Min-015 - Implementacion de Gps en Equipos de La Mina Cuajone

IMPLEMENTACION DE GPS EN EQUIPOS DE LA MINA CUAJONE SOUTHERN PERU

Edgardo Orderique Luperdi Ingeniero de Planeamiento Mina – Southern Peru Copper Corporation

Introdui!n La utilización utilización del GPS (global positioning positioning system o sistema sistema de posiciona posicionamiento miento global) inicialmente se estableció para !ol"uetes y palas de tal #orma "ue este e"uipo pueda ser monitoreado y super!isado desde una caseta de despacho$ Los bene bene#i #ici cios os de este este siste istema ma perm permit iten en ubic ubicar ar dist distri ribu buir ir y repo report rtar ar el e"ui e"uipo po mencionado ganando producti!idad por mayor utilización del e"uipo y reducción de costos costos$$ %dem& %dem&s s se elimin eliminan an todos todos los report reportes es manual manuales es "ue "ue anteri anteriorm orment ente e e#ectuaban los operadores de !ol"uetes y palas$

'ste 'ste sist sistem ema a al esta estarr cone conect ctad ado o a una una red red loca local l perm permite ite "ue "ue el pers person onal al de mantenimie mantenimiento nto tenga tenga acceso acceso a la in#ormación in#ormación del estado estado mec&nico mec&nicoelct elctrico rico del e"uipo desde la PC de su o#icina o#i cina produciendo una atención m&s r&pida al e"uipo$

'l sistema para per#oradoras no sólo ubica el e"uipo sino "ue cuenta con un sistema de na!egación el cual permite en!iar el dise*o de la malla de per#oración hasta la consola consola del per#orista per#orista de tal #orma "ue teniendo teniendo su ubicación ubicación !+a GPS ste ste pueda pueda ubicar ubicarse se en los taladr taladros os planea planeados dos elimin elimin&n &ndos dose e as+ la ubicac ubicación ión topogr&#ica de dichos taladros$

'l otro otro sist sistem ema a de na!e na!ega gaci ción ón "ue "ue se enc encuent uentra ra por por impl implem emen enta tars rse e es el correspondiente al sistema de palas, a tra!s de este sistema el palero puede apreciar a tra!s de una consola su ubicación para poder lle!ar su piso (corte o relleno) sin ayuda topogr&#ica, le permite obser!ar el plan de minado de tal #orma "ue mine sólo el material in!olucrado en el plan y respetando los contactos entre mineral y desmonte o entre di#erentes leyes de mineral$ %simismo el a!ance o plano de minado ser+a autom&ticamente actualizado por cada cucharón cargado$

"i#i!n genera$ de $a E%pre#a Southern Peru Copper Corporation es una empresa minerametal-rgica dedicada a la obtención de cobre principalmente y de algunos subproductos met&licos$ Con resp respec ecto to a la etap etapa a e.tra e.tract cti! i!a a Sout Southe hern rn cuen cuenta ta con con dos dos mina minas/ s/ la unid unidad ad de Cua0one y 1o"uepala$

 % inicios del presente a*o hizo realidad uno de los ob0eti!os de su !isión la unidad Cua0one e.pandió su producción en alrededor del 234 es decir a 56777 1P8 de mineral$ 'n el per+odo inicial de esta e.pansión se puede llegar a esta producción con la #lota de e"uipo e.istente ya "ue se cuenta con los su#icientes #rentes de mineral, no obstante en el a*o 9777 debe ad"uirirse una mayor cantidad de e"uipo pesado "ue asegure el apro!isionamiento de mineral a la concentradora$

's por esta razón "ue la empresa est& constantemente tratando de me0orar la e#iciencia de sus operaciones mineras$ %ctualmente la unidad Cua0one cuenta con 9 per#oradoras P:;97% (29 mt77 (29 yd=) 9 palas P:9;77 (;3 yd =) de apoyo y ;5 !ol"uetes 8resser de 927 tcs de capacidad$ Seg-n lo planeado se piensa ad"uirir (;) pala (;) cargador #rontal de alta capacidad (;) per#oradora y (>) !ol"uetes$

Conepto# GPS  % continuación se !an a e.plicar algunos conceptos re#eridos al posicionamiento por satlites/

