Elegir la plataforma de monitorización de piezómetros adecuada.

¿Qué plataforma de monitoreo piezométrico es la mejor para mi instalación de almacenamiento de relaves (TSF)? Geosystems se le pregunta esto con frecuencia, y dado que existen varios tipos de piezómetros y plataformas de monitoreo, "¿qué plataforma de monitoreo piezométrico?" es una buena pregunta.

Los recientes colapsos de las presas de relaves de Brumadinho y Samarco en Brasil han impulsado a las empresas mineras australianas a realizar auditorías de sus activos, como las presas de relaves, durante los últimos dos años. En consecuencia, se ha constatado que el riesgo de colapso es alto o extremo en muchos yacimientos minas. Por ello, se está invirtiendo más dinero y tiempo en el diseño y la supervisión de estas estructuras para garantizar la seguridad de los trabajadores australianos.

ESS ha experimentado un fuerte aumento en su trabajo de consultoría sobre evaluación de riesgos sísmicos. A través de su empresa filial Geosystems, consultamos regularmente con nuestros expertos en presas de relaves sobre las mejores prácticas. Paralelamente, se ha desarrollado una metodología para monitorear estas estructuras. Esta metodología no solo monitorea la superficie, sino también el interior de la estructura de la presa. Una vez que se detectan fallas en la superficie, a menudo es demasiado tarde para revertir el problema. Esto hace que la mitigación sea exponencialmente más difícil y costosa. Por lo tanto, es crucial contar con sensores como piezómetros dentro de la estructura de la presa de relaves para detectar esos primeros indicios.

Instrumentos de monitorización

El monitoreo con instrumentos como piezómetros permite a consultores e ingenieros verificar su diseño y comprobar que el comportamiento de una estructura es el esperado. Un buen diseño no puede basarse únicamente en modelos informáticos; los datos empíricos son fundamentales para retroalimentar las observaciones del mundo real. Las instalaciones de almacenamiento de relaves son muy diferentes de las estructuras comunes de presas de almacenamiento de agua. Generalmente constan de una serie de diques estratificados hechos de material de suelo blando compactado. Estos se elevan repetidamente a medida que aumenta la necesidad de almacenamiento. En la mayoría de los casos, el objetivo es que el líquido de los relaves se evapore durante el proceso de almacenamiento. Sin embargo, dependiendo de la naturaleza de los residuos o la ubicación geográfica, a veces la evaporación no es posible. Como resultado, esto genera un entorno muy húmedo y de mayor riesgo.

En tal escenario, la entrada de agua y la presión de poros se vuelven cruciales para su monitoreo. A menudo, estos son los primeros indicios de una falla y precursores de la erosión interna, la rotura del núcleo y problemas hidrostáticos que superan la fricción suelo o la cohesión del material. Esto puede resultar en el colapso inminente de la presa.

SOLUCIONES EN RED

ESS cuenta con un conjunto de soluciones de adquisición de datos que se adaptan a la geometría y ubicación de las instalaciones de almacenamiento de residuos tóxicos (TSF). A menudo, las TSF se encuentran lejos de las oficinas, en zonas remotas sin acceso a la red eléctrica ni infraestructura de comunicaciones. En estos casos, sistemas inalámbricos de largo alcance alimentados por batería o las soluciones celulares resultan convenientes. Geosystems ha equipado presas con el enfoque más tradicional de nodo registrador de datos y estación maestra, como se muestra en la imagen inferior. Sin embargo, consideramos que este diseño es más costoso y requiere más recursos, especialmente en la integración de datos y la puesta en marcha del sitio. Como ventaja, se trata de una solución totalmente conectada en red que permite a los ingenieros conectarse remotamente.

Algunos proyectos incorporan esta configuración. Sin embargo, la desventaja es que implica módulos de varios fabricantes diferentes. Esto exige conocimientos especializados para la programación de registradores de datos y la renderización de la integración. Es un sistema difícil de mantener para el cliente. Los paneles solares requieren mucho mantenimiento y suelen ser la causa principal de las interrupciones en la red. Necesitan una limpieza regular en un entorno muy polvoriento. Si no funcionan correctamente, es posible que se dañe la batería cuando falla el ciclo de carga/descarga.

Roctest

Más recientemente, la solución en red Roctest LSVW5 alimentada por batería, ha demostrado ser más potente y rentable, ofreciendo una mejor relación calidad-precio. Es muy fácil de instalar, configurar, poner en marcha y mantener, prácticamente sin necesidad de programación ni soporte. Se ha convertido en una solución estándar para la adquisición de datos, siendo la única variable el número o la ubicación de sensor sensores Esto ha permitido una mayor consistencia para nuestros clientes con múltiples minas o múltiples TSF dentro de la misma mina. Un enfoque común también facilita el soporte del sistema en ESS. Es un sistema que requiere muy poco mantenimiento y no depende de la energía solar, por lo que los daños en la batería no representan un problema.

Los datos están disponibles accediendo al LSGway mediante un navegador web común. El dispositivo cuenta con un inicio de sesión URL y está protegido con contraseña. Los datos se pueden descargar en formato CSV para su posterior análisis. La arquitectura simple se muestra a continuación: el nodo Logger LSVW5 se comunica con el LSGway mediante radio de largo alcance, y el LSGway se comunica con el módem celular interno integrado, lo que permite que el dispositivo se conecte a internet.

REDES PEQUEÑAS

Para una red compacta alrededor de pequeñas TSF, nuestra solución de red de tecnología Bluetooth de bajo costo es la más adecuada. El BluWire se conecta a cualquier piezómetro de cuerda vibrante del mercado. El BluWire es un registrador de cuatro canales que se puede conectar en red mediante la adición de un BluGateway. El alcance del registrador al gateway debe ser de 150m. Un BluGW puede comunicarse con hasta 16 registradores BluWire. No hay problema en configurar múltiples gateways y, por lo general, para aplicaciones a cielo abierto o en superficie se utiliza un BluGW 4G LTE y un BluGW WIFI para aplicaciones subterráneas. La plataforma es totalmente plug and play; el gateway busca registradores cercanos y se conecta automáticamente. Para soluciones celulares, se necesita cobertura móvil y una tarjeta SIM activa. Para el procesamiento y la visualización de datos ESS ofrece un servicio en la nube llamado Vantage o, alternativamente, los datos se pueden enviar a un servidor si se prefiere.

A continuación se muestra la arquitectura simple de la plataforma.

SOLUCIONES SIN CONEXIÓN A RED

Para un cliente con una instalación de almacenamiento de residuos mineros (TSF) de vida útil limitada o una mina de corta duración, una solución en red puede resultar excesiva. La limitación de las soluciones sin conexión a la red es, obviamente, que no ofrecen la carga automática de datos, ni la notificación ni la actualización periódica, con baja latencia.

Una solución sin conexión a la red presenta latencia; sin embargo, si se ha demostrado la seguridad de la estructura, es posible que no haya necesidad de un muestreo frecuente ni de informes regulares. En este caso, ofrecemos el registrador de datos BluWire con piezómetro. Puede conectarse al BluWire mediante Bluetooth con un teléfono o tableta Android para descargar los datos. La aplicación móvil es gratuita y está disponible en Google Play Store. No se requiere ningún software propietario especial para comunicarse con los registradores.

Vídeo del fallo de Brumadinho

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