Los camiones de extracción Cat han movilizado más de 6 billones de toneladas métricas de forma autónoma, y 620 camiones de extracción Cat están operando actualmente de forma autónoma 24/7 en tres continentes. (Foto: Caterpillar)
Las claves para su éxito residen en comprender la estrategia de flotas y capacitar a los gerentes para que ejecuten el plan de manera correcta
Por Steve Fiscor, Editor-en-Jefe
Las soluciones de transporte autónomo (AHS) para camiones de acarreo están ganando popularidad a medida que más empresas mineras aprenden a implantar y gestionar los sistemas. Las ventajas pueden ser inmensas y las estadísticas de seguridad hablan por sí solas. Los camiones funcionan continuamente, excepto durante los periodos de reabastecimiento de combustible y mantención. Los costos se reducen con operaciones constantes, lo que también mejora la productividad.
Todos los fabricantes de equipos originales (OEM) para camiones de extracción disponen de plataformas AHS y varias empresas han desarrollado sistemas independientes.
Para implantar el AHS, los ingenieros de minas y los gerentes de operaciones no sólo deben evaluar con precisión sus capacidades actuales y su flota, sino también comprender qué dirección puede tomar la empresa en el futuro y cómo afectará eso a la flota. ¿Automatizará la mina sólo la flota de camiones o aplicará la automatización en la mayor medida posible, incluidos los equipos auxiliares y los vehículos ligeros? Algunos países han impuesto o están estudiando determinados protocolos de seguridad, como los sistemas anticolisión (CAS). ¿Cómo influirá esto en el proceso de toma de decisiones?
También está la tendencia hacia la descarbonización para reducir la dependencia de la industria minera del gasóleo. Independientemente de que la mina opte por carros, baterías eléctricas, hidrógeno o alguna forma híbrida de propulsión, cada vez es más evidente que las operaciones autónomas serán necesarias para realizar esa transición.
La industria minera ha adquirido mucha experiencia con el AHS en un periodo de tiempo relativamente corto y esa base de conocimientos sigue creciendo. Tanto es así, que el AHS puede reducirse económicamente para flotas y operaciones más pequeñas, incluidas las grandes canteras. La experiencia también ha enseñado al sector que el éxito de la implantación requiere paciencia y persistencia, así como el apoyo y la comprensión de los responsables que instalarán y mantendrán los sistemas.
Cat Prevé Que Más Faenas Mineras Cambien a AHS
Los camiones de acarreo Cat han movilizado más de 6.000 millones de toneladas métricas ™ de forma autónoma y cuentan con 625 camiones de acarreo que funcionan de forma autónoma 24 horas al día, 7 días a la semana, en tres continentes. La autonomía es un tema de conversación en casi todas las reuniones con clientes que tenemos hoy en día, dijo Denise Johnson, presidenta de grupo de Caterpillar Resource Industries. “Más allá de responder a preguntas sobre tecnología y soluciones digitales, a menudo nos encontramos explicando cómo las operaciones autónomas no sólo pueden mejorar la vida útil de la máquina, sino también cómo puede mejorar realmente la seguridad y la productividad de la faena,” dijo. “Estamos reconvirtiendo minas existentes y equipando nuevas instalaciones. Las minas totalmente nuevas pueden diseñarse específicamente para operaciones autónomas desde el principio, y esas conversaciones suelen comenzar cuando la operación está en la fase de obtención de permisos.”
Caterpillar ha participado desde el primer día en varias operaciones totalmente nuevas, como la mina de cobre Quellaveco de Anglo American en Perú, la mina de cobre Quebrada Blanca Fase 2 de Teck en Chile, la operación de mineral de hierro Gudai-Darri de Río Tinto en Australia Occidental y la mina Côté de IAMGOLD en Ontario, Canadá. Newmont convirtió su flota de camiones a AHS en la mina de oro de Boddington, en Australia. Recientemente, Freeport-McMoRan anunció sus planes de trabajar con Caterpillar en la conversión a AHS de su flota en la mina de Bagdad, en Arizona (EE.UU.).
