Perforación en la Era Digital

Equipo Minero analiza algunos de los nuevos productos y soluciones en el mercado de los equipos de perforación de pozos de tronadura

Por Carly Leonida, Editora Europea

Las perforadoras para pozos de tronadura son el principal producto de las minas de superficie en todo el mundo. Ya que representan una importante inversión de capital para cualquier mina, estas máquinas no son reemplazadas regularmente y, por lo tanto, es importante que los nuevos equipos vengan preparados para cualquier reto que la “mina del futuro” les presente.

Las autonomía y herramientas de optimización digital ocupan un nivel de prioridad alto en las solicitudes de las empresas mineras, y esta tendencia se refleja tanto en los esfuerzos en I+D de los fabricantes de equipos originales (OEMs) como en los nuevos productos y soluciones que han salido al mercado en los últimos 12-18 meses.

Veamos los desarrollos clave de cuatro de los principales proveedores en este ámbito.

Soluciones de Automatización de Avance Épico

Epiroc realizó una conferencia de prensa en la reunión de PYMEs en Denver, Estados Unidos, en febrero, destacando la amplia cobertura de sus soluciones de automatización para perforadoras de pozos de tronadura y el trabajo de su Centro de Automatización en Garland, Texas.

En el evento, Matthew Inge, gerente de línea de negocios para Soluciones de Perforación en Epiroc, habló sobre la perforadora Pit Viper-231, que fue presentada por primera vez al mercado en septiembre de 2016 en la feria MINExpo. Dijo que la perforadora ha estado 18 meses en pruebas de campo en una mina de oro en Nevada y estaría disponible para el mercado muy pronto. La PV-231 puede perforar 53 pies (16,2 metros) en una sola pasada con diámetros de pozo de 6,75 pulg. a 9.88 pulg. (171-250 mm). Como con todas las futuras perforadoras de pozos de tronadura Epiroc, éstas vienen listas para la automatización desde la fábrica y los clientes pueden elegir distintos niveles de autonomía para adaptarse a sus necesidades.

Tyler Berens, Gerente de la Línea de Productos de Automatización de Epiroc, explicó a Equipo Minero: “En primer lugar, incorporamos un sistema de control en nuestras perforadoras en el 2006. Desde entonces, hemos continuado desarrollando la plataforma y avanzando en los niveles de automatización que nos llevarán a la total automatización.

“Esa trayectoria detallada ha dado lugar a una plataforma autónoma muy sólida que ahora se está implementado a nivel global. Ésta está funcionando en difíciles condiciones invernales en el Círculo Polar Ártico, a gran altura y en calor extremo. Seguimos observando la puesta en marcha en los sitios en desarrollo. Continuamos nuestra travesía para aportar más inteligencia a la flota de perforadoras para hacer que ésta sea más autónoma, más inteligente y más productiva. Habrá más acerca de las soluciones de inteligencia en los próximos meses.”

Berens dijo que el Centro de Automatización de Epiroc es una de las áreas más tangibles que potencia el programa de automatización de la empresa, permitiéndole ser progresivo y algo disruptivo.

“Nos permite tener una instalación de vanguardia para desarrollar a nuestro equipo de automatización global a través de una capacitación muy centrada y práctica,” dijo. “También permite un entorno realista donde podemos hacer pruebas enfocadas en el desarrollo, así como trabajar con nuestros clientes en práctica con la automatización que están por emplear. Este centro nos permite avanzar mucho más rápido y con mayor precisión en el desarrollo, al reunir equipos multidisciplinarios en torno a los sistemas.”

La Nueva ‘Norma’

Berens describe la autonomía como “la nueva normalidad” cuando se trata de las perforadoras.

“Hay bastantes instalaciones autónomas y teleremotas que están en funcionamiento ahora y que lo estarán en un futuro cercano,” dijo. “Éstas son globales, no están específicamente centralizadas en una región. Lo que nos ha entusiasmado acerca de éstas es la tendencia. Estas instalaciones no son ensayos y no lo han sido desde hace algunos años.

