Los bienes y servicios de muchas industrias, como la de energía, automotriz, construcción y química, dependen de los productos de las operaciones mineras. La perspectiva industrial ha cambiado significativamente en tiempos recientes, con la innovación digital ocupando un lugar central y la sostenibilidad como objetivo principal. El sector minero también se está transformando y se están implementando ampliamente innovaciones digitales y tecnológicas. En este artículo se presentará una descripción general de las innovaciones tecnológicas y digitales de 2023.
Automatización en la industria minera: líder en innovaciones tecnológicas
El estudio de las tendencias del sector minero en los años anteriores destaca que este sector conservador continúa utilizando tecnología y herramientas tradicionales pero probadas y verificadas debido a la naturaleza peligrosa del trabajo. Una razón importante, además de la seguridad, es el aspecto financiero. Eso sucede porque los cambios en las operaciones mineras conducen a modificaciones drásticas a gran escala que implican importantes sanciones monetarias y regulaciones estrictas.
Sin embargo, esta industria crucial ha adoptado la automatización al ingresar al dominio digital. El uso de sistemas operativos automatizados, vehículos autónomos y mecanismos de detección automatizados promueve prácticas mineras seguras y es una herramienta eficaz para aumentar la productividad del sector minero.
Los investigadores han destacado la ejecución de la automatización en operaciones de minería a cielo abierto en un artículo publicado en la revista IEEE Robotics & Automation.
Las minas a cielo abierto de última generación están integrando progresivamente la automatización en sus operaciones. Las tecnologías de detección avanzadas y los sistemas autónomos desempeñan un papel crucial en la recopilación de información en estos entornos cada vez más automatizados. Los procesos automatizados de modelado y seguimiento transforman y combinan estos datos recopilados en representaciones de nivel superior que tanto los humanos como las máquinas pueden utilizar. Tener un modelo preciso del sistema y rastrear su estado actual es esencial para tomar decisiones de control efectivas.
Aunque las perforadoras, los camiones de transporte y los trenes autónomos son ejemplos destacados de automatización en las operaciones mineras, la perfecta integración de equipos autónomos y operados por humanos presenta otra oportunidad importante para mejorar los procesos.
Vehículos autónomos: la era de la minería automatizada
Cuando se trata de automatización, los vehículos autónomos (AV) tienen la participación más significativa en el sector minero.
Eliminar la participación humana durante la operación de los vehículos mineros mejora enormemente la seguridad. Los camiones mineros autónomos pueden seguir rutas predeterminadas utilizando puntos de control a mitad de camino o guía GPS. Están equipados con Lidars y sensores para identificar obstáculos y ceder el control cuando sea necesario.
Una flota más grande de camiones autónomos permite una mayor autonomía operativa, lo que permite un funcionamiento ininterrumpido sin las limitaciones de la fatiga humana. El mantenimiento predictivo, habilitado por sensores y computadoras industriales, aborda problemas menores de las máquinas antes de que se agraven, minimizando el tiempo de inactividad.
Australia es un excelente ejemplo de las ventajas del uso de vehículos autónomos y sistemas automatizados para aumentar la eficiencia minera. Se encuentra entre los mayores exportadores de diversos minerales raros y lo está logrando, integrando herramientas automatizadas y tecnología autónoma en sus operaciones mineras.
A nivel mundial, las empresas mineras australianas tienen la mayor flota de camiones mineros automatizados, superando los 700.
El gobierno australiano está otorgando subsidios a las empresas para que incorporen la automatización en su marco minero y se están realizando varias colaboraciones entre los principales actores.
Ejemplos de empresas
Epiroc, una importante empresa de producción minera, colaboró con el especialista en automatización ASI Mining y se asoció con Roy Hill en 2023 para proporcionar flotas de camiones autónomos para cualquier operación minera. El proyecto completó su fase de verificación de producción, inicialmente convirtiendo 10 camiones de transporte a operación sin conductor utilizando los sistemas de automatización a bordo y gestión de tráfico Mobius de ASI Mining. Después de marzo de 2023, el proyecto constaba con éxito de 96 camiones autónomos y más de 200 vehículos auxiliares que también formaban parte de la flota.
