Drones comerciales para una minería inteligente: crear una zona de voladura más segura

Las ventajas adicionales de utilizar drones comerciales para explosiones de minería controladas más seguras

By DJI Enterprise DJI Enterprise
octubre 18, 2021

El penúltimo desafío de cualquier explosión controlada en una cantera es la seguridad; del equipo y las estructuras, pero especialmente de las personas. No importa cuánto tiempo o recursos se inviertan en la preparación, siempre puede haber errores humanos. Cuando los equipos realizan controles perimetrales, siempre existe la posibilidad de que haya “puntos ciegos”. Además, debe tenerse en cuenta la dificultad subyacente de supervisar a los vigilantes.

Por eso debe prestarse mucha atención al establecer distintos tipos de zonas de peligro para la voladura: una para las personas, otra para los equipos y una tercera para las estructuras.  Dado que no respetar estos perímetros puede tener graves consecuencias físicas, y también financieras o administrativas, las empresas establecen normativas específicas para el establecimiento de zonas y los procedimientos de seguridad. Además, incluso con sumo cuidado y supervisión específica, cada voladura tiene el potencial de provocar variables impredecibles. Es aquí donde entra en juego la prueba de tecnología industrial de drones para conseguir una seguridad óptima.

Fomentar el uso de drones en operaciones en canteras

Muchos en la industria consideran el uso de drones para la minería inteligente en canteras como la forma de mantenerse competitivos en el futuro. Ferrexpo AG, un destacado productor de mineral de hierro en la región de Poltava, en Ucrania, se ha comprometido a invertir en el uso de drones para eliminar los riesgos de seguridad al mismo tiempo que reduce costes. La empresa minera radicada en Suiza constituye un excelente ejemplo de cómo el reto de dotar de nuevos equipamientos a una cantera puede producir resultados positivos. Alexander Tubaltsev, jefe de mina en la mina de Yeristovo de Ferrexpo en Ucrania, explicaba este avance hacia explosiones más inteligentes: “La seguridad de nuestro personal y de transeúntes no deseados dentro de la zona de peligro es una de nuestras principales preocupaciones. En teoría, con drones como parte de nuestras operaciones, el número de accidentes puede, potencialmente, reducirse a cero.”

Equiparse para la voladura

Por este motivo, DroneUA, uno de los mayores integradores de sistemas internacionales de soluciones no tripuladas, proporcionó a Ferrexpo dos vanguardistas drones de larga distancia de DJI Enterprise. El Matrice 300 RTK (M300 RTK) de DJI se utilizó en la mina de Yeristovo de Ferrexpo para realizar una prueba sobre el terreno. La misión era ayudar a determinar cómo un programa de drones comerciales para minería puede realizar la ejecución más segura y rentable de una operación de voladura controlada en una cantera. Tubaltsev, que también estaba a cargo de las explosiones controladas, anadió: “Aunque no sustituirán a los empleados sobre el terreno durante la organización previa a una voladura, los drones tienen el potencial de monitorizar a los trabajadores responsables de los perímetros activos, enviar alertas sobre personas no deseadas que estén en peligro y proporcionar más confianza a la dirección de las operaciones de voladura.”

 Para la tarea de Yeristovo, se utilizaron los dos M300 RTK para observar el perímetro de la cantera durante la explosión masiva con cuatro objetivos principales:

  • Garantizar la seguridad durante los preparativos de la explosión
  • Eliminar todos los “puntos ciegos” del perímetro de seguridad
  • Supervisar el despliegue del personal y la ocupación de sus puestos
  • Realizar una inspección de los equipos tras la explosión

Los retos de utilizar dispositivos no tripulados en una cantera solo pueden superarse con plataformas industriales aptas para funcionar en entornos sujetos a anomalías magnéticas y condiciones meteorológicas complicadas. Teniendo eso en cuenta,  se consideró el Matrice 300 RTK como una solución equivalente.

