Desafío

El hundimiento de bloques presenta varios peligros geotécnicos potenciales. Por ejemplo, las cargas in situ cambian constantemente y, en consecuencia, también lo hacen las demandas sobre los sistemas locales de soporte y refuerzo. Esto se suma a la sobretensión, la deformación del suelo debido a la excavación, las detonaciones de rocas y otros eventos que afectarán la seguridad de la mina. De ahí la importancia de emplear instrumentación geotécnica para monitorear las diferentes variables de seguridad de un macizo rocoso, el comportamiento de los sistemas de soporte y refuerzo, y otros elementos importantes.

Otro desafío importante es la falta de acceso a la energía eléctrica, ya que los registradores de datos tradicionales requieren energía constante de una fuente externa. Además, sacar los datos de la mina es un problema, debido a la dependencia de cables que pueden cortarse fácilmente por accidente, así como a la falta de acceso a los nodos de comunicación que pueden entregar los datos fuera de la mina.

Estos fueron algunos de los desafíos que enfrentó Chuquicamata cuando inició operaciones de minería subterránea. Codelco encomendó esta tarea a su socio geotécnico y de monitoreo estructural, Geosinergia. Codelco solicitó un sistema de monitoreo que brindara una mejor cobertura que las soluciones tradicionales y que reflejara el estado del arte de la tecnología minera moderna. El objetivo era desplegar un sistema capaz de cubrir la inmensidad de Chuquicamata, manteniendo sus operaciones seguras, eficientes y sin interrupciones.

Monitoreo Subterráneo hoy

Geosinergia se enorgullece de su sólida formación en ingeniería, con 20 años de experiencia en los sectores de minería, infraestructura y obras civiles. Igor Bravo, director ejecutivo (CEO) de la empresa e ingeniero capacitado, resumió algunos de los desafíos de monitorear una mina subterránea:
“Cuando pasas a la clandestinidad, es un mundo diferente. Tienes que trabajar con instrumentos especializados como sistemas de estrés in situ, que son mucho más complejos y cuentan con docenas de sensores. Todo el mundo 'obtiene' un tajo abierto. ¿Pero una mina subterránea? No tanto"

Hasta ahora, ha habido pocos desarrollos nuevos en el monitoreo subterráneo. Las soluciones tradicionales basadas en cables siempre han sido engorrosas, caras y precarias. Implican desplegar muchos kilómetros de cable para conectar los sensores, un cable muy vulnerable al tránsito de maquinaria pesada. Las características de la mina, como pozos, túneles torcidos o winzes, complican aún más el despliegue de estos sistemas y los hacen más propensos a fallar, además de aumentar el costo. Además, dada la lejanía y la dificultad para acceder a ciertas partes de la mina (algunos de los sensores están instalados en áreas donde no se espera la presencia humana), las reparaciones y el mantenimiento regular a menudo no son opciones realistas.

Estas son algunas de las razones por las que históricamente muchos operadores de minas han eliminado los cables y han recurrido a la recopilación manual de datos. Sin embargo, estos tampoco son confiables, ya que producen datos inconsistentes y, lo que es más importante, con grandes brechas entre las lecturas. Los movimientos del suelo pueden ocurrir en cuestión de segundos, poniendo en peligro vidas y equipos, por lo que la disponibilidad constante de datos es clave para permitir una toma de decisiones rápida.

Solución

Sin embargo, el hundimiento de bloques presenta varios peligros geotécnicos potenciales. Por ejemplo, las cargas in situ cambian constantemente y, en consecuencia, también lo hacen las demandas sobre los sistemas locales de soporte y refuerzo. Esto se suma a la sobretensión, la deformación del suelo debido a la excavación, las detonaciones de rocas y otros eventos que afectarán la seguridad de la mina. De ahí la importancia de emplear instrumentación geotécnica para monitorear las diferentes variables de seguridad de un macizo rocoso, el comportamiento de los sistemas de soporte y refuerzo, y otros elementos importantes.

Otro desafío importante es la falta de acceso a la energía eléctrica, ya que los registradores de datos tradicionales requieren energía constante de una fuente externa. Además, sacar los datos de la mina es un problema, debido a la dependencia de cables que pueden cortarse fácilmente por accidente, así como a la falta de acceso a los nodos de comunicación que pueden entregar los datos fuera de la mina.

Estos fueron algunos de los desafíos que enfrentó Chuquicamata cuando inició operaciones de minería subterránea. Codelco encomendó esta tarea a su socio geotécnico y de monitoreo estructural, Geosinergia. Codelco solicitó un sistema de monitoreo que brindara una mejor cobertura que las soluciones tradicionales y que reflejara el estado del arte de la tecnología minera moderna. El objetivo era desplegar un sistema capaz de cubrir la inmensidad de Chuquicamata, manteniendo sus operaciones seguras, eficientes y sin interrupciones.

