.600 – 5.000 metros sobre el nivel del mar) en el centro del Perú, aproximadamente a 140 kilómetros al oriente de Lima, en el histórico distrito minero de Morococha.

Toromocho es un depósito mineral a cielo abierto de cobre porfídico con importantes reservas, una baja relación de descapote y larga vida útil.  La capacidad planificada del proyecto es de 250.000 toneladas anuales de concentrados de cobre para 2012, con cantidades significativas de molibdeno y plata como productos derivados.  En 2008, Minera Chinalco Perú S.A. solicitó a ABB Switzerland Ltd tres sistemas de accionamientos de molino sin engranajes (GMD): un GMD de 28 MW para un molino SAG de 40 pies y dos GMD de 22 MW para molinos de bolas de 28 pies que se entregarán para fines de 2010. Estos serán los GMD más grandes del mundo y los molinos de bolas serán los primeros de 28 pies en su tipo. Los molinos y GMD se instalarán a 4.600 metros sobre el nivel del mar.

Molinos enormes
El primer GMD del mundo se instaló en 1969 y la tarea estuvo a cargo de ABB (BBC): era un GMD de 6,4 MW para un molino de cemento de 16 pies en Le Havre (Francia), que aún hoy, después de más de 40 años, continúa en funcionamiento. Unos 15 años más tarde, el GMD ingresó en el mercado de los minerales como el potente sistema de accionamiento para molinos SAG (semi-autógenos). En un principio, los molinos SAG tenían un diámetro de aproximadamente 32 pies, lo que después aumentó a 34, 38 y 40 pies. Pero no solo aumentó el diámetro, sino también el volumen del molino. En general, un molino SAG posee un diámetro muy superior en relación con su longitud. El molino SAG de la mina Yanacocha de Newmont en Perú es un molino de una sola fase (sin molino de bolas después del molino SAG) que posee un diámetro y longitud de 32 pies, y se alimenta a través de un GMD de 16,5 MW de ABB.

Boliden instaló recientemente dos enormes molinos de 38 pies de diámetro y 45 pies de longitud cada uno en el marco de su proyecto Aitik36, por encima del círculo polar ártico en Suecia. Cabe mencionar que estos molinos de la empresa minera sueca Boliden, que desde el punto de vista de su volumen representan los molinos más grandes del mundo, son molinos exclusivamente AG; es decir, sin carga de bolas.

Durante la última década del siglo XX, los GMD se convirtieron en la elección preferida de accionamientos para los molinos cada vez más grandes. Se comenzó por fabricar GMD para los molinos de bolas de 20 pies, luego para los de 24 pies y finalmente para los de 26 pies. Actualmente, a principios de 2010, ABB pondrá en servicio los primeros GMD para dos molinos de bolas de 27 pies en Chile, con una potencia nominal de 18,6 MW cada uno. Con el proyecto Toromocho, los tamaños actuales y las potencias nominales de los GMD aumentaron a 28 MW para el molino SAG de 40 pies, y a 22 MW para los molinos de bolas de 28 pies. Incluso existen proyectos en trámite que poseen molinos de diámetros superiores.

Densidad de energía
Los primeros molinos SAG de 40 pies que actualmente continúan en funcionamiento poseen una potencia nominal de 20 y 21 MW. No obstante, en los últimos dos años se solicitaron varios GMD para molinos de 40 pies, con lo cual se observa una clara tendencia hacia requisitos más altos de potencia nominal: desde 22 MW hasta 28 MW. En otras palabras, aumentó no solo el diámetro del molino, sino también la “densidad de la energía”; es decir, la relación potencia/diámetro del molino ([MW]/[pies]).
Lo mismo se aplica a los molinos de bolas. Los primeros molinos de bolas de 26 pies poseían una potencia nominal de 15,5 MW, mientras que, actualmente, por lo general se ubican en el rango de 16,4 a 17,5 MW.

Estos valores superiores de densidad de energía poseen varios efectos en el diseño de los detalles. Un aspecto evidente del valor alto de densidad de energía es el enfriamiento del motor sin engranajes, como en el caso de Toromocho, donde la gran altitud de 4.600 metros sobre el nivel del mar produce un impacto adicional en el diseño. Otros aspectos son todas las consideraciones mecánicas: la velocidad nominal de un molino por lo general se ubica en el rango del 74% al 78% de la velocidad crítica, lo cual es una función directa del diámetro del molino. Esto significa que la velocidad nominal para molinos del mismo diámetro no varía considerablemente. Por lo tanto, los valores más altos de densidad de energía conducen a valores de “densidad de par de apriete” más altos también en los GMD.

Altitud
Los GMD para Toromocho se instalarán a una altura extrema de 4.600 metros sobre el nivel del mar. Esto representa otro desafío para la ingeniería y se deben tener en cuenta diversos factores. Por ejemplo, a mayor altitud, el aire se vuelve menos denso y la eficiencia de enfriamiento se reduce, las longitudes de frotamiento deben ser mayores y esto afecta el sistema de aislamiento del devanado. También se debe tener en cuenta que la gran altitud no solo representa un desafío para los GMD, sino para las personas que estarán en el lugar para realizar la instalación, puesta en servicio, operación y mantenimiento.

Desafíos de transporte
Una vez instalado, el estator del molino SAG tendrá una altura total de más de 21 metros.           
El diseño y la fabricación de estos grandes GMD para Toromocho constituyen un verdadero esfuerzo de la ingeniería, ya que todos los aspectos complejos que se mencionaron anteriormente deben tenerse en cuenta de manera conjunta y apropiada con los suficientes márgenes de seguridad. Pero después de la fabricación, el siguiente desafío importante es el transporte:  estos GMD constan de piezas de gran peso y tamaño que deben transportarse hasta su ubicación final en los Andes. El estator del GMD por lo general se divide en 4 secciones para fines de transporte.  Un segmento del estator del GMD para el molino SAG de 28 MW SAG para Toromocho posee dimensiones de transporte de aproximadamente 14,8 x 6,1 x 3,4 m con un peso de 130 toneladas. Afortunadamente, la fábrica del motor está ubicada cerca del puerto. No obstante, los desafíos reales de transporte son los puentes y túneles de Perú.

Características superlativas
En resumen, el proyecto Toromocho en general es una recopilación de características superlativas y otro hito innovador en la historia de los equipos de trituración. Con la colaboración adecuada de todas las partes implicadas desde el diseño, la fabricación y el transporte hasta la instalación, puesta en servicio, operación y mantenimiento, este proyecto se convertirá en una hazaña exitosa. La clara tendencia hacia molinos de mayor diámetro con cifras más altas de potencia continúa en ascenso.
Articulo de Maarten van de Vijfeijken, Responsable de ventas de accionamientos de molino sin engranajes, ABB Switzerland Ltd, Baden-Dättwil, Suiza.