antamina-fajas transportadoras

ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD PROYECTO IPCCS IN PIT CRUSHING CONVEYING AND SPREADING SYSTEM, ANTAMINA S.A.  Autor 1: Cristian Apeleo Compañía: Antamina Gerente de Proyecto,  Av. El Derby 055, Torre 1, Oficina 801, Santiago del Surco, Lima, Perú Teléfono: 51-1- 217 3044 [email protected]  Autor 2: Elizabeth Marín Compañía: SKM Gerente de Proyecto,  Av. Monseñor Sótero Providencia, Santiago, Chile Teléfono: 56-2- 924 6645 [email protected]

Sanz

161,

RESUMEN  Antamina en conjunto con la empresa consultora de ingeniería SKM han desarrollado el estudio de pre-factibilidad del proyecto IPCCS. Este proyecto tiene como alcance el chancado, transporte por  fajas y apilamiento continuo de material de desmonte, con una capacidad total anual de 90 Mton/año. Incluye dos sistemas de chancadoras de capacidad total de 20,000 tph de desmonte, aproximadamente 8,600 m de fajas transportadoras, un túnel para una faja de 2,700 m y apilamiento con spreader. El proyecto reduciría la flota de camiones de la mina, y se espera su puesta en marcha el segundo trimestre de 2014. Una serie de estudios trade-off y la ingeniería conceptual de una alternativa final fueron desarrollados en este proyecto.  ABSTRACT   Antamina in conjunction with the engineering consulting firm SKM have developed the pre-feasibility study IPCCS  project. This project is to reach the crushing, transport belts and continuous stacking of excavated material, with a total  annual capacity of 90 Mton / year. Includes two sets of crushers total capacity of 20,000  tph clearing, approximately 8,600 m of 

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conveyor belts, a tunnel to a strip of  stacking my spreader 2.700. The project  would reduce the fleet of trucks in the mine, and is expected to start the second quarter  of 2014. A series of trade-off studies and  conceptual engineering of a final alternative was developed in this project 

Antamina  Antamina es el mayor complejo minero polimetálico del mundo que produce concentrados de cobre, zinc, molibdeno; y como subproductos, concentrados de plata y plomo/bismuto. La mina está ubicada en el distrito de San Marcos, en la Región Ancash, a 200 km. de la ciudad de Huaraz y a una altitud entre los 4200 y 4700 metros sobre el nivel del mar. Contamos con un puerto, llamado Punta Lobitos, ubicado en la provincia costera de Huarmey.  Actualmente, es uno de los mayores productores de concentrados de cobre y el mayor productor de zinc en nuestro país, así como el primer productor de Plata en el Perú y el mundo por lo que es considerada como una de las diez minas más grandes a nivel mundial en términos de volumen de operaciones. Compañía Minera Antamina S.A. es una empresa constituida bajo las leyes peruanas, producto de un joint venture entre cuatro empresas líderes en el sector  minero mundial, cuyos Accionistas son BHP Billiton (33.75%), Xstrata (33.75%), Teck (22.5%), Mitsubishi Corporation (10%). Ver figura 1.

Figura 1 Mapa del Sitio

SKM Sinclair Knight Merz es una empresa global líder en ingeniería, de entrega de proyectos y ciencias, con sobre 6,000 personas personas en más de 40 oficinas, con un ingreso de A$1 billón en 2010. SKM tiene oficinas en  Australia, Sud América, Europa, Medio Oriente, Nueva Zelandia, el Pacífico y Sur  Este de Asia. Cuenta con más de 45 años de experiencia trabajando en cuatro amplios mercados: Minería y Metales, Edificios e Infraestructura, Energía e Industrias y Medio Ambiente.

Figura 2 Oficinas SKM La compañía es reconocida por su alto nivel de innovación y calidad, demostrado por el número de reconocimientos de excelencia ganados en años recientes. Desde el 2002, SKM ha ganado sobre 260 premios entregados por la industria. La visión de SKM de búsqueda de soluciones innovadoras ayuda a sus clientes a obtener  un resultado altamente exitoso para sus proyectos. Los servicios claves en Minería y Metales, que incluyen ingeniería y entrega de

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proyectos en el procesamiento de minerales, manejo de materiales y sistemas subterráneos, se complementan con las capacidades integradas de infraestructura y un extensivo rango de servicios especializados. SKM posee un grupo de manejo de materiales mundialmente reconocido que se especializa en el desarrollo y expansión de sistemas de manejo de materiales de alto tonelaje para materias primas a granel. SKM ha recibido premios y elogios por la innovación que ha entregado a través de los sistemas de manejo de materiales. Por  ejemplo, en el año 2010, SKM fue anunciado como el ganador en la categoría de manejo de materiales a granel  – en la categoría Auxiliares y Análisis, por su rol en el avance tecnológico en Minería Sin Camiones, en los premios de la revista Mining Magazine 2010 Awards en Perth,  Australia Occidental. Más tarde, en los Premios Australianos de Manejo de Materiales, que tuvo lugar en Brisbane, estado de Queensland, Australia, SKM fue reconocido por sus logros en Sistemas de Minería Sin Camiones, recibiendo un Alto Reconocimiento como la tecnología ambiental del año, que reconoce los beneficios sustentables de este enfoque.

Descripción General del Proyecto  Antamina inicia su operación en el año 2001 procesando 90.1 kt/d de material de desmonte; desde el año 2007 ha visualizado la oportunidad de implementación de un sistema de manejo mecanizado para la extracción de material de desmonte, dadas las largas distancias de acarreo que se presentarán en sus planes futuros. Dentro del desarrollo del plan minero,  Antamina está considerando implementar  un sistema de chancado y transporte de desmonte por medio de fajas transportadoras, y un sistema de distribución en botadero, para evacuar este material, desde el tajo de la mina hasta la zona de botadero asignada. De esta forma, se espera minimizar el uso de camiones para el transporte de desmonte. Ubicación del proyecto La mina de cobre-zinc Antamina y las instalaciones de tratamiento de desmonte, se encuentran ubicadas en los Andes

Peruanos a una altitud de 4,300 m, 470 km al norte de Lima, por carretera. El concentrado es transportado mediante una línea de tubería o mineroducto al puerto de Huarmey, que está ubicado a una distancia aproximada de 280 km al norte de Lima. Se puede acceder a la mina por vía aérea, hasta el aeropuerto de Anta, cercano a la ciudad de Huaraz y desde ahí recorrer 160 km de carretera hasta la mina. El Tajo Abierto de Antamina se localiza dentro de la esquina nor-noroeste de la propiedad. El terreno en la vecindad del tajo abierto es típico de regiones glaciares. El tajo abierto se expone al valle Antamina en forma de U. Un pequeño valle denominado Usapallares se encuentra dentro de la pendiente sureste del valle al lado suroeste del tajo. Este valle forma parte de las reservas minerales del depósito de Antamina. Este depósito será minado como fases 7 y 11 del depósito de  Antamina.

Alcance técnico de la Obra  Antamina ha completado una serie de estudios que muestran la viabilidad técnica y económica para la implementación de un sistema de manejo de materiales de desmontes alternativo. Este sistema reemplazaría la compra de camiones futuras o reemplazos de camiones futuros. En términos generales, el Proyecto IPCCS involucra el procesamiento de 90 Mton/año de desmonte a través de, dos estaciones de chancado a ser ubicadas en la esquina sur-oeste del actual tajo en un área existente de relleno ROM. El proyecto tiene considerada una vida útil de 12 años. Esta área se encuentra ubicada fuera de la zona activa del desarrollo de la Mina. Una faja transportadora del valle transportará el desmonte chancado a la entrada del túnel propuesto y una faja subterránea lo acarreará hasta el área de botaderos en Yanacancha. A continuación, una faja overland llevará el material hasta el comienzo del área de depositación en el sector denominado Dam D, donde un sistema tripper-spreader comenzará la depositación en el botadero. En el segundo trimestre del 2014, con un periodo de vida de 12 años. Puesto que, el proyecto se ha definido para un manejo de 90 Mton/año, se requerirá utilizar equipos

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de tecnología de chancado, fajas y spreader, de gran tamaño: Dos chancadoras de desmonte con una capacidad para 20,000 tph a OSS 24”.

