Soluciones de monitorización inalámbrica de bajo consumo en tiempo real para tranques de relaves

January 2016

La rotura de los tranques de relaves es uno de los eventos más peligrosos que puede ocurrir en una mina y causar daños a la vida, salud e infraestructuras.
En la historia reciente de la industria de la minería se han registrado varias roturas de tranques de relaves: Merriespruit 1994 (Sur África), Omai 1994 (Guyana), Aznalcóllar 1998 (España), Baia Mare 2000 (Rumania, Aitik 2000 (Suecia), Bento Rodrigues 2015 (Brasil). Los registros históricos de roturas de tranques de relaves revelan unos 20 eventos por década, mostrando una tendencia de cambio desde los países desarrollados a los países en vías de desarrollo.
Mantener la estabilidad de los embalses es una de las tareas más exigentes en la gestión de residuos mineros. Las roturas pueden originarse por sobrecargas, comportamiento anómalo del material utilizado para la construcción del embalse (normalmente relaves), o por problemas con los mecanismos de drenaje, lo cual resulta en un incremento de la presión de agua en los poros, y en consecuencia una pérdida de resistencia. Los motivos de las roturas se pueden atribuir a una pobre gestión de los residuos de la mina que incluye procedimientos de construcción inadecuados, un mal mantenimiento de las estructuras de drenaje, y una monitorización a largo plazo inadecuada. Obviamente, los periodos de lluvia anómalos pueden incrementar el número de eventos y su severidad. La prevención y protección son cruciales, y por lo tanto la monitorización a tiempo real y la mejora de la construcción de los tranques son herramientas clave para el mantenimiento de la seguridad de los embalses.
Durante décadas, la auscultación llevada a cabo en tranques de relaves ha consistido en las visitas periódicas en puntos seleccionados a lo largo de los embalses, donde había sondeos existentes, para llevar a cabo medidas manuales con una variedad de instrumentos, la mayoría medidores de nivel de agua, piezómetros y pozos abiertos o inclinómetros. El reciente incremento de roturas de tranques de relaves puede atribuirse al efecto combinado de la construcción rápida de los diques y el pobre mantenimiento.
La estabilidad en los tranques de relaves puede ser controlada midiendo parámetros del material utilizado para construirlos, juntamente con los alrededores. La presión de poros y la deformación en los tranques de relaves son las características físicas más importantes de monitorizar. Los sistemas manuales de adquisición de datos proporcionan pocos datos a lo largo del tiempo, lo cuál es una desventaja ya que el embalse va perdiendo resistencia rápidamente y podría no detectarse la crisis. Una red de sensores automática hace posible obtener datos en cuestión de minutos. Los parámetros medidos están directamente relacionados con la resistencia del suelo, y mediante su medida automática y continua, se puede obtener en tiempo real el factor de seguridad del embalse, al igual que se pueden controlar las deformaciones esperadas.
La mayoría de tranques de relaves tienen medidores de nivel de agua e inclinómetros instalados en sondeos para permitir controles periódicos. Los piezómetros proporcionan información sobre la presión de agua en los poros, mientras que las medidas del desplazamiento del suelo en profundidad se automatizan con un inclinómetro fijo, el cual permite medir los desplazamientos horizontales en profundidad. Otros sensores que podrían ser de interés son sensores de nivel para medir el nivel de agua (con residuos) en el embalse y células de asentamiento para monitorizar los asientos en las paredes y alrededores.
Las estaciones meteorológicas para controlar la lluvia son un sensor crucial considerando los nuevos escenarios climáticos.
El diseño de una estrategia de monitoreo consistente es, por lo tanto, clave. Las siguientes aspectos son algunas de sus principales ventajas:

  1. Mejora el conocimiento de los mecanismos de rotura potenciales, el cual es la base para un correcto análisis de riesgo.
  2. Ayuda a detectar situaciones que podrían desencadenar una rotura del embalse (ej.: nivel de agua por encima de un cierto límite; aceleración de los desplazamientos, etc), y a aplicar medidas correctoras.
  3. Sirve como herramienta para el diseño del crecimiento de la presa.
  4. Proporciona una base sólida para establecer e implementar una respuesta adecuada en caso de rotura que involucre peligrosidad sobre vidas humanas.

En los últimos años, la instalación de un sistema de monitoreo in-situ ha incrementado. No obstante, instalar sistemas tradicionales cableados o cable de fibra para obtener datos de sensores permanentemente instalados en los tranques es a menudo un reto o económicamente no rentable. Algunas dificultades son la gran extensión de los tranques de relaves (el cual representa largas distancias de cables), la ausencia de corriente eléctrica (se requieren instalaciones solares masivas) y la limitada infraestructura de comunicación (el cual significa que los datos deben ser tomados in-situ).
La solución inalámbrica de bajo consumo LS-G6 de Worldsensing consiste en un sistema de adquisición de datos que recoge los datos de los sensores y los envía de forma inalámbrica a la gateway (estación central). Al mismo tiempo, la gateway sube los datos a internet o a una intranet. Las capacidades de largo alcance de las comunicaciones por radio entre los dataloggers (colocados cerca de los sensores) y la gateway hace de este sistema una solución muy potente para zonas extensas, como minas, con muchos sensores diferentes.
El largo alcance de la comunicación entre la gateway y los dataloggers permite distancias de hasta 15 km entre la gateway y los dataloggers en una situación óptima (visión directa). En el contexto de una mina, esto significa que, con la colocación de la gateway en la oficina central de la mina, un sensor colocado en cualquier punto de la mina puede ser alcanzado. Adicionalmente, los dataloggers LS-G6 utilizan baterías incorporadas para hacer el sistema autónomo hasta 10 años, el cual mejora los ciclos de mantenimiento del sistema de monitoreo.
Los datos recolectados son comparados con los umbrales definidos con la intención de obtener un indicador de estabilidad del tranque de relaves. En este sentido, la red también se puede utilizar como sistema de alerta de bajo consumo para la estabilidad de la presa.
Nuestro sistema LS-G6 se ha instalado exitosamente en varias minas para proporciona control en tiempo real del principal tranque de relaves de la mina. Adicionalmente otros sensores se han integrado en siguientes fases del control de la hidrogeología y estabilidad de las carreteras de acceso a la mina. En resumen, las redes inalámbricas de sensores en minas cada vez se consideran más como una solución robusta y fiable. Las ventajas del sistema inalámbrico de largo alcance son sin duda: la eficiencia, la seguridad, la robustez, la flexibilidad, la facilidad de aumentar la red, el coste efectivo (comparado con el cable o la colección manual).
LS-G6 ofrece un sistema robusto que, gracias a las alarmas definidas sobre los datos de los sensores, se convierte en una herramienta muy eficiente y preventiva; los avisos pueden ser lanzados a los responsables o trabajadores de la mina, incrementando la seguridad de todo el proceso y de las personas involucradas.

About Worldsensing

Worldsensing is a global IoT pioneer. Founded in 2008, the industrial monitoring expert works with over 270 engineering partners in more than 60 countries to deploy critical infrastructure monitoring solutions in mining, construction, rail and structural health.

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