Cartografía LiDAR en minería a cielo abierto: Eficiencia y seguridad en la conducción

2024-04-01

INTRODUCCIÓN AL LIDAR EN MINERÍA

La minería a cielo abierto, un método fundamental para extraer minerales valiosos de la tierra, se enfrenta a numerosos retos operativos, como mantener la eficiencia y garantizar la seguridad de las explotaciones. En este complejo entorno, la tecnología LiDAR (Light Detection and Ranging) se perfila como una herramienta transformadora. La capacidad del LiDAR para generar información precisa y tridimensional sobre la superficie terrestre y los objetos que hay en ella mejora considerablemente las operaciones mineras. Esta tecnología ofrece un salto en precisión y eficacia, proporcionando un análisis detallado del entorno minero que los métodos tradicionales no pueden igualar.

Figura 1: Un estudio LiDAR basado en UAV de una mina a cielo abierto.

EL PAPEL ESENCIAL DE LOS TOPÓGRAFOS EN LA MINERÍA A CIELO ABIERTO

La topografía en la minería a cielo abierto es de vital importancia. Abarca una serie de tareas fundamentales para el éxito operativo y la seguridad de las explotaciones mineras. Los topógrafos se encargan de colocar los explosivos con precisión, cartografiar dinámicamente el terreno y estimar con exactitud el volumen de material que se extrae. Los métodos tradicionales, aunque eficaces hasta cierto punto, no suelen alcanzar los niveles necesarios de precisión y eficacia.

• Optimización de la colocación de explosivos: La colocación precisa de los explosivos es fundamental para una fragmentación eficaz de las rocas, lo que a su vez aumenta la eficacia de la extracción de minerales.

• Cartografía dinámica del terreno: Los mapas del terreno constantemente actualizados son esenciales para navegar por el paisaje siempre cambiante de una mina, garantizando que las operaciones mineras se basen en los datos más actualizados.

• Estimaciones precisas del volumen: Determinar con precisión el volumen de material excavado, minerales extraídos y existencias es fundamental para la planificación operativa y la previsión financiera.

RETOS DE LAS TÉCNICAS TOPOGRÁFICAS CONVENCIONALES

Aunque las técnicas tradicionales de topografía han sido la base durante décadas, tienen limitaciones. Entre ellas se incluyen la pérdida de precisión debida a la naturaleza manual de las tareas, los retrasos operativos debidos a la lentitud de los procesos y el aumento del riesgo para el personal topográfico que debe navegar por entornos peligrosos.

• Precisión comprometida: La compleja naturaleza de la topografía de las minas, combinada con las formas irregulares de los materiales, suele dar lugar a imprecisiones en la medición de volúmenes.

• Retrasos operativos: La recogida manual de datos en terrenos difíciles lleva mucho tiempo, lo que afecta a la capacidad de tomar decisiones en tiempo real.

• Mayor riesgo: Los riesgos inherentes al entorno minero (pendientes pronunciadas, caída de rocas y formaciones inestables...) suponen una importante amenaza para la seguridad del personal de topografía.

LA TRANSFORMACIÓN A TRAVÉS DE LA TECNOLOGÍA LIDAR

La tecnología LiDAR aborda estos retos de frente. Su eficacia y precisión superan a los métodos tradicionales de topografía, reduciendo significativamente los retrasos operativos y mejorando la seguridad. Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) equipados con sistemas LiDAR pueden escanear rápidamente grandes áreas, proporcionando datos en tiempo real fundamentales para la toma de decisiones informadas. Esta capacidad no sólo acelera el proceso de topografía, sino que también minimiza el riesgo para el personal al reducir la necesidad de presencia sobre el terreno en zonas potencialmente peligrosas.

• Mayor eficacia: Los vehículos aéreos no tripulados equipados con LiDAR capturan millones de puntos de datos precisos por segundo, creando modelos 3D detallados de los emplazamientos mineros. Este método supera con creces a las técnicas topográficas tradicionales, ya que permite cubrir grandes zonas rápidamente y con menos personal, agilizando las operaciones topográficas y reduciendo el tiempo y los costes de mano de obra.

