5 formas en que los sistemas de supervisión inalámbricos mejoran la seguridad de las presas de residuos

Los fallos de las presas de residuos son uno de los procesos más peligrosos que pueden ocurrir y pueden causar grandes daños a la vida, la propiedad y la salud. La industria minera ha experimentado varios fracasos importantes de presas en la historia reciente: Merriespruit 1994 (Sudáfrica), Omai 1994 (Guyana), Aznalcollar 1998 (España), Baia Mare 2000 (Rumania), Aitik 2000 (Suecia), Bento Rodrigues 2015 (Brasil) y recientemente en México (2018). Los registros históricos de fallas de presas de relaves son de alrededor de 20 eventos por década, mostrando una tendencia a pasar de los países desarrollados a los países en desarrollo.

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Durante décadas, las presas de residuos se han supervisado mediante sistemas de control manual. Normalmente se trata de puntos seleccionados a lo largo de la presa, donde se perforan pozos y se visitan periódicamente. En este caso, las mediciones manuales se realizan con diversos instrumentos, en su mayoría consistentes en medidores de nivel de agua, piezómetros o inclinómetros. Sin embargo, este tipo de mediciones no produce datos suficientes para medir de forma coherente el rendimiento de la presa de contención si se recogen manualmente lecturas esporádicas. Por ello, algunos fallos de las presas pueden atribuirse tanto al efecto combinado de la rápida construcción del dique como a un mantenimiento y una supervisión deficientes, normalmente por medios manuales o con cable. A continuación se exponen algunas razones por las que un sistema de monitorización inalámbrico es una herramienta clave para la gestión de la seguridad de los diques.

1. Mejora el conocimiento de los mecanismos de fallo potenciales más críticos

Es importante identificar la causa principal de los fallos para planificar mejor y aplicar las medidas correctas para detenerlos.

Los fallos de las presas de relaves pueden tener su origen en sobrecargas, en un comportamiento anómalo del material utilizado para construir la presa (normalmente relaves) o en problemas con los mecanismos de drenaje, que provocan un aumento de la presión del agua de los poros y, por tanto, una pérdida de resistencia.

También pueden ser el resultado de otras cosas, como sistemas de supervisión deficientes, por ejemplo. Con las lecturas manuales o por cable in situ, los operadores no disponen de suficientes datos para hacerse una idea más clara de los principales factores que intervienen en los mecanismos de fallo. Esto aumenta enormemente los riesgos en las presas de residuos y sus alrededores, ya que los encargados de supervisar la zona no pueden actuar de forma predictiva para detener posibles fallos. La cantidad de datos y la regularidad con la que se recogen a través de las soluciones de monitorización inalámbrica proporcionan una base sólida para un correcto análisis de riesgos y para construir modelos de riesgo potencial. Esto es clave para la planificación de riesgos a largo plazo y para comprender los mecanismos de fallo críticos.

2. Detecta las situaciones susceptibles de desencadenar un fallo de la presa

La recogida de datos en tiempo real permite a los operadores conocer continuamente el estado de la presa. También significa que pueden construir rápidamente modelos "normativos" de cómo debería comportarse la presa, lo que significa que cualquier anomalía se señala tan pronto como se produce. Esto permite a los operadores detectar situaciones que pueden desencadenar un fallo de la presa -como que el nivel de agua supere un determinado límite o la aceleración de los desplazamientos horizontales en profundidad- y responder de forma preventiva a estas situaciones.

Por ello, los sistemas de vigilancia inalámbricos permiten aplicar medidas correctoras lo antes posible, preferiblemente antes de que se produzca cualquier tipo de incidente.

Esto es clave no sólo para reducir el riesgo y salvar vidas humanas, sino también para los márgenes de beneficio de una empresa. Las medidas correctivas posteriores a los incidentes y el tiempo de inactividad de la presa cuestan mucho más que las actividades de mantenimiento predictivo.

Opciones de despliegue de nodos de vigilancia inalámbricos Worldsensing en una mina a cielo abierto

3. Sirve como herramienta para diseñar el crecimiento de la presa

Los conjuntos de datos acumulados recogidos a través de dispositivos de monitorización inalámbricos son clave para el éxito de la planificación futura del crecimiento de la presa. En lugar de crear una estrategia de crecimiento basada en la memoria histórica y las acciones anteriores, con una solución de monitorización inalámbrica, los operadores pueden utilizar datos sólidos para implementar modelos que muestren el futuro estado probable de la presa y sus alrededores, y les permitan planificar con mayor precisión cualquier posible cambio e incidente futuro en el contexto de su crecimiento.

Como parte de una solución de Inteligencia Operativa, los datos de vigilancia inalámbrica también pueden utilizarse para crear "gemelos digitales" de partes de la presa, o de todo el emplazamiento, con el fin de modelar virtualmente futuras acciones en una versión de "videojuego" del entorno.

En cualquier caso, la supervisión inalámbrica permite reducir considerablemente el riesgo de futuros fallos e incidentes, gracias a la utilización de los métodos más científicos posibles para calcular el potencial de riesgo futuro.