Un sistema de fajas transportadoras de aproximadamente 8600 m de longitud. Un túnel de aproximadamente 2,700 m de longitud con una pendiente de 10%. Un spreader, apilador continuo, con capacidad para 16,800 tph. Para proveer el promedio de demanda potencia es de 40/46 MW, una línea transmisión de 7 km desde PO subestación 220/23 KV de 52/66 MVA área transferencia faja/túnel es incluida. .

de de a en

Figura 1 Disposición general del proyecto

Planeamiento Estratégico En el proceso de evaluación de las mejores alternativas de manejo del desmonte, se han realizado diversos estudios, para identificar cuál de ellas se ajustaba mejor a la realidad de Antamina y que proveyera las mayores reducciones de futuras compras de camiones, respetando las buenas relaciones con nuestros vecinos y el medio ambiente.  Así fue que, se analizaron diversas posibilidades de botaderos en la vecindad

del pit que pudieran entregar el menor  requerimiento de camiones posible  A continuación se muestra las opciones de botaderos analizadas.

CASO 2

POSICION OPTIMA DE LAS ESTACIONES DE CHANCADO Revisión conceptual

4448

CASO 3

CASO1

Nequip

Tucush

4178

Tucush NE

CAPEX

TRUCK HOURS

Tucush SE

Figura 3 Revisión Conceptual de la posición optima de las estaciones de chancado

East Tailings

 Así fue que con estos principios se escogieron tres posibles ubicaciones para las estaciones de chancado. East Dump

Figura 2 Opciones de botaderos analizadas  A su vez, se compararon con las opciones de IPCCS en diferentes ubicaciones con diferentes tasas de procesamiento. Las diferentes ubicaciones de las estaciones de chancado fueron conceptualizadas de la siguiente manera: conforme se baje en cota se podría requerir menores horas camión para el cumplimiento del plan minero pero, a su vez, como contrapartida se tendría mayor inversión asociada a cada opción debido a la mayor complejidad en el requerimiento de mayores facilidades entre ellas la construcción de un túnel.

CASO: 1 INICIO: 2014 UBICACIÓN: VALLE ANTAMINA COTA: 4178

CASO: 2 INICIO: 2014 UBICACIÓN: SLOT EAST DUMP COTA: 4448

CASO: 3 INICIO: 2015 UBICACIÓN: FASE 7 COTA: 4283

Figura 4 Ubicación de las chancadoras. Se plantearon diversos escenarios de tamaño del sistema desde 50 Mt/año hasta 150 Mt/año; varias alternativas, sobre todo las de mayor tamaño, fueron descartadas debido al límite tecnológico actual, principalmente de las fajas transportadoras. Finalmente, las opciones que presentaban mayores ahorros y consecuentemente mejores indicadores económicos fueron las

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opciones de IPCCS en el Valle Antamina a una tasa entre 76 Mt/Año y 90 Mt/año.

OBJETIVOS  Antamina, desde el año 2009, se encuentra abocado en un proceso de revisión de alternativas para minimizar el costo de manejo de los materiales de desmonte. La alternativa, que a la fecha, entrega mejores resultados es el uso de un sistema In Pit Crushing Conveying & Spreading (IPCCS) el cual, reemplazaría parte del transporte de desmonte que se realiza mediante el uso de camiones. El estudio de PreFactibilidad del IPCCS, desarrollado por   Antamina con SKM, será combinado con otros estudios de Antamina, actualmente en progreso, para en su conjunto desarrollar una estrategia futura de manejo de mineral y desmonte. Esta opción de IPCCS para el transporte de desmonte hasta el botadero, se hace más atractiva a medida que el tajo se profundiza, y las distancias con el tajo aumentan. La capacidad de transporte anual se definió inicialmente como 76 millones de toneladas de desmonte, capacidad que fue modificada y ampliada a 90 millones de toneladas de desmonte una vez iniciado el proyecto, teniendo en cuenta los posibles futuros niveles de expansión de la mina. El estudio de Pre-Factibilidad incluyó lo siguiente: Desarrollo de Estudios Trade-off: Tecnología de reducción de  tamaño Tipo de edificio estación de  chancado Ubicación de estación de  chancado Tecnología de accionamiento de  fajas transportadoras Configuración sección túnel  Metodología de construcción de  túnel Tipo de operación de botadero  Selección de los equipos del sistema IPCCS Determinación de las capacidades y de los requerimientos de energía y

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consumo de los equipos del sistema IPCCS Concepto de control y comunicación del sistema IPCCS Desarrollo de un programa maestro que incluye desde el estudio de factibilidad hasta puesta en marcha de la alternativa final seleccionada  Actualización del estudio de prefactibilidad del túnel IPCCS Elaboración de un Capex y Opex con +/25% exactitud Identificación de riesgos en el diseño, construcción y operación  Adicionalmente, se realizó una exploración geofísica del trazado del túnel y, se estudió la posición de las chancadoras de desmonte relativa a la reubicación de la chancadora de mineral en el año 2020.

ESTUDIO DE PRE-FACTIBILIDAD DEL PROYECTO IPCCS El estudio de pre-factibilidad del proyecto IPCCS de Antamina, desarrollado en forma conjunta con SKM, se inicia en septiembre 2010 y se completa en abril 2011. En forma simultánea, Antamina realizó estudios para el suministro eléctrico y manejo de aguas globales de la mina, incluyendo requerimientos de posibles reubicaciones de sistemas existentes. A continuación, se entrega un detalle de parte de los trabajos realizados y sus resultados. El estudio comienza con el desarrollo de una serie de estudios trade-off, cuyo objetivo fue definir una única alternativa para desarrollar la ingeniería conceptual del proyecto IPCCS.  Antamina estableció como premisa principal que todas las tecnologías a utilizar  en el proyecto, deberían ser tecnologías probadas en faenas similares en América para las capacidades y características del proyecto. Como parte de un análisis crítico del IPCCS se desarrollaron estudios complementarios de simulación dinámica, revisión del plan de 5 años, microsimulación dentro del valle Antamina, etc, que vienen a dar soporte de operatividad del sistema IPCCS.

Estudio Trade-off Tecnología de Reducción de Tamaño

cambio de naturaleza del material, y menor  consumo energético del sistema completo.

Este estudio considera como datos de entrada los informes técnicos con los resultados de las pruebas de chancado

Estudio Trade-off Tipo de Edificio Estación de Chancado

primario

realizadas

por

los

OEM’s

(proveedores de equipos) en la etapa anterior de Ingeniería y, se analizan los siguientes parámetros claves, antes de llegar a una recomendación: Plan minero de desmonte para el proyecto IPCCS. Capacidad de procesamiento requerida. Características geo-metalúrgicas del desmonte de alimentación ROM y el tamaño del producto requerido. Tecnologías de reducción de tamaño para la etapa de chancado primario, previamente definidas por Antamina: Chancadora Giratoria y Chancadora de Rodillos. Resultados de las pruebas de chancado primario realizadas por los OEM’s en la etapa anterior de Ingeniería (capacidad t/h, compatibilidad con la dureza y abrasión del material). Grado de conocimiento de cada tecnología y cantidad de faenas en operación con capacidad similar a la requerida. Configuración de equipos y layout de cada alternativa. Estimación de CAPEX, OPEX y VAN de cada alternativa para tecnología de reducción de tamaño. Disponibilidad mecánica de cada una de las tecnologías y su impacto en la operación y las inversiones de las etapas aguas arriba y aguas abajo del chancado primario.  Análisis de riesgo sobre la operación, plazos de suministro y construcción. Una vez analizados todos los puntos anteriormente indicados, y considerando benchmarking de otros proyectos, la recomendación final del estudio Trade-Off  Tecnología de Reducción de Tamaño favoreció a la opción de Chancadora Giratoria. Las principales ventajas de esta alternativa son: tecnología probada para el nivel de tratamiento esperado, alta disponibilidad mecánica, no es sensible al