Po#iiona%iento #ate$ita$ 's importante aclarar "ue la e.presión com-n GPS (sistema de posicionamiento global) se aplica solamente a sistemas dependientes del 8epartamento de 8e#ensa de 'stados ?nidos y a sus satlites @%AS1%B (@a!igational Satellite 1iming and Banging)$ 'n #orma correcta uno deber+a hablar de sistemas de posicionamiento sateli satelital tal (SPS) (SPS) como como dos sistem sistemas as de satlit satlites es "ue se encuen encuentra tran n actua actualme lmente nte dispon disponibl ibles es @%A @%AS1% S1%B y GL@%S GL@%SS S (el Global Global @a!iga @a!igatio tion n Satell Satellite ite Syste System m de Busi Busia) a)$$ 'n gene genera ral l los los sat satli lite tes s @%A @%AS1% S1%B y GL@ GL@%S %SS S o#re o#rece cen n cobe cobertu rtura ra independiente del tiempo o condiciones clim&ticas$

9

'l sistema GPS consiste de una constelación de 92 satlites orbitando la tierra a una altitud cercana a los 97777 Dm$ Los satlites !ia0an en uno de seis órbitas di#erentes y cada satlite orbita la tierra apro.imadamente dos !eces por d+a$ 'l sistema GL@%SS pro!ee una constelación de ;6 satlites y e!entualmente 92$

'n trminos muy generales un punto SPS cual"uiera computa su posición en la tierra basado en se*ales de radio recibidas de di#erentes satlites$ Los satlites tienen relo0es altamente con#iables de #orma "ue el tiempo de las se*ales de los satlites es conocida con mucha precisión$ 'l receptor calcula la distancia a cada uno de los satlites basado en el tiempo de la se*al y su !elocidad (!elocidad de la luz) luego usa estas distancias para calcular la ubicación del receptor en la tierra$ Aer #igura ; ad0unta$

 Mina Cuajone

¿Qué es Posicionamiento por Satélite? • Un punto en la tierra  puede calcular su posición a base de señales de radio recibida de satélites. • Se conoce el tiempo de viaje de las señales y la velocidad de la luz • Por lo tanto, se determina la distancia al punto GPS y su ubicación en la tierra. &IGURA '

8ebido a "ue el posicionamiento mediante satlites GPS #ue creado con #ines militares el Gobierno de 'stados ?nidos introdu0o una des!iación en la medición de los relo0es para "ue pueda ser usado con #ines ci!iles, este error es de alrededor de ;77 mts$ % su !ez las empresas dedicadas a la elaboración de e"uipos de

=

posicionamiento satelital han encontrado la #orma de reducir este error hasta cent+metros y para puntos de primer orden hasta los 3 mm$  % di#erencia de su contraparte del gobierno americano GL@%SS tiene algunas di#erencias signi#icati!as del @%AS1%B$ Primero los rusos no degradan la se*al de los satlites como lo hace 'stados ?nidos$ 'n segundo lugar GL@%SS no encripta la se*al "ue emite$ 'sto signi#ica "ue combinando @%AS1%B y GL@%SS es posible mitigar las limitaciones asociadas con @%AS1%B$

GPS es un sistema de medición y de na!egación altamente preciso pero e.isten limitaciones topogr&#icas en miner+a "ue obstruyen el n-mero !isible de satlites$ La adición de GL@%SS al GPS incrementa signi#icati!amente la disponibilidad de satlites pro!ee un buen control y #inalmente r esulta en soluciones m&s e.actas$

?na #orma com-n de incrementar el ni!el de precisión de la posición es usar una estación GPS estacionaria (ground station)$ La estación base relaciona cada posición del satlite y tiempo a una re#erencia com-n$ %l conocerse la posición e.acta de la estación base en latitud y longitud sta hace correcciones y transmite las coordenadas corregidas a los receptores de campo los cuales pueden llegar  hasta errores de un cent+metro en tiempo real$

Ni(e$e# de Prei#i!n GPS 'l 8epartamento de 8e#ensa de ''?? opera y mantiene el sistema GPS para aplicaciones militares y ci!iles$ ?sando seis di#erentes lugares de monitoreo alrededor del mundo este departamento asegura la integridad del sistema total controlando la salud y el estado de posición de los satlites$

'.isten cuatro ni!eles b&sicos de precisión de una medición GPS/

•

 %utónomo/ ;3;77 mts$

•

8i#erencial GPS (8GPS)/ 7$33 mts$

•

Cinem&tica en tiempo real (B1E) #lotante/ 97 cm; mt$

•

Cinem&tica en tiempo real (B1E) #i0o/ ; cm3cm$

•

'st&tico/ 3 mm F ; ppm ('st&tico #ast/ ; cm F ;ppm)$ 2

La di#erencia en estos ni!eles de precisión se debe b&sicamente a "ue stos usan la se*al de GPS de di#erentes #ormas$ Los satlites GPS emiten dos #recuencias di#erentes y cada #recuencia tiene in#ormación o códigos$

