Por: Marcos Quispe Pérez, docente, y Shantall Fernández Ticona, Shannon Cruz Cotrado, Ricardo Huacho Chama, Milagros Colque Mamani y Evelin Choque Ccallata, estudiantes, Escuela Profesional de Ingeniería de Minas, Universidad Nacional de Moquegua.

Resumen

Las perforadoras autónomas están transformando la industria minera al mejorar significativamente la seguridad, eficiencia y productividad. Al operar sin intervención humana directa, estas máquinas reducen los riesgos laborales asociados a condiciones peligrosas, permitiendo la continuidad de las operaciones incluso en entornos adversos. Equipadas con sistemas avanzados de software y sensores, las perforadoras autónomas ajustan los parámetros de perforación en tiempo real, optimizando la producción y minimizando los tiempos muertos. Además, la recopilación y análisis instantáneo de datos del terreno permiten tomar decisiones más informadas y estratégicas.

En Perú, la adopción de estas tecnologías ha mostrado resultados impresionantes. Ejemplos destacados incluyen el uso de las perforadoras Pit Viper 351 de Epiroc por Anglo American y el incremento en la productividad en la mina Antapaccay de Glencore. Estas máquinas mejoran la precisión y la eficiencia de las operaciones mineras, reduciendo costos operativos y aumentando la producción.

Introducción

La industria minera está experimentando una transformación radical con la llegada de las perforadoras autónomas. Estas máquinas de vanguardia están redefiniendo los estándares de seguridad, eficiencia y productividad, impulsando la minería hacia un futuro más sostenible y conectado. Las perforadoras autónomas poseen capacidades para operar de forma continua y precisa, incluso en condiciones climáticas adversas o en horarios poco convencionales, optimizando el tiempo de producción y reduciendo significativamente los tiempos muertos.

A diferencia de las perforadoras tradicionales operadas por humanos, las perforadoras autónomas funcionan de manera independiente, guiadas por sistemas avanzados de software y sensores. Esta autonomía elimina la necesidad de que los trabajadores se expongan a peligros como el polvo, las vibraciones, el ruido y las áreas de voladura, mejorando significativamente las condiciones de trabajo y reduciendo el riesgo de accidentes.

Además, estas máquinas permiten la visualización y recopilación instantánea de datos sobre el terreno, la geología y el rendimiento de la perforación, esta información valiosa permite a las empresas mineras optimizar el proceso de extracción, mejorar la calidad del mineral y tomar decisiones estratégicas basadas en datos concretos, en este sentido, la integración con sistemas de inteligencia artificial abre aún más posibilidades, permitiendo la automatización de tareas repetitivas y la toma de decisiones estratégicas en tiempo real.

La adopción de perforadoras autónomas en la minería peruana ha sido notable, especialmente en la extracción de cobre, oro, hierro y carbón. Un ejemplo destacado es la implementación de seis perforadoras Pit Viper 351 de Epiroc en la minera Anglo American, generando un impacto significativo en la seguridad y productividad del trabajo de pre-minado.

A medida que la tecnología continúa evolucionando, las perforadoras autónomas se posicionan como un elemento clave en el futuro de la industria minera. Su capacidad para operar sin intervención humana aumenta la precisión y eficiencia en la perforación de terrenos, reduciendo significativamente la incidencia de riesgos laborales, logrando una mayor productividad y menores costos operativos, de manera que se convierten en una herramienta indispensable para las empresas mineras que buscan alcanzar la excelencia operativa y contribuir a un futuro más responsable con el medio ambiente.

Perforación autónoma

Una perforadora autónoma es un equipo utilizado en minería capaz de realizar perforaciones de forma independiente, sin necesidad de una operación manual constante. Estos equipos están diseñados para ejecutar tareas de perforación de forma automatizada, utilizando tecnologías avanzadas como sistemas de posicionamiento GPS y control remoto para optimizar la eficiencia y precisión. La autonomía de estas máquinas varía desde simples funciones de autocontrol hasta sistemas autónomos capaces de operar sin intervención humana durante mucho tiempo.

“La perforadora autónoma recibe un plan de perforación (una malla de perforación) y realiza el trabajo de manera continua y automática, permitiendo reducir tiempos muertos asignados a trabajos manuales. Al tener una continuidad sobre los procesos repetitivos como la perforación, la auto nivelación, la limpieza del pozo, se consigue un incremento de productividad” (Epiroc, s. f.).

Las perforadoras autónomas están transformando la industria minera con su capacidad para mejorar la seguridad, la eficiencia y la productividad. Estos vehículos de vanguardia se clasifican en diferentes tipos según sus características y aplicaciones específicas.

Clasificación por tipo de perforación

ν Perforadoras rotativas 

Son equipos de perforación utilizados principalmente en la minería y la construcción, diseñados para perforar pozos verticales o inclinados. Estas máquinas emplean una broca que gira a alta velocidad para romper y remover el material del suelo o la roca.

