Gemelos Digitales: LLEGÓ LA Revolución Tecnológica en la Minería

La implementación de gemelos digitales está transformando la industria minera al integrar datos en tiempo real, inteligencia artificial y modelado 3D. Esta tecnología permite optimizar operaciones, mejorar la eficiencia energética y aumentar la seguridad en las minas. Casos de éxito en empresas líderes demuestran su impacto positivo en la productividad y sostenibilidad del sector.

Por Amaranta Márquez

Centro de operaciones recreado por IA de una mina con gemelos digitales.

Los gemelos digitales están transformando la industria minera al integrar datos en tiempo real, inteligencia artificial (IA) y modelado 3D para optimizar operaciones. Esta tecnología permite la creación de réplicas virtuales de activos físicos, como minas, equipos y procesos, facilitando la simulación predictiva, el monitoreo en tiempo real y la toma de decisiones basadas en datos.

Pero, ¿Qué son los gemelos digitales?

Un gemelo digital, en términos más simples, es un modelo virtual de un proceso, producto o servicio.

Se puede pensar en ello como una imagen reflejada increíblemente detallada o un «gemelo» en el mundo digital. Esta combinación de los mundos físico y digital permite analizar datos y monitorear sistemas para evitar problemas antes de que ocurran. De esta manera, se evitan tiempos de inactividad, se desarrollan nuevas oportunidades e incluso se planifica el futuro mediante simulaciones. 

Suena genial, ¿verdad? Pero, ¿Cómo funciona realmente? 

Imagina que tienes una fábrica que produce teléfonos inteligentes. Tienes toneladas de máquinas que trabajan en armonía, cada una con un papel vital que desempeñar. Ahora bien, ¿Qué pasaría si pudieras tener una réplica virtual exacta de toda la operación de tu fábrica en tu computadora? Este gemelo digital imitaría tu fábrica del mundo real hasta el último detalle.

Al conectar sus máquinas a sensores de IoT y alimentar estos datos en tiempo real al gemelo digital, puede monitorear todo en tiempo real.

¿Quieres saber si la máquina 5 está trabajando más de lo habitual? Consulta el gemelo. ¿Te preocupa que un componente pueda fallar? El gemelo digital puede predecirlo en función de los datos que recibe. 

Todo componente tiene un gemelo digital con el que se trabaja desde el centro de mando.

Ahora veamos algunos beneficios de los gemelos digitales:

Indicadores Técnicos Clave

La implementación de gemelos digitales en la minería ha mostrado mejoras significativas en diversas métricas operativas:
• Eficiencia energética: Reducción del 12-18% en consumo, lograda mediante sensores IoT y modelos de dinámica de fluidos computacional (CFD).
• Disponibilidad de equipos: Incremento del 22% gracias a plataformas de mantenimiento predictivo.
• Tiempo de respuesta a fallas: Disminución del 40% mediante análisis de datos históricos.
• Precisión en la planificación de extracción: Mejora del 35% utilizando simulaciones geoestadísticas.

Aplicaciones Prácticas en la Cadena de Valor Minera

1. Exploración y Diseño de Minas
El modelado 3D georreferenciado integra datos geológicos y geotécnicos para minimizar riesgos en el diseño de tajos. Por ejemplo, Minera Los Pelambres en Chile redujo un 25% el tiempo de diseño de fases de extracción.
2. Operaciones en Tiempo Real
El monitoreo de flotas mediante algoritmos de IA optimiza las rutas de los camiones, reduciendo el consumo de combustible en un 15%. En Australia, minas de carbón utilizan gemelos digitales para ajustar ciclos de carga y descarga en tiempo real.
3. Mantenimiento Predictivo
El análisis de vibración y temperatura permite la detección temprana de fallas en molinos SAG, aumentando su vida útil en un 18%. Empresas como BHP reportan un retorno de inversión del 300% en proyectos de mantenimiento con gemelos digitales.
4. Gestión Ambiental
La simulación de la huella hídrica y emisiones ha permitido una reducción del 20% en el uso de agua en procesos de lixiviación.

Retos para la Implementación

A pesar de sus beneficios, la adopción de gemelos digitales enfrenta desafíos:
• Integración de datos: El 65% de las empresas mineras reportan dificultades para unificar sistemas heredados con nuevas plataformas.
• Costo inicial: La inversión promedio oscila entre 2 y 5 millones de dólares para su implementación en minas medianas.
• Ciberseguridad: Las vulnerabilidades en redes IoT requieren protocolos de encriptación avanzada.

Tendencias Futuras

Se anticipan avances como:
• Gemelos digitales autónomos: Incorporación de aprendizaje automático para autoajustar parámetros operativos sin intervención humana.
• Integración con el metaverso: Entrenamiento de operarios en entornos virtuales inmersivos.
• Sostenibilidad amplificada: Modelado de cierre de minas para una rehabilitación ecológica precisa.

Ilustración de camión gemelo

Río Tinto un ejemplo de minería con gemelos digitales

Un ejemplo real del papel de la robótica de gemelos digitales para impulsar la minería es el sistema de transporte autónomo de Río Tinto. En abril de 2022, Río Tinto y Scania comenzaron a realizar más pruebas en los camiones mineros autónomos de Scania con una capacidad de carga útil de 40 toneladas. Los experimentos pronto lograron un logro significativo: el rendimiento sin conductor en un entorno de simulación del ciclo de carga y transporte.

Al utilizar los camiones mineros autónomos de Scania, se pueden reducir la huella de carbono, el consumo de energía y los requisitos de infraestructura. En los lugares adecuados, esto también puede dar como resultado menores costos operativos y de capital.

La capacidad del sistema para sacar a los conductores humanos de situaciones peligrosas ha aumentado drásticamente la seguridad. Los vehículos robóticos también son más productivos, ya que pueden trabajar de forma continua sin tomar descansos.

Los vehículos autónomos con sensores de última generación son el presente y el futuro, ya que pueden circular por zonas mineras y recopilar datos de forma continua. El gemelo digital recibe estos datos y los procesa para maximizar las rutas, evitar barreras y mejorar la eficacia general. Los sistemas robóticos y el gemelo digital proporcionan un circuito de retroalimentación continuo que garantiza un funcionamiento óptimo en todo momento.

Además, el mantenimiento predictivo es posible gracias a la combinación de robótica y gemelos digitales. Los gemelos digitales pueden anticipar cuándo un componente está a punto de romperse mediante el seguimiento constante del estado del equipo robótico.

Como resultado, se reducen los tiempos de inactividad y se evitan reparaciones costosas gracias a una reparación rápida. Para aumentar aún más la eficiencia, los robots pueden configurarse para que realicen tareas de mantenimiento específicas de forma independiente.

Video ilustrativo de gemelos digitales (Francisco Fuentes)

 Conclusión: Hacia una minería inteligente

Los gemelos digitales se han convertido en una herramienta esencial para maximizar el retorno de inversión operativo, mitigar riesgos y posicionar a las empresas mineras como líderes en innovación y sostenibilidad. Invertir en esta tecnología es un imperativo estratégico para competir en la era de la minería 4.0.