Componentes de redes se están volviendo tan importantes para el éxito de la actividad minera como los camiones de extracción, los cargadores y otros equipos pesados tradicionales
Por Russell A. Carter, Editor General
 La poco confiable cobertura Wi-Fi en la enorme área del proyecto Sierra Gorda, mostrado acá en la etapa temprana de construcción, condujo a un desperdicio de horas-hombre de viaje entre faenas para ingenieros y supervisores. La gerencia acudió a Cisco para una solución, que incluyó la instalación por toda la faena de la última generación en punto de acceso Wi-Fi (inset) y otros componentes de red. |
Sin un desempeño confiable por de un conjunto cada vez mayor de modificadores, servidores y ruteadores relacionados a redes, no es posible que se produzca el control y las comunicaciones persona-persona, persona-máquina y máquina-máquina tan cruciales y exigidas por las prácticas mineras modernas. De hecho, el tamaño y el alcance de actuales proyectos mineros de muchos billones de dólares—a menudo localizados en áreas remotas con poca o sin infraestructura física o electrónica—hacen casi obligatorio implementar soluciones de gestión de redes confiables durante la puesta en marcha del proyecto. Un ejemplo de Cisco, el gigante en gestión de redes con sede en San Jose, California, ilustra el punto.
Una Solución para Sierra Gorda
El proyecto de cobre/molibdeno a rajo abierto de Sierra Gorda es una empresa conjunta entre KGHM International Ltd., Sumitomo Metal Mining y Sumitomo Corp. Ubicado en la región del Desierto de Atacama en Chile, el proyecto de US$3,9 billones comenzó su construcción física preliminar y pre-stripping en el 2011 en preparación para la puesta en servicio el 2014. La producción estimada a partir de las reservas actuales promediará alrededor de 483 millones de libras de cobre, 25 millones de libras de molibdeno y 64.000 onzas de oro al año. A fin de ejecutar este proyecto en forma efectiva, se contratará a más de 2.000 empleados y caso 7.000 trabajadores contratistas.
El complejo proceso de preparación del terreno y la construcción de la concentradora de cobre involucran un número variable de ingenieros de construcción en terreno y superintendentes—que va de 30 a 120, dependiendo de la etapa del proyecto—liderando equipos de trabajo desde oficinas centrales remotas esparcidas por todo el lugar.
El viaje entre estas oficinas centrales y el bloque de oficinas centrales de la mina es complicado no sólo por la topografía del terreno, sino también por el hecho que la voladura y el re-ruteo son comunes entre las actividades de construcción en la faena. Como resultado, los viajes de ida y regreso al bloque central para presentar informes y revisar planes y correos electrónicos, por ejemplo, podría tardar un par de horas al día, además de agregar gastos por combustible del vehículo y sumar cansancio al trabajador.
A la gerencia de proyectos le preocupaba la cantidad de estos viajes porque entorpecían la productividad y la toma de decisiones, lo que podría conducir a mayores demoras en el calendario de construcción de la mina. Conectar oficinas remotas con conexiones cableadas o de fibra óptica no era posible debido al peligro de dañar los cables a causa de las actividades de excavación en el lugar. Resumiendo, Sierra Gorda era incapaz de proporcionar a sus ingenieros de terreno la cobertura Wi-Fi que necesitaban.
Originalmente había construido un sistema punto-a-punto usando receptores de radio conectados a conmutadores en cada lugar remoto. Dos tecnologías por faena aumentaron las posibilidades de que una de ellas falle, sin embargo, como el número de dispositivos de usuarios finales (incluyendo laptops y smartphones) en cada base remota aumentaba, las conexiones punto-a-punto se congestionaban.
Para abordar esta situación, el 2012 Sierra Gorda comenzó a usar un sistema de malla inalámbrica. Implementado por terceros, este sistema no pudo encargarse de las VLAN que la mina necesitaba para comunicación en la faena y con sus empresas subsidiarias. El proyecto cambió a otra red de malla inalámbrica, pero el problema persistió. La gerencia se dio cuenta que lograr un rendimiento de la red aceptable dependía de robustos ruteadores que podían desplegarse en ambientes adversos donde prevalecían las altas temperaturas en el día, las bajas temperaturas de la noche, las condiciones polvorientas, y la falta de humedad. Por la desesperación, se recurrió a Cisco.
En Febrero, Cisco respondió replicando la configuración de comunicaciones de Sierra Gorda dentro de un laboratorio en Santiago, Chile, y trabajando en diferentes configuraciones de puntos de acceso en un esfuerzo por superar los problemas de la compañía minera. Luego de tres días, el personal de Cisco resolvió el problema en el laboratorio y fue a la mina para hacer pruebas en terreno.