ν Perforadoras de percusión 

Utilizan un martillo neumático para perforar la roca, lo que las hace adecuadas para terrenos duros o fracturados. Diseñadas para perforar mediante un movimiento de golpeo repetitivo que fractura y rompe el material del suelo o la roca.

ν Perforadoras DTH (Down The Hole) 

Emplean un martillo de fondo de pozo que se coloca directamente en la broca, caracterizado por su eficiencia en la perforación de pozos profundos en terrenos duros.

Clasificación por aplicación

ν Perforadoras para pre-minado 

Son equipos esenciales en la industria minera y en proyectos de construcción, ya que permiten realizar perforaciones precisas y eficientes antes de iniciar el proceso de voladura o excavación. Estas perforadoras se utilizan principalmente para la creación de barrenos, que son agujeros donde se colocarán los explosivos para fragmentar la roca. 

ν Perforadoras para exploración 

Diseñados para investigar y analizar la composición y estructura del subsuelo, para identificar y evaluar la presencia de minerales, petróleo, gas, agua subterránea y otros recursos naturales. Estas perforadoras son fundamentales en la fase de exploración de proyectos mineros, petroleros, geotécnicos y de hidrogeología.

ν Perforadoras para producción

Utilizadas para perforar pozos de producción que permiten la extracción de minerales mediante métodos como la inyección de fluidos o la perforación con rosca interna. Estas perforadoras están optimizadas para operar de manera eficiente y continua, facilitando la extracción económica y segura de los recursos del subsuelo.

Tecnologías avanzadas 

Las perforadoras autónomas modernas incorporan tecnologías de vanguardia que optimizan su rendimiento y seguridad:

ν Sistemas de navegación GPS y LiDAR 

Los sistemas de navegación Global Positioning System (GPS) y Light Detection and Ranging (LiDAR) son tecnologías fundamentales en la cartografía, la navegación, la conducción autónoma y muchas otras aplicaciones. Permiten una ubicación precisa y el seguimiento del terreno para una perforación precisa.

ν Sensores de medición y control 

Monitorean el estado de la perforación, la presión, la temperatura y otros parámetros para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente.

ν Sistemas de comunicación y teleoperación 

Permiten el control remoto de las perforadoras desde una sala de control, aumentando la seguridad y la eficiencia operativa.

Empresas que las emplean

Anglo American

En 2020, Epiroc realizó la entrega de la flota de perforación autónoma más grande de Sudamérica, la cual se encuentra en el proyecto Quellaveco. Tras la implementación de seis perforadoras se ha generado un impacto positivo en el trabajo de pre minado, pues estos vehículos son más eficientes, productivos y precisos para perforar el lugar donde luego se situarán las cargas explosivas, desarrollando de esta manera una minería inteligente y segura para todos (Epiroc, s. f.).

Además, la minera planeó llevar esto al nivel más alto, y que la perforación autónoma aplicada en la construcción sea parte de la estrategia Future Smart Mining de Anglo American.

Cumpliendo con esta estrategia, se aplica la perforación autónoma en la construcción de Quellaveco y gracias a este nuevo sistema, las perforadoras pueden controlarse sin ningún límite de distancia, garantizando la seguridad de los operadores, los cuales ya no están expuestos al polvo ni al ruido (Perforadoras Autónomas Para Operaciones Más Seguras, s. f.).

Glencore

Antapaccay se convirtió en la primera mina de Glencore en implementar una perforadora autónoma en sus operaciones. Su objetivo es automatizar los procesos mediante el uso de tecnología para mejorar la seguridad de sus operadores y reducir costos.

Actualmente y tras la implementación de cuatro de estas, la productividad de la mina ha aumentado significativamente, pues las perforadoras han alcanzado cifras de uso en 92% y 93%, cuando de forma manual se registra un alcance máximo de 72% a 83%. Además, permiten que más de un equipo trabaje al mismo tiempo, lo que mejora su rendimiento (Cruz, 2024).

Software Underground Manager 2.0 

Es la última generación del software de Epiroc para la administración de procesos de perforación en proyectos de minería y túneles. Es una poderosa herramienta para la planificación, evaluación y presentación de informes de la actividad operativa. Los archivos de registro y los planes de perforación se pueden transferir hacia y desde el equipo a través de USB o WiFi, con posibilidades mejoradas de integración con otros sistemas a través del formato IREDES. 

En la fase de planificación, es posible importar archivos CAD (.dxf) al software para editar y crear un plan de perforación en un formato compatible con el sistema de control del equipo. Este plan luego se transfiere a la máquina en una memoria USB o de forma inalámbrica a través de Rig Remote Access (RRA). La opción ABC Total con manejo del plan de perforación también permite al operador editar la secuencia de agujeros directamente en la pantalla táctil en la cabina de la plataforma, si es necesario (Epiroc, s. f.-b).

