Soluciones Siemens a los retos del transporte minero

En las minas latinoamericanas de hoy cada vez se necesita transportar más material a lo largo de grandes distancias y en zonas cada vez más remotas

La ley del mineral está disminuyendo en muchas zonas mineras. Se están abriendo nuevas minas en zonas más remotas, los pozos son cada vez más profundos y las minas subterráneas son cada vez más grandes.

Por lo tanto, cada vez debe transportarse más y más material a lo largo de grandes distancias y aparecen nuevos retos en su manejo. Para conseguir esos mayores volúmenes y los altos requisitos de disponibilidad, los sistemas de transporte deberán implementar las tecnologías que permiten los grandes sistemas de accionamiento disponibles actualmente.

Durante muchos años, ThyssenKrupp y Siemens han sido socios para ayudar a construir algunos de los sistemas de transporte más impresionantes de la industria minera. Una de las historias de éxito más destacadas es la cinta transportadora descendente de Los Pelambres en Chile, que sigue siendo la cinta a tensión más elevada del mundo. La cinta transporta 10.000 toneladas por hora de mineral de cobre a lo largo de 12,7 kilómetros desde 3.200 metros a 1.600 metros de altitud y genera hasta 17 MW de electricidad.

Como parte de este trabajo en equipo, ThyssenKrupp y Siemens suministran un sistema de accionamiento gearless para el transportador de la nueva mina peruana de Xstrata Copper, Antapaccay. Esa cinta transportará mineral hasta la planta de procesamiento a unos 6,5 kilómetros de la mina, tendrá 1,37 metros de ancho e irá a 6,2 metros por segundo. Cuando la cinta se haya puesto en servicio en 2012, podrá transportar unas 5.260 toneladas de material por hora. El sistema de accionamiento Siemens consta de dos motores síncronos de baja velocidad, cada uno de 3.800 kW, y los cicloconvertidores Sinamics SL150 asociados.

Además Siemens suministrará los sistemas de refrigeración de motor, transformadores para convertidor y las casetas eléctricas completas para la estación de accionamiento. El control en lazo cerrado, parte del suministro, mejora la distribución de carga entre los dos motores.

Los accionamientos gearless para cintas transportadoras pueden ser una buena opción para potencias superiores a tres megavatios. Los costos de capital son similares o posiblemente inferiores respecto a la solución convencional con reductores. Por si esto fuera poco, la aplicación del accionamiento gearless para la cinta incorpora las ventajas de alta disponibilidad y resistencia, y proporciona además una reducción de costos de funcionamiento, mantenimiento y ruido.

En Sudamérica se instalará un gran número de transportadores con secciones ascendentes y descendentes en los próximos años. Para las compañías mineras, en el futuro será cada vez más importante reducir el consumo energético y aumentar la confiabilidad, motivo por el que habrá un gran mercado para las aplicaciones de accionamientos gearless en este tipo de cintas transportadoras.

La tecnología de accionamiento gearless no es nueva en minería. Las compañías mineras llevan muchos años instalando accionamientos gearless en aplicaciones de maquinaria de elevación, excavadoras, dragalinas, bombas y molinos. Aunque la tecnología es similar, las circunstancias son diferentes. Como en los molinos, las cintas transportadoras necesitan mucho torque durante el arranque, especialmente en aplicaciones ascendentes. Los accionamientos gearless ayudan al minero a aumentar la eficiencia sin renunciar a una alta confiabilidad y bajo mantenimiento. En 1985, ThyssenKrupp y Siemens ya instalaban cintas transportadoras con accionamiento gearless directo y motores síncronos alimentados por cicloconvertidores. Los ingenieros de RAG Deutsche Steinkohle quedaron muy impresionados por la tecnología de convertidores y decidieron aplicarla a la mina de carbón subterránea Prosper-Haniel en Alemania. Pasado más de un cuarto de siglo las cintas transportadoras siguen en funcionamiento a total satisfacción del cliente. El sistema de cintas transportadoras muestra una disponibilidad superior al 99%.

La gerencia de RAG dice que no ha habido ni fallas ni interrupciones significativas por culpa de los motores o de los convertidores.

Dice además que los costos de mantenimiento son significativamente menores que con cintas transportadoras con reductores.Se logran unos ahorros anuales estimados del 10% en electricidad frente a la velocidad fija.

Las cintas transportadoras largas de alto volumen y grandes diferencias de cota consumen bastante potencia. Cuando el consumo es superior a 3 MW por cilindro motor, la solución adecuada son los accionamientos gearless: las configuraciones de accionamiento para cintas transportadoras grandes con reductores llegarán a sus límites físicos.

Por ejemplo, un sistema de cintas transportadoras de 20.000 kW necesitaría ocho de los accionamientos tradicionales, cada uno con un motor de 2.500 kW. Semejante solución tendría el inconveniente de una disponibilidad general reducida, debido al gran número de componentes mecánicos. La solución con accionamientos gearless sólo necesitaría tres motores de baja velocidad.

Ese sistema supera las restricciones de los reductores mecánicos y su construcción sin engranajes es simple, robusta y de fácil mantenimiento.

La tecnología de cicloconvertidores con alta capacidad de sobrecarga ha demostrado una alta confiabilidad durante varias décadas. Para la explotación en redes eléctricas poco confiables, también se puede usar el convertidor de fuente de tensión Sinamics SM150 con tecnología IGCT. Para transportadores descendentes, los accionamientos pueden funcionar en modo regenerativo y apoyar la explotación de la mina con energía eléctrica adicional. Los suministradores de cintas transportadoras también son capaces de fabricar cintas más fuertes (ST-10 000) que pueden soportar los mayores esfuerzos debidos a la mayor potencia de accionamiento.

Menos accionamientos de altas prestaciones en vez de muchos convencionales: esa fórmula permite realizar cintas transportadoras más largas. Con menos componentes, las estaciones de accionamiento ocupan menos terreno. En aplicaciones subterráneas se minimiza el número y el costo de las cavidades.

Ventajas de la solución de accionamiento gearless frente a la tecnología con engranajes:

– Mayor disponibilidad de la planta al eliminar componentes eléctricos, acoples, rodamientos y reductores: se minimiza el riesgo de tiempos de inactividad.
– Eficiencia energética superior hasta en un 4% con la tecnología de accionamiento gearless.
– Cintas transportadoras más largas con menos estaciones de accionamiento y más pequeñas: menos excavación en aplicaciones subterráneas.
– Mayor potencia en el cilindro motor, sin las limitaciones de los reductores tradicionales.
– Menores requisitos de mantenimiento al reducir la posibilidad de averías mecánicas y al usar componentes robustos.
– Menos repuestos: menos inventario y menor inversión de capital.
– Reducción del nivel de ruido al eliminar el reductor, el componente más ruidoso de todos.

MPA