Alexander Tubaltsev, jefe de mina de Ferrexpo Yeristovo Mining añadió: “Algunos de los parámetros más críticos que buscamos para ayudarnos en la voladura son el tiempo de vuelo total del dron, la capacidad de suspensión y el método de transmisión de la señal, así como la calidad general de la señal.”

La cuenta atrás de la flota de drones: una hora antes de la explosión

Los vigilantes que monitorizan el perímetro van a sus puestos preasignados. Además de su presencia física, se implementaron los dos M300 RTK para monitorizar el perímetro desde el aire durante 1-2 horas para crear una superposición en varias perspectivas de vigilancia.

Había dos opciones sobre cómo gestionar el apoyo de los drones.

Opción 1: Alimentados por batería

La duración media del M300 RTK en el aire es de 30-40 minutos. Lógicamente, el tiempo de vuelo está influenciado por las condiciones climáticas del lugar, la intensidad del vuelo y la cantidad y tipo de accesorios (instrumental) utilizados.

Con las restricciones en mente, se acordó que serían necesarios al menos dos sets de baterías para monitorizar el perímetro durante dos horas. Se convino que, si el dron también se utilizaba después de la explosión para evaluar el estado del equipo de la cantera, se necesitarían baterías adicionales.

Alimentación por batería

Ventajas: Sin restricciones de altura, maniobras y movimientos.

Desventajas: se necesitan pausas de 3-5 minutos para regresar y cambiar las baterías (tiempo registrado en los ensayos)

Opción 2: Instalación de una fuente de potencia ininterrumpida

Tener el dron conectado a una fuente de alimentación en tierra puede permitirle mantenerse en el aire en vuelo estacionario durante horas. Sin embargo, la conexión por cable implica que la movilidad se verá reducida. Afortunadamente, las capacidades de las cámaras modernas pueden compensar este déficit fácilmente.

Alimentación desde el suelo

Ventajas: Capacidad de permanecer en el aire durante 4-6 horas sin tener que aterrizar para cargar las baterías.

Desventajas: Radio y alcance se reducen considerablemente. Aún así, sigue siendo una opción valiosa para proyectos largos en áreas de tamaño reducido.

La vista desde el centro de mando de la cantera

Durante la prueba, los drones se controlaron desde una sala en la oficina de construcción de la mina.  Esta era una ubicación adecuada y confirmada previamente para la explosión de Yeristovo. Sin embargo, trabajar desde un espacio abierto como la azotea de un edificio permite tener visibilidad directa con el dron y puede reducir las limitaciones al pilotar.

Para el estudio de Yeristovo, el terreno abierto de la cantera y el corto alcance del perímetro hicieron que la oficina del centro de mando fuera un lugar adecuado. Aunque también implicó que no se pudiera probar el alcance de transmisión. No fue necesario realizar la prueba más allá de un alcance de 2 km, incluso aunque el M300 RTK tiene un alcance máximo de 8 km. En este caso, la capacidad de las cámaras de los drones fue más que adecuada para capturar los indicadores necesarios en la zona reducida de 2 km.

Análisis de la comunicación y las capacidades de la cámara externa 

Lo que era igualmente importante para este caso concreto era la transmisión de la señal. Hay mucha demanda en las zonas industriales para garantizar una señal constante en los momentos más críticos. Incluso aunque la cantera era, de hecho, una zona de intensas anomalías magnéticas que afectaban a brújulas, GPS y transmisiones de señales de control remoto, los drones funcionaron excepcionalmente bien bajo estas condiciones. En el caso del dron M300 RTK, cuando se equipó con la cámara H20T (ver la tabla a continuación), la calidad de la imagen transmitida -en cuanto a detalle, velocidad y fotogramas no perdidos ni congelación de la pantalla- fue de un estándar considerablemente mayor y correspondió al nivel de responsabilidad necesario durante una explosión masiva.

La transmisión de la señal de vídeo al punto de respuesta (pantalla, monitor o TV) es posible:

-   vía HDMI (en caso de que haya un operador de drones en un edificio cercano). Esta fue la opción utilizada en esta prueba.

-   mediante el sistema FlightHub, utilizando una conexión a internet.

