Es así como para su versión XXIV, el encuentro considera los siguientes ejes temáticos: Minería 4.0, Minería Verde y no Tradicional, Minerales Críticos, Agenda Económica y Ecosistema Minero.

En ese contexto, María Clara Barboza, licenciada en Ingeniería de Minas en la Universidad Federal de Ouro Preto (Brasil), llevó a cabo la presentación “Electrificación de flotas en la minería subterránea: Optimización del Sistema de Ventilación y Análisis de Viabilidad”, en la que abordó el escenario que afronta la minería subterránea ante el incremento de la demanda mundial por minerales como el cobre.

Es así como mencionó que, debido al descenso de las leyes de mineral, los yacimientos subterráneos son cada vez más profundos, con un consiguiente incremento de costos vinculados con los sistemas de transporte de mineral como de ventilación.

Es así como la minería subterránea enfrenta desafíos críticos, relacionados con la calidad del aire, los costos de la energía y la sostenibilidad ambiental; ante lo cual la industria se ha focalizado en la búsqueda de soluciones sostenibles que reduzcan los costos operativos y los impactos ambientales.

En ese contexto, expuso el beneficio económico y ambiental vinculado con impulsar la electrificación de los equipos. Al respecto, afirmó que pese al mayor costo que puede generar la utilización de equipos eléctricos, por ejemplo por la necesidad de infraestructura de carga, la incorporación de estas tecnologías redunda en una serie de mejoras medio ambientales, además de reducir la demanda de ventilación.

En esa línea, detalló que los beneficios de la electrificación se vinculan con la reducción de emisiones contaminantes, disponibilidad de aire más limpio y seguro, menor estrés térmico, y mejoras en materia de eficiencia energética.

Además de repasar los desafíos que conlleva este proceso de transformación operacional, por la alta inversión inicial requerida, la adaptación de la infraestructura, los riesgos eléctricos e incendios, como la disponibilidad de equipos, y un marco regulatorio en evolución.

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Al respecto, Jorge Rivera, jefe de Proyectos de Syntec, advirtió que “en la medida que las minas se hacen más profundas, con mayor extensión de túneles y más intrincadas, los sistemas de ventilación se vuelven cada vez más complejos, por lo que desafía a mantener condiciones adecuadas”.

Además, Rivera precisó que los principales riesgos relacionados a ventilación en minería subterránea están ligados a gases tóxicos, polvo, niveles de oxígeno, temperatura y humedad. “Lo anterior puede generar riesgo de exposición humana a estos agentes y/o condiciones, y de otra índole, como explosiones y un potencial derrumbe a causa de éstas”, afirmó.

Asimismo, reveló que una correcta ventilación global es esencial para controlar estos riesgos. “No sólo determinando la cantidad de aire total, lo que es la parte sencilla, sino cómo este se distribuye en la intrincada red de galerías, eliminando cualquier zona de aire estancado que pueda generar una zona de acumulación de agentes de riesgo, como también sacando rápidamente del sistema aire viciado, cercano a un punto de emisión de polvo, por ejemplo”, agregó.

Ventilación inteligente

Rivera manifestó que el aumento de la demanda de aire no es lineal, por lo que un sistema de ventilación inteligente es crítico para mantener la eficiencia en valores sensatos. “Avanzar en temas de sensorización, monitoreo, sistemas de control de flujo, ventilación a demanda y modelos computacionales cada vez más representativos es el mayor desafío ante la constante expansión”, contó.

El experto sostuvo que, en minería subterránea, un adecuado sistema de ventilación asegura la calidad de aire, aportando un correcto nivel de oxígeno, minimizando la concentración de material particulado, eliminando gases peligrosos y controlando la temperatura.

Junto con ello, el jefe de Proyectos de Syntec enfatizó que “esto no sólo es relevante por temas de salud y seguridad, como se podría pensar, sino también a nivel de producción. Que los equipos operen a una temperatura adecuada y con una concentración de oxígeno y material particulado correcta incide directamente en la tasa de desgaste de éstos. Por lo tanto, reduce mantenciones y fallas no programadas, aumentando la disponibilidad”.

La sensorización en puntos estratégicos y monitoreo de la calidad del aire, a su juicio, es crucial para la utilización de un sistema de ventilación inteligente, que integra características como la ventilación a demanda, que controla el caudal de aire según sea necesario, como también sistemas de ventilación auxiliares y zonas de recirculación controlada. Lo anterior, apuntando a la disminución del consumo energético.

