Los operadores de flota mineras continuamente buscan métodos y tecnologías conducentes a una mejor gestión de activos. El monitoreo remoto de la condición de una máquina brinda amplias posibilidades para mejoramientos en esta área.
Por Russell A. Carter, Editor General
El colapso económico que desinfló el último auge económico de la industria originó importantes cambios a todo nivel en las compañías mineras—algunas no pudieron hacer frente a la presión financiera y fallaron; muchas redujeron costos hasta los huesos y sobrevivieron; y otras enfocaron en forma más clara el cambiado panorama económico a través del cual tendrán que maniobrar durante el futuro previsible.
Las compañías comenzaron a buscar nuevas formas de resolver antiguos problemas, incluyendo aquellos planteados por uno de los desafíos más comunes del negocio: gestión económica de recursos en una industria de alta capitalización como la minería. Algunas se apartaron de estos estudios firmemente convencidas que podrían elevar su desempeño dándole una vuelta en 180° a su filosofía convencional de gestión de activos. En lugar de considerar sus prácticas de gestión de activos como una serie de transacciones—comprar, mantener y disponer, por ejemplo—lo veían como una estrategia. Y en lugar de tratarlos como un centro de costos, trataban de convertirla en una ventaja competitiva.
A nivel de la mina, esta estrategia requiere una serie de compromisos, algunos de los cuales incluyen implementar los mejores elementos—los bienes de capital correctos; capacitación a la gerencia a los trabajadores y ‘hacerse de’ el programa y las políticas; y herramientas de software de gestión de activos—para lograr el resultado deseado. Las minas que han hecho estos compromisos normalmente son fáciles de identificar. Por ejemplo, cuando el gerente de mantención puede echar una mirada a la pantalla de un computador y decirle a un visitante el número de toneladas transportadas hasta la fecha, la cantidad de combustible usado para ese periodo hasta la fracción de un galón, el tiempo hasta la próxima mantención preventiva, y quizá incluso la vida útil que le queda a la tolva de un camión que va pasando, es una buena indicación de que las consideraciones de gestión de activos entran en una serie de los indicadores claves de desempeño de esa mina.
Junto a un conjunto de indicadores de desempeño que permiten a la mina evaluar cuán bien lo está haciendo para cumplir sus objetivos, otros aspectos de la gestión de activos incluyen la aplicación de programas de mantención basados en la condición, administrando en forma efectiva los equipos y el personal disponible, y monitoreando continuamente las condiciones de operación y el estado de la ‘salud’ de la máquina de todos los activos claves.
El Costo de la Falla
Para minería a cielo abierto, el término ‘activos claves’ se plica principalmente a la flota móvil—las palas, camiones y equipos de apoyo usados para movilizar la cantidad necesaria de material cada día desde la mina hasta el molino. De hecho, el carguío, transporte y apoyo, de acuerdo a cifras recopiladas por el grupo Global Mining de Caterpillar, representan casi tres cuartos de los costos totales de extracción para una típica mina a rajo abierto que moviliza de 200.000 a 300.000 t/d, con 400 a 500 pies de levante vertical y distancias de acarreo promedio (ver el gráfico de más abajo).
Y, dependiendo del tamaño de los equipos y del tipo de material que se está extrayendo, la pérdida por hora de ingresos como resultado de operaciones ineficientes o detenciones inesperadas puede ser considerable, tal como de muestra en la tabla de más abajo.
Pero incluso la el esquema de flota más óptimo está a merced de eventos incontrolables o imprevistos: cambios repentinos en el clima pueden cambiar las condiciones del rajo en cuestión de minutos; fallas mecánicas en equipos claves pueden atrasar mucho la transportación; y siempre que hay humanos involucrados, los accidentes, enfermedades o falta de atención pueden causar demoras inesperadas.