“Veo algunas áreas interesantes donde las tecnologías digitales seguirán aportando operaciones de perforación más seguras e eficientes. El trabajo de digitalización, comúnmente hecho manualmente, es garantizar el envío de datos más frecuentes y precisos a los sistemas de toma de decisiones. Además, esta información se está utilizando en sistemas de robótica para automatizar procesos, garantizando la seguridad y la eficiencia.”

En octubre de 2018, el negocio de perforación de Epiroc adquirió parte de ASI Mining, una empresa estadounidense que ofrece soluciones tecnológicas para la operación autónoma de vehículos mineros.

Epiroc adquirió el 34% de las acciones de ASI Mining, con base en el estado de Utah, ganando acceso a una gama de productos que incluyen el hardware y software a bordo para convertir los vehículos a la operación autónoma, así como las plataformas de software a nivel de sistemas para el mando y control de las flotas autónomas. Las soluciones de ASI son independientes del proveedor y se pueden integrar con diversas máquinas móviles, independientemente de la marca o modelo.

En un comunicado de prensa adjunto al anuncio, Jon Torpy, vicepresidente de marketing de soluciones de perforación en Epiroc, explicó la importancia de la adquisición: “Hace una década, iniciamos el programa de automatización del Pit Viper que llevó ahora a un cambio de paradigma en la forma en que la perforación es realizada en la minería de superficie,” dijo. “Vemos que las soluciones de ASI Mining también cambiarán radicalmente la industria en pos de una mayor productividad y seguridad. Estamos muy entusiasmados con el potencial que existe cuando trabajamos juntos para aportar nuevas soluciones a la comunidad minera.”

Y en términos de nuevos productos que aparecerán pronto en el mercado?

“Trabajamos muy estrechamente con el mercado,” dijo Heino Hammann, Gerente de Línea de Productos, para pozos de tronadura, en Epiroc. “Hemos explorado las oportunidades y los beneficios que nuestras soluciones pueden ofrecer a nuestros clientes… Históricamente, hemos introducido un nuevo modelo de equipo en la MINExpo, así que permanezcan atentos.”

Los Equipos Sandvik Son Más Inteligentes

Refiriéndose específicamente al mercado de las perforadoras de pozos de tronadura, David Shellhammer, presidente de la División de Perforación Rotativa en Sandvik Mining and Rock Technology, lo describió como “estable pero plano.”

“La mayoría de las perforadoras que están llegando al mercado son sustitutos en contraposición con las nuevas perforadoras para los nuevos proyectos,” explicó. “Las tendencias actuales son hacia la operación e integración autónoma con la infraestructura digital existente en la mina para impulsar la recopilación de datos y mejorar la eficiencia operativa.”

Shellhammer explicó que la automatización y la digitalización continúan haciendo el proceso de perforación más preciso, consistente, rico en información, rentable y seguro. “El aporte de comunicación de ‘procesos transversales’ (extracción, transporte, molienda) e integración con terceros (tales como las ofrecidas por Sandvik) entre los equipos OEM sólo amplificarán el poder de la digitalización,” dijo. “Cuando se combina con el menor costo de conectividad y almacenamiento de datos, permite una mejor toma de decisiones y reduce los costos del proceso minero en general.”

Según esto, muchos de los clientes de Sandvik están interesados en obtener resultados consistentes y predecibles al menor costo posible por pozo, con un creciente número que busca facilitar estos resultados a través de funciones automatizadas y/o máquinas autónomas. El confiable servicio de post-venta y apoyo, incluyendo los repuestos fácilmente disponibles también ocupan un lugar primordial en su lista de prioridades.

“Seguimos desarrollando nuestros esfuerzos en I+D para hacer frente al cambiante panorama de las tecnologías, pero lo más importante, es asegurarnos de que estamos entregando un valor excepcional a nuestros clientes. Los productos que hemos lanzado recientemente, junto con los productos que pronto serán lanzados, refuerzan nuestra cultura de innovación agresiva y nuestro enfoque permanente en la satisfacción del cliente,” dijo Shellhammer.