Recopilación, evaluación y presentación 

de informes de datos

Durante el proceso de perforación, el sistema de control almacena archivos de registro con datos operativos de la plataforma. Estos luego se pueden transferir nuevamente al software informático Underground Manager 2.0 a través de USB o de forma inalámbrica a través de RRA.

 En el resumen de los datos de la plataforma, el usuario recibe información sobre el tiempo total de perforación, el promedio del ciclo redondo, la longitud promedio de extracción, el tiempo estimado hasta la finalización y mucho más. Estos datos operativos son muy valiosos para la optimización y el control de calidad de las operaciones de minería y construcción de túneles. Los datos recopilados también se pueden exportar a un informe, por ejemplo, en formato PDF, para facilitar su visualización.

Paquete de excavación dinámica de túneles

Es un software de automatización que ayuda a mejorar la precisión de la excavación de equipos de perforación frontal gracias a que los planes siempre se ajustan a la sección actual. Asimismo, permite que el equipo pueda crear sus propios planes de perforación directamente en el frente del túnel. Simplemente descargando el contorno del túnel o la galería de la mina se desvía al equipo de perforación junto con un archivo de reglas, y este puede crear planes de perforación adaptados a la sección en la que se navega.

Un plan de perforación más preciso

Los modelos de túneles existen en un modelo 3D. Anteriormente se importaba el modelo en el Underground Manager y, a continuación, se realizaban todos los planes de perforación manualmente. Con el paquete dinámico de túneles aún se importa el modelo 3D, pero solo necesita establecer un conjunto de reglas en el Underground Manager. El conjunto de reglas y el modelo 3D se envían al equipo de perforación por USB o una conexión de WiFi. El equipo hará sus propios planes de perforación en la sección del túnel que se ha navegado y según el modelo previsto. Debido a esto, los planes de perforación serán siempre hechos de forma precisa para la sección y el tamaño que debe excavarse (Epiroc, s. f.).

Command for Drilling

Este sistema ofrece control autónomo y semiautónomo de perforadoras, junto con análisis de datos y monitoreo en tiempo real. Además, posibilita una perforación rentable y de alta precisión mediante la automatización, lo que en última instancia reducirá los costos operativos, aumentará la seguridad y mejorará la productividad. El comando de perforación garantiza que cada pozo se coloque con precisión, se perfore con la elevación y el ángulo adecuados y sea capaz de resistir hasta la voladura. Una gama de capacidades permite a los administradores de sitio configurar y automatizar el sistema de perforación según sus presupuestos y necesidades. Desde la planificación previa a la perforación hasta la voladura, Command impacta en el resultado final a lo largo de toda la trituradora y el molino (Wheeler Machinery Co., 2024).

Ventajas y limitaciones

La industria minera está en constante evolución, buscando mejorar la eficiencia, la seguridad y la sostenibilidad de sus operaciones (La minería: Un sector en continua transformación, y motor industrial de un gran país, s. f.). En este contexto, las perforadoras autónomas se presentan como una tecnología disruptiva con el potencial de transformar la forma en que se realiza la perforación en las minas.

Ventajas

Las perforadoras autónomas ofrecen una serie de ventajas sobre las tradicionales operadas por humanos (MBI Global, 2022). Estas incluyen:

Eficiencia de la implementación

La implementación de perforadoras autónomas en la industria minera ha demostrado ser altamente eficiente y beneficiosa. Estas permiten un seguimiento más preciso de la profundidad de la perforación, lo que se traduce en una planificación más precisa. La tecnología ha demostrado ser exitosa en minería de cobre, oro, hierro y carbón, logrando buenos resultados en productividad y seguridad. Además, un operador remoto puede controlar hasta tres perforadoras simultáneamente, lo que aumenta la eficiencia operativa (Minera, 2022).

La automatización de las perforadoras, cruciales en el inicio del ciclo minero, permite remover la roca de manera más eficiente para su posterior procesamiento. Esto impacta positivamente en todo el proceso productivo (Futuro, 2021).

Productividad

La implementación de perforadoras autónomas en minería ha demostrado un aumento significativo en la productividad:

ν En la mina Antapaccay, se alcanzaron cifras de uso de 92% y 93%, cuando de forma manual se registraba un máximo de 72% a 83% (Cruz, 2024). Esto representa un incremento de productividad de al menos 10%.

ν La perforadora autónoma Pit Viper 351 de Epiroc, implementada en proyectos mineros peruanos como Quellaveco, ha generado un impacto positivo en el trabajo de pre minado, siendo más eficiente, productiva y precisa para perforar los lugares donde se situarán las cargas explosivas (Tiempo minero, 2022).

Al tener continuidad en procesos repetitivos como perforación, auto nivelación y limpieza, se logra un incremento de productividad con las perforadoras autónomas. (Tiempo minero, 2022).