Reconociendo esto, las operaciones exitosas se enfocan en gestionar los aspectos de la operación de la flota que pueden ser previstos y controlados, tales como la implementación de ajustes rápidos de capacidad cuando sean necesarios, programando la mantención para una máxima efectividad, y monitoreando en tiempo-real o casi-real la ‘salud’ mecánica de los equipos claves. En especial, avances en tecnología de redes, telemetría y análisis de datos han permitido a los fabricantes de equipos originales (OEM) ofrecer—y a los usuarios finales beneficiarse de—un conjunto de capacidades de monitoreo a distancia que pueden ajustarse para satisfacer las exigencias de las faenas mineras en lugares aislados y en los que están más cerca de fuentes de servicio pero que sin embargo necesitan una rápida detección, análisis y corrección de las fallas que están obstaculizando a los equipos.
En esta área, los principales proveedores de equipos están siguiendo la misma filosofía que han abrazado las compañías mineras más importantes: transformando lo que comenzó como una capacidad principalmente transaccional para la gestión de activos (monitorear e identificar cambios en la ‘salud’ de la máquina en tiempo real o casi real) en una herramienta competitiva; en el caso de ellos, una que permite a los OEM presentar nuevas opciones de equipos, mejores ofertas de servicio post-venta y la probabilidad de mayor disponibilidad de la máquina para sus clientes. Es una tendencia que lógicamente se ajusta a los “hechos de la vida” en el lugar de trabajo y en la sala de juntas corporativa.
En el terreno, los OEM enfrentan un desafío constante por encontrar maneras de mantener sus equipos operando con máxima confiabilidad, porque: 1) Los nuevos equipos son más grandes, más complejos y más costosos, y una detención no planificada tiene un efecto más grande en el rendimiento de la mina; 2) Los equipos a menudo se ubican en lugares remotos donde las condiciones locales y otros factores pueden hacer difícil monitorear la ‘salud’ de la máquina a intervalos cercanos en tiempo; 3) Puede ser difícil diagnosticar problemas mientras una máquina está en marcha; y 4) Incluso cuando un problema puede ser diagnosticado en el acto por un técnico, tener acceso a los componentes afectados generalmente no es fácil.
En la vereda corporativa, los OEM y los productores enfrentan una creciente presión para encontrar soluciones más económicas en cuatro áreas que impactan directamente la gestión de activos: productividad, seguridad, gestión del ciclo de vida y sustentabilidad. Las compañías más exitosas entienden que el monitoreo a distancia—e incluso la operación a distancia—de sus productos y flotas de producción ofrece un amplio camino de oportunidades para lograr el éxito en estas áreas.
El cálculo del ciclo de vida, por ejemplo, hace mucho tiempo es usado por los operadores de las minas como un metodología estándar para tomar decisiones de compra de equipos, pero incorporar información tomada de los registros más recientes de mantención y máquina-evento puede proporcionar una descripción más clara del rendimiento y los costos proyectados de un activo. También es probable que los datos de la ‘salud’ de la máquina claramente identificables y actualizados puedan reforzar la efectividad total de la plataforma de Planificación de Recursos Empresariales de una compañía.
En un informe publicado en Noviembre del 2008* destaca como las compañías “mejores en su clase” aplicaron la gestión de activos para lograr mejor desempeño corporativo y operacional, la firma de investigación y consultoría Aberdeen Group afirmó: Las compañías “Mejores en su Clase” son capaces de reducir costos, maximizar el Retorno sobre los Activos, y lograr una ventaja competitiva a través de una estrategia de confiabilidad de activos que genere una mejor rentabilidad y valor para los accionistas.
Las compañías “Mejores en su Clase” tienen más probabilidades que otras compañías de adoptar soluciones de Gestión del Rendimiento de los Activos (APM), Inteligencia de Fabricación Empresarial (EMI), e Inteligencia de Negocios (BI). Estos proveedores también pueden proporcionar herramientas de monitoreo para implementar con éxito la Mantención Centrada en la Confiabilidad (RCM) y la Mantención Basada en la Condición (CBM).
Las compañías “Mejores en su Clase” son capaces de implementar con éxito avanzadas estrategias de gestión de activos tales como RCM y CBM mediante el uso de herramientas de monitoreo de rendimiento, dinámicas de trabajo automatizadas, analítica, tableros de mando, monitoreo remoto y herramientas de manejo de riesgos. También hay más posibilidades que las compañías Mejores en su Clase implementen herramientas de Gestión de Datos Maestros (MDM) para recolectar datos de ingeniería, mantención, operaciones, e incluso de proveedores, y almacenar esos grupos de datos diferentes en una locación centralizada, brindando a los empleados información a petición del ciclo de vida de activos completo.”
