Desde la actual «mina digital» que está redefiniendo los enfoques de análisis y programación dinámica a la automatización integrada y la movilidad habilitada en la nube, las empresas mineras están aumentando la productividad y reduciendo los costos a un ritmo sin precedentes.
Pero un área que ha eludido la automatización durante años es el proceso de carga de los propios vehículos subterráneos LHD. El desafío siempre ha sido cómo crear un sistema automatizado con la capacidad de medir de manera efectiva la diferencia de tamaño y configuración de las pilas de rocas a medida que las cargas se dispersan continuamente. El progreso también se está estancando por las condiciones subterráneas, que normalmente hacen que la tecnología de la cámara sea ineficaz al evitar que el sistema pueda «ver» las pilas de rocas.
Tecnología táctil robótica
Un nuevo avance tecnológico radical llamado carga robótica autoajustable (ATRL), que se lanzará a finales de este año, finalmente puede haber resuelto el problema.
La tecnología es el resultado de una colaboración única entre Queen’s Mining Systems Laboratory (MSL) en Canadá; El Centro de Sistemas de Sensores Autónomos Aplicados de la Universidad de Örebro en Suecia; y Atlas Copco Rock Drill, también de Suecia. La diferencia clave es que ATRL permite que los vehículos LHD automatizados «sientan» en lugar de «ver» el montón de rocas y realicen los ajustes correspondientes.
El sistema ATRL se basa en un nuevo desarrollo iniciado por los investigadores de MSL, dirigido por Joshua Marshall y Heshan Fernando, que utiliza el control de admisión. Esto ve la carga robótica desde la perspectiva de modular la admitancia, es decir, la relación fuerza / velocidad entre el cargador y la pila de rocas. Esta solución táctil permite a la máquina trabajar en entornos oscuros y polvorientos sin necesidad de tecnología de cámara.
A mitad de camino hacia la automatización de clasificación
Marshall explica que, “La sensación se realiza mediante los sensores existentes en los cilindros hidráulicos de la máquina. A medida que el cucharón se mueve hacia adentro, las fuerzas lo empujan y las presiones cambian en los cilindros y usamos esas señales de presión para informarnos sobre el nivel de interacción cucharón / roca ”. El objetivo es garantizar que haya suficiente interacción cucharón / roca para que se llene el cucharón. Si hay demasiada fuerza, el balde se atascará: muy poca y no se llenará correctamente.
El desafío al que se enfrenta el equipo no se puede subestimar. La automatización de LHD es compleja y, por lo general, un vehículo LHD con control remoto puede equiparse con hasta 150 sensores. Una fuente de MSL dijo: “Ahora estamos a mitad de camino y hasta ahora hemos tenido un gran éxito. Nuestros logros se deben en gran parte al acceso generoso y sin precedentes a la mina de prueba subterránea Kvarntorp de Atlas Copco y al uso de sus máquinas ST14 y ST18 LHD totalmente equipadas y listas para la automatización «.
Cuando se implemente, el sistema estará disponible como una actualización de software para todos los LHD de Atlas Copco. Incluirá la capacidad de recopilar datos en cada excavación para que los operadores comparen los resultados de la excavación manual y autónoma.
Desarrollos paralelos en tecnología de minería subterránea
ATRL es solo una de las tres áreas de investigación sobre tecnología minera automatizada que llevan a cabo MSL y la Universidad de Örebro. También se está trabajando en cómo utilizar vehículos aéreos no tripulados (UAV) en aplicaciones de minería subterránea ya que, hasta ahora, los UAV en minería se habían limitado principalmente a aplicaciones de superficie.
«Otra área de investigación que podría ser muy prometedora es el desarrollo de la conducción autónoma de alta velocidad».
Los entornos subterráneos duros con espacio restringido y visibilidad reducida generalmente imponen restricciones operativas similares al uso de UAV como LHD. Pero ahora, se está desarrollando un nuevo concepto de escáner de cavidades con rotación automática. La creación de prototipos y las pruebas de campo iniciales se están llevando a cabo en el campus de la Universidad de Örebro.
Mientras tanto, otra área de investigación que podría ser muy prometedora es el desarrollo de la conducción autónoma de alta velocidad de vehículos de minería subterránea; un desarrollo basado en un concepto de seguimiento de rutas de aprendizaje iterativo. Actualmente se está trabajando con cargadores subterráneos Atlas Copco ST14 y ST18 en Kvarntorp.
Atlas vende brazo automotriz
La industria minera es, por tradición, conservadora y durante años ha sido cautelosa a la hora de tomar la ruta de la automatización. Sin embargo, la decisión tomada en enero por la junta directiva de Atlas de dividir el grupo en dos compañías que cotizan en bolsa, Atlas Copco y NewCo AB (el nombre actual de trabajo), podría impulsar a la nueva compañía a la vanguardia de la automatización. NewCo se enfocará en clientes de minería e ingeniería civil y mantendrá el área comercial existente de Técnica de minería y excavación de rocas, así como la división de Herramientas de construcción y las operaciones de servicio automotriz relacionadas.
