Características generales del proceso: Movimiento de tierra en faenas mineras

Gentileza Excon
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Considerada como una de las actividades principales en la minería, cuenta con varias etapas donde destacan el carguío, transporte y descarga. En todas estas se debe cuidar la planificación y programación de los movimientos y rutas.

Dentro de las principales máquinas utilizadas se encuentran las excavadoras, cargadoras y camiones tolva que trasladan el material de un lugar a otro. También se usan otros como la rotopala, bulldozers y varios cargadores híbridos para aplicaciones específicas.

Debido a los tamaños de la maquinaria utilizada, la prevención y seguridad es un tema muy relevante durante estos procesos. Por eso se busca minimizar y evitar los factores de riesgo, incluyendo el adecuado tratamiento y mantención para rutas y caminos.

Alfredo Saavedra L.
Periodista Construcción Minera

Considerado por algunos como el eje motriz de la minería, el movimiento de tierra es una de las actividades más importantes dentro de la industria  ya que se realiza desde la fase de construcción hasta el cierre de los proyectos. En términos generales, hace referencia al conjunto de actuaciones a producirse en un terreno para la ejecución de una obra, que puede llevarse a cabo en forma manual y mecánica. Si bien es un proceso que se desarrolla tanto en minería como en construcción, hay diferencias en la forma en que se ejecutan. “Principalmente las hay en términos de rendimientos, ya que en las obras de construcción, al ser menos masivas, en ciertas oportunidades buscan mayor perfección, mientras que en la minería se busca mayor volumen”, explica José Miguel Larraín, gerente comercial de Constructora Excon S.A. El ingeniero, agrega que en la minería existen menores interferencias durante el proceso y se trabaja con equipos de mayor tamaño, comparado  con las obras civiles inmersas en la ciudad donde se trabaja con equipo convencional y además se debe cuidar aspectos como el tráfico de las áreas urbanas, control de polvo, lavado de ruedas al salir de la obra, entre otros.

Para realizar movimiento de tierra, se ejecutan algunas tareas como la etapa de despeje, que incluye limpiar el terreno de arbustos, maleza, basuras, etcétera y luego se procede con el replanteo para comenzar con la excavación. “Lo que se hace en proyectos mineros, es sacar todo el material que no tiene mineral y usarlo para relleno de plataformas donde habrán instalaciones o simplemente llevarlo al botadero. Esa es la etapa de pre-stripping”, detalla Larraín. El ingeniero comenta que a veces en algunas faenas también se pide retirar “top-soil”, dependiendo de dónde estén ubicadas geográficamente o de los compromisos ambientales adquiridos.

Dependiendo del material se pueden tener dos tipos de trabajos: en tierra y en roca. Para los primeros, que por lo general se realizan por medios mecánicos, se deben considerar las características del terreno que influyen en el desempeño de la maquinaria correspondiente (cohesión, densidad, compacidad) y también factores intrínsecos como asentamientos, niveles freáticos o zonas plásticas. Respecto a los trabajos en roca, se consideran sus características (dureza, forma, estratificación, etcétera), así como la cantidad y tipos de explosivos a utilizar, en el caso de rocas de gran dureza.

Etapas del proceso

Si bien no es una fase del proceso en sí, para trasladar la maquinaria que se utilizará, generalmente circula una camioneta por delante como escolta, indicando que va una carga ancha. Detrás de los equipos circula otra camioneta que se encarga de evitar un acercamiento muy próximo o que intenten adelantarlos sin previa coordinación con la escolta anterior.

Una vez en el lugar determinado, se da paso a las fases de explotación y pre-stripping y luego se avanza a las zonas de mineral propiamente tal. “La programación se hace de acuerdo a cómo va la veta de extracción y capacidad de proceso de las minas. Son programaciones hechas con software topográficos que van indicando las cantidades a explotar, de dónde tienes que sacar y qué cantidad (plan minero), y a qué lugar hay que ir a botar el material”, cuenta Larraín, agregando que la extracción en rajo abierto es diferente a la de túneles porque en estos logras una extracción más precisa, mientras que en los primeros el mineral es más difícil de homogenizar.

La siguiente etapa se refiere a la de carguío, donde los expertos coinciden en que es fundamental un diseño eficiente en la que la operación trabaje de manera integrada con los camiones, equipos ampliamente utilizados en los procesos realizados en rajo abierto, gracias a su mayor flexibilidad para realizar grandes movimientos de tierra.

