El desarrollo y el mantenimiento de un programa eficaz de gestión de riesgos son fundamentales para cualquier mina. Los ingenieros de Worldsensing se unieron a expertos en minería 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 la monitorización de las empresas de tecnología minera Soluciones tecnológicas Ramjack y Geomotion Australia compartieron cómo ayudan a las empresas mineras a utilizar las últimas tecnologías de monitorización, como el sistema de monitorización inalámbrica Worldsensing, para mitigar los riesgos y aumentar la rentabilidad de la inversión.

Gestión de riesgos: la realidad de las minas

En el caso de las minas, es obligatorio adoptar medidas para garantizar una gestión adecuada de los riesgos. Si bien el colapso del tranque de relave de Brumadinho en Brasil pone de manifiesto que los fallos estructurales constituyen una grave amenaza, las medidas para reducir y, en última instancia, evitar los riesgos suelen adoptarse de forma reactiva. Para evitar fallos estructurales y garantizar la seguridad de las operaciones, las empresas mineras y los ingenieros deben elaborar y aplicar un plan de prevención proactivo.

Fernando Pérez, ingeniero de minas y experto en monitorización de Worldsensing, empresa pionera en IoT, resume los principales requisitos del sector y los problemas de monitorización a los que se enfrentan las minas para gestionar eficazmente los riesgos.

Según Pérez, los dos factores siguientes influyen en la gestión general de los riesgos en las minas:

1. Riesgos para la salud y la seguridad en el trabajo: Mejorar la vida de los trabajadores y garantizar los más altos niveles de salud y seguridad son algunos de los principales retos de la industria.
2. Cumplimiento de la normativa sobre seguros: Las empresas mineras deben asegurarse de que disponen de todas las herramientas para demostrar que cumplen todas las normativas exigidas.

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

1. Elevado coste del seguimiento a medio y largo plazo: Los costes relacionados con las lecturas manuales y el mantenimiento de los cables son elevados. Las nuevas tecnologías de monitorización pueden mejorar la rentabilidad de las operaciones.
2. Los puntos de control están repartidos por grandes zonas: acceder 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 significativos en cuestión de segundos, los fallos pueden producirse rápidamente sin apenas aviso 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 a tiempo amenazas como grietas en las presas. Los ingenieros pueden entonces predecir los riesgos y abandonar progresivamente las acciones reactivas para aumentar la seguridad.

Monitorización de riesgos en las minas

Aunque la vigilancia de los riesgos en las minas es ahora una norma del sector, históricamente, desde los años 30, hacerlo se basaba en lecturas manuales de la infraestructura minera. Con el paso del tiempo, varias industrias necesitaban mejorar sus programas de monitorización, lo que les llevó a apostar por los sistemas cableados, ampliamente adoptados en la década de 1970. Hoy en día, la tecnología de Internet de las Cosas (IoT) ha hecho posible que las minas digitalicen los sensores existentes y monitoricen activos como tranques de relave, taludes y galerías subterráneas de forma remota.

Estabilidad de taludes en minas a cielo abierto

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

“Las minas necesitan monitorizar la estabilidad de taludes de crestas y frentes, siendo la presión de poros un parámetro clave para asegurar, por ejemplo, la efectividad del sistema de desagüe de una mina”, Ángela Lluch, Geóloga e Ingeniera de Construcción en Worldsensing.

Mediante una red de piezómetros de punta única o multipunto, se puede controlar la presión de poros para detectar inestabilidades laterales del talud. «Aunque los taludes pueden volverse inestables al retirar el material de recubrimiento, las minas pueden controlar el terreno mediante redes de inclinómetros instalados in situ y supervisando los posibles desplazamientos verticales con 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.

Riesgo de rotura de los tranques de relave

Los tranques de relave son el otro elemento crucial que deben controlar las minas. La licuefacción de los residuos mineros y metalúrgicos debida a los seísmos es una de las principales causas de rotura de los tranques de relave en el mundo.. El alto grado de saturación de los residuos mineros y metalúrgicos almacenados en presas favorece la licuefacción, y un sistema de vigilancia integral puede ayudar a las empresas mineras a controlar en todo momento parámetros clave, como el nivel freático. Para controlar el nivel freático, se deben instalar piezómetros en los terraplenes o en sus cimientos con el fin de detectar cambios que puedan resultar críticos para la estabilidad.