Todos los principales OEM que suministran equipos móviles para la industria minera ahora ofrecen sus propios sistemas de monitoreo y generación de informes de la ‘salud’ de la máquina, cuyo alcance a menudo pueden adaptarse a los recursos y necesidades específicas del usuario final. Algunos están disponibles como un sistema integrado que recolecta datos para descarga periódica, o como parte de un sistema inalámbrico que transmite datos en tiempo real/casi real, o ambos. Estos incluyen al VIMS de Caterpillar, el KOMTRAX Plus (antes VHMS) de Komatsu, el PreVail de P&H Mining Equipment; el Centro de Información de la Máquina de Hitachi; y el sistema LiDAT de Liebherr, sólo por nombrar algunos.
Un rápido vistazo a las variadas características del sistema VIMS de Cat muestran como algunos de estos sistemas pueden ser personalizarse. VIMS tiene dos versiones: el sistema integrado VIMS usa mensajes en pantalla para alertar a los operadores sobre problemas de condición de la máquina. El sistema externo emplea herramientas de software para rastrear tendencias, monitorear el rendimiento de la máquina y programar el mantenimiento. Los datos de VIMS pueden ser transmitidos inalámbricamente para monitoreo de mantención del tiempo real, diagnóstico de servicio y gestión de la máquina.
La última generación del sistema, el VIMS 3G, incluye funcionalidad mejorada, junto con capacidades de comunicación ampliadas. Estas nuevas funciones permiten a los usuarios visualizar datos de la máquina en tiempo casi real en hasta 10 parámetros de máquina en un navegador Web; obtener descargas más rápidas, presentar un regulador Ethernet incrustado que permite una mayor capacidad de banda ancha; y ofrecer una interfaz uniforme con los actuales sistemas VIMS—toda las información generada por VIMS 3G, VIMS Guardian, y todos los sistemas VIMS anteriores son compatibles con el software externo VIMSpc actual.
Algunos de estos sistemas de monitoreo y ‘salud’ de máquina OEM se combinan con análisis de base de datos y servicios de distribución que permiten a los OEM analizar datos de una variedad de máquinas, elaborar útiles propuestas para mejorar el rendimiento de las máquinas de sus clientes, distribuir información de servicio actualizada para sus distribuidores, y emplear los datos analizados en sus actividades de desarrollo de producto.
Por ejemplo, el WebCare de Komatsu es un servicio basado en tecnología Web que trabaja en conjunto con el sistema KOMTRAX Plus RHM en máquinas de clase minera para almacenar datos monitoreados y también resultados de análisis de aceite y desgaste. El acceso a la base de datos está disponible para las divisiones de Komatsu que trabajan juntas para dar soporte técnico a los distribuidores, y también para distribuidores registrados para su propio uso. WebCARE automática y periódicamente crea informes y gráficas enviados vía correo electrónico para ayudar a los distribuidores de Komatsu.
Motores para Excavadoras
Los mejoramientos en las comunicaciones de datos de red, junto con la mayor preocupación de las compañías mineras acerca de centrarse en actividades “fundamentales”, también son impulsores clave en el desarrollo de sistemas de monitoreo remoto en tiempo real y casi real, y esta actividad ahora abarca la línea completa de maquinaria minera desde los motores diesel hasta las palas con cable. Por ejemplo, el fabricante de motores MTU informa que sus clientes pueden, al ingresar a un sitio Web protegido con clave, aprovechar la tecnología de Servicios Remotos de MTU para chequear los últimos datos de operación de sus motores diesel MTU desde cualquier parte del mundo. Los beneficios: rápidos tiempos de reacción, prevención efectiva de fallas y opciones de respuesta flexibles en caso de problemas.