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Este estudio permite determinar el tipo de planta chancadora más conveniente a los intereses del proyecto, comparando una planta chancadora fija con edificio de concreto, con una planta chancadora semimóvil con edificio de estructura de acero. El manejo de desmontes considera la instalación de dos Plantas chancadoras primarias de tipo giratorio, operando en paralelo, para reducción del tamaño del material, dejándolo apto para ser  transportado por fajas transportadoras. Mediante un análisis FODA se determinó que, las etapas de alimentación y descarga de ambos tipos de plantas deberán incluir  lo siguiente:  Alimentación a chancadora directa desde camiones a una tolva receptora, conectada a la boca de alimentación de la chancadora. Descarga de la chancadora conectada en forma directa a una tolva receptora que, descarga sobre un apron-feeder  que, a su vez, alimenta una correa de sacrificio. La evaluación técnica de las plantas se desarrolló considerando los siguientes criterios técnicos: Flexibilidad del sistema Riesgos Operacionales (Análisis diferencial de riesgos) Programa de implementación Interacción con desarrollo de la mina y congestión de tráfico Consideraciones geotécnicas para las fundaciones Interferencias durante la construcción con la operación de la mina Mantenimiento  Análisis adquisiciones y constructibilidad Los resultados del estudio trade-off  recomendaron que, para el proceso de chancado del material de desmonte, se utilice una planta chancadora tipo semimóvil, montada sobre edificio de acero

estructural. Esta opción, resultó ser técnica y económicamente más conveniente que una planta chancadora tipo fija con edificio de concreto. Las ventajas principales encontradas para esta alternativa fueron: mayor flexibilidad operacional en caso de posible reubicación de chancadoras, menores riesgos materiales y económicos en las etapas de construcción y montaje, menores plazos de construcción y montaje, menor cantidad de concreto para fundaciones y pilotes de anclaje, y, menor  costo diferencial.

Estudio Trade-off Ubicación Estación de Chancado Este estudio fue desarrollado para determinar la mejor ubicación de las estaciones de chancado primario, una vez determinado el tipo de edificio de chancado para el proyecto IPCCS. Cuatro opciones de ubicación fueron analizadas, todas ubicadas en el valle Antamina aguas abajo del tajo actual de la mina. La evaluación de las distintas posiciones se desarrolló considerando los siguientes criterios: Programa de implementación Consideraciones geotécnicas de las fundaciones Interferencias en la etapa de construcción con la operación de la mina Constructibilidad  Análisis diferencial de riesgos constructivos Flexibilidad del sistema Interacción con la mina durante la etapa de operación Congestión de tráfico Mantenibilidad  Análisis diferencial de riesgos durante la operación  Aplicados los criterios de evaluación que contemplaron la evaluación cualitativa, evaluación económica de Capex y Opex diferenciales y posteriormente, la valorización de los factores cualitativos con puntajes, se obtuvo que la ubicación 1 es la opción mejor calificada cualitativamente y con menor CAPEX y OPEX diferencial actualizado a Diciembre 2010. Por lo anteriormente indicado, se escoge la ubicación 1 para el desarrollo de la pre-

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factibilidad. Las opciones 2 y 3 presentaron las mayores desventajas de ubicación, entre las cuales se puede mencionar  dificultades para las fundaciones de las instalaciones e interferencias con la operación de los stockpiles de mineral. Como el riesgo mayor para el caso de la Opción 1, es el diseño de las fundaciones que quedarían construidas sobre rellenos masivos no controlados existentes y para el caso de la opción 4, el riesgo mayor se enfrentará durante la construcción dado los grandes volúmenes de relleno que se necesitaría remover y la gran interferencia que genera con la operación actual, fundamentalmente con el remanejo del mineral que se hace con los stockpiles, se realiza un estudio en mayor detalle de las opciones 1 y 4, y considerando además, la reubicación de la chancadora de mineral. Como resultado, la opción 1 sigue siendo la mejor opción. La opción 1 se define paralela al eje del valle, con una distancia planta a salida del tajo de 700 m, largo aproximado de pilotes requerido de 3.240 m y un largo de correas hasta entrada al túnel de 585 m.

Estudio Trade-off Tecnología de Accionamiento de Fajas Transportadoras Se consideran tecnologías de accionamiento diferentes para la faja del túnel y las demás fajas que son consideradas como reubicables. Para la faja del túnel, se compara motores sincrónicos versus motor de rotor devanado con reductor y variador de frecuencia. El resultado de este estudio trade-off indicó que la tecnología de accionamiento más apropiada para la faja del túnel es el accionamiento de tipo sincrónico. Se encontró que esta tecnología, es la que presenta la mejor condición de escalabilidad ante posibles expansiones de las instalaciones. Para el resto de las fajas se evalúan las opciones con reductor - motor de inducción con variador de frecuencia versus reductor  - motor con rotor devanado y partidor con resistencia binaria. La tecnología de accionamiento recomendada para el resto

de las fajas, es motor eléctrico con rotor  devanado y partidor de resistencia binaria. Este accionamiento, tiene la menor  complejidad en cuanto a constructibilidad y requerimientos de repuestos, además de bajos requerimientos de mantenimiento.

Estudio Trade-off Configuración Sección Túnel Este estudio comparativo se realizó para definir la disposición de la faja transportadora en el túnel IPCCS. El sistema de transporte considera una faja de alta capacidad horaria que alcanza a 16,800 tph. Se analizaron dos opciones de ubicación de la faja túnel: faja empotrada al piso (Opción 1) o faja en altura, colgada al techo del túnel (Opción 2). Las dimensiones de la sección del túnel, están directamente relacionadas con las opciones indicadas. La sección de túnel resultante de este estudio trade-off es nominal. El valor  definitivo surge como resultado del diseño conceptual realizado posteriormente en este estudio. El análisis concluye que la mejor alternativa de ubicación de faja es el montaje de una estructura al piso. Las dimensiones nominales ancho por alto fueron definidas en el diseño conceptual realizado a continuación de esta decisión. Esta disposición de faja para altos tonelajes horarios, es la más utilizada en los sistemas de manejo de materiales en minería subterránea; se puede encontrar  en la mayoría de los casos en que es necesario mover grandes volúmenes de material en forma subterránea. Así lo muestra Codelco (Andina, El Teniente, Chuquicamata) y Minera Los Pelambres. Sus principales ventajas son: Representa, para el personal relacionado (operadores y mantenedores) y equipos, menores riesgos de accidentes por caída de rocas. Permite una mejor supervisión operacional, lo que debe resultar en menor frecuencia de detenciones imprevistas.

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Permite una mejor inspección, que se traduce en un mejor, más oportuno y más rápido mantenimiento y reparación (M/R). Esto va en beneficio de la disponibilidad de la faja transportadora. Da mayor seguridad de la calidad constructiva, a causa de su accesibilidad, con claros beneficios operacionales posteriores: evitar  desalineamientos y derrames.  Aprovecha en mejor forma el uso del espacio ya que, la sección requerida es de menor tamaño que la que demanda una correa colgada/montada sobre estructura metálica aérea (tipo Grasberg). La facilidad constructiva y menor volumen a remover, se traduce en menores plazos de construcción y costos de excavación, respecto a la opción de soporte con faja al techo. El proyecto tiene, entonces, mayores probabilidades de ajustarse a los plazos disponibles empleando esta opción.

