Gestión de riesgos: Las últimas tecnologías para las minas

Desarrollar y mantener en funcionamiento un programa de gestión de riesgos es una necesidad clave para cualquier mina. Los ingenieros de Worldsensing se unieron a expertos mineros de Australia y Sudáfrica en un seminario web para debatir los retos a los que se enfrentan los propietarios e ingenieros mineros a la hora de diseñar una estrategia de gestión de riesgos. Los profesionales de monitorización de las empresas de tecnología minera Ramjack Technology Solutions y Geomotion Australia compartieron cómo ayudan a las empresas mineras a utilizar las últimas tecnologías de monitorización, como el sistema de monitorización inalámbrico Worldsensing, para mitigar los riesgos y aumentar la rentabilidad de la inversión.

Moderada por la Directora de Marketing de Worldsensing, Karen Figueroa, la sesión de expertos contó con:

• Ben Scott: Ingeniero de instrumentación con gran experiencia en instrumentación geotécnica, sistemas de registro de datos automatizados y software de presentación de sus proyectos en Australia Occidental, Canadá, Sudán y Vietnam, Geomotion Australia, Australia.
• Stéphane Cantin: Ingeniero de minas con más de 20 años de experiencia en tecnología minera, trabajando en software de planificación minera y tecnologías en tiempo real, Ramjack Technology Solutions, Sudáfrica.
• Ángela Lluch: Geóloga e ingeniera de construcción con más de diez años de experiencia como consultora en instrumentación y monitorización geotécnica, Worldsensing, España.
• Fernando Pérez: Ingeniero de minas experto en tecnología inalámbrica y gestión de socios en Latinoamérica y África, Worldsensing, España.

Gestión de riesgos: la realidad de las minas

Para las minas, es obligatorio aplicar medidas que garanticen una gestión adecuada de los riesgos. Aunque el colapso de la presa de relaves de Brumadinho, en Brasil, demuestra que los fallos estructurales son una amenaza grave, los esfuerzos para reducir y, en última instancia, evitar los riesgos se suelen realizar de forma reactiva. Para evitar fallos estructurales y llevar a cabo operaciones seguras, los operadores e ingenieros mineros deben crear y trabajar con un plan de prevención proactivo.  

Fernando Pérez, ingeniero de minas y experto en monitorización del pionero del IoT Worldsensing, resume los principales requisitos de la industria y los puntos débiles de la monitorización a los que se enfrentan las minas en relación con la gestión eficaz de los riesgos.  

Según Pérez, los dos siguientes factores de la industria influyen en la forma en que las minas gestionan los riesgos en general:

1. Riesgos para la salud y la seguridad en el trabajo: mejorar la vida de los trabajadores y garantizar los más altos estándares de salud y seguridad son algunos de los principales retos del sector.
2. Cumplimiento de la normativa sobre seguros: Las empresas mineras deben asegurarse de que cuentan con todas las herramientas para demostrar que cumplen con toda la normativa exigida.

A continuación, Peréz examina los cuatro retos a los que se enfrentan las minas cuando intentan mitigar los riesgos mediante la supervisión de los activos:

1. Alto coste de la supervisión a medio y largo plazo: Los costes relacionados con las lecturas manuales y el mantenimiento de los cables son elevados. Las nuevas tecnologías de control pueden mejorar la rentabilidad de las operaciones.
2. Los puntos de control están repartidos por grandes áreas: El acceso a la instrumentación desplegada en entornos mineros remotos suele ser difícil y puede suponer una amenaza para los trabajadores.
3. Los entornos de trabajo cambian constantemente: Los entornos mineros son dinámicos y pueden sufrir cambios importantes en cuestión de segundos, los fallos pueden producirse rápidamente con un aviso poco visible.
4. Los cables son vulnerables a los daños físicos: El mantenimiento de los cables es un reto, ya que pueden dañarse fácilmente durante las operaciones.

Un nuevo enfoque consiste en digitalizar los sensores existentes mediante nodos de datos digitales para recibir datos de vigilancia en tiempo real. Al tener acceso a información en tiempo real, por ejemplo, las minas a cielo abierto pueden detectar con antelación amenazas como grietas en las presas. Los ingenieros pueden entonces predecir los riesgos y abandonar progresivamente las acciones reactivas para aumentar la seguridad.