Figura 2: El modelo digital de elevación (DEM) de la mina a cielo abierto.

• Precisión inigualable: LiDAR proporciona datos detallados de alta resolución que permiten tomar decisiones más informadas y precisas. Al crear modelos tridimensionales de gran precisión, el LiDAR permite realizar cálculos precisos de volúmenes, mediciones de acopios y análisis de pendientes.

• Mayor seguridad: Uno de los avances más importantes del LiDAR es su contribución a la seguridad de los topógrafos. La topografía tradicional suele situar al personal cerca de condiciones peligrosas, como zonas de voladuras activas o terrenos inestables. Al minimizar la necesidad de presencia humana en zonas peligrosas, el levantamiento LiDAR aerotransportado mejora significativamente las condiciones de seguridad de los equipos topográficos.

VISIÓN GENERAL DEL PROCESO DE TOPOGRAFÍA CON LIDAR

El proceso de topografía LiDAR implica varios pasos, desde la planificación inicial del vuelo hasta el procesamiento final de los datos. Los sistemas LiDAR, entre ellos el CHCNAV AlphaUni 20 (AU20), agilizan este proceso. Además, la integración con soluciones de software avanzadas permite procesar y analizar eficazmente los datos LiDAR, lo que se traduce en información práctica para las operaciones mineras.

1. Planificación de vuelos:

• Asistencia informática: Mediante programas informáticos como SmartGo de CHCNAV o DJI Pilot 2, los vehículos aéreos no tripulados son guiados a través de trayectorias de vuelo meticulosamente planificadas. Esto garantiza una cobertura y una recopilación de datos sin precedentes al adaptar las trayectorias de vuelo a los requisitos exclusivos de cada mina, optimizando tanto la eficacia como la seguridad.

Figura 3: Planificación de la ruta de vuelo para el estudio LiDAR con UAV.

• Correcciones GNSS: La precisión de los resultados del escaneado depende del LIDAR, de la precisión de posicionamiento del UAV y del procesamiento de los datos. La precisión del posicionamiento aumenta considerablemente gracias a las correcciones cinemáticas en tiempo real (RTK) o postprocesadas (PPK). Combinadas con puntos de control sobre el terreno estratégicamente situados, estas correcciones afinan la precisión de los datos al máximo nivel, garantizando que cada punto adquirido contribuya a un levantamiento exhaustivo y preciso.

2. Recogida de datos

• Control en tiempo real: La automatización de la recopilación de datos se complementa con una supervisión atenta en tiempo real para identificar y mitigar posibles problemas, como la pérdida de conexiones RTK o interferencias inesperadas. Además, los problemas imprevistos, como una vegetación más densa de lo previsto inicialmente, pueden requerir la intervención manual del topógrafo para garantizar una cobertura completa y la integridad de los datos. Este enfoque adaptativo garantiza la máxima calidad en la recogida de datos y que no se pase por alto ningún detalle.

3. Procesamiento de datos

• Integración de software: El paso de los datos LiDAR de puntos brutos a información práctica comienza con su importación a un software de procesamiento avanzado, como el software CoPre de CHCNAV. Aquí, los datos se someten a una meticulosa secuencia de filtrado, corrección, clasificación y, por último, modelización en formatos como los Modelos Digitales de Elevación (MDE) en el software CoProcess. Este proceso de transformación refina los datos brutos hasta convertirlos en una forma estructurada y altamente utilizable, lista para su análisis en profundidad y su aplicación en las operaciones mineras.

4. Aplicación de datos

El sofisticado software CoProcess del CHCNAV proporciona una precisión y eficacia sin precedentes en el modelado y el análisis.

• Cálculo del volumen: CoProcess permite determinar con precisión el volumen de material extraído durante periodos de tiempo específicos, lo que mejora el control de la producción y la gestión de los recursos.