En una instalación en el norte de Chile, tres técnicos estudian sus pantallas atentamente como una serie de cifras a través de los monitores, mostrando información tal como revoluciones por minuto, temperaturas del aceite y consumo de combustible de los motores de vehículos mineros en servicio en la gran mina a rajo abierto de cobre Chuquicamata de Codelco. Desde una sala de control cerca de la mina, los técnicos rastrean y analizan los datos medidos transmitidos hasta sus escritorios por señal de radio. Si, por ejemplo, la temperatura del aceite en un motor monitoreado aumenta por sobre cierto nivel, ellos inmediatamente analizan las posibles causas y examinan otros datos operacionales pertinentes—a la distancia, sin tener que interrumpir operaciones en curso.
MTU dice que su tecnología de Servicios Remotos cubre todos los servicios que puedan ser realizados con la ayuda de comunicación remota de datos, y en el futuro estas capacidades serán automáticamente incluidas en los contratos de mantención así como el monitoreo de estado para motores o sistemas completos.
En el pasado—y a menudo en el presente—los datos de operación deben ser leídos directamente desde un motor usando herramientas de diagnóstico especiales. Con un laptop conectado al computador de manejo del motor, un técnico puede chequear la temperatura del refrigerante o la presión del combustible, pero esta práctica a menudo saca de servicio al vehículo.
Aquí es donde entra la comunicación remota de datos. En lugar de tener puesto un enchufe en el motor en terreno, un técnico puede recuperar datos relevantes en forma remota donde quiera que esté el motor en ese momento. La información es actualizada cada 10 minutos e incluso puede accederse a ella en tiempo real si es necesario. Al cliente se le proporciona un registrador de datos (unidad de telemetría) más una antena y un conductor de conexión para el propósito, junto con una tarjeta SIM. También dan acceso a una aplicación segura basada en Web mediante la cual pueden recuperar y analizar sus datos de operación. “De esa manera podemos estar completamente seguros que solamente las personas debidamente autorizadas puedan ver los datos,” dijo el Gerente de Proyecto MTU, Reinhard Haller.
El componente esencial de la característica de transmisión remota de datos de MTU es una caja de plata de aproximadamente la mitad del tamaño de un video cassette—un registrador de datos que recolecta todos los datos relevantes del motor. Obtiene la información directamente de la electrónica de manejo del motor por medio de un enlace para transmisión de datos CAN existente, y si el cliente lo desea, también puede detectar una señal de GPS de forma que su ubicación pueda ser determinada en cualquier momento. Al igual que con un teléfono móvil, la tarjeta SIM únicamente identifica al transmisor y permite que los datos sean enviados por una red de comunicaciones móvil mediante un enlace VPN seguro.
Tan pronto llegan los datos al servidor MTU, se almacenan en forma segura y se analizan automáticamente. Los usuarios autorizados pueden entonces chequear la condición de los motores monitoreados ingresando al portal corporativo de clientes MTU con un PIN o una contraseña. La visualización puede ajustarse a una serie de configuraciones individuales en la interfaz del usuario. Opciones tales como el intervalo de tiempo para la transmisión de datos y los umbrales de alarma pueden ser especificados. Si los datos del motor sobrepasan un rango de tolerancia previamente definido, aparece en rojo en la página Web y el cliente puede responder a ello. De acuerdo a MTU, durante el transcurso del próximo año también se agregará un centro de llamadas de urgencia; los clientes que se conecten al sistema a intervalos regulares pueden recibir una notificación automática por mensaje de texto o correo electrónico si se detecta algún problema.
A intervalos regulares cortos el registrador de datos de monitoreo remoto almacena temporalmente los datos entrantes para evitar que la pantalla quede en blanco cuando un vehículo minero pase por un punto muerto de transmisión, por ejemplo. Esta característica permite a un operador o a un técnico visualizar las últimas lecturas disponibles en el sitio Web a pesar de algún corte temporal en la comunicación. Además, a lo menos ocho semanas de datos anteriores del motor se pueden recuperar a fin de simplificar el trabajo de planificación o mantenimiento y la futura utilización.