'l código P es reser!ado sólo para uso directo con propósitos militares pero la otra in#ormación est& disponible al p-blico$ 'l código C<% es usado para un posicionamiento menos preciso, pero para respuestas del ni!el de cent+metros se necesita la #ase transportadora$ La #ase transportadora de #recuencia simple (L;) es adecuada para muchas aplicaciones pero los receptores de doble #recuencia (L;
'l mensa0e de na!egación in#orma sobre la ubicación de los satlites en el sistema de coordenadas GS>2$ Si se conoce la distancia a los satlites y dónde se encuentran en un tiempo dado entonces se puede determinar la ubicación de cual"uier punto en la tierra$

'l proceso est&tico est& destinado para aplicaciones de mediciones de primer  orden como puntos de red o control de la mina$ La medición puede demorar !arias horas dependiendo de la distancia entre el receptor de la estación base y el receptor ubicado en el punto "ue se desea calcular$

Para obtener posiciones locales precisas se necesita una calibración de coordenadas del lugar$ Las posiciones de los satlites se encuentran en un sistema de re#erencia llamado GS>2 por lo "ue se necesita trans#ormar estas coordenadas al sistema de coordenadas local de la mina$ La calibración GPS es una de#inición matem&tica de la relación entre el sistema de coordenadas satelital y el sistema de coordenadas de la mina$ ?na medición topogr&#ica GPS "ue incluya los puntos de control topogr&#icos de la mina debe ser realizada antes de empezar a operar el GPS con los receptores$

3

Po#iiona%iento #ate$ita$ en Miner)a '.iste un inters creciente por parte de la miner+a super#icial de todo el mundo para utilizar el sistema de posicionamiento satelital en aplicaciones tales como topogra#+a despacho de !ol"uetes y na!egación para e"uipos como palas y per#oradoras$ 'n miner+a super#icial el e"uipo de minado no necesariamente tiene l+nea de !ista con la torre de control por lo "ue es pre#erible contar con una o m&s repetidoras para "ue la in#ormación pueda llegar !+a radio sin obst&culos al centro de control$

'n algunos casos se cuentan con !arios  pits  aleda*os por lo "ue tienen "ue ubicarse la cantidad necesaria de repetidoras "ue permitan cubrir a todos los e"uipos de los di#erentes pits y "ue la se*al llegue a un sólo punto de control donde normalmente se cuentan con las computadoras desde donde se administra el sistema$

'n general las aplicaciones del posicionamiento por satlites en miner+a super#icial son las siguientes/ •

Control de volquetes y despacho/ 'l SPS puede pro!eer posiciones en todos los !ol"uetes y mediante un enlace de radio estas posiciones pueden ser en!iadas a una o#icina de despacho$ Computadoras con so#tHare especialmente dise*ado pueden determinar la ruta m&s e#iciente para cada !ol"uete con el ob0eti!o de minimizar la cantidad de tiempos en espera optimizando la asignación del e"uipo de acarreo y el consecuente incremento de la producti!idad$

•

Control de la altura del banco/ 'l SPS no sólo pro!ee la posición horizontal de cual"uier punto sino tambin su posición !ertical de tal #orma "ue se pueda monitorear la ele!ación de cual"uier banco en la mina sin la necesidad de topógra#os$

•

Navegación de perforadoras/ 'l SPS puede ser usado para guiar a una per#oradora en cuanto a ubicación de los taladros a per#orar de tal #orma "ue se e!ita el traba0o de replanteo con estacas de los huecos de per#oración ahorrando tiempo y reduciendo la necesidad de topógra#os$

•

Navegación de palas/ 'l SPS puede ser combinado con in#ormación de los pol+gonos de minado para medir y controlar la ley de mineral$ %simismo puede 6

in#ormar e.actamente lo "ue est& e.ca!ando y dónde lo est& haciendo en tiempo real y esto puede ser !isto en la pantalla del operador de pala as+ como en la torre de control u o#icina de planeamiento$ 1odo ello conlle!a al ahorro de tiempo reduce la dilución en los contactos de mineral y desmonte y la necesidad de traba0os topogr&#icos de le!antamiento$ •

Estacado topográfico/ 'l concepto de cuadrilla de topógra#os cambia ya "ue con el SPS se necesita de una sola persona para mediciones topogr&#icas elimin&ndose por lo tanto la cantidad de mano de obra para estos #ines$