Figura 4: El cálculo del volumen de material extraído durante periodos de tiempo específicos en el software CoProcess.

• Análisis de existencias: CoProcess calcula eficazmente la altura, el área y el volumen de las existencias, facilitando la gestión de inventarios y la planificación logística.

Figura 5: Análisis de existencias en el software Coprocess.

• Análisis de pendientes: A partir de los datos LiDAR, el software CoProcess automatiza la extracción de parámetros clave de los taludes, como los bordes superior e inferior y los ángulos de inclinación. Esta información puede exportarse sin problemas en formato DLG para facilitar su integración con software CAD. La realización de evaluaciones exhaustivas de la estabilidad de los taludes y la formulación de estrategias eficaces de mitigación de riesgos aumentan la seguridad y la eficacia operativa de los proyectos de minería a cielo abierto.

Figura 6: Las líneas de pendiente generación de datos y análisis en el software CoProcess.

CRITERIOS PARA SELECCIONAR EL SISTEMA LIDAR ADECUADO

La selección del sistema LiDAR adecuado para una mina a cielo abierto requiere la evaluación de varios factores. El sistema ideal debe ofrecer un ecosistema completo que se integre a la perfección con las operaciones existentes, sólidas capacidades de escaneado para captar datos detallados del terreno y rentabilidad para garantizar un alto rendimiento de la inversión. El AlphaUni 20 (AU20) de CHCNAV destaca por ser un sistema que cumple estos criterios, ya que ofrece una combinación de gran precisión, flexibilidad operativa y facilidad de uso, lo que lo convierte en la mejor opción para los topógrafos mineros.

• Ecosistema integral: Esencial para agilizar las operaciones, incluye sensores compatibles, plataformas UAV y software de planificación de vuelos y postprocesamiento. Las soluciones de CHCNAV proporcionan un ecosistema totalmente integrado que garantiza la compatibilidad y un flujo de trabajo eficaz durante todo el proceso de encuesta.

• Capacidad de escaneado: Concéntrese en la distancia de exploración, la precisión, el FOV y la intensidad del eco. Los LiDAR de alto rendimiento, como el AU20 de CHCNAV, con un alcance de 1.450 metros y 200 escaneos por segundo, ofrecen un alcance ampliado y un barrido rápido, necesarios para la eficacia de la minería a gran escala.

Figura 7: AlphaUni 20, la solución LiDAR multiplataforma de gama alta para cartografía y topografía.

• Beneficio-efectivo: Dar prioridad a soluciones asequibles y fáciles de usar, con un despliegue simplificado y requisitos de formación reducidos, para equilibrar los costes iniciales con los beneficios a largo plazo, es fundamental para garantizar que la tecnología ofrezca una buena relación calidad-precio.

EL FUTURO DEL LIDAR EN LA MINERÍA A CIELO ABIERTO

El futuro del LiDAR en la minería a cielo abierto es prometedor, con tecnologías asequibles como la AlphaUni 20 de CHCNAV a la cabeza. La precisión y la eficacia de los sistemas LiDAR tienen el potencial de transformar las operaciones mineras, permitiendo una toma de decisiones más informada y mejorando significativamente los protocolos de seguridad. A medida que estas tecnologías sigan evolucionando, cabe esperar que se produzcan nuevos avances en los procesos topográficos, lo que se traducirá en una mayor eficacia operativa y una mayor atención a la seguridad de los trabajadores.

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Acerca de CHCNAV

Fundada en 2003, CHC Navigation (CHCNAV) crea innovadoras soluciones de navegación y posicionamiento GNSS para hacer más eficiente el trabajo de los clientes. Los productos y soluciones de CHCNAV cubren múltiples industrias como la geoespacial, la construcción, la agricultura y la marina. Con una presencia mundial y distribuidores en más de 120 países y más de 1.700 empleados, CHC Navigation está reconocida como una de las empresas de más rápido crecimiento en el campo de la tecnología geomática.

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