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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN “ANÁLISIS DE RIESGO Y OPERABILIDAD EN LAS OPERACIONES DE MANTENIMIENTO DE BANDAS TRANSPORTADORAS EN LA INDUSTRIA MINERA” TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA DE SISTEMAS PRESENTA: ING. RAUL RIVERA GUZMÁN DIRECTOR DE TESIS: DR. JAIME REYNALDO SANTOS REYES Marzo 2015 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán ii|Página SIP -14 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán iii|Página Carta de cesión de derechos ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán iv|Página “ANÁLISIS DE RIESGO Y OPERABILIDAD EN LAS OPERACIONES DE MANTENIMIENTO DE BANDAS TRANSPORTADORAS EN LA INDUSTRIA MINERA” Resumen La minería en México es considerada como la industria con mayor relación con comunidades y municipios; tiene presencia en 24 de las 32 entidades del país; El sector minero en nuestro país genera un impacto positivo determinante en lo social, en salud, educación, infraestructura, cultura, empleo y equidad de género y en la calidad de vida de los trabajadores y de los habitantes de las comunidades aledañas a sus instalaciones. Sin embargo, la seguridad y salud del trabajador están comprometidas debido a las deficiencias de la industria en este rubro. La imprudencia y la mala planeación con la que se realizan los trabajos de mantenimiento se reflejan en las mutilaciones y marcas en el cuerpo en los trabajadores que solamente cuando las experimentan, hacen algunas veces reflexión que puede llevar a una deserción. Además, un trabajo mal ejecutado frena la operación de un transportador y esto significa pérdidas de miles de pesos para la empresa solicitante y el contratista del servicio. Este proyecto de tesis se enfoca al análisis de riesgo y operatividad en las operaciones asociadas con las bandas transportadoras en la industria minera. Los resultados del análisis muestran que las deficiencias identificadas por el análisis HAZOP, así como un 'Checklist' que ha sido el resultado del proyecto, pueden ser consideradas suficientes para evitar los accidentes más comunes tales como: a) Trabajadores atrapados en los tambores; b) Caída de trabajadores; c) Caída de materiales; y d) Inhalación de polvo. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán v|Página "OPERABILITY RISK ANALYSIS IN MAINTENANCE OPERATIONS OF BELT CONVEYORS IN THE MINING INDUSTRY" Abstract Mining in Mexico is considered the industry with greater relationship with communities and municipalities; operates in 24 out of the 32 states of the country; The mining sector in our country has a considerable positive impact in the social, health, education, infrastructure, culture, employment and gender equity and the quality of life of workers and residents of the communities surrounding its facilities. However, the safety and health of workers are engaged due to the shortcomings of the industry in this area. The recklessness and bad planning in the process of conveyors maintenance work performed are reflected in the workers' mutilation and injuries, and when they reflect on this, then it can lead to prevention. In addition, a poorly executed work slows the operation of the conveyor and this means loss of thousands of Mexican pesos for the company and the contractors. This thesis research project focuses on the analysis of risk and operating in the operations associated with the conveyor belts in the mining industry. The analysis results show that the deficiencies identified by the HAZOP analysis and the checklist can be considered sufficient to avoid common accidents such as: a) Workers trapped on drums; b) Fall of workers; c) Fall of materials; d) Inhalation of dust. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán vi|Página Introducción Los minerales constituyen el elemento base de la mayoría de las industrias. En prácticamente todos los países del mundo se realiza algún tipo de explotación minera. Esta actividad tiene importantes repercusiones económicas, ambientales, laborales y sociales, tanto en los países o regiones en que se practica como a escala global. Para muchos países en desarrollo la minería representa una parte significativa del PIB y, en muchos casos, la partida de entrada de divisas y de inversiones extranjeras más importante. En la revisión de la literatura se ha observado que las bandas transportadoras de materiales a granel como el caso de estudio, la frecuencia de accidentes no es comparable, por ejemplo, con accidentes carreteros. En general, los accidentes son del tipo graves y en general dejan secuelas por incapacidades laborales permanentes debidas principalmente a amputaciones, desgarres musculares que utilizan las extremidades superiores. En muchas ocasiones si no es que en la mayoría de los casos de minas del tipo 'cielo abierto', las bandas corren por encima de las propias instalaciones ya sea en posición inclinada o plana. Cuando se realizan actividades de mantenimiento, los trabajadores en casa de caídas, las lesiones se ven agravadas por las máquinas/equipos sobre los que se precipita. Es común, también que el operario sufra una caída sobre la banda en movimiento. Cuando las bandas transportadoras operan en altura por encima de zonas de trabajo o de paso de vehículos o personas, debe prestarse especial atención a prevenir que la caída accidental de los fragmentos del material transportados puedan caer sobre los operarios. Por lo general, los derrames de material transportado durante el recorrido de la banda suelen ser debidos a: a) una excesiva inclinación de la banda; b) una excesiva o irregular carga de material en la banda; c) un ancho inadecuado de la banda; d) falta de tensión de la banda; e) roturas en la banda transportadora. El proyecto de tesis presenta los resultados de un análisis HAZOP para el caso de mantenimiento de una banda transportadora para el caso de una empresa minera 'X'. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán vii|Página Objetivo general "Identificar los riesgos asociados con la operación y mantenimiento de una banda transportadora empleada en una mina de cantera, mediante el empleo de la metodología HAZOP, y así proponer alternativas de solución para prevenir accidentes." Objetivos específicos a) Llevar a cabo un revisión de la literatura sobre la importancia de la industria minera en los contextos nacional e internacional. b) Revisar informes, reportes y estadísticas de incidentes/accidentes ocurridos en bandas transportadoras en el contexto internacional y nacional. c) Visitar y seleccionar una mina de cantera para seleccionar el proceso a estudiar. d) Llevar a cabo el análisis mediante la aplicación de la metodología HAZOP. e) Documentar los resultados de la investigación. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán viii|Página Índice General Portada SIP -14 ..........................................................................................................................................................ii Carta de cesión de derechos ......................................................................................................................... iii Resumen ....................................................................................................................................................... iv Abstract ......................................................................................................................................................... v Introducción ................................................................................................................................................. vi Objetivo general .......................................................................................................................................... vii Objetivos específicos .................................................................................................................................. vii Índice General ............................................................................................................................................ viii Índice de figuras y tablas ............................................................................................................................ xii Glosario ....................................................................................................................................................... xv CAPÍTULO 1 ................................................................................................................................................ 1 ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................... 1 1.1 La industria minera y su contexto ................................................................................................. 2 1.1.1 La industria minera ............................................................................................................... 2 1.1.2 Contexto internacional .......................................................................................................... 3 1.1.3 Contexto nacional ................................................................................................................. 