Gestão de Riscos: As mais recentes tecnologias para as minas

Desenvolver e manter um programa de gerenciamento de riscos em funcionamento é uma necessidade fundamental para qualquer mina. Os engenheiros da Worldsensing juntaram-se a especialistas em mineração da Austrália e da África do Sul num webinar para discutir os desafios que os proprietários e engenheiros de minas enfrentam ao conceber uma estratégia de gestão de riscos. Os profissionais de monitoramento de empresas de tecnologia de mineração Soluções Tecnológicas Ramjack e Geomotion Australia partilharam a forma como ajudam as empresas mineiras a utilizar as mais recentes tecnologias de monitorização, como o sistema de monitorização sem fios Worldsensing, para reduzir os riscos e aumentar o ROI.

Moderado pela Gestora de Marketing da Worldsensing, Karen Figueroa, a sessão de peritos apresentada:

• Ben Scott: Engenheiro de instrumentação com experiência substancial em instrumentação geotécnica, sistemas automatizados de registo de dados e software de apresentação dos seus projectos na Austrália Ocidental, Canadá, Sudão e Vietname, Geomotion Austrália, Austrália.
• Stéphane Cantin: Engenheiro mineiro com mais de 20 anos de experiência em tecnologia mineira a trabalhar em software de planeamento de minas e tecnologias em tempo real, Ramjack Technology Solutions, África do Sul.
• Ángela Lluch: Geólogo e engenheiro de construção com mais de dez anos de experiência como consultor em instrumentação e monitorização geotécnica, Worldsensing, Espanha.
• Fernando Pérez: Engenheiro mineiro especialista em tecnologia sem fios e gestão de parceiros na América Latina e África, Worldsensing, Espanha.

Gestão do risco: as realidades que as minas estão a enfrentar

Para as minas, é obrigatória a implementação de medidas para assegurar a gestão adequada dos riscos. Embora o colapso da barragem de rejeitos de Brumadinho no Brasil mostre que as falhas estruturais são uma ameaça grave, os esforços para reduzir e, em última análise, evitar os riscos são frequentemente empreendidos numa base reactiva. Para evitar falhas estruturais e executar operações seguras, os operadores e engenheiros mineiros devem criar e trabalhar com um plano de prevenção proactivo.  

Fernando Pérez, engenheiro de minas e perito em monitorização no Worldsensing, pioneiro da IoT, resume os principais requisitos da indústria e monitorização dos pontos de dor que as minas enfrentam relacionados com a gestão eficaz do risco.  

De acordo com Pérez, os dois condutores seguintes da indústria têm um impacto na forma como as minas gerem os riscos em geral:

1. Riscos para a saúde e segurança no trabalho: melhorar a vida dos trabalhadores e assegurar os mais elevados padrões de saúde e segurança são alguns dos maiores desafios da indústria.
2. Cumprimento dos regulamentos de seguros: as empresas mineiras precisam de garantir que dispõem de todas as ferramentas para demonstrar que estão em conformidade com todos os regulamentos exigidos.

Peréz passa então a olhar para os quatro desafios que as minas enfrentam quando tentam mitigar os riscos através da monitorização de activos:

1. Custo elevado da monitorização a médio e longo prazo: Os custos ligados às leituras manuais e à manutenção dos cabos são elevados. As novas tecnologias de monitorização podem melhorar a relação custo-eficácia das operações.
2. Os pontos de monitorização estão espalhados por grandes áreas: o acesso à instrumentação implantada em ambientes de mineração remotos é normalmente difícil e pode constituir uma ameaça para os trabalhadores.
3. Os ambientes de trabalho estão em constante mudança: os ambientes de mineração são dinâmicos e podem sofrer alterações significativas em segundos, a falha pode ocorrer rapidamente com um aviso pouco visível.
4. Os cabos são vulneráveis a danos físicos: a manutenção dos cabos é um desafio, uma vez que podem ser facilmente danificados durante as operações.

Uma nova abordagem consiste em digitalizar os sensores existentes através de nós de dados digitais para receber dados de monitorização em tempo real. Ao ter acesso a informação em tempo real, por exemplo, as minas a céu aberto podem detectar ameaças como fissuras em barragens desde cedo. Os engenheiros são então capazes de prever os riscos e podem abandonar progressivamente as acções reactivas para aumentar a segurança.

