Tecnologia Mineira: Respondendo às perguntas dos profissionais sobre a monitorização sem fios

Cada vez mais indústrias onde a gestão de risco é importante estão a utilizar tecnologia sem fios para monitorizar as suas operações. Os operadores mineiros, responsáveis por projectos a longo prazo que podem durar mais de uma década, querem confiar em avanços digitais como a monitorização sem fios IoT para aumentar a segurança e aumentar a produtividade.

Os engenheiros da Worldsensing juntaram-se a peritos mineiros da Austrália e da África do Sul no webinar As mais recentes tecnologias para a gestão de riscos em minas examinar os principais desafios que os proprietários e engenheiros mineiros enfrentam relacionados com a monitorização e como as tecnologias baseadas na IdC podem ajudá-los a delinear e implementar uma estratégia de gestão de risco.

Os peritos mineiros participantes foram Ben Scott, Director Técnico da Geomotion Australia, Stéphane Cantin, Vice-Presidente Execution Excellence da Ramjack Technology Solutions, Ángela Lluch, geóloga e engenheira de construção da Worldsensing, e Fernando Pérez, engenheiro mineiro e especialista em tecnologia sem fios da Worldsensing. O grupo discutiu as questões colocadas pela audiência durante a sessão dedicada a perguntas e respostas. As suas respostas estão resumidas neste artigo.

Se eu instalar monitorização sem fios no subsolo, existem certos tipos de materiais ou minérios que irão interferir com as frequências de rádio?

Alguns materiais, tais como materiais ferromagnéticos, irão muito provavelmente reduzir a comunicação via rádio na área próxima da fonte ferromagnética. Em contraste, Tecnologia LoRa tem boa tolerância ao ruído electromagnético.

A monitorização sem fios pode fornecer dados quase em tempo real a partir de sensores geotécnicos subterrâneos. Mas até agora, a maioria dos sensores in-ground ainda são lidos manualmente e obtêm leituras esporádicas. Em termos de legislação, porque pensa que os dados quase em tempo real ainda não são obrigatórios para as minas?

A indústria mineira só precisa de algum tempo para adoptar as tecnologias mais recentes. Antes, especialmente no caso das barragens de rejeitos, a necessidade de substituir as baterias dificultava frequentemente a promoção de um sistema que não era visto como rentável e fiável. Mas à medida que a tecnologia de baterias e sem fios melhorou, estes sistemas tornaram-se muito mais fáceis de implementar e de justificar como um investimento. A poupança e os benefícios de segurança podem eventualmente reduzir os custos de seguro e levar os legisladores a fazer da monitorização sem fios um requisito básico na exploração mineira.

Já dispomos de um sistema de monitorização sem fios. O vosso sistema é capaz de se integrar com outros sistemas ou precisamos de substituir tudo?

É possível manter os dois sistemas em paralelo e implementar progressivamente o Worldsensing em qualquer novo sensor que seja instalado. Os nós existentes que falharem também podem ser progressivamente substituídos.

É possível alterar a taxa de amostragem dos sensores depois de estes terem sido configurados?

Sim, é possível. A gateway ou as gateways instaladas podem ser acedidas remotamente através da Internet ou de uma ligação de rede local. A gateway Worldsensing é fornecida com uma interface de software a partir da qual é possível alterar a taxa de amostragem de cada nó. Todos os nós podem ser alterados de uma só vez ou, se necessário, apenas a taxa de amostragem dos nós que o cliente pretende.

Qual é o risco de danos nos sensores através de roubo, danos acidentais ou sabotagem? O painel teve alguma experiência pessoal a este respeito?

Sim, vivemos essa situação em algumas minas em África ou na América Latina. Temos alguns nós num recinto em policarbonato e com uma antena interna. Estes nós são menos vulneráveis ao vandalismo. A utilização de um recinto externo também é possível.

Em situações extremas pode ser utilizada uma caixa metálica. Alguns utilizadores adoptaram esta opção com bons resultados. Mesmo nestas circunstâncias, os registadores de dados ainda podem enviar leituras para a porta de entrada até 2 quilómetros de distância. No entanto, a nossa solução recomendada é uma caixa de plástico ou de fibra de vidro.    

