JOHANNESBURG (miningweekly.com). Hay un renacimiento del interés en el uso de la robótica en la minería en Sudáfrica, afirma Peter Bosscha del Materials Science and Manufacturing Operational Unit Mechatronics and Micro Manufacturing (MMM) del Council for Scientific and Industrial Research (CSIR). «Está aumentando de nuevo». Hasta la fecha, el interés activo en la automatización de la minería y la robótica en Sudáfrica ha sido cíclico: hacia arriba, hacia abajo y ahora comienza otra alza. (El interés pasivo nunca desapareció).
Los expertos del CSIR-MMM incluyen ingenieros electrónicos y eléctricos, ingenieros mecánicos, informáticos, ingenieros informáticos y especialistas en visión artificial. «La visión informática es muy importante», señala.
El retorno del interés activo en la robótica minera tiene dos motores principales: uno predominantemente de la industria y el otro predominantemente del gobierno y las instituciones públicas. Por parte de la industria, tiene sus raíces en la alarma sobre el futuro de la minería de roca dura en el país. El sector público comparte esta alarma, pero también desea expandir y diversificar el sector de fabricación de equipos de minería del país. Y ambos sectores están preocupados por aumentar la seguridad en las minas. Entonces, por un lado, algunas compañías mineras están expresando interés en financiar proyectos de investigación y desarrollo (R&D) de automatización minera y robótica, y, por otro lado, está la iniciativa Mining Phakisa del gobierno, parte de su programa Operation Phakisa.
«La operación Phakisa es un programa de entrega de resultados rápidos», dice su sitio web. «La operación Phakisa es un enfoque innovador y pionero para traducir planes detallados en resultados concretos a través de entrega y colaboración dedicadas». Un elemento clave de las iniciativas Phakisa es el desarrollo de colaboraciones entre el sector público y privado y la academia y las organizaciones de la sociedad civil.
Investigación y restricciones
El principal resultado hasta el momento de Mining Phakisa es la reactivación de las instalaciones del CSIR ubicadas en Johannesburgo, para formar lo que ahora se conoce como Mining Precinct. Este es un esfuerzo de colaboración que abarca el CSIR, las asociaciones industriales (la Cámara de Minas, los fabricantes de equipos de minería de Sudáfrica) y los departamentos gubernamentales nacionales (el Departamento de Ciencia y Tecnología y el Departamento de Comercio e Industria). Actualmente, Mining Precinct está implementando la estrategia sudafricana de minería, extracción, investigación, desarrollo e innovación (más conocida como Samerdi, para abreviar).
Actualmente, bajo Samerdi, hay seis flujos de investigación identificados: Conocimiento avanzado de yacimientos (mirando dentro de la roca, antes de las operaciones mineras); Rotura no explosiva de roca (buscando implementar minería continua en minas de roca dura); Longevidad de las minas actuales (con el objetivo de extender la vida de las minas actuales optimizando sus operaciones y desarrollando y adoptando las mejores prácticas); Mecanizado de perforación y voladura (incluida la mejora de la seguridad y la mejora de la productividad); el Sistema de gestión de la información en tiempo real (comunicación subterránea mejorada y flujo de información, así como el desarrollo de un Internet de las cosas para uso subterráneo); y la aplicación exitosa del Mapa Tecnológico (es decir, tratando de garantizar que los desarrollos tecnológicos y las innovaciones producidas por Mining Precinct sean realmente adoptadas por los mineros).
Los investigadores de CSIR están involucrados en todas estas corrientes, al igual que los investigadores universitarios y expertos de la industria. El primer año, que finaliza en marzo, se ha ocupado de la investigación para identificar qué se debe implementar en cada uno de estos flujos y las lagunas en la tecnología o el proceso que debe segurise. El segundo año, a partir de abril, se centrará en el desarrollo de prototipos de tecnología.
El CSIR-MMM espera participar en la creación de prototipos de robots mineros durante el segundo año. «Todavía no sabemos qué pueden ser esos prototipos, ya que todavía estamos esperando los informes del primer año», señala Bosscha. «Con suerte, los prototipos exitosos llevarán a la fabricación de unidades de producción por parte de las compañías miembros de la Asociación de Fabricantes de Equipos Mineros».
«Una de las cosas con las que luchamos mucho es que todavía hay muy pocos fondos de investigación disponibles», enfatiza. «Algunas personas piensan que el CSIR está completamente financiado, pero no es así. Necesitamos obtener fondos de algún lado. Las compañías mineras sudafricanas y la industria sudafricana, en general, se han mostrado reacias a invertir en investigación. Y las pequeñas empresas no tienen la capacidad de proporcionar fondos. Grandes o pequeños, todos prefieren adquirir productos terminados del extranjero. Las principales compañías de equipos de minería en el extranjero, como Sandvik y Atlas Copco, tienen importantes programas de investigación, respaldados por sus gobiernos de origen. Con la tecnología importada, el mantenimiento, la reparación y otro tipo de soporte pueden ser muy costosos. ¿Por qué no invertir en tecnologías locales? El problema es que no tenemos soluciones listas, nada que podamos señalar y decir: podemos venderte eso, ahora».
Afortunadamente, el financiamiento de investigación local del gobierno se ha incrementado como parte de la Operación Phakisa. Sin embargo, la preferencia de los productos comerciales por los mineros locales hace que el CSIR (y otros equipos locales de I+D) descubra que debe desarrollar prototipos que estén lo más cerca posible del estándar de producción, sin cumplir realmente con el estándar de producción: el CSIR puede prototipar, no fabricar, unidades de producción. «Entonces, si bien podemos desarrollar prototipos con niveles de preparación de alta tecnología (TRL), necesitamos que alguna empresa lo lleve al estándar de producción y luego lo fabrique». El CSIR normalmente lleva la tecnología a TRL 5 o TRL 6, mientras que la producción comercial completa lugar en TRL 9.
