Por Víctor Ruíz, gerente de Ventas para Perú de Tega Industries. Este artículo aparece en la edición 81 de la revista Energiminas.

En los últimos años la experiencia y la mejora continua han permitido que los especialistas en  procesamiento de minerales logren superar los desafíos de la naturaleza con una gestión eficiente y eficaz de sus operaciones.

El uso de equipos de gran tamaño en la etapa de conminución genera un nuevo desafío: el de desarrollar un revestimiento en el cilindro del molino SAG de 40 pies que pueda alcanzar un tiempo de duración estable y optimizado al máximo, en función de las condiciones de operación.

Tega Industries inició en 2017 el estudio en los revestimientos del cilindro del molino SAG de 40 pies para eliminar las detenciones no programadas, generadas por quiebre de revestimientos de acero fundido o un acelerado desgaste al final del tiempo proyectado de duración. Lo anterior,  ocasionado por la heterogénea dureza y proceso de solidificación de estas piezas fundidas de gran tamaño. Entre las condiciones de operación más sobresalientes se podría mencionar el uso de bolas de acero de 6.25” en el proceso de molienda.

El equipo de ingeniería e innovación analizó las condiciones de operación y reportes de desgaste de las últimas campañas, para ello fue necesario desarrollar cálculos matemáticos, físicos y estadísticos, y definir, conforme a estos, el tipo de material (caucho y acero especial) y su proporción en el interior del revestimiento, además de determinar sus dimensiones exteriores. Posteriormente los simuladores propios de la empresa permitirían actualizar el diseño. Cabe señalar que la participación de los líderes especialistas en metalurgia, operación y mantenimiento de la unidad minera fue muy importante para la validación final del revestimiento.

Se desarrollaron prototipos y en las instalaciones de Tega Chile se fabricaron las primeras piezas, con base en un estricto control de calidad. Posteriormente, los revestimientos de caucho y acero fueron suministrados a tiempo. La instalación fue programada para evaluar su rapidez en el montaje, correcta dimensión y luego su resistencia a la abrasión e impacto durante la operación.

Finalmente, luego de 3 años de continuo desarrollo y 7 campañas de exitoso suministro -siendo la última instalación en julio de 2020- los resultados de alto valor confirmados son los siguientes:

1. Una reducción de 20 a 0 en el número de piezas fundidas quebradas por campaña.
2. Mayor duración del revestimiento, de 5 a 6 meses, alcanzando 16 millones de toneladas procesadas sin necesidad de realizar cambios, con un aumento en la confiabilidad del producto y un incremento de la disponibilidad del molino SAG.
3. El molino pudo operar a una velocidad de 9.2 rpm desde el inicio, con el uso de revestimientos de acero fundidos se operaba en 8.8 rpm. Este aumento de velocidad  permitió que el molino pudiera aumentar su tph en condiciones donde la dureza del mineral se vio incrementada.
4. Mayor seguridad en la instalación de los revestimientos compuestos debido a la reducción del peso en 25% por anillo (menos 36 toneladas) y un eficiente tiempo en el montaje por la opción del sistema de empernado por fuera para la sujeción.

Antecedentes

En la imagen N°01 se observa lo que ocurría con los revestimientos de acero en el interior del molino a los 4-5 meses de operación, la presencia de quiebres o desgastes acelerados generaban la detención no programada del molino SAG para cambio de las piezas. La baja confiabilidad del producto impactaba en los costos presupuestados y el riesgo para las personas era mayor durante el cambio de las piezas fundidas.

En el desarrollo técnico para definir el perfil y las características del material a usar en el revestimiento del molino SAG se consideraron las siguientes variables de operación: 

Metodología 

La metodología de la ingeniería para el diseño de revestimientos Tega se basa en el análisis de los fenómenos físicos específicos del molino SAG de cada unidad minera. 

En las instalaciones del equipo de ingeniería e innovación de Tega Industries se analizaron las condiciones de operación y reportes de desgaste de las últimas campañas de los revestimientos de acero, además de un análisis de caracterización tanto de la pieza fundida, como del comportamiento del molino SAG. 