Dinámica de fluidos computacional

Al mismo tiempo, Rivera aseveró que “este sistema de ventilación inteligente no podría existir sin una modelación computacional del intrincado sistema de galerías, para lo cual, modelos unidimensionales son útiles para alimentar con datos macro a estos sistemas”.

En consecuencia, el profesional subrayó que “ahora, estas herramientas son insuficientes cuando se trata de analizar fenómenos locales, como puntos de emisión de polvo y gases. Los que son de inmensa ayuda para ello son los modelos computacionales tridimensionales, como los de dinámica de fluidos computacional (CFD). Estos optimizan los sistemas de abatimiento de gases y polvo y ayudan a la comprensión del comportamiento de éstos dentro de las galerías”.

En esa línea, destacó que Syntec cuenta con vasta experiencia en el desarrollo de modelos CFD. “Contar con ellos en una mina subterránea puede marcar la diferencia en cuanto a mantener la operatividad o, por el contrario, para tomar la decisión de detener la producción, en caso que esta herramienta indique condiciones críticas”, finalizó.

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Según revelaron desde la casa de estudios, el testeo in situ se realizó durante una visita a la Faena Minera Tambo de Oro, perteneciente a Minera HMC S.A., ubicada en la Región de Coquimbo, con el fin de evaluar la efectividad del dispositivo inteligente FAS (Fan Alert System) y recopilar datos que permitan validar su rendimiento, conectividad e idoneidad en la detección de posibles problemas.

Al respecto, el Dr. Sebastián Pérez destacó que “la visita fue altamente productiva. Permitió obtener información valiosa sobre el funcionamiento del dispositivo en condiciones reales. Los operadores expresaron su interés en la herramienta, destacando su potencial para mejorar la seguridad y la eficiencia en las operaciones mineras”.

El equipo técnico a cargo de la evaluación también contó con la participación del Dr. Michael Mirandam, experto en ciencias de datos, y Denis Ogaz, especialista en electrónica, quienes son académicos del Departamento de Ingeniería Mecánica Usach.

Dentro del itinerario, se desarrollaron diversas acciones, tales como monitoreo de datos, análisis de resultados, capacitación a los operadores sobre el uso del dispositivo e interpretación de métricas y retroalimentación con potenciales usuarios.

Finalmente, sobre la prueba en terreno del “Smart device de inteligencia computacional para predicción de fallas en ventiladores principales en minería subterránea”, el Dr. Sebastián Pérez concluyó que “las actividades que desarrollamos recalcan la importancia de integrar tecnología innovadora en el ámbito minero para prevenir fallas y minimizar tiempos de inactividad. Además, se logró identificar áreas de mejora en la interfaz del usuario y potenciales desafíos futuros, lo que permitiría mejorar la experiencia de monitoreo”.

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En ese contexto, la Universidad de Santiago de Chile (Usach) ejecuta el proyecto “Smart device de inteligencia computacional para predicción de fallas en ventiladores principales en minería subterránea”, liderado por el Dr. Sebastián Pérez Cortés, académico del Departamento de Ingeniería en Minas, con amplia experiencia en modelación y simulación de este tipo de procesos.

Desde la Universidad de Santiago señalaron que la investigación es financiada por ANID y cuenta con la colaboración de la Minera HMC Faena Tambo de Oro, dedicada a la extracción de mineral en la Región de Coquimbo y HCA Minería, especialista en soluciones de drenaje y ventilación. Además es apoyada por la Vicerrectoría de Investigación, Innovación y Creación, a través de su Dirección de Gestión Tecnológica, y por la Facultad de Ingeniería.

Tal como explicó el Dr. Sebastián Pérez lo que se busca es “desarrollar un sistema predictivo preciso para monitorear en tiempo real, el correcto funcionamiento de los ventiladores y anticipar sus posibles fallas, de modo que se puede intervenir antes que se generen”.

Agregó que “estos son equipos críticos que al quedarse sin funcionamiento, paralizan la operación y se arriesga la salud de quienes trabajan en la mina. Una forma de enfrentar ese problema es utilizando un sistema back up. Es decir, si falla un ventilador se tiene uno de reemplazo, lo cual conlleva un mayor gasto”.