Nuevo Equipo Autónomo en Camino

De hecho, cuando se trata del lanzamiento de productos, Sandvik ha sido uno de los proveedores más ocupados en este ámbito durante los últimos 12 meses.

En junio, lanzó la perforadora rotatoria de pozos de tronadura DR416i, la cual ofrece una capacidad de 69 pies o 21 m en una sola pasada (el mástil de una sola pasada de mayor longitud en su clase). Construida para perforaciones rotatorias de gran diámetro de 16-pulg., la DR416i es escalable, está preparada para la automatización y suministra fuerzas de torque rotacional y pulldown más elevadas al menor costo operacional posible. También está equipada con el sistema de gestión de compresor patentado por Sandvik para reducir el consumo de combustible y mejorar la productividad.

Shellhammer explicó: “Al desarrollar la más reciente incorporación a nuestra familia iSeries, consideramos los mayores desafíos de nuestros clientes en el espacio de perforación de gran diá-metro y desarrollamos una solución rentable, altamente eficiente para resolver dichos desafíos.”

En enero, Sandvik presentó el D75KX, el primer equipo en la familia xSeries.

“La familia xSeries es fabricada en base al diseño comprobado y la fiabilidad de nuestras perforadoras rotatorias para pozos de tronadura con motor diésel y presenta mayor inteligencia y mejor ergonomía al operador, lo cual les entrega el equilibrio adecuado entre fiabilidad y tecnología para perforar de manera segura el pozo perfecto,” dijo Shellhammer. “La xSeries ofrece una ruta de migración a la iSeries, si las necesidades comerciales del cliente así lo requieren.”

Los equipos de la xSeries disponen de una interfaz GIU con pantalla táctil que incluye el Módulo de Automatización Sandvik (SAM), un sistema de control de estado que reemplaza el estilo antiguo de los interruptores de parada y permite la medición continua, en tiempo real, y los mismos componentes de hardware y software que las máquinas iSeries.

Hasta la fecha, Sandvik tiene dos productos listos para la automatización, el DR412i y el DR416i, los cuales pueden ser adaptados para operaciones autónomas. “Lanzaremos un tercer equipo listo para la automatización en los próximos meses,” dijo Shellhammer a Equipo Minero.

Clave de Interoperabilidad para Komatsu

Komatsu casi ha duplicado sus unidades esperadas recientemente, con la colocación de perforadoras en operaciones de mineral de hierro canadienses y en regiones cupríferas peruanas y chilenas. Matt Collins, director de productos de Komatsu Mining para perforadoras, describió el actual mercado para los equipos de perforación de pozos de tronadura como “en un constante repunte.”

“La necesidad de opciones de perforación y tronadura eficientes es llevada a los mercados de productos básicos,” dijo. “En Komatsu, estamos observando los beneficios de las sinergias resultantes de la adquisición de Joy Global. Hemos implementado programas efectivos de capacitación y estamos enfocados en el apoyo de clase mundial, donde nuestros técnicos certificados trabajan con los clientes para optimizar las prácticas de operación y mantención de su flota de perforadoras.”

Actualmente, la empresa está observando una amplia variedad de feedback de clientes centrada en torno a las necesidades específicas de la aplicación. Por ejemplo, los clientes cerca del Círculo Polar Ártico están buscando maneras eficaces para controlar la acumulación de hielo y la funcionalidad de los componentes en temperaturas extremas. En otras partes del mundo, los clientes necesitan opciones para controlar el polvo de manera segura y eficaz.

“Existe un común denominador sobre cómo manejar las herramientas a bordo de la perforadora para mejorar la seguridad, desde el manejo de brocas al manejo de barras, mientras se entrega visibilidad al operador,” explicó Collins. “También, en todas las aplicaciones, la atención siempre se remonta a los principios básicos de lograr un nivel óptimo de fragmentación. Observar el factor del polvo, la disposición del patrón, la condición geológica y, luego, establecer la manera más efectiva para utilizar los datos ingresados para lograr dicha fragmentación deseada.