¿Cómo funciona un sistema de vigilancia inalámbrico?

Los sistemas inalámbricos pueden satisfacer la mayoría de las necesidades de Monitorización de minería:

• Activos críticos: La tecnología IoT inalámbrica se puede utilizar en tajos abiertos, tranques de relave, operaciones subterráneas, y también se puede utilizar para supervisar parámetros meteorológicos clave como la temperatura, la humedad, la presión barométrica y la evaporación del agua.
• Zonas de difícil acceso: Un solo gateway puede cubrir toda la extensión de una mina ya que es capaz de alcanzar distancias de unos 15Km / 9 millas.

Estudio de caso Boddington Gold Mine

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 Perth, la capital de Australia Occidental. Esta explotación ya contaba con un programa de monitorización que incluía más de 130 piezómetros para controlar el nivel del agua, instalados en 45 puntos distintos. Las lecturas fueron recopiladas manualmente por el personal de las instalaciones, que en muchas ocasiones tuvo que desplazarse a lugares remotos.

Con el fin de automatizar el proceso de recogida, Geomotion propuso un sistema de vigilancia inalámbrico que utiliza nodos de cuerda vibrante Worldsensing de 5 canales que envían datos a una central gateway.

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

«El operador de la mina realmente ve el valor de adoptar la solución inalámbrica. Ahora tienen un producto bastante robusto y fácil de desplegar, con una recopilación de datos totalmente automatizada. La frecuencia de las lecturas puede aumentarse y se puede acceder a los datos en cualquier momento. El operador de la mina está obteniendo mucha más información que con el método original de recopilación de datos», Ben Scott, Gerente 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 distintos lugares. El uso de la conectividad LoRa permite una comunicación de largo alcance y las baterías de bajo consumo minimizan la necesidad de 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, los tranque de relave plantean amenazas y problemas medioambientales comunes en todo el mundo. Si bien algunos países cuentan con legislaciones más avanzadas, en otros los tranque de relave se construyeron hace mucho tiempo y se necesitan normas para avanzar en este ámbito. Para todas ellas, los tranque de relave supone un riesgo, y los operadores deben gestionarlos adecuadamente a lo largo de toda la vida útil de la mina.

“Cada mina de roca dura tiene una presa de relaves, es un problema que afecta a muchas personas en la industria minera. Sin embargo, a veces se presta poca atención a la presa de relaves hasta que se empiezan a tener problemas. La tecnología inalámbrica puede ayudarnos a revertir esta gestión realizada 'por excepción'», Stéphane Cantin, Vicepresidente Execution Excellence en Ramjack Technology Solutions.

En cuanto a los requisitos técnicos, una solución de monitorización debe ser rentable, estar ampliamente implantada, ser capaz de proporcionar una monitorización continua lista para detectar cualquier cambio que empiece a producirse y debe ser escalable. Los sistemas de monitorización actuales incorporan piezómetros para controlar los niveles de las aguas subterráneas, pero también medidores de profundidad para conocer el nivel de agua en el tranque de relave en puntos clave, así como inclinómetros para la 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; disponer de varios años de autonomía es un punto fundamental.

Primeros pasos para empezar con la vigilancia inalámbrica

Tras considerar las ventajas obtenidas por las minas presentadas en estos dos casos prácticos al implantar una solución de supervisión con tecnología inalámbrica, Fernando se centra en los cuatro elementos necesarios para las corporaciones mineras que deseen apostar 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 inalámbrico, hay que tener en cuenta un aspecto 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 elimina un nuevo dispositivo de la red, la red de sensores necesita ser capaz de actualizarse a sí misma sin necesidad de reprogramación manual por parte de un experto”, Fernando Pérez, Ingeniero de minas experto en tecnología inalámbrica en Worldsensing.

Fernando cierra la sesión del webinar 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 frente a las soluciones cableadas y manuales. Según los resultados, los operadores mineros pueden conseguir ahorros de entre el 20% (5 años) y el 70% (20 años) al adoptar una solución de supervisión inalámbrica.