1 Uma mina de informação

STEFAN L. SJOSTROM, KJELL G. CARLSTEN, KRISTER LANDERNAS, JONAS NEANDER – Não constitui surpresa o facto de a maior parte dos minérios metálicos mais facilmente acessíveis já terem sido extraídos. Assim, as empresas mineiras têm de despender um esforço muito maior para a exploração mineira destes recursos remanescentes. Existe, contudo, uma área da tecnologia que se encontra menos avançada na exploração mineira subterrânea do que noutras indústrias, apesar de oferecer a possibilidade de melhorias significativas de eficiência operacional e de rentabilidade: a automação e a integração de dados. A ausência neste ambiente da sofisticação técnica presente noutras indústrias significa que a optimização de toda a cadeia de valor, da extracção ao processamento, aparece ainda muitas vezes como um sonho. Contudo, a ABB fornece sistemas que permitem a optimização da utilização do equipamento de exploração mineira subterrânea, o aumento da produtividade da mina e a redução dos consumos energéticos.

Integração de equipamento móvel na exploração mineira subterrânea

Uma mina de informação

Uma mina de informação 2

1 Uma rede completamente integrada fornece ao operador uma visão abrangente sobre o processo de mineração. (DC = dispositivo de campo; GW = gateway)

Aexploração mineira foi uma das primeiras actividades industriais da Humanidade. Efectivamente, a mais antiga

mina conhecida (a Cova do Leão, na Suazilândia), onde foram extraidos ingre-dientes para pigmentos, apresenta uma datação de idade por radiocarbono de cerca de 43 mil anos [1]. Outras minas, de épocas semelhantes, forneceram materiais para o fabrico de ferramen-tas. Embora a exploração mineira tenha beneficiado de uma forte mecanização durante o século passado, a integração de tecnologia nas minas apresenta geral-mente algum atraso relativamente a ou-tras indústrias, tais como a petrolífera ou a papeleira. Contudo, a maior dificuldade de extracção dos minérios ou de outros depósitos de interesse torna o aumento dos níveis de automação e de integração de dados cada vez mais importante para o suce-sso da exploração mineira.Em paralelo, a expansão da tecnologia requer o aumento do nível de qualifi-cação dos colaboradores, em particular para a optimização de produtos e pro-cessos, o planeamento da manutenção e o controlo ambiental. Globalmente, irá existir um menor número de colaborado-res mas com maior qualificação e cobrindo integralmente a cadeia de valor. É provável que alguns destes elementos tenham a capacidade de controlar várias

minas – assistidos por sensores e siste-mas automatizados que disponibilizam, com o suporte de uma infraestrutura de comunicações, a informação em tempo real necessária para o controlo de cada produto e processo 1. Esta integração permite a optimização da utilização do equipamento de exploração mineira sub-terrânea e o aumento da produtividade da mina, com uma concomitante redução do consumo energético. A pla-taforma Extended Automation System 800xA da ABB e os produtos associados facilitam a automação e a integração de dados no ambiente da mina.A oferta da ABB permite a integração no sistema aberto de controlo de processos System 800xA dos dados de tempo real provenientes de equipamentos de exploração mineira subterrânea de fa-bricantes diversos 2, possibilitando uma melhor visuali-zação e utilização do parque de equi-pamentos através do seguimento da sua localização e de relatórios do estado das máquinas, bem como da transmissão das condições operacionais subterrâneas. A concepção e a imple-mentação de tais sistemas, incluindo a selecção e o encaminhamento da infor-mação para a melhoria do desempenho operacional, são vantagens competitivas críticas.

Automação de minas Em geral, muitas operações duma mina estão razoavelmente bem automatizadas individualmente, mas a sua integração por meio de um sistema central é fre-quentemente deficiente ou está completamente ausente. O resultado é uma operação suboptimizada e uma perspectiva não homogénea do pro-cesso. Um dos principais motivos para esta deficiência reside na falta de uma infraestrutura versátil de comunicação, cableada ou sem fios, no ambiente da exploração mineira subterrânea que per-mita a obtenção de uma visão de conjunto ou de um controlo completo sobre as diversas operações da mina e a optimização de toda a cadeia de valor,

desde a extracção até ao processa-mento. Uma razão para este défice pode ser a indús-tria mineira ainda não ter tido de enfrentar as mesmas pressões de

Uma maior dificuldade de extracção dos minérios ou de outros depósitos de interesse torna o aumento dos níveis de automação e de integração de dados cada vez mais importante para o sucesso da exploração mineira.

