El Futuro de la Minería es Inteligente

Aarti Sörensen y Elisabeth Clausen, de RWTH Aachen, desentrañan el significado del término “minería inteligente” y explican su posible impacto en el futuro de la industria

Las tecnologías digitales tienen el potencial de aportar mejoras significativas a la minería al impulsar la calidad y la disponibilidad de la información, lo que, a su vez, puede conducir a un aumento de la productividad. Además, las tecnologías digitales coherentes pueden contribuir a reducir el impacto medioambiental. Por lo tanto, se asume que serán clave para la sostenibilidad de la industria minera o, al menos, para permitir mejoras significativas.

Es ampliamente aceptado que el futuro de la minería es “inteligente.” Sin embargo, como suele ocurrir con los eslóganes populares, su significado exacto es cada vez más difuso. Este artículo ofrece una visión general de la minería inteligente como término, concepto y tendencia mundial.

Definición de Minería Inteligente

Aunque el término “minería inteligente” se utiliza ahora ampliamente, aún no existe una definición establecida.

Algunas fuentes afirman que “smart” (inteligente) se refiere al uso de tecnologías digitales para hacer que la minería sea más específica (Specific), medible (Measurable), aceptada (Accepted), realista (Realistic) y programada (Timed), mientras que otras, como Hexagon Mining, señalan que el término “smart” comenzó como una abreviación de Self-Monitoring Analysis and Reporting Technologies (tecnologías de auto-monitoreo, análisis y reporting).

Como punto de partida, se puede afirmar que “smart” tiene que ver con el procesamiento de datos habilitado digitalmente, el cual se deriva de la evaluación de datos e información de las máquinas, dispositivos y componentes de planta conectados. Estos datos e información fluyen de vuelta a la organización para tomar mejores decisiones en tiempo real. La implementación exitosa de un ecosistema de dispositivos habilitados para IoT, lo cual permite a los gerentes y operadores de la planta tomar decisiones mejores y anticipadas, hace que una mina sea “inteligente.”

En el Instituto de Tecnologías Mineras Avanzadas (AMT) de la Universidad RWTH de Aquisgrán, definimos la minería inteligente como la conexión e integración inteligente de las máquinas mineras (componentes físicos) mediante las tecnologías de la información y la comunicación (cibersistemas) para formar los llamados sistemas ciberfísicos, en los que el intercambio y la transmisión de datos e información tienen lugar a través de una plataforma, el IoT industrial (Internet de las cosas).

La mina inteligente del futuro representa, por tanto, la visión a largo plazo de una mina conectada digitalmente y autónoma en la que los sistemas conectados son capaces de reducir el constante incremento de la complejidad hasta el punto de poder mejorar la toma de decisiones en tiempo real. Por lo tanto, las minas del futuro no sólo estarán integradas digitalmente, sino que también serán flexibles y selectivas, así como dinámicamente adaptables, robustas y fiables.

Componentes de una Operación “Smart”

En términos de infraestructura, los principales componentes de una mina inteligente incluyen:

• Equipos automatizados. Por ejemplo, excavadoras y camiones de descarga, cizalladores y correas transportadoras, equipos de perforación, chancadores, búnkeres, contenedores, etc.

• Hardware, como sensores, etiquetas RFID, infraestructura inalámbrica, drones, sistemas integrados, y

• Software, como soluciones en la nube y plataformas, soluciones de análisis de datos, software de imagen y modelado 3D y soluciones de gestión remota.

Además, las nuevas tecnologías, como las máquinas móviles modulares y los vehículos eléctricos alimentados por baterías (BEV), la integración de fuentes de energía renovables o incluso la impresión 3D in situ, pueden contribuir para hacer más inteligente la operación de una mina.

Además de la renuencia a menudo discutida para implementar tecnologías digitales nuevas (arriesgadas), los dos mayores retos a la hora de implementar estos componentes parecen ser el “qué” y el “cómo.”

Para decidir qué tecnologías se deben utilizar en una operación en particular, se requiere un sólido análisis de los problemas existentes, así como soluciones a la medida basadas en los resultados de la evaluación. Además, una infraestructura informática sólida y funcional es una base importante para garantizar una comunicación segura entre los distintos sistemas y tipos de equipos.

En este contexto, garantizar la interoperabilidad de los sistemas en particular es la clave para integrar las máquinas y los procesos en toda la mina y en toda la cadena de valor. Sin embargo, en la actualidad esto sigue siendo difícil de implementar debido a la falta de estandarización. Una contribución a la solución de este problema es, por ejemplo, el estándar de comunicación Open Platform Communications Unified Architecture (OPC UA) – (Plataforma abierta de comunicaciones con arquitectura unificada).

Para lograr un cambio fundamental en este contexto, los componentes informáticos deben adaptarse a cada faena minera e implementarse allí. Sin embargo, es precisamente aquí donde muchas empresas tienen sus problemas. Aunque hayan tomado medidas individuales, como el monitoreo de condiciones o la localización de personas mediante sensores, no las implementan en todas las faenas mineras.