•

Movimiento de tierras/ 'l SPS puede ser usado como una gu+a para los operadores de tractores motoni!eladoras etc$ para lle!ar la gradiente y peralte de cual"uier piso optimizando cada mo!imiento del e"uipo$

 % pesar de "ue se utilice un sistema de posicionamiento satelital combinado GPS con GL@%SS siempre es recomendable "ue la estación base se encuentre en una zona alta y de la mayor cobertura de satlites$ @ormalmente se instala la estación base y la torre con su repetidora en un mismo sitio contando con todo un sistema de aterramiento ba0o la e!entualidad de producción de rayos "ue puedan a#ectar el sistema$ %simismo se cuenta con un sistema de respaldo total (backup) para la energ+a el receptor de la estación base y la antena repetidora$ 'n la #igura 9 a continuación se presenta una con#iguración del e"uipo "ue se encuentra con GPS en la mina Cua0one/

Cuajone Mine

EQUIPMENT CONFIGURTION B'P'1I8B% Se*ales de GPS recibida desde satlites$

1J 26;$337 M:K BJ 266$337 M:K Se*ales de Badio ?:

'structura de aterramiento GB?@8 S1%1I@

8espacho (; Comp S?@) Cable de ibra ptica

HU!P"#$%&

 %ntena GPS  %ntena radio Caseta

;5 AL?'1'S (GICs y M:Ps) 9 P'BB%8B%S (GICs y M:Ps)

Bepetidora 2 P%L%S (GICs y M:Ps) IG?B% 9

'8IICI MI@% (9 Comps S?@)



GPS Topogr*+io Con respecto al posicionamiento satelital con #ines topogr&#icos la unidad de Cua0one cuenta con una estación total GPS de alta precisión "ue comprende lo siguiente una estación base o ground station (antena GPS receptor base radio de =3  y su antena) dos receptores mó!iles o rovers (con una con#iguración similar a la estación base pero port&tiles) dos antenas repetidoras y el hardware y software de cómputo necesario para la descarga de in#ormación topogr&#ica$

La implementación del sistema GPS para topogra#+a signi#icó para Cua0one un cambio radical en los procedimientos topogr&#icos con e"uipo con!encional$  %nteriormente se utilizaban teodolitos electrónicos con rayos in#rarro0os para toma de mediciones con prismas ello implicaba la utili zación de dos operadores uno para el mane0o del instrumento y otro para la ubicación del bastón con el prisma$ La -nica e.cepción a la necesidad de dos operadores se presentaba cuando se monitoreaba zonas inestables de taludes lugares donde se de0aban #i0os los prismas en terreno$

1ambin se encontró "ue el sistema GPS era poco #le.ible de operar ya "ue cada receptor mó!il ten+a "ue ser armado cada ma*ana con cone.iones a la radio a la antena GPS a la antena de radio y al colector de datos conteniendo una mara*a de cables en el interior de la mochila del receptor$ Por otro lado la tarea habitual al salir  al campo era armar el receptor base (incluyendo radio y antenas) e inicializarlo el cual se encontraba en un punto alto de la mina$

1odas estas complicaciones se #ueron resol!iendo con un poco de organización la estación base #ue cercada y el e"uipo se #i0ó en #orma estacionaria para lo cual se tu!o "ue N0alarO corriente trans#ormarla a ;;7 A y luego a 92 8C de esta #orma se contaba con energ+a permanente$ %simismo se instaló un sistema de respaldo de energ+a a bater+a para los casos de corte de corriente$ Con respecto a los dos rovers se armaron dos 0uegos completos codi#icados por colores de tal #orma "ue el -nico traba0o "ue ten+a "ue hacer el operador era cargar sus bater+as todo el resto de componentes ten+a su ubicación #i0a$

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 %ctualmente se est& considerando la ad"uisición de un sistema GPS compacto "ue b&sicamente tiene como principal !irtud "ue todo el sistema del receptor mó!il radio antenas bater+as y

receptor se encuentra integrado en una sola pieza

disminuyendo adem&s ostensiblemente su peso$

 % continuación se mencionan algunos #actores "ue a#ectan la se*al GPS/ •

Número de satlites$ Se deben tener por lo menos cuatro satlites comunes en el receptor base y el receptor mó!il para obtener soluciones di#erenciales y B1E$

 %dem&s para tener una precisión al cent+metro se debe tener un "uinto satlite para la inicialización al !uelo B1E$ 'ste satlite e.tra a*ade un che"ueo en el c&lculo interno/ si e.isten m&s satlites e.tras stos son -tiles para m&s che"ueos$ •