Cómo controlan las minas los riesgos

Aunque el control de los riesgos en las minas es ahora una norma de la industria, históricamente, desde los años 30, hacerlo se basaba en lecturas manuales de la infraestructura minera. Con el tiempo varias industrias necesitaban mejorar sus programas de monitorización, lo que les hizo impulsar los sistemas cableados; los cables se adoptaron ampliamente en la década de 1970. Hoy en día, la tecnología del Internet de las Cosas (IoT) ha hecho posible que las minas digitalicen los sensores existentes y supervisen activos como presas de relaves, taludes y galerías subterráneas de forma remota.

Estabilidad de taludes en minas a cielo abierto

Tras repasar la historia de la monitorización de riesgos en las minas, Ángela Lluch, ingeniera y experta en monitorización inalámbrica de Worldsensing, explica cómo en las minas a cielo abierto la monitorización de las paredes del pozo es crucial para prever posibles fallos del terreno.

"Las minas necesitan controlar la estabilidad de los taludes de las crestas y los frentes, siendo la presión del agua de los poros un parámetro clave para garantizar, por ejemplo, la eficacia del sistema de desagüe de una mina", Ángela Lluch, geóloga e ingeniera de construcción de Worldsensing.

Con una red de piezómetros de punta única o de nivel multipunto, se puede controlar la presión del agua de los poros para detectar inestabilidades laterales del talud. "Aunque los taludes pueden volverse inestables cuando se retira el material de recubrimiento, las minas pueden controlar el terreno mediante cadenas de inclinómetros in situ y vigilando los posibles desplazamientos verticales mediante extensómetros o células de asentamiento", señala Ángela.

Teniendo en cuenta el tamaño medio de las fosas abiertas, que suelen estar repartidas a lo largo de varios kilómetros, una solución cableada parece menos eficaz debido al tiempo que lleva planificar la configuración y al coste que supone financiar la cantidad total de cables necesarios.  

El riesgo de rotura de las presas de residuos

Las presas de estériles son el otro elemento crucial que deben controlar las minas. La licuefacción de los residuos mineros y metalúrgicos debida a los terremotos es una de las principales causas de rotura de las presas de estériles en el mundo.. Un alto grado de saturación en los residuos mineros y metalúrgicos almacenados en las presas favorece la licuefacción y un sistema de control exhaustivo puede ayudar a los mineros a controlar en todo momento parámetros clave, como el nivel freático. Para vigilar el nivel freático, deben instalarse piezómetros en los diques o en sus cimientos para controlar los cambios que puedan ser críticos para la estabilidad.

¿Cómo funciona un sistema de vigilancia inalámbrica?

 

Los sistemas inalámbricos pueden adaptarse a la mayoría de las necesidades de supervisión minera:

• Activos críticos: La tecnología inalámbrica de IoT puede utilizarse en pozos abiertos, presas de residuos, operaciones subterráneas, y también puede utilizarse para supervisar parámetros meteorológicos clave como la temperatura, la humedad, la presión barométrica y la evaporación del agua.
• Zonas de difícil acceso: Una sola pasarela puede cubrir toda la extensión de una mina ya que es capaz de alcanzar distancias de alrededor de 15Km / 9 millas.

Caso práctico de la mina de oro de Boddington

Tras analizar las ventajas de la monitorización inalámbrica para las minas, Ben Scott, ingeniero de instrumentación de Geomotion, presenta el estudio de caso de la mina Boddington, una mina de oro y cobre explotada por Newmont, situada a 120 km de la capital de Australia Occidental, Perth. Esta operación ya contaba con un programa de control con más de 130 piezómetros para controlar el nivel del agua instalados en 45 lugares. Las lecturas eran recogidas manualmente por el personal de la mina, que muchas veces tenía que desplazarse a lugares remotos.

Para automatizar el proceso de recogida, Geomotion propuso un sistema de supervisión inalámbrico que utiliza nodos de cuerda vibrante Worldsensing de 5 canales que envían datos a una pasarela centralizada.

