Minera Los Pelambres: en busca de la excelencia operacional

Gentileza Ausenco Chile
Gentileza Ausenco Chile

Minera Los Pelambres (MLP) corresponde a un yacimiento de cobre ubicado en plena cordillera de Los Andes. Está ubicada muy cerca de la frontera con Argentina, en la comuna de Salamanca, provincia del Choapa, a una altura media aproximada de 3.200 msnm, en la región de Coquimbo.

El proyecto “Flexibilización Estación Disipadora”, fue pensado para resolver dos aspectos fundamentales asociados a las prácticas de operación sustentables las que, en resumen, generarían un ahorro de agua de proceso (reducción de costos) y mejorarían sustancialmente la eficiencia, seguridad y confiabilidad en la operación.

Con los diseños e ingeniería realizadas en la Estación Disipadora ED, de los Sistema de Transporte de Relaves STR´s, se modifica la operación actual de ambos relaveductos (STR ø=36” y STR ø=28”), para optimizar los procesos relacionados con su operación y mantención.

Patricia Avaria R.
Periodista Construcción Minera

Con el objeto de mejorar el funcionamiento del Sistema de Transporte de Relaves, STR, e incrementar la  confiabilidad de los procesos productivos, Minera Los Pelambres, MLP, ha emprendido una serie de mejoras en algunas de sus instalaciones.
Ausenco Chile, desde principios del año 2010, ha sido la responsable de desarrollar algunas de estas reingenierías de la minera, entre las cuales  se encuentra la modificación del diseño la ingeniería de detalle para el mejoramiento de la ED, instalación a la que llegan las 2 líneas del Sistema de Transporte de Relaves de ø= 36” y ø=28”. Una vez disipada la energía que transportan estos fluídos, ambas líneas descargan a un cajón de aproximadamente 9 metros de profundidad que envía el relave mediante una canaleta de hormigón sobre terreno a su disposición final, al tranque El Mauro.
La empresa de ingeniería, ha realizado para MLP una serie de estudios de integridad en diversas instalaciones de los Sistemas de Transporte de Fluidos (concentrado, relaves, aguas limpias y de proceso). Estos estudios y análisis – algunos de los cuales aún se encuentran en curso – han conducido al diagnóstico de mejoras operacionales y al desarrollo de soluciones de ingeniería a partir de estudios conceptuales e ingenierías básicas, finalizando con ingenierías de detalles, que han entregado diseños aptos para su construcción.
Como definición, una Estación Disipadora se ubica en puntos intermedios o al final de un sistema de transporte de fluidos industriales de gran longitud y diámetro diseñado a alta presión. Las mismas, existen cuando hay un exceso de energía y se pretende regular el transporte de fluido en un rango determinado. Se constituyen por un conjunto de elementos (piping, válvulas, piezas especiales, discos de ruptura, anillos cerámicos, cajones de hormigón, entre otros), cuya función, es regular el flujo del sistema principal de transporte, que son los relaveductos en éste caso, disipando de manera variable, la energía interna del fluido transportado

Bases para la realización del Proyecto
El proyecto “Flexibilización Estación Disipadora”, fue pensado para resolver dos aspectos fundamentales asociados a las prácticas de operación sustentables los que, en definitiva, generarían un ahorro importante de agua de proceso (con el ahorro en OPEX que esto implica) y mejoraría la eficiencia, confiabilidad y seguridad en la operación, según Domingo Lulión, jefe de Disciplina Civil Estructural de Ausenco Chile, estos son:
– Flujos mínimos; que reconfigura la disipación asociada al relaveducto del STR ø=36” y se incluye una línea con disipación a la llegada del relaveducto del STR ø=28″. Estas modificaciones e inclusiones permitirán trabajar con flujos mínimos dentro del rango operacional del conjunto, ahorrando maniobras y uso de agua en procedimientos de dilución, batch o lavados.
– Confiabilidad y Disponibilidad; la Estación Disipadora proyectada considera una línea de emergencia adicional para cada relaveducto, STR ø=36″ y STR ø=28″. Esto elimina la necesidad de detener los sistemas ante roturas de discos por causas operacionales típicas o errores humanos. La operación normal y el uso de válvulas es minimizado extendiendo la vida útil y los intervalos entre mantenciones.
Asimismo, dentro de los diseños se establecieron sistemas de protección, como son las líneas de emergencia con discos de ruptura que originaban detenciones de los sistemas y gran consumo de agua.

