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1 Junio 2019 / Minería

Robots subterráneos: cómo la robótica está cambiando la industria minera

Desde explorar sitios inundados hasta proporcionar alertas, el uso de la robótica apunta a aumentar el arsenal de herramientas que pueden ayudar a los mineros a trabajar de manera más segura y eficiente.

 

En las últimas décadas, la demanda mundial de elementos de tierras raras se ha disparado.

 

Diciembre de 2018, Eslovenia: un equipo de científicos, ingenieros y técnicos de un consorcio de universidades, organizaciones y empresas de toda Europa preparan audazmente un robot para ir a donde ningún robot ha ido antes.

 

El robot, UX-1, está preparado para entrar y navegar por los estrechos e inundados pasajes de la mina de mercurio Idrija en el oeste de Eslovenia. Es una prueba de campo, la segunda de UX-1, para determinar si el robot puede navegar de manera autónoma en las oscuras y turbias aguas de la mina cerrada y usar su cámara multiespectral para reconocer diferentes minerales.

 

Los creadores de UX-1 esperan que algún día formen parte de una plataforma multirobot llamada Underwater Explorer for Flooded Mines (UNEXMiN) y se utilicen para el mapeo de minas 3D no invasivo [y] autónomo para recopilar información geológica, mineralógica y espacial valiosa. ... eso no se puede obtener de ninguna otra manera, sin costos mayores ", según el sitio web del proyecto.

 

UNEXMiN es solo un ejemplo de varios esfuerzos realizados en Europa y en el mundo para desarrollar robots y tecnología relacionada para su uso en y alrededor de las minas para realizar una variedad de tareas, desde mapear pasajes inundados hasta analizar concentraciones minerales y desde aumentar la eficiencia operativa hasta garantizar Seguridad de las personas que trabajan en la industria minera.

 

Parte del proyecto UNEXMiN incluye la identificación de minas cerradas o abandonadas en Europa que ahora están inundadas. Hasta ahora, el Inventario de Minas Inundadas enumera más de 8,500 sitios de este tipo. Un impulso importante para explorar estas minas inundadas proviene de la política de la Unión Europea sobre materias primas, cuyo objetivo es "fomentar [un] suministro sostenible de materias primas de fuentes europeas".

 

Investigadores como Norbert Zajzon, un geólogo de la Universidad de Miskolc en Hungría, que utilizan UNEXMiN, financiado por un programa de la Unión Europea llamado Horizonte 2020, esperan poder "reevaluar [estas] minas abandonadas por su potencial mineral, con menores costos de exploración y mayor seguridad de inversión para cualquier futura operación minera ".

 

Una razón para volver a visitar las minas antiguas y abandonadas es que "muchas tecnologías nuevas necesitan elementos [minerales] diferentes", dice Zajzon. Los minerales que pueden no haber sido valiosos o útiles en el pasado pueden ser indispensables para algunas industrias modernas.

 

Tomemos, por ejemplo, un conjunto de minerales llamados elementos de tierras raras. Estos son un conjunto de 15 (a 17) metales que usualmente ocurren en los mismos depósitos de mineral y no son particularmente raros; solo están dispersos a lo largo de la corteza terrestre y ocurren en depósitos solo raramente en altas concentraciones.

 

En las últimas décadas, la demanda mundial de elementos de tierras raras se ha disparado. Varios son parte integral de muchas tecnologías modernas, incluidos los teléfonos inteligentes y algunos tipos de discos duros de computadoras; diodos emisores de luz (LED) que alimentan los televisores de pantalla plana, las pantallas de computadoras y las pantallas electrónicas; y sistemas de defensa y energía limpia, como turbinas eólicas y vehículos híbridos.

 

Desde la década de 1990, China ha producido entre el 85% y el 95% del suministro mundial de elementos de tierras raras. En 2009, China anunció restricciones a las exportaciones de elementos de tierras raras (citando necesidades internas), lo que, combinado con un enfrentamiento político no relacionado con Japón en 2010, dio como resultado un aumento de los precios. Fue en esta época que la Unión Europea desarrolló su política de exploración y desarrollo de fuentes domésticas de minerales, incluidos elementos de tierras raras.

 

Determinar qué minas inundadas pueden contener depósitos de elementos de tierras raras u otros minerales valiosos es un gran desafío, dice Zajzon. Sería increíblemente peligroso para los buzos humanos entrar, navegar y explorar los túneles inundados y las aguas turbias. También es un proceso largo y complicado para diseñar un robot que pueda hacerlo con éxito.

 

Entre las muchas dificultades asociadas con la exploración de minas inundadas se debe tener que navegar en espacios confinados con una visibilidad extremadamente limitada y la necesidad de empaquetar una gran cantidad de instrumentación en un robot relativamente pequeño; por ejemplo, UX-1 es una esfera de aproximadamente 0.6 metros de diámetro.

 

Además, "si algo sale mal, no puedes simplemente abortar la misión", dice Zajzon. "En otros escenarios submarinos, como en la minería de aguas profundas, puedes dejar que el robot salga a la superficie, ¡pero no puedes hacer eso en una mina!"

 

Para superar los muchos desafíos de operar en minas inundadas, los robots diseñados como parte de UNEXMiN “emplearán componentes tales como cámaras acústicas, SONAR (sonido de navegación y rango), propulsores, escáneres láser, una computadora, baterías recargables, péndulo, flotabilidad, sistema de control y un casco de presión de protección ", escriben los investigadores de UNEXMiN en un artículo reciente. Estos componentes conforman diferentes subsistemas, incluido un sistema de propulsión, un sistema de suministro de energía, un sistema informático (especialmente crítico porque los robots UNEXMiN están diseñados para ser autónomos), y un sistema científico con el que el robot podrá tomar lecturas espectrales de El ambiente de la mina y recoger muestras de agua.

 

Construir y probar el robot es un proceso altamente iterativo, dice Zajzon. “Primero, construimos el robot en plástico, luego probamos si un robot esférico podía maniobrarse con los propulsores que teníamos. Con esos resultados, procedimos a probar el software, primero sin agua, luego con agua, luego con diferentes sensores, y así sucesivamente”.

 

La primera prueba de campo para el robot UX-1 tuvo lugar en junio de 2018 en la mina Kaatiala en el oeste de Finlandia. En ese momento, el robot todavía estaba controlado de forma remota, pero tuvo éxito en sumergirse e identificar minerales de una serie de pruebas de muestras de minerales.

 

Durante el ensayo en la mina Idrija en diciembre de 2018, el robot realizó una inmersión autónoma por primera vez y pudo usar su cámara multiespectral para identificar los minerales en el agua.

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