Automatización y robótica en minería: Sumando seguridad, productividad y disponibilidad

La investigación aplicada, desarrollo e innovación tecnológica en automatización y robótica constituye uno de los pilares para la sostenibilidad de la minería chilena, considerando los importantes beneficios que implica la incorporación de este tipo de soluciones.
La “Hoja de Ruta de la Minería 2015-2035” elaborada por el Programa Nacional de Minería Alta Ley a partir de un
proceso abierto de consulta a distintos actores de la industria, establece que el desarrollo e incorporación de tecnología es un factor crítico para la sostenibilidad del sector.
En este sentido, se considera como indispensable que Chile fortalezca la incorporación de soluciones de automatización y robótica en los distintos procesos mineros, junto con desarrollar mayor capacidad para generar tecnologías en este ámbito que sean aplicadas localmente, y que también puedan ser adoptadas en otros países.
Javier Ruiz del Solar, director ejecutivo del Centro Avanzado de Tecnología para la Minería (AMTC, por su sigla en inglés) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, coincide en que la investigación aplicada y la adopción de tecnologías en este ámbito generan beneficios en aspectos claves del desarrollo minero.
“En el caso de Chile, las mayores necesidades en esta materia se encuentran en los niveles de operación de la mina y de fundición y refinería, ya que genera beneficios muy importantes en seguridad, productividad y reducción de costos”, explica.
En el ámbito de las operaciones en mina, la incorporación de equipos autónomos o semiautónomos (camiones y cargadores, entre otros) contribuye al incremento de la disponibilidad operativa. Lo anterior se puede lograr teniendo en cuenta la reducción de los tiempos vinculados a los cambios de turnos y, también, el menor desgaste de las piezas de la máquina, debido a que se hace más eficiente el uso de la misma y el control permanente de sus funciones.
En el caso de los procesos de fundición y refinación, Del Solar hace ver que la minería chilena tiene un desafío clave en la aplicación de procesos avanzados, donde las soluciones de automatización y robótica son fundamentales para alcanzar mayor seguridad y eficiencia. “Las condiciones de trabajo en las fundiciones son muy complejas, debido a las altas temperaturas y las eventuales emanaciones de gases peligrosos, entre otros factores”, indica el director ejecutivo del AMTC.
Control avanzado de procesos (APC)
Las soluciones de automatización para el control avanzado de procesos (APC) permiten analizar en tiempo real los procesos de planta, con el objetivo de tomar decisiones que se traduzcan en mayor volumen y calidad de producción, incremento de la disponibilidad de equipos y reducción de impactos ambientales, entre otros beneficios.
Por ejemplo, la compañía minera Doña Inés de Collahuasi está utilizando la plataforma de software OCS-4D de Metso en las líneas 1, 2 y 3 del circuito de flotación Rougher. A partir de la aplicación de este sistema, la empresa reportó un aumento de 1,93% de su recuperación de mineral, junto con disminuir la desviación y variabilidad de los principales aspectos controlados del proceso: la ley de concentrado y la ley de colas.
Equipos de carga y transporte
La automatización de los procesos de transporte y carga, ya sea en equipos individuales o en flotas, permite ubicar a los operadores en ambientes seguros mientras los camiones o cargadores operan en las zonas peligrosas, con mayor eficiencia productiva.
La serie AutoMine de Sandvik incluye distintas soluciones de automatización, las cuales consideran la operación de camiones y cargadores frontales de bajo perfil en minería subterránea, y de equipos de perforación DTH y tophammer en superficie.
La compañía comprobó un incremento del 26% en la productividad en el caso de una minera que automatizó su flota completa de cargadores frontales y camiones, debido al aumento de la velocidad de traslado y de las tasas de utilización de los equipos. Además, se logró disminuir la cantidad de camiones necesarios para el traslado de material, desde diez equipos operados manualmente a siete conducidos de manera automatizada.
Por su parte, la oferta de Finning Caterpillar en esta área incluye la línea de equipos Cat Command para faenas subterráneas y en superficie, los cuales permiten maniobrar de manera remota máquinas de carga, acarreo y descarga. Junto con los beneficios en seguridad antes mencionados, estos equipos son capaces de operar incorporando las características del terreno e infraestructura donde trabajan.