Beneficios

Robustez y confiabilidad

Rodrigo Vicencio, Director de Operaciones (COO) de Geosinergia, comenta cómo la confiabilidad ha sido durante mucho tiempo un problema con los sistemas de monitoreo:
“Era muy habitual instalar varios sensores y dejarlos monitoreando con dataloggers de varias marcas. Y a lo largo de la vida del proyecto, por el motivo que fuera, estos dejarían de leerse, o se interrumpiría la comunicación. Lo que Worldsensing nos ha brindado es confiabilidad, la confianza de que los sistemas permanecerán en línea”.
Los dispositivos de Worldsensing, con su facilidad de instalación, uso de componentes de calidad y construcción robusta (con un rango operativo de -40 ºC A +80 ºC), baterías internas que pueden durar hasta 10 años y tecnología LoRA de bajo consumo, pueden funcionar durante años. de punta sin necesidad de revisión de mantenimiento. Esto da como resultado un sistema que requiere una mínima intervención humana. Como ejemplo, Vicencio recuerda una de sus primeras instalaciones de monitoreo remoto, en 2016:

“Una de las puertas de enlace [Worldsensing] que instalamos por primera vez se ha mantenido monitoreando durante años, sin que se haya realizado ningún trabajo en ella. No he tenido que revisar esa puerta de enlace desde que la instalé. Este tipo de confiabilidad es una de las mayores ventajas de este sistema”.
Y Bravo agrega:
“Estás haciendo que los dispositivos sean autosuficientes para la energía, también estás quitando los cables. Con todo, está eliminando las vulnerabilidades del sistema. Entonces, pasamos de sistemas en los que instalaste 100 instrumentos y seguían descomponiéndose, y con el tiempo descubriste que solo 15 o 18 estaban funcionando, a sistemas con miles de instrumentos que permanecerán 100% en funcionamiento”.

Un nuevo paradigma de seguridad

La facilidad de instalación, la confiabilidad y la falta de cables reducen los costos y permiten la implementación y el soporte de redes de monitoreo más grandes. Esto aumenta la seguridad de los sitios subterráneos a gran escala como Chuquicamata. Sus operadores ahora pueden obtener cobertura de monitoreo en todas las partes de la mina, obteniendo una imagen clara de las condiciones en todo el sitio.

Esto, a su vez, respalda el cambio de toda la industria hacia un monitoreo más preventivo. Cada vez más, la seguridad en las minas ya no se trata solo de sacar personas y equipos de un área peligrosa antes de que ocurra un accidente, o de minimizar el daño cuando ocurre un accidente; se trata de que no ocurra ningún accidente. Bravo lo resume:

“Hoy en día el concepto de seguridad es diferente. Queremos anticiparnos cuando se está formando una gran falla, no esperar hasta que el radar la vea. Entonces podemos detener ese proceso usando otras herramientas. Esto es lo que se nos pide”.
Un derrumbe puede significar la pérdida de equipos por valor de decenas de millones de dólares y detener las operaciones durante un período de tiempo significativo. Y eso sin contar el costo humano. Por lo tanto, tener un flujo constante de datos confiables permite al operador realizar trabajos de mitigación de riesgos, por ejemplo, reforzar una estructura rocosa sobrecargada, cada vez que el sistema activa una alerta en un área en particular. También puede ayudar a verificar la efectividad de estos trabajos de mitigación casi en tiempo real, de modo que el operador pueda estar seguro de que un área se ha asegurado por completo antes de reanudar las operaciones mineras. Esto, a su vez, ayuda a maximizar la productividad de una mina subterránea al reducir el potencial de interrupción debido a accidentes. También puede abrir nuevos depósitos que de otro modo se habrían considerado demasiado riesgosos.

Mirando hacia el futuro

Una de las ventajas de la minería subterránea es que puede prolongar la vida útil de las minas a cielo abierto sin un aumento masivo de los costos. Por lo tanto, Geosinergia cree que tener soluciones de monitoreo probadas y adaptadas a las necesidades de la minería subterránea se convertirá en una ventaja significativa en los próximos años, ya que muchas minas a cielo abierto agotarán sus depósitos más accesibles cerca de la superficie.

Por su tamaño y sofisticación, la industria minera chilena ha sido durante mucho tiempo uno de los referentes para el despliegue y prueba de nuevas tecnologías. El nuevo sistema de monitoreo de El Chuquicamata mostrará las ventajas de una solución de monitoreo remoto IoT como parte del paquete de seguridad de una mina subterránea. Alex Rojas, Gerente General de Geosinergia, lo ve así:

“Chuquicamata es la mina más grande del mundo. Y el desafío es hacer que todos los sistemas de monitoreo geotécnico dentro de varias unidades mineras subterráneas de Chuquicamata estén completamente automatizados. Y al hacerlo, estaremos cambiando el paradigma”.
Mirando aún más hacia el futuro, Geosinergia cree que las nuevas y más jóvenes generaciones de gerentes de minería buscarán aprovechar las ventajas de las nuevas tecnologías basadas en datos. Un ejemplo son los registradores de datos dinámicos que pueden hacer cálculos localmente, enviando solo datos relevantes y procesables a los operadores de la mina. Por lo tanto, la instalación de Chuquicamata es el primer paso en el camino hacia sistemas de monitoreo más robustos e inteligentes.