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SISTEMA DE MONITOREO DE FRAGMENTACIÓN DE MINERAL EN FRENTES DE CARGUÍO –SDR EN TIEMPO REAL– PARA LA MEJORA DEL PROCESO DE CHANC

Por: Jesús André Miranda Meléndez y Vanius Agramonte Zea, Tecnología e Innovación, Sociedad Minera Cerro Verde.

Resumen

Durante el desarrollo de la operación minera se trabaja sobre varios factores que afectan la producción diaria, uno de estos es la fragmentación del material, producto de la voladura en los frentes de trabajo. Conocer estos valores en el menor tiempo permite una mejor gestión en el ciclo de minado.

Es por eso que se ha optimizado el sistema de monitoreo de fragmentación de mineral Size Distribution Report (SDR, por sus siglas en inglés), para conseguir los datos del material volado/fragmentado de manera rápida y para que la supervisión pueda tomar decisiones más rápidas y efectivas con el fin de optimizar el ciclo de minado y aumentar las toneladas en la chancadora primaria (throughput).

La naturaleza del sistema implementado permite que la información esté disponible para los usuarios de operaciones mina, dentro de ellos, los principales: voladura y operaciones de chancado, ya que está alojado dentro de la red de Sociedad Minera Cerro Verde (SMCV).

Introducción 

La fragmentación del mineral es un factor muy importante para el ciclo de minado, impactando finalmente al proceso de chancado. La principal variable es el tamaño de roca, la cual si se incrementa, tenemos un carguío más lento y, a su vez, mayor tiempo en el chancado, afectando el nivel de los Intermediate Ore Stockpile (IOS, por sus siglas en inglés). 

Esto puede repercutir en el tonelaje procesado aguas abajo, al mismo tiempo que se incrementa el uso del martillo rompe roca en la chancadora, provocando la detención en la descarga de camiones e impactando negativamente en la eficiencia de los activos.

Con el sistema SDR se tenía los valores de las dimensiones del material volado/fragmentado, pero estos datos se conseguían un día después de ejecutado el procesamiento de imágenes por software, no conociéndose el tamaño del material que estaba en ese momento en los frentes de carguío y mucho menos la roca que tenía como destino la chancadora.

Se logró la automatización del procesamiento de imágenes por software, consiguiendo así los valores de las dimensiones del material volado/ fragmentado en tiempo real, que son mostrados a través de dashboards que se actualizan minuto a minuto. Esto permite a los principales usuarios, como el área de Voladura, conocer los valores de fragmentación y ajustar sus diseños.

Asimismo, la supervisión de turno pueda reconocer qué frente de carguío presenta material más cercano al diseño, analizando cual sería la asignación óptima de camiones para mejorar el proceso de abastecimiento a la chancadora.

De esta manera, con el sistema SDR se ha logrado contribuir en la mejora del proceso de voladura y, por ende, ha impactado positivamente en la toma de decisiones, optimizando un proceso de carguío más rápido, y aumentando el tonelaje de material enviado a la chancadora primaria, así como también permitiendo disminuir el uso del martillo rompe roca.

Metodología 

La metodología que se siguió para desarrollar esta invención se describe a continuación.

Diagnóstico

Se identificó la oportunidad de mostrar y hacer llegar los datos en tiempo real a los usuarios finales, identificando las variables a mostrar (ver Figuras 1 y 2).

Diseño del reporte

Obtención de información

Para la obtención de la información se coordinó con el área de informática para tener acceso a las bases de datos y poder recopilar los valores de las variables a mostrar en los reportes.

El sistema SDR, trabaja mediante una cámara instalada en las palas, con las que se capturan fotografías del frente de carguío por una lógica de programación que, tras cargar un camión, envía una señal a la cámara y guarda la información. 

Esta imagen viaja a través de la red wifi de la mina y se almacena en el servidor de SDR. Gracias a un proceso interno, un software procesa las imágenes y obtiene de manera automática los valores de fragmentación. Este proceso se repite para cada imagen, guardando la información en una base de datos.

Siendo la función principal del sistema SDR mapear y realizar un seguimiento de las prácticas de voladura en la mina, permite que las áreas de Perforación y Voladura puedan realizar ajustes en los diseños para luego comparar el rendimiento de las nuevas prácticas con las que se ajustaron.

Variables principales

Se logró identificar las variables necesarias para el reporte, siendo las siguientes:

a) Número de imágenes capturadas:

ν Las imágenes capturas tienen relación con la cantidad de camiones cargados.

b) Número de imágenes procesadas:

ν Es un contador de imágenes de las que se ha obtenido valores de fragmentación.

c) Porcentaje de imágenes procesadas:

ν Debido a las condiciones de terreno como sombras, imágenes de camiones, piso, cables y polvo, no todas las fotos son procesadas, este KPI es un indicador de la calidad de la información del procesamiento de imágenes.

d) Promedio de valor de P50:

ν Por el lapso del día, se va promediando el valor de P50 entre todas las imágenes procesadas.

e) Promedio de valor de P80.