En la investigación trabajan Francisco Cubillos, director alterno del proyecto y profesor del Departamento de Ingeniería en Química y Bioprocesos; Michael Miranda, jefe de carrera de Ingeniería Civil en Mecatrónica; Gonzalo Acuña, investigador del Departamento de Ingeniería en Informática; y Juan Pablo Hurtado, experto en ventilación del Departamento de Ingeniería en Minas, entre otros.

Trabajo conjunto con la industria minera

En la actualidad, el proyecto ahonda en el levantamiento de datos. En el caso de la minera HMC Faena Tambo de Oro, el Dr. Pérez destacó que comenzaron a implementar ventiladores “con sistema Scada para medir signos vitales en los equipos, que facilitan un volumen de data reciente y entrega  la oportunidad de contar con acceso a la faena y usarla como un laboratorio de pruebas para nuestra investigación”.

De acuerdo a lo anterior, una vez ejecutada la recopilación, selección y tabulación de la data, el siguiente paso será “procesarla, a través de distintos algoritmos y modelos para identificar aquellas variables que nos puedan entregar una predicción más precisa del comportamiento futuro de los ventiladores”, acotó.

Asimismo, existe el desafío tecnológico de desarrollar un prototipo funcional y generar las predicciones mediante inteligencia computacional.

El Dr. Sebastián Pérez espera que se generen así nuevas oportunidades para la industria minera como mejoras en las mantenciones y continuidad operacional, impactando en la calidad y en los flujos de aire para trabajar de forma segura y eficiente en una mina subterránea.

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En la ocasión, además se presentó el futuro dispositivo de Inteligencia computacional predictiva de fallas en equipos críticos de ventilación de minas “Fan Alert System – FAS”.

Según informaron desde la institución, al evento realizado en el Salón de Honor de la Universidad de Santiago de Chile asistieron representantes de empresas del área de la ventilación de minas como HCM – Faena Tambos de Oro, HCA Minería, Optimiza VMC; egresadas/os DIMIN-Usach; la Comisión Organizadora de SIMIN 2023 y académicos/as de la Facultad de Ingeniería , los que durante este año realizarán un trabajo multidisciplinario para operativizar la adjudicación del Fondef – IDeA 2022.

Contribución de la Usach

Sobre el objetivo y desarrollo del dispositivo, Sebastián Pérez, indicó que “nosotros identificamos una necesidad, vimos una potencialidad y finalmente quedó plasmado en un objetivo que fue presentado a este concurso Fondef, que es desarrollar un dispositivo inteligente “Smart Device” que mediante modelos de Deep Learning fuera capaz de hacer la predicción de posibles fallas en equipos de ventilación, específicamente en ventiladores principales para minería subterránea”.

El académico de la Usach agregó que esto tiene un beneficio importante, ya que permite las condiciones operacionales necesarias para trabajar al interior de las minas, asegurando la continuidad y de esa manera la producción que da sustento al negocio minero.

Juan Pablo Hurtado, director del Departamento de Ingeniería en Minas, comentó que esta carrera de la Universidad de Santiago lleva muchos años entregando una formación muy fuerte en lo que es ventilación de minas. “En los años 80 el profesor Eduardo Contreras contribuyó a profesionalizar esta área con instrumentación y luego lo continuó el profesor Omar Gallardo, quien puso énfasis en el trabajo en terreno con los alumnos/as, además, de dirigir trabajos de investigación y titulación”, dijo.

Del mismo modo, el director remarcó que “anteriormente postulamos a un Fondef para mejorar el consumo de energía en las redes de ventilación de minas, porque nos dimos cuenta que había un gasto energético muy grande y se hacía poco por hacerlo eficiente. Por lo tanto, comenzamos la mejora con Sernageomin a través de una guía, manual metodológico o texto guía base que fue bastante exitoso. Al día de hoy es un texto de consulta extendido entre los profesionales. Trabajamos con varias empresas dentro del país y a modo de impulsar todo esto, generamos el Primer Simposio de Ventilación de Minas de Sudamérica que hoy en día ya va en su tercera versión”.

Matías Libante, representante de la empresa HCM – Faena Tambos de Oro, comentó que la organización a partir del año 2022 inició un plan minero con nuevos sistemas de ventilación, nuevas resoluciones ambientales, nuevas extensiones y resolución de botaderos; transición que se realizó principalmente en la ventilación de minas donde HCA y Howden cambiaron los ventiladores principales de la mina a ventiladores de mayor capacidad con sensores, sistema de control y monitoreo.

