Revista Nueva Minería

Mientras el desafío de los fabricantes es desarrollar tecnologías más confiables y sustentables, el reto de la faena minera es incorporar más sensores de monitoreo al circuito, ¿y por qué no?, más inteligencia artificial.

Por Marina Parisi
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En vista de que la producción de la industria minera ha disminuido, principalmente a raíz de la caída en las leyes del mineral, el circuito chancado-molienda cobra especial relevancia en la cadena productiva, poniendo aún más presión sobre esta operación, a fin de asegurar la máxima disponibilidad (run-time) y obtener la mejor fineza del mineral. Ello además de tratar de mantener los costos a raya.

Pero las empresas mineras no están solas en esta hazaña. Los fabricantes están desarrollando cada vez más y mejor tecnología, que permite a la industria alcanzar sus objetivos.

“El gran salto tecnológico en el área del chancado, fue aportar mayor energía al proceso en forma de velocidad, con el lanzamiento de equipos Cedarapids, fabricados en Estados Unidos, los primeros en su tipo en entregar mejor calidad en el resultado”, explica Eduardo Cubillos, académico del Departamento de Ingeniería en Minas de la Universidad de Santiago de Chile (Usach) e ingeniero de Control y Procesos de Honeywell Chile.

Pese a que este salto tecnológico fue en los ´80, detalla el docente, ello abrió la puerta para un mejor tratamiento por CEE (Consumo Específico de Energía) y un producto final con menor carga circulante.

Sin embargo, las condiciones de la actividad minera han cambiado mucho desde aquellos años y hoy la industria necesita desmenuzar el mineral de forma más eficiente y rápida aún, a objeto de obtener partículas más pequeñas y compactas. ¿Cómo se logra?, “triturando solo lo imprescindible”, recalca Waldo Walderrama, académico y ex director de la carrera de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM).

“Para triturar solo lo imprescindible”, explica, “hay que hacer una preselección del mineral, además de realizar un mejor control de toda la operación chancado-molienda, con el propósito de minimizar la sobremolienda”.

Para evitar esta sobremolienda, sostiene el académico, es necesario diseñar el perfil interno del molino y la carga de las bolas. “Una vez hecho esto, se puede optimizar el consumo específico de energía, extender la vida útil del revestimiento y optimizar el tonelaje procesado, haciendo uso de la simulación por elementos discretos”.

Adicionalmente, hay que mejorar aún más las propiedades de los materiales de muelas, bolas y revestimientos, agrega, para que soporten más impacto y a la vez se desgasten con más lentitud.

Coincidiendo con la idea de la eficiencia energética, Jaime Sepúlveda, director ejecutivo de J-Consultores, plantea que “el foco de cualquier operación de chancado y molienda a gran escala, debe ser la reducción del consumo específico de energía. Vale decir, los kWh en promedio que se utilizan por cada tonelada molida. El mínimo consumo de energía específico, es un criterio que hoy determina la calidad de la operación”.

Clave: eficiencia energética

El problema es que la cantidad de energía que consume el circuito chancado-molienda, puede llegar a valores de considerable magnitud, advierte Sepúlveda. “A modo de ejemplo, un mineral de dureza media, procesado a un ritmo de 200.000 toneladas diarias, puede llegar a requerir bajo condiciones óptimas entre 15 y 20 kWh por tonelada. Ello significa nada menos que entre 3.000 y 4.000 MWh al día”.

Por lo tanto, un gran desafío para los fabricantes es que las próximas innovaciones tecnológicas aporten una reducción en el consumo de energía. para el procesamiento del mineral, afirma el consultor. “No sólo por razones de costo-eficiencia, sino que también por las exigencias ambientales que estamos viviendo”.

Aunque en opinión de Cubillos, ya hay un importante camino recorrido, en materia de eficiencia energética para el circuito. “Ha habido un gran avance en los equipamientos para chancado, que incluyen revestimientos o corazas de mejor calidad, control de energía y P80. Estos posibilitan un adecuado monitoreo del consumo energético, además de vigilar el desgaste, temperatura y emisiones, tales como ruido y polvo”.

Gracias al mecanismo más eficiente de estas soluciones, se obtiene una mayor duración de los revestimientos, precisa el experto, “dado el efecto de balance entre P80 de etapa anterior y setting de la etapa siguiente (desgaste), utilizando soluciones de software amigables (Molycop, Bruno, Usimpac), como predictores”. Sin duda, el rol del fabricante, acota, ha sido crecer en tamaño de equipamiento y ahora brindar sustentabilidad a la planta de reducción.

Con todo Sepúlveda asegura que los actuales desarrollos tecnológicos han llegado al límite de su eficiencia energética. “La gran novedad a inicios del presente siglo en la molienda, fue la incorporación de HPGR (Rodillos de Alta Presión), de gran capacidad de tratamiento y mínimo consumo de energía específica”. Esta innovación todavía recibe reconocimiento, subraya, de parte de los diseñadores de nuevas instalaciones.