“Cuando nos embarcamos en este viaje hacia la autonomía, empezamos con adaptaciones en operaciones existentes,” dijo Johnson. “Tuvimos mucho éxito y la reconversión sigue siendo una forma muy popular de implantar la autonomía. Dependiendo de la vida útil de la mina y de sus planes para actualizaciones tecnológicas o transiciones energéticas, una conversión a AHS es una consideración futura para muchos operadores de minas. Cada vez más faenas mineras están encargando camiones de acarreo Cat preparados para la autonomía, de modo que cuando estén listos para implementar operaciones autónomas, la migración se realice sin problemas.”
Las operaciones autónomas ofrecen muchas ventajas. La primera de la lista es la seguridad, seguida de cerca por la productividad. “Nuestras operaciones autónomas han movilizado más de 6.300 millones de toneladas sin que se haya registrado ningún accidente,” afirma Johnson. “Si pensamos en cuando empezamos a implementar la autonomía, esa cifra cero es súper impresionante.”
La continuidad es otra ventaja clave. El AHS no requiere pausas ni cambios de turno, y realmente no es necesario detenerse a menos que otro equipo entre en la misma intersección, o el camión necesite repostar o visitar el taller para mantenimiento. “Una vez implantado el AHS, las minas pueden mejorar continuamente, eliminando todos los residuos y haciendo que los procesos sean más repetibles, como en una fábrica,” afirma Johnson. “La autonomía realmente proporciona un 100% de conformidad con los procesos.” Algunos clientes de Caterpillar informan de mejoras de productividad de hasta el 30% con operaciones autónomas.
Cuando Caterpillar comenzó a implementar la autonomía, lo hizo en minas de gran tamaño con 70 o más camiones de acarreo. Con el tiempo y la experiencia, la empresa es ahora capaz de aplicar los mismos criterios económicos a minas con tan sólo 12 camiones. “Actualmente estamos desarrollando una nueva plataforma de autonomía que se adaptará modularmente a flotas pequeñas,” explica Johnson. “Una cantera que sólo disponga de tres o cuatro camiones y unas pocas herramientas de carga también podrá aprovecharla. Ello realmente desbloqueará la capacidad de autonomía.”
Cat MineStar Command para acarreo está permitiendo esta transición a las operaciones autónomas. La ventaja de los equipos Cat es que la tecnología está integrada en la máquina. Con toda la información de los sensores de la que se dispone actualmente, la mina no sólo puede ver la eficacia con la que trabajan las máquinas individuales, sino que también puede ver la optimización en toda la faena.
“En un futuro cercano, podremos aprovechar esta integración con inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático, lo que nos llevará al siguiente nivel desde una perspectiva de mejoramiento,” dijo Johnson.
MineStar Command de Cat también puede gestionar flotas mixtas. “Reconocemos que muchas minas tienen flotas mixtas,” dijo Johnson. “Aunque nos encantaría que todo el mundo operara con máquinas Cat, MineStar Command nos permite integrar nuestra solución con esa flota mixta. Esa capacidad es lo que nos ha dado tanto éxito. Permite a los mineros mejorar la seguridad, ser más productivos y reducir sus costos.”
Las operaciones autónomas también ayudarán a medida que las minas avancen hacia la descarbonización. Tanto si se trata de conectar un pantógrafo a una línea aérea de carros como de posicionar la máquina para recargar sus baterías, las flotas electrificadas se beneficiarán de operaciones precisas. “Si pensamos en la complejidad de cargar las baterías de una flota de 40 camiones mientras funciona 24 horas al día, 7 días a la semana, será muy difícil mantener los niveles de productividad sin autonomía,” afirma Johnson. “Las decisiones en torno al estado de la carga frente a la productividad, por ejemplo, serán demasiado difíciles de gestionar para las personas”. Al planificar como serán las minas del futuro, resulta evidente la potencia de las herramientas digitales que serán necesarias para la toma de decisiones, la optimización y la simulación. Estamos invirtiendo mucho en tecnología digital para liberar ese potencial.”
En los últimos 20 años, Caterpillar ha invertido unos 30.000 millones de dólares en soluciones autónomas. “Las minas nos proporcionan retroalimentación en cuanto a nuevas mejoras,” dijo Johnson. “Aprovechamos esa información con la nueva tecnología procedente de nuestro centro de I+D para decidir el siguiente caso de uso, o las siguientes características que añadiremos a la capa autónoma. Estamos invirtiendo bastante en esa nueva plataforma de autonomía que pronto pondremos en marcha.”