Seguridad mejorada

Uno de los mayores beneficios de las perforadoras autónomas es la mejora en la seguridad. Al eliminar la necesidad de que los operadores estén físicamente presentes en lugares peligrosos, como áreas con alta concentración de polvo o vibración, se reduce el riesgo de accidentes y lesiones (Futuro, 2021). Los operadores pueden controlar las perforadoras desde una sala segura, alejados de las áreas de voladura, ejemplos de la implementación, son las siguientes empresas:

ν Anglo American: ha implementado con éxito perforadoras autónomas en su proyecto Quellaveco en Moquegua, considerado el proyecto de perforación autónoma más grande de Sudamérica. Esta tecnología ha permitido aumentar la precisión y la eficiencia en las operaciones, mientras que reduce la exposición de los trabajadores a peligros como la caída de rocas y la inhalación de polvo (revista Seguridad Minera, 2023).

ν Southern Copper Corporation: en la mina Cuajone en Tacna, se ha incorporado un sistema de perforación autónomo que utiliza sensores y cámaras para operar la perforadora de forma remota. Esto ha permitido eliminar la necesidad de que los operadores se encuentren en el área de trabajo durante la perforación, reduciendo considerablemente el riesgo de accidentes.

ν Las Bambas: ubicada en Apurímac, también ha implementado perforadoras autónomas como parte de su estrategia de mejora continua. Estas herramientas han contribuido a optimizar los procesos de perforación, aumentando la productividad y, al mismo tiempo, mejorando la seguridad de los trabajadores.

Reducción de costos

Aunque la inversión inicial en tecnología autónoma puede ser alta, a largo plazo, las perforadoras autónomas pueden reducir los costos operativos al minimizar errores humanos y aumentar la eficiencia (Futuro, 2021).

Al eliminar la necesidad de operadores humanos, las perforadoras autónomas pueden ayudar a reducir los costos laborales y aumentar la rentabilidad de las operaciones de perforación.

Factores que contribuyen a la reducción de costos

ν Eficiencia energética

Las perforadoras autónomas operan de manera más eficiente, optimizando el consumo de combustible y energía.

ν Frecuencia de mantenimiento

Las perforadoras autónomas cuentan con sistemas de monitoreo y diagnóstico que permiten detectar y prevenir fallas de forma temprana, reduciendo los costos de mantenimiento correctivo y aumentando la disponibilidad de la maquinaria.

ν Optimización de la planificación

La tecnología de las perforadoras autónomas posibilita una mejor planificación y ejecución de las tareas, lo que contribuye a optimizar el uso de recursos y reducir los tiempos de operación.

Ejemplos en la minería peruana

ν Anglo American 

En Quellaveco, la automatización con perforadoras autónomas ha generado un ahorro significativo en costos de combustible, mantenimiento y accidentes laborales (revista Seguridad Minera, 2023).

ν Southern Copper Corporation 

En Cuajone, la implementación de un sistema de perforación autónomo ha permitido optimizar la planificación de las tareas, reduciendo el tiempo de operación y mejorando la eficiencia energética.

ν Las Bambas 

La introducción de perforadoras autónomas en Las Bambas ha contribuido a la reducción de costes asociados a la perforación tradicional, aumentando la rentabilidad del proyecto.

Retos y oportunidades 

ν Inversión inicial

La adquisición de perforadoras autónomas implica una inversión inicial considerable, que debe analizarse cuidadosamente según los beneficios a largo plazo.

ν Capacitación del personal

Se requiere invertir en la capacitación del personal para operar y mantener las perforadoras autónomas de manera eficiente.

ν Optimización de procesos

Es fundamental optimizar los procesos de planificación y ejecución de las tareas de perforación para maximizar los beneficios de la automatización.

Las perforadoras autónomas se han convertido en una herramienta clave para la reducción de costos en la minería peruana. Su implementación, junto con estrategias de mejora continua y capacitación del personal, puede contribuir a la optimización de la rentabilidad y la sostenibilidad de las operaciones mineras en el país.

Eficiencia energética

Las perforadoras autónomas en la minería han demostrado mejoras significativas en términos de eficiencia energética. Ejemplos principales de ello son las siguientes empresas:

ν Minera Los Pelambres

Se implementó un nuevo sistema de perforación de pozos basado en la incorporación de perforadoras autónomas, como las Pit Viper 351, estas operan de manera remota desde una sala de control ubicada a dos kilómetros de distancia del tajo.

En cuanto a eficiencia energética, se ha observado un incremento de entre un 5% y un 10% en el rendimiento de las perforadoras autónomas. Además, se han perforado más de 5 mil metros por encima de lo estimado debido al tiempo ahorrado en cambios de turno, colación y evacuaciones por tronaduras (Cruz, 2023).

