No início deste ano, o Diretor Editorial da IM, Paul Moore, teve oportunidade de visitar o Centro de Operações Integradas ou CIO da Codelco em Rancagua, Chile, que é o principal centro de operações, controle e monitoramento da mina de cobre El Teniente, a maior mina subterrânea do mundo

A instalação do CIO está localizada a cerca de 80 km da mina El Teniente, e foi inaugurada em 2015 – inicialmente apenas para as operações de produção da mina, com os concentradores sendo adicionados em 2017. Finalmente, em 2019, as plantas de britagem foram adicionado junto com as operações de desmonte hidráulico que são fundamentais para o desenvolvimento da mina em caverna. A IM teve o privilégio de visitar as instalações com Pablo Olivares Jorquera, um dos CIO Managers da Divisão El Teniente.

Diretor Editorial da IM, Paul Moore com Pablo Olivares Jorquera, Gerente CIO da Codelco El Teniente

Do ponto de vista tecnológico de alto nível, o CIO, assim como outros centros operacionais da Codelco, foi desenvolvido pela Kairos– JV entre a Codelco e a Honeywell. El Teniente foi a terceira operação da Codelco a ter capacidade de operações remotas depois de Los Andes e MMH, com todas as minas da Codelco agora são gerenciadas desta forma. 

Grande parte da função do CIO da Teniente é analisar, por meio de software avançado, estratégias de curto prazo para que o principal sistema de transporte seja sincronizado com  a cadeia produtiva da forma mais eficiente possível. Isto significa conectar todos os diferentes setores de mineração em El Teniente com o principal nível de transporte, Teniente 8, para permitir que a mina produza o máximo de material possível, gerenciando a mistura de teores e, portanto, maximizando o volume processado na usina. .

As principais operações atuais da mina são os trechos Sur Andes Pipa e Pipa Norte, com 2.207 m, além dos trechos Diablo Regimiento, Reservas Norte, Pilar, Esmeralda e Dacita, com 2.120 m. Além de uma pequena tonelagem de 15.000-20.000 t/d que vai para a planta de Sewell, a maioria do minério produzido (130.000-150.000 t/d) chega ao transporte ferroviário Teniente 8 no nível de 1.984 m com destino à planta de Colón.

O chamado Modelo Integrado de Transporte Mina-Fábrica sustenta todas as decisões tomadas pelo CIO da Teniente. Este modelo é criado no início de cada turno de 8 horas e prevê o desempenho da mina para esse turno, incluindo a ligação com o sistema de gerenciamento de frota para prever todos os movimentos de carregamento que ocorrerão nas diversas seções e como eles podem ser melhor coordenados com o sistema ferroviário de transporte de minério. Isto é crucial dado que o nível ferroviário principal tem 7 km de comprimento e apenas uma linha. O CIO realiza três reuniões principais quando o status e o plano de lavra são revisados, o que corresponde às mudanças de turno de 8 horas. Cada turno possui um relatório que resume o desempenho da mina em termos de eficiência e toneladas produzidas.

Na mina, as carregadeiras transportam a maior parte do material por toda a mina, sendo muitas de operação autonoma. Para se ter uma ideia de há quanto tempo a mina usa digitalização e operação autonoma de carregadeiras – os LHDs equipados com Sandvik AutoMine começaram a operar em Pipa Norte em 2004. El Teniente é o verdadeiro pioneiro em autonomia subterrânea, e o AutoMine continua sendo o sistema de automação de equipamentos dominante em uso na mina .

O Sandvik AutoMine evoluiu junto com a mina desde que foi usado pela primeira vez com carregadeiras em Pipa Norte, em 2004

O escopo do CIO está crescendo o tempo todo, pois El Teniente já está em uma grande fase de expansão através do novo trecho Recursos Norte no atual nível principal de 2.120 m, que já está em produção, bem como os projetos adicionais Diamante e Andesita, que estão abaixo do nível de transporte de 1.984 m, no nivel de mina intermediário de 1.900 m, e Andes Norte em um nível de mina totalmente novo de 1.700 m. Todos estão em construção avançada e estenderão a vida útil da mina de El Teniente em pelo menos 50 anos.

O progresso nos projetos Andes Norte, Diamante e Andesita em 30 de junho eram de 79,6%, 29,2% e 30,1%. Estas secções destinam-se principalmente a manter os atuais níveis de produção, uma vez que o teor de minério de cobre está se reduzindo. A grande diferença com o novo nível da mina é que ele utilizará correias transportadoras para transportar o minério para fora da mina, ao contrário da ferrovia Teniente 8.