Como as minas monitorizam os riscos

Embora a monitorização dos riscos nas minas seja agora um padrão da indústria, historicamente, desde os anos 30, fazê-lo baseou-se em leituras manuais da infra-estrutura mineira. Ao longo do tempo, várias indústrias precisavam de melhorar os seus programas de monitorização, o que as fez empurrar para sistemas por cabo; com cabos a serem amplamente adoptados na década de 1970. Hoje em dia, a tecnologia Internet das Coisas (IoT) tornou possível que as minas digitalizassem os sensores existentes e monitorizassem remotamente bens como barragens de rejeitos, declives e galerias subterrâneas.

Estabilidade de taludes em minas a céu aberto

Depois de analisar a história da monitorização dos riscos nas minas, Ángela Lluch, engenheira e perita em monitorização sem fios da Worldsensing, explica como nas minas a céu aberto, a monitorização das paredes das minas é crucial para prever potenciais falhas no solo.

"As minas precisam de monitorizar a estabilidade da inclinação da crista e das faces, sendo a pressão da água porosa um parâmetro chave para assegurar, por exemplo, a eficácia do sistema de desaguamento de uma mina", Ángela Lluch, Geologista & Engenheira de Construção da Worldsensing.

Com uma rede de piezómetros de ponta única ou de nível multiponto, a pressão da água nos poros pode ser monitorizada para detectar instabilidades laterais da inclinação. "Enquanto as encostas podem tornar-se instáveis quando o material de sobreposição é removido, as minas podem controlar o solo através de cadeias de inclinómetros no local e através da monitorização de potenciais deslocamentos verticais por meio de extensómetros ou células de assentamento", aponta Ángela.

Considerando o tamanho médio dos fossos abertos, que estão tipicamente espalhados por vários quilómetros, uma solução de cabos parece menos eficiente devido ao tempo necessário para planear a configuração e ao custo envolvido para financiar a quantidade global de cabos necessários.  

O risco de falha das barragens de rejeitos

As barragens de rejeitos são o outro elemento crucial que as minas têm de controlar. A liquefação dos resíduos mineiros e metalúrgicos devido a sismos é uma das principais causas de rutura das barragens de rejeitos no mundo. Um elevado grau de saturação nos resíduos mineiros e metalúrgicos armazenados em barragens favorece a liquefação e um sistema de monitorização abrangente pode ajudar os mineiros a controlar parâmetros-chave, como o nível freático, em qualquer momento. Para monitorizar o nível freático, devem ser instalados piezómetros nos aterros ou nas suas fundações para monitorizar alterações que possam ser críticas para a estabilidade.

Como funciona um sistema de monitorização sem fios?

 

Os sistemas sem fios podem satisfazer a maioria das necessidades de monitorização mineira:

• Bens críticos: A tecnologia IoT sem fios pode ser utilizada em poços abertos, barragens de rejeitos, operações subterrâneas, e também pode ser utilizada para monitorizar parâmetros climáticos fundamentais, tais como temperatura, humidade, pressão barométrica e evaporação da água.
• Áreas de difícil acesso: Uma única passagem pode cobrir toda a extensão de uma mina, uma vez que é capaz de alcançar distâncias de cerca de 15Km / 9 milhas.

Estudo de caso Mina de Ouro Boddington

Após analisar os benefícios da monitorização sem fios para as minas, Ben Scott, engenheiro de instrumentação da Geomotion, apresenta o Estudo de caso da mina Boddington Mine, uma mina de ouro e cobre operada pela Newmont, localizada a 120 km da capital da Austrália Ocidental, Perth. Esta operação já tinha um programa de monitorização com mais de 130 piezómetros para monitorizar o nível da água instalado em 45 locais. As leituras eram recolhidas manualmente pelo pessoal do local, tendo muitas vezes de se deslocar a locais remotos.

A fim de automatizar o processo de recolha, a Geomotion propôs um sistema de monitorização sem fios utilizando nós de 5 canais de fio vibratório Worldsensing que enviam dados para um gateway centralizado.