“Parte de esta evaluación ha conducido a una tendencia para introducir un diámetro de broca ligeramente inferior para que coincida eficazmente con el ajuste de patrones. La broca es una pieza clave que puede ayudar a proporcionar las herramientas necesarias para mejorar continuamente dichas funciones. Orientamos nuestros esfuerzos en I+D en torno a la creación de valor a través de la innovación.”

Komatsu está trabajando activamente en nuevos modelos y diseños para ampliar sus opciones de perforación. “Recientemente realizamos algunas perforaciones por percusión en fondo con cremallera y piñón con un equipo de perforación de producción para trabajos mineros, lo cual es una innovación muy interesante a medida que se realiza el pulldown y pullback de la cremallera con el constante engranaje del piñón,” dijo Collins a Equipo Minero. “Esto ofrece una manera más eficaz para controlar los parámetros operativos para que se ajusten a las condiciones geológicas.”

Komatsu también ha observado una fuerte demanda del mercado de funciones autónomas. “Más allá de la etapa inicial de movimiento de personal, también recibimos feedback para definir un lenguaje de automatización común. No todos los activos son creados iguales o funcionan en una plataforma común, de modo que ha habido un impulso hacia la interoperabilidad, dispuesta sobre soluciones autónomas fundamentales que permiten a la perforadora operar de forma independiente. Esta es un área donde nos estamos enfocando para satisfacer la demanda futura y las tendencias emergentes,” dijo Collins.

Perforadoras Cat: Renovadas y Listas para Entrar en Acción

Al ver una mejora en las ventas de los equipos de perforación para pozos de tronadura, Jason Anderson, gerente de marketing–perforadoras, Caterpillar Global Mining, dijo a Equipo Minero que “el mercado sigue siendo fuerte en todas las principales regiones impulsadas por los altos precios de los productos básicos.”

Durante los últimos años, Caterpillar ha estado trabajando para renovar su línea de perforación, y tres de los cinco modelos nuevos planificados están ahora en producción (todo rotatorio; Caterpillar se salió del negocio de perforación de martillo en cabeza (TH) hace algunos años).

La perforadora MD6250 y MD6310 llegó al mercado en el 2017, y la MD6200, la más pequeña de la línea Cat, comenzó su producción en octubre del 2018.

La MD6200 se usará principalmente en pequeñas minas y canteras. Es capaz de perforar por rotación o en fondo (DTH) pozos de 5 pulg. a 7.87 pulg. (127-200 mm) de diámetro. Al ofrecer modos de una y múltiples pasadas, ésta puede perforar en un ángulo negativo de hasta 15° para coincidir con la pendiente de los taludes altos para la perforación de pre-corte. Caterpillar dijo que el resultado es taludes altos más limpios con menos material estéril dirigido a las operaciones aguas abajo.

La MD6250 y MD6310 son el núcleo de la nueva familia de perforadoras Cat. La MD6250 está diseñada para perforar bancos de 32,8 pies y 39,4 pies, incluyendo la perforación en ángulo para la tronadura de gran proyección, convirtiéndola en una buena elección para las aplicaciones de extracción en minas y canteras y construcción pesada. La MD6310 ofrece perforaciones de hasta 44,9 pies o 57,4 pies en una sola pasada, dependiendo de la configuración del mástil. Puede crear pozos en ángulo de hasta 30° para la tronadura de gran proyección y es un buen todoterreno en las aplicaciones mineras.

Caterpillar dijo que la nueva familia de perforadoras aprovecha los mismos equipos electrónicos, hardware y software usados en otras líneas de productos Cat. Tienen el mismo aspecto y estilo de otros productos Cat, y el diseño también respalda las necesidades de servicio con diagnósticos simples y uso ampliado de componentes comunes.

La primera perforadora rotatoria de pozos de tronadura Cat MD6250 en Queensland, Australia, fue entregada recientemente al contratista Mining and Civil Australia (MACA) para su uso en la mina de carbón Bluff, una operación a rajo abierto que produce carbón de coque. MACA tiene un contrato de 10 años por A$700 millones (US$476 millones) con Carabella Resources para gestionar tanto las operaciones de perforación y tronadura y carga y acarreo en la mina Bluff.