Ahora, Newmont dispone de datos transmitidos y presentados directamente en su software de gestión de datos y alimentados automáticamente en el sistema Boddington para su análisis.

"El operador de la mina ve realmente el valor de adoptar la solución inalámbrica. Ahora tienen un producto bastante robusto y fácil de desplegar, con una recogida de datos totalmente automatizada. Se puede aumentar la frecuencia de las lecturas y se puede acceder a los datos en cualquier momento. El operador de la mina obtiene mucha más información que con el método original de recogida de datos", Ben Scott, director técnico de Geomotion Australia.

Como ventajas del uso de esta solución en tiempo real, Ben destaca que la mina podría minimizar los riesgos de seguridad y reducir los costes del personal que acude con frecuencia a diferentes lugares. El uso de la conectividad LoRa permite una comunicación de largo alcance y las baterías de bajo consumo minimizan la necesidad de un mantenimiento frecuente.

Estudio de caso Gestión remota de presas de relaves

Stéphane Cantin, ingeniero de minas y experto en tecnología minera de Ramjack Technology Solutions, presenta el segundo caso práctico. Según la experiencia de Stéphane, las presas de residuos mineros plantean amenazas y problemas medioambientales comunes en todo el mundo. Mientras que algunos países cuentan con legislaciones más avanzadas, en otros, las presas de residuos se construyeron hace mucho tiempo y se necesitan normas para avanzar. Para todos ellos, las presas de residuos son una responsabilidad y los operadores tienen que gestionarlas adecuadamente durante toda la vida de la mina.

"Toda mina de roca dura tiene una presa de residuos, es un problema que afecta a mucha gente en la industria minera. Sin embargo, a veces se presta poca atención a la presa de residuos hasta que se empiezan a tener problemas. La tecnología inalámbrica puede ayudarnos a revertir esta gestión hecha 'por excepción'", Stéphane Cantin, Vicepresidente de Excelencia de Ejecución de Ramjack Technology Solutions.

En cuanto a los requisitos técnicos, una solución de monitorización tiene que ser rentable, omnipresente, capaz de proporcionar una monitorización continua lista para detectar cualquier cambio que empiece a producirse, y tiene que ser escalable. Los sistemas de vigilancia actuales integran piezómetros para controlar los niveles de agua subterránea, pero también medidores de profundidad para conocer el nivel de contenido de agua en la presa de residuos en puntos clave e inclinómetros para una alerta temprana en caso de inestabilidad de los taludes.

Stéphane también subraya la importancia de las baterías, ya que llevar electricidad a estos lugares es realmente difícil; tener varios años de duración de las baterías es un punto fundamental.

Primeros pasos para empezar con la supervisión inalámbrica

Después de considerar los beneficios obtenidos por las minas que se presentan en estos dos casos prácticos al implantar una solución de supervisión de tecnología inalámbrica, Fernando se centra en los cuatro elementos necesarios para las corporaciones mineras que quieran optar por la tecnología inalámbrica:            

• Un campeón interno de IoT,
• Un sistema integral de IoT,
• Dispositivos inteligentes, capaces de trabajar en entornos mineros,
• Una fase inicial de prueba de concepto para asegurarse de que todo el hardware y el software pueden probarse y ajustarse a las condiciones del proyecto.

Cuando se quiere empezar a desplegar un sistema de vigilancia inalámbrica, hay que tener en cuenta algo importante: trabajar con una tecnología de detección capaz de adaptarse automáticamente a los cambios en la configuración de la red de sensores es un factor crucial que hay que examinar al evaluar una posible solución.

"Cada vez que se incluye o se elimina un nuevo dispositivo de la red, la red de sensores debe ser capaz de actualizarse sin necesidad de que un experto la reprograme manualmente", Fernando Pérez, ingeniero de minas experto en tecnología inalámbrica de Worldsensing.

Fernando cierra la sesión del seminario web presentando un ejercicio de comparación de costes para dos minas sudafricanas que muestra una estimación del porcentaje de ahorro que supone el uso de un sistema de supervisión inalámbrico en comparación con las soluciones cableadas y manuales. Según los resultados, los operadores mineros pueden conseguir un ahorro del 20% (5 años) al 70% (20 años) al adoptar una solución de monitorización inalámbrica.