Caterpillar también está comprometida con el Consejo Internacional de Minería y Metales (ICMM) y su Innovation for Cleaner, Safer Vehicles (ICSV), que es una iniciativa que reúne a sus miembros con muchos de los mayores OEM del mundo, en un espacio no competitivo para acelerar el desarrollo de una nueva generación de vehículos mineros y mejorar los existentes.
“Caterpillar participa en varias líneas de trabajo del ICSV dentro de este entorno de innovación,” explica Johnson. “Uno de ellos consiste en garantizar la optimización de la prevención de colisiones en todo el sector. El ICMM lo desplegará como una interfaz estandarizada, y estamos participando en ello con otras empresas mineras, así como con otros fabricantes de equipos originales. Estamos desarrollando un CAS que se implantará en breve.”
Las tasas de adopción de AHS en camiones mineros grandes sigue creciendo. (Gráfico: Caterpillar)
Johnson cree que, en algún momento, todos los equipos de una mina estarán automatizados de algún modo. “Empezamos con los camiones porque era lo más lógico desde el punto de vista de la productividad,” explica. Ahora estamos aprovechando la tecnología con perforadoras, camiones cisterna y topadoras.” En cuanto a la minería subterránea, las operaciones autónomas están bien establecidas. Las herramientas de carga de superficie, palas y excavadoras, serán las últimas, pero ya estamos estudiando funciones de asistencia automatizada para esas herramientas de carga.”
Cuando se trata de operaciones autónomas para minería a cielo abierto, Johnson dijo que está más entusiasmada con la trayectoria de mejora continua y la capacidad de mejorar esa trayectoria con herramientas como el aprendizaje automático y la toma de decisiones de IA. “Esto desbloqueará capacidades que nunca hemos tenido antes y nos permitirá pensar en el proceso de minería de manera mucho más holística,” dijo. “Al fin y al cabo, estas soluciones están ahí para ayudar a mejorar la seguridad y reducir el costo de las operaciones mineras. Al mejorar la productividad, consiguen mejores resultados con menos trabajo y menos residuos.”
Entendiendo la Estrategia de Flotas
Según Drew Larsen, director de desarrollo de negocio de ASI Mining, los mineros de Australia Occidental conocen muy bien el valor del AHS. “Con la concentración de despliegues de AHS en esa región, hay una gran cantidad de experiencia colectiva con las operaciones autónomas y cómo puede ayudar a aumentar la productividad y reducir los costos de minería,” dijo. “Las tasas de adopción están creciendo en otros mercados, pero se han sentado muchos precedentes en el mineral de hierro de Australia Occidental.”
Cuando las empresas mineras se plantean el uso de AHS, Larsen afirma que uno de los mayores retos es conocer la estrategia de su flota. “Si la mina dispone actualmente de una flota mixta, se enfrenta a la perspectiva de tener que sustituir una parte de la flota mucho antes del final de su vida útil para adoptar una plataforma autónoma concreta,” explica Larsen. “Con ASI Mining, pueden seguir teniendo en funcionamiento la flota existente.”
Más allá de aquello, las empresas mineras podrían tener que tomar otras decisiones sobre el futuro de sus flotas de camiones. “¿Se está considerando la descarbonización? ¿Van a aprovechar las baterías eléctricas? ¿Van a utilizar híbridos? ¿Están pensando en camiones más pequeños? ¿Qué surgirá con el tiempo? Todavía hay bastantes dudas, por lo que es importante tener la máxima flexibilidad con las futuras estrategias de flota. Esa flexibilidad también se extendería a la incorporación de una mezcla de camiones de clase ultra con camiones más pequeños, camiones nuevos con camiones más viejos y flotas mixtas de diferentes marcas y modelos.”