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| Todos los nodos de malla inalámbricos BreadCrumb de Rajant, desde el pequeño modelo JR (parte inferior) hasta el más grande ME-3 (parte superior) y otros, usan tecnología InstaMesh para un ruteo eficiente. |
Posteriormente se hicieron algunos cambios en la configuración, y entonces el personal pasó tres días buscando determinar el posicionamiento óptimo de los puntos de acceso alrededor de la faena. Finalmente, la red WLAN se montó en un día. Desde principio a fin, a Cisco le tomó alrededor de dos semanas para resolver un problema que había afectado a Sierra Gorda por años.
La mina ha implementado acceso total Wi-Fi con puntos de acceso Cisco Aironet Serie 1550 montados en postes por sobre las oficinas remotas y manejados por medio de un controlador LAN Inalámbrico Cisco Serie 5508. La WLAN se conecta a una red central construida sobre conmutadores Serie Cisco Catalyst 3750X y 3560X. Estos sistemas complementan una gama de otras tecnologías Cisco en uso alrededor de la mina entre equipos de trabajo y para comunicaciones con empresas emparentadas con Sierra Gorda.
Los ingenieros de proyecto descubrieron que los puntos de acceso podían entregar cobertura dentro de las unidades de oficina remota, a pesar del hecho que estas normalmente eran contenedores metálicos de almacenamiento. La configuración permite a la WLAN entregar esencialmente el mismo nivel de conectividad y entrega de aplicación en faenas remotas que la que está disponible en la oficina central.
La infraestructura da soporte a todas las oficinas centrales, planificación, y servicios de operación de Sierra Gorda, y también aplicaciones de movilidad y colaboración. Según Cisco, suponiendo un ahorro de dos horas por ingeniero de terreno al día, cada persona ahorraría alrededor de 36 horas al mes bajo el sistema de turnos de la mina de nueve días de trabajo por cinco de descanso. Para un grupo de ingenieros de terreno de alrededor de 20 personas en promedio, eso equivale a 720 horas/hombre ahorradas al mes.
Exigencias Exclusivas de la Minería
Marc Van Hoof, líder mundial en Cisco, le contó a Equipo Minero que la compañía se dio cuenta que podía extraer varias tecnologías sinergísticas en su grupo de redes empresariales para contribuir con las necesidades de comunicación de la industria minera—pero las a menudo inhóspitas, remotas y únicas condiciones del lugar que comúnmente se encuentran en las aplicaciones mineras plantean problemas específicos. A fin de brindar el enfoque que se necesita para hacer frente a estos desafíos, Cisco creó un grupo “Internet de Objetos” (IOT) dentro de su organización de negocios empresa-tecnología; el grupo puede aprovechar los productos que están dentro del inmenso portafolio de soluciones empresariales de Cisco para satisfacer muchas de las necesidades de la industria, pero también tiene la capacidad de diseñar y desarrollar soluciones únicas cuando sea necesario.
Van Hoof, con sede en Melbourne, Australia, indicó que Cisco tiene un largo historial de desarrollar tecnologías que eventualmente han evolucionado en estándares industriales, y predijo que los clientes mineros de Cisco se beneficiarán cada vez más de reserva de experiencia. Dijo que “no tiene dudas que veremos muchas más convergencia, con miras al futuro, entre ambientes IT y ambientes de operaciones-tecnología para lograr el tipo de eficiencias que piden las compañías mineras.”
Las soluciones de la compañía relacionadas con la minería abarcan todo, desde productos para telecomunicaciones usados para conectar oficinas centrales a faenas mineras; versiones endurecidas de sus ruteadores Serie 800 para aplicaciones móviles para proporcionar Wi-Fi, 3G/4G ó conectividad cableada incorporada; puntos de acceso robustos para sus redes de malla inalámbricas; y sistemas de comunicaciones unificadas que incluyen tecnología de transmisión de video tanto para seguridad como para funciones operacionales tales como capacidades expertas-remotas. Curiosamente, una de sus divisiones ha desarrollado un Ruteador de Servicio Integrado (ESR) y un conmutador—componentes de circuito a nivel de tablero diseñados para inclusión en productos de terceros que brindan las características de la tecnología de motor de ruteo de Cisco y permiten la fácil integración de aquellos productos en el entorno de red Cisco. Van Hoof dijo que ESR actualmente está siendo usado por uno de sus socios OEM para desarrollar un componente avanzado de radio para una red de malla inalámbrica, y el conmutador incorporado ha sido integrado a un paquete de nivel IP67 para aplicaciones de red subterránea.