Jorquera disse ao IM : “O objetivo do CIO é assumir o comando de todas as operações da mina, funcionando quase como uma orquestra com diferentes seções, desde a britagem até os rejeitos. Tudo o que você vê aqui no CIO foi antes de ser feito na mina. É possível operar a mina quase completamente de forma remota a partir daqui, com exceções, claro, das tarefas relacionadas à manutenção e as máquinas ainda não automatizadas. Mas como redundância, como no caso de um corte nas comunicações devido a um terremoto ou apagão de energia, ainda temos a capacidade de operar a mina independentemente do CIO.” O CIO está conectado à mina por meio de cabo de fibra óptica e também por comunicações via satélite.

Um operador de equipamento autônomo pode controlar e monitorar até cinco carregadeiras de uma estação no CIO. O mesmo se aplica a caminhões e britadores. Mas devido ao tamanho e à complexidade da mina – são essencialmente várias minas diferentes num único complexo –, além das diferentes idades dos equipamentos e da necessidade de unidades de apoio e utilidades, El Teniente continua a ser uma mistura de máquinas totalmente autónomas, teleremotas e operadas convencionalmente. E há uma mistura de equipamentos primários – a mina possui muitos equipamentos Sandvik, como mencionado, mas também máquinas Caterpillar e Epiroc.

Jorquera acrescenta: “Temos muita interação de máquinas – por exemplo, carregadeiras e caminhões – de diferentes OEMs. Isto deve-se apenas ao fato de algumas máquinas terem sido selecionadas pelo seu tamanho ou adequação para determinadas tarefas em diferentes secções, mas também se relaciona com diferentes disponibilidades de máquinas e prazos de entrega ao longo dos anos, por exemplo.” Diablo Regimiento também tem como destaque a localização da primeira máquina primária totalmente elétrica da mina, uma ST14 SG da Epiroc, que permanece em testes. El Teniente também tem experiência com máquinas híbridas, tendo operado uma carregadeira Komatsu 18HD que utilizava um acionamento SR. A operação também utilizou LHDs Fambition da China.

Além disso, a automação não evoluiu no mesmo ritmo para todas as máquinas – bons exemplos são equipamentos de suporte terrestre, utilitários ou de entrega de explosivos – então, novamente, à medida que essas máquinas se tornam mais disponíveis e com mais autonomia, mais tarefas do operador podem ser transferidas para o CIO. Para os novos projetos Andes Norte, Diamante e Andesita, uma vez que entrem em produção, será muito mais fácil implementar mais autonomia desde o início, pois serão efetivamente novas minas dentro de uma mina conhecida. Suas plantas de britagem localizadas no subsolo já estão sendo utilizadas durante o desenvolvimento e sendo controladas remotamente pelo CIO.

O projeto Andes Norte entrará em produção em breve – um de uma série de novos setores de mineração em El Teniente

Jorquera continua: “A reatividade é uma das grandes vantagens do CIO – podemos tomar decisões instantâneas. Por exemplo, as comunicações entre os operadores do sistema de gerenciamento do trem de minério e os operadores dos sistemas de britagem e chutes de minério são agora praticamente em tempo real – ao invés de comunicações de rádio subterrâneas.”

Alcançando o potencial de automação da Ferrovia 8
El Teniente, em teoria, possui trens de minério autônomos há muitos anos, mas só recentemente eles foram operados de forma totalmente autônoma. Na verdade, em abril, pouco antes da visita do IM , graças à recuperação e atualização das funcionalidades do sistema de sinalização e controle de tráfego (conhecido como Interflow) da Ferrovia Teniente 8, que transporta grande parte da produção do interior do da mina até as plantas de processamento de superfície, foram realizados testes de transporte ferroviário autônomo com sucesso.

 Com base nas obras iniciadas em 2021, uma das dez locomotivas de produção conseguiu se deslocar de forma autônoma, com instruções enviadas pelo CIO em Rancagua, até a mina a mais de 80 quilômetros de distância, um marco relevante para a operação planejada de trens sem maquinistas até 2025.  Esses testes buscam recuperar o modo ATO (Automatic Train Operation) das locomotivas, que é o que permite ao trem se movimentar de forma autônoma. Devido a dificuldades operacionais no momento da primeira entrega, há mais de 20 anos, o sistema caiu em desuso e tornou-se obsoleto.