Desafíos
El proyecto tuvo que enfrentar y resolver numerosos desafíos de diferentes grados de complejidad, ya que la ED es una instalación operativa de Minera Los Pelambres, por lo que, al ser intervenida no puede ser detenida de manera permanente. Solo es posible detenerla durante las paradas de planta programadas para mantenciones mayores. Por tal motivo, y como condición básica para el diseño, “la duración de la parada de planta debe estar planificada para que dure lo menos posible y debe también encontrarse acotada en término de hora de inicio y término”, afirma Lulión. Como promedio se considera una detención máxima entre 48 a 72 horas corridas.
Por otra parte, el relave cuenta con una  baja concentración (a causa de la dilución), lo que  provoca segregación y desgaste acelerado en el fondo de la cañería. Además, se determinó que las válvulas de bola de la línea del STR ø=36” (FV-127 a FV-132), poseen altos costos tanto de reparación como de mantención por lo que requieren una alta dedicación en caso de falla.
Otra de las condicionantes de este proyecto comenta Lulión es que, durante la etapa de estudio y diseño, se determinó que la capacidad mínima de transporte gravitacional de los dos STR´s es mayor a la producción actual de relave (asociada a 175 ktpd = kilo-toneladas por día). Por lo tanto, para transportarlas, se requiere dilución u operación en batch (esta es una forma de mantener el tonelaje disponible para transportar, remplazando el transporte de relave por agua durante un tiempo determinado).
Uno de los desafíos a enfrentar propio de este tipo de proyectos de intervención en instalaciones existentes es que los espacios disponibles para la colocación de nuevas estructuras, fundaciones y obras civiles en general, son muy reducidos, debido a que el lugar cuenta con un gran número de equipos, piezas, cañerías y válvulas, entre otras. El especialista indicó que, “esto complejiza el diseño y ubicación de cualquier nueva estructura y equipo, es por eso que se deben idear soluciones poco invasivas y mantener los espacios existentes habilitados para  los para trabajos de mantención y operación”.
En resumen, de acuerdo a los especialistas de Ausenco, la solución propuesta debía satisfacer numerosas condiciones básicas concurrentes y todas muy limitantes para el diseño:
– Minimizar los tiempos de detención del proceso (descarga en cajón final). Esto es con paradas de planta programadas hora a hora y con trabajos en turnos corridos (24, 48 y hasta 72 horas).
– Ser lo menos invasiva respecto de las instalaciones existentes, para ello se han considerado todos los espacios posibles y libres para realizar las mejoras en la Estación Disipadora sin interferir en gran medida con las existentes en las cuales se han planificado diferentes etapas de construcción. Considerar estructuras y piping provisorios mientras se hacen las reubicaciones de las líneas definitivas, para ello se han considerado diferentes etapas de construcción en las cuales se montaran algunas líneas sin la detención de los relaveductos, y cuando estas líneas se empalmen al sistema se han planificado detenciones cortas para un manejo óptimo de los tiempos en la construcción.
– No interferir con las estructuras y equipos proyectados en otros proyectos futuros y dejar los espacios necesarios para estas instalaciones.
– Dar mayor accesibilidad al personal para labores de mantención y reparación al momento de ingresar al área, se ha mejorado la accesibilidad a distintas áreas de la Estación Disipadora en las cuales se han adicionado plataformas de operación, escaleras de acceso y otros.

