Tecnología minera: Respondiendo a las preguntas candentes de los profesionales sobre la monitorización inalámbrica

Cada vez más industrias en las que la gestión de riesgos es importante utilizan la tecnología inalámbrica para supervisar sus operaciones. Los operadores mineros, a cargo de proyectos a largo plazo que pueden durar más de una década, quieren confiar en los avances digitales como la monitorización inalámbrica IoT para aumentar la seguridad e impulsar la productividad.

Los ingenieros de Worldsensing se unieron a expertos mineros de Australia y Sudáfrica en el seminario web Las últimas tecnologías para gestionar los riesgos en las minas para examinar los principales retos a los que se enfrentan los propietarios e ingenieros mineros relacionados con la supervisión y cómo las tecnologías basadas en el IoT pueden ayudarles a perfilar y aplicar una estrategia de gestión de riesgos.

Los expertos en minería que participaron fueron Ben Scott, director técnico de Geomotion Australia, Stéphane Cantin, vicepresidente de excelencia en la ejecución de Ramjack Technology Solutions, Ángela Lluch, geóloga e ingeniera de construcción de Worldsensing, y Fernando Pérez, ingeniero de minas y experto en tecnología inalámbrica de Worldsensing. El grupo debatió las preguntas planteadas por el público durante la sesión de preguntas y respuestas. Sus respuestas se resumen en este artículo.

Si instalo la monitorización inalámbrica bajo tierra, ¿hay ciertos tipos de materiales o minerales que interfieran con las radiofrecuencias?

Algunos materiales, como los ferromagnéticos, probablemente reducirán la comunicación por radio en la zona cercana a la fuente ferromagnética. Por el contrario, la tecnología LoRa tiene una buena tolerancia al ruido electromagnético.

La monitorización inalámbrica puede proporcionar datos casi en tiempo real de los sensores geotécnicos instalados en el suelo. Pero hasta ahora, la mayoría de los sensores enterrados siguen siendo de lectura manual y obtienen lecturas esporádicas. En cuanto a la legislación, ¿por qué cree que los datos en tiempo casi real aún no son obligatorios en las minas?

La industria minera sólo necesita un tiempo para adoptar las últimas tecnologías. Antes, sobre todo en el caso de las presas de residuos, la necesidad de sustituir las baterías con frecuencia hacía difícil impulsar un sistema que no se percibía como rentable y fiable. Pero a medida que la tecnología de las baterías y la tecnología inalámbrica han mejorado, estos sistemas son mucho más fáciles de implantar y de justificar como inversión. El ahorro y las ventajas en materia de seguridad pueden acabar reduciendo los costes de los seguros y empujando a los legisladores a convertir la vigilancia inalámbrica en un requisito básico en la minería.

Ya tenemos un sistema de vigilancia inalámbrica. Su sistema es capaz de integrarse con otros sistemas o tenemos que sustituirlo todo?

Se pueden mantener los dos sistemas en paralelo e implantar progresivamente Worldsensing en cualquier nuevo sensor que se instale. Los nodos existentes que fallen también pueden sustituirse progresivamente.

¿Es posible cambiar la frecuencia de muestreo de los sensores después de haberlos configurado?

Sí, es posible. Se puede acceder remotamente a la pasarela o pasarelas instaladas a través de Internet o de una conexión de red local. La pasarela Worldsensing viene con una interfaz de software desde la que es posible cambiar la frecuencia de muestreo de cada nodo. Se pueden cambiar todos los nodos a la vez o, si es necesario, sólo la frecuencia de muestreo de los nodos que el cliente desee.

¿Cuál es el riesgo de que los sensores sufran daños por robo, daño accidental o sabotaje? ¿Ha tenido el panel alguna experiencia personal en este sentido?

Sí, hemos experimentado esa situación en algunas minas de África o América Latina. Tenemos algunos nodos en una caja de policarbonato y con una antena interna. Estos nodos son menos vulnerables al vandalismo. También es posible utilizar una carcasa externa.

En situaciones extremas se puede utilizar una caja metálica. Algunos usuarios han adoptado esta opción con buenos resultados. Incluso en estas circunstancias, los registradores de datos pueden enviar lecturas a la pasarela hasta 2 kilómetros de distancia. Sin embargo, nuestra solución recomendada es una caja de plástico o de fibra de vidrio.    