Las operaciones autónomas requieren un nivel de rigor y disciplina operativos que no siempre están bien establecidos en la actualidad, explicó Larsen. “Se necesita una cantidad significativa de trabajo para desplegar y mantener con éxito una plataforma de AHS que produzca los resultados que la autonomía es capaz de proporcionar,” dijo Larsen. “Algunas organizaciones están mejor preparadas para ello que otras. Por lo que respecta a la gestión del cambio en particular, requiere un alto nivel de capital humano. La capacidad de las organizaciones para gestionar todos los factores humanos durante y después de la implantación es un factor importante para el éxito del programa.”
Todos los operadores mineros deberían considerar una hoja de ruta que tenga en cuenta las posibles ventajas de los sistemas autónomos. En algunas regiones, como Sudáfrica, se han impuesto soluciones como los sistemas anticolisión (Collision Avoidance Systems, CAS) para los equipos de minería. Otras regiones, como Estados Unidos, están estudiando la posibilidad de imponer requisitos similares. Estas decisiones impulsan sin duda el despliegue tecnológico, explica Larsen. “Con el CAS, la mina ya equipa las máquinas con hardware y software sofisticados que empiezan a solaparse con el hardware y el software necesarios para una conversión totalmente autónoma,” explica. “En ese ejemplo, los sistemas CAS podrían convertirse en un trampolín hacia la autonomía total, sobre todo en los camiones.”
Si una mina incurre en el costo de implantar un sistema CAS basado en un caso de seguridad, el retorno, por supuesto, es una mejora de la seguridad.
“Si la mina implanta un AHS, obtiene los beneficios del CAS, junto con todas las ventajas de una mayor utilización de la disponibilidad de los camiones y otros beneficios asociados a la autonomía,” afirma Larsen. “En lugar de incurrir potencialmente en gastos de arrepentimiento mediante el despliegue de CAS, que luego puede quedar parcialmente obsoleto con AHS, la planificación estratégica debe considerar si tiene más sentido ir directamente a la autonomía. Estas son algunas de las consideraciones que los operadores de minas deberían tener en cuenta en la planificación de la hoja de ruta.”
Larsen afirmó que ASI Mining ha centrado sus esfuerzos de I+D en mejorar la solidez del AHS en torno a la disponibilidad y la eficiencia. Esto también se refiere a las dependencias de infraestructuras como redes de comunicación, servidores, GPS, estado de las carreteras y otros factores que influyen en el rendimiento general del AHS. “Hay casos en los que esa infraestructura puede verse perjudicada, especialmente con pozos más profundos,” dijo Larsen. “Estamos trabajando en formas de mitigar esos problemas junto con algunas de las otras situaciones ambientales que históricamente han impactado en la eficiencia del AHS.”
“También tenemos esta convergencia del empuje de la autonomía y la descarbonización y hay mucha relevancia entre los dos,” dijo Larsen. “Las soluciones de descarbonización que se están debatiendo hoy en día, ya sean carros, baterías eléctricas u otras tecnologías híbridas, requerirán la precisión y la repetibilidad de un sistema autónomo para lograr resultados óptimos.”
“Por ejemplo, con los trolebuses, las minas tendrán que posicionar sistemáticamente el pantógrafo del camión de forma óptima bajo el cable aéreo y tomar decisiones dinámicas que tengan en cuenta los factores de carga y otros parámetros. Con la variabilidad que introducen las operaciones tripuladas, estos aspectos resultan mucho más difíciles,” afirma Larsen. “Lo mismo ocurre con los sistemas eléctricos de batería. La mina tendrá que tomar más decisiones en cuanto al trazado óptimo y la gestión de la energía, lo que repercutirá en los planes de la mina.”
“La complejidad en torno a esto requerirá sistemas avanzados para despachar camiones, teniendo en cuenta esos múltiples parámetros, y luego ejecutar esas rutas de forma rápida, eficiente y repetidamente,” dijo Larsen. “La precisión de la autonomía es un factor clave para algunas de estas soluciones de descarbonización.”
“También estamos empezando a ver cómo se cuestionan algunos de los viejos paradigmas en torno a los camiones grandes frente a los pequeños,” dijo Larsen. “La autonomía abre un nuevo campo de debate. ¿Puede utilizarse una combinación de camiones grandes y pequeños de forma más eficaz a medida que la mina trabaja en distintas partes del tajo? Algunos camiones se adaptan mejor a condiciones difíciles que otros. Conseguir que todos ellos trabajen juntos bajo un sistema de control común puede ser cada vez más importante.”