A pesar que el ambiente de la mina puede ser único en muchos sentidos, Van Hoof dijo que la metodología de Cisco es desarrollar productos endurecidos y robustos que potencialmente puedan ser usados en operaciones de planta y terreno a través de muchos mercados. Esta metodología, explicó, permite tanto al cliente como a la compañía beneficiarse de un punto de vista más amplio respecto a las características, la aplicabilidad y las capacidades potenciales de los productos en el entorno industrial en su totalidad.
Dijo que Cisco visualiza el actual estado y la dirección de la tecnología de redes dentro de la industria minera como algo similar al del entorno de red empresarial en los 80’s—poblada por un número rápidamente creciente de diversos sistemas que a menudo no podían comunicarse unos con otros pero que sin embargo eran esenciales en ese momento. Como ejemplo de un problema actual relacionado que está enfrentando la industria, señaló la necesidad de fusionar el creciente número de sistemas de monitoreo integrados que comúnmente están instalados en grandes máquinas mineras (ver más adelante y en nuestra revista hermana E&MJ, Agosto 2013, “Remediando el Taxi Repleto: Investigación para una Interacción Unificada Operador-Pala) en un formato unificado, comprensible y más sencillo. Van Hoof dijo que la única solución clara para una mejor integración de datos en esta área es alejarse de una visión centrada en la aplicación del flujo de datos y adoptar una metodología más amplia basada en “elementos, no aplicaciones.”
La calve para resolver este problema será la capacidad de la red para determinar qué información tiene prioridad sobre otros tipos—una asignación de despacho de camión vs. las charlas periódicas por radio, por ejemplo—y rutear correctamente esa información de una forma oportuna. Esto requiere un adecuado desempeño de Calidad de Servicio (QoS)—manejando la demora, la variación de demora (inestabilidad), ancho de banda y los parámetros de pérdida de paquete en toda la red—y es una capacidad que Cisco ha desarrollado durante los últimos 20 años en el sector de redes empresariales. “Aquí es donde podemos aplicar nuestras fortalezas, tomando la experiencia que hemos desarrollado en esta área y haciéndola específicamente relevante para un entorno minero,” dijo Van Hoof.
El siguiente desafío “innovador” para tecnología de redes, dijo, es el desarrollo de mejores sistemas y equipos para hacerse cargo del rápido crecimiento del tráfico video-imagen en la faena minera, como también hacia y desde la faena durante sesiones con participantes a distancia. “Existen tres áreas principales que estamos observando ahora—manejo de vigilancia por video desde TV con circuito cerrado y otras fuentes, operación autónoma y tele-remota de equipos, y capacidades ‘expertas remotas’, que podían incluir cualquier cosa desde una conferencia por video basada en oficina hasta una ‘visita virtual’ donde se podía llevar a expertos externos a cualquier punto de la mina o planta conducidos por personal que porta tablets portátiles que tienen cámara de video de alta definición incorporadas.
“Esta capacidad podría contribuir a un esfuerzo de centralización por parte de empresas mineras que deseen consolidar a sus expertos en cualquier ámbito—geología, minería o mantención, por ejemplo—en un lugar, quizá en un ambiente de ‘centro de llamadas’ por video, y usando video y otros servicios de comunicación unificados instalarlos en cualquier lugar de la mina para obtener su consejo sobre una situación, en tiempo real. De esta manera, las minas pueden ganar funcionalidad experta en faena sin incurrir en los costos e ineficiencias del viaje físico.”
Las empresas mineras pretenden usar métodos remotos y autónomos para reducir costos operacionales y mejorar la necesidad de seguridad del trabajador para tener en mente la importancia de un diseño sólido de red y de la confiabilidad, enfatizó Van Hoof. “Aconsejamos esto a todo aquel que escuche. Cuando un proceso minero tiene acceso a intervención humana, siempre existe la posibilidad de idear una nueva solución, cambiando el curso de los eventos o trabajando para solucionar un problema,” dijo Van Hoff. “Cuando se elimina la posibilidad de intervención humana y los procesos se controlan por medio de enlaces de red, la red en sí no puede ser una fuente de problemas—debe ser diseñada para los más altos niveles de confiabilidad, resiliencia y predictibilidad que se puedan alcanzar a fin de ganar los beneficios de los métodos remotos y autónomos.”
