As 6 Principais Tendências Tecnológicas Melhorar a Produtividade Mineira

As minas que utilizam novas tecnologias para aumentar a sua produtividade não é novidade. Uma sondagem realizada em 2017 pela Ernst and Young com mais de 700 representantes da indústria revelou que a maioria das principais empresas mineiras já iniciou a sua jornada digital em alguma capacidade - nomeadamente através do investimento em tecnologias autónomas e baseadas em IdC. Mas os grandes actores, virados para o futuro, que estão no caminho da inovação, representam apenas cerca de 10% da indústria mineira, o que significa que os restantes 90% estão ainda atrasados.

Um indicador importante da relutância da indústria em digitalizar é a sua contínua utilização de leituras manuais e/ou por cabo em vez de sistemas sem fios ligados a bens mineiros digitalizados. De facto, continua a haver uma série de barreiras organizacionais a conceitos inovadores como leituras sem fios, nomeadamente o estatuto da indústria mineira como indústria tradicional, avesso ao risco e à mudança, o que impede o investimento em tecnologias potencialmente "de risco".

Vamos analisar a forma como as minas mais inovadoras estão a utilizar novas tecnologias para se adiantarem ao jogo, mostrando-lhe que a adopção destas tecnologias poderia tornar as suas operações mineiras mais seguras, mais produtivas e mais rentáveis.

1. Automatização

Veículos autónomos de mineração existem há quase duas décadas - a mina de ferro Pilbara de Rio Tinto introduziu 80 camiões Komatsu sem condutor em 2008, aumentando maciçamente a sua produtividade mineira. Muitos dos grandes operadores mineiros seguiram logo o exemplo - tais como BHP Billiton e Suncor - comprando principalmente à Caterpillar, Sandvik, Komatsu e Atlas Copco, que actualmente representam os mais inovadores e importantes operadores no sector dos veículos mineiros autónomos.

Estes veículos revolucionaram a exploração mineira porque, pela primeira vez, permitiram que os seres humanos comunicassem com e controlassem as máquinas à distância. Isto torna-os ideais para utilização em minas subterrâneas, bem como em outros ambientes perigosos onde o risco de segurança humana é elevado. A maioria das máquinas de mineração autónomas são na realidade semi-autónomas em vez de totalmente automatizadas; por outras palavras, ainda precisam de alguma assistência humana para situações específicas que não conseguem lidar por si próprias. Estes veículos de escavação subterrânea tornam-se autónomos ao equipá-los com ferramentas e câmaras controladas remotamente, permitindo aos utilizadores executar acções e ver as áreas circundantes remotamente. Hoje em dia, o foco deslocou-se dos veículos de mineração autónomos originais para a construção do "sistema de mineração autónomo", que pode realizar tarefas automaticamente ou com um mínimo de controlo externo, e também para a possibilidade de automatização total através de tecnologias robotizadas.

Os veículos autónomos estão a revolucionar a exploração mineira, permitindo que os seres humanos comuniquem com e controlem a maquinaria à distância.

Capazes de funcionar abaixo e acima do solo, os veículos autónomos são essenciais para a mina moderna. Diminuem os incidentes e aumentam a segurança da mão-de-obra, trabalham em zonas mineiras que seriam demasiado perigosas para os humanos, aumentam a produtividade mineira (uma vez que o equipamento pode mover-se mais rapidamente e cobrir distâncias mais longas), e reduzem os custos, uma vez que são necessários menos operadores para controlar as máquinas.

2. Acompanhamento da força de trabalho

Os avanços nas tecnologias vestíveis tornam-nas uma ferramenta ideal para o rastreio da força de trabalho nas minas. São especialmente úteis para a manutenção no terreno e instruções de inspeção de máquinas em tempo real, e para melhorar os cuidados e a segurança dos operadores - especialmente nas minas subterrâneas. Estes wearables permitem o seguimento de pessoal por RFID e a visibilidade em tempo real de todo o pessoal, permitindo localizar instantaneamente os principais trabalhadores. Também podem ser utilizados para identificar onde a produtividade pode ser aumentada e para monitorizar os registos de tempo e assiduidade do pessoal.