Las operaciones autónomas también pueden influir en el diseño de las minas. Larsen cree que queda mucho camino por recorrer para dar rienda suelta a algunos de los casos más radicales o extremos en los que el diseño de la mina puede verse realmente afectado por el aprovechamiento de la autonomía. “No creo que el sector se haya dado cuenta aún de todo ese potencial,” afirma Larsen.
En cuanto a las operaciones autónomas, el sector se centra fuertemente sobre todo en el transporte, pero ASI Mining ve aplicaciones más amplias. “Vemos la oportunidad de desarrollar una capacidad independiente de los fabricantes de equipos originales que no se limite al transporte,” afirma Larsen. “Tenemos Mobius para Perforadoras, que Epiroc ofrece actualmente con todas las nuevas perforadoras de superficie. Además, ASI Mining ofrece capacidades para tronaduras semiautónomas, utilizando sus aplicaciones Mobius para Tronadura. Otras aplicaciones autónomas y semiautónomas que aprovechan Mobius también están en nuestra hoja de ruta.”
AHS y el Valle de la Desesperación
Según Craig Gillespie, fundador y CEO de Absolute Autonomous, el Valle de la Desesperación se produce cuando un proyecto o una iniciativa, generalmente un gran cambio en torno a la tecnología, produce resultados inferiores a los ideales, lo que hace que los empleados se sientan frustrados y desanimados por la curva de aprendizaje. “Generalmente pierden el entusiasmo antes de haber dado al nuevo sistema la oportunidad de demostrar realmente su valía y comprender lo que puede hacer,” afirma Gillespie. “Los profesionales de la minería experimentan esto muchas veces al implantar la tecnología AHS. El entusiasmo inicial puede convertirse rápidamente en frustración.”
Después de trabajar con múltiples implantaciones de AHS a lo largo de los años, Gillespie cita tres factores que causan el Valle de la Desesperación: planes y procesos inadecuados, falta de habilidades y conocimientos avanzados en torno a la nueva tecnología, y un fallo en la comprensión de las comunicaciones abiertas en torno al cambio. “La buena noticia es que también he visto a equipos trabajar juntos para poner en práctica lo necesario para ayudar a los mineros a salir del valle antes de que se queden atascados,” afirma Gillespie.
Un valle sólo puede existir entre dos cimas, explicó Gillespie, y aunque desde la cima hasta el fondo del valle hay un pronunciado descenso, el ascenso puede ser igual de empinado si se aplican los procesos adecuados, junto con la formación y el estímulo de la dirección.
“Una vez que llegan a la cima, tienen una sensación estimulante que mis colegas y yo hemos visto muchas veces,” afirma Gillespie. “Así es como puede ser para su equipo trabajar en un gran cambio como el AHS. Necesitan entender los procesos, lo que se les exige, las habilidades y conocimientos requeridos. También necesitan contar con el apoyo de una cultura de mejora continua. Siguiendo estos tres pasos, las empresas mineras pueden ayudar a sus empleados a salir cómodamente del valle.”
El cambio empieza por arriba y es imprescindible una actitud positiva en la cúpula. Si se considera el AHS más como un viaje que como un destino, es mucho más fácil aceptar que habrá obstáculos en el camino, pero con una hoja de ruta claramente marcada, algunos de esos obstáculos pueden evitarse, afirma Gillespie. “Los empleados van a sentir miedo cuando se enfrenten al AHS,” dijo. “El miedo surge de hacer trabajos que tradicionalmente han hecho manualmente. Sienten miedo por su papel cambiante y por lo desconocido. El miedo puede empantanar el viaje por el valle.”
El proceso es uno de los aspectos más importantes que hay que combatir cuando se adopta el AHS. Las empresas mineras necesitan procesos totalmente definidos que vayan a utilizarse con el sistema AHS, lo que requiere colaboración y repetición. Gillespie sugiere organizar un grupo de discusión mientras la flota aún funciona manualmente para comprender qué procesos deberán implantarse para el nuevo sistema.
