En la minería, la optimización operativa y el mantenimiento predictivo son más urgentes que nunca, al igual que la necesidad de mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones de CO2. ¿Cómo está ABB utilizando soluciones innovadoras de minería autónoma, electrificación y digitalización para abordar estos retos?
Las empresas mineras se enfrentan a muchos desafíos: los minerales de fácil acceso en su mayoría han desaparecido y las reservas conocidas de minerales están disminuyendo; las minas a menudo se encuentran en lugares remotos; y los costes de mano de obra y energía siguen siendo un gasto general constante. También existen presiones para mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones de CO2.
Para hacer frente a estos desafíos, la mina del futuro se concibe como una mina libre de CO2 y autónoma: una empresa de minería digital segura en la que cada detalle operativo está conectado y que está construida en torno a la sostenibilidad. ABB ya ofrece soluciones exhaustivas e integradas de electrificación, automatización, accionamientos, motores e infraestructura para ayudar a optimizar el desempeño general de sus clientes de minería, desde la mina hasta el puerto. La tecnología digital de ABB impulsa la potencia y la productividad de las minas, aumenta la disponibilidad de los equipos y reduce los costes de explotación a lo largo de la vida útil agrupando a personas, equipos y servicios. La empresa también está ayudando a las minas a volverse totalmente eléctricas y a maximizar su eficiencia energética mediante la optimización de procesos.
Avanzando hacia una minería autónoma
Actualmente, ninguna mina es totalmente autónoma. De hecho, es poco probable que las minas lleguen a ser nunca 100% autónomas y, en la actualidad, muchas minas solo disponen de islas de equipos autónomos. Son muchos los beneficios del funcionamiento autónomo en las minas. Por ejemplo, la tecnología autónoma permite la reubicación de personal de áreas inseguras, contaminadas y polvorientas a lugares más seguros. En el futuro, habrá menos personas trabajando en la mina; en su lugar, la producción de la mina se supervisará en remoto y habrá más personal trabajando en cómodas salas de control centralizadas en zonas urbanas, donde la contratación de empleados es más sencilla. El funcionamiento autónomo también promueve el mantenimiento predictivo, lo que reduce los costes de reparación y el tiempo de inactividad no planificado y puede permitir la optimización de procesos para reducir las emisiones de CO2 y el uso de recursos (como el agua). Los equipos autónomos o semiautónomos ya están empezando a desempeñar un papel en tareas de perforación y voladura y en el acopio.
Por ejemplo, el sistema de cintas transportadoras y acopio de la mina de lignito Schleenhain de MIBRAG en Alemania se opera automáticamente mediante un sistema ABB Advant desde una sala de control central. La reciente actualización a ABB Ability™ System 800xA migró todas las instalaciones de control y accionamiento a la última tecnología, dando a paso a nuevas posibilidades de mejoras operativas. Las dos recogedoras de pórtico y una apiladora de la mina de Schleenhain también se operan de forma autónoma y el alcance del proyecto también incluyó accionamientos, instrumentación, elementos auxiliares, televisión de circuito cerrado (CCTV), infraestructura de comunicación y una primera versión del ABB Ability™ Stockyard Management System.
Al pasar a un funcionamiento autónomo como el proceso de gestión de materiales aquí descrito, la colaboración entre los expertos en minería y tecnología de ABB y los clientes es esencial. Los fabricantes de equipos originales (OEM) también desempeñarán un papel importante, ya que la interoperabilidad y la estandarización de los productos son aspectos indispensables.
Tecnología para la automatización de la minería
Las innovaciones en inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático y el Internet de las cosas industrial (IIoT) pueden ahorrar al sector minero unos 373 milmillones de dólares para 2025 automatizando el funcionamiento de la maquinaria, facilitando el mantenimiento predictivo, mejorando la trazabilidad, aprovechando el poder de los datos y los análisis en tiempo real y proporcionando visibilidad en toda la cadena de valor de la mina al mercado. En la automatización de la minería, el acceso a datos operativos precisos y en tiempo real es clave. Si bien estos datos siempre han sido importantes, una buena toma de decisiones de negocio ahora requiere la entrada constante de datos procedentes de activos físicos, fábricas, plantas distribuidas en múltiples áreas geográficas, dominios industriales y marcos regulatorios. Esta evolución de los datos ha requerido la integración vertical de modelos de tecnología de la información (TI) «de arriba abajo» y tecnología operativa (TO) «de abajo arriba» que tradicionalmente estaban separados.
Para el fabricante moderno, los datos ahora están unificados y están presentes en toda la organización, desde la gestión de la cadena de suministro hasta las operaciones de fabricación y el servicio postventa, y constituyen uno de sus activos más valiosos. Hoy en día, las máquinas y los procesos inteligentes optimizados para datos pueden recibir información de una amplia gama de fuentes para permitir una fabricación más ágil, mejorar la seguridad y la eficiencia de la producción, permitir operaciones en remoto y móviles y ofrecer una mayor perspectiva del desempeño operativo. La integración de datos procedentes de equipos, procesos, plantas y sistemas de negocio ofrece a los jefes de negocio visibilidad y control a nivel de toda la organización. Los sistemas conectados pueden comunicarse para detectar flujos de carga desequilibrados y realizar correcciones automáticamente para evitar interrupciones. La integración de la TI y la TO es el punto de partida de la empresa digital.