Por ahora el consultor no vislumbra otros desarrollos tecnológicos de importancia, que pudiesen cambiar “el actual estatus-quo de la industria. Aunque en lo referido al chancado, se sigue experimentando con aplicaciones de microondas o descargas eléctricas de alto voltaje, que apuntan a ablandar el mineral de alimentación, previo a su procesamiento”.

Operación sustentable

¿Qué elementos deberían incluir las próximas plantas de chancado?, “mediciones de tamaño (Grizzlies, harneros) y circuitos clasificadores y de control de polvo”, apunta Cubillos, “haciendo que los EPP (Equipos de Protección Personal) que son obligatorios, se reduzcan al mínimo al operar en complejos más amigables y menos contaminantes. La realidad es que la presencia de acopios intermedios, ha dificultado la posibilidad de hacer sistemas de control enlazados con los tamaños del producto”.

Pese a lo anterior, los fabricantes han persistido en su objetivo de brindar mejores soluciones y hoy trabajan en el diseño de nuevos equipos de molienda muy innovadores, acota Sepúlveda. “Pero, éstos aún están en un estado de desarrollo embrionario”.

Hay que destacar que a partir de 2010, esta industria prácticamente resolvió el problema del fracturamiento excesivo de las bolas de molienda, enfatiza el consultor, “especialmente en los molinos semiautógenos. Mientras que se continúa con el desarrollo de nuevos tipos de revestimientos, de mayor duración, sobresaliendo los diseños híbridos que combinan acero y goma”.

Donde sí se ha observado importantes avances el último tiempo, especifica el consultor, es en la oferta de sensores e instrumentación de proceso, “que aportan mayor confiabilidad y oportunidades de mejora a los sistemas de control automático de la operación. Aquí destacan las imágenes de alta resolución que permiten, por ejemplo, determinar en línea la distribución y tamaño de las rocas que alimentan a los molinos SAG”.

También ha sido notable el desarrollo de sensores posicionados sobre el manto exterior de los molinos, explica Sepúlveda, que permiten monitorear la posición de la carga interna y en todo momento, durante la operación.

Inteligencia en el proceso

Pero, la eficiencia en la molienda del mineral, no solo depende de la implementación de sensores de avanzada, repara Cubillos.

“La operación de molinos rotatorios tiene aproximadamente 120 años de antigüedad y el concepto de molienda no ha cambiado en nada”, asegura el académico. “¿En qué consiste?, en impactar y presionar la mena con las bolas de acero de distintos tamaños, que rotan en un cilindro que recibe y retira pulpa mineral del proceso en forma continua”.

Entonces, dada la complejidad de este proceso fenomenológico, detalla Cubillos, el conocimiento del proceso “solo se basa en modelos matemáticos, que pueden representar de buena forma el proceso batch y el proceso continuo. Pero, el impacto de sus variables se ha clasificado como una lista de perturbaciones, que debe ser ajustada al modelo operacional de cada faena. Como siempre los principales retos son llevar a un valor máximo el tratamiento TPH y el valor de fineza de producto (P80), ojalá con la mayor simultaneidad”.

Justo en este punto, Walderrama afirma que hay varios elementos que las empresas mineras pueden utilizar, para hacer del chancado y la molienda un circuito más confiable y eficiente.

“Por ejemplo, hacer un uso intensivo de la información geometalúrgica para planificar la explotación minera y alimentar la concentradora. Es importante aquí analizar la data de proceso, a través de Data Mining e Inteligencia Artificial (IA), a objeto de identificar oportunidades de mejora operacional, o bien, relaciones realistas entre decisiones de diseño y de operación”, grafica el experto. “El ideal es que todo ello se trabaje en conjunto con el proveedor”.

Muy distinto piensa Sepúlveda respecto de la aplicación de inteligencia artificial al proceso. “La IA es para abordar situaciones donde no sabemos nada del proceso mismo. En mi opinión, éste no sería el caso para la operación de chancado y molienda, donde ya existen décadas de experiencia acumulada. En consecuencia, no anticipo un impacto realmente importante, como resultado de la aplicación de la inteligencia artificial”.

Haciendo oídos sordos, Walderrama continúa enumerando otras estrategias, que atañen directamente al equipo de operadores. “Un punto importante es seleccionar adecuadamente al personal, discriminando según apertura de mente para hacer pruebas bien pensadas, y procurando que las personas a cargo hayan sido entrenadas para la colaboración. Los altos sueldos y cifras involucradas en esta operación atraen a personalidades dispuestas a no correr riesgos, lo que pueden dificultar el cumplimiento de los objetivos”.

Por lo tanto, concluye, proponer incentivos al trabajo creativo, puede contribuir a una mejora cualitativa de los resultados de la faena”.

En este sentido, Sepúlveda concluye que para lograr la máxima disponibilidad operacional del circuito chancado-molienda, es fundamental el plan de mantención preventivo.

Con la aplicación de la inteligencia artificial quizás la industria podría llegar al mantenimiento predictivo, ¿por qué no?