Por otro lado, Atlas Copco se centrará en los clientes industriales. La intención es incluir a NewCo AB en la bolsa de valores Nasdaq de Estocolmo, en el segundo trimestre de 2018. En una nota, Morgan Stanley comentó que una nueva cotización de suministro de equipos de minería por separado podría convertirse en “la joya de la corona de la industria … Vemos Atlas como uno de los beneficiarios más significativos de este tema ”.
La «mina del futuro» de Rio Tinto
Las grandes mineras como Rio Tinto y el gigante de equipos Caterpillar también están comenzando a tomar el guante de la automatización. En el marco de su programa «Mina del futuro», Rio Tinto ha establecido una gran flota de camiones con sistemas de transporte autónomos (AHS), perforación autónoma y un sistema autónomo de transporte por tren de larga distancia en sus operaciones de mineral de hierro de Pilbara en Australia. La compañía es el propietario y operador más grande del mundo de camiones AHS, con 69 en operación en Pilbara, que se espera que aumente en los próximos años.
Mientras tanto, Caterpillar busca expandir su perfil en el suministro de tecnología de equipos autónomos para minas y se enfrentará cara a cara con su principal rival, Komatsu, para ser líder en las futuras licitaciones de flotas de máquinas autónomas. Komatsu ya está cosechando los beneficios de un gran acuerdo de varios años con Rio Tinto sobre el despliegue de la flota.
El año pasado, la empresa japonesa pisó la tierra natal de Caterpillar con una adquisición por 3.700 millones de dólares del proveedor estadounidense de equipos de minería Joy Global. La transacción se anunció por primera vez en julio y recibió la aprobación entusiasta de los accionistas de Joy Global en octubre. Komatsu solo fabrica equipos para minería de superficie, mientras que Joy Global es el mayor fabricante independiente de equipos para minería subterránea.
En respuesta, Caterpillar anunció la expansión de su programa de automatización de minas en enero. Además de desarrollar tecnología de camiones mineros autónomos, Caterpillar planea aumentar el enfoque en su capacidad de modernizar los sistemas autónomos Cat para equipos de la competencia. En las instalaciones de la compañía en Arizona, presentó un proyecto para adaptar hardware y software para modernizar el camión minero Komatsu 930E con tecnología autónoma de Caterpillar. El gerente de productos de transporte de Caterpillar, Sean McGinnis, dijo que varios de los 70 camiones autónomos Cat 793F de la actual flota global de la compañía se han modernizado para operar de manera autónoma.
La UE financia tecnología autónoma hasta 2020
La Unión Europea está muy interesada en desarrollar tecnología autónoma de minería subterránea como parte de su impulso hacia la robótica en el marco de su programa de trabajo Horizonte 2020. Cree que las máquinas autónomas pueden proporcionar un potencial de mejora del 40% al 80%.
“Mine Automation hace posible operar una mina subterránea las 24 horas del día, los 7 días de la semana y mejorar la utilización del frente”, según la Confederación Europea de Recursos Minerales (Eumicon). En la actualidad, la utilización frontal en minas subterráneas puede ser tan baja como el 25%. Se ha reservado un presupuesto de la UE de 120 millones de euros para las actividades de la Comunidad de Conocimiento e Innovación (KIC) con sede en Berlín en 2018, en el marco de una iniciativa del Instituto Europeo de Tecnología (EIT).
El programa SPARC más amplio de la UE, establecido en 2012 y que se extenderá hasta 2020, es el programa de robótica civil más grande de la unión. Recibió 700 millones de euros de financiación de la Comunidad Europea para 2014-2020 y el triple (2.100 millones de euros) de la industria europea durante el mismo período. El cometido, dice, es «desarrollar soluciones que puedan dar a Europa el liderazgo tecnológico en la producción eficiente de recursos de materias primas y crear perspectivas futuras para la industria extractiva con nuevas tecnologías de fabricación».
La minería subterránea autónoma es una de las seis áreas de enfoque de SPARC. Se superpone y es la continuación de la iniciativa de minas inteligentes de la UE 2011-2015. Los distintos paquetes de trabajo tenían como objetivo desarrollar métodos, tecnologías y máquinas innovadoras para permitir la extracción eficiente y segura de minerales de depósitos profundos.
Sin duda, estos son tiempos emocionantes para la minería, ya que las tecnologías emergentes se combinan para crear una industria mucho menos peligrosa y más rentable. Sin embargo, el optimismo debe atenuarse por la realidad de que el gasto de capital de las empresas mineras depende en gran medida de los precios de las materias primas. Y si los precios sólidos que comenzaron este año caen nuevamente durante un período prolongado, podrían afectar negativamente las decisiones de inversión en tecnologías de automatización costosas.
Fuente: Mining Technology