As tecnologias viáveis são uma ferramenta ideal para o acompanhamento da mão-de-obra nas minas.

Em termos de segurança da força de trabalho, os artigos de desgaste e o seu papel numa rede maior de monitorização baseada em IdC melhoram significativamente os tempos de resposta em caso de emergência, permitindo que tanto os operadores como o pessoal sejam imediatamente notificados quando ocorre um incidente. Podem também minimizar problemas de segurança - e acidentes futuros - ao restringir o acesso a áreas potencialmente perigosas na mina. O acompanhamento da força de trabalho também permite uma maior produtividade da mina, uma vez que os trabalhadores são geridos com maior eficácia, e os potenciais incidentes que reduziriam as horas de trabalho são diminuídos, ou mesmo completamente evitados.

3. Tecnologias GPS

Os sistemas de posicionamento e navegação Global Positioning Satellite (GPS) têm sido recentemente desenvolvidos e implementados por algumas empresas mineiras em perfuradoras de buracos de explosão e pás de cabo eléctrico nas suas minas a céu aberto. Estes sistemas GPS produzem visualizações precisas e tridimensionais da localização da broca ou do rasto da pá em tempo real através de uma Visualização de Mapa em Movimento (MMD) num ecrã. Isto permite ao operador navegar com precisão da broca, de blasthole para blasthole, manter uma inclinação desejada da pá, ou posição facial a partir de um local remoto. São necessários componentes GPS duráveis e comprovados para este tipo de sistema, a fim de suportar as condições ambientais frequentemente extremas. Um exemplo da utilização de sistemas GPS em minas a céu aberto é da AQUILA Mining Systems Ltd., que introduziu o GPS nas suas minas canadianas de carvão e minério de ferro a céu aberto.

O GPS permite aos operadores navegar com precisão de um berbequim para um berbequim a partir de um local remoto.

4. Gémeos digitais

Os operadores mineiros têm tido tradicionalmente dificuldade em gerir a engenharia e a informação patrimonial ao longo de todo o ciclo de vida do activo. Os gémeos digitais podem ajudar: são réplicas virtuais de bens físicos, processos e sistemas, que fornecem uma representação tanto dos elementos centrais como da dinâmica dos dispositivos de IdC utilizados dentro do espaço ou sistema retratado. Os gémeos digitais utilizam IA (inteligência artificial), aprendizagem por máquina (um subconjunto de inteligência artificial) e análise de software com dados para renderizar modelos de simulação digital em tempo real (também conhecidos como "vivos") que são continuamente actualizados como as suas contrapartidas reais, físicas, ou alterações "gémeas". Para simplificar: os gémeos digitais são como versões de "jogos de vídeo" de minas em tempo real, digitalizando estes espaços de uma forma que produz interacção entre o real e o virtual.

Os gémeos digitais são réplicas virtuais dos bens físicos, processos e sistemas de uma mina.

Os gémeos digitais permitem aos operadores mineiros avaliar as capacidades e a maturidade da gestão de dados de engenharia, a fim de descobrir quaisquer áreas onde possam faltar dados ou monitorização, dando-lhes a possibilidade de canalizar os seus esforços de digitalização para as áreas de maior necessidade e impacto. A Anglo American Plc, empresa britânica de mineração de matérias-primas como o níquel, o carvão e os metais preciosos, por exemplo, começou recentemente a utilizar gémeos digitais para otimizar a sua frota mineira, incluindo a utilização de aplicações para acompanhar o desempenho do transporte na sua mina de Los Bronces, no Chile, e num oleoduto de 500 quilómetros no Brasil.

De um modo geral, os sistemas de gémeos digitais podem ser utilizados para otimizar o funcionamento e a manutenção de activos físicos, sistemas e processos em tempo real, melhorando enormemente a produtividade da exploração mineira.