ν Antapaccay

La primera perforadora autónoma activa y operando en la empresa minera Antapaccay se instaló el 14 de noviembre de 2022.

Esta tecnología ha mejorado significativamente la seguridad en el trabajo al reducir hasta en un 90% la exposición de personas a la zona de línea de fuego.

Además, se ha logrado una reducción del 8% en el consumo de combustible y, por lo tanto, una disminución de las emisiones de CO₂ (Cruz, 2023).

Vida útil

La vida útil de las perforadoras autónomas puede variar significativamente dependiendo de varios factores, como el mantenimiento, la tecnología utilizada y las condiciones de operación. Se observarán unos ejemplos destacados de perforadoras autónomas y su vida útil:

ν Perforadora DM-M3 de Epiroc 

Se destaca que esta perforadora ha alcanzado las 100,000 horas de vida útil, un logro significativo ya que las perforadoras de producción de barrenos típicamente cumplen alrededor de 60,000 horas de vida útil (Epiroc, s. f.).

ν Perforadora autónoma desarrollada por MBI global 

Esta perforadora autónoma se ha introducido en minas, como Goldex, con resultados destacados en términos de eficiencia y confiabilidad. En dos años de uso, solo ha requerido mantenimiento preventivo, sin roturas importantes ni reemplazos de partes significativas, lo que indica un buen desempeño y durabilidad a largo plazo (MBI global, 2023).

La vida útil de las perforadoras autónomas puede ser prolongada y eficiente, especialmente cuando se implementan medidas adecuadas de mantenimiento preventivo y se aprovecha la tecnología avanzada que les permite operar de manera autónoma y precisa.

Gestión de datos

La implementación de perforadoras autónomas en la minería mejora significativamente la gestión de datos lo cual incluye:

ν Automatización de procesos y optimización de flujos de trabajo 

Las perforadoras autónomas permiten la integración de datos y la automatización de los ciclos de producción y flujos de trabajo en las operaciones mineras. Esto proporciona a las minas la información correcta en el momento adecuado para optimizar el uso del equipo, mejorar los flujos de trabajo, reducir costos y aumentar la productividad (Gestión de flotas de minas, s. f.)

ν Generación de datos en tiempo real 

La perforación autónoma recopila una amplia gama de datos sobre el suelo y su propia productividad. Estos son utilizados para una mejor interpretación de la composición del suelo por parte de los geólogos, lo que contribuye a mejorar la planificación y el seguimiento de la producción (MBI global, 2023).

ν Monitoreo remoto y supervisión continua

Los sistemas de control de perforación autónoma pueden supervisarse remotamente, permitiendo un monitoreo constante de la seguridad mientras opera la perforadora de forma autónoma. Además, estos sistemas registran y sincronizan datos en tiempo real mediante plataformas de gestión (Torsa, 2021).

Limitaciones

Las perforadoras autónomas tienen el potencial de revolucionar la industria minera, ofreciendo una serie de ventajas en términos de eficiencia, precisión, seguridad y sostenibilidad (Las perforadoras autónomas de Epiroc dan la vuelta al mundo, s. f.). Sin embargo, es importante considerar las limitaciones de esta tecnología antes de su adopción generalizada.

Costo inicial elevado

La adquisición e implementación de perforadoras autónomas puede ser costosa. Las empresas deben evaluar cuidadosamente los beneficios a largo plazo frente a los costos iniciales, ya que la adquisición de una perforadora autónoma es significativamente más costosa que una tradicional, lo que puede ser una barrera para su adopción en algunas empresas.

Componentes del costo inicial:

ν Adquisición de equipos

La compra de perforadoras autónomas implica un desembolso importante, que varía según el modelo, la tecnología y la capacidad de la máquina.

ν Implementación y capacitación

Se requiere invertir en la instalación y configuración de las perforadoras, así como en la capacitación del personal para operarlas y mantenerlas.

ν Infraestructura

En algunos casos, puede ser necesario realizar adaptaciones en la infraestructura y los sistemas de comunicación para integrar las perforadoras autónomas a las operaciones existentes.

Factores que influyen en el costo inicial

ν Tecnología

Los modelos de perforadoras autónomas más avanzados y con mayor capacidad suelen tener un costo más elevado.

ν Capacidad de producción

Las perforadoras con mayor capacidad de producción generalmente tienen un precio más alto.

ν Servicios adicionales

La inclusión de servicios adicionales, como el mantenimiento preventivo o la asistencia técnica, puede aumentar el costo inicial.

Consideraciones para evaluar la inversión

ν Retorno de la inversión (ROI)

Se debe analizar el tiempo estimado para recuperar la inversión inicial a través de los ahorros en costos operativos.

ν Beneficios a largo plazo

Es importante considerar los beneficios a largo plazo, como la reducción de accidentes laborales, la mejora de la eficiencia y la optimización de la rentabilidad.