Como posso convencer a minha empresa a adoptar esta tecnologia quando o Conselho de Administração não se preocupa com ela, apesar de todas as opções viáveis? Existem fases ou passos que podemos seguir?

Pode ser difícil convencer as empresas que não têm experiência na utilização de tecnologia sem fios, mas ter informação sobre os benefícios é útil: os custos são reduzidos, os dados adquiridos aumentam, o erro humano nas leituras é evitado e a segurança dos trabalhadores é garantida. As empresas mineiras podem calcular antecipadamente o ROI esperado da utilização desta tecnologia e em que medida isso as ajudará a aumentar a produtividade e a aumentar a segurança. Os principais elementos para promover a monitorização sem fios na sua organização estão resumidos neste infográfico.

Estamos a utilizar vários piezómetros e SAAF (Shape Accel Array Field) para monitorização de barragens de rejeitos. O problema é que durante os trabalhos de construção de TSF (Estação de Armazenamento de Rejeitos), escavações e terraplanagens, o nosso equipamento de monitorização subterrânea ou terrestre pode ficar danificado e quebrado. Pode sugerir alguma solução para isso? Temos um TSF que é construído sob desenho a jusante.

Nas obras de construção civil, é prática comum proteger a instrumentação no solo através da instalação de um invólucro, como uma vedação perimetral de barras de aço, que permita identificar facilmente a presença da instrumentação. Também é importante, durante a construção da TSF, ter um sistema de monitorização altamente flexível. Por exemplo, o equipamento de deteção mundial pode ser facilmente deslocado e reinstalado durante e após os trabalhos de construção e escavação.

No que respeita a barragens de rejeitos, é possível monitorizar o nível das águas subterrâneas sem cabos piezométricos?

A melhor opção é ter um cabo desde o piezómetro até à superfície do solo onde o nó pode ser instalado. Alguns testes experimentais tentaram transmitir directamente a partir do sensor de pressão. No entanto, as ondas têm de passar tanto por solo saturado como não saturado. Isto pode ser tecnicamente difícil e muito provavelmente caro, no caso de ser mesmo possível. Além disso, as baterias têm de ser colocadas no piezómetro, pelo que a substituição das baterias após a instalação não será possível.

É possível estender o número máximo de canais por nó a mais de 5 canais, por exemplo, cada nó conectado com medidores de tensão de 10 VW?

Atualmente, o Nó de Fio Vibratório de 5 Canais da Worldsensing tem capacidade para cinco canais. Para conectar até 10 strain gauges VW, seriam necessários dois nós.

É possível integrar os data loggers e gateways Worldsensing com os servidores existentes? Como?

Sim, nós podemos. Há uma grande variedade de formas de comunicação entre os servidores internos. Uma vez que os operadores mineiros trabalham normalmente com os seus próprios servidores internos, ligamos o nosso gateway ao seu servidor interno através de FTP ou utilizando o protocolo de comunicação Modbus.

Conclusão:

A nova geração de sistemas de monitorização sem fios baseados na IoT, como o Worldsensing, oferece capacidades melhoradas para monitorizar todos os elementos críticos e propensos a riscos numa mina (barragens de rejeitos, poço, pressões do nível de água, infra-estruturas), tanto para ambientes de minas a céu aberto como subterrâneas.

Os sistemas de monitorização sem fios proporcionam um elevado grau de flexibilidade para cobrir quaisquer requisitos do projecto: podem ser integrados com servidores existentes utilizados pelos operadores mineiros; os parâmetros, como as taxas de amostragem dos sensores, podem ser facilmente ajustados; e estão previstas soluções para evitar o risco de danos ou sabotagem. As leituras de todos os parâmetros-chave são fornecidas ao mesmo tempo que permitem aos operadores gerir holisticamente tudo o que se passa em toda a operação mineira.

O ROI esperado da implantação de tecnologia sem fios pode ser calculado antecipadamente, uma vez que estes sistemas baseados na recolha remota de dados eliminam a necessidade de os trabalhadores terem de alcançar locais de monitorização de difícil acesso, bem como a necessidade de instalar e manter instalações de cabos.

As minas que adoptam um sistema de monitorização sem fios podem aumentar a eficiência das suas operações, reduzir os custos e acelerar o ROI, assegurar o cumprimento das normas globais e melhorar a segurança da força de trabalho.

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