Ya que el propio dron es esencialmente una plataforma en la que instalar varios equipamientos compatibles (hasta 2.7 kg) de distintas funcionalidades y capacidades, no todas las opciones fueron utilizadas en la prueba de Yeristovo. En esta ocasión, eran más relevantes para el proyecto las cámaras con alta capacidad de zoom óptico e imagen térmica. Se determinó de antemano que la mejor cámara para esta tarea era la Zenmuse H20T.

 

Con los modos inteligentes disponibles con el Zenmuse H20T, la interfaz de la cámara con zoom óptico demostró ser valiosa para la detección automática de personas y vehículos.

distance between person and drone at 1.5 km

Figura 1: distancia entre la persona y el dron a 1,5 km

 

Vigilancia

Probado a 1.5 km de distancia y con varios niveles de zoom, el Zenmuse H20T enfocó con facilidad y siguió automáticamente a objetos y personas por las distintas zonas. 

 

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Imagen 2: Con zoom 80x, el sistema aún encontró rápidamente el objeto o la persona

Seguimiento

La cámara también permite una total sincronización de un telémetro láser con los sensores integrados en la suspensión de la cámara. Esto permite que las coordenadas de un objeto se muestren directamente en la pantalla.

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Imagen 3: Obtiene fácilmente las coordenadas en un rango de 3 a 1200 m

Etiquetado

La cámara no solo puede identificar y seguir coordenadas de personas y objetos, sino que también tiene la capacidad de añadir etiquetas para su documentación. Al recibir material de foto o vídeo, el modelo de dron, número de serie, fecha y hora, coordenadas, altitud y otras notas son añadidas a la imagen. Esto es increíblemente valioso para tareas futuras en un área repetida y para la documentación general, ya sea como referencia o como garantías jurídicas.

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Imagen 4 Marcas temporales personalizadas para la supervisión continua de proyecto a proyecto

Fotografía térmica

El uso de la cámara de fotografía térmica también puede demostrar ser vital en una voladura. Aunque la cámara térmica no es tan efectiva en distancias largas debido a que la corta distancia focal de la configuración de la cámara hace que los objetos parezcan más pequeños, esta función aún puede utilizarse para una explosión masiva. La prueba en la mina de Yeristovo planteó las siguientes claves:

  • Para maximizar el uso de la fotografía térmica, simplemente reduce la distancia al objeto y vuela más cerca en la zona de vigilancia. Recuerda: el dron es valioso por acercarse más a la zona de peligro que las personas.
  • Usar la cámara con una distancia focal larga (a instalar por separado) hace posible conseguir excelentes inspecciones en detalle de infraestructuras.

Los resultados de campo

En general, tanto los drones Matrice 300 RTK con cámaras ZenmuseH20T como instrumental demostraron su funcionalidad durante el análisis, especialmente en cuanto a la toma de decisiones operacionales y de control. 

Los M300 RTK funcionaron particularmente bien para las siguientes tareas:

  1. comprobar el cumplimiento de las distancias de retirada mínimas
  2. corregir las ubicaciones de los vigilantes, controlar que estén preparados y monitorizar sus acciones mientras están en sus puestos
  3. cambio de la ruta del vehículo de inspección
  4. observación de puntos ciegos
  5. inspección general y grabación de la explosión masiva

 

Reducción de riesgos con soluciones de minería inteligente

Básicamente, la labor de cualquier dron en una voladura de minería no es sustituir a los expertos sobre el terreno sino añadir una inteligencia digital al grupo; una que puede proporcionar medidas de seguridad adicionales para salvar vidas así como beneficios a largo plazo mediante la reducción de errores. Esto fue lo que dijo Alexander sobre el uso de VANT en la operación: “Utilizar un dron para la seguridad perimetral es ayudar a los encargados de sacar a la gente fuera de la zona de voladura. No solo por radio y por teléfono sino también por vídeo aéreo para conseguir una mejor vigilancia. Esto proporciona un valor añadido al proceso que asegura un mejor control.”

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Tags: Energía, Experiencias

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