Multipath$ 's un re#le0o simple de las se*ales$ Las se*ales GPS pueden ser  re#le0adas por super#icies cercanas a la antena causando error en el tiempo de !ia0e y por consiguiente un error en las posiciones GPS$ Las super#icies planas particularmente met&licas son #uentes potenciales del multipath$ Los taludes de la mina pueden tambin re#le0ar las se*ales$ Los NgroundplanesO ubicados en las antenas GPS est&n dise*adas para minimizar los e#ectos del multipath$

•

!onósfera$ %ntes "ue las se*ales GPS alcancen la antena en la tierra ellos pasan a tra!s de una zona de part+culas cargadas llamada ionós#era lo cual cambia la !elocidad de la se*al$ Con la doble #recuencia y el código P se tiene inmunidad a la ionos#era$

•

"eometr#a de los satlites$ 'l P8P (Position dilution o# precision) es la posición o geometr+a relati!a de los satlites en comparación con los receptores$ Si los satlites #orman una geometr+a pobre entonces las mediciones pueden contener  errores$ 'l P8P es e.presado como un n-mero y ste debe encontrarse entre 9 y 6$ Se cuenta con so#tHare especializado para determinar cuando se tendr&n la mayor+a de satlites y su P8P respecti!o en una determinada &rea$

•

$ropósfera$ La tropós#era es esencialmente la zona del clima de la atmós#era y las gotitas de !apor de agua en ste pueden a#ectar la !elocidad de las se*ales GPS$ 'l componente !ertical del GPS es particularmente sensible a la tropós#era$ Modelos matem&ticos en el receptor del #irmHare est&n dise*ados para minimizar  este e#ecto los cuales se pueden encontrar dentro de unos pocos cent+metros$ 5

•

!nterferencia de frecuencia de radios$ 'sta inter#erencia puede algunas !eces ser  un problema para la recepción de la se*al GPS y para el sistema de radio$ %lgunas #uentes de inter#erencia de radio son/ torres de radio transmisores y generadores$ Se debe ser especialmente cuidadoso con #uentes "ue transmiten cerca de las #recuencias de GPS (;99 M:z y ;33 M:z)$

 % continuación se presentan algunas condiciones necesarias para la toma de mediciones topogr&#icas con GPS/ •

Se re"uieren al menos dos receptores$

•

Seguimiento de cuatro satlites comunes con una buena geometr+a$

•

Los datos deben ser obser!ados y colectados en tiempos comunes$

•

Los receptores deben ser capaces de obtener #ase de portadora obser!ables (no sólo código %)$

 %l menos un punto debe tener coordenadas conocidas y en el sistema de

•

coordenadas deseado$ •

Se debe tener en cuenta todas las obser!aciones mencionadas en el ac&pite anterior re#erente a los #actores "ue a#ectan la se*al GPS$

&sicamente los resultados obtenidos del GPS topogr&#ico en la mina Cua0one han sido la reducción de personal y la simpli#icación del traba0o$

 Mina Cuajone

E#tai!n Tota$ GPS

&IGURA ,

;7

Po#iiona%iento Sate$ita$ en "o$quete# 'l sistema de posicionamiento por satlites est& us&ndose cada !ez m&s #recuentemente en combinación con un sistema de despacho computarizado para controlar la distribución adecuada de los !ol"uetes hacia las palas y botaderos$ 8ebido a "ue el sistema cuenta con la ubicación GPS de los e"uipos de minado como palas y !ol"uetes en tiempo real ste puede tener in#ormación de las distancias y !elocidades entre stos y asignar en #orma correcta la distribución del e"uipo de acarreo$

La operación en Cua0one se realiza de la siguiente #orma/ los receptores mó!iles ubicados en las palas y !ol"uetes cont+nuamente toman posiciones usando las se*ales de los satlites y las correcciones 8GPS "ue en!+a el receptor base (ground station)$ 'stas posiciones son en!iadas a la computadora central mediante radio cada !ez "ue pasan por unos beacons (balizas !irtuales creados en el sistema con un determinado radio de in#luencia) y de esta #orma el software de despacho utiliza esta in#ormación para determinar la me0or ruta de los !ol"uetes y la correcta asignación de este e"uipo a palas o puntos de descarga (botaderos y tol!as de trans#erencia)$

 %lgunos de los beacons pueden con#igurarse como puntos de reasignación de los !ol"uetes de tal #orma "ue al pasar dichos !ol"uetes por estos puntos el sistema ree.amina la situación de los e"uipos y puede reasignar el e"uipo a otra pala o botadero$