ν Por el lapso del día, se va promediando el valor de P80 entre todas las imágenes procesadas.

f) Promedio de valor de Top Size (valor de mayor tamaño):

ν Por el lapso del día, se va promediando el valor de Top Size (valor de mayor tamaño) entre todas las imágenes procesadas.

A través de la información mostrada en la base de datos (ver Figura 3) se logra capturar los valores y automatizarlos en un reporte.

Flujo de la información

Luego de obtener los datos necesarios, mediante lenguaje de programación SQL, se ordena los mismos por consultas realizadas a la base de datos. Mediante el uso del software SQL Services Reporting Services (SSRS) denominado Report Builder, se logra ordenar y programar tareas para que la información se muestre minuto a minuto, sin la necesidad de la intervención manual. En la Figura 4 se muestra el flujo de la información, desde el origen de la base de datos hasta el reporte final diseñado para los usuarios.

Pruebas del funcionamiento

Prueba piloto

Reporte disponible en la intranet

Una vez terminado el reporte se publicó en la intranet para monitorear posibles fallas en el proceso interno y, trabajando con el área de informática, tener el software de procesamiento de imágenes disponible las 24 horas del día, estando este accesible a la mayor cantidad de usuarios.

Apariencia del sistema de monitoreo

El reporte actual estructurado con las variables para la toma de decisiones, luce como se aprecia en la Figura 5.

Sostenibilidad del sistema SDR

Para lograr que el sistema SDR en tiempo real sea sostenible en el tiempo y pueda brindarnos la más rápida y mejor información, es necesario el monitoreo de las condiciones de las cámaras instaladas en las palas eléctricas/hidráulicas, ya que estas son la fuente de la información. 

Con este propósito se cuenta con el área de Tecnología Minera, donde los ingenieros como parte del proceso, están dedicados a la revisión de las cámaras durante el turno y, de encontrar alguna falla, las reparan en el menor tiempo posible.

El flujo de la captura de imagen que ocurre en el frente de carguío de las palas viajará a través de la red wifi de la mina, por lo que se debe contar con un monitoreo de esta. Luego, esta imagen se almacenará en una base datos y será procesada por software para brindar valores de fragmentación en una base SQL (ver Figura 6).

Indicadores de impacto en la productividad 

Gracias al aporte del sistema de monitoreo SDR, se ha influido positivamente en las operaciones unitarias de la mina en su conjunto, pero principalmente en el área de Voladura, la cual ha visto impactado positivamente su proceso, mostrando una mejora en la fragmentación de mineral, obteniendo un incremento en la curva de fragmentación de 8 pulgadas al 80% hasta el 85% (ver Figura 7).

De igual manera, para el área de Chancado primario. Debido a la mejora del proceso de voladura, se tuvo una mejora en el throughput (material chancado) para el último trimestre del 2018, aumentando en 4.4% comparado con los tres primeros trimestres (ver Figura 8), lo que nos indica que los datos mostrados por el sistema de monitoreo SDR agregan valor al proceso tanto de fragmentación como chancado. 

Otro elemento que se ve impactado positivamente es el consumo específico de energía primario que se redujo en 31% con las mejoras en el proceso de voladura (ver Figura 9).

De esta manera, se puede realizar una revisión de la información que nos muestra el sistema de monitoreo de fragmentación SDR para estimar medidas de rendimiento de la curva de distribución de tamaño para distintos tipos de diseños y para diferentes tipos de roca.

Reportabilidad histórica

Asimismo, el sistema SDR posibilita consultar datos de rangos de fecha que se deseen saber, permitiendo realizar análisis en tendencia de los valores de fragmentación que la chancadora recibió y también de los valores que cada pala obtuvo como promedio u hora específica.

Gracias a la reportabilidad histórica se puede realizar un análisis sobre el desempeño de las prácticas de voladura, posibilitando identificar zonas donde se necesite reducir el tamaño del mineral con relación a las funciones o especificaciones de los equipos de procesamiento como son las chancadoras primarias.

Conclusiones

1. Se logró automatizar el reporte de SDR en tiempo real.

2. Se vio afectado positivamente el proceso de chancado, aumentando el throughput, debido a que se pudo identificar los frentes con mejor fragmentación en ese momento. 

3. Se tuvo un impacto significativo en el proceso de voladura obteniendo valores de fragmentación más cercanos al diseño requerido mediante el análisis histórico de chancado primario.

4. Se permitió generar un ahorro de costos al mejorar la eficiencia de los procesos y obtener mayor producción.

5. El reporte del sistema SDR en tiempo real permitirá continuar con estas mejoras haciéndolas sostenibles en el tiempo.

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