4 1.2 Tipos de Minas .............................................................................................................................. 6 1.2.1 Minas del Tipo subterráneas ................................................................................................. 6 1.2.2 Minas del tipo cielo abierto ................................................................................................... 9 1.3 Bandas transportadoras en la industria minera.............................................................................. 9 1.4 Accidentes en la industria minera ............................................................................................... 11 1.4.1. Accidentes en el contexto internacional .............................................................................. 11 1.4.2 Accidentes en el contexto nacional ..................................................................................... 14 1.5 Justificación del proyecto de investigación................................................................................. 16 1.6 Conclusiones del Capítulo .......................................................................................................... 17 CAPÍTULO 2 .............................................................................................................................................. 18 REVISIÓN DE LA LITERATURA ........................................................................................................... 18 2.1 Marco Teórico ............................................................................................................................. 19 2.1.1 La teoría general de sistemas .............................................................................................. 19 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán ix|Página 2.1.2 La industria de la minería .................................................................................................... 20 2.1.2.1 Mina subterránea ................................................................................................................. 20 2.1.2.2 Mina de cielo abierto ........................................................................................................... 22 2.1.3 Bandas transportadoras ....................................................................................................... 24 2.1.3.1 Principales componentes ..................................................................................................... 26 2.1.3.2 Algunas consideraciones técnicas ....................................................................................... 27 2.1.3.3 Investigación sobre bandas transportadoras ........................................................................ 31 2.1.4.1 Salud y Seguridad en la industria minera ............................................................................ 31 2.1.4.2 Importancia de la Seguridad ............................................................................................... 32 2.1.4.3 Accidente e incidente .......................................................................................................... 33 2.1.4.4 Marco normativo nacional .................................................................................................. 34 2.2 Marco Metodológico ................................................................................................................... 35 2.2.2.1 Definición del problema ...................................................................................................... 36 2.2.2.2 Preparación ........................................................................................................................... 37 2.2.2.3 Análisis ............................................................................................................................... 39 2.2.2.4 Documentación y seguimiento ............................................................................................ 40 2.3 Conclusiones del Capítulo .......................................................................................................... 40 CAPÍTULO 3 .............................................................................................................................................. 41 DESCRIPCIÓN DEL CASO DE ESTUDIO .............................................................................................. 41 3.1 Contexto espacial y temporal de la Minera 'X' ........................................................................... 42 3.2 Descripción de la Mina 'X' .......................................................................................................... 42 3.2.1 Clasificación de la mina ...................................................................................................... 42 3.2.2 Descripción de Operaciones ................................................................................................ 43 3.2.2.1 Procesos de explotación ...................................................................................................... 43 3.2.2.2 Carga y transporte ............................................................................................................... 44 3.2.2.3 Trituración Primaria ............................................................................................................ 46 3.2.2.4 Trituración secundaria y terciaria .......................................................................................46 3.4.5 Bandas transportadoras ....................................................................................................... 47 3.2.2.6 Cribado primario ................................................................................................................. 47 3.2.2.7 Cribado secundario ............................................................................................................. 47 3.2.2.8 Apilamiento temporal de materiales ................................................................................... 48 3.3 Materias primas y productos finales ........................................................................................... 48 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán x|Página 3.4 Maquinaria y Equipo ................................................................................................................... 48 3.5 Conclusiones del Capítulo .......................................................................................................... 49 CAPÍTULO 4 .............................................................................................................................................. 50 RESULTADOS DEL ANÁLISIS HAZOP DEL CASO DE ESTUDIO .................................................... 50 4.1 Banda transportadora "211BT4" ................................................................................................. 51 4.2 Mantenimiento de la banda transportadora ................................................................................. 52 4.3 Consideraciones en el análisis HAZOP ...................................................................................... 53 4.4 Resultados del análisis HAZOP .................................................................................................. 53 4.4.1 Captura de datos del análisis ............................................................................................... 53 4.4.3 Resultados del análisis ........................................................................................................ 54 4.4.3.1 Departamento de Mantenimiento ........................................................................................ 54 4.4.3.2 Departamento de Seguridad e Higiene ................................................................................ 56 4.4.3.3 Contratistas ......................................................................................................................... 59 4.4.2 Algunas estadísticas de los principales actores involucrados ............................................. 61 4.4.4 'Checklist' en la operación y mantenimiento de bandas transportadoras ............................ 63 4.5 Conclusiones del Capítulo .......................................................................................................... 64 CAPÍTULO 5 .............................................................................................................................................. 66 DISCUSIÓN, CONCLUSIONES Y FUTURO TRABAJO ....................................................................... 66 5.1 Discusión..................................................................................................................................... 67 5.1.1 Riesgos de accidentes en bandas transportadoras ............................................................... 67 5.1.2 Consecuencias de los accidentes ......................................................................................... 69 5.1.3 Resultados del análisis HAZOP .......................................................................................... 