Los datos posicionales son colectados a inter!alos regulares durante la guardia de operación y almacenados en una base de datos normalmente cada =7 segundos$ Las minas pueden usar los datos posicionales históricos de los e"uipos para generar rutas del e"uipo en mo!imiento durante un per+odo determinado$ 'stas rutas tienen numerosos usos tales como monitoreo del a!ance de e.ca!ación de palas modelos de descarga y uso de carreteras$ 8ebido a "ue cada lectura SPS es tambin grabada las rutas pueden ser!ir tambin para asistir en in!estigaciones de accidentes$ ;;

Bealmente con el SPS los usuarios pueden mostrar gr&#icamente los datos de posicionamiento en tres di#erentes #ormas en tiempo real mostrando las ubicaciones del e"uipo en el momento, históricamente como un ploteo scatter  (nube de puntos) o como una reproducción del mo!imiento de e"uipo de una guardia completa de traba0o$ 'n la #igura 2 se presenta un gr&#ico del mo!imiento de e"uipo en tiempo real en un sector de la mina Cua0one$

?na precisión de hasta cinco mts$ es su#iciente para la mayor+a de aplicaciones del e"uipo mó!il (precisión utilizada en Cua0one)$ 'ste ni!el de precisión permite por  e0emplo determinar en cual lado de la pala un !ol"uete est& siendo cargado o en "u lado del botadero un !ol"uete est& descargando$

Cuajone Mine

Mo!imiento "e e#uipo mina en tiempo real

&IGURA -

a0o este sistema no sólo se puede distribuir me0or el e"uipo con el consiguiente incremento de la producti!idad y reducción de costos sino "ue se pueden hacer  simulaciones de tal #orma "ue se puede plani#icar con mayor e.actitud el re"uerimiento de !ol"uetes a #uturo$

'l software de despacho de !ol"uetes "ue utiliza Cua0one usa el siguiente procedimiento para optimizar la asignación del e"uipo de acarreo/ ;9

•

8eterminación de la me0or ruta busca la ruta m&s corta entre un origen y un destino$

•

?sa la programación lineal para determinar la cantidad necesaria de !ol"uetes para el e"uipo de cargu+o e!al-a esta situación cada media hora o cada !ez "ue se presenta alguna anormalidad (parada o entrada de alg-n e"uipo)$

•

?sa la programación din&mica para determinar la me0or asignación de cada !ol"uete de la mina$

 %simismo el sistema permite "ue desde las computadoras de los talleres de mec&nica y electricidad puedan apreciar el #uncionamiento del motor principal y de la parte elctrica de los !ol"uetes en #orma respecti!a$ Para ello se ha conectado al sistema el 88'C el cual entrega in#ormación del motor principal y el S1%1'J "ue entrega in#ormación de los motores de tracción y de la parte elctrica en general$ Con ello el personal de mantenimiento tiene una buena herramienta para controlar y pre!enir las reparaciones del e"uipo de !ol"uetes$ 1ambin se tiene conectado al sistema la balanza ( payloadmeter ) de estos e"uipos de tal #orma "ue se pueda contar con la producción real de la mina$

SPS en Per+oradora# 'l posicionamiento de per#oradoras a tra!s de SPS de alta precisión usa el mtodo cinem&tico en tiempo real y cuenta con una consola en la cabina para guiar o Nna!egarO al operador$ La consola muestra la malla de per#oración !irtual dise*ado para la per#oradora usando coordenadas de taladros

predeterminados en el

sistema de base de datos$ 'sto permite a los operadores ampliar la zona de per#oración (N%oom inO) y empezar a per#orar sin el uso de estacas de se*alización$ 'n la #igura 3 ad0unta se muestra un e0emplo/

;=

 Mina Cuajone

&IGURA .

Cuando la per#oradora se encuentra en la posición correcta de per#oración el operador cambia el display   de la pantalla para "ue muestre otros atributos como pro#undidad del taladro tasa de penetración pro#undidad del #ondo del taladro etc$ Los per#oristas usan esta in#ormación para reducir la sobre o subper#oración as+ como para lle!ar estad+sticas de estos par&metros de per#oración por tipo de roca de tal #orma "ue puede e!aluarse y determinar el me0or dise*o de malla de per#oración por tipo de roca$ Aer #igura 6$

;2

 Mina Cuajone

&IGURA /

 %simismo en Cua0one se encuentra por instalarse y conectarse el sistema de ubicación GPS de los camiones cargadores de nitrato
Las per#oradoras deben per#orar los taladros en mallas bien controladas y a pro#undidades precisas para crear buenas !oladuras y asistir en el control de la ley del piso del banco$ Los re"uerimientos de control de ley del piso t+picamente sugieren "ue la precisión !ertical de la broca de la per#oradora se encuentre en alrededor de 97cms$ Las percepciones de los mineros con respecto a la precisión horizontal coinciden en "ue una precisión horizontal de 9cm$ es su#iciente para asegurar una !oladura óptima$