Estudio Trade-off Metodología de Construcción de Túnel Este estudio tiene por objetivo, identificar la mejor opción de método de construcción de túnel comparando dos tecnologías, excavación por perforación y voladura v/s excavación con Rozadoras (Road Header). El interés de realizar este estudio radica en que para las condiciones geológicas y geotécnicas del túnel, las rozadoras tendrían una velocidad de excavación mayor al sistema de perforación y voladura. El estudio permitirá evaluar si esta condición más favorable para las rozadoras se traduce en una solución técnica y económicamente mejor al sistema tradicional de excavación. Se estudiaron cuatro opciones, dos con perforación y voladura (PT), una con rozadora (RH) y una mixta, PT y RH simultáneamente. Las opciones siguientes:

estudiadas

fueron

las

Opción 1: Perforación y Voladura (PT) con 2 Frentes, una en valle Antamina y otra en valle Yanacancha. Opción 2: Perforación y Voladura (PT) con 4 Frentes, una en valle Antamina,

otra en valle Yanacancha y una ventana constructiva que se inicia en Usupallares y que cuando intercepta el túnel, se abre en dos frentes. Opción 3: Rozadora (RH) con 1 Frente desde valle Antamina. Opción 4: Un frente con RH desde valle  Antamina y otro frente con PT desde valle Yanacancha. En los criterios utilizados en la selección de las alternativas, se utiliza una metodología de análisis de carácter diferencial. Los costos considerados para cada opción son incrementales, es decir, se identificaron y evaluaron aquellas actividades en que se aprecia una diferencia en los costos. Se consideraron los costos de excavación y fortificación, equipamiento, materiales y personal, los que para perforación y voladura son diferentes a la excavación con rozadoras. Para diferenciar las opciones estudiadas, se consideró el grado de conocimiento  – uso de la tecnología, flexibilidad, confiabilidad, análisis diferencial de riesgos, análisis diferencial de constructibilidad, plazo de construcción y costo incremental del túnel. Otro aspecto relevante en la recomendación final, fue el cumplimiento del máster plan del proyecto. Para ello, se seleccionaron primero las opciones que se ajustaban a la ventana de tiempo para construcción del túnel más los meses adicionales requeridos para el montaje de la faja en el túnel, lo que permitiría cumplir  con las fechas estipuladas en el máster  plan para el comisionamiento y puesta en servicio. La opción más conveniente para el desarrollo del túnel es la opción 2, con perforación, voladura y con una ventana constructiva ubicada en la quebrada Usupallares, la que permitiría tener 4 frentes de desarrollo y concluir el túnel en los plazos estipulados en el máster plan.

Estudio Trade-off Tipo de Operación de Botadero Tres metodologías de construcción de botadero fueron considerados para uso en el proyecto IPCCS. Estas fueron: Operación de tipo paralelo usando un sistema típico carro tripper / spreader 

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Operación paralela usando equipos de pilas de lixiviación montados sobre orugas Operación radial del botadero usando un sistema típico carro tripper / spreader  La técnica de operación del botadero, se realiza mediante una comparación entre la formación del botadero considerando el llenado sobre o bajo el nivel donde opera el spreader. El resultado del estudio indica que la metodología de construcción del botadero más apropiada es una operación radial sin uso de belt wagon. Este sistema tiene el Capex más bajo y es además, el de menor  riesgo operacional.

Estudio de pre-factibilidad del túnel Diseño conceptual El trazado del túnel se inicia en la plataforma 4,178 m.s.n.m. en valle  Antamina y, la salida se encuentra en la plataforma 4,440 m.s.n.m. en Yanacancha, con una pendiente de 10% y una sección de 7,5 x 4,5 m. La longitud total del túnel es de aproximadamente 2,700 m. La finalidad de este túnel es la instalación de una faja túnel de capacidad 16,800 tph, de 2 m de ancho, la cual transportará el material de desmonte desde el valle Antamina hacia Yanacancha, para ser luego distribuido en el botadero. La sección definida permite, el emplazamiento de la faja en una estructura soportada al piso, espacio suficiente para mantención de la faja en ambos costados, un camino de 2 m de ancho para el desplazamiento del camión de mantención que, permite el retiro de las guirnaldas de polines. La altura de 4,5 m permite la operación de mantención de la faja con la grúa del camión y, permite además, la disposición adecuada de cañerías de agua de incendio, cañerías de agua de servicio, cables de transmisión eléctrica, de control y comunicaciones. Las secciones especiales del túnel permiten la disposición de las subestaciones eléctricas, las pasarelas de un lado al otro de la faja y la disposición de los gabinetes para mangueras de incendio. El diseño para los drenajes considera una canaleta recolectora, ubicada bajo la faja transportadora, de pendiente 10% hacia el centro de la canaleta, con un caudal de

diseño de 100 l/s. Las aguas que se canalizarán a través de esta canaleta procederían de agua de infiltración paredes y techo túnel y, agua de infiltración emboquillado de salida Plataforma 4,440 m.s.n.m..

Figura 5 Sección Típica del Túnel Para mantención de la faja transportadora, se considera el uso de camión pluma, que permitiría llevar los materiales requeridos y con su dispositivo de levante, manipular  cargas menores que no superan los 300 kg. El trazado del túnel está restringido por el límite de la pertenencia minera por el Sur; por el Norte, la restricción la impone el pit final del tajo Usupallares. Esto pone de relieve la falta casi total de grados de libertad para desplazar lateralmente el túnel, y sortear así, por ejemplo, estructuras geológicas, dominios estructurales, o unidades hidrogeológicas adversas.

Entrada Túnel Ventana 5 A

Salida Túnel

Figura 6 Trazado Túnel Especial cuidado se tuvo en el diseño del túnel con el pilar que queda entre el techo

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del túnel y el pit final del tajo Usupallares, en cuanto a las consideraciones de fortificación especiales y al control de la voladura del tajo. El requerimiento de aire para ventilar el túnel IPCCS se estimó considerando la normativa vigente en Perú, Reglamento Decreto Supremo Nº 055-2010-EM, Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional y otras medidas complementarias en minería. De acuerdo a los análisis realizados y considerando que el túnel IPCCS no mantendrá trabajos permanentes (ni personal ni equipos) al interior de esta obra, se recomienda iniciar  su operación con ventilación natural. Una vez realizada la puesta en marcha del túnel y la correa, se recomienda realizar  aforos para medir caudal de aire y temperatura, y de esta manera chequear  que las condiciones de ventilación requeridas para operar se cumplan. En el caso que se detecte que la ventilación natural es insuficiente, se recomienda aplicar el sistema de ventilación forzada.

Diseño constructivo De acuerdo a los resultados del estudio trade-off método constructivo, la opción 2 con 4 frentes y ventana constructiva resulta ser la mejor alternativa. Sin embargo, se estudió con más detalles tanto la opción 2 como la opción 4. Opción 2: constructiva

4

frentes

y

ventana

La Opción 2 considera trabajar con tres frentes, una por la ventana constructiva desde el tajo Usupallares para después abrirse en dos frentes una ascendente y otra descendente, otro frente descendente desde la plataforma 4,440 y otro frente ascendente desde la plataforma 4,178. El éxito de esta opción está ligado a las interferencias con el tajo Usupallares, durante el año 2012. La Opción 2 considera trabajar con una Ventana Constructiva que permita un tercer acceso a mitad del túnel, con el propósito de reducir el plazo de construcción. Esto requiere una fuerte intervención con la operación de la mina: la fase 7 se acerca rápidamente al emboquillado de la

Ventana, el área para disposición de instalaciones y botadero interfiere o se ve afectada por los movimientos de la Fase 7. La rampa Usupallares estará en construcción a inicios del 2012 simultáneamente con la construcción y operación de la Ventana. Por otro lado, en la plataforma 4,178, existen interferencias que obligan a un inicio de la construcción más tarde que los otros frentes. Esta situación hace más atractivo iniciar el desarrollo del túnel por  una ventana constructiva para mitigar estos aumentos en el plazo de construcción. Ventana en tajo Usupallares: La ventana constructiva tiene una sección de 4 x 4 m y una longitud de 270 m con una pendiente negativa de 10%. El emboquillado se ubica a 4.301 m.s.n.m. en el tajo Usupallares, entre una rampa de acceso y la Fase 7. Este túnel prestará servicio entre marzo y diciembre 2012; durante este periodo no tiene mayores interferencias con la operación del tajo y la rampa sirve de acceso a la plataforma de instalación de faenas del túnel. Se analizaron varias alternativas de reemplazo de la Ventana 1, tratando de encontrar la mejor opción que en primera instancia, aminorara los riesgos ocasionados por la Fase 7 y, en segunda instancia, que mitigara los efectos de la Ventana sobre el plan de minado, es decir, tener independencia de la Rampa Usupallares, para el movimiento de personal, equipos y materiales, botaderos de desmonte alejados de la mina, etc. Las siguientes opciones fueron analizadas: 



