Las 6 principales tendencias tecnológicas que mejoran la productividad minera

Que las minas aprovechen las nuevas tecnologías para mejorar su productividad no es nada nuevo. Una encuesta realizada en 2017 por Ernst and Young entre más de 700 representantes del sector reveló que la mayoría de las principales empresas mineras ya han iniciado su viaje digital en alguna medida, sobre todo invirtiendo en tecnologías autónomas y basadas en el IoT. Sin embargo, los grandes actores con visión de futuro que están en el camino de la innovación solo representan alrededor del 10 % de la industria minera, lo que significa que el 90 % restante todavía está rezagado.

Un indicador importante de la reticencia del sector a la digitalización es el uso continuado de lecturas manuales y/o por cable en lugar de sistemas inalámbricos conectados a activos mineros digitalizados. De hecho, siguen existiendo una serie de barreras organizativas para conceptos innovadores como las lecturas inalámbricas, sobre todo el estatus de la minería como industria tradicional, reacia al riesgo y al cambio, que impide la inversión en tecnologías potencialmente "arriesgadas".

Vamos a ver las formas en que las minas más innovadoras están utilizando las nuevas tecnologías para adelantarse a los acontecimientos, mostrándole que la adopción de estas tecnologías podría hacer que sus operaciones mineras sean más seguras, más productivas y más rentables.

1. Automatización

Los vehículos mineros autónomos existen desde hace casi dos décadas: la mina de hierro de Pilbara de Rio Tinto introdujo 80 camiones Komatsu sin conductor en 2008, lo que aumentó enormemente su productividad minera. Muchos de los grandes actores de la minería no tardaron en seguir su ejemplo -como BHP Billiton y Suncor-, comprando principalmente a Caterpillar, Sandvik, Komatsu y Atlas Copco, que actualmente representan los actores más innovadores e importantes en el sector de los vehículos mineros autónomos.

Estos vehículos revolucionaron la minería porque, por primera vez, permitían a los humanos comunicarse con la maquinaria y controlarla a distancia. Esto los hace ideales para su uso en minas subterráneas, así como en otros entornos peligrosos en los que el riesgo para la seguridad humana es elevado. La mayoría de las máquinas mineras autónomas son en realidad semiautónomas y no totalmente automatizadas; es decir, siguen necesitando cierta ayuda humana para situaciones específicas que no pueden manejar por sí solas. Estos vehículos de excavación subterránea se hacen autónomos equipándolos con herramientas y cámaras controladas a distancia, lo que permite a los usuarios realizar acciones y ver las zonas circundantes a distancia. En la actualidad, la atención se ha desplazado desde los vehículos mineros autónomos originales hacia la construcción del "sistema minero autónomo", que puede realizar tareas de forma automática o con un control externo mínimo, y también hacia la posibilidad de una automatización total mediante tecnologías robóticas.

Los vehículos autónomos están revolucionando la minería al permitir que los humanos se comuniquen con la maquinaria y la controlen a distancia.

Los vehículos autónomos, capaces de operar por debajo y por encima del suelo, son esenciales para la mina moderna. Disminuyen los incidentes y aumentan la seguridad de los trabajadores, trabajan en zonas mineras que serían demasiado peligrosas para los seres humanos, aumentan la productividad minera (ya que los equipos pueden moverse más rápido y cubrir distancias más largas) y reducen los costes, ya que se necesitan menos operadores para controlar las máquinas.

2. Seguimiento de la mano de obra

Los avances en las tecnologías vestibles las convierten en una herramienta ideal para el seguimiento de la mano de obra en las minas. Son especialmente útiles para el mantenimiento sobre el terreno y las instrucciones de inspección de máquinas en tiempo real, así como para mejorar la atención y la seguridad de los operarios, sobre todo en las minas subterráneas. Estos wearables permiten el seguimiento del personal mediante RFID y la visibilidad en tiempo real de todo el personal, lo que permite localizar al instante a los trabajadores clave. También pueden aprovecharse para identificar dónde puede aumentarse la productividad y controlar los registros de asistencia y horarios del personal.