As locomotivas de El Teniente estão finalmente começando a atingir seu potencial autônomo

O processo é o seguinte – o material extraído entre os diferentes setores da mina é levado para os principais poços de minério que alimentam o nível de transporte. Quando um poço de minério possui material suficiente para encher um trem (1.500 t) uma viagem é declarada à equipe principal de transporte no CIO. Os trens coletam o minério produzido na passagem de minério dentro da mina e seguem para a zona de despejo fora da mina, com viagem de volta levando cerca de 1,5 horas, incluindo carregamento e despejo. O transporte principal conta com oito trens operando simultaneamente, sendo dois deles exclusivos para minério fino britado dentro da mina e os outros seis para mineral grosso britado fora da mina. Um turno médio tem 8 horas pode realizar até 40 viagens de trem no total.

Dentro do CIO – um fluxo natural
Em termos gerais, o CIO está dividido em duas seções principais – a primeira lidando com a mina e a segunda lidando com o sistema ferroviário, a planta e as estradas dentro e ao redor das operações de superfície. À semelhança de outras instalações do IROC, existe também no centro da sala uma tela central com uma visão geral de toda a operação, da mina à fábrica. No centro da seção de mineração há também um controlador de despacho que monitora o sistema de gerenciamento de frota para a operação, incluindo as máquinas que estão funcionando, as que estão em manutenção, as cargas transportadas, etc. Claramente, uma grande vantagem do CIO é que os operadores não precisam viajar duas horas até a mina, o que também tem um elemento de sustentabilidade, já que normalmente viajariam de ônibus, embora El Teniente tenha introduzido uma grande frota de ônibus elétricos a bateria nos últimos anos.

Mas o que distingue o CIO da Teniente é que a maioria dos operadores de equipamentos autônomos trabalharam originalmente na própria mina, por isso têm um conhecimento profundo do layout e dos equipamentos da mina. E esta ainda é a prática usual, para que os operadores mais experientes passem das operações da mina para o CIO, sempre que possível. É claro que eles também recebem treinamento em sistemas autônomos, no caso do AutoMine, da própria Sandvik como fornecedora.

Os operadores CIO da El Teniente são altamente experientes

Dentro da seção da mina, a primeira é a área de carga e transporte, que inclui os rompedores na passagem de minério, no primeiro banco de estações do operador em uma extremidade da grande sala; em seguida, as operações de britagem subterrânea na próxima linha. As estações de carga e transporte são dominadas pelas cadeiras Sandvik AutoMine LHD, já que as carregadeiras Sandvik representam, de longe, a maior proporção de equipamentos autônomos em operação na mina.

E esta estreita parceria continua – em janeiro de 2022, a Sandvik recebeu um grande pedido de mais sistemas de carga e transporte AutoMine avaliados em cerca de 250 milhões de coroas suecas ou US$ 28 milhões da chilena Codelco para serem usados ​​na mina El Teniente, especificamente para operar nos novos Andes Cave do bloco Norte até 2027. Além disso, foi recebido um pedido de equipamento de carga e transporte conectado, com valor inicial de SEK 150 milhões, elevando o valor total dos pedidos para SEK 400 milhões. O novo pedido será fornecido em duas fases. Durante 2022 e 2023, a Codelco recebeu dois caminhões Toro™ TH663i e duas carregadeiras Sandvik LH514, bem como um sistema AutoMine Fleet capaz de ser dimensionado para suportar até 16 máquinas e hardware da área de produção AutoMine para futuras expansões ao longo de vários anos.

Além disso, a Sandvik entregou a AutoMine Fleet e 13 carregadeiras autônomas LH514 para o trecho Recursos Norte, novamente com contrato até 2027 e entrega em duas fases. Uma nova frota de carregadeiras Sandvik LH517i 17 t e Sandvik LH621i 21 t também está operando com o AutoMine. E o AutoMine também está sendo implantado em caminhões subterrâneos da Sandvik na operação. Os caminhões são usados ​​principalmente nos níveis Nível 6 (2.163 m) e Nível 7 (2.070 m), com a grande maioria dos outros transportes de minério (além do transporte ferroviário final) sendo via LHD direto para o britador ou passagem de minério.

Durante a visita do IM , alguns assentos de operação Caterpillar estavam sendo preparados – este sistema foi validado na mina durante 2016-2018 e agora as carregadeiras Caterpillar R3000H serão introduzidas em El Teniente e operadas de forma autônoma, com uma grande frota também sendo implantado na mais nova operação subterrânea da Codelco em Chuquicamata.