Necesidad de infraestructura

Las perforadoras autónomas requieren de una infraestructura especializada para funcionar, como redes de comunicación y estaciones de carga.

Mantenimiento

Aunque la automatización reduce la necesidad de operadores, se requiere capacitación para el personal que manejará las perforadoras desde la sala de control. Además, el mantenimiento y la actualización de la tecnología también son importantes para garantizar un funcionamiento óptimo.

Estrategias de mantenimiento para perforadoras autónomas:

ν Mantenimiento preventivo

Se basa en la realización de tareas de mantenimiento programadas de forma regular para prevenir fallas y asegurar el correcto funcionamiento de las perforadoras.

ν Mantenimiento predictivo

Utiliza tecnología de monitoreo y análisis de datos para predecir posibles fallas y realizar intervenciones oportunas antes de que se presenten problemas mayores.

ν Mantenimiento remoto

Permite realizar tareas de diagnóstico y reparación de forma remota, minimizando la necesidad de presencia física en el área de trabajo y reduciendo los riesgos laborales.

Ejemplos en la minería peruana

ν Anglo American 

En Quellaveco, se ha implementado un sistema de monitoreo remoto para las perforadoras autónomas, lo que permite identificar y solucionar problemas de forma temprana, optimizando la disponibilidad de la maquinaria (revista Seguridad Minera, 2023)

ν Southern Copper Corporation 

En Cuajone, se ha establecido un programa de mantenimiento preventivo para el sistema de perforación autónomo, asegurando el buen funcionamiento de la tecnología y reduciendo las paradas no planificadas.

ν Las Bambas 

Se ha invertido en la capacitación del personal para el mantenimiento de las perforadoras autónomas, garantizando la atención especializada que requiere este tipo de equipos.

Beneficios del mantenimiento adecuado

ν Reducción de averías

Un mantenimiento adecuado previene fallas y averías, minimizando los tiempos de inactividad y optimizando la productividad.

ν Extensión de la vida útil

El mantenimiento preventivo y predictivo alarga la vida útil de las perforadoras autónomas, reduciendo los costos de reemplazo y aumentando la rentabilidad de la inversión.

ν Mejora de la seguridad

El mantenimiento adecuado garantiza el buen funcionamiento de las perforadoras autónomas, minimizando los riesgos de accidentes laborales.

Retos y oportunidades para el mantenimiento

ν Capacitación del personal

Se requiere un equipo técnico especializado en el mantenimiento de perforadoras autónomas, con conocimientos en tecnología de monitoreo y diagnóstico remoto.

ν Disponibilidad de repuestos

Es fundamental asegurar la disponibilidad de repuestos originales para garantizar un mantenimiento eficiente y minimizar los tiempos de espera.

ν Integración con sistemas existentes

Se requiere integrar los sistemas de mantenimiento de las perforadoras autónomas con los sistemas de gestión de mantenimiento existentes en las operaciones mineras.

Impacto en el empleo

La incorporación de perforadoras autónomas en la industria minera peruana ha generado un debate sobre su impacto en el empleo. Si bien estas herramientas representan un avance tecnológico que mejora la seguridad y la eficiencia, también plantean interrogantes sobre la futura demanda de trabajadores en este sector.

Impacto potencial en el empleo

ν Reducción de algunos puestos

La automatización de tareas de perforación podría reducir la necesidad de operadores de perforadoras tradicionales.

ν Creación de nuevos empleos

Se requerirán nuevos perfiles para la operación remota de las perforadoras, el mantenimiento y la gestión de datos.

ν Upskilling y reskilling

Los trabajadores actuales necesitarán adaptar sus habilidades para desempeñarse en estos nuevos roles.

Ejemplos en la minería peruana

ν Anglo American

En Quellaveco, la automatización con perforadoras autónomas ha generado una menor demanda de operadores tradicionales, pero se han creado nuevos puestos para técnicos especializados en la operación remota y el mantenimiento de las máquinas (revista Seguridad Minera, 2023).

ν Southern Copper Corporation 

En Cuajone, la implementación de un sistema de perforación autónomo ha reducido la presencia de operadores en el área de trabajo, pero se ha generado la necesidad de técnicos capacitados en la gestión y análisis de datos del sistema.

ν Las Bambas

La introducción de perforadoras autónomas en Las Bambas ha implicado una reestructuración de la fuerza laboral, con la disminución de algunos puestos tradicionales y la creación de nuevos roles especializados en la operación y el mantenimiento de la tecnología.

Estrategias para mitigar el impacto

ν Programas de formación

Se requiere invertir en la capacitación de los trabajadores para que puedan adaptarse a los nuevos requerimientos del sector.

ν Acompañamiento en la transición

Es necesario brindar apoyo a los trabajadores para que puedan afrontar los cambios en el mercado laboral.