La automatización de vehículos para operaciones mineras también presentó una gran oportunidad de negocio en 2023. SafeAI es un actor importante en este ámbito. Su método operativo es único, ya que integra sistemas de detección y mecanismos de guía mejorados y eficientes en los vehículos mineros.
Los vehículos autónomos están optimizados para lograr la máxima eficiencia y pueden utilizarse para diversas operaciones. Este enfoque hace que el sistema de SafeAI sea accesible para casi todas las operaciones mineras, ofreciendo una solución flexible y escalable para implementar capacidades autónomas.
El uso de drones y vehículos aéreos no tripulados en la minería va en aumento
Gracias al rápido avance de la IA, ahora se pueden implementar drones autónomos en la industria minera para mejorar la producción, la precisión y la seguridad de la mina. Los drones pueden volar a áreas difíciles o que representan una amenaza para la seguridad humana, tomando imágenes desde el aire para mapear con precisión los sitios mineros.
El uso de drones para el mantenimiento predictivo de equipos y vehículos mineros también los ha convertido en una valiosa incorporación a los avances tecnológicos. Esto puede reducir los costos de los daños y generar enormes ganancias financieras a largo plazo.
Por estas razones, empresas de todo el mundo emplean drones y vehículos aéreos no tripulados para operaciones mineras. La empresa minera Squadrone, con sede en la India, fue la primera empresa del país en implementar drones para operaciones mineras subterráneas.
Operaciones Mineras y Robots
Además de promover la seguridad de los trabajadores mineros, los robots autónomos modernos cuentan con sensores de alto funcionamiento, sistemas de monitoreo de presión y otros mecanismos avanzados de última generación. Esto convierte a los robots autónomos en la opción número uno para crear mapas 3D de minas subterráneas y evaluar las condiciones mineras para elaborar un plan operativo vigilante.
Los robots se utilizan principalmente para tareas muy peligrosas y para analizar zonas inaccesibles. Además, se han desarrollado robots especializados para manipular eficientemente materiales explosivos o peligrosos. También se han utilizado robots programables para realizar rápidamente tareas rutinarias y monótonas.
Ejemplos de robots
En 2023, la Unión Europea financió un proyecto para desarrollar robots altamente eficientes para extraer minerales y metales de manera rentable y minimizando al mismo tiempo el daño ambiental.
Robominers desarrolló un prototipo robótico capaz de operar en condiciones y terrenos hostiles como minas subterráneas. El equipo de investigación encargado de diseñar el robot analizó cuidadosamente el movimiento de insectos y peces para desarrollar la estrategia de movimiento de este novedoso robot minero. El robot también puede operar bajo el agua, lo que supone un gran avance en las operaciones mineras.
ABB Robotics llevó a cabo otra innovación importante para los robots de minería. El desarrollo de la tecnología de carga automatizada de robots por parte de ABB representa un avance significativo en la seguridad minera.
El robot moderno puede realizar operaciones de voladura de rocas sin un humano. El proceso de voladura es peligroso y requiere la presencia de un supervisor para operar el equipo de voladura. Sin embargo, este moderno robot ha garantizado que los humanos puedan evitar con seguridad el lugar de la explosión.
Innovación sostenible y respetuosa con el medio ambiente en la industria minera
En la era actual, las industrias apuntan a reducir las emisiones de carbono y promover prácticas operativas sostenibles y ecológicas. La energía renovable ha jugado un papel clave en este sentido y las empresas mineras están aprovechando esta tecnología para reducir su huella de carbono. La infraestructura de energía renovable presenta una oportunidad para que las empresas mineras minimicen el uso de fuentes dañinas de combustibles fósiles.
Empresas que usan energías renovables
Varias empresas en todo el mundo están utilizando fuentes de energía renovables para sus operaciones. Un buen ejemplo es la Mina de Oro Agnew en Australia Occidental.
