Nexgen SIMS, un proyecto coordinado por Epiroc

Nexgen SIMS, un proyecto colaborativo coordinado por Epiroc, ha desarrollado y demostrado la primera solución completamente autónoma para el manejo de materiales.

Nexgen SIMS es un proyecto colaborativo dirigido por un consorcio de socios coordinado por Epiroc y parcialmente financiado por la Unión Europea. Se completará en abril de 2024 y tiene como objetivo desarrollar tecnologías, métodos y procesos para las minas sostenibles del futuro.

Los socios dentro de Nexgen SIMS han desarrollado y recientemente demostrado una solución operativa para el paquete de trabajo: manejo autónomo de materiales en la veta. La demostración ocurrió a una profundidad de 750 metros en la mina de oro Kittilä de Agnico Eagle en Finlandia. Envolvió un ciclo completamente autónomo de manejo de materiales utilizando cargadores subterráneos y camiones mineros eléctricos con batería de Epiroc, evaluando la veta, llenando el cubo, moviéndose hacia un camión minero y depositando el mineral en la caja, todo sin intervención humana.

«La demostración salió perfectamente bien, lo que significa que hemos demostrado una solución autónoma viable para este proceso. En resumen, hemos aumentado el Nivel de Preparación Tecnológica (TRL, por sus siglas en inglés) para la minería autónoma», dice Vladimir Sysoev, Gerente Global de Producto de Automatización Profunda – Camiones, en Epiroc.

El cargador subterráneo tiene sensores 3D y de peso basados en lidar y una unidad de procesamiento con algoritmos para control de detección, maniobrabilidad y conectividad. La solución está integrada con capacidad 5G y depende de la infraestructura del sitio para la conectividad.

«Estas soluciones no hubieran sido posibles hace solo unos años. Eso también es resultado del proyecto, que hemos probado correctamente el 5G en un entorno minero real. Todo salió según lo planeado. Ha sido interesante ver cómo tanto el predecesor LTE como el 5G se han desarrollado con el tiempo, y han demostrado ser muy adecuados para estas aplicaciones. El estándar 5G es excelente para la automatización y las soluciones de Big Data, y también está preparado para el futuro con amplio espacio para más capacidad y latencia reducida», dice Vladimir Sysoev.

La demostración contiene tres procesos autónomos que son completamente nuevos para la industria minera global: evaluar la veta para decidir dónde excavar, llenar el cubo con la cantidad correcta de mineral y volcar el mineral en la caja del camión minero mientras se minimizan los derrames. El ciclo de manejo autónomo de materiales en la veta se completa en combinación con el traslado y volcado autónomos hacia y desde el camión minero.

Evaluar el montón de escombros Scooptram ST14 SG en mina subterránea trabajando en modo autónomo, vista de cerca de la torre de sensores, torre de sensores delantera, vista frontal, cubo lleno. Automatización Profunda Un operador experimentado puede escanear rápidamente el montón de escombros y decidir dónde comenzar a excavar. El truco está en elegir el lugar adecuado para excavar el montón de manera uniforme, trabajando de manera eficiente a través de él. Además, las vetas tienden a ser inestables, por lo que siempre existe el riesgo de deslizamientos.

«Hasta ahora, hemos dependido del ojo humano para decidir dónde excavar, incluso si la excavación en sí misma puede hacerse de manera semi-autónoma. Pero aquí, hemos desarrollado algoritmos que pueden tomar decisiones basadas en los datos escaneados y la retroalimentación de la resistencia en el montón. Fue difícil, pero lo resolvimos», dice Vladimir Sysoev.

Llenar el cubo ¿Cómo sabes si has llenado el cubo con la cantidad adecuada de mineral? Eso podría ser relativamente fácil para un humano pero mucho más difícil para una máquina. Escanear el cubo no es factible ya que la parte frontal del cargador está situada en un entorno muy hostil en la veta. Nexgen SIMS ha resuelto el problema midiendo el peso en el cubo, determinando así el factor de llenado del cubo.

Volcar en el camión El procedimiento estándar es emparejar un cargador con un volquete para que tres cargas de cubo llenen la caja. El objetivo es distribuir la carga de manera uniforme en la caja minimizando los derrames.

«Esto fue bastante complicado de resolver. Comenzamos observando cómo trabajan los operadores habitualmente: eligen un buen lugar dentro de la caja, vuelcan la carga y luego usan el cubo para distribuir un poco el mineral si es necesario. Los algoritmos que desarrollamos colocan la primera carga en la parte delantera de la caja, la segunda en la parte trasera y, finalmente, la tercera en el medio. El sistema también puede usar el cubo para presionar un poco el mineral, lo que refleja los movimientos típicos del operador mientras vuelca», dice Vladimir Sysoev.

La seguridad es una fuerza impulsora importante para el desarrollo de soluciones autónomas. Minimizar la presencia humana en áreas peligrosas en las minas es imperativo, y la seguridad de la solución también es primordial.

«Las máquinas son lo suficientemente inteligentes como para trabajar independientemente, pero por razones de seguridad, están siendo constantemente monitoreadas. Hay un servidor centralizado que orquesta y administra el tráfico en las minas. Por lo tanto, necesitamos saber dónde están las máquinas y a qué velocidad van en todo momento. Además, los operadores deben tener acceso instantáneo a la máquina en caso de que algo salga mal. Por esas razones, el sistema está diseñado para detener inmediatamente las máquinas en caso de que la comunicación se interrumpa, incluso si es por menos de un segundo», dice Vladimir Sysoev.

Otro resultado de soluciones como estas es el aumento de la productividad.

«Un operador experimentado puede, en un buen día, mover probablemente más mineral, pero una de las ventajas de confiar en algoritmos es que hay consistencia: obtienes el mismo resultado cada vez, lo que conduce a una mejor precisión, posibilidades de planificación y productividad a largo plazo. La consistencia es uno de los objetivos que hemos buscado lograr», dice Vladimir Sysoev.

Según Jan Gustafsson, jefe de proyecto de Nexgen SIMS en Epiroc, los esfuerzos colaborativos entre socios de una amplia variedad de antecedentes son la receta para la innovación exitosa ahora y en el futuro.

«La asociación y la cooperación transfronteriza son el camino a seguir. Las operaciones mineras se han vuelto increíblemente complejas, y simplemente no es posible innovar en silos. Estamos abiertos a más proyectos colaborativos en el futuro. Esta es la forma en que necesitamos trabajar», dice Jan Gustafsson.

Él continúa:

«La asociación Nexgen SIMS ha funcionado muy bien. Hemos seguido construyendo sobre lo que establecimos durante el primer proyecto SIMS, entre 2016 y 2020, y hemos desarrollado aún más procesos y flujos de trabajo que han dado resultados. Funcionamos bien como equipo.» Jan Gustafsson está satisfecho con los resultados de Nexgen SIMS.

«Hemos logrado lo que nos propusimos hacer: desarrollar soluciones autónomas y demostrarlas en un entorno de producción real. El próximo paso es hacer un producto comercializable», dice Jan Gustafsson.