ν Diálogo social

Es fundamental fomentar el diálogo entre empresas, trabajadores y gobierno para encontrar soluciones que beneficien a todos los actores involucrados.

Análisis comparativo de perforadoras mecanizadas y autónomas

Inversión

La inversión necesaria para los sistemas de perforación mecanizada y autónoma en minería puede variar significativamente según la tecnología y la escala de las operaciones. Aquí hay algunos detalles sobre los costos:

Sistemas de perforación mecanizada

La inversión en sistemas de perforación mecanizada incluye el costo de las perforadoras, mantenimiento y gastos operativos. Estos sistemas, que requieren operadores humanos, generalmente tienen un costo inicial menor, pero incurren en costos laborales continuos. Por ejemplo, una perforadora mecanizada típica puede costar entre uno y cinco millones de dólares, dependiendo de sus capacidades y del fabricante. Los costos operativos, que incluyen mano de obra, mantenimiento y consumibles, se suman significativamente al gasto total a lo largo del tiempo (Mining Technology, 2008).

Sistemas de perforación autónoma

Implican costos iniciales más altos debido a la tecnología avanzada necesaria para la automatización. La inversión incluye el costo de las perforadoras, los sistemas de control autónomo, el software y los servicios de integración. Estos sistemas reducen los costos laborales y aumentan la eficiencia y seguridad. Por ejemplo, el costo de convertir una perforadora existente a un sistema autónomo puede variar entre 500,000 y un millón de dólares por equipo. Las perforadoras completamente autónomas pueden ser significativamente más costosas, con inversiones totales del proyecto que a menudo superan los 10 millones de dólares cuando se consideran la infraestructura y la tecnología necesarias (Mining Technology,2008).

Por ejemplo, Rio Tinto ha invertido considerablemente en tecnología con su Sistema de Perforación Autónoma (ADS), que permite a un solo operador controlar múltiples perforadoras de forma remota. Esta inversión ha llevado a aumentos significativos en la productividad y ahorros de costos a lo largo del tiempo, aunque el desembolso de capital inicial fue sustancial (Mining Technology, 2008).

Aunque la inversión inicial para los sistemas de perforación autónoma es mayor, los beneficios a largo plazo en cuanto a reducción de costos laborales, aumento de la seguridad y mejora de la eficiencia pueden hacerlos más rentables en comparación con los sistemas mecanizados tradicionales en el tiempo.

Precisión

La precisión de las perforadoras mecanizadas y autónomas varía significativamente debido a las diferencias en la tecnología y los sistemas de control utilizados.

Perforadoras mecanizadas

Operadas manualmente, dependen de la habilidad y experiencia del operador para alcanzar alta precisión. Sin embargo, esta puede verse afectada por la fatiga del operador, errores humanos y variaciones en las condiciones del terreno. Según Hexagon, las perforadoras mecanizadas suelen enfrentar desafíos en la colocación precisa de los barrenos, lo que puede llevar a una menor calidad del material producido y una mayor necesidad de retrabajo (Hexagon).

Perforadoras autónomas

Por otro lado, las perforadoras autónomas utilizan tecnologías avanzadas de control y automatización para alcanzar una precisión superior. Estas máquinas pueden operar con una precisión constante, ya que eliminan los errores humanos y pueden adaptarse rápidamente a las condiciones del terreno. Epiroc, un líder en la industria de equipos de perforación, ha demostrado que sus perforadoras autónomas pueden mantener una precisión de perforación alta y consistente, lo que resulta en una reducción significativa de CO₂ y una mayor eficiencia operativa (Epiroc Group, 2023). La retroalimentación en tiempo real y los sistemas de guía de alta precisión permiten que estas máquinas perforen en la posición y profundidad correctas desde el primer intento, mejorando la calidad y reduciendo el desperdicio (Hexagon).

En resumen, las perforadoras autónomas ofrecen una precisión significativamente mejorada en comparación con las mecanizadas, lo que se traduce en una mayor eficiencia y menor retrabajo, aunque a un costo de inversión inicial más alto.

Impacto ambiental

Al considerar la comparación del impacto ambiental entre perforadoras mecanizadas y autónomas en minería, es crucial entender cómo cada sistema afecta el entorno. Aquí se presentan las diferencias y los impactos con sus respectivas fuentes:

Impacto ambiental de las perforadoras mecanizadas

Emisiones de CO₂

Las perforadoras mecanizadas dependen en gran medida de los combustibles fósiles, lo que resulta en altas emisiones de CO₂ y otros gases de efecto invernadero. Este tipo de maquinaria típicamente utiliza motores de combustión interna, contribuyendo significativamente a la contaminación del aire (Epiroc Group, 2023).

Ruido y vibraciones 

Las operaciones con perforadoras mecanizadas generan altos niveles de ruido y vibraciones, que pueden tener efectos adversos en la fauna local y las comunidades cercanas. El ruido constante y las vibraciones pueden perturbar los ecosistemas y afectar negativamente la salud humana (Epiroc Group, 2023).