70 5.2 Conclusiones del proyecto .......................................................................................................... 71 5.2.1 Conclusiones acerca de los objetivos planteados ................................................................ 71 5.2.1.1 Objetivo general .................................................................................................................. 71 5.2.1.2 Objetivos específicos .......................................................................................................... 71 5.3 Conclusiones más relevantes del análisis .................................................................................... 71 5.4 Limitaciones del análisis ............................................................................................................. 72 5.5 Trabajos futuros .......................................................................................................................... 72 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................................ 74 ANEXO-A .................................................................................................................................................. 80 TIPOS DE BANDAS Y SEGURIDAD EN LAS MINAS ......................................................................... 80 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán xi|Página A1.1 Capacidad de desplazamiento ................................................................................................. 81 A1.2 Aplicaciones especiales ........................................................................................................... 83 A2.1 Seguridad y salud en minas subterráneas ................................................................................ 83 A2.2 Seguridad y salud en minas de cielo abierto ........................................................................... 84 ANEXO-B................................................................................................................................................... 85 RESULTADOS DEL ANÁLISIS ............................................................................................................... 85 ANEXO-C................................................................................................................................................. 103 'CHECKLISTS' DE CONSIDERACIONES EN LA OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE BANDAS TRASNPORTADORAS ........................................................................................................................... 103 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán xii|Página Índice de figuras y tablas Figura 1.1 Clasificación de la explotaciones. (INEGI, 2013)…………………………………………………….......2 Figura 1.2 Inversión mundial en exploración minera 2013-US 15,200 millones. (CAMMEX, 2014) ……..…..3 Figura 1.3 Inversión mundial en exploración de minerales no ferrosos. (CAMMEX, 2014) ……………….….4 Figura 1.4 Producción de Plata. (CAMMEX, 2014) …………………………………………………………......5 Figura 1.5 Producción de Zinc. (CAMMEX, 2014) ………………………………………………….…….….....5 Figura 1.6 Participación de México en la producción mundial. (CAMMEX, 2014) ………….…………………6 Figura 1.7 La mina subterránea más antigua. (AT, 2014)………………………….………………………….…..…7 Fig. 1.8 Ejemplos de minas subterráneas…………………………………………………………………………..…8 Figura 1.9 Ejemplo de mina del tipo cielo abierto ………………………………………………………………..…9 Figura 1.10 Ejemplos de bandas trasportadoras……………………………………………………………….….....10 Fig. 1.11 Accidentes en una mina de los Estados Unidos de 1995-2007. (MSHA, 2007) ……………………….12 Fig. 1.12 Ejemplos de accidentes durante mantenimiento en una mina de los Estados Unidos de 1995-2007. (MSHA, 2007) …………………………………………………………………………………….…..13 Figura 1.13 Algunos ejemplos de noticias de accidentes minerosreportados en los medios de circulación masiva………………………………………………………………………………………………………………..15 Figura 1.14 México y el ranking de seguridad de la industria minera. (CAMMEX, 2014)…………………..….15 Figura 2.1 Revisión de la literatura ………………………………………………………………………….……19 Figura 2.2 Ejemplo de operaciones en una mina subterránea. (CAMMEX, 2014)………………………………...21 Figura 2.3 Ejemplo de explotación en canteras. (Trituradora, 2014) ....……………………………………………22 Figura 2.4 Antecedentes de bandas transportadoras. (Al, 2014; Oliver-Evans, 2014)….………………………….25 Figura 2.5 México y el ranking de seguridad de la industria minera. (Rotrans, 2014).…………………………......25 Tabla 2.1 Ejemplos de componentes de una banda transportadora. (Andrea-Blanco, 2010)……………………....26 Figura 2.6 Sección transversal de una banda del tipo mostrado. (Andrea-Blanco, 2010) .…………………..…...27 Tabla 2.2 Ejemplos de velocidades recomendadas. (Andrea-Blanco, 2010)……………………………..………...29 Figura 2.7 Esquema de pesos y tensiones de una banda transportadora de un solo tramo. (Andrea-Blanco, 2010).......................…………………………………………………………………………………………………30 Figura 2.8 Normatividad minera nacional. (CAMMEX, 2014) ………………………………….………………34 Tabla 2.3 Ejemplo de captura de los datos. (Chemical Industries Association, 1992) ..………………………….35 Figura 2.9 Metodología genérica para el análisis HAZOP para el caso de estudio ……………………………..36 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán xiii|Página Figura 2.10 Secuencia lógica de análisis HAZOP. (Chemical Industries Association, 1992) ..……….…………..38 Tabla 2.4 Ejemplo de palabras guía usadas en HAZOP. (Chemical Industries Association, 1992) ...….…………39 Tabla 2.5 Ejemplo de captura de los datos. (Chemical Industries Association, 1992) .……………………………39 Figura 3.1 Ubicación de la mina 'X'………………………………………………………………………………....42 Figura 3.2 Tipos de minas…………………………………………………………………………………………...43 Figura 3.3 Sistema de producción de grava y arena……………………………………………………………....…45 Figura 3.4 Fotografía de la mina…………………………………………………………………………………….45 Tabla 4.1 Componentes de una banda transportadora "211BT4"………………………………………………..….51 Tabla 4.2 Ejemplo de palabras guía usadas en el análisis ….…………………………………………………..…..53 Tabla 4.3 Formato de captura de los datos para el caso de estudio …………………………………………………54 Tabla 4.4 Ejemplo de 'acciones requeridas' en la Planeación del departamento de mantenimiento ……………….54 Figura 4.1 Reparación dañada por mala colocación de parche ……………………………………………………..55 Tabla 4.5 Ejemplo de 'Acciones requeridas' en el Área de trabajo ………………………………………………....55 Figura 4.2 Ejemplos de bandas que no han sido descargadas ……………………………………………………...56 Tabla 4.6 Ejemplo de 'Acciones requeridas' en la Verificación del uso del EPP …………………………………..56 Figura 4.3 Ejemplos de la falta de verificación del uso del EPP …………………………………………………..57 Tabla 4.7 Ejemplo de 'Acciones requeridas' en la Señalización ...……………………………...………………….57 Figura 4.4 Ejemplos de la falta de señalización de peligros, por ejemplo de resbalarse y de caída de materiales ..58 Tabla 4.8 Ejemplo de 'Acciones requeridas' en la Verificación del EPP …………………………………………..59 Figura 4.5 Ejemplo de trabajador que no usa EPP (guantes) ……………………………………………………...59 Tabla 4.9 Ejemplo de 'Acciones requeridas' en el caso de las Herramientas usadas ……………………………...60 Figura 4.6 Ejemplo de trabajador que usa una herramienta inadecuada para la limpieza ………………………....60 Figura 4.7 Representación esquemática de los principales actores involucrados en el mantenimiento ………….61 Figura 4.8 Porcentaje de 'Acciones requeridas' en cada uno de los actores involucrados ………………………...61 Figura 4.9 Resumen de las 'Acciones requeridas' en base a los 'Elementos' considerados en el análisis ………...62 Figura 4.10 Resumen de los rubros considerados en el 'Checklist' . ……………………………………………….63 Tabla 4.10 'Checklist' para el caso de Herramientas de mano y Equipo ………………………………………….64 Tabla 5.1 Tipos de accidentes en el mantenimiento de bandas transportadoras (MSHA, 2007) ………………….68 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán xiv|Página Tabla 5.2 Ejemplo de las consecuencias de los accidentes ………………………………………………………...69 ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán xv|Página Glosario Accidente de trabajo: Toda lesión orgánica o perturbación funcional, inmediata o posterior, o la muerte, producida repentinamente en ejercicio o con motivo del trabajo, cualesquiera que sean el lugar y el tiempo en que se preste. (NOM-019-STPS-2011) Actos inseguros: Las acciones realizadas por el trabajador que implican una omisión o violación a un método de trabajo o medida determinados como seguros. (NOM-019-STPS-2011) Actividades peligrosas: son todas las tareas derivadas de los procesos de trabajo que generan condiciones inseguras y sobreexposición de los trabajadores a los agentes físicos, químicos o biológicos, capaces de provocar daño a su salud o al centro de trabajo. (NOM-023-STPS-2003) Centros de trabajo: Todos aquellos lugares, tales como edificios, locales, instalaciones y áreas, en los que se realicen actividades de producción, comercialización, transporte y almacenamiento o prestación de servicios, o en los que laboren personas que estén sujetas a una relación de trabajo. ( NOM-019-STPS- 2011) Condiciones inseguras: Aquéllas que derivan de la inobservancia o desatención de las medidas establecidas como seguras, y que