Ventana Oeste: Longitud 380 m, pendientes de 10 y 11 % bajando, pasa a 20 m sobre el túnel IPCCS y se posiciona por la caja Sur del túnel dejando también un pilar de 20 m. Está ubicado al Oeste de la Rampa Usupallares. El acceso desde las Instalaciones de faenas al emboquillado y transporte del desmonte excavado en el túnel al Botadero es por la rampa Usupallares. Ventana Sur: Longitud 693 m, pendiente de 12% bajando, su trazado

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

es recto. El Emboquillado está ubicado al Sur, fuera de las pertenencias de  Antamina, cercano a casas de comuneros de la región, a un nivel bastante más alto. La instalación de faenas debe quedar también fuera de las pertenencias de Antamina. Requiere un camino de acceso de 1800 m aproximadamente, en montaña, con bastante corte en roca. Requiere de la instalación de un Botadero de desmonte excavado. Ventana 5A: Longitud 438 m, pendiente de 13% bajando, su trazado es curvo, sale a la caja Sur del túnel en el Km 1,278. El Emboquillado está ubicado en la parte alta de quebrada Usupallares, a 4,365 msnm, a 50 m de camino existente y cercano a la rampa Usupallares. El acceso desde la Instalación de faenas al emboquillado es por la Rampa Usupallares. El transporte del desmonte excavado en el túnel al Botadero es por la Rampa Usupallares. El Botadero de desmonte quedaría a la salida del emboquillado en la misma quebrada Usupallarres. El trazado está dentro de las pertenencias de Antamina.

De las opciones de ventanas alternativas que se estudiaron, la mejor evaluada fue la Ventana 5A. Opción 4: 2 frentes con rozadora y PV La estrategia de desarrollo del túnel consiste en hacer el trabajo en dos frentes, una con Rozadora y la otra con perforación y voladura (PV). El Frente 1 con la Rozadora resulta de 1.484 m y el Frente 2 con perforación y voladura resulta de 1.130 m de longitud. El desarrollo del túnel se inicia con el Frente 2 perforación y voladura desde Yanacancha. El Frente 1, se inicia tardíamente debido a que previamente se debe realizar el traslado del Pond 5 desde su ubicación actual en la mina hasta aguas abajo de la plataforma 4.178. Este Pond recoge todas las aguas residuales provenientes de la mina y las envía a la concentradora para reutilización. Una vez concluido su traslado, se inicia la construcción de la plataforma 4.178 con

desmonte proveniente de la mina. Ambos trabajos son realizados por terceros y el proyecto debe esperar su entrega para proceder con el Frente1. Recomendaciones Como resultado del estudio de las opciones 2 y 4, se recomendó que en la próxima etapa de factibilidad se desarrolle la opción 2, con ventana constructiva 5A. Es la opción que entrega la mejor alternativa constructiva, con plazos adecuados dentro del programa maestro, con menores interferencias constructivas con operaciones existentes y futuras, ubicado dentro de las instalaciones de la minera y con bajo o nulo impacto a las comunidades.

Exploración Geofísica Trazado Túnel IPCCS Durante el estudio, se realizó una exploración geomagnética en el trazado del túnel IPCCS. Para tal efecto, se empleó el método geofísico electromagnético STRATAGEM desarrollado por la empresa Geometrics Inc de USA. Este tipo de medición de resistividad eléctrica del suelo,

la fuerte topografía que presenta este trazado deja algunos tramos inaccesibles impidiendo realizar mediciones en forma regular y continua. En estos casos la sección geoeléctrica fue interpolada. La precisión de las mediciones y de la interpretación mediante curvas isoresistividades estuvo en directa relación con el espaciamiento de las estaciones, en lugares dónde se detectaron presencia de cuerpos de alta o baja resistividad, se hicieron estaciones intermedias para aumentar la precisión de las mediciones y su posterior interpretación. El perfil geomagnético telúrico entregó una visión un poco diferente a lo que se tenía en el modelo geológico-geotécnico utilizado como base para estimar la fortificación y CAPEX del túnel; además, permitió identificar sectores con mayor o menor  calidad de roca, sectores que deben ser  reconocidos mediante sondajes antes de iniciar el estudio de factibilidad. Se detectó: 

usando la técnica geofísica “Audio Magneto Telúrica”, se viene aplicando desde h ace

varios años en la exploración geofísica. Se planificó la aplicación de esta exploración geofísica a lo largo del trazado del túnel faja para, averiguar la contribución de este sistema en la detección de eventos kársticos, fallas, fracturas, agua y contactos de las formaciones geológicas en cualquier  tramo del túnel, con el propósito de, por  una parte, bajar el riesgo del CAPEX y del programa de construcción del túnel al disponer tempranamente de esa información y, por otra parte, identificar  objetivos para sondajes de reconocimiento en la traza del túnel a realizar en la siguiente etapa. Se investigaron 2 perfiles. El primero de éstos, se ejecutó sobre la traza del túnel de decantación, (Decant Túnel), a manera de calibración y de prueba. Este se ubica en la periferia del tranque de relaves. El segundo perfil, correspondió específicamente a la traza del túnel IPCCS. Cabe destacar que,

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





La base rocosa de la quebrada Usupallares parece ser de buena calidad, dado que los valores de resistividad están entre 450 y 800 ohmm. Así, es esperable que el túnel no requiera una fortificación pesada en este tramo. La ingeniería de diseño conceptual ha considerado en esta zona fortificación para roca tipo 8. Se recomendó hacer tres sondajes de longitud entre 100 y 200 m, ubicados en cajas y centro de la quebrada. Una zona de roca de regular a mala, con resistividades que van de 50 a 150 ohm-m. Este sector probablemente necesitará fortificación pesada. Se recomendó hacer un sondaje de 150 m de longitud, sub vertical. En el tramo con mayor altura de columna se aprecia una zona con roca de buena calidad, con resistividades de 3.000 a 5.000 ohm-m. Este reconocimiento parece estar en contraposición con la fortificación pesada propuesta para este sector. Entre las estaciones 38 y 30 el túnel aparece un cuerpo sub-horizontal de roca de regular a mala, con resistividades en torno a 150 ohm-m. Este sector probablemente necesitará fortificación pesada. Se recomendó

hacer un sondaje de 150 m de longitud, sub vertical.

Soporte de operatividad del sistema IPCCS Dentro del análisis del sistema IPCCS, emergió una serie de interrogantes de si, efectivamente se podría tener un número importante de camiones dentro del área del Valle Antamina, debido a que, es un área muy dinámica con diversas facilidades, entre ellas stockpiles, la actual chancadora de mineral y una futura reubicación de ésta, adicionalmente de la entrega a la operación de dos chancadoras adicionales de desmonte, con un flujo de alrededor de 100 viajes camión por hora. Para ello, se realizaron diferentes estudios complementarios que servirían de apoyo a la sustentación de todo el sistema, así como asegurar el flujo continuo de camiones al sistema y su operatividad con las fases actuales y futuras de la mina, entre los cuales se encuentran: Simulación dinámica de todo el sistema Microsimulación en la zona del Valle Antamina Revisión del plan de 5 años Redistribución de los bloques de desmonte y análisis operativo mina. Para los dos primeros temas, se analizaron dos periodos o años específicos, el año 2014 (posible inicio del sistema) y el año 2020 en el que habría un reacomodo importante de las facilidades dentro del Valle Antamina.