Regreso al futuro
Antes de la Mining Phakisa, Mining Precinct y Samerdi, estaba el Centre for Mining Innovation (CMI). Eso fue cerrado, por razones financieras. «Pero antes de que se cerrara, teníamos un proyecto de robot de seguridad minera con el CMI y el CSIR Mobile Intelligent Autonomous Systems Laboratory», señala Bosscha. «Lo vimos como una oportunidad para mostrar las capacidades de CSIR. “Nos centramos en una aplicación de robótica para la seguridad debido a los temores en los sindicatos de que los robots costarían empleos”.
«Creo que el robot de seguridad sigue siendo un buen enfoque», afirma. «El prototipo, un demostrador de capacidades, todavía existe. Construimos una excavación minera artificial en Johannesburgo para demostrar que el robot podía superar o evitar obstáculos, que tenía la tracción necesaria para moverse y que podía llevar a cabo inspecciones, específicamente, del techo».
La caída de roca es la mayor causa de muertes en las minas sudafricanas. El robot tenía la tarea de identificar las rocas sueltas y colgantes, después de la voladura, lo que representaría un peligro para los mineros que regresaran para eliminar el mineral liberado por la voladura. Esto fue posible porque las rocas sueltas son ligeramente más frías que la roca sólida que las rodea: la diferencia de temperatura, aunque pequeña, es suficiente para ser detectada por las cámaras térmicas. Además, los sonidos producidos por rocas sueltas son ligeramente diferentes de los hechos por la roca sólida y, una vez más, la diferencia es suficiente para ser detectada por un sensor acústico. Entonces el robot fue equipado con una cámara térmica y un sensor y procesador acústico. La idea era que los mineros entrarían solo después de que el robot hubiera llevado a cabo su inspección.
«El robot de seguridad minera ha sido mostrado varias veces, pero actualmente no se usa para investigación activa», informa. «Pero está funcionando bien. Fue demostrado en Mining Indaba».
También relacionado con la seguridad está el interés, por parte de varias compañías, en un robot simple o plataforma automatizada que pueda cargar explosivos en los agujeros de la roca. Tal sistema también aumentaría la eficiencia al asegurar que todos los agujeros de perforación se cargaran correctamente con explosivos. «Tenemos algunas propuestas con respecto a eso», informa. «Pero los robots de tipo industrial fijo realmente no pertenecen a la minería. Nuestros corazones están en robots móviles, no robots humanoides, sino robots con ruedas o rastreados, que a menudo parecen vehículos».
CSIR-MMM también está en el proceso de importación de tecnologías utilizadas en otras industrias para aplicaciones mineras. Con una excepción, ninguno de ellos es aplicable a la minería. La excepción es SID, máquina autónoma de inspección y seguridad de vías ferroviarias financiada por CSIR: un robot ferroviario..
El concepto operacional para SID es que cumpliría dos misiones. En primer lugar, patrullaría las líneas de ferrocarril para detectar cualquier falla en los rieles, así como para verificar que los pasos a nivel estén despejados. En segundo lugar, se adelantaría a los trenes de mineral pesado (mineral de hierro o carbón), que tardan mucho tiempo en detenerse -su distancia de frenado es mayor que la distancia que sus conductores pueden ver adelante-, para detectar cualquier daño o falla de la vía y alertar a los conductores del tren con tiempo suficiente para que dejen de forma segura sus trenes. En todos los casos, el objetivo es evitar accidentes, especialmente descarrilamientos. La compañía nacional de transporte Transnet ha expresado un interés considerable en el SID, que existe como un prototipo de trabajo.
Pero las compañías mineras también tienen muchas vías férreas subterráneas. «Algunas minas tienen hasta 780 locomotoras subterráneas y los descarrilamientos son un problema», señala el ingeniero principal del Área de Competencia del CSIR-MMM, Dr. Shaniel Davrajh. De hecho, los accidentes que involucran a los vehículos ferroviarios y de carretera son la segunda causa más importante de bajas mortales. «Los criterios de inspección en los ferrocarriles mineros subterráneos son diferentes a los convencionales. Sin embargo, un SID subterráneo usaría la misma tecnología de sensor que el SID de superficie «.
El camino a seguir
«Hay mucha capacidad local en términos de desarrollo, pero no se está utilizando», se lamenta Bosscha. «Hay muchas personas en el CSIR y en las universidades que, si se unen, podrían tener un impacto real». La clave para un resultado exitoso es la colaboración entre investigadores, fabricantes de robótica y compañías mineras. «Desafortunadamente, nunca ha sido así en Sudáfrica. Las compañías mineras se han mostrado reacias a intercambiar experiencias. Pero es necesario para el futuro«.
«Está cambiando, pero lentamente», dice Davrajh. «Los fabricantes que trabajan estrechamente con las empresas mineras también son reacios a compartir información, probablemente para proteger a las empresas mineras». Generalmente son los mineros, no los tecnólogos, quienes se resisten a la cooperación. En todo el mundo, la colaboración mutuamente beneficiosa entre las agencias de investigación estatales y las empresas para avanzar en I+D de robótica básica es en gran medida el modelo estándar. Sudáfrica tiene que hacer lo mismo.
Y hay otro punto clave. «En mi opinión, no hay una bala de plata que salve a la industria», advierte Davrajh. «Va a ser una combinación de tecnologías, procedimientos, capacitación, etc.». La investigación indica que la mayoría de las fallas en las minas son fallas humanas. No se trata solo de la tecnología, sino también de cómo la usamos, dónde la usamos y cuándo la usamos «.
Fuente: Rebecca Campbell, Creamer Media Senior Deputy Editor
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