La empresa cambió al uso de energía eólica y solar para alimentar equipos de minería. Su red está compuesta por cinco aerogeneradores, un parque solar de 710 paneles y baterías de 13 MW para funcionamiento continuo. Este enfoque innovador reduce la huella de carbono de la mina y mejora la resiliencia y la eficiencia energética, lo que demuestra la viabilidad y los beneficios de la transición hacia fuentes de energía sostenibles en las operaciones mineras.
Alternativas para los relaves
Los expertos también han prestado atención a los relaves y su gestión eficaz, lo que ha presentado un desafío crítico para los expertos en minería. En este sentido, Anglo American, después de años de investigación, ha presentado un plan integral e innovador para una gestión eficaz de relaves en el sitio minero. A esta tecnología la ha denominado Hydraulic Dewatered Stacking (HDS).
Este enfoque incorpora arena de recuperación de partículas gruesas (CPR) como agente filtrante co-dispuesto con relaves para permitir el drenaje pasivo y la deshidratación gravitacional. Este nuevo método difiere de los tradicionales de gestión de relaves.
Por convención, los relaves eran una cantidad significativa de agua arrastrada. El nuevo método reduce el desperdicio de agua y permite el reciclaje y la reutilización en la minería. Como resultado, se reduce la demanda de agua dulce y se mejora la estabilidad y seguridad del almacenamiento de relaves. En definitiva, esta técnica resulta ventajosa para el medio ambiente y aporta importantes beneficios a la empresa minera.
Green Cross, una organización del Reino Unido, ha colaborado con Permutable AI para mejorar la tecnología moderna y garantizar una reducción significativa de los residuos y el daño ambiental. La atención se centra en utilizar inteligencia y analítica de datos en sostenibilidad para abordar las emisiones globales de carbono y los impactos ambientales dentro del sector minero. Las empresas tienen como objetivo promover una visión en la que la sostenibilidad y el cambio climático impulsen la toma de decisiones y la acción colectiva en las operaciones mineras.
El análisis de datos y la IA están revolucionando la industria minera
El cambio hacia Minería 5.0 enfatiza la integración de tecnologías digitales y producción centrada en el ser humano en el sector minero.
Las tendencias industriales de Minería 5.0 se analizan en detalle en Ciencias Aplicadas. El reciclaje de recursos naturales y minerales es un aspecto clave de la Minería 5.0, conocida como posminería, que implica reutilizar ecosistemas perturbados como clústeres de nuevos recursos.
Las tecnologías digitales avanzadas, como las redes neuronales y los algoritmos de aprendizaje automático, son fundamentales en el desarrollo posterior a la minería. Ayudan a predecir fallas del equipo con una precisión del 88,7%. Además, las aplicaciones de redes neuronales analizan imágenes de satélite para una planificación óptima de la restauración de la naturaleza y para evaluar la transición de la producción de energía hidroeléctrica a la de combustibles fósiles.
El razonamiento probabilístico y el análisis de big data desempeñan funciones vitales en numerosos sistemas inteligentes dentro de la minería. Una aplicación crucial es la generación dinámica de redes de carreteras, donde los movimientos de los vehículos se examinan utilizando datos GPS de camiones de transporte para crear mapas de navegación.
Otra área importante donde el análisis de datos y la IA demuestran su valor es en la inferencia material, donde se utilizan métodos estadísticos o de aprendizaje automático para rastrear con precisión los camiones y las propiedades del mineral en minas a cielo abierto.
La IA en la minería
Actualmente, la IA se está implementando en todas las etapas del proceso de minería. Permite manejar y examinar extensos conjuntos de datos de diversos puntos de venta de la industria minera. Utilizando algoritmos de aprendizaje automático, la IA identifica patrones, tendencias y correlaciones dentro de los datos para optimizar los procesos, minimizar el desperdicio y aumentar la productividad.