Si bien, no hay un tipo de carguío ideal, las palas de cable son muy apreciadas gracias a su robustez y efectividad de costo. Las grandes excavadoras hidráulicas, también se han transformado en una buena alternativa para estas actividades.

En el caso de movimientos de volúmenes pequeños de material, se utilizan excavadoras hidráulicas y cargadores frontales, ya que el bajo costo de capital y la movilidad, ayudan a optimizar el sistema de carguío.

En la etapa de transporte, se incluye el diseño de la ruta, cuyos criterios más importantes se refieren a la distancia de detención, señales de distancia y velocidad, los que cobran mayor relevancia cuando hay intersecciones, curvas y ubicaciones de descarga. En cuanto a la construcción de las rutas estas contienen material de sub-base y pavimentos de calidad y espesor adecuados (dependiendo en parte del proyecto). Para aumentar su seguridad y productividad se utilizan caminos duros, lisos y con buena tracción. “A los caminos se les hace mantenimiento. Hay equipos que van sacando las piedras y los van dejando lo más parejos posible”, señala Larraín, agregando que uno de los temas relevantes dentro del presupuesto, es que las rutas duren lo más posible ya que las piedras son agentes que desgastan mucho a los vehículos. El experto indica que para mantener los caminos se usan motoniveladoras, rodillos y camiones aljibe que van lanzando agua para mantener las superficies húmedas y regadas.

Por último está la fase de descarga de material, que se realiza en dos tipos de botaderos uno para el material de desecho (estéril) y otro que va directamente hacia los procesos de chancado. “Los camiones llevan cualquier (ambos) tipo (s) de material (útil y no útil) y el lugar de descarga dependerá del diseño, tamaño y desarrollo de la mina, así como el tamaño de los caminos y volúmenes que se transporten diariamente”, explica Larraín.

Para la conformación de los botaderos generalmente se necesita la ayuda de bulldozers y se debe ir “afirmando” la carga al tratarse de grandes volúmenes de descargas.

Uso de máquinas

Como se mencionó anteriormente, las principales máquinas utilizadas para movimiento de tierra son excavadoras, cargadoras (también llamadas cargadora de pala frontal o pala cargadora frontal) y los grandes camiones que trasladan el material de un lugar a otro. En el caso de las primeras, como su nombre lo indica, se usan para realizar excavaciones, donde el equipo se posiciona sobre el terreno y con una “cuchara” arranca el material que arrastra y deposita en su interior, gracias a un movimiento que va desde abajo hacia arriba. Dentro de las variantes de esta máquina está la retroexcavadora que a diferencia de la anterior realiza la excavación de arriba hacia abajo y es utilizada para trabajar el movimiento de tierras a nivel inferior al plano de apoyo o un poco superior a este.

Por su parte, las cargadoras, son palas mecánicas montadas sobre ruedas o cadenas. Su estructura de soporte posee dos brazos articulados que se accionan de manera hidráulica. Ampliamente utilizadas en los procesos de movimiento de tierra están las palas de cable, palas hidráulicas y cargadores frontales, donde las primeras se prefieren para grandes tasas de producción desde carbón muy suave hasta mineral duro, mientras que para aplicaciones de menor escala se opta por el cargador frontal. “Para la carga debe haber un balance, ya que se recomienda  cargar cuatro o cinco paladas. Lo ideal es que con cinco ciclos de carguío el camión deba irse, por tanto el tamaño de la pala debe ser acorde con eso”, comenta Larraín.

En cuanto a los camiones, se pueden clasificar en aquellos con carga y descarga en la parte trasera, utilizados para roca-mineral y lastre de alta densidad (como por ejemplo cobre) y en aquellos usados para grandes volúmenes ligeros, ocupados para materiales menos densos, como el carbón. El rango común de tamaño de camiones va desde menos de 50 toneladas métricas de capacidad hasta más de 290.

Los camiones tolva se caracterizan por su caja abierta que transporta, vuelca o esparce materiales y donde la carga se efectúa por medios externos al volcador. También está el camión tolva articulado que posee ruedas con dirección por articulación de bastidores.