Power System El estudio de pre-factibilidad del Sistema de Potencia para el proyecto IPCCS de  Antamina, fue desarrollado en forma conjunta con CESEL, reconocida consultora en el desarrollo de proyectos eléctricos en el país. Este se inició en septiembre 2010 y se completó en Febrero 2011. El resumen de cargas asociado al Proyecto IPCCS, para una planta de procesamiento de desmonte de 90 Mtpa, bordea los 46

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MW, sobre el cual se basó el desarrollo del estudio del Sistema de Potencia para el Proyecto IPCCS. Debido a la saturación e indisponibilidad de alimentadores en la Subestación Principal de Antamina, optamos por el desarrollo de una nueva subestación en 220/23 KV, con su respectiva línea de transmisión en 220 KV para el suministro eléctrico. Basados en el arreglo redundante que tenemos en las Subestaciones existentes de Antamina, hemos decidido mantener  esa filosofía en esta nueva Subestación. El dimensionamiento de los transformadores para la carga mencionada nos llevó a plantear 02 transformadores de 220/23 KV de 52/66 MVA ONAN / ONAF. Para definir la Subestación Eléctrica y el trazo de ruta de la Línea de Transmisión desarrollamos diversos Trade Offs que basados en una metodología de evaluación nos arrojaron las recomendaciones sobre las que se fundamentó el estudio del Sistema de Potencia para el Proyecto IPCCS. El Trade Off más resaltante se dio para determinar la Tecnología del Tipo de  Aislamiento del equipamiento a usar en el Patio de llaves y en el Switchgear de distribución de 23 KV. Las 02 opciones planteadas en este Trade Off fueron: Tecnología del Equipamiento basado en Aislamiento con Aire: muy conocida y frecuentemente usada en las Subestaciones de los asientos mineros. Tecnología del equipamiento basada en Aislamiento con Gas SF6 (Hexafloruro de Azufre), cuya implementación está siendo considerada en los nuevos proyectos mineros, por los menores espacios que requiere y su versatilidad de montaje. Para definir cual de las dos opciones es la más adecuada para el proyecto, consideramos como variables de evaluación y con mayor ponderación los siguientes puntos: Menor área para Electromecánico

el

arreglo

Complejidad de Soluciones Estructurales para las fundaciones Confiabilidad y riesgo Operacional Soporte Técnico y Mantenimiento. Bajo estas variables nuestra matriz de evaluación, arrojó que la alternativa de Equipamiento con Tecnología de  Aislamiento en gas SF6 es la más conveniente. Definida la Subestación y la ruta de la Línea de Transmisión, podemos mostrar en la Figura 9 el arreglo que desarrollará el Sistema de Potencia para el Proyecto IPCCS.

Desde la faja overland, el material se distribuye en el sector de apilamiento mediante una faja radialmente desplazable, sobre la que se ubica un carro tripper que reclama y descarga el material en el conjunto puente-apilador que, finalmente deposita el material en el botadero. Esta distribución en botadero se realizará en dos etapas, denominadas lift 1 y lift 2. El lay out general comprende desde la alimentación de desmonte ROM a las Chancadoras primarias hasta la disposición del desmonte chancado en el botadero.

Chancado El Proyecto considera un Sistema de Chancado para reducir el ROM del desmonte, proveniente del tajo, a un tamaño adecuado para facilitar el manejo de materiales en el Sistema de Transporte y Sistema de Distribución en Botadero. El proyecto considera dos estaciones de chancadoras giratorias y la capacidad de proceso probada y operando por cada unidad es del orden de 10,000 t/h; la disponibilidad mecánica del equipo se considera cercana al 94%. Las estaciones de chancado se han conceptualizado como estaciones de chancado construidas de acero en módulos transportables para reducir la complejidad, el costo y el tiempo requerido durante la construcción.

Figura 9. Arreglo Power System

Estudio de pre-factibilidad ipccs Las instalaciones consisten de un sistema de chancado primario, formado por dos chancadoras giratorias montadas sobre edificio de acero estructural, semi móviles, un sistema de transporte del desmonte chancado mediante fajas transportadoras y un sistema de distribución continuo del desmonte en el botadero. El transporte de material se realizará por un corto tramo en la quebrada Antamina, luego, cruza el flanco oriente de la quebrada por un túnel de 2.615 m de largo apareciendo en el portal de salida del túnel, en el sector denominado Dos Cruces; desde aquí, el material, finalmente, es transportado por la faja overland hasta aguas arriba del Dam D.

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Las estaciones de chancado entregarán su producto con un flujo modulado de manera de optimizar el uso de la capacidad del sistema de transporte por fajas, para ello cuentan con alimentadores de cadena y fajas de sacrificio que alimentan a su vez la cadena de fajas de transporte partiendo por  la faja valle. La ubicación óptima de las estaciones de chancado fue definida mediante un estudio de trade off. La mayor dificultad en el diseño que presenta la ubicación seleccionada, es la estabilización del terreno a nivel del sello de fundación ya que se encuentra en un relleno mina.

seguridad típicos de este tipo de instalaciones. La estación de transferencia entre faja túnel y faja overland incorpora una grúa portal para el mantenimiento de los accionamientos de las fajas.

Figura 10. Estaciones chancadoras

Transporte por Fajas El sistema de transporte por fajas está compuesto por una Faja Valle, una Faja Túnel, Faja Overland y para el lift 2 se agrega una faja, que se utiliza para elevar  el nivel de descarga del apilador en 150 metros sobre el botadero generado por el primer nivel de descarga. El criterio definido considera la necesidad de estandarizar los componentes incluyendo poleas, fajas y polines en todos aquellos casos que sea factible. La estandarización maximiza la flexibilidad del sistema ya que, los componentes se podrían usar en cualquiera de las fajas, disminuyendo además, el capital invertido en repuestos y minimizando los requerimientos de diseño. Las fajas son del tipo reubicables de acuerdo a la definición de Antamina; las estructuras serán modulares y consideran estaciones de polines Garland; todas las fajas transportadoras consideran un ancho de faja de 2 metros, las que deberán ser  revisadas en la próxima etapa. La faja del túnel se trata en forma particular  dada la significativa diferencia en la altura que debe elevar la carga respecto de las otras fajas del proyecto, lo que implica el uso de componentes diferentes. Por mantenibilidad y estandarización se ha considerado para todas las fajas, estaciones de polines tipo Garland. Todas las fajas consideran caminos para su mantenimiento y todos los elementos de

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Figura 11. Fajas valle y túnel.

Apilamiento El proyecto considera un apilamiento radial del desmonte; el botadero radial se forma girando la faja de alimentación del botadero. La operación de giro de la faja del botadero se realiza pivoteándola en su punto de carga y moviéndola sobre el material ya depositado, después de cada pasada la faja gira sobre su cola y se forma un apilamiento con forma de abanico con la descarga del material. El diseño considera dos etapas de apilamiento, tal como se ha definido la formación del botadero, con la información disponible el año 2010, cada etapa considera una altura máxima de apilamiento de 150 metros. La etapa 2 se considera a partir del año 3 desde el comisionamiento de las instalaciones del IPCCS. Podrían surgir cambios en el modelo del botadero que se deben investigar durante el desarrollo de la próxima etapa de Ingeniería, como un aumento en la altura máxima posible de apilar en cada etapa y algunos aspectos respecto del lay out de las fajas. El sistema de apilamiento está compuesto por la Faja Pivoteable de Alimentación del Botadero, Faja Carro Tripper, Faja Puente, Faja del Apilador y Apilador.

Un carro reclamador (tripper reclaimer) montado sobre orugas traspasa el material desde la faja de alimentación del botadero (shiftable conveyor, dump conveyor) y lo transfiere a una faja puente que, finalmente entrega el material al apilador (spreader) que se encarga de distribuir el desmonte en el botadero. La frecuencia con que se debe desplazar la faja del botadero dependerá de la longitud del brazo de descarga del apilado; en el proyecto, se ha definido un largo de brazo de 75 m. A mayor largo del brazo del apilador se reduce la frecuencia de desplazamiento de la faja del botadero. Para el desplazamiento de la faja del botadero, se requiere desenergizar la faja y remover el tripper y spreader. Para alargar la faja, la estructura o módulos se ubican a lo largo de ésta, cuando la faja está operando; en el momento en que las estructuras o módulos están en posición se detiene la operación y se procede a cambiar de ubicación la cabeza de la faja y se alarga la cinta según se requiera. La operación se realiza con una grúa y una cama baja si se requiere mover la cola y un carro oruga de transporte si se requiere transportar la cabeza, al mismo tiempo se modifica el largo de los pull cord y cables eléctricos según se requiera. La reubicación de las fajas toma, significativamente más tiempo que las operaciones de desplazamiento radial: la operación total del IPCCS se debe detener, la relocalización (lift 2) implica el desarme de las fajas en subcomponentes y el rearme en una nueva posición; el conexionado eléctrico y el comisionamiento de la faja en su nueva ubicación puede tomar semanas.

