O Nexgen SIMS é um consórcio de 13 parceiros colaborando em um projeto patrocinado pela União Européia para desenvolver soluções de mineração autônomas, neutras em carbono e sustentáveis.

Os parceiros são Epiroc, AFRY – ÅF Digital Solutions, Agnico Eagle Finland, Boliden Mineral, Ericsson, KGHM Cuprum, KGHM Polska Miedź, K+S Minerals and Agriculture, Luleå University of Technology (LTU), LTU Business, Mobilaris MCE, OZ Minerals e RWTH Aachen University.

A demonstração do piloto foi constituída de três processos autônomos totalmente inovadores para a indústria de mineração global: avaliar o stope para decidir onde cavar, encher a caçamba com a quantidade certa de minério e despejá-lo no caminhão subterrâneo, minimizando o derramamento. O ciclo de manuseio autônomo de materiais na frente de trabalho é completado em combinação com tramming autônomo e despejo.

A demonstração ocorreu a 750 metros de profundidade na mina de ouro Kittilä da Agnico Eagle, na Finlândia. Abrangeu um ciclo totalmente autônomo de manuseio de materiais usando carregadeiras e caminhões subterrâneos totalmente elétricos, movidos a bateria da Epiroc. Todas as etapas foram executadas sem intervenção humana.

“A demonstração foi perfeita, o que significa uma solução autônoma viável para esse processo. Em resumo, aumentamos o nível de prontidão tecnológica para a mineração autônoma”, diz Vladimir Sysoev, Gerente Global de Produtos de Automação Profunda – Caminhões, na Epiroc.

A carregadeira subterrânea possui sensores de peso e lidar 3D, além de uma unidade de processamento com algoritmos para controlar a detecção, manobra e conectividade. A solução é integrada através de rede 5G e depende da infraestrutura do local para conectividade.

“Essas soluções não seriam possíveis há alguns anos. Esse também é um resultado do projeto, onde testamos adequadamente o 5G em um ambiente de mineração real. Tudo correu conforme o planejado. É interessante ver como tanto o LTE quanto o 5G se desenvolveram ao longo do tempo, e eles se mostraram muito adequados para essas aplicações. O padrão 5G é excelente para automação e soluções de Big Data, e também é à prova de obsolescência, com ampla capacidade e latência reduzida”, diz Vladimir Sysoev.

“Até agora, dependíamos do olhar humano para decidir onde escavar, mesmo que a escavação em si pudesse ser feita de forma semi-autônoma. Mas aqui, desenvolvemos algoritmos que podem tomar decisões com base nos dados escaneados e no feedback da resistência na pilha de materiais. Foi difícil, mas resolvemos”, completou Sysoev.

Essa nova tecnologia tem o potencial de eliminar os riscos envolvidos nos trabalhos em stopes, que tendem a ser instáveis, então sempre há o risco de deslizamentos.

A avaliação do enchimento da caçamba, que é relativamente fácil para um humano, traz grandes desafios para máquinas. A equipe do Nexgen SIMS resolveu o problema medindo o peso na caçamba e determinando assim a carga ideal.

Outro procedimento comum que foi automatizado, é a atuação em conjunto entre uma carregadeira e caminhão subterrâneo, de forma que ele seja carregado com a máxima eficiência. O objetivo é distribuir a carga uniformemente no caminhão, minimizando o derramamento.

“Isso foi bastante complicado de resolver. Começamos observando como os operadores geralmente trabalham – escolhem um bom ponto, despejam a carga e depois usam a caçamba para espalhar o material, se necessário. Os algoritmos que desenvolvemos colocam a primeira carga na frente da caixa de transporte, a segunda na parte de trás e, finalmente, a terceira no meio. O sistema também pode usar a caçamba para compactar o minério um pouco, o que reflete os movimentos típicos do operador durante a operação”, diz Vladimir Sysoev.

A segurança é um aspecto importante para o desenvolvimento de soluções autônomas. Minimizar a presença humana em áreas perigosas nas minas é fundamental.

“As máquinas são inteligentes o suficiente para trabalhar de forma independente, mas, por questões de segurança, elas estão constantemente sendo monitoradas. Há um servidor centralizado que orquestra e gerencia o tráfego nas minas. Portanto, precisamos saber onde as máquinas estão e quão rápido elas estão indo, o tempo todo. Além disso, os operadores devem ter acesso instantâneo à máquina caso algo dê errado. Por esses motivos, o sistema é projetado para parar os equipamentos imediatamente caso a comunicação seja interrompida, mesmo que seja por menos de um segundo”, diz Vladimir Sysoev.

Outro resultado de soluções como essas é o aumento da produtividade.

“Um operador experiente pode, em um bom dia, provavelmente mover mais minério (do que uma solução automatizada), mas uma das vantagens de confiar em algoritmos é que há consistência – você obtém o mesmo resultado todas as vezes, o que leva a melhor precisão, possibilidades de planejamento e produtividade a longo prazo. A consistência é um dos objetivos que visamos alcançar”, diz Vladimir Sysoev.

Segundo Jan Gustafsson, gerente de projeto do Nexgen SIMS na Epiroc, os esforços colaborativos entre parceiros de diversos setores são a receita para a inovação bem-sucedida agora e no futuro.

“Parceria e cooperação entre fronteiras é o caminho a seguir. As operações de mineração se tornaram incrivelmente complexas, e simplesmente não é mais possível inovar de forma isolada. Estamos abertos a mais projetos colaborativos no futuro. Esta é a forma como precisamos trabalhar”, diz Jan Gustafsson.

“A parceria Nexgen SIMS funcionou muito bem. Continuamos a construir sobre o que estabelecemos durante o primeiro projeto SIMS, entre 2016 e 2020, e desenvolvemos ainda mais processos e fluxos de trabalho que obtiveram resultados. Funcionamos bem como uma equipe.” – complementa.

Imagem: ilustração de um ciclo totalmente autônomo de manuseio de material usando carregadeiras subterrâneas e caminhões de mina elétricos a bateria da Epiroc — avaliando o stope, enchendo a caçamba, movendo-se para um caminhão e depositando o material, tudo sem intervenção humana