Expandiendo Portafolios de Redes
Varios otros proveedores de soluciones de red que sirven a la industria minera también han estado ocupados actualizando su portafolio de productos y servicios. Trimble y Rajant Corp., por ejemplo, anunciaron en Agosto que Trimble ahora ofrecerá soluciones de redes inalámbricas Kinetic Mesh de Rajant como parte del portafolio minero de Trimble.
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| Ruteador de malla inalámbrico Tropos 7320-XA. |
Según ambas compañías, las comunicaciones inalámbricas de Rajant combinado con las soluciones de posicionamiento de Trimble—el Trimble Terralite XPS GNSS y el sistema de monitoreo de taludes Trimble 4D Control, como también la productividad de terceros y las aplicaciones de seguridad—brindarán la infraestructura tecnológica necesaria para apoyar la productividad minera y las aplicaciones de seguridad a partir de gestión de flotas y control de pendientes para construcción de caminos, para prevención de colisiones y monitoreo de taludes. Con la tecnología Kinetic Mesh de Rajant, Trimble puede brindar una completa solución de comunicaciones e infraestructura de posicionamiento para la minería.
Rajant dijo que sus nodos de redes de malla portátiles inalámbricos BreadCrumb con software InstaMesh permiten el ruteo continuo e instantáneo de conexiones alámbricas e inalámbricas. Esta capacidad de utilización de frecuencia dinámica permite movilidad de red con una robusta tolerancia a las fallas, alto rendimiento y bajo tiempo de espera. La tecnología de Rajant se usa actualmente en operaciones mineras para brindar redes confiables para monitoreo remoto, seguimiento de activos, comunicaciones de voz y datos, y videos.
“El aumento en la precisión y automatización a través del proceso minero requiere tecnología comunicación de posicionamiento avanzada para construir una infraestructura geoespacial confiable en la mina. Las tecnologías de redes de malla de Rajant complementan nuestras tecnologías de posicionamiento para entregar esta completa solución de infraestructura,” dijo Nathan Pugh, director del área de negocios de Minería en Trimble.
Una Nueva Familia para Trabajo Extremo
A principios de este año, ABB Tropos Wireless Communication Systems anunció la familia Tropos XA de ruteadores de malla móviles exteriores para ambientes extremos de aplicación. La compañía dijo que sus ruteadores de malla inalámbricos exteriores Tropos 7320-XA proporciona una confiable plataforma de comunicaciones inalámbricas fija para la minería y otras aplicaciones, operando desde -40°C hasta 70°C y que funcionan vientos de más de 200 mph. Los ruteadores están alojados en piezas fundidas hechas de aluminio de aleación 360, formulados para uso en ambientes marítimos y enchapados con níquel de alto fósforo SAE AMS-C-26074 para brindar resistencia a la corrosión por niebla salina.
El otro integrante de la familia XA, los ruteadores de malla móviles Tropos 4310-XA para aplicaciones extremas, proporcionan datos, video, y conectividad de voz para aplicaciones móviles de automatización de fuerza de trabajo (M2M) máquina-a-máquina. A velocidades vehiculares estos soportan comunicaciones confiables con una infraestructura fija Tropos en minas donde los ruteadores de malla móviles pueden estar sujetos a temperatura y humedad extremas, como también a impacto y vibración. Los ruteadores de malla móviles Tropos 4310-XA se apegan a IP67, permitiéndoles ser montados en exteriores e interiores de vehículos. Soportan un rango de entrada de potencia DC de 11 a 55 VDC, permitiéndoles ser energizados por el sistema eléctrico de prácticamente cualquier tipo de vehículo, a la vez que su conjunto liviano pequeño es apropiado para casi cualquier escenario de montaje físico. Ellos emplean conectores industriales Ethernet M-12, que están diseñados para resistir duras condiciones industriales que incluyen impacto y vibración extremos, garantizando condiciones confiables. Para sus entradas de energía y puerto auxiliar, los ruteadores de malla móviles de la familia XA usan conectores de bloqueo tipo industrial, también diseñados para brindar una operación confiable en duros ambientes industriales.
Los ruteadores de malla inalámbricos Tropos 7320-XA presentan una radio de 2,4 GHz y una de 5 GHz. El Tropos 4310-XA contiene una radio de 2,4 GHz. Ambos productos inicialmente estarán disponibles en versiones FCC y ETSI.
