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Programa de Innovación en Manufactura Avanzada pretende incrementar las capacidades de la industria minera

Este programa liderado por la Universidad de Chile busca aumentar la competitividad de la Industria y del país

Empeñada en producir productos de innovación para la minería, la Universidad de Chile, en conjunto con otras instituciones, está desarrollando una cartera de productos de base tecnológica para el sector minero.

“Queremos ayudar a incrementar las capacidades técnicas del país en desarrollo y adaptación de nuevas tecnologías que hagan a la industria nacional más competitiva, porque sabemos que en Chile existe la capacidad y además conocemos la realidad local”, dice Viviana Meruane, directora del Programa de Innovación en Manufactura Avanzada

El Proyecto logró adjudicarse 1.700 millones de pesos del Programa Tecnológico Estratégico de Corfo: Hacia una Manufactura Avanzada a partir de la Revolución 4.0.

Este programa, que se llevará a cabo por un período de cinco años y que partió el 27 de diciembre de 2018, contempla un portafolio de proyectos orientados al desarrollo de soluciones tecnológicas, los cuales están divididos en tres áreas: Sistemas Avanzados en Confiabilidad y Mantenimiento, Soluciones Digital Twins y Automatización Avanzada y Robótica.

Los proyectos

Los sistemas productivos en manufactura y minería se encuentran constantemente bajo estrés, debido a la necesidad de cumplimiento de metas de producción y de reducción de costos. Un efecto inmediato es la sobrecarga de los activos físicos, lo que puede generar un aumento en costos de mantenimiento, importantes pérdidas de productividad y riesgo potencial para la seguridad de las personas. Por lo tanto, se hace cada vez más importante poder anticipar las fallas de un sistema de manera de planificar acciones de mantenimiento que permitan evitarlas o disminuir el impacto que estas producen. El objetivo general del proyecto es desarrollar, transferir y comercializar un sistema de monitoreo y pronóstico de fallas en equipos mineros e industriales utilizando herramientas de aprendizaje profundo.

Una buena forma de mejorar la productividad de los activos es progresar en los índices de confiabilidad, de tal manera de tener mayor disponibilidad en los equipos, disminuir los tiempos entre falla, y minimizar los tiempos de reparación, lo que en definitiva redunda en un mejor y mayor aprovechamiento del activo y además en la disminución de costos de mantenimiento. Una opción muy relevante a la hora actual para apoyar la gestión de mantenimiento es utilizar herramientas inteligentes. Sin embargo, existe una baja penetración de los sistemas avanzados de gestión de activos en la industria nacional, en particular en lo que se refiere al uso de sistemas predictivos. Por esta razón en este proyecto se plantea el desarrollo e implementación de sistemas predictivos de apoyo a la gestión de mantenimiento de activos industriales basado en herramientas de inteligencia computacional.

Adicionalmente, y conscientes del estrés laboral en procesos manufactureros y faenas, se trabaja en el desarrollo de un dispositivo que integra biosensores y metodologías para el pronóstico de la fatiga laboral, el cual permitiría evitar los incidentes que hoy causan pérdidas, en promedio, del 18% al 20% del presupuesto de operaciones debido a daños a la propiedad, fallas operacionales y desviación del proceso. Además, genera costos económicos debido a ineficiencias, pérdida de días de trabajo, pagos compensatorios, atención médica y rehabilitación, lo que en última instancia produce pérdidas que reducen el beneficio neto.

Soluciones Digital Twin

Los sistemas de manufactura y/o procesos industriales se encuentran sometidos a condiciones cada vez más exigentes para aumentar la productividad y calidad de los productos. Para avanzar en esa línea, la propuesta del proyecto es elaborar, implementar, transferir y comercializar soluciones de Digital Twin para optimizar y controlar en tiempo real líneas de producción. La meta es contar con capacidades de control de operaciones en tiempo real, además de simular, probar y evaluar cambios de operación y/o procesos sin afectar negativamente el funcionamiento del proceso productivo, permitiendo la adecuada elección e implementación de aquellos cambios que resulten positivos. La soluciones tecnológicas de Digital Twin de procesos y productos permiten contar con estas capacidades, constituyéndose en una herramienta para la toma de decisiones.

En minería existe una variedad de piezas metálicas, muy costosas, sometidas a desgaste. Por ejemplo, dientes u otros elementos de las palas mineras, revestimientos para chutes, chancadores, molinos, entre otros. Estas piezas, en vez de ser reemplazadas pueden ser sometidas a un proceso de recuperación. Sin embargo, la restauración de piezas es un proceso altamente especializado, que conlleva a altos tiempos de programación. 

Automatización Avanzada y Robótica

La incorporación de sistemas robotizados en el desarrollo de procesos industriales ha generado un gran aumento en la productividad, rendimiento y calidad de los productos. Sin embargo, en la medida que la complejidad de los sistemas aumenta se incrementa la probabilidad de fallas o funcionamientos anómalos. Una falla puede resultar en situaciones de riesgo para los operadores, dificultades para los usuarios, detención del proceso minero o industrial y pérdidas económicas de producción. Como solución a esto se propone el desarrollo de un manipulador robótico reconfigurable dotado de controladores inteligentes, que tenga la posibilidad de reconfigurarse por si solo en caso de falla de alguna de sus articulaciones, evitando así que el proceso productivo se paralice.

Finalmente, los dos últimos proyectos tienen relación con la automatización de manipulador de explosivos y  la navegación autónoma de cargadores frontales (LHD) en minería subterránea. Las tronaduras subterráneas que se realizan en la minería se caracterizan por ser realizadas en forma manual, asistidas con equipos mineros tipo Jumbo. Esta actividad se lleva a cabo en condiciones de alta peligrosidad, debido a exposición de los trabajadores a eventos como las explosiones de rocas, las cuales pueden causar accidentes fatales. El proyecto prototipará y validará los dispositivos y herramientas requeridas para la detección de coordenadas de perforación, instrumentos de medición de profundidad y ángulos de perforación, y herramientas para instalación de detonadores de distintos tipos de iniciadores, además de otras herramientas requeridas para el armado y disposición de explosivo encartuchado, mini blaster y otros no bombeables requeridos para la tronadura automatizada. En el caso del segundo proyecto, se propone realizar un sistema de transporte autónomo para equipos LHD en base a componentes de bajo costo y de código abierto, así como la integración multi-marca LHD para flotas mixtas.

En todos los proyectos la primera etapa de avance implica el desarrollo de soluciones tecnológicas desde el prototipo hasta la madurez pre-comercial y la determinación de la viabilidad técnica y económica de las soluciones propuestas en condiciones industriales reales de operación. Su duración será de 36 meses. En una segunda etapa, se desarrollarán estrategias de transferencia tecnológica, escalamiento y comercialización con proveedores locales. Su período de ejecución será de 24 meses.

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