Foto de rosto

Embora muito tenha mudado no mundo da explora-

ção mineira, ainda é necessária uma maior automa-

ção e integração de dados.

3 Uma mina de informação

redução de custos e de optimização da produção de outros sectores compará-veis. A situação, está contudo a mudar rapidamente, e a melhor forma de ace-lerar o progresso consiste na introdução de um sistema de comunicações flexível e multifuncional no ambiente da explo-ração mineira subterrânea.

Comunicações Os sistemas tradicionais de rádio UHF/VHF têm de há muito sido extensiva-mente usados para a comunicação de voz em minas subterrâneas. Mas este método de comunicação tem adaptabili-dade e funcionalidade muito limitadas. Uma rede local sem fios (WLAN, Wireless LAN) constitui uma solução muito mais adequada, podendo ser principalmente utilizada para telefonia de voz sobre IP (VoIP, Voice over IP) e comunicação de dados, mas também permitindo a comu-nicação com o equipamento móvel e a sua localização e seguimento. Várias empresas mineiras, tais como a LKAB e a Boliden na Suécia, já instalaram WLAN subterrâneas para estes fins.

Seguimento A capacidade de seguimento permite a determinação da localização de smart-phones, computadores portáteis, etiquetas de localização por rádio- -frequência (RFID, Radio-Frequency IDentification) e dispositivos embebidos. O seguimento pode ser efectuado por meio de qualquer cliente de WLAN, sendo a localização normalmente obtida pelo cálculo da posição do cliente em relação a um local fixo ou a um ponto--âncora com coordenadas bem conhecidas (frequentemente os próprios

2 Integração de dados operacionais com o sistema de controlo

pontos de acesso WLAN). Esta posição relativa é subsequentemente referida a um sistema de coordenadas global e absoluto. Em geral, quanto maior o número dos nós-âncora, mais elevada será a precisão na localização.Para o funcionamento fiável de funciona-lidades como o seguimento são necessários um planeamento e uma implantação cuidadosa da rede sem fios subterrânea. Um dos principais desafios provém do exigente ambiente rádio sub-terrâneo – p.ex., a topologia das galerias, a geologia variável, a atenuação do sinal nas estruturas geológicas e nos materiais de construção, a limitação de potência transmitida decorrente de con-siderações de segurança e a interferência electromagnética. Para a demonstração das tecnologias relevan-tes para o seguimento subterrâneo dos equipamentos de exploração mineira, a ABB realizou vários ensaios de campo e construiu instalações piloto.

Integração do equipamento móvel A implantação de uma infraestrutura de comunicações subterrânea e a computo-rização da frota de equipamentos móveis abrem mundos totalmente novos de possibilidades de troca de informação. Por exemplo, podem ser entregues às máquinas de produção os seus planos de perfuração e sequências de carga, e recebidos posteriormente online os resultados das suas acções. A integ-ração do equipamento móvel no sistema de controlo da produção tem também outras utilizações:

– Entregar aos sistemas de equipamento móvel, num formato útil os resultados

A implantação de uma infraestrutura de comunicações subterrânea e a computorização da frota de equipamentos móveis abrem mundos totalmente novos de possibilidades de troca de informação.

das fases iniciais do processo de explo-ração mineira (estudo da geologia, cálculo dos minérios, levantamento e concepção da mina e planeamento da produção).− Coligir os resultados reportados pelo equipamento móvel, tais como infor-mação online sobre o seu estado e relatórios, análises e estatísticas de pro-dução, e encaminhá-los para os utilizadores relevantes.− Recuperar a partir dos sistemas de bordo as estatísticas de execução e os dados de manutenção. Alguma desta informação é utilizada pelo sistema de controlo de processos e outra (principal-mente os dados de manutenção) será transferida para outras entidades (tais como os sistemas de manutenção) ou coligida por elas.− Monitorizar online o estado do equipa-mento móvel, incluindo a sua localização.As interfaces com o sistema de controlo de produção seguem normas industriais. A interface entre as máquinas móveis e o sistema aberto de controlo de processos da ABB é OPC, mais precisamente, OPC DA (Data Access), a qual trata de dados de tempo real, OPC AE (Alarms and Events) e OPC HDA (Historical Data Access).Os conjuntos de dados e as convenções de nomes são conformes a IREDES, o padrão internacional de troca de dados entre equipamentos de exploração mi-neira e os sistemas informáticos de gestão da exploração que define uma linguagem electrónica comum para os sistemas de automação de minas.