Si bien estos son los equipos más comunes, también se usan otros como la rotopala y varios cargadores híbridos para aplicaciones específicas, así como perforadoras para poder meter los explosivos durante la fase de tronaduras y los ya mencionados bulldozer, que corresponden a máquinas autopropulsadas sobre orugas o ruedas, equipadas con una hoja que corta, desplaza y nivela materiales mediante el movimiento de avance de la máquina, o un accesorio montado utilizado para ejercer una fuerza de empuje o de tracción.

De acuerdo al Decreto Supremo N°594, hay algunos requisitos que pueden hacerse extensivos también a la maquinaria con que se opera en los movimientos de tierra, como por ejemplo la exposición a vibraciones, donde será el fabricante quien debe asegurarse que no se sobrepasen los límites indicados bajo condiciones normales de operación. Respecto a la exposición al calor, en tanto, se recomienda que el operador de la maquinaria no esté en condiciones de calor que superen los 25°C durante su jornada de trabajo, mientras que ante la exposición al frío las cabinas cerradas deben contar con sistemas que impidan temperaturas inferiores a los 10°C.

Prevención y seguridad

Debido a los tamaños de la maquinaria utilizada en los movimiento de tierra, la prevención y seguridad es un tema muy relevante durante estos procesos. Y es que en cada etapa podemos encontrar factores de riesgo que se deben minimizar y evitar. En el caso del carguío, la zona donde se realiza este paso comúnmente es de espacio reducido, por lo que hay riesgo de choques y colisiones entre camiones y equipos que cargan. Por tanto, la planificación de los movimientos y del punto de carguío, resultan fundamentales. Además, se debe prohibir la circulación de personas en el lugar y establecer un protocolo de acercamiento a vehículos menores, donde se pueda definir una zona de estacionamiento cercana para que los operadores puedan bajarse, recibir instrucciones, hacer cambios de turno, etcétera.

“Si bien en los entornos de extracción de mineral, existe restricción de acceso peatonal, normalmente se usan sistemas de candado para identificar a quienes deban realizar labores en los alrededores (mantención de equipos, por ejemplo)”, explica Rodrigo Barahona, especialista sénior sector Minería de la Asociación Chilena de Seguridad, ACHS.
En cuanto al transporte de material, lo principal es considerar la calidad de las rutas por donde se moverán los equipos y siempre tener definidos los caminos de antemano. Se recomienda usar caminos separados para equipos menores y de servicio para evitar colisiones entre ellos. La mantención de las rutas se debe realizar eliminando la piedrecilla que provoca desestabilización y regándola para evitar la baja visibilidad producto del polvo en suspensión. Los expertos recomiendan eso sí, que este riego sea programado y segmentado en zonas de pendientes, dejando lugares secos para evitar el resbalamiento de camiones en circulación. Mantener bermas de seguridad en la ruta también es una recomendación ya que servirán de contención al equipo que pueda salirse del camino.

En la etapa de descarga, en tanto, se debe tener en cuenta que el terreno no está nivelado y esas  pendientes pueden desestabilizar los camiones, por lo que es fundamental realizar la correspondiente preparación del terreno. Una vez hecho eso, los camiones deberían comenzar la descarga. También es importante considerar el flujo de camiones durante esta etapa por lo que las rutas de acceso y salida deben quedar definidas de modo que no se produzcan encuentros entre ellos. Durante esta fase, el operador siempre debe contar con total visibilidad y realizar el menor número de maniobras posibles para realizar la descarga.

En cuanto a recomendaciones generales de protección personal, los trabajadores deben portar sus cascos, especialmente al momento de circular por la obra, así como sus botas de seguridad antideslizantes, protectores de oídos (uso obligatorio en cabinas abiertas y cerradas) y protectores de vista. También deben utilizar ropa de trabajo acorde a la situación climática y guantes adecuados para posibles emergencias de mantención durante el trabajo.

Para máquinas, la Norma Chilena NCh349 Of. 1999 establece que en el carguío por pala mecánica o retroexcavadora, todo vehículo de carga debe estacionarse de modo que la pala no pase sobre la cabina del camión, debiendo el conductor abandonar la cabina durante la faena de carguío en el caso de que esta no esté debidamente protegida. Como se mencionó anteriormente, cuando se efectúa el carguío del material proveniente de la excavación, no se debe permitir el tránsito de personas por el costado del vehículo de carga al lado contrario al cual se está realizando la faena a una distancia inferior a dos metros.