Eliminando el Desorden
En Agosto, Guardvant Inc., con sede en Arizona, EEUU, lanzó su Servidor Móvil Guardvant (GMS), que fue descrito por la compañía como expresamente dirigido a reducir el desorden en-cabina y los costos operacionales de múltiples plataformas de hardware y pantallas instalados en equipos mineros. El GMS, según Guardvant, proporciona la potencia informática, sofisticada arquitectura de sistema, almacenamiento redundante, y una fuerte cantidad y variedad de entradas que se necesitan para operar múltiples aplicaciones de software simultáneas integradas.
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| El X500 robusto de Getac combina la capacidad de un laptop y un servidor. |
El GMS simultáneamente alberga productos OpGuard y ProxGuard de Guardvant y aplicaciones de terceros que incluyen gestión de flotas, comunicaciones con alarma para supresión de incendios, monitoreo de estado del vehículo y sistemas de acceso biométricos. Con el GMS instalado en la cabina más una pantalla sensible al tacto, el operador, dijo Guardvant, pude controlar fácilmente múltiples aplicaciones integradas. Guardvant afirma que el GMS también agiliza la instalación de múltiples aplicaciones y reduce el tiempo muerto por mantención.
“Desarrollamos el GMS porque vimos la necesidad de apoyar el creciente uso por parte de la mina de aplicaciones integradas para mejorar la eficiencia y la productividad, al tiempo que se optimiza la implementación y operación de esas aplicaciones en la cabina. Mientras las minas continúan invirtiendo en tecnología integrada, buscan una solución, como GMS, para brindar el soporte necesario en una pieza de hardware,” dijo Sergio Blacutt, CEO de Guardvant.
El GMS fue demostrado en el Congreso Mundial de Minería (WMC) y en el 30º Simposio Internacional en Automatización y Robótica en la Construcción y la Minería (ISARC) realizado del 11 al 15 de Agosto en Montreal, Canadá. La demostración fue parte de la Exhibición Unificada de Palas organizada por Global Mining Standards and Guidelines Situation Awareness Working Group (www.globalminingstandards.org) como parte de una prueba de la demostración del concepto de múltiples aplicaciones de terceros que comparten una pantalla y una plataforma de hardware integrado común. El GMS se usó como la plataforma de servidor integrado común que albergaba múltiples demos de aplicaciones e interactuaba con una pantalla de la Exhibición Unificada de Palas con cuatro paneles de visualización que mostraban demos de aplicación de gestión de flotas, detección de proximidad, monitoreo de los dientes del balde, y una presentación de las empresas que brindan el hardware y el software para la demostración, incluyendo a Guardvant, Wenco, Motion Metrics y Azonics.
Servicio y Almacenamiento Seguro en Terreno
Getac, un fabricante de tecnología móvil robusta, lanzó su servidor móvil robusto X500, diseñado para brindar almacenamiento de datos seguro altamente portátil en terreno cuando no es posible acceder a una red segura. La nueva unidad, de acuerdo según la compañía, ofrece rendimiento de alta velocidad gracias un procesador de cuatro núcleos Intel Core i7. La importante exigencia de múltiples aplicaciones se satisface con 16GB de RAM.
El armazón de expansión del servidor tiene hasta cinco unidades de disco a prueba de impacto, ofreciendo hasta 5 TB de almacenamiento; un grupo de tres o cuatro unidades X500 igualarán la potencia de un servidor montado en rack, según Getac. La unidad está certificada por MIL-STD-810G y calificada por IP65. Las múltiples configuraciones nivel RAID 0, 1, 5 optimizan la capacidad de almacenamiento de datos y evitan la pérdida de datos mientras manejan datos en cualquier ambiente adverso.
“El Servidor Móvil Robusto X500 ha sido diseñado y fabricado en respuesta a las demandas del cliente y ofrece una solución para aquellos que requieren un servidor comercial robusto, móvil, de alto rendimiento listo para usar que pueda ser emplazado rápidamente en terreno,” dijo Antonio Carotenuto, gerente de desarrollo de negocios de Getac.
“Cumple específicamente exigencias operacionales y empaqueta una inmensa cantidad de capacidad de almacenamiento. El dispositivo pesa sólo 8,6 kg y brinda una solución portátil para aquellos que necesitan capacidades de red de alto rendimiento con almacenamiento seguro de datos para operar en ambientes difíciles,” agregó.
Getac indicó que, con una interfaz I/O diversificada, el X500 es capaz de soportar simultáneamente múltiples interfaces de transmisión y conducir procesamiento multitarea, lo que permite al personal de mantención, por ejemplo, realizar el diagnóstico integral del equipo en el lugar al conectar dispositivos externos relacionados.