pueden conllevar la ocurrencia de un incidente, accidente, enfermedad de trabajo o daño material al centro de trabajo. ( NOM-019-STPS-2011) Condiciones peligrosas: Aquellas características inherentes a las instalaciones, procesos, maquinaria, equipo, herramientas y materiales, que pueden provocar un incidente, accidente, enfermedad de trabajo o daño material al centro de trabajo. ( NOM-019-STPS-2011) Evento: fenómeno natural que puede afectar la seguridad estructural del centro de trabajo y/o aquellos actos incidentales que pueden afectar la seguridad estructural de las instalaciones. (NOM-001-STPS- 2008) Equipo de protección personal (EPP): El conjunto de elementos y dispositivos de uso personal para proteger al trabajador de accidentes y enfermedades, que pudieran ser causados por agentes o factores generados con motivo de la realización de sus actividades, y que conforme al riesgo a que están expuestos los trabajadores puede ser básico o específico. Cuando en el análisis de riesgos se establezca la necesidad de utilizar ropa de trabajo con características específicas de protección, ésta será considerada como equipo de protección personal. (NOM-023-STPS-2012) Emergencia: es la ocurrencia de incendios, explosiones, derrames, inundaciones, intoxicaciones y derrumbes en la mina. (NOM-032-STPS-2008) Enfermedad de trabajo: Todo estado patológico derivado de la acción continuada de una causa que tenga su origen o motivo en el trabajo o en el medio en que el trabajador se vea obligado a prestar sus servicios. ( NOM-019-STPS-2011) Incidentes: Los acontecimientos que pueden o no ocasionar daños a las instalaciones, maquinaria, equipo, herramientas y/o materiales utilizados, e interferir en los procesos o actividades, y que en circunstancias diferentes podrían haber derivado en lesiones a los trabajadores, por lo que requieren ser investigados para considerar la adopción de las medidas preventivas pertinentes. ( NOM-019-STPS-2011) ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industriaminera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán xvi|Página Incidente: Un evento inesperado en el cual no se producen lesiones o daños a la integridad física o salud de los trabajadores. (NOM-023-STPS-2012) Mina: Una excavación realizada para extraer minerales por medio de tiros y galerías o a cielo abierto. (NOM-023-STPS-2012) Procedimientos de seguridad: son las instrucciones escritas para desarrollar una serie de actividades con el menor riesgo para los trabajadores y el centro de trabajo. (NOM-023-STPS-2003) Peligro: Las situaciones del ambiente laboral, determinadas por las características o propiedades intrínsecas de los agentes químicos o físicos, o por las condiciones inseguras, en las que es posible que ocurra un daño. (NOM-031-STPS-2011) Procedimiento de seguridad: Procedimiento seguro de trabajo: Las instrucciones escritas en forma detallada y secuencial para llevar a cabo una actividad con el menor riesgo para los trabajadores y el centro de trabajo. Se expresa en documentos que contienen el objeto y el campo de aplicación de la actividad; la forma en que ésta deberá realizarse; la identificación de peligros, riesgos, posibles lesiones, así como el equipo de protección a utilizar; las funciones y/o responsabilidades de los trabajadores que intervienen, al igual que los materiales, equipos o implementos de trabajo que habrán de utilizarse, controlarse y registrarse. (NOM-023-STPS-2012) Protección lateral: El resguardo dispuesto en forma perimetral en una plataforma de trabajo o en las zonas en las que existe riesgo de caída de altura. (NOM-009-STPS-2011) Riesgo: La correlación entre la peligrosidad de un agente o condición física y la exposición de los trabajadores, con la posibilidad de causar efectos adversos para su integridad física, salud o vida, o dañar al centro de trabajo. (NOM-031-STPS-2011) Riesgo grave: Aquél que puede comprometer la integridad física y/o la vida de los trabajadores y/o producir daños a las instalaciones del centro de trabajo, al no observar los requisitos y condiciones de seguridad correspondientes. (NOM-023-STPS-2012) Riesgo inminente: Aquél que compromete la integridad física y/o la vida de los trabajadores en forma evidente, por la omisión en el cumplimiento de las condiciones de seguridad previstas en la presente Norma, y que requiere atención inmediata. (NOM-023-STPS-2012) Riesgos de trabajo: Los accidentes y enfermedades a que están expuestos los trabajadores en ejercicio o con motivo de su trabajo. (NOM-019-STPS-2011) Riesgos de mayor impacto: son aquellos relacionados con la inestabilidad y las deformaciones de los pozos, galerías y frentes de explotación, taludes y plataformas de tajos y escombreras; las labores de amacice; el traslado y uso de explosivos; los gases y polvos asfixiantes, tóxicos, inflamables y explosivos; las inundaciones; los derivados del funcionamiento de malacates motorizados, locomotoras y maquinaria de extracción y carga, y las actividades de soldadura y corte. (NOM-023-STPS-2003) Sistema de protección personal para interrumpir caídas de altura: Sistema de detención de caídas: El sistema que minimiza las fuerzas al momento de interrumpir la caída de altura; controla la distancia total recorrida durante la caída previniendo la colisión contra el piso o cualquier otro obstáculo, y permite mantener a la persona en una posición adecuada después de la caída para propósitos de rescate. (NOM- 009-STPS-2011) ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán xvii|Página Siniestro: es un suceso catastrófico como incendio, explosión, inundación y/o derrumbe en una mina o pozo de carbón. (NOM-032-STPS-2008) Trabajos en altura: Las actividades de mantenimiento, instalación, demolición, operación, reparación, limpieza, entre otras, que se realizan a alturas mayores de 1.80 m sobre el nivel de referencia. Incluye también el riesgo de caída en aberturas en las superficies de trabajo, tales como perforaciones, pozos, cubos y túneles vertical. (NOM-009-STPS-2011) Tambor: El cilindro hueco de metal liso o ranurado, cuyos extremos están flanqueados por discos y en el cual se enrolla el cable. (NOM-009-STPS-2011) ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 1|Página CAPÍTULO 1 ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 2|Página Este capítulo presenta la justificación de este proyecto de investigación. La sección 1.1 presenta los antecedentes de la industria minera en el contexto nacional e internacional. Por otro lado, los tipos de minas se describen en la sección 1.2. Una breve introducción de las bandas transportadoras y su uso en la industria minera se presenta en la sección 1.3. La sección 1.4 presenta algunas estadísticas de accidentes e incidentes que han ocurrido en la operación de las bandas transportadoras en la industria minera. La justificación del proyecto se discute en la sección 1.5. Finalmente, las conclusiones del capítulo se presentan en la sección 1.6. 1.1 La industria minera y su contexto 1.1.1 La industria minera A nivel mundial, la minería es una actividad económica primaria (pues los minerales se toman directamente de la Naturaleza) que se refiere a la exploración, explotación y aprovechamiento de minerales. Esta industria muy comúnmente se toma como solo la extracción y procesos de lo extraído; sin embargo, tiene otro gran cumulo de trabajo como es la exploración y que en este trabajo no será contemplado ya que se enfocará al proceso de explotación. (INEGI, 2013). Figura 1.1 Clasificación de la explotaciones. (INEGI, 2013). Existe una amplia variedad de minerales en la Tierra. Los hay, por ejemplo, sólidos (oro y níquel), líquidos (mercurio o el petróleo), quebradizos (yeso o cal) y gaseosos (gas natural). La naturaleza los ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 3|Página tiene acumulados en lugares conocidos como yacimientos, los cuales se encuentran al aire libre o en el subsuelo a diferentes niveles de profundidad (INEGI, 2013). La explotación de los diferentes materiales determina el tipo de mina (ver sección 1.2), es decir dependiendo del material a extraer se divide muy comúnmente a nivel mundial en Metálicos y No Metálicos (CAMMEX, 2014); ver la Figura 1.1. La minería ha sido siempre una actividad productiva ligada a la historia económica, social y cultural de los pueblos, por lo que se puede afirmar, sin temor a equívocos, que el hombre ha sido minero desde los albores de la humanidad. 