4 Uma mina de informação

4 Características de My Control System.

Stefan L. Sjostrom

ABB Process Automation

Umeå, Suécia

stefan.l.sjostrom@se.abb.com

Kjell G. Carlsten

ABB Process Automation

Västerås, Suécia

kjell.g.carlsten@se.abb.com

Krister Landernas

Jonas Neander

ABB Corporate Research

Västerås, Suécia

krister.landernas@se.abb.com

jonas.neander@se.abb.com

A cooperação entre a ABB e a Atlas Copco constitui uma excelente oportunidade para ambas as empresas. Cada um dos parceiros irá concentrar-se nas suas competências fundamentais, mas o desenvolvimento conjunto irá criar um considerável valor acrescentado para a exploração mineira subterrânea.“Os nossos futuros operadores mineiros querem um centro consistente de informação centralizada para a optimização da utilização das nossas máquinas subterrâneas. Tenho a certeza de que este projecto irá promover um avanço decisivo na optimização da exploração mineira subterrânea.”

David ShellhammerPresidente da Atlas Copco Underground Rock Excavation

Várias empresas mineiras instalaram WLAN subterrâneas que, além de suportarem telefonia VoIP e comunicação de dados, também permitem a comunicação com o equipamento subterrâneo e a sua localização e seguimento.

A mina online: integração móvelA informação de localização e outros dados dos equipamentos móveis são comunicados por meio da infraestrutura WLAN. Depois de consolidados, podem ser visualizados no sistema aberto da ABB para controlo de processos. Esta informação conjunta fornece a base para uma representação online precisa das actividades e do progresso da explo-ração mineira. Os resultados desta análise ajudam a optimizações adicionais em diversas áreas:− Em vez de seguir uma rotina pré- -determinada, o controlo da ventilação pode adaptar-se às condições e nece-ssidades efectivas, segundo os dados obtidos a partir do equipamento móvel.− A disponibilidade do equipamento móvel será melhorada a partir da com-binação, pelos gestores de activos, dos dados sobre os equipamentos mecâni-cos e sobre o ambiente dos processos de exploração mineira, para a definição de planos precisos de manutenção.− A conformidade do equipamento móvel com o planeamento das ope-rações pode ser monitorizada online e os desvios identificados utilizados como entradas para o processo de recálculo das actividades.

No futuro, a malha de controlo poderá ser fechada para um redireccionamento ou replaneamento automáticos do equi-pamento móvel, quando necessário.

Mesmo no próprio presente, a simples possibilidade de compilação da infor-mação relativa ao ambiente operacional (situação do tráfego, estado do equipa-mento de produção, etc.) e sua disponibilização aos operadores dos equipamentos móveis irá aumentar a sua capacidade de tomada de decisões inte-ligentes em situações de divergência entre planos e realidade, tão frequentes no ambiente da mina.

Instalação pilotoA ABB e a Atlas Copco Underground Rock Excavation (Atlas Copco), da Sué-cia, desenvolveram um sistema inovador de integração móvel envolvendo a plata-forma de automação System 800xA da ABB e as máquinas de exploração mi-neira da Atlas Copco. Esta solução foi demons-trada numa instalação piloto em Junho de 2012 e encontra-se presente-mente instalada na mina de teste da Atlas Copco em Kvarntorp, na Suécia 3. Esta tecnologia irá oferecer aos operadores mineiros oportunidades e informação sem rival para o controlo de processos.O projecto integra na plataforma System 800xA da ABB dados importantes, pro-venientes de equipamentos de

perfuração subterrânea e de carregadoras e camiões da Atlas Copco, permitindo uma melhor visualização e utilização do parque de máquinas. Através do seguimento da localização das máqui-

nas, do seu estado e das condições operacionais subterrâneas, esta solução fornece aos operadores mineiros a infor-mação necessária para a tomada das

A solução irá oferecer aos futuros operadores mineiros oportunidades e informação sem rival para o controlo de processos.

decisões apropriadas nos momentos adequados, permitindo uma operação o mais regular possível. A Atlas Copco e a ABB irão continuar a desenvolver este conceito e a ampliar a sua funciona-lidade, de acordo com os requisitos dos seus clientes e com as futuras exigências da exploração mineira.

Referências

[1] “Mining”, em http://en.wikipedia.org/wiki/Mining

(acedido em 26/Setembro/2012)