Diseño
Entre las principales características técnicas de diseño del proyecto, el jefe de Disciplina Estructural de Ausenco Chile, destaca el empleo de herramientas 4D para el desarrollo de la secuencia de construcción y modificación de las tuberías, “lo que significó contar con y manejar información confiable, actualizada y con un alto nivel de precisión”, comenta. Este modelo, además de cumplir la función de ser una carta Gantt “viva”, también tiene la capacidad de permitir una mejor visión del trabajo tanto para el mandante como para los contratistas de construcción, realizar análisis de constructibilidad y mejoras en la revisión de los plazos de ejecución y en la misma metodología de trabajo. “La gran ventaja es que, al ser una herramienta con poca aplicación en proyectos mineros, aún tiene un gran potencial de desarrollo y uso y se visualiza como una poderosa herramienta de presentación, análisis y comprensión de un proyecto”, afirma Lulión.
Sin embargo, el especialista afirma que como práctica habitual los diseños de ingeniería comienzan con herramientas de diseño en 2D, pero de manera simultánea se abordan y construyen los modelos 3D para realizar trabajos multidisciplinarios entre los que destacan la detección de interferencias. Por otra parte, para realizar levantamientos en terreno de las instalaciones existentes, es recomendable el uso de tecnología láser 3D por su rapidez en obtener altos volúmenes de información y también por su mayor precisión.
El diseño de ingeniería para el mejoramiento de la ED, consistió básicamente en la modificación de configuración de anillos disipadores para el STR ø=36”, reconfiguración de la línea de emergencia existente ø=18” del STR ø=36” adicionando un nuevo arranque ø=18” con válvulas de aislación dotado con disco de ruptura y además considerando la incorporación de una nueva rama de operación en ø=30” para el STR ø=28”, lo que significaba que, al tener esta  rama una mayor sección, el flujo de las tuberías será continuo y sin interrupciones.  Se cambiará  la ubicación de la línea de emergencia de ø=14” del STR ø=28” y se adicionará un nuevo arranque ø=14” del STR ø=28” con válvulas de aislación dotado con disco de ruptura (reemplazo de la línea existente por otra nueva en diferente posición).
– Se consideran modificaciones menores en la unidad hidráulica de actuadores de válvulas de bola para mejorar su tiempo de apertura / cierre.
– Se realizarán una ampliación de la fundaciones / obras civiles asociadas a la grúa portal existente para extender su rango operacional y para entregar apoyo futuro en la mantención de la nueva rama de operación.
– Reubicación de líneas de soportación de piping, plataformas y estructuras para estos / puentes de cañerías, fundaciones, demoliciones, entre otras.
– Montaje de plataformas de servicio para dar accesibilidad y facilitar la la circulación entre los diferentes sectores de la ED.
Además se incorporarán válvulas, flanges y piezas especiales y una nueva estructura para la línea de emergencia de ø=18” así como un estructura de soportación dentro del cajón de descarga para fijar las líneas que llegan a él. En el diseño de la modificación de la ED, se considera cómo resistir un eventual  sismo, ya que “todos los diseños de ingeniería están basados en la última edición vigente de las normas chilenas, en particular la NCh2369 Diseño Sísmico de Estructuras y Edificaciones Industriales, así como de normas técnicas internacionales que apliquen al caso. Las consideraciones de diseño contemplan los efectos de cargas sísmicas y otras sobre las estructuras diseñadas”, explica Lulión.
Con este proyecto Minera Los Pelambres espera contar con una instalación de mayor flexibilidad operacional, con un menor consumo de agua y, en general, con una vida operativa extendida para los nuevos y posiblemente crecientes requerimientos de producción de la faena.

RECUADRO 1: Minera Los Pelambres
Minera Los Pelambres es una empresa minera que se dedica a la producción de cobre y molibdeno. Posee un yacimiento ubicado a 3.600 m de altura en la cordillera de los Andes, que produce en promedio 390.000 toneladas  de cobre fino al año. El mercado más significativo de la empresa es Asia y Europa. Los Pelambres es el cuarto yacimiento más grande de Chile y está entre los 10 más grandes del mundo, alcanzando recursos minerales por 5.800 millones de toneladas con una ley promedio  de cobre de 0,6%, así como créditos de molibdeno y oro.

RECUADRO 2: Norma NCh 2369
La Norma NCh 2369 Diseño Sísmico de Estructuras y Edificaciones Industriales, se basa en la experiencia predominante en Chile, obtenida del comportamiento de las estructuras y equipos industriales, luego de los terremotos de 1960 y 1985. En esta Norma se aplica el concepto de una mayor seguridad anti-sísmica, causado por la magnitud de las pérdidas económicas que podrían producirse en una industria, debido a la interrupción o suspensión del proceso productivo, como resultado de los eventuales daños ocasionados por el sismo en la estructura o en sus equipos.

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Revista Construcción Minera es la nueva publicación técnica de la Corporación de Desarrollo Tecnológico (CDT) de la Cámara Chilena de la Co nstrucción (CChC), que además cuenta con el apoyo del Comité de Túneles y Espacios Subterráneos de Chile (CTES). Su enfoque consiste en el análisis de proyectos de construcción para la minería además de difundir nuevos productos, materiales, servicios, soluciones y sistemas constructivos orientados a este subsector.construcción