VIST Group (parte de Zyfra Group), empresa líder en el campo de la digitalización de grandes empresas mineras, comenzó a desarrollar un sistema de perforación automatizada – no tripulada – en la mina de carbón Tugnuysky (República de Buriatia). El nuevo sistema tiene por objetivo minimizar el número de obreros involucrados en trabajos peligrosos o arriesgados, y mantener o inclusive reducir los costos de perforación.
Gracias las nuevas tecnologías, será posible mover al eje del taladro así como también ensamblar o desmontar el conjunto de perforación y nivelar la plataforma en el modo remoto o autónomo. Esto se logra en base a un algoritmo matemático que determina la secuencia óptima de perforación de los ejes del taladro, teniendo en cuenta su posición relativa, y el tipo de masa de roca.
El sistema funcionará de la siguiente manera: primero un operador de perforación conducirá – de mondo manual – el equipo a la pila en el área de trabajo. Posteriormente, otro empleado configurará – ahora de forma remota – un plan de perforación para el equipo en el área en cuestión, finalmente este activará el modo de operación independiente. En este mismo momento, los algoritmos de seguridad integrados en el sistema se activarán, controlando el movimiento del eje del taladro, y monitoreando al equipo de perforación y a los empleados que realizan trabajos auxiliares en el área. Además, el personal que opere próximo al taladro estará equipado con un dispositivo de parada de emergencia que, de ser necesario, detendrá inmediatamente el equipo robótico.
La intervención humana está disminuyendo. La navegación por satélite y los programas especializados en el control del perforador (que se activan cuando el mismo se aproxima a una ubicación específica) brindarán una increíble precisión de apunte de hasta 10 cm. El sistema automatizado también establecerá rutas para el movimiento del taladro entre los pozos; prestando especial atención a la trayectoria óptima, y minimizando acciones innecesarias, dando como resultado una minimización de los costos.
El taladro podrá nivelar su plataforma y mástil sin intervención manual y de forma independiente, con una precisión de 1 grado en los dos planos. Todo esto basándose en las lecturas del inclinómetro de dos ejes, del procesamiento de datos actuales, y de la generación de comandos para los mecanismos de alineación en base a dichos datos. También se proporcionará el control digital de estos mecanismos y, dependiendo de su diseño, será posible utilizar actuadores mecánicos, señales eléctricas, o señales de control a través de la red industrial estándar CAN.
Se crearán varios subsistemas y algoritmos para la perforación independiente. En particular, se instalará un conjunto de sensores para monitorear los parámetros del equipo (fuerzas de alimentación, fuerzas y velocidades de rotación, presión de la mezcla de agua y gas, profundidades, etc.), así como un subsistema basado en actuadores y sensores de retroalimentación para el montaje y desmontaje.
Inicialmente, en la etapa de desarrollo, un taladro convencional controlado por un maquinista en el modo manual tradicional estará equipado con sensores para garantizar la precisión y confiabilidad. La totalidad del conjunto de datos sobre su operación se registrará cuidadosamente, y las condiciones iniciales y cambiantes se compararán con los parámetros de perforación y los comandos del conductor. La información resultante se utilizará para configurar y optimizar el algoritmo de perforación.
El taladro robótico se integrará perfectamente en el entorno de datos existente de la empresa. El sistema de gestión “MTC Karier” podrá medir tanto el consumo de combustible como los problemas reportados por el sistema. Esta innovadora solución se convertirá en parte de un sistema llamado “Intelligent Mine”; el cual permitirá centralizar el control de varios taladros al mismo tiempo, incluida la operación simultánea de varias plataformas en la misma pila.
El taladro utilizado es el “Epiroc Pit Viper 271”. Equipo que tendrá, por default, una configuración de desempeño independiente para de la mayoría sus operaciones (las cuales generalmente se realizaban manualmente por el operador). Además, proporcionará funciones adicionales como ser: control de movimiento; exploración del entorno (incluida la posibilidad de presencia remota); prueba automática del equipo instalado; posicionamiento de alta precisión; apagado de emergencia; y transmisión bidireccional de datos. Al mismo tiempo, el control manual desde la cabina seguirá estando disponible en el modo normal.
El equipo instalado en la plataforma incluirá un sistema de sensores de medición de terreno (radares de corto y largo alcance, detección de luz 3D, y dispositivos telemétricos). Estos garantizarán la detección temprana de cualquier obstáculo, de áreas restringidas, o de bordes de acantilados, y también evitara colisiones. Un sistema de prueba automático multinivel evitará un fallo de varios elementos. Un controlador supervisará el estado de los ensamblajes y la conexión al servidor, y comparará los datos de diferentes subsistemas. Un servidor verificará la estabilidad de la comunicación entre todos los elementos y comparará los datos recibidos de ellos.
Un dispositivo de apagado de emergencia proporcionará un nivel de máxima seguridad para el personal que trabaje en el sitio robotizado. Cuando el dispositivo sea activado, se transmitirá la señal de emergencia directamente a los actuadores (a través de un canal de radio independiente a una frecuencia específica). Es decir que se evitará tener que pasar por el servidor, por el software de niveles múltiples, interruptores, y computadoras instaladas, lo cual asegura una máxima fiabilidad y una respuesta inmediata del equipo.
En el proyecto se utilizarán equipos de última generación y de óptima calidad, incluidos: una computadora industrial (con un software de control independiente conteniendo la lógica básica del control de perforación); controladores de entrada y salida (para controlar las señales analógicas y discretas); un conjunto de sensores de escaneo de terreno (dispositivos telemétricos ópticos, radares, y sensores ultrasónicos); y un sistema de registro de los parámetros de perforación y el estado de las partes móviles de la plataforma; entre otros elementos técnicos.
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