Información tal como la temperatura de aire de entrada como también la velocidad del motor o la velocidad del vehículo es organizada en forma tabular en las pantallas del monitor. Los espectadores también pueden comparar gráficamente hasta seis diferentes grupos de datos. Si se necesita comparar varios motores, su ubicación puede ser mostrada en un mapa o en una imagen satelital.
“Al igual que los datos del motor, que pueden ser recibidos y analizados en tiempo real, la mayor ventaja de la comunicación remota de datos es que usted puede chequear los motores sin importar su ubicación y puede tomar medidas correctivas inmediatamente si hay algún problema,” dijo Haller. “No sólo se ahorra tener que viajar a lugares remotos, también facilita la mantención y el mantenimiento a los operadores y distribuidores cuyos motores están diseminados por el mundo—especialmente a la hora de minimizar o incluso eliminar completamente incidentes no programados.”
Manteniéndose al Día con los Mejoramientos
La última generación de palas eléctricas con cable también ofrece opciones ampliamente mejoradas para monitoreo remoto, y los dos principales proveedores, P&H Mining Equipment y Bucyrus International, permanentemente han actualizado las capacidades de RHM para sus productos impulsados por AC más nuevos para igualarse con la avanzada tecnología usada en estas máquinas. Los sistemas RHM conocidos como AccessDirect de Bucyrus y PreVail de P&H están estrechamente integrados al diseño de la pala y proporcionan identificación de fallas, monitoreo de condiciones y resolución de problemas sobre rutas seguras de datos. En el caso del último modelo de Bucyrus, la 495HR Super 2, se distingue de tal forma que el diseño de extremo delantero del HydraCrowd parece ofrecerlo mejor de los dos mundos: mejor rendimiento con menos mantenimiento que la configuración convencional del frente de la pala; junto con más funciones de instrumentación para un mejor monitoreo y capacidades de diagnóstico.
El sistema PreVail (Disponibilidad Predictiva) de P&H utiliza su sistema de Comunicaciones Remotas ShoveLink, que recupera información de operaciones, producción y mantención a petición. Con ShoveLink y el sistema de control Centurion—ambos aparecieron juntos en las palas Serie-C de la compañía y también se han adaptado a gran cantidad de máquinas más antiguas—la información integrada de una máquina puede ser emitida a PCs remotos por un enlace Ethernet inalámbrico.
Trabajando con Matrikon, que introdujo su propio sistema RHM Monitor de Equipos Móviles el 2008, P&H diseñó PreVail para aprovechar los avances en SCADA y en tecnología inalámbrica de transmisión de datos para permitir al personal de operaciones y mantención de la mina, a los técnicos de servicio del proveedor y a ingenieros de P&H en la fábrica identificar y analizar una serie de datos y parámetros de rendimiento de la pala. Permite al personal autorizado determinar la causa basal de problemas de rendimiento o fallas en el sistema de accionamiento y/o control, evalúa el rendimiento pala a pala y la eficiencia operador a operador, indica exactamente que palas pudieran estar operando más allá de los límites de diseño, y facilita la priorización de las tareas de mantención.
Un ejemplo reciente tomado de archivos del historial de casos de P&H muestra cómo PreVail fue usado por ingenieros P&H para corregir un problema crítico que involucraba a una pala 4100-class que estaba experimentando una oleada de fallas eléctricas y disparos del desviador. En forma remota, ingenieros de P&H usaron PreVail para examinar evolución de datos y secuenciamiento de eventos para correlacionar los disparos del desviador con voltaje de energía entrante bajo o errático debido posiblemente a un cable de energía demasiado largo, luego usaron las capacidades de análisis de PreVail para centrarse en el sistema de compensación de potencia reactiva (RPC) de la pala y en el voltaje de la línea de entrada. Mediante PreVail ellos fueron capaces de programar un modelo matemático de Monitoreo de Equipos Basado en la Condición (CBEM) para la pala, incluyendo varios parámetros relativos a la regulación de voltaje. El programa CBEM permitió a PreVail predecir condiciones suaves de la línea antes que el problema se volviera dañino para la pala y automáticamente generara una alerta d advertencia por correo electrónico para la gerencia de la mina y para P&H. El proceso completo, de acuerdo a P&H, tardó menos de dos horas.