Las tecnologías vestibles son una herramienta ideal para el seguimiento de la mano de obra en las minas.

En cuanto a la seguridad de los trabajadores, los wearables y su papel en una red de supervisión más amplia basada en el IoT mejoran significativamente los tiempos de respuesta en caso de emergencia, permitiendo que tanto los operarios como el personal sean notificados inmediatamente cuando se produce un incidente. También pueden minimizar los problemas de seguridad -y los futuros accidentes- al restringir el acceso a zonas potencialmente peligrosas de la mina. El seguimiento de la mano de obra también permite una mayor productividad minera, ya que los trabajadores se gestionan de forma más eficaz, y los posibles incidentes que reducirían las horas de trabajo disminuyen, o incluso se evitan por completo.

3. Tecnologías GPS

Algunas empresas mineras han desarrollado e implantado recientemente sistemas de posicionamiento y navegación por satélite (GPS) en perforadoras y palas eléctricas de cable en sus minas a cielo abierto. Estos sistemas GPS producen visualizaciones precisas y tridimensionales de la ubicación de la broca o de las huellas de la pala en tiempo real a través de un Moving Map Display (MMD) en una pantalla. Esto permite al operador navegar con precisión por la perforación de un pozo a otro, mantener la inclinación deseada de la pala o la posición del frente desde una ubicación remota. Para este tipo de sistemas se necesitan componentes de GPS duraderos y probados para soportar las condiciones ambientales, a menudo extremas. Un ejemplo del uso de sistemas GPS en minas a cielo abierto es el de AQUILA Mining Systems Ltd., que ha introducido el GPS en sus minas canadienses de carbón y hierro a cielo abierto.

El GPS permite a los operadores navegar con precisión por una perforación de pozo a pozo desde una ubicación remota.

4. Gemelos digitales

Tradicionalmente, los operadores mineros han tenido dificultades para gestionar la información de ingeniería y de los activos a lo largo de su ciclo de vida. Los gemelos digitales pueden ayudar a ello: son réplicas virtuales de activos, procesos y sistemas físicos, que proporcionan una representación tanto de los elementos centrales como de la dinámica de los dispositivos IoT utilizados dentro del espacio o sistema representado. Los gemelos digitales utilizan la IA (inteligencia artificial), el aprendizaje automático (un subconjunto de la inteligencia artificial) y la analítica de software con datos para generar modelos de simulación digital en tiempo real (también conocidos como "vivos") que se actualizan continuamente a medida que cambian sus homólogos físicos reales, o "gemelos". Para simplificarlo: los gemelos digitales son como versiones de minas en tiempo real de un "videojuego", digitalizando estos espacios de forma que se produzca una interacción entre lo real y lo virtual.

Los gemelos digitales son réplicas virtuales de los activos, procesos y sistemas físicos de una mina.

Los gemelos digitales permiten a los operadores mineros evaluar las capacidades y la madurez de la gestión de datos de ingeniería para descubrir cualquier área en la que puedan faltar datos o supervisión, lo que les da la capacidad de canalizar sus esfuerzos de digitalización hacia las áreas de mayor necesidad e impacto. Anglo American Plc, la minera británica de materias primas como el níquel, el carbón y los metales preciosos, por ejemplo, ha empezado recientemente a utilizar gemelos digitales para optimizar su flota minera, incluyendo el uso de aplicaciones para realizar un seguimiento del rendimiento del transporte en su explotación minera de Los Bronces, en Chile, y en un oleoducto de 500 kilómetros en Brasil.

En general, los sistemas de gemelos digitales pueden utilizarse para optimizar el funcionamiento y el mantenimiento de activos físicos, sistemas y procesos en tiempo real, mejorando masivamente la productividad minera.