Como se mencionó anteriormente se re"uieren por lo menos cuatro satlites para poder obtener posicionamientos mediante el SPS no obstante a !eces la per#oradora o la pala en general se encuentra cercana a los taludes por lo "ue la utilización de satlites @%AS1%B limita la !isibilidad de los mismos$ ?na solución a ;3

este problema es la utilización de sistemas combinados @%AS1%B F GL@%SS$ Si solamente se usan satlites americanos podr+a perderse cobertura y en esos casos se tendr+a "ue retornar al estacado de la malla de per#oración$

'l so#tHare "ue se utiliza en Cua0one tanto para el planeamiento de minado como para la malla de per#oración es Medsystem$ Por lo tanto la in#ormación de la malla ser& grabada en #ormato %SCII en el orden "ue re"uiera el sistema para ser trans#erida por #ibra óptica a 8espacho y luego a las per#oradoras por  enlace de radio$

SPS en Pa$a# 'l posicionamiento de palas mediante SPS pro!ee una correcta ubicación del cucharón de la pala y control de gradiente del piso del banco$ Como una base para el posicionamiento de la pala la in#ormación del pol+gono de minado (incluyendo la identi#icación del banco el tipo y ley de material los l+mites del pol+gono y gradiente ob0eti!o del piso) es en!iado a la cabina de la #lota de palas de la misma #orma "ue se describió para per#oradoras$

'l posicionar correctamente el cucharón permite "ue el operador pueda !er en la consola ubicada en su cabina los pol+gonos de minado espec+#icos en el banco en el cual se encuentra traba0ando$ Luego durante la guardia el sistema est& continuamente tomando lecturas (en alta precisión) de la posición de la cuchara y comparando estas posiciones con las posiciones de los pol+gonos y resalta en la pantalla con otro color el pol+gono "ue se est& e.ca!ando$

'l sistema tambin muestra los puntos de e.ca!ación e.actos en cada pol+gono analizando los datos SPS los cuales son di#erentes en giro e.ca!ación y modos de descarga$ 'sto permite al operador !eri#icar "ue ellos estn e.ca!ando los pol+gonos correctos todas las !eces a-n cuando sea de noche o ba0o condiciones clim&ticas ad!ersas (como cuando se tiene una neblina espesa) y mo!erse de pol+gono a pol+gono sin el re"uerimiento de estacas de mineral$ 'sto se traduce #inalmente en una menor dilución del mineral en los contactos (l+mites entre pol+gonos de minado) y un conteo y mezcla m&s preciso de las cargas$

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Para asistir en el control de la gradiente del piso del banco el sistema muestra una barra de ele!aciones en la consola del operador "ue indica si las orugas de la pala se encuentran por encima o por deba0o de la ele!ación ob0eti!o del piso del banco el cual debe ser representado por cero (!er dibu0o ad0unto)$ 'sto permite a los operadores controlar su propio piso sin la necesidad de "ue personal de topogra#+a lle!e este control$ 'sta opción es sumamente -til cuando la pala tiene "ue minar en gradientes mayores al 74 ya sea por drena0e o por dise*o de rampas$ Aer #igura $

 Mina Cuajone

Sistema "e Na!e$aci%n en Palas

aste re 9= 99

aste 92

&IGURA 0

'l mismo pol+gono "ue est& minando la pala los puntos de e.ca!ación y las ele!aciones "ue pueden ser !istas en la consola del operador pueden ser !istas en una computadora de la o#icina de planeamiento o super!isor en tiempo real o como una reproducción de una guardia con los reportes gr&#icos respecti!os$ 'sto es especialmente bene#icioso en minas "ue desean seguir la ruta de e.ca!ación de las palas para monitorear el control de mineral y la ele!ación del banco$

Para el posicionamiento horizontal del cucharón en los pol+gonos de minado la precisión del sistema deber+a estar dentro de la mitad del ancho del cucharón$ Me0ores precisiones son deseadas pero di#+ciles de 0usti#icar tcnicamente$ Por ello una precisión horizontal de uno a dos metros es su#iciente$ La precisión para controlar la gradiente del piso del banco no debe e.ceder de =7cms$ @o obstante el

;

sistema "ue est& por implementarse en Cua0one tendr& una precisión de hasta cinco cms$