Cálculos matemáticos, físicos y estadísticos fueron claves para la selección del tipo de material (caucho y acero especial) y su distribución en el revestimiento, además de la definición de las dimensiones del producto final, como se puede observar en la imagen N°02.

Posteriormente se utilizaron los simuladores de elementos discretos (propios de Tega Industries), los que permitirían realizar actualizaciones al diseño. En la imagen N°03 se puede observar un ejemplo gráfico del análisis que se desarrolla en el simulador DEM, considerando que, en una primera etapa de trabajo se pueden realizar hasta 100 simulaciones con diferentes condiciones de operación y centralizar el estudio lo más cercano a la operación en el interior del molino SAG de 40 pies. También fue importante la participación de los líderes especialistas en metalurgia, operación y mantenimiento de la unidad minera para la validación final del revestimiento.

Como resultado de todo el análisis antes descrito, se fabricó el revestimiento heavy duty. La instalación en el molino fue realizada en septiembre del 2017. En la imagen N°04 se puede observar de manera referencial cómo quedan distribuidos los revestimientos compuestos en el interior del molino SAG de 40 pies.

Resultados

Luego del desafío presentado a Tega Industries y el desarrollo del plan de mejora continua junto a los especialistas de la unidad minera se lograron alcanzar muchos beneficios, superando incluso las expectativas iniciales. Algunas de ellas continúan en desarrollo y procesos de patente para afianzar el futuro del uso de esta tecnología de revestimientos compuestos para molinos de gran tamaño. Sin embargo, de los resultados continuos y sostenibles, podemos presentar lo siguiente:

1. Reducción de 20 a 0 en el número de piezas fundidas quebradas por campaña, resaltando que los revestimientos compuestos se retiran íntegros en su composición y dimensión como se puede observar en la imagen N°05.
2. Aumento en la duración del revestimiento de 5 a 6 meses, incluso con un factor de seguridad remanente que permite una mejor planificación en el mantenimiento.
3. 16 millones de toneladas procesadas sin necesidad de realizar cambios en el revestimiento compuesto del interior del cilindro del molino SAG.
4. Alta confiabilidad del revestimiento, con una metodología de análisis de desgaste patentada en función al diseño a medida del revestimiento. La configuración de acero y caucho permitía esta ventaja. 
5. Positivo impacto en el aumento de la disponibilidad del molino SAG, como consecuencia de la predecible y alta duración del revestimiento. 
6. Reducción del tiempo en el periodo del run up con uso de revestimientos nuevos al inicio de la campaña. Con los revestimientos de acero fundido había que esperar 1 mes para alcanzar la velocidad de operación.
7. Desde el arranque del molino se pudo operar a una velocidad de 9.2 rpm, con el uso de revestimientos de acero fundidos se operaba en 8.8 rpm.
8. Reducción del peso en 25 %, una diferencia de 36 toneladas en comparación al diseño original.
9. La alternativa con sistema de empernado por fuera del revestimiento compuesto, redujo la exposición al riesgo de las personas durante el retiro e instalación, permitiendo un montaje más seguro y eficiente en tiempo.

Explorando oportunidades y beneficios.

En Perú actualmente tenemos 4 molinos SAG de 40 pies que han ingresado en operación los últimos 8 años y en los próximos 2 años ingresarán a operar otros 2 molinos SAG de similares dimensiones.

La tecnología desarrollada por Tega Industries permite una reducción de hasta un 95% en el número de horas de detención no programadas del molino SAG atribuidas al cambio revestimiento, producto de un tiempo de duración mayor y una operación más estable debido a la alta confiabilidad de los revestimientos. De aplicar esta tecnología, se podría alcanzar un beneficio anual de US$40 millones a las mineras que operan molino SAG de 40 pies, una gran alternativa y oportunidad que podría beneficiar a diferentes operaciones que están en la búsqueda de mejora continua y de una recuperación producto del impacto de la pandemia.