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Figura 12. Spreader 

Sistema Eléctrico El proyecto considera una línea de transmisión de 7 km desde PO a subestación 220/23 KV de 52/66 MVA en área transferencia faja/túnel, y, distribución de energía eléctrica en dos niveles de tensión principales, a saber: Nivel de distribución en 4,16 KV (instalaciones existentes) El suministro de agua fresca y de incendio es tomado desde las instalaciones existentes de Antamina, de manera que para el abastecimiento se hace necesaria la instalación de una subestación eléctrica, cuyo suministro eléctrico proviene desde centro de control de motores existente (220-MC-126). Nivel de distribución en 23 KV (instalaciones proyectadas) El proyecto considera el diseño de una subestación eléctrica de 220/23 KV a realizar por otros, donde a través de switchgear de 23 KV, se abastecen las cargas principales consideradas para él proyecto, distribuidas por los siguientes alimentadores en 23 KV: 

  

 Alimentador N°1 Plantas Chancadoras y Faja valle  Alimentador N° 2 Servicios auxiliares interior y exterior túnel faja  Alimentador N°3 Faja túnel  Alimentador N°4 Faja Overland, fajas reubicables, Tripper y Spreader 

El sistema eléctrico de distribución en 23 KV desde la Subestación de 220 KV será supervisado y operado desde la Sala de Control del IPCCS, mediante la implementación de un sistema Scada que vigilará remotamente la operación de cada subestación del sistema.

En concordancia con lo anterior un moderno sistema de circuito cerrado de video (CCTV) con transmisión IP, permitirá la visualización instantánea y registro de imágenes de lo que acontece en los puntos críticos del sistema y un sistema de intercomunicadores de voz de tipo industrial (Paging) permitirá las comunicaciones grupales (altavoz) o personales (intercomunicadores) con Salas Eléctricas y estaciones en el interior del túnel.

Fig. 13. Subestación eléctrica.

Instrumentación, Control y Comunicaciones Tanto las Chancadoras, alimentadores, fajas y el sistema repartidor (spreader) estarán equipados con todo tipo de instrumentación para la operación segura y controlada tanto de los sistemas de accionamiento como de los componentes o subsistemas del equipo mismo. Cada Chancadora, cada faja y el sistema repartidor (spreader) contará con un Sistema de Control dedicado, suministrado, diseñado y programado por el fabricante del equipo, el cual se encargará de la operación (remota o eventualmente local) y el control de todos los accionamientos y subsistemas del equipo correspondiente. Paneles industriales de visualización (HMI) permitirán en cada Sala Eléctrica supervisar la instrumentación y eventualmente la operación del equipo correspondiente. Los controladores dedicados (de cada equipo) se conectarán a los controladores supervisores (de cada área), que integran las distintas fajas y equipos en forma coordinada a un sistema único de supervisión del IPCCS, permitiendo también el monitoreo de los instrumentos y el manejo equipos anexos a los equipos principales. Para la integración vía protocolos de comunicaciones entre los sistemas, se implementará una red de Fibra Óptica tipo anillo redundante, que recorre el IPCCS en toda su longitud y posee equipos de interconexión en cada una de las Salas Eléctricas y de Control.

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Paralelamente, se implementará un sistema de radiocomunicaciones tipo trunking digital, el cual mediante sitios trunking dará cobertura inalámbrica para todo el recorrido del IPCCS, incluyendo el interior del túnel, mediante el uso de radios portátiles, equipos móviles en vehículos y estaciones base en salas con personal permanente.  Ambas Chancadoras serán operados desde una Sala de Control de Chancado y el Spreader contará con una cabina de mando montada en el mismo equipo móvil. La supervisión y control de las fajas y del sistema IPCCS en general se efectuará desde la Sala de Control Central del IPCCS ubicada en la plataforma a la salida del túnel.

Control de Polvo Básicamente, el proyecto ha considerado en esta etapa, un sistema de supresión de polvo en las áreas de transferencia abiertas, como las tolvas de alimentación a las chancadoras y en las transferencias encapsuladas entre las diferentes fajas sin incluir la descarga del spreader en el botadero. Para las tolvas de alimentación a las chancadoras, se consideró un rociado de agua, de cantidad variable dependiendo de la humedad con que se está alimentando el material ROM, y un sistema paralelo de neblina seca (dry fog). Las zonas de transferencia de material entre las fajas consideran solamente neblina seca.

Otros La planta considera la infraestructura necesaria para proveer al proceso de los suministros y servicios generales requeridos. La planta incluirá todos los elementos necesarios para que sea segura y amigable al medio ambiente. Entre otros, se ha incluido:  Almacenamiento y distribución de agua fresca   Almacenamiento y distribución de agua protección contra incendio Duchas de lavado de ojos  Compresores para aire de planta  Sistema de protección contra incendio  Sistema de supresión de polvo  Equipos auxiliares como pipelayers,  dozers, equipos para empalme, etc.  Adicionalmente, como infraestructura se considera oficinas, bodegas de almacenamiento de materiales, campamento. 

ANALISIS CRÍTICO Criterios Se calcularon todas las fajas del proyecto. Es decir, 183-CVB-012 – Faja Valle 116-CVB-013 – Faja Túnel 116-CVB-014 – Faja Overland (Etapas 1 & 2) 117-CVM-015  – Dump Conveyor 1 (Etapa 2) 117-CVM-016  – Dump Conveyor 2 (Etapas 1 & 2) El criterio de diseño, base de Antamina, indica que las siguientes fajas son de tipo re-ubicable. Por lo anterior, el diseño necesita considerar que sus componentes (motor de cabeza, cola, módulos al piso) sea fáciles de reubicar durante la vida de la mina. Faja Valle Faja Overland (Etapas 1 & 2) Dump Conveyor 1 (Etapa 2) Dump Conveyor 2 (Etapas 1 & 2)

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El criterio de diseño del proyecto estableció además la necesidad de estandarización de los equipos en todas las fajas, incluyendo motores, polines, cintas, y poleas, donde fuese factible. Esto maximiza la flexibilidad del sistema puesto que, cada componente puede ser utilizado en cualquier faja, se minimiza el costo de capital en repuestos requeridos en terreno y reduce la cantidad de trabajo de diseño requerido para el sistema. Si se considera este concepto en el contexto global, esto podría resultar en reducción en el costo de capital para el proyecto, aunque se debiera negociar respecto a la cantidad definida de repuestos de capital en todo el proyecto. La tolerancia para el borde libre de todas las fajas fue ajustada según lo acordado con Antamina en 230 mm. El proyecto además, tiene como premisa utilizar solamente tecnologías probadas para el nivel de tratamiento esperado. Esto significa, entre otros, utilizar anchos de fajas de no más de 2 m, puesto que solamente hay cintas probadas con tensiones máximas probadas ST7800.

Diseño El diseño preparado para este estudio considera a las fajas empleadas en las etapas 1 y 2 del diseño del botadero, como se conoce al final del 2010. Cada etapa tiene un total de 150 m de altura de botadero. La etapa 1 corresponde a la instalación inicial del sistema distribuidor y la etapa 2 se refiere a la elevación de los primeros 150 m de altura después de tres años del comisionamiento. Cambios al trabajo de modelación del botadero (que será investigado con más detalles durante la etapa de diseño detallado) puede resultar en un aumento de la altura de cada etapa y por esto, algunos aspectos de los layouts de las fajas y selección realizada en esta etapa están sujetas a cambio antes del compromiso de compra. La faja túnel, se trata en forma particular  dada la significativa diferencia en la altura que se debe elevar la carga respecto de las otras fajas del proyecto, lo que implica el uso de componentes substancialmente diferentes. Para todas las fajas transportadoras reubicables se seleccionó, en principio, cintas de 2.0 m de ancho y velocidades de 7.3 m/s.