4. Proporciona una base sólida para el establecimiento y la aplicación de la respuesta adecuada en caso de un fallo que implique riesgos humanos

Equipados con la capacidad de modelar futuros incidentes y responder de forma predictiva, los operadores pueden establecer respuestas fijas a incidentes concretos que se producen con regularidad, y establecer planes de contingencia de crisis en caso de emergencia.

Todo ello es posible gracias a la transmisión constante de datos precisos sobre el estado de las distintas partes de la presa de residuos.

Por ejemplo, los nodos inalámbricos que transmiten los datos de los medidores de nivel de agua y los inclinómetros instalados en las perforaciones permiten realizar controles periódicos. Los sensores piezométricos proporcionan información sobre la presión del agua de los poros, y la medición del desplazamiento del suelo en profundidad está automatizada por un inclinómetro in situ que permite a los operadores medir el desplazamiento horizontal en profundidad. Los medidores de gestión de residuos, que miden el nivel de agua en la presa o las celdas de asentamiento para supervisar los procesos de asentamiento de las paredes y los alrededores, también son cruciales en este caso. Además, las estaciones meteorológicas miden variables como las precipitaciones y la velocidad del viento, y son fundamentales para que los operadores puedan considerar y planificar nuevos escenarios climáticos, especialmente en el contexto del cambio climático y los patrones meteorológicos cada vez más erráticos. Una vez más, esto permite dar respuestas predictivas y tempranas a cualquier posible anomalía que surja, reduciendo enormemente el riesgo de que se produzcan incidentes.

5. Proporciona un control a largo plazo con muy poco mantenimiento

Un sistema de supervisión que sea a la vez duradero y de bajo mantenimiento es absolutamente crítico para los entornos de las presas de residuos.

El mantenimiento manual de los sensores y registradores de datos, entre otros, es de por sí muy arriesgado, por lo que el mantenimiento de una solución de supervisión debe ser mínimo.

Esto requiere durabilidad, para que los equipos puedan sobrevivir en condiciones físicas a veces muy duras; longevidad de las baterías, para que los equipos no necesiten colocarse con frecuencia; y capacidad de transmisión a larga distancia, para que puedan transmitir continuamente datos desde entornos difíciles y de difícil acceso durante largos periodos de tiempo. Dependiendo del sistema utilizado, la comunicación de largo alcance entre la pasarela y los registradores de datos en la mayoría de los sistemas de vigilancia inalámbrica permite una distancia de hasta 9 millas o 15 km entre la pasarela y los registradores de datos en una situación óptima. En el contexto de una mina, esto significa que, colocando la pasarela en la oficina central de la mina, se puede llegar a casi cualquier punto de la mina en el que esté colocado un sensor, lo que significa que no es necesario realizar lecturas manuales. Las baterías integradas de larga duración hacen que los sistemas de adquisición de datos a distancia sean autónomos hasta 10 años, lo que mejora los ciclos de mantenimiento del sistema de supervisión. Esto reduce enormemente los riesgos, ya que los equipos rara vez fallan, lo que significa lecturas continuas y precisas durante años. A su vez, esto disminuye el posible tiempo de inactividad y significa que no hay necesidad de mantener manualmente el sistema de monitorización.

Conclusión:

La monitorización inalámbrica es, en realidad, la única forma de supervisar adecuadamente las presas de residuos para prevenir y gestionar los fallos. Muchas empresas mineras y de construcción de presas siguen confiando en las lecturas manuales o por cable in situ como parte de sus procesos de instrumentación y control. Esto es problemático, ya que los fallos de las presas de residuos son increíblemente peligrosos -de hecho, ponen en peligro vidas humanas-, pero los sistemas de supervisión manual no proporcionan suficientes datos para permitir que la situación sobre el terreno se supervise de forma coherente o con la frecuencia suficiente para evitar que se produzcan este tipo de incidentes. Además, los sistemas de vigilancia in situ con cables, por ejemplo, son vulnerables a los daños físicos con el paso del tiempo. Proteger los cables es un trabajo arduo y costoso, y requieren un sistema de adquisición centralizado por cable que depende de una fuente de alimentación externa (kit solar o electricidad).

Los sistemas de monitorización inalámbrica Los sistemas inalámbricos eliminan todos estos problemas, proporcionando un flujo continuo de datos en tiempo real, gracias a tecnologías fiables, de larga distancia, de bajo consumo y de bajo mantenimiento. La flexibilidad y longevidad de este tipo de sistemas encajan bien con una presa de contención y sus subidas. Lo más importante es que los sistemas de adquisición de datos inalámbricos pueden transmitir las lecturas de los sensores instalados en el suelo que miden la causa de cualquier posible anomalía, y no sólo el efecto, como suele ocurrir con otros sistemas de instrumentación y supervisión. La medición de la causa permite la puesta en marcha de acciones preventivas tempranas si se detecta algún comportamiento anómalo de las variables clave. La transmisión de datos de todos estos sensores diferentes permite cubrir todas las áreas de la obra y, por tanto, reducir los riesgos. Este completo sistema de monitorización es, por tanto, indispensable para cualquier empresa de presas de relaves, ya que reduce significativamente el riesgo de fallos in situ mediante la producción de información procesable que permite a los operadores tomar mejores decisiones basadas en pruebas.

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