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«Hay dos aspectos relevantes en este hito: estudiar una tecnología que haga más eficiente un proceso que no ha sido desafiado en el uso de energía y asociarnos con un organismo relevante como la GIZ, que dará a El Teniente mayor visibilidad internacional como referente de la eficiencia energética en la industria minera», explica Ingriz Arce, ingeniera eléctrica de la Gerencia de Servicios.

Actualmente, el sistema de ventilación funciona las 24 horas, los siete días de la semana y es responsable de 60% del consumo eléctrico de la mina, a diferencia de un sistema on demand que permite activar los ventiladores sólo si se detecta un equipo operando en el sector.

«Aspiramos a ahorrar 1.200 MWh, equivalente al consumo de electricidad anual de 400 viviendas. Además, avanzaremos en el monitoreo y gestión del proceso para hacerlo más eficiente», agrega Arce.

La organización alemana se comprometió a financiar el estudio de factibilidad del proyecto en el que actualmente está trabajando en El Teniente en fase piloto.

Ingriz Arce explica que «dará los lineamientos técnicos respecto a la mejor estrategia de escalamiento a la totalidad del parque de ventilación secundaria, orientado a la producción. Junto a la GIZ nos encontramos en la etapa de licitación y consultas, y esperamos que a mediados de octubre se encuentre asignado el contrato«.

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Es así como a través de la presentación de diversas ponencias técnicas se abordarán los distintos procesos presentes en este tipo de explotación, entre ellos túneles, tronaduras, cintas transportadoras subterráneas, arquitectura de cavernas, transporte subterráneo, galerías, piques, chimeneas y ventilación.

Entre las diversas temáticas que se tratará durante la jornada se encuentran las herramientas dirigidas a la reducción de costos y su implicancia en los modelos de  gestión; la relevancia del capital humano y el rol de contratistas; sumado a una serie de presentaciones técnicas en torno a las nuevas tecnologías disponibles en procesos como la perforación, productividad y transporte de mineral.

Revisa acá las distintas presentaciones del encuentro.

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A juicio de Patricio Pérez, coordinador del Centro Meteorológico Ambiental de la Usach, «el plan de descontaminación actual, aunque apunta a material particulado grueso, también logra reducir el fino, pero se necesita uno más específico para la ciudad».

Con ese objetivo, el nuevo ministro del Medio Ambiente, Pablo Badenier, explica que durante este año se concretará la postergada actualización del plan de descontaminación vigente para el Gran Santiago.

La medida forma parte de los 50 compromisos para los 100 primeros días de gobierno de la Presidenta Michelle Bachelet, e incluye estudios económicos de las medidas que lo acompañan.

Esto, una vez que entre en vigencia el decreto que declara la capital como zona saturada de contaminación por material particulado fino (MP 2,5).

«Vemos con extrema preocupación el aumento de contaminantes por chimeneas domiciliarias. Eso es inviable en el mediano plazo, y por eso vamos a generar medidas que restrinjan el uso de la leña en artefactos de calefacción domiciliaria», explica el secretario de Estado.

Otras medidas deberán definirse, pero podrían incluir nuevas exigencias a buses, vehículos de carga y livianos, además de las emisiones de industrias.

Además, Badenier adelanta que el plan podría aplicarse por cerca de cuatro meses y no por los cinco que se extiende el actual, que rige entre el 1 de abril y el 31 de agosto de cada año.

El proceso de revisión y declaración de zonas saturadas por material particulado fino también se aplicará a otras seis áreas con planes de descontaminación antiguos, que deben actualizarse: Puchuncaví y Quintero, el valle central de O’Higgins, Gran Concepción, Los Ángeles, La Araucanía y Aysén.

Además, se implementarán otros planes en cinco zonas que hoy no tienen norma: Osorno, Talca, Maule y Valdivia, y la conurbación de Chillán y Chillán Viejo.

Adicionalmente, el ministro Badenier señaló que se repondrá la norma para material particulado grueso anual. Este instrumento de gestión ambiental se había derogado por la entrada en vigencia del MP 2,5. «Esto nos va a permitir generar planes para las ciudades del norte de Chile», sostiene.

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