La forma de introducir las tecnologías se refiere a todo el proceso de implementación e integración, a menudo en una operación en curso. Esto incluye la gestión de personal, la adaptación de los sistemas de gestión y los cambios en la cultura corporativa, así como un enfoque proactivo de los cambiantes requisitos de trabajo y de las cambiantes necesidades de cualificación del personal y de los nuevos empleados que se contraten. Por lo tanto, hay que dar mucha importancia a su capacitación y a garantizar la lealtad y retención a largo plazo a la empresa.

El Rol de la Investigación y la Innovación

Aunque se ha avanzado mucho en la última década y ya se dispone de una amplia gama de tecnologías “inteligentes,” todavía hay retos que deben abordarse mediante la investigación, la innovación y la cooperación.

Un área que puede ayudar a desarrollar aún más los sistemas autónomos con apoyo digital será el uso creciente de la inteligencia artificial (IA), el aprendizaje automático, la automatización de procesos basada en la robótica, el análisis sofisticado de sistemas y la modelización. Esto nos permitirá entender los datos y desarrollar de este modo conciencia de la situación, así como obtener información sobre los procesos generales en tiempo casi real (a tiempo) y determinar qué posibles cursos de acción se deben considerar.

La complejidad y las duras condiciones, especialmente en la minería subterránea, requieren desarrollos tecnológicos, apoyados por investigaciones adicionales, especialmente en relación al desarrollo de sistemas autónomos subterráneos. Mientras que la localización del personal y los equipos en algunas minas se ha realizado con la ayuda de redes Wi-Fi, la localización, posicionamiento y navegación subterráneos autónomos de las máquinas, así como los sistemas de comunicación entre máquinas, todavía requieren investigación e innovación.

El AMT es uno de los pocos institutos de investigación en todo el mundo que lleva a cabo investigación aplicada sobre tecnologías de sensores alternativas, como la tecnología de banda ultra-ancha (UWB) y la fusión de sensores para seguir avanzando en el desarrollo de máquinas automatizadas y autónomas para su uso en las exigentes condiciones de la extracción de materias primas.

Otro aspecto importante es el desarrollo posterior de un estándar de interoperabilidad para el intercambio de datos seguro y fiable entre máquinas a través de los estándares OPC para máquinas mineras. El OPC UA es un estándar de comunicación orientado a los servicios, independiente del fabricante y de la plataforma, que desempeñará un rol importante en el fomento de desarrollos autónomos en la minería.

VDMA Mining está asumiendo un rol de liderazgo en el desarrollo de OPC UA CS Mining, el estándar OPC UA adaptado para la industria minera. VDMA Mining coopera con una serie de empresas que participan activamente en el desarrollo de OPC UA CS Mining. El AMT apoya a VDMA Mining en este proceso, y los representantes del actual estándar internacional de intercambio de datos de excavación de rocas (International Rock Excavation Data Exchange Standard, IREDES) también participan en el proceso.

Además, VDMA Mining está en contacto con el Grupo de Directrices Mineras Globales (Global Mining Guidelines Group, GMG) para garantizar que las normas sean compatibles a nivel mundial y se difundan a nivel internacional.

Otro ámbito al que puede contribuir la investigación prospectiva de nuevos métodos y tecnologías es el desarrollo posterior de métodos de minería selectivos y de bajo impacto para aumentar la eficiencia y la seguridad de los recursos, reduciendo al mismo tiempo la cantidad de material de recubrimiento o estéril producido durante la producción.

Se ha avanzado mucho en el procesamiento primario con el objetivo de consumir menos energía, agua y productos químicos y, al mismo tiempo, aumentar la proporción de roca valiosa extraída. En cuanto a la extracción selectiva, los avances en la detección de material en tiempo real (por ejemplo, durante el proceso de transporte y/o antes del procesamiento) pueden contribuir aún más a reducir la cantidad de material estéril a procesar, optimizando además la eficiencia de los recursos y el consumo de energía. En este ámbito, el AMT es pionero en el uso de la termografía infrarroja como método de obtención de imágenes y de la tecnología de emisión acústica para la caracterización de materiales integrada en el proceso.

Es Hora de Ser Inteligentes

Aunque la investigación y la innovación desempeñan un rol importante para que la industria minera esté preparada para el futuro, si los beneficios de la minería inteligente se materializan plenamente, éstas deben ir acompañadas de una visión clara para reducir el impacto medioambiental de las operaciones y mejorar al mismo tiempo la productividad y la seguridad.

El AMT, en colaboración con VDMA Mining y DMT GmbH & Co KG, organiza la Conferencia sobre Minería Inteligente cada dos años para fomentar la cooperación dentro de la industria y proporcionar una plataforma donde se puedan presentar y debatir los nuevos avances tecnológicos con un público internacional. El próximo evento tendrá lugar en noviembre de 2021, y proporcionará a los expertos de la industria, a las empresas nuevas y a los proveedores de tecnología la oportunidad de presentar nuevas soluciones y fomentar la cooperación a nivel nacional e internacional.

Más información en: www.amt.rwth-aachen.de/en/conferences.html

Una versión ampliada de este artículo apareció por primera vez en la revista Mining Report.