1.1.2 Contexto internacional La economía mundial tuvo un crecimiento moderado de 3% en 2013. La mayoría de las economías desarrolladas continuaron enfrentándose con el desafío de implementar políticas fiscales y monetarias adecuadas para resistir las secuelas de la crisis financiera. Las economías emergentes, que ya tuvieron una desaceleración importante en los últimos dos años, enfrentaron nuevas turbulencias tanto nacionales como internacionales en 2013. (CAMMEX, 2014). Figura 1.2 Inversión mundial en exploración minera 2013-US 15,200 millones. (CAMMEX, 2014). En respuesta a la baja en el precio de los metales, demanda incierta y malas condiciones del mercado, la exploración mundial se contrajo un 29%; ver Fig. 1.2. A partir del 2012 se observa un descenso en los precios de la mayoría de los metales. En particular se observa que (CAMMEX, 2014): ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimientode bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 4|Página Figura 1.3 Inversión mundial en exploración de minerales no ferrosos. (CAMMEX, 2014). En 2013 América Latina se mantuvo a la cabeza en la atracción de inversiones para exploración minera. A nivel mundial, México fue alcanzado en la cuarta posición por Chile, Perú ganó terreno al pasar del sexto al quinto lugar y Brasil ocupó el noveno lugar. Ver Fig. 1.3. De acuerdo con la 24a edición del reporte 'Corporate Exploration Strategies' (citado en CAMMEX, 2014) basado en el análisis del presupuesto de 2 mil 100 empresas exploradoras activas, las cuales representan 95% del total mundial invertido, indica que la inversión global en exploración ascendió a 15 mil 200 millones de dólares en 2013, 6 mil 300 millones de dólares menos que el año anterior. Esta caída se reflejó en todas las regiones, siendo los más afectados Latinoamérica y Canadá (CAMMEX, 2014); ver Fig. 1.3. 1.1.3 Contexto nacional La minería en México es, junto con la agricultura, la industria con mayor relación con comunidades y municipios. Tiene presencia en 24 de las 32 entidades del país; ver por ejemplo Figs. 1.4 y 1.5 (CAMMEX, 2014). La minería formal construye y opera minas y plantas de alta calidad y con un enfoque sustentable. Nuestro sector en México genera un impacto positivo determinante en lo social, en salud, educación, infraestructura, cultura, empleo y equidad de género y en la calidad de vida de los trabajadores 13% 13% 7% 6% 6% 5% 5% 4% 3% 38% Canadá Australia Estados Unidos Chile México Perú Rusia China Brasil Otros ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 5|Página y de los habitantes de las comunidades aledañas a sus instalaciones. Sin embargo en 2013, factores tanto internos como externos tuvieron un impacto negativo en los principales indicadores de la Industria Minera Mexicana (ver por ejemplo la sección anterior). El precio internacional de los metales continuó por segundo año consecutivo con una tendencia descendente. Figura 1.4 producción de Plata. (CAMMEX, 2014). Figura 1.5 Producción de Zinc. (CAMMEX, 2014). La Fig. 1.6 muestra la participación de nuestro país en la población mundial de minerales. Se observa uqe México ocupa los primeros tres lugares en la producción de plata, Bismuto-Fluorita-Wollastone, y la Celestita, respectívamente. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 6|Página Figura 1.6 Participación de México en la producción mundial. (CAMMEX, 2014). 1.2 Tipos de Minas Las minas son las fuentes de material que contiene mineral y que se encuentra cerca de la superficie o en el subsuelo (CAMMEX, 2014). La industria minera extrae minerales de la tierra útiles para nuestra vida diaria, esto por medio de un estudio geológico, después comienzan como minas de explotación para finalmente terminar como reversa ecológica. Los estudios son tan importantes para solicitar el permiso de explotación a la región o estado así como para realizar el estudio del tipo de mina que se realizaría en caso de autorizar dicha explotación (INEGI,2013). Los estudios geológicos presentan los tipos de betas de mineral o cantidad de mineral diseminado en cierta región de tierra que permite determinar el proceso adecuado para la extracción del mismo. Lamentablemente al extraer un mineral de la tierra no es posible sin dañar al medio ambiente (Karacan, et al., 2011; Haas, et al., 2014; Jie, et al., 2012; El Universal, 2014); sin embargo, hoy en día las extracciones se realizan de tal forma que se reduzcan estos daños a nuestro planeta. Al igual que todo tipo de industria, la industria minera es un negocio siempre buscará reducir el costo para la extracción de los minerales de tal forma que si una beta de mineral se encuentra pero no se puede extraer de una forma costeable y responsable con la flora y fauna de la región se aborta. 1.2.1 Minas del Tipo subterráneas Este es el tipo de minería que es necesario la realización de túneles, pozos, chimeneas y galerías, así como cámaras. Los métodos más empleados son mediante túneles y pilares, hundimientos, corte y relleno ('Cut and fill mining'), realce por subniveles ('Sublevel Stopping') y cámaras-almacén ('Shrinkage'). Plata Wollastonita Bismuto Fluorita Cadmio Sulfato de Sodio Celestita Diatomita Molibdeno Plomo Zinc Sal Barita Yeso Oro Grafito Arena Silica Manganeso Cobre 1o 2o 3o 4o 5o 6o 8 o 9o 10o ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 7|Página (a). ―Cueva de león‖ (b). Reconocimiento la mina más antigua. Figura 1.7 La mina subterránea más antigua. (AT, 2014). Probablemente la mina más antigua que se tiene constancia arqueológica es la "Cueva del León", en Swazilandia, teniendo una edad de 43.000 años (Fig. 1.7), los hombres del paleolítico excavaban buscando hematites, un mineral que contiene hierro, con el que probablemente producían pigmentos de color ocre (AT, 2014). En varias regiones de Europa central, como en la República Checa, Eslovaquia y Hungría se han encontrado excavaciones de una antigüedad similar donde los Neandertales buscaban piedras sílex para fabricar armas, herramientas, etc. (AT, 2014). Otra excavación minera fue la mina de turquesas en la que trabajaban los antiguos egipcios en Uadi Maghara, en la península del Sinaí. También se extraían turquesas en la América precolombina. (Carmen, 2007). Por ejemplo, en Chile fue hallada una mina de óxido de hierro de 12.000 años de antigúedad, que es la más antigua de todas las conocidas en el territorio de América del Norte y América del Sur. (Carmen, 2007). ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 8|Página (a). Mina subterránea. (b). Mina 'Chiflón del Diablo", Chile. (CD, 2014) Fig. 1.8 Ejemplos de minas subterráneas. Las minas subterráneas se dividen en dos tipos, principalmente, según la posición de las mismas con respecto al nivel del fondo del valle: a) las que se encuentran por encima se denominan minas de montaña. En ellas el acceso es más fácil, al poder realizarse mediante galerías horizontales excavadas en las faldas del valle. Así mismo, el desagüe de las mismas se realiza por gravedad, a través de las labores de acceso (Fig. 1.8(a)); b) las minas que se encuentran por debajo del nivel del fondo del valle es necesario excavar pozos (verticales o inclinados), labores de acceso que desciendan al nivel del yacimiento. En este caso el desagüe tiene que realizarse mediante bombas que impulsen el agua desde del interior de la mina a la superficie. Algunas de estas minas, se encuentran debajo del mar, como es el caso de la Mina del Carbón de Lota en Chile. (CD, 2014). La Mina ―Chiflón del Diablo‖ se ubica aproximadamente a 1.200 mts. bajo el mar, y debe su nombre a los mineros que la bautizaron de este modo, debido a que recibe ventilación natural, a bocanadas de aire de la superficie (Fig. 1.8(b)). La Mina cerró sus operaciones en el año 1997, momento en el que trabajaban en ella 3.000 mineros. Hoy, varios de aquellos se desempeñan como guías de este impactante recorrido patrimonial por la historia y de Lota y el Carbón. (CD, 2014). http://segundoencuentrodegestores.files.wordpress.com/2010/10/mina-chiflon-del-diablo.jpg http://segundoencuentrodegestores.files.wordpress.com/2010/10/mina-chiflon-del-diablo.jpg ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras enla industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 9|Página 1.2.2 Minas del tipo cielo abierto Las minas a cielo abierto son económicamente rentables cuando los yacimientos afloran en superficie, se encuentran cerca de la superficie, con un recubrimiento pequeño o la competencia del terreno no es estructuralmente adecuada para trabajos subterráneos. Cuando la profundidad del yacimiento aumenta, la ventaja económica del cielo abierto disminuye en favor de la explotación mediante minería subterránea. Figura 1.9 Ejemplo de mina del tipo cielo abierto. Para la explotación de una mina a cielo abierto, a veces, es necesario excavar, con medios mecánicos o con explosivos, los terrenos que recubren o rodean la formación geológica que forma el yacimiento (Fig. 1.9). Estos materiales se denominan, genéricamente, estéril, mientras que a la formación a explotar se le llama mineral. El estéril excavado es necesario apilarlo en escombreras fuera del área final (conocidos como patios de jales) que ocupará la explotación, con vistas a su utilización en la restauración de la mina una vez terminada su explotación. 1.3 Bandas transportadoras en la industria minera Los transportadores de banda son elementos auxiliares de las instalaciones, cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y conducirlo a otro punto. Son aparatos que funcionan solos, intercalados en las líneas de proceso y que generalmente no requieren de ningún operario que trabaje directamente sobre ellos de forma continuada; sin embargo, accidentes ocurren frecuentemente (ver sección 1.4). Las bandas transportadoras además sirven para el transporte horizontal o inclinado de objetos sólidos o material a granel cuyas dos ventajas principales son: a) gran velocidad; y b) grandes distancias. La Fig. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 10|Página 1.10 muestran varios ejemplos. Su función más importante, a nivel de transporte, es hacerlo de forma continua, tanto de materiales homogéneos como mezclados, a distancias que pueden oscilar entre algunos metros y decenas de kilómetros (Fig. 1.10). Figura 1.10 Ejemplos de bandas trasportadoras. Los transportadores están constituidos básicamente por una banda sinfín flexible o en su defecto uno o varios tramos que son unidos en sus extremos por el servicio llamado vulcanizado que se desplaza apoyada sobre unos rodillos de giro libre. El desplazamiento de la banda se realiza por la acción de arrastre que le transmite uno de los tambores extremos (polea motriz), generalmente el situado en la "cabeza" parte superior o de descarga de la banda. Todos los componentes y accesorios del conjunto se disponen sobre un bastidor, casi siempre metálico, que les da soporte y cohesión que puede ser colgante, en un punto de apoyo o en su mayoría fijado a tierra firme. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 11|Página En el Capítulo 2, se presentan más detalles de los tipos de bandas y sus aplicaciones y algunas consideraciones técnicas de los mismos. 1.4 Accidentes en la industria minera En general todas las minas presentan problemas de seguridad, pero se considera que las subterráneas son las más peligrosas. Estadísticamente, las minas subterráneas son más peligrosas que las de superficie, y por lo general las de roca blanda son más peligrosas que las de roca dura (Mallick & Mukherjee, 1996; Sari, et al., 2009; Maiti, et al., 2009; Abay, et al., 2013). Las causas principales de accidentes en la mayoría de las minas son los derrumbes, esto es, los derrumbamientos de grandes rocas de las paredes de la mina. Este tipo de accidentes también incluye las caídas de rocas desde los mecanismos de transporte. La segunda causa más frecuente de accidentes en la mina es la maquinaria en movimiento. Otros riesgos son los explosivos, las inundaciones y las explosiones debidas a gases desprendidos por las rocas, como el metano. (Kocejevic, et al., 2007; Husum, et al., 2002_; Bennet, et al., 1984; Sun & Gai, et al., 2014; Sari, et al., 2009). Además del riesgo de accidentes, los mineros pueden contraer una serie de enfermedades laborales. Esto ocurre sobre todo en las minas subterráneas (Jie, et al., 202). En todas las minas se produce polvo, y su inhalación puede causar diversas enfermedades de los pulmones, como la silicosis o neumoconiosis en las minas de carbón, la asbestosis y otras (Karacan, et al., 2011). Además, en las minas pueden aparecer gases tóxicos como sulfuro de hidrógeno o monóxido de carbono. Muchas minas, en especial las de uranio, pueden presentar problemas de radiación por las emanaciones de radón procedentes de la roca. (Raghavendra, et al., 2014; Doyi, et al., 2013; Fijalkowska-Lichwa, 2014). A continuación se presentan algunas estadísticas de accidentes asociados con las bandas transportadoras en la industria minera que han ocurrido en otros países así como en nuestro país. 1.4.1. Accidentes en el contexto internacional En el proceso de la revisión de la literatura se ha encontrado una gran cantidad de reportes, resultados de investigación así como estadísticas sobre accidentes que han ocurrido en la industria minera. Sin ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 12|Página embargo, en esta sección se presentan algunos ejemplos de aquellos que están directamente relacionados con el tema de tesis; es decir con bandas transportadoras. Por ejemplo, entre 1995-2007 ha habido un total de 534 accidentes mortales en una minería de los Estados Unidos (Goldbeck 2003; MSHA, 2007), a nivel de superficie y relacionados con equipos e instalaciones, de los cuales 50 casos fueron asociados con las bandas transportadoras (MSHA, 2007). Se analizaron los 50 casos para identificar las causas de los accidentes, y determinar el tipo de tareas de mantenimiento realizadas y su ubicación en la banda cuando ocurrió el accidente. Los 50 accidentes reportados se agruparon en cuatro categorías basadas en la causa del accidente; "enredos", el "colapso de la estructura", componentes de la banda o materiales sueltos (causando asfixia o aplastamiento de la víctima), "caídas desde alturas", y varios "otros". Dentro de cada categoría de accidente, se identificó el tipo de tarea de mantenimiento que se estaba realizando cuando ocurrió el evento, y el conjunto de los componentes que conforman la banda trasportadora. La Fig. 1.11(a), por ejemplo, se presenta un análisis de resumen estadístico de los 50 casos que muestran la distribución por categoría de accidentes. (a). Tipos de accidentes (b). Distribución de accidentes por tipo de causas. Fig. 1.11 Accidentes en una mina de los Estados Unidos de 1995-2007. (MSHA, 2007). Los resultados del análisis por categoría de accidentes (Fig. 1.11(b)) muestran que la causa más común reportado del accidente en torno a las bandas transportadoras se debe al entrelazamiento entre las partes del cuerpo de la víctima o sus herramientas (por ejemplo 'palas') y el conjunto de los componentes de la banda transportadora, ―enredo‖; esto representó el 28 (56%) de las 50 muertes reportadas. Una segunda causa importante de accidentes mortales incluye el colapso de las estructuras, el montaje de la banda, o material suelto que caiga del transportador, ya sea por aplastamiento o asfixia de la víctima. Lo anterior contribuyó a un total de 12 muertes (24%); ver Fig. 11(b). Las caídas de altura principalmente frente a las estructuras elevadas a lo largo de la banda transportadora, o al cruzar la cinta transportadora donde no hay ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operacionesde mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 13|Página paso de peatones, resultó en 5 muertes (10%). Dentro de la categoría de 'Otras' causas contribuyó a 5 muertes (10%). Éstas incluyen quemaduras, atropellamiento por el equipo de servicio y muertes debidas a que la víctima fue aplastada en el proceso de montaje de la banda. Ver Fig. 1.11(b). (MSHA, 2007; Goldbeck, 2003). La distribución de los accidentes por categorías, en tareas de mantenimiento, se muestran en la Fig. 1.12(a). De la figura se observa que la limpieza de los vertidos y residuos en y alrededor de la banda cuando estaba energizada fue el mayor trabajo llevado a cabo cuando se produjeron los accidentes con el 44% (22 de los 50 accidentes registrados). De estos 22 accidentes, 14 (73%) fueron el resultado del alineación, y 7 (27%) se produjeron debido a la caída de material suelto y los componentes de aplastamiento o asfixia de la víctima. (a). Actividades durante mantenimiento. (b). Casos de 'enredo' por componente en la banda. Fig. 1.12 Ejemplos de accidentes durante mantenimiento en una mina de los Estados Unidos de 1995-2007. (MSHA, 2007) Los trabajos de mantenimiento que implica la instalación y reparación del conjunto de los componentes de la banda (ver Capítulo 2 para detalles de los principales componentes de una banda transportadora) o de la estructura que rodea a la misma, contribuyó a 18 de 49 accidentes mortales (36%). Cuatro accidentes (8%) se produjeron durante los trabajos de mantenimiento que implicaban la alineación de la banda. El restante 6 de los 49 accidentes (12%) se produjeron durante la realización de otras tareas. (MSHA, 2007; Goldbeck, 2003). Los accidentes mortales debidos al "enredo" se analizaron para determinar los componentes críticos de la banda transportadora que contribuyeron a al accidente. La Fig. 1.12(b) muestra la distribución de accidentes por componente de la banda en cuestión. De la figura se observa que las partes más críticas de ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 14|Página los componentes de transporte que contribuyen a los accidentes por 'enredo' son los asociados con los rodillos de retorno, poleas de cola, y la propia banda transportadora. En total, 28 muertes se han producido debido al "enredo"; de los cuales 14 fueron el resultado de quedar atrapado entre una polea de cola sin protección (29%). Otros 14 accidentes (48%) se produjeron como resultado de diversos componentes de la banda, incluyendo los asociados con la polea de cabeza, poleas de transmisión, poleas de contrapeso, poleas de contacto, los rodillos de carga y retorno. La mayoría de estos accidentes podrían haberse evitado con un proceso de des-energizar la banda y un buen bloqueo y con procedimientos adecuados de trabajo. (MSHA, 2007; Goldbeck, 2003). Finalmente, las lesiones de trabajadores acumuladas y en relación a las bandas transportadoras fueron reportadas en las áreas metálicas/no metálicas de las minas (Goldbeck, 2003). Por ejemplo, el autor reportó que entre 1996 y 2000, hubo 459 lesiones reportadas y que van desde de víctimas mortales a lesiones con las actividades de trabajo restringidas. De estos 459 accidentes registrados, 13 fueron muertos y otros 22 fueron reportados como discapacidades permanentes. El 42% de los accidentes registrados se produjeron cuando el trabajador estaba realizando mantenimiento a la banda. Por otro lado, el 39% se produjo mientras el sujeto estaba limpiando y la pala alrededor de los transportadores. 