5. Inteligencia operativa

La Inteligencia Operativa (IO) es clave para crear gemelos digitales de las minas. La IO se utiliza cuando los operadores quieren digitalizar partes de sus operaciones para reunir información en tiempo real e iniciar la toma de decisiones basada en datos en su organización. En las minas, esto se traduce en la digitalización de activos dinámicos como trabajadores, vehículos y activos críticos (taludes, presas, etc.) para visualizar su comportamiento, agregar esta información y generar recomendaciones a través del software de OI, que se basan en conocimientos históricos y en tiempo real. Estas soluciones aprenden de las acciones pasadas a través de la IA (concretamente, el aprendizaje automático) y pueden, por tanto, mejorar sus propios procesos de toma de decisiones.

OI genera una visión general en tiempo real de todas las operaciones mineras y permite a los operadores tomar decisiones basadas en datos.

Una solución de OI debe ser capaz de activar alarmas si algunas partes de la operación muestran un determinado nivel de anomalía y también debe ayudar a los operadores a coordinar acciones para aumentar la productividad. Por ejemplo, la inteligencia artificial puede facilitar la supervisión en tiempo real de todos los activos de la mina para garantizar la eficiencia y la seguridad, o ayudar a los equipos a mejorar la eficacia de sus métodos de comunicación, como las aplicaciones móviles y los dispositivos portátiles, para aumentar la productividad. Las soluciones de OI son capaces de incorporar datos de cualquier fuente de datos y convertir la información individual en información global y procesable.

6. Monitorización inalámbrica

Se calcula que la mayoría de las minas digitalizarán al menos algunas partes de sus operaciones con sistemas OI en los próximos 5 años. Además, es probable que en la próxima década la mayoría de las minas empiecen a trabajar con un gemelo digital de su infraestructura y sus flujos de trabajo. Sin embargo, en la actualidad, la mayoría de las minas todavía tienen que dar su primer paso hacia las operaciones virtuales: sustituir las lecturas manuales o automatizadas de los cables por sistemas de supervisión inalámbricos.

Con la supervisión inalámbrica, las minas pueden digitalizar los activos y controlar su rendimiento en tiempo real.

Los activos mineros, como las presas, suelen estar en zonas de difícil acceso, lo que significa que las lecturas manuales por parte de los trabajadores consumen mucho tiempo y son peligrosas. Cuando los trabajadores recogen los datos y regresan a la oficina, la información que han recopilado ya está obsoleta: trabajar con información que no es en tiempo real puede tener un impacto crítico en las operaciones mineras. La presión del agua de los pozos en las presas de residuos, por ejemplo, puede cambiar rápidamente, ejerciendo una presión sobre la infraestructura que puede provocar la rotura de las presas, a menudo con efectos muy perjudiciales. Con las lecturas por cable, los operadores pueden disminuir los riesgos automatizando los procesos de recogida de datos. Sin embargo, la instalación de cables en toda la infraestructura de una mina puede ser costosa y, dependiendo de la zona, complicada y lenta.

Una tercera opción son los sistemas de control inalámbricos que pueden conectar diversos sensores, como los piezómetros para medir la presión del agua de los poros en las presas de residuos. Transmiten datos en tiempo real a una pasarela y pueden transferir la información a un servidor situado en una torre de control a una distancia de hasta 9 millas (15 km), lo que permite a los operadores supervisar a distancia los activos críticos. Esto genera una mayor productividad, ya que la disponibilidad de los activos se mantiene casi constante.

En resumen, con los sistemas de supervisión inalámbricos se reducen los costes operativos, no sólo porque las empresas mineras ya no tienen que enviar a un ser humano para leer los datos -con lo que se ahorra dinero en la contratación de personal y en los costes de vehículos y gasolina-, sino también porque no es necesario realizar costosas operaciones de cableado y mantenimiento. Como los activos críticos se mantienen mejor, esto aumenta a su vez el rendimiento de la inversión.