Para la faja del túnel, se recomienda una faja de 2.2 m de ancho y 6.5 m/s. Sin embargo, debido a una estrategia de reducción de costo de capital, Antamina sugirió que la faja del túnel fuese de 2 m de ancho, polines a 45° con uno en el centro más corto. El factor determinante para la velocidad de la faja es el factor de seguridad sobre la cinta. El uso de una cinta de 2.0 m de ancho es técnicamente factible. Información recibida de proveedores de cintas indican que, ellos encuentran el factor de seguridad muy bajo para la operación de esta faja de gran altura de levante. Ellos sugieren el uso de una cinta de mayor tensión para trabajar con un factor de seguridad más alto. Es posible que si la compra procede sobre la base del criterio de diseño de proveedores, éstos podrían suministrar una cinta de más alta tensión en una capacidad más baja. Esto aumentará el costo de capital del suministro de la faja transportadora. Basado en el factor de seguridad requerido, para un ancho de faja de 2 m, la velocidad de la faja del túnel requiere ser 7.5 m/s. Los accionamientos de las fajas transportadoras reubicables son del tipo motor eléctrico de rotor devanado. Los accionamientos de la faja túnel son tipo sincrónico. Las estaciones de polines de las fajas reubicables son de 3 polines, 45° polín acanalamiento, polín suspendido (tipo Garland), diámetro de 212 mm, espaciamiento entre polines de 1.25 m con rodamiento 6310. La longitud del rodillo central es 609 mm. Los polines de la faja túnel son de 3 rollos, canal de 45°, polín tipo guirnalda, diámetro 212 mm, espaciamiento entre polines de 1.25 m, rodamientos tipo 21309. La longitud del rodillo central es de 609 mm. Se realizaron varios talleres de riesgos y constructibilidad de modo de detectar y mitigar los riesgos operacionales y constructivos, los cuáles se tradujeron en el diseño conceptual del proyecto.

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Durante las etapas siguientes es posible una optimización de los diseños, los cuáles permitirán una reducción de costos y maximizar el desempeño de los equipos.

Resultados Varias de las soluciones que se consideran en el proyecto no son definitivas y puesto que, aún pueden producirse variaciones en el detalle, las decisiones finales de selección se deberán realizar con más información antes de proceder a la compra. Como resultado del estudio se han detectado posibles optimizaciones que deberán ser consideradas en las etapas siguientes de factibilidad y de ejecución. En el caso del área del botadero, la configuración de las fajas transportadoras está sujeta a cambios en niveles operacionales y de ahí que todo el layout de éstas podría cambiar. Muchas de las decisiones tomadas en este estudio podrían verse afectadas producto de esta decisión. Sin embargo, se hace notar que las recomendaciones resultantes del estudio representan una visión razonable y práctica para la selección de la geometría y equipos, consistentes con el criterio de diseño, y con los principios de minimizar  costos de capital y reducir riesgos operacionales. Por lo anterior, todos los supuestos son razonables para un estudio a nivel de pre-factibilidad. Existen algunas áreas donde un estricto seguimiento a los criterios de diseño tiene un impacto significativo en el costo de capital del proyecto y éstos también deberán ser  revisados en las etapas siguientes, de modo de reducir los costos de capital donde sea factible. Las potencias demandadas resultantes y los tamaños de los motores sugeridos se resumen en la tabla 1 siguiente:

Faja

Potencia Tamaño de demandada motor seleccionado (kW) (kW)

Número de Utilización motores (#) promedio por motor (%)

183-CVB-012

2,911

1,120

3

87%

116-CVB-013

17,554

6,500

3

90%

116-CVB-014 – Stage1

4,506

1,120

5

81%

116-CVB-014 – Stage 2

4,114

1,120

5

74%

117-CVM-015

6,304

1,120

7

80%

117-CVM-016

3,411

1,120

4

76%

El uso de fajas transportadoras para el transporte de desmonte reduce el nivel de emisiones fugitivas y por ende la concentración de material particulado en cualquier punto fuera de las instalaciones de Antamina.

Tabla 1. Selección de motores de fajas transportadoras La selección de 7 motores en faja dump conveyor 1 puede cuestionarse. Reducir en uno los motores podría aún proveer un margen en la potencia demandada y permitir la estandarización del sistema respecto a las configuraciones de los motores e instalación eléctrica. Un ajuste al criterio de diseño podría permitir una simplificación de los accionamientos de las fajas (utilización de motor mayor a 90%). La optimización de la selección del tamaño de los motores afuera del túnel es posible. La selección de un tamaño de motor de 1,250 kW permitiría una reducción en el número de motores de la faja dump conveyor 1, lo cual podría resultar en un menor costo de capital. Esto debe investigarse con más detalle en la etapa de diseño de detalles del proyecto. La Tabla 2 entrega un resumen de las tensiones máximas y cintas seleccionadas para cada faja transportadora. Faja

Max running tensión (kN)

Max Selected belt Running accelerating safety tensión factor (kN)

ambiente y a la comunidad. El concepto de eficiencia energética está presente en el diseño de todos los sistemas de este proyecto.

Accelerating safety factor

183-CVB-012

497

612

ST2500

10.06

8.17

116-CVB-013

3034

3794

ST7800

5.14

4.11

116-CVB-014  – Stage1

801

1124

ST2500

6.24

4.45

116-CVB-014  – Stage 2

652

907

ST2500

7.67

5.52

117-CVM-015

1001

1259

ST3150

6.29

5.00

117-CVM-016

926

1023

ST2500

5.40

4.89

Tabla 2. Tensiones máximas y cintas de fajas transportadoras CONCLUSIONES El proyecto IPCCS de Antamina representa un ejemplo de innovación tecnológica, sustentabilidad, y respeto al medio

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La única fuente de generación de material particulado no controlado (por su naturaleza), es la descarga del spreader  IPCCS, lo que hace que el control en varios puntos fugitivos o fuentes lineales como los camiones, sea más fácil de alcanzar. La ubicación de las fuentes generadora del IPCCS, relativa a las comunidades, es una ventaja del sistema IPCCS respecto al caso base con uso de camiones. El proyecto logra una disminución significativa en los costos de operación y con una eliminación de alto tráfico y congestión de camiones. El proyecto considera estandarización de equipos como las fajas, incluyendo motores, polines, cintas, y poleas. Esto maximiza la flexibilidad de todo el sistema, minimizando costo de capital en repuestos y reduciendo trabajo de diseño. Se analizaron varias alternativas de construcción de túnel, definiendo la solución técnica-económica más favorable, teniendo en cuenta el tiempo de construcción, las interferencias constructivas, los riesgos asociados y el efecto sobre la comunidad. Como resultado del estudio, el túnel de aproximadamente 2,700 m de largo se recomienda que su construcción sea con perforación y voladura y con una ventana constructiva denominada 5A, de 438 m y ubicada en el área de Usapallares. El apoyo de los proveedores de los equipos es un factor clave en el éxito del proyecto. La fabricación a tiempo de los equipos de la magnitud del proyecto, la entrega en terreno y construcción de éstos, junto con

el comisionamiento y puesta en marcha es un factor relevante. Entrenamiento adecuado tanto para personal de operaciones y mantenimiento de los equipos para el desempeño a largo plazo es crucial, particularmente en la operación del botadero que permitiría con el tiempo reducir costos de operación. La configuración del plan de minado es un factor relevante para que el proyecto sea atractivo económicamente. A mayor  distancia y profundidad este proyecto aumenta su valor. El apoyo de empresas de consultoría de ingeniería, como SKM, de alta experiencia en manejo de materiales, instalaciones mineras y minería subterránea, es altamente significativo y beneficioso para el buen resultado de este tipo de proyecto. El resultado del proyecto, obtenido en un tiempo reducido, se ve ampliamente favorecido, por la cantidad previa de análisis y estudios realizados por   Antamina, que permitieron llegar a una pre-factibilidad con una cantidad acotada de alternativas a ser evaluadas. Este proyecto presenta un gran desafío, no sólo por su ubicación geográfica, tamaño, túnel, sino además por el concepto no tradicional de conminuir material de desmonte.

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