290 de las 459 lesiones totales y 10 de 13 muertes han ocurrido debido al trabajo en torno a las bandas transportadoras que se desplazan y debido a que quedaron atrapados entre la banda transportadora en movimiento y una polea. (Goldbeck 2003). 1.4.2 Accidentes en el contexto nacional A diferencia de la sección anterior, en el proceso de la revisión de la literatura, no se encontraron reportes oficiales y explícitos acerca de, por ejemplo, estadísticas de accidentes que han ocurrido en la industria minera nacional. Sin embrago, se encontraron los que han sido reportados por los medios de difusión masiva, tales como periódicos. También cabe destacar que estos accidentes mayores normalmente son los reportados, tales como el caso de 'Pasta de Conchos', el derrame de sustancias químicas en el Estado de Sonora'; sin embargo, no se sabe con exactitud los accidentes laborales que sufren los operarios diariamente. La Fig. 1.13 muestra algunos ejemplos de encabezados de periódicos que publican acerca de los accidentes mayores. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 15|Página Figura 1.13 Algunos ejemplos de noticias de accidentes mineros reportados en los medios de circulación masiva. Por otro lado, en un reporte anual producido por la CAMMEX (CAMMEX, 2014) incluye un ranking sobre 'Seguridad' entre los países mineros y en donde se observa que nuestro país descendió 16 posiciones en términos de seguridad en relación al año 2012; sin embargo, no es claro cómo se obtuvieron dichos ranking. Ver Figura 1.14. (a). Año 2013 (b). Año 2012 Figura 1.14 México y el ranking de seguridad de la industria minera. (CAMMEX, 2014). Como comentario final, se puede argumentar que la industria minera nacional no está muy bien regulada en el contexto de la seguridad de sus operaciones. 1 o S u e c ia 4 6 o C h ile 6 3 o P a n a m á 8 6 o P e rú 1 0 4 o M é x ic o 1 0 9 o C o lo m b ia 8 7 o C o lo m b ia 8 8 o M é x ic o 6 4 o P a n a m á 4 2 o C h ile 1 o M ic h ig a n , E U 7 8 o P e rú ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 16|Página 1.5 Justificación del proyecto de investigación La minería en México es considerada como la industria con mayor relación con comunidades y municipios; tiene presencia en 24 de las 32 entidades del país; El sector minero en nuestro país genera un impacto positivo determinante en lo social, en salud, educación, infraestructura, cultura, empleo y equidad de género y en la calidad de vida de los trabajadores y de los habitantes de las comunidades aledañas a sus instalaciones. Sin embargo, la seguridad y salud del trabajador están comprometidas debido a las deficiencias de la industria en este rubro. Las secciones anteriores han demostrado que las actividades, por ejemplo, de mantenimiento de las bandas transportadoras usadas ampliamente en la industria, pueden considerarse como muy inseguras (ver por ejemplo la Sección 1.4.1, así como Goldbeck, (2003), MSHA, (2007), Mallick & Mukherjee, (1996), Sari, et al., (2009), Maiti, et al., (2009), Abay, et al., (2013), Kocejevic, et al., (2007); Husum, et al., (2002), Bennet, et al., (1984); Sun & Gai, et al., (2014); Sari, et al., (2009). Además, hay evidencia que cuando accidentes ocurren se incurre en costos muy elevados (Mossik, 2002; Mossik, et al., 1998; Mossink & Licher, 1998). Es muy común también encontrar que los trabajadores no tienen una 'cultura de seguridad' adecuada en sus actividades cotidianas (Haas, et al., 2014; Cheng, et al., 2014; Jie, et al., 2012; Kecojevic, 2011; Liu & Li., 2013; Wei-ci & Wu Chao, 2011; Paul & Maiti, 2007). Por ejemplo, la mayoría de los trabajadores suele pensar que su criterio de ejecución es: “ya he realizado muchas veces este trabajo con las precauciones que acostumbro sin tener un accidente; lo he realizado bien‖; sin embargo, este no esun parámetro para saber que fue bien ejecutado el trabajo ya que existen riesgos que a simple vista no se pueden identificar. La imprudencia y la mala planeación con la que se realizan los trabajos de mantenimiento se reflejan en las mutilaciones y marcas en el cuerpo en los trabajadores que solamente cuando las experimentan, hacen algunas veces reflexión que puede llevar a una deserción. Además, un trabajo mal ejecutado frena la operación de un transportador y esto significa pérdidas de miles pesos para la empresa solicitante y el contratista del servicio. (Mossik, 2002; Mossik, et al., 1998; Mossink & Licher, 1998). Este proyecto de tesis se enfoca al análisis de riesgo y operatividad en las operaciones asociadas con las bandas transportadoras en la industria minera. Se espera que mediante la identificación de los riesgos asociados con dichas operaciones, se pueden prevenir accidentes e incidentes, tales como los descritos en la sección 1.4.1. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 17|Página 1.6 Conclusiones del Capítulo Este capítulo ha presentado los antecedentes de la industria minera así como los accidentes que han ocurrido tanto en el contexto internacional como nacional. La conclusión más relevante del Capítulo es que existe la necesidad de estudiar e investigar las operaciones asociadas con la operación de las bandas transportadoras en la industria minera. Además, los resultados de dichos estudios como el que se propone en este trabajo deben de implementarse en la industria para contribuir a la prevención de los mismos. El siguiente Capítulo presenta la revisión de la literatura. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 18|Página CAPÍTULO 2 REVISIÓN DE LA LITERATURA ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 19|Página En el Capítulo 1, se presentó la problemática en términos de seguridad asociada con los procesos que se llevan a cabo en la industria minera. también se discutió la problemática existente cuando los operadores interactúan con las bandas transportadoras. El Capítulo presenta una revisión de la literatura relevante al proyecto de tesis y muestra en la Figura 2.1. El Capítulo está organizado como sigue: la sección 2.1 presenta una breve descripción del marco teórico. La sección 2.2 presenta el marco metodológico. Finalmente, las conclusiones más relevantes del Capítulo se presentan en la sección 2.3. Figura 2.1 Revisión de la literatura. 2.1 Marco Teórico 2.1.1 La teoría general de sistemas La teoría general de sistemas (TGS) ha tenido sus inicios desde la época de los griegos y en el transcurso del tiempo los conceptos han ido evolucionando hasta llegar a nuestro días (Jensen, 1998; Bayraktar, et al. 1979; Checkland, 1995; Checkland & Scholes, 1990; Flood, 2001). Un 'sistema' es definido como una colección o conjunto de elementos relacionados, estos elementos pueden ser conceptos, objetos y sujetos. La Ingeniería de Sistemas comprende la aplicación de las ciencias exactas para desarrollar sistemas y transformar un problema en una descripción de un modelo del sistema con el uso de definición, síntesis, Sección 2.2 Marco Metodológico Sección 2.3 Conclusiones Sección 2.1 Marco Teórico ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 20|Página análisis, diseño, prueba y evaluación. Los parámetros integran la relación de todos los elementos del sistema para obtener una solución al problema del sistema. La TGS no busca solucionar problemas o intentar solución prácticas, pero sí producir teorías y formulaciones conceptuales que puedan crear condiciones de aplicación en la realidad empírica. El enfoque de sistemas consiste en resolver todos los problemas del sistema desde los subsistemas, la sobrevivencia del sistema global hasta el sistema de mayor complejidad. Se puede visualizar como una metodología (diseño, científico, ingeniería de sistemas, investigación de operaciones, etc.) 2.1.2 La industria de la minería Los minerales constituyen el elemento base de la mayoría de las industrias. En prácticamente todos los países del mundo se realiza algún tipo de explotación minera. Esta actividad tiene importantes repercusiones económicas, ambientales, laborales y sociales, tanto en los países o regiones en que se practica como a escala global. Para muchos países en desarrollo la minería representa una parte significativa del PIB y, en muchos casos, la partida de entrada de divisas y de inversiones extranjeras más importante. 2.1.2.1 Mina subterránea La minería subterránea puede subdividirse en minería de roca blanda y minería de roca dura. Los ingenieros de minas hablan de roca 'blanda' cuando no exige el empleo de explosivos en el proceso de extracción. En otras palabras, las rocas blandas pueden cortarse con las herramientas que proporciona la tecnología moderna. La roca blanda más común es el carbón, pero también lo son la sal común, la potasa, la bauxita y otros minerales. La minería de roca dura utiliza los explosivos como método de extracción. (Amstrong & Menon, 2010). Minería subterránea de 'roca blanda': el carbón En gran parte de Europa, la minería se asocia sobre todo con la extracción del carbón. En los comienzos se empleaban métodos de extracción que implicaban la perforación y la voladura con barrenos, pero desde 1950 ya no se emplean esos métodos salvo en unas pocas minas privadas (Fig. 2.2). (Amstrong & Menon, 2010). ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 21|Página Figura 2.2 Ejemplo de operaciones en una mina subterránea. (CAMMEX, 2014). En este método se perforan en la veta de carbón dos túneles paralelos separados por unos 300 m (llamados entradas). A continuación se abre una galería que une ambas entradas, y una de las paredes de dicha galería se convierte en el frente de trabajo para extraer el carbón. El frente se equipa con sistemas hidráulicos de entibado extremadamente sólidos, que crean un techo por encima del personal y la maquinaria y soportan el techo de roca situado por encima. En la parte frontal de estos sistemas de entibado se encuentra una cadena transportadora. Los lados de la cadena sostienen una máquina de extracción, la cizalladora, que corta el carbón mediante un tambor cilíndrico con dientes que se hace girar contra el frente de carbón. Los trozos de carbón cortados caen a la cadena transportadora, que los lleva hasta el extremo del frente de pared larga. Allí, el carbón pasa a una banda transportadora (ver sección 2.2. para más detalles sobre bandas) que lo lleva hasta el pozo o lo saca directamente de la mina. (Amstrong & Menon, 2010). En Suráfrica, Estados Unidos y Australia, gran parte de la extracción se realiza mediante el método de explotación por cámaras y pilares, en el que unas máquinas llamadas de extracción continua abren una red de túneles paralelos y perpendiculares, lo que deja pilares de carbón que sostienen el techo. Este método desaprovecha una proporción importante del combustible, pero la superficie suele ceder menos. (Amstrong & Menon, 2010). ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 22|Página Minería subterránea de 'roca dura': metales y mineralesEn la mayoría de las minas de roca dura, la extracción se realiza mediante perforación y voladura. Primero se realizan agujeros con perforadoras de aire comprimido o hidráulicas. A continuación se insertan barrenos en los agujeros y se hacen explotar, con lo que la roca se fractura y puede ser extraída. Después se emplean máquinas de carga especiales —muchas veces con motores diesel y neumáticos— para cargar la roca volada y transportarla hasta galerías especiales de gran inclinación. La roca cae por esas galerías y se recoge en el pozo de acceso, donde se carga en contenedores especiales denominados cucharones y se saca de la mina. Más tarde se transporta a la planta de procesado si es mineral o al vertedero si es material de desecho. (Amstrong & Menon, 2010). 2.1.2.2 Mina de cielo abierto Las dos categorías principales de la minería superficial son la minería a cielo abierto y la minería de extracción a cielo abierto, que representan más del 90 % de la explotación minera mundial a cielo abierto (Amstrong & Menon, 2010). Figura 2.3 Ejemplo de explotación en canteras. (Trituradora, 2014). ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 23|Página Las principales diferencias entre ambos métodos son la localización del mineral y la forma de extracción mecánica. En la tecnología para roca suelta, el proceso en serie de arrancado y carga es básicamente continuo. La tecnología para roca consolidada requiere un proceso discontinuo de fases de perforación y voladura y fases de carga y acarreo. Con las técnicas de minería de extracción a cielo abierto (o minería a cielo abierto) se extrae el mineral que se encuentra próximo a la superficie y que se presenta en vetas relativamente planas o tabulares. Se utiliza maquinaria como palas, camiones, dragalinas, excavadoras de ruedas de cangilones y cucharas de carga. La mayoría de las minas de descortezado procesan yacimientos de roca no consolidada. El carbón es el mineral que se extrae de forma más habitual con técnicas de descortezamiento de filones superficiales. Por el contrario, la minería a cielo abierto se utiliza para extraer mineral consolidado que se encuentra diseminado o en vetas profundas utilizando, por lo general, palas y camiones. Muchos metales, como oro, plata y cobre, se extraen con la técnica de cielo abierto. (Amstrong & Menon, 2010; Herrera Herbert, 2006). Canteras La explotación en canteras es un término que se utiliza para describir una técnica especial de minería a cielo abierto que consiste en la extracción de roca con un alto grado de compactación y densidad de yacimientos localizados (ver por ejemplo la Fig. 2.3). La piedra que se extrae en las canteras puede ser machacada o fracturada para producir agregados o piedra para construcción, como la dolomita y la piedra caliza, o combinarse con otros productos químicos para producir cemento y cal viva. Los materiales de construcción se obtienen en canteras situadas en las proximidades del lugar de utilización del material con el fin de reducir los costes de transporte. Otra clase de material extraído de las canteras son las piedras para construcción, como placas, granito, piedra caliza, mármol, arenisca y pizarra (Fig. 2.3). Este tipo de canteras se localizan en zonas con las características minerales deseadas, que pueden estar o no geográficamente alejadas y hacer necesario el transporte a los correspondientes mercados. (Amstrong & Menon, 2010; Herrera Herbert, 2006). Acarreo El acarreo en las minas a cielo abierto y de extracción se realiza, por lo general, con camiones. El papel de los camiones en muchas minas a cielo abierto se limita al traslado del material entre la zona de carga y puntos de transferencia, como la estación interna de machaqueo o el sistema de transporte. Los camiones tienen una mayor flexibilidad de funcionamiento que el ferrocarril, método de transporte predominante hasta el decenio de 1960. El costo del transporte en las minas de superficie metálicas y no metálicas suele ser superior al 50 % del costo total de operación de la mina. La trituración dentro de la mina y el transporte mediante sistemas de bandas transportadoras (ver sección 2.2) ha contribuido de forma decisiva ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 24|Página a reducir este elevado coste de transporte. Actualmente, algunos fabricantes construyen camiones de más de 240 toneladas y en un futuro próximo se espera llegar hasta las 300 toneladas. (Amstrong & Menon, 2010; Herrera Herbert, 2006). Tratamiento del mineral La trituración y el acarreo dentro del pozo es un método que ha ido ganando popularidad desde que se inició a mediados del decenio de 1950. La instalación de una trituradora semi-móvil en el pozo de la mina y el posterior arrastre del mineral fuera del mismo mediante un sistema de transporte aporta importantes ventajas de explotación y un ahorro de costes frente al transporte tradicional en vehículos, pues reduce los gastos de construcción y mantenimiento de carreteras de alto coste y minimiza el consumo de combustible y los costes de mano de obra asociados al manejo y el mantenimiento de los camiones. (Amstrong & Menon, 2010; Herrera Herbert, 2006). La razón de instalar el sistema de trituración dentro del pozo es básicamente permitir el transporte del mineral con una cinta transportadora. Estos sistemas pueden ser permanentes o móviles, aunque su diseño suele ser de tipo modular, lo que facilita su transporte dentro de la mina. La operación de traslado de una trituradora (transcurridos de 1 a 10 años) puede requerir horas, días o meses dependiendo del tamaño, la complejidad de la unidad y la distancia de desplazamiento. Las ventajas de las bandas transportadoras frente a los camiones son la puesta en marcha instantánea, el funcionamiento automático y continuo y un alto grado de confiabilidad con una disponibilidad de hasta el 90-95%. Estos equipos no se ven afectados, por lo general, por las inclemencias atmosféricas. (Cabezas-Velázquez, 2009; Amstrong & Menon, 2010; Herrera Herbert, 2006). 2.1.3 Bandas transportadoras La historia de las cintas transportadoras se inicia en la segunda mitad del siglo XVII. Desde entonces, las cintas transportadoras han sido una parte inevitable de transporte de material. ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 25|Página (a, b). Primeras bandas transportadoras (c). Banda transportadora de 60 m-canal de Suez. Figura 2.4 Antecedentes de bandas transportadoras. (Al, 2014; Oliver-Evans, 2014). Las primeras referencias o sistemas pioneros corresponden a Olivers Evans (1795) que utiliza una banda continua de cuero unido a dos tambores; ver Fig. 2.4 (a,b); posteriormente, en 1859, se empleó una banda en la construcción del canal de Suez (Oliver-Evans, 2014). Así se fueron innovando hasta contar hoy en día con bandas transportadoras altamente sofisticadas en su operación; ver por ejemplo la Fig. 2.5. Figura 2.5 México y el ranking de seguridad de la industria minera. (Rotrans, 2014). Las bandas transportadoras son equipos que utilizan el principio de transporte continuo y resuelven problemas básicos de transporte en minería. Las condiciones del transporte entre la mina y los talleres de concentración o dentro del propio taller mineralógico corresponden a las necesidades siguientes: ―Análisis de riesgo y operabilidad en las operaciones de mantenimiento de bandas transportadoras en la industria minera‖ Ing. Raul Rivera Guzmán 26|Página Manipulación de materiales a granel, necesidad de mover grandes cantidades, volúmenes y tonelajes elevados y la necesidad de salvar
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