¿Cómo puedo convencer a mi empresa de que adopte esta tecnología cuando al Consejo de Administración no le interesa a pesar de todas las opciones viables? ¿Hay fases o pasos que podamos seguir?

Puede ser difícil convencer a las empresas que no tienen experiencia en el uso de la tecnología inalámbrica, pero disponer de información sobre las ventajas es útil: se reducen los costes, aumentan los datos adquiridos, se evitan los errores humanos en las lecturas y se garantiza la seguridad de los trabajadores. Las empresas mineras pueden calcular de antemano el retorno de la inversión previsto al implantar esta tecnología y en qué medida les ayudará a impulsar la productividad y aumentar la seguridad. Los principales elementos para promover la monitorización inalámbrica en su organización se resumen en esta infografía.

Estamos utilizando varios piezómetros y SAAF (Shape Accel Array Field) para la monitorización de la presa de relaves. El problema es que durante las obras de construcción de la instalación de almacenamiento de residuos, las excavaciones y los movimientos de tierra, nuestro equipo de control subterráneo o de tierra puede dañarse y romperse. ¿Puede sugerirnos alguna solución al respecto? Tenemos una instalación de almacenamiento de relaves que se construye con un diseño descendente.

En las obras civiles es práctica común proteger la instrumentación en el suelo instalando un cerramiento, como una valla perimetral de barras de acero, que permita identificar fácilmente la presencia de instrumentación. Durante la construcción de una TSF también es importante disponer de un sistema de control muy flexible. Por ejemplo, el equipo de Worldsensing puede reubicarse y reinstalarse fácilmente durante y después de los trabajos de construcción y excavación.

En lo que respecta a las presas de residuos, ¿es posible controlar el nivel de las aguas subterráneas sin cables piezométricos?

La mejor opción es disponer de un cable desde el piezómetro hasta la superficie del suelo, donde se puede instalar el nodo. En algunas pruebas experimentales se ha intentado transmitir directamente desde el sensor de presión. Sin embargo, las ondas tienen que atravesar tanto el suelo saturado como el no saturado. Esto puede ser técnicamente difícil y muy probablemente caro, en caso de que sea posible. Además, las baterías deben colocarse en el piezómetro, por lo que no será posible sustituirlas después de la instalación.

¿Es posible ampliar el número máximo de canales por nodo a más de 5 canales, por ejemplo, cada nodo conectado con 10 galgas extensométricas VW?

Actualmente, el Nodo de 5 canales de cuerda vibrante de Worldsensing tiene capacidad para cinco canales. Para conectar hasta 10 galgas extensométricas VW, serían necesarios dos nodos.

¿Se pueden integrar los registradores de datos y las pasarelas de Worldsensing con los servidores existentes? ¿Cómo?

Sí, es posible. Hay toda una variedad de formas de comunicación entre servidores internos. Dado que los operadores mineros suelen trabajar con sus propios servidores internos, conectamos nuestra pasarela a su servidor interno a través de FTP o utilizando el protocolo de comunicación Modbus.

Conclusión:

La nueva generación de sistemas de monitorización inalámbricos basados en IoT, como Worldsensing, ofrece capacidades mejoradas para monitorizar todos los elementos críticos y propensos a riesgos de una mina (presas de estériles, foso, presiones de nivel de agua, infraestructuras) tanto para entornos de minas a cielo abierto como subterráneas.

Los sistemas de supervisión inalámbricos ofrecen un alto grado de flexibilidad para cubrir cualquier requisito del proyecto: pueden integrarse con los servidores existentes utilizados por los operadores mineros; los parámetros, como la frecuencia de muestreo de los sensores, pueden ajustarse fácilmente; y se prevén soluciones para evitar el riesgo de daños o sabotajes. Las lecturas de todos los parámetros clave se proporcionan al mismo tiempo, lo que permite a los operadores gestionar de forma integral todo lo que ocurre en la operación minera.

El retorno de la inversión previsto para la implantación de la tecnología inalámbrica puede calcularse de antemano, ya que estos sistemas basados en la recopilación de datos a distancia eliminan la necesidad de que los trabajadores tengan que llegar a lugares de vigilancia de difícil acceso, así como de tener que instalar y mantener instalaciones de cables.

Las minas que adoptan un sistema de supervisión inalámbrica pueden aumentar la eficacia de sus operaciones, reducir los costes y acelerar el retorno de la inversión, garantizar el cumplimiento de las normas mundiales y mejorar la seguridad de los trabajadores.

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