ASI ha readaptado recientemente otros 18 camiones de extracción Hitachi para su uso autónomo en Australia Occidental. (Foto: ASI)
El grupo de discusión debe revisar los procesos actuales, plantear preguntas y responderlas, como por ejemplo ¿Funciona el proceso actual? ¿Qué hay que hacer para adaptarlos mejor al AHS? ¿Es ésta la forma más eficaz de utilizar el equipo? ¿Es ésta la mejor manera de diseñar la mina? ¿Qué cambios complementarían la planificación de la sucesión de AHS? ¿Se adapta el proceso de planificación de la sucesión al modelo de AHS? ¿Cómo puede mejorarse?
Estos procesos deberán estar claramente definidos a la hora de poner en marcha el AHS. Una vez que el equipo crea que ha respondido a todas las preguntas, resuelto todos los problemas y pasado por todos los escenarios, Gillespie afirma que la dirección debería obligarles a hacerlo de nuevo. Y volver a hacerlo una vez que la nueva tecnología esté en marcha. “Ese es el momento de analizar los procesos con mayor detenimiento,” afirma. “Eche un vistazo a los que más rinden. ¿Qué hacen de forma diferente? ¿Puede incorporarlo a los procesos del AHS? Eche un vistazo a los que obtienen peores resultados. ¿Hay algo sencillo que les falte? ¿Pueden los que tienen mejores resultados ser mentores de los que tienen menos?
“Los mineros son personas realmente increíbles, pero su capacidad para manejar maquinaria en un entorno manual no se adapta fácilmente a un entorno de AHS,” afirma Gillespie. “Necesitarán habilidades y conocimientos avanzados para desbloquear el potencial con AHS. Son muy capaces en sus funciones actuales, pero muchas de sus habilidades tendrán que perfeccionarse para ser eficaces en el manejo de la nueva tecnología.”
A pesar de las instrucciones más detalladas, las personas que montan muebles de IKEA siempre acaban con uno o dos tornillos al final, o descubren que han instalado la primera pieza al revés y tienen que volver al paso uno y empezar de nuevo. “Así es como se sentirán los empleados cuando se enfrenten al AHS sin una formación y unos conocimientos de nivel avanzado que les ayuden en el camino,” afirma Gillespie. “Implantar el AHS sin el apoyo y los conocimientos de expertos resultará muy frustrante para los empleados y algunos abandonarán antes de intentarlo. Los fabricantes de equipos originales ofrecen un excelente soporte técnico para garantizar que los equipos funcionan como se espera de ellos, pero la capacidad de adaptación de la minería práctica a la minería AHS es un cambio enorme.”
Sin embargo, en un puesto que normalmente requiere un trabajo práctico, trasladar eso al AHS les resultará frustrante porque han destacado en un trabajo que han realizado durante mucho tiempo. “Como directivos, invertir en la formación de los empleados es una de las cosas más importantes que se pueden hacer para garantizar la productividad y crear un entorno de mejora continua,” afirma Gillespie. “Colaborar con expertos en cada paso del camino para asegurarse de que el sistema funciona como ellos quieren que funcione para responder a sus preguntas y aliviar sus preocupaciones es vital.”
Es fundamental establecer una cultura en el lugar de trabajo que no sólo fomente el crecimiento, sino que lo aliente. “Una cultura de mejora continua es aquella en la que los empleados se sienten cómodos probando cosas nuevas, de modo que cuando fracasan, saben que les cubres las espaldas porque reconoces que es la única forma de crecer,” afirma Gillespie. “Como directivos, estaremos de acuerdo en que hemos oído demasiados discursos motivadores para empoderar a los empleados con frases como ‘lo único que hay que temer es el propio miedo’ y ‘no estás creciendo si no estás fracasando,’ ¿verdad? Estas frases son motivadoras. Tómatelos en serio. Y si no los sacas en ningún otro momento, hazlo al implantar un cambio revolucionario como el AHS.”
“Los líderes lideran,” dijo Gillespie. “No esperan a ver qué pueden hacer sus empleados, empresas o seguidores con el cambio. Toman las riendas y crean un éxito monumental. Después del éxito, siguen desafiando el statu quo ampliando los límites operativos del AHS sin perder la conexión con los procedimientos de seguridad clave. Ser empático, transparente y solidario será la mejor manera de subir de nivel su estrategia de AHS.”