5. Inteligência Operacional

A Inteligência Operacional (OI) é fundamental para a criação de gémeos digitais de minas. O OI é utilizado quando os operadores querem digitalizar partes das suas operações, a fim de recolherem conhecimentos em tempo real e iniciarem a tomada de decisões com base em dados na sua organização. Nas minas, isto traduz-se na digitalização de activos dinâmicos como trabalhadores, veículos e activos críticos (encostas, barragens, etc.) para visualizar o seu comportamento, agregar esta informação e gerar recomendações através do software OI, que se baseiam em conhecimentos históricos e em tempo real. Estas soluções aprendem com acções passadas através da IA (especificamente, aprendizagem de máquinas) e podem, portanto, melhorar os seus próprios processos de tomada de decisão.

OI gera uma visão geral em tempo real de todas as operações mineiras e permite aos operadores tomarem decisões com base em dados.

Uma solução de OI deve ser capaz de desencadear alarmes se partes da operação mostrarem um certo nível de anomalia e deve também ajudar os operadores a coordenar acções para aumentar a produtividade. Por exemplo, a OI pode facilitar a monitorização em tempo real de todos os muitos bens diferentes da mina para garantir eficiência e segurança, ou ajudar as equipas a aumentar a eficácia dos seus métodos de comunicação, tais como aplicações móveis e dispositivos portáteis, a fim de aumentar a produtividade. As soluções de OI são capazes de ingerir dados de qualquer fonte de dados e traduzir pedaços individuais de informação em conhecimentos globais e accionáveis.

6. Monitorização sem fios

Estima-se que a maioria das minas irá digitalizar pelo menos algumas partes das suas operações com sistemas de OI dentro dos próximos 5 anos. Além disso, dentro da próxima década, a maioria das minas começará provavelmente a trabalhar com um gémeo digital das suas infra-estruturas e fluxos de trabalho. Hoje, no entanto, a maioria das minas ainda tem de dar o seu primeiro passo para operações virtuais: substituir leituras de cabos manuais ou automatizadas por sistemas de monitorização sem fios.

Com as minas de monitorização sem fios podem digitalizar bens e monitorizar o seu desempenho em tempo real.

Os bens mineiros, tais como barragens, encontram-se geralmente em áreas de difícil acesso, o que significa que as leituras manuais pelos trabalhadores são demoradas e perigosas. Quando os trabalhadores recolhem dados e regressam ao escritório, a informação que recolheram já está desactualizada: trabalhar com informação não em tempo real pode ter um impacto crítico nas operações mineiras. A pressão da água nas barragens de rejeitos, por exemplo, pode mudar rapidamente, exercendo pressão sobre as infra-estruturas que podem causar rupturas nas barragens, muitas vezes com efeito altamente prejudicial. Com leituras por cabo, os operadores podem diminuir os riscos através da automatização dos processos de recolha de dados. A instalação de cabos em toda a infra-estrutura de uma mina, no entanto, pode ser dispendiosa e, dependendo da área, complicada e demorada.

Uma terceira opção vem sob a forma de sistemas de monitorização sem fios que podem ligar uma variedade de sensores, tais como piezómetros para medições de pressão poro-água em barragens de rejeitos. Transmitem dados em tempo real para um portal e podem transferir informações para um servidor baseado numa torre de controlo a até 9 milhas (15 km) de distância, permitindo aos operadores monitorizar remotamente bens críticos. Isto gera uma maior produtividade, uma vez que a disponibilidade dos activos permanece quase constante.

Em resumo - com os sistemas de monitorização sem fios os custos operacionais são reduzidos não só porque as empresas mineiras já não precisam de enviar um ser humano para ler os dados - poupando assim dinheiro na contratação de pessoal, e nos custos dos veículos e da gasolina - mas também porque não há necessidade de operações dispendiosas de cablagem e manutenção. Como os activos críticos são melhor mantidos, isto, por sua vez, aumenta o retorno do investimento.