 %ctualmente se le!anta la posición de las palas una !ez al d+a por lo "ue el control de mineral y piso de palas signi#ica un dato cada 92 horas trayendo como consecuencia un pobre seguimiento de los pol+gonos minados$ Con el sistema de palas se tendr& esta in#ormación en tiempo real$

8ebido a "ue las palas operan en los #rentes de minado de los bancos una gran porción del cielo es #recuentemente blo"ueado de la !ista$ M&s a-n las palas tienen enormes estructuras "ue producen problemas con el multipath y el constante giro hace "ue los satlites se NpierdanO$ Pero a-n con un pobre P8P los sistemas de alta precisión con mtodo cinem&tico pro!een la precisión necesaria para la operación de la pala$ @o obstante algunas minas pro#undas podr+an necesitar  aumentar la disponibilidad de satlites para el posicionamiento de palas lo cual se logra usando tambin los satlites GL@%SS$

"enta1a# 2 De#(enta1a# de$ Po#iiona%iento por Sate$ite 'n general las principales des!enta0as "ue se encuentran en la implementación de un sistema de posicionamiento por satlite se re#ieren al tiempo de adecuación del personal a esta nue!a tecnolog+a ello se ha !isto re#le0ado en el GPS de topogra#+a y en menor magnitud en el sistema de despacho de !ol"uetes$ 8e#initi!amente e.iste una cur!a de aprendiza0e la cual muestra una reducción del rendimiento de las operaciones para luego despus de asumido el #uncionamiento de este sistema pasar a !enta0as como las siguientes (se m encionan las principales)/

&'& topográfico •

Se reduce la mano de obra a la mitad$

•

Simpli#icación notable del traba0o$

•

Posiciones de primer orden #&cilmente obtenidas$

•

@o se necesita mucha teor+a$

;>

&'& en (olquetes •

 %signación correcta de !ol"uetes$

•

Mayor producti!idad$

•

Beportes autom&ticos$ 'liminación total de reportes manuales$

•

Posición de e"uipo e in#ormación en tiempo real$

&'& en 'erforadoras •

'liminación de estacado de mallas de per#oración$

•

Beducción de mano de obra de topogra#+a$

•

 %lmacenamiento de par&metros de per#oración por tipo de roca para zonas similares #uturas$

&'& en 'alas •

Control de mineral y gradiente del piso en tiempo real$

•

Beducción de mano de obra$

•

@o se necesita !isibilidad en condiciones clim&ticas ad!ersas$

Con$u#ione# ;$ Lo m&s di#+cil de la implementación de un sistema SPS aplicado a miner+a es la etapa de adecuación del personal a la nue!a tecnolog+a ad"uirida$ 9$ 1odas las aplicaciones de SPS reducen la necesidad de mano de obra y por  ende los costos de operación o ser!icio debido a la eliminación de traba0os con!encionales$ =$ Las principales !irtudes de las aplicaciones SPS en miner+a super#icial son/ •

•

1opogra#+a/ peración sencilla$ Se necesita una sola persona$ 8espacho

Aol"uetes/

In#ormación

en

tiempo

real$

Incremento

de

producti!idad$ •

Per#oradoras/ 'liminación de estacado y reducción de mano de obra$

•

Palas/ Control de mineral gradiente y reducción de mano de obra$

;5

2$ % #ines del a*o ;555 se debe haber implementado en Cua0one el sistema GPS de na!egación de palas el sistema GPS para trenes (transporte de mineral de mina a concentradora) para los camiones cargadores de nitrato emulsión as+ como para las tol!as de trans#erencia de !ol"uetes a trenes y los camiones cisterna$ Con ello todo el e"uipo de mina a e.cepción del e"uipo au.iliar estar& ba0o el sistema de ubicación GPS$ 3$ Como todo producto de alta tecnolog+a "ue ingresa al mercado los precios de los sistemas GPS decrecen a tra!s del tiempo y cada !ez son m&s accesibles para los clientes mineros$

3i4$iogra+)a C:%8ICE Qohn &atellite 'ositioning) Mining Qournal ;55> ;7 pgs$

M8?L%B MI@I@G SRS1'MS *igh 'recision +rill , &hovel &ystem ?S% ;55> 9 pgs$

M8?L%B MI@I@G SRS1'MS Manuales sobre 8ispatch peration ?S% ;55>$

1BIML' @%AIG%1I@ LIMI1'8 "'& for Mining  ?S% ;55 6; pgs$

M8?L%B MI@I@G SRS1'MS Computer -ased $ruck +ispatching  ?S% ;556 27 pgs$

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