EVALUACIÓN, SOLUCIÓN Y DISEÑO DE UNA SOLUCIÓN TECNOLÓGICA PARA MEDICIÓN EN TRANQUE DE RELAVES: PLATAFORMA ROBÓTICA AUTÓNOMA DE EXPLORACIÓN Y MEDICIÓN

Abstract

La prevalencia y el uso de sistemas autónomos no tripulados tanto aéreos, como terrestres y acuáticos, continúa creciendo a un ritmo acelerado. Los sistemas autónomos han probado que pueden incrementar el conocimiento del entorno, reducir la carga de trabajo humana, mejorar el desempeño en misiones complejas y minimizar el riesgo global tanto en la industria militar como civil y todo a un costo reducido. Esta memoria propone la integración de sistemas y subsistemas de uso habitual en el dominio de la mecatrónica y los sistemas terrestres no tripulados para extender su aplicación a la industria minera nacional, en particular para el monitoreo de tranques de relaves o colas. De esta manera, se propone el desarrollo de una Plataforma Robótica Autónoma de Exploración y Medición – PRAEM – PRAEM se proyecta como la solución al estudio de tranques de relaves y similares, por medio del uso de mecatrónica avanzada, con características de autonomía, traversabilidad, comunicación en tiempo real y sensores, en respuesta a las necesidades de exploración y medición que la nueva ley 20.551 de Cierre de Faena Minera impone sobre las empresas mineras con respecto al tratamiento de sus pasivos derivados de la producción minera. Sumado a lo anterior, la fuerte demanda y déficit de capital humano proyectada para el año 2015 en Chile es un fuerte impulsor de la adopción de tecnologías que automaticen procesos y en particular aquellos de mayor riesgo para la salud y vida humana. En la actualidad, de realizar el monitoreo de tranques de relaves este considera el uso de personal que es el mayor problema subyacente, ya que el ambiente de los tranques presenta altas condiciones de toxicidad y amplias superficies que representan riesgos a la salud y vida de las personas que trabajan en el, como también, las que habitan en las zonas cercanas. Considerando los riesgos que la empresa minera corre al no tratar de forma adecuada sus depósitos de relaves, existe un mercado anual de $24.680.000 USD, a causa de multas por incumplimiento, indemnizaciones a los afectados, entre otros. La solución propuesta considera alta traversabilidad, transporte de múltiples sensores, adquisición de múltiples variables geo-físico-químicas, visualización del tranque a distancia, toma de muestra de superficie in situ y monitoreo de condiciones estructurales y químicas del tranque. La plataforma funciona como un vehículo de alta tracción basada en neumáticos y sistemas track, resistente a las filtraciones y con capacidad de flotación. Incorpora un sistema de múltiples cámaras para una visión total, dispositivos para la percepción del entorno, módulos de posicionamiento GPS e inerciales, sistemas de comunicación inalámbrica, respaldo de memoria para datos y conjunto de baterías eléctricas. La unidad opera computacionalmente bajo un kernel GNU/Linux y la arquitectura ROS. El sistema provee las interfaces de 1. monitoreo y control de la plataforma, 2. análisis de datos. El modo de funcionamiento ha sido dividido en capas concurrentes y algunas paralelas, considerando que el equipo se encuentra en terreno. 1. Capa 1: Se obtiene el mapa geo-referenciado del tranque de relave. 2. Capa 2: Detección y cálculo de superficies del tranque. 3. Capa 3: Generación de la planificación del recorrido y puntos de muestreo. 4. Capa 4: Inicio del recorrido, toma de muestras y medición de variables. 5. Capa 5: Levantamiento y procesamiento de datos. 6. Capa 6: Cierre de la operación, retorno de la plataforma. La plataforma cuenta con las condiciones de escalabilidad para aprovechar nuevas oportunidades. El modelo de negocio se lleva a cabo bajo la metodología Canvas, el cual caracteriza los principales elementos del negocio. En síntesis, el PRAEM está dirigido a Empresas Subcontratistas de Servicios Mineros, y a Empresas Mineras, basando su propuesta de valor en la Eficiencia Operacional, la Seguridad y Confiabilidad. El negocio se logra a través de conversación directa con el cliente, cuidado sobretodo la etapa de postventa. El sistema es una fuente de ingresos en base a la venta de sistema tecnológico, capacitaciones y asistencias de mantenimiento correctivo. El recurso clave se encuentra en el capital humano, el cual desarrolla y controla la tecnología. En cuanto a las asociaciones, es recomendable trabajar con entidades que desarrollen instrumental de medición avanzado. Finalmente los costos del negocio se resumen en sus insumos, en los costos de personal y promoción. En cuanto al desarrollo de un robot, la mayor parte del costo se relaciona a sus componentes tangibles, es decir, los componentes mecánicos, electrónicos y computacionales. Se concluye que el margen unitario de la PRAEM es cerca de $41.000 USD, lo que permite obtener utilidades brutas en el primer año de $590.000 USD. Esto confirma el desarrollo de la propuesta desde el punto de vista económico.