Hastings Deering, el distribuidor regional de Cat, maneja toda la logística, incluyendo el montaje de la perforadora en terreno.

“Es un sitio interesante ya que hay restricciones acerca del ruido,” comentó Adam Davis, gerente de productos para perforadoras y grandes motoniveladoras en Hastings Deering, en el comunicado de prensa de la empresa. “MACA tenía experiencia con el modelo anterior de la MD6250 y creyó que podían obtener el mismo valor y producción del nuevo modelo.”

“La MD6250 tiene un sistema hidráulico proporcional, lo que significa que la máquina hace menos ruido durante su operación y el circuito de ventilador sólo funciona cuando es necesario. La máquina sólo crea potencia cuando es necesario, lo cual reduce el calor, el ruido y la energía.”

Las dos perforadoras más grandes en la gama de Caterpillar, la MD6540C (diésel) y la MD6640 (con conexión eléctrica), son las siguientes en la línea a ser reemplazadas por nuevos modelos, pero la empresa aún no ha anunciado una fecha para esto. Estas perforadoras son las más comúnmente utilizadas en las minas de carbón donde perforan pozos de tronadura de gran diámetro.

Koodaideri Opta por la Autonomía

Anderson dijo que la empresa actualmente está observando un gran interés de los clientes mineros en tecnología y características de automatización, por lo que es un área de enfoque continuo para su equipo de I+D.

“Caterpillar está muy avanzado en su travesía por la autonomía y las perforadoras Cat son una parte importante de esto,” dijo. “El enfoque de la industria es en el empleo de la tecnología digital para ayudar a los equipos para que funcionen de manera más pro-
ductiva y eficiente. Hay también una fuerte demanda de las empresas mineras por la automatización. Sin embargo, no todas las operaciones mineras desean o necesitan una solución totalmente autónoma.

“Para satisfacer estas diferentes necesidades, la MD6250 y la MD6310 ofrecen un modelo general a la tecnología, utilizando el hardware y software de Cat que proporcionan funciones automatizadas que van desde la asistencia básica del operador, como la auto-nivelación, hasta la perforación autónoma de pasadas únicas. Este modelo general permite actualizar el nivel de automatización en terreno, a medida que las necesidades del cliente cambian.”

Hoy en día hay varios sitios que operan varios niveles de automatización y autonomía en las perforadoras Cat. El más reciente anunciado (mayo) fue la mina inteligente de Rio Tinto, Koodaideri, en Australia Occidental.

La mina de A$2.6 billones fue aprobada en noviembre del año pasado, y su construcción comenzaba a principios de este año. La Fase 1 de la operación ayudará a Rio Tinto a mantener su capacidad de producción existente, restituyendo la depreciación en otras partes del sistema. Se espera que la mina produzca 43 millones de toneladas métricas por año (tm/a), comenzando a finales del año 2021. Un estudio de pre-factibilidad de la Fase 2 de Koodaideri, el cual podría aumentar la capacidad anual a 70 millones de tm/a, está en curso.

Caterpillar anunció en mayo, con el apoyo de su concesionario local WesTrac, que suministrará una flota de 20 camiones autónomos 793F y cuatro perforadoras de pozos de tronadura autónomas a la mina, así como cargadores, bulldozers, niveladoras, excavadoras y carros de agua. La operación será en la primera mina en Pilbara de Rio Tinto a ser operada utilizando principalmente maquinaria Caterpillar. Las dos empresas también acordaron estudiar la posibilidad de aumentar a futuro los niveles de automatización de los equipos para trabajo pesado en la mina.

La maquinaria de Caterpillar será integrada al Sistema de Automatización de Mina de Rio Tinto, el cual recopila y mejora los datos creados por las operaciones mineras de la empresa, para mejorar la productividad en toda la red del mineral de hierro de Rio Tinto.