La norma también indica que cuando la excavación se efectúa mediante pala mecánica o retroexcavadora, se debe establecer una zona de seguridad alrededor de la máquina superior en 1,5 m al radio de giro del brazo de esta, prohibiéndose el tránsito de personas. “En todo lo que es movimiento de tierra en la gran minería, se usan sistemas de sensores perimetrales dentro de los equipos móviles, asegurando con ello que el equipo se detenga o alerte inmediatamente en la cabina del operador para la detención de las máquinas. Además, para estos grandes equipos hay una gran comunicación radial entre ellos”, agrega Barahona.

Control de polvo

Uno de los problemas constantes que suceden durante los procesos de movimiento de tierra (y en las operaciones mineras en general) es el continuo levantamiento de polvo. Este aspecto se ha ido cuidado cada vez más en las faenas ya que para las compañías resulta más beneficioso trabajar en un ambiente con menor polución, pues se traduce en menores riesgos de enfermedades respiratorias, así como mejor visibilidad en los caminos, lo que implica mayor seguridad para los vehículos. Las soluciones que ofrece el mercado van desde el tradicional riego con agua de manera permanente mediante camiones aljibe, hasta el uso de otros productos que mantienen el polvo bajo control. Uno de ellos es la bichofita, que es un tipo de sal compuesta principalmente por cloruro de magnesio hexahidratado (97%) y otras sales (3%) y que cuenta con propiedades ligantes, lo que le permite unir las partículas finas estabilizando la carpeta de rodadura. También es higroscópica y puede disolverse en la humedad absorbida, además de resistir a la evaporación. En el mercado también se utilizan polímeros naturales y orgánicos cuyas propiedades les permiten aglomerar las partículas y absorber el polvo, gracias a que transmiten la humedad. El producto (parte de la línea de supresores de polvo de 3M, distribuido por Starmine) se aplica con agua, considerando parámetros como tasa de regadío, dilución y concentración.

Otras empresas como Dust A Side, cuentan con emulsificantes que permiten que el polvo se adhiera y se transforme en parte del camino, alcanzando una superficie permanente y resistente gracias al componente bituminoso que se incorpora a la carpeta de rodado.

Dentro de las estrategias de control de polvo también se han ido implementando servicios de gestión. Por ejemplo, la misma compañía integra técnicas de limpieza de caminos con una solución de propiedades asfálticas que posee la resistencia para soportar 600 toneladas y ser lo suficientemente flexible para ser reparada sin interrumpir el ciclo operacional de la mina. Esto lo complementa con un sistema de monitoreo de material particulado que entrega información diaria respecto del desempeño, con estaciones de captura fijas y móviles. Dentro de los beneficios de los sistemas de gestión, están el ahorro de agua en riego de caminos, ahorro de combustible en las flotas de alto tonelaje, mayor disponibilidad de caminos y equipos, mayor visibilidad en los caminos y mejora en el ciclo operacional, logrando un rendimiento más alto, caminos libres de polvo y mejor calidad de vida para las personas.

Recomendaciones

Como ya se mencionó, el movimiento de tierra cuenta con múltiples aristas, que de alguna u otra manera tienen influencia en la productividad del proceso. “Es importante lograr el rendimiento respetando las normas y buenas prácticas de seguridad para enmarcarse en el costo estipulado, algo que muchas veces no se logra por diferentes motivos, como la falta de capacitación de los operadores o el no saber trabajar la relación transporte-carguío”, señala Larraín.

Algunas recomendaciones de expertos para las diferentes etapas del proceso indican que por ejemplo, durante el transporte, los operadores deben manejar a la defensiva, respetando las señalizaciones para evitar así cualquier tipo de colisión. En tanto que para las descargas se debe señalizar la zona para hacer este proceso e instruir al operador adecuadamente en las maniobras de caída de carga. Se debe, además, prohibir el ingreso de personal no autorizado al área de trabajo y tener una buena iluminación de todo el lugar cuando se realicen estas actividades en horario nocturno.  Las máquinas, por su parte, deben ser revisadas y mantenidas periódicamente, asegurándose que sus sistemas de alarma siempre se encuentren en correcto funcionamiento.

Así se realiza el movimiento de tierra, proceso continuo que no se detiene y en el que tomando las debidas precauciones a lo largo de todas sus etapas, puede influir positivamente en la productividad final de todo el proyecto en cuestión.

Post Author: Fabiola Garcia Sanders