La integración de sistemas de monitoreo impulsados por IA también permite la detección y respuesta en tiempo real a peligros de seguridad. Por ejemplo, los algoritmos de IA pueden analizar automáticamente los datos de los sensores para identificar posibles riesgos de seguridad y activar alertas o protocolos de seguridad. Este enfoque proactivo ayuda en la prevención de accidentes, mejora la seguridad de los trabajadores y refuerza las capacidades de respuesta a emergencias. En resumen, la IA ha provocado una nueva era en la industria minera que incorpora análisis de datos, análisis estadístico y operaciones sostenibles.
Avances tecnológicos en exploración y extracción de minerales
Varios avances tecnológicos han optimizado recientemente la exploración mineral y la fase de extracción. Las técnicas tradicionales que se han utilizado durante períodos prolongados han creado problemas ambientales. Recientemente, importantes avances en estos ámbitos han promovido prácticas futuristas y sostenibles. Por ejemplo, la tecnología geofísica ha mostrado avances masivos en los últimos años. Y, ahora, la industria minera depende constantemente de esta novedosa tecnología para proporcionar información crucial para las operaciones mineras.
Interés en la exploración
El ASEAN Journal for Science and Engineering in Materials afirma que ha habido un interés mucho mayor por parte de las empresas mineras en aplicar técnicas geofísicas para acelerar el proceso de exploración mineral. Proporciona información precisa relacionada con aspectos esenciales, como la composición y los procesos que ocurren bajo la superficie de la Tierra. La exploración de minerales y compuestos ricos en carbono se ha mejorado significativamente gracias al uso de este novedoso avance. Los geofísicos trabajan en estrecha colaboración con expertos en minería y comparten información sobre diferentes características físicas del subsuelo. Esto es necesario para ayudar a rastrear posibles depósitos de minerales o hidrocarburos, mapear su distribución y evaluar el tamaño de los minerales presentes debajo de la superficie de la Tierra.
Un tipo particular de exploración geofísica es el método sísmico. Cuando los expertos utilizan técnicas sísmicas para encontrar minerales, se generan ondas acústicas que se envían debajo de la superficie de la Tierra. Los datos generados tras el reflejo de las ondas de los depósitos minerales ayudan a los expertos a dibujar un mapa visual en 3D de la mina. Los avances recientes incluyen las técnicas de análisis sísmico 3D y 4D, populares por su precisión mejorada y resolución mucho mayor que los métodos tradicionales.
Más allá de la exploración
La tecnología reciente también ha acelerado el proceso minero más allá de la fase de exploración. Las técnicas de perforación se usan en la minería para extraer minerales preciosos. En avances recientes, se han desarrollado plataformas de perforación automatizadas (ADR) para ofrecer una precisión extrema.
Las plataformas de perforación automatizadas identifican con precisión los depósitos de mineral con un margen de error mínimo, optimizando la extracción de recursos. Estas plataformas pueden navegar por formaciones geológicas intrincadas. Integran tecnologías avanzadas como GPS y análisis de datos, aumentando las tasas de rendimiento y reduciendo la producción de desechos.
El caso Sandvik
Sandvik, una importante empresa de soluciones de equipos y tecnología minera, presentó el revolucionario taladro de minería subterránea basado en el concepto AutoMine. El equipo de perforación de desarrollo de doble brazo, totalmente autónomo, está equipado para funcionar sin intervención humana. Este taladro eléctrico de batería sin cabina puede planificar y ejecutar de forma autónoma todo el ciclo de perforación. Sin cabina de operador, el taladro subterráneo AutoMine Concept maximiza el almacenamiento a bordo de agua y baterías, eliminando la necesidad de cables de suministro o mangueras de agua durante la operación. Utiliza eficientemente energía y electricidad según sea necesario, extendiendo la vida útil de los suministros a bordo.
Conclusiones
La industria minera ha realizado varios avances para mejorar su eficiencia operativa y la seguridad de los trabajadores, y la incorporación de IA e IoT garantizará operaciones mucho más rápidas y seguras en mucho menos tiempo. Se necesita una mayor inversión en operaciones mineras para que la industria sea capaz de mantenerse al día con los objetivos de emisiones netas cero.
Este artículo fue publicado originalmente en Azo Mining. Ha sido traducido y publicado por GĚRENS en junio de 2024.
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