Las condiciones anteriores generan mayor velocidad de operación y evitan que la máquina entre en contacto con las paredes de la mina. De esta manera, se reducen en gran medida los daños en el equipo y el desgaste de sus componentes.
Monitoreo de indicadores  
Este tipo de tecnología inalámbrica facilita la medición a distancia de indicadores como temperatura, presión y flujo en pilas de lixiviación, tuberías e instalaciones con geometría compleja, entro otros tipos de infraestructura.
El desarrollo e incorporación de estas soluciones en forma segura, confiable y constante requiere de la aplicación del protocolo mundial de comunicación inalámbrica ISA 100, desarrollado por The International Society of Automation. Es el caso, por ejemplo, de las aplicaciones desarrolladas por Yokogawa, que se utilizan en operaciones mineras a nivel mundial, incluyendo Chile.
Particularmente, en el sistema de medición inalámbrica y a distancia aplicado a pilas de lixiviación desarrollado por esta compañía, se logran beneficios en seguridad, productividad y disminución de costos, debido a la capacidad de operar a una distancia de hasta cinco kilómetros de la sala de control; adaptabilidad a diversas condiciones climáticas y de topografía; y resistencia a temperaturas de hasta 80 grados Celsius.
Control y simulación en plantas
La automatización de las actividades de control y simulación en plantas permite verificar el comportamiento de estas instalaciones cuando se aplican nuevas tecnologías o procesos, junto con minimizar los tiempos de puesta en marcha y facilitar el entrenamiento del personal bajo altos estándares de seguridad.
En este ámbito, el Grupo ABB desarrolló la plataforma de control y automatización ABB 800xA, la cual opera en coordinación con un software de simulación para generar una “planta virtual”, en donde se pueden realizar pruebas de parámetros de operación y revisar el comportamiento de procesos en distintos escenarios. Actualmente esta solución está presente en 13 operaciones mineras en Chile, con más de 30 aplicaciones de software funcionando en ellas.
Mantenimiento integral
La eficiencia en mantención es un proceso crítico en las faenas mineras. En el caso particular de los molinos SAG y bolas –que consumen en promedio el 40% de la energía en planta–, la incorporación de equipos y procesos robotizados logra disminuir el plazo de ejecución de estas tareas y aportar mayor productividad en la operación general de la mina.
Paralelamente, evita el trabajo de operadores en condiciones de alto riesgo de seguridad y salud asociadas a sobreesfuerzo, posibilidad de caídas, torceduras o golpes por deslizamiento de material.
Respondiendo a esta necesidad, la empresa Mirs cuenta con equipos basados en robótica que permiten generar un mantenimiento integral de estos molinos, a través del retiro y retorqueo de pernos mediante un brazo robótico de alta capacidad que va montado sobre un carro de desplazamiento, que se mueve alrededor del molino.
Respuesta local
Un reto importante para la minería chilena es fortalecer y extender su capacidad de investigación, desarrollo e innovación para generar respuestas locales de automatización y robótica con proyecciones de internacionalización.
Para avanzar hacia este objetivo, en los últimos años se han generado una serie de programas y proyectos que están contribuyendo a consolidar un ecosistema especializado en esta área, cuyos principales objetivos son:

• Aumentar la disponibilidad y variedad de fuentes de financiamiento y generación de capacidades en proveedores interesados en desarrollar aplicaciones para la mediana minería local e internacional.
• Extender los espacios de comunicación y cooperación entre sector público, empresas mineras, centros de investigación y proveedores, para facilitar la incorporación de este tipo de innovación.
• Promover la interoperabilidad, lo cual permite que los equipos y sistemas de distintos proveedores trabajen interconectados bajo la lógica de las tecnológicas abiertas.
• Avanzar en la disponibilidad de profesionales y técnicos capaces de trabajar en equipos especializados, durante las distintas etapas que involucra la innovación enfocada a automatización y robótica.