Mas ter uma frota autônoma mais mista será um desafio – a mina está trabalhando em estreita colaboração com a RCT, parceira agnóstica de OEM de longa data, para garantir que isso possa ser realizado perfeitamente à medida que todos esses novos sistemas começam a interagir – as empresas já trabalharam juntas por uma série de anos usando o RCT ControlMaster Automation para diversas tarefas.

Passando para a britagem subterrânea, tudo isso é feito dentro da mina e controlado e monitorado pelo CIO, com um grande britador giratório primário no nível 2.163 e outro no nível 2.070 m, além de uma série de outros britadores subterrâneos secundários de mandíbula e de cone em outros níveis. . O CIO tem a capacidade, até certo ponto, de gerenciar a rota do material, dependendo da fragmentação que sai de determinados pontos de extração. A rota do minério também depende, até certo ponto, do teor, com os níveis mais baixos em geral tendo um teor mais elevado – até cerca de 1,4 a 1,5% de cobre, com níveis superiores gerando teores tão baixos quanto 0,8% de cobre.

Os cinco britadores primários novamente são de diferentes OEMs – por exemplo, a mais nova máquina de seção Dacita a 2.070 m é um modelo giratório 54-75 da Thyssenkrupp entregue em 2013 e o britador giratório primário principal mais antigo a 2.163 m é um Allis Chalmers 54-74. No futuro, a Metso tem o contrato para entregar um grande novo giratório primário Superior MKIII e alimentadores de plataforma associados para a operação Andes Norte no novo nível de 1.700 m.

 A Diablo Regimiento também possui três grandes britadores primários de mandíbulas em operação subterrânea. Mas nem toda a britagem é feita dentro da mina – em geral, os britadores subterrâneos manuseiam material mais fino e os britadores fora da mina, material mais grosso – mais uma vez, essa separação é possível devido à capacidade de encaminhar os LHDs para as rotas de produção e passagens de minério apropriadas.

Em seguida, a ordem natural do CIO passa das estações dos operadores de britagem para os operadores ferroviários subterrâneos, incluindo a ferrovia Teniente 5, que transporta material para a planta de Sewell, e a ferrovia Teniente 8, que transporta a maior parte da produção da mina para a planta de Colon. Tal como acontece com os operadores de carregadores autónomos, o pessoal que controla a gestão ferroviária é altamente experiente por ter trabalhado com os mesmos sistemas no local da mina. Essas estações monitoram os trens não apenas dentro da mina, mas também à medida que emergem para a superfície.

Em seguida, passar para o outro lado do CIO leva você para a área de monitoramento de britagem primária e secundária para a trituração que ocorre fora da planta (para material mais grosso não britado no subsolo) – seguido por estações de monitoramento e operação para os circuitos de moagem da planta, onde os moinhos SAG recebem o minério da mina nas plantas de Sewell e Colon, seguidos por moinhos de bolas secundários. 

Ao lado está a área de monitoramento de flotação incluindo câmeras de espuma, com recuperação de flotação na casa de 87%. As próprias plantas no local ainda possuem estações de monitoramento semelhantes às do CIO, mas o CIO é agora a principal sala de controle, com a sala no local atuando como instalação de backup. Também nesta área há uma seção focada em segurança, com imagens de mais de 1.000 câmeras de alta resolução situadas em toda a mina e planta, bem como na rota para a planta. Os trabalhadores acima e abaixo do solo também carregam etiquetas para que sua localização possa ser monitorada em caso de emergências, sendo a segurança fundamental nas operações da mina.

Há também uma área dedicada à manutenção e logística, incluindo tráfego e sistemas rodoviários, bem como transporte de concentrados dos concentradores Sewell e Colon para as operações de fundição de cobre em Caletones. Em última análise, o plano é também ter toda a operação de Caletones controlada pelo CIO de Rancagua, mas este processo de transferência ainda está em andamento. Outras estações supervisoras tratam de recursos hídricos, incluindo reciclagem.

O monitoramento da barragem de rejeitos é o próximo passo, com a barragem de rejeitos de Caren, que atende El Teniente, localizada no município de Alhué. A barragem está em operação desde 1986 e completou recentemente a sétima etapa de expansão – elevando em 62 m a altura da estrutura de terra do reservatório, de 175 para 237 m. Também foi reforçada em 32 m, da cota 128 à cota 160. Os rejeitos são transportados por cerca de 89 km através de um canal de concreto, incluindo muitos túneis para a TSF de Caren. O CIO monitora todos os sensores da barragem e pode emitir avisos de evacuação rápida em caso de qualquer problema ou movimento detectado. (Reprodução autorizada pela revista International Mining)