Otra mina europea ofrece un buen ejemplo de cómo los datos y la digitalización pueden transformar un activo de minería maduro. En esta mina, ABB instaló un sistema de control distribuido (DCS) para integrar los datos de todas las funciones críticas, como la gestión del agua, la trituración, la actividad de la cinta transportadora, la carga del skip, el bombeo y el concentrador en una única operación eficiente. Los servicios constantes de supervisión en remoto proporcionan acceso a datos en tiempo real de equipos críticos para la misión, de manera que los ingenieros pueden tomar decisiones de mantenimiento predictivo antes de que algo salga mal. Un nuevo sistema de ventilación a demanda, ABB Ability™ Ventilation Optimizer, reconoce ahora la ubicación de personas y vehículos dentro de la mina y suministra aire fresco cuando es necesario. Ventilation Optimizer puede suponer hasta un 50% de ahorro de energía de ventilación (reducción del 40% del consumo de energía de ventilación en la mina mencionada). También mejora la seguridad en caso de incendio al evitar, entre otros, la propagación del humo y permitir una expulsión más rápida de gases. Ventilation Optimizer permite fácilmente la instalación de ventiladores adicionales o el traslado temporal de ventiladores allá donde más se necesitan. En otra mina, Ventilation Optimizer consiguió ahorros de energía de ventilación del 54%, además de ahorros de energía de calefacción del aire del 21%, durante su primer año de uso.
A medida que la minería se automatiza y digitaliza cada vez más, la ciberseguridad se vuelve fundamental para el funcionamiento del negocio. Por este motivo, las empresas deben integrar un marco de trabajo de ciberseguridad que incluya las funciones de Identificar, Proteger, Detectar, Responder y Recuperar, que es una forma de establecer medidas de protección proactivas además de prepararse para el peor escenario. ABB AbilityTM Cyber Security Fingerprint cubre la función de Identificar, ya que el servicio identifica las vulnerabilidades del sistema de control crítico de las instalaciones mineras poniendo el foco en tres áreas: procedimientos y protocolos; políticas de seguridad del grupo; y configuración de servidores y estaciones de trabajo. La solución combina la información procedente de un sistema de control ABB con la información obtenida a partir de entrevistas con el personal de la plantilla. A continuación, la solución genera un informe detallado sobre las lagunas de las medidas de ciberseguridad en vigor de la empresa y utiliza una herramienta de análisis para comparar los resultados con los estándares reconocidos del sector. El uso de esta herramienta permite a las empresas reducir las vulnerabilidades y aplicar una estrategia de seguridad centrada y sostenible.
La era de las minas totalmente eléctricas
A medida que las minas intensifican sus esfuerzos por reducir costes y aumentar la eficiencia, el suministro de energía se convierte en una de las principales dificultades. Además del coste de suministrar combustible diésel en emplazamientos remotos, también existen costes de mantenimiento, reparación y reemplazo de vehículos impulsados por diésel. Además, la minería es una industria que consume mucha energía y las leyes cada vez más bajas de los minerales requieren que se requiera más energía por tonelada de producto final extraído. Los precios más ajustados de las materias primas estrechan aún más los márgenes. Además, los niveles admisibles de contaminantes del aire en las minas, como las partículas diésel, el carbono total, el carbono elemental y el dióxido de nitrógeno, son objeto de estrictas normas. El cumplimiento de estas normas implica costes de mitigación.
La electrificación puede ayudar a aliviar esta situación. Por ejemplo, los vehículos eléctricos (VE) no solo producen cero emisiones, sino que también producen menos calor residual, lo que reduce los costes de refrigeración. Para 2028, se prevé que las operaciones mineras utilicen más de 30 000 vehículos eléctricos (híbridos y eléctricos puros), con un valor comercial de 9000 millones de dólares. Estos activos eléctricos, conectados a sistemas digitales y de automatización, pueden supervisar y controlar procesos con vistas a optimizar las operaciones y el uso de energía y hacerlos más sostenibles. En una mina de cobre en concreto, los esfuerzos de electrificación y automatización de ABB mediante un sistema de asistencia de troles eléctricos para camiones mineros contribuyen a ahorrar 830m3 de diésel al año y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 80% con un carril de prueba de 700 m y una estación rectificadora de 2700 V CC de 10 MW. Cuatro camiones, de 4,5 MW cada uno (no todos funcionan al mismo tiempo), están equipados con pantógrafos. Otras ventajas son la mejora de la calidad del aire local, la reducción del coste de producción, el menor mantenimiento del motor, las velocidades más altas (casi el doble que las de los vehículos diésel), la necesidad de menos camiones y la reducción del ruido, las vibraciones y los tiempos de ciclo.
Digitalización, electrificación y automatización dela minería
La digitalización, la electrificación y la automatización están ayudando al sector minero a afrontar los retos que plantea la disminución de los recursos minerales, las ubicaciones remotas y el aumento de los costes de mano de obra y electricidad. Estas tecnologías también ayudan a los mineros a mejorar la eficiencia energética general, reducir las emisionesde CO2 y, así, operar de una manera más sostenible. La oferta integral e integrada de ABB, denominada ABB Ability™ MineOptimize, abarca desde electrificación hasta soluciones digitales y permite a las empresas mineras conseguir productividad y sostenibilidad desde la mina hasta el puerto.
Este artículo aparece publicado en el nº 529 de Automática e Instrumentación
Págs. 38 a 40
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