Newmont tem agora dados transmitidos e apresentados directamente no seu software de gestão de dados e alimentados automaticamente no sistema Boddington para análise de dados.

"O operador da mina vê realmente o valor de adoptar a solução sem fios. Agora têm um produto bastante robusto e fácil de implementar, com uma recolha de dados totalmente automatizada. A frequência das leituras pode ser aumentada e os dados podem ser acedidos em qualquer altura. O operador da mina está a obter muito mais informação do que com o método original de recolha de dados", Ben Scott, Director Técnico da Geomotion Austrália.

Como benefícios da utilização desta solução em tempo real, Ben salienta que a mina poderia minimizar os riscos de segurança e reduzir os custos de pessoal que frequenta frequentemente diferentes locais. A utilização da conectividade LoRa permite uma comunicação de longo alcance e as baterias de baixo consumo de energia minimizam a necessidade de manutenção frequente.

Estudo de caso Gestão remota de barragens de rejeitos

Stéphane Cantin, engenheiro mineiro e especialista em tecnologia mineira da Ramjack Technology Solutions, apresenta o segundo estudo de caso. Na experiência de Stéphane, as barragens de rejeitos representam ameaças comuns e preocupações ambientais em todo o mundo. Enquanto alguns países têm legislações mais avançadas, noutros, as barragens de rejeitos foram construídas há muito tempo e são necessárias normas para se poder avançar. Para todos eles, as barragens de rejeitos são uma responsabilidade e os operadores têm de as gerir adequadamente ao longo de toda a vida da mina.

"Cada mina de rocha dura tem uma barragem de rejeitos, é um problema que afecta muita gente na indústria mineira. No entanto, por vezes presta-se pouca atenção à barragem de rejeitos até se começar a ter alguns problemas. A tecnologia sem fios pode ajudar-nos a inverter esta gestão feita "por excepção"", Stéphane Cantin, Vice-presidente Execution Excellence na Ramjack Technology Solutions.

Em termos de requisitos técnicos, uma solução de monitorização tem de ser rentável, abrangente, capaz de fornecer monitorização contínua pronta para detectar quaisquer alterações que comecem a ocorrer, e precisa de ser escalável. Os actuais sistemas de monitorização integram piezómetros para monitorizar os níveis das águas subterrâneas, mas também medidores de profundidade para conhecer o nível do teor de água na barragem de rejeitos em pontos-chave e inclinómetros para um aviso prévio em caso de instabilidades de taludes.

Stéphane também sublinha a importância da energia da bateria, uma vez que é realmente difícil levar a electricidade a estes locais; ter vários anos de vida útil da bateria é um ponto fundamental.

Primeiros passos para começar com a monitorização sem fios

Após considerar os benefícios obtidos pelas minas apresentados nestes dois estudos de caso ao implementar uma solução de monitorização de tecnologia sem fios, Fernando centra-se nos quatro elementos necessários para as empresas mineiras que gostariam de passar a utilizar a tecnologia sem fios:            

• Um campeão interno do IoT,
• Um sistema IoT abrangente,
• Dispositivos inteligentes, capazes de funcionar em ambientes de minas,
• Uma prova da fase inicial do conceito para garantir que todo o hardware e software podem ser testados e ajustados às condições do projecto.

Quando se pretende começar a implementar um sistema de monitorização sem fios, há uma coisa importante a ter em conta: trabalhar com tecnologia de detecção capaz de se adaptar automaticamente às mudanças na configuração da rede de sensores é um factor crucial a examinar ao avaliar uma solução potencial.

"Sempre que um novo dispositivo é incluído ou removido da rede, a rede de sensores tem de ser capaz de se actualizar sem qualquer reprogramação manual por um perito", Fernando Pérez, engenheiro especialista em tecnologia sem fios na Worldsensing.

Fernando encerra a sessão de webinar apresentando um exercício de comparação de custos para duas minas sul-africanas mostrando uma estimativa da percentagem de poupança na utilização de um sistema de monitorização sem fios em comparação com soluções manuais e por cabo. De acordo com os resultados, os operadores mineiros podem conseguir poupanças de 20% (5 anos) a 70% (20 anos) quando adoptam uma solução de monitorização sem fios.