Consumo de energía 

Las perforadoras mecanizadas suelen tener un alto consumo energético debido a la potencia requerida para perforar materiales duros y a grandes profundidades, incrementando la huella ambiental de las operaciones mineras (Torner, 2017).

Impacto ambiental de las perforadoras autónomas

Reducción de emisiones 

Las perforadoras autónomas, al ser más eficientes energéticamente, pueden reducir significativamente las emisiones de CO₂. Algunas de estas máquinas incorporan tecnologías híbridas o eléctricas, disminuyendo la dependencia de los combustibles fósiles y, por ende, las emisiones de gases de efecto invernadero (Torner, 2017).

Menor huella ambiental 

La mayor precisión y eficiencia de las perforadoras autónomas reduce el desgaste del equipo y la necesidad de reparaciones frecuentes, lo que disminuye el impacto ambiental general. Además, optimizan el proceso de perforación, lo que puede minimizar el uso innecesario de recursos y energía (Torner, 2017).

Monitoreo continuo 

La tecnología autónoma permite un monitoreo continuo y preciso de las operaciones, facilitando la implementación de prácticas más sostenibles y permitiendo una respuesta rápida a cualquier impacto ambiental inesperado. Esto puede incluir la detección temprana de fugas o emisiones no deseadas y la adopción de medidas correctivas más efectivas (Epiroc Group, 2023; Torner, 2017).

Flexibilidad

Las perforadoras autónomas y mecanizadas son equipos utilizados en diversas industrias, como la construcción, la minería y la exploración geotécnica, para perforar agujeros en el suelo, la roca u otros materiales. La flexibilidad ante el terreno es una característica importante de estas máquinas, ya que les permite adaptarse a diferentes condiciones del terreno sin comprometer su rendimiento o eficiencia. Aquí hay algunas consideraciones sobre la flexibilidad ante el terreno para ambos tipos de perforadoras:

Perforadoras autónomas

Las perforadoras autónomas suelen ser unidades móviles que pueden desplazarse por terrenos variados, desde áreas planas hasta irregulares o accidentadas.

Estas perforadoras son robustas y estables, lo que les permite operar en varias condiciones del suelo sin volcarse o perder estabilidad.

Muchas perforadoras autónomas están equipadas con sistemas de control avanzados que les permiten ajustar automáticamente su velocidad, profundidad de perforación y otros parámetros para adaptarse a las características del terreno en tiempo real.

Algunas perforadoras autónomas también pueden utilizar sistemas de posicionamiento global (GPS) y tecnología de detección de obstáculos para evitar terrenos difíciles o peligrosos.

Perforadoras mecanizadas

Las perforadoras mecanizadas, como las utilizadas en la minería subterránea o en proyectos de túneles, deben poder perforar diferentes tipos de roca y suelo, cada uno con sus características y desafíos.

Estas suelen estar equipadas con sistemas de perforación versátiles que pueden adaptarse a diferentes tipos de terreno, como sistemas de cambio rápido de herramientas o cabezales de perforación intercambiables.

La capacidad de ajustar la velocidad de perforación, la presión de contacto y otros parámetros de operación son cruciales para optimizar el rendimiento de la perforadora en diferentes condiciones del terreno.

Las perforadoras mecanizadas también pueden utilizar sistemas de navegación y posicionamiento para mantener una trayectoria precisa a través del terreno, especialmente en proyectos donde se requiere perforar en ángulos específicos o seguir trayectorias predefinidas.

Comparación del progreso en perforadoras autónomas entre Perú y Chile 

En Sudamérica, Chile se ha posicionado como líder indiscutible en la adopción de perforadoras autónomas gracias a empresas pioneras en la industria, como Codelco y BHP Billiton, que han implementado estas tecnologías en minas de gran envergadura como Chuquicamata, Escondida y Los Pelambres. La rápida y extensa adopción de la automatización ha permitido a estas operaciones mejorar significativamente la productividad y reducir los riesgos asociados al trabajo minero. 

Por su parte, Perú ha incorporado un enfoque más gradual hacia la automatización, avanzando en la integración de tecnologías autónomas en sus operaciones mineras. Actualmente, empresas como Compañía Minera Antamina, Sociedad Minera Cerro Verde y Anglo American iniciaron con la implementación de proyectos piloto con el fin de evaluar los beneficios y desafíos de estas tecnologías; si bien la ejecución es más lenta en comparación con Chile, el potencial para mejorar la eficiencia y seguridad en las minas peruanas es significativo, lo cual resalta a Perú como un país cuyo futuro tiene una visión prometedora en la automatización de la minería, alineándose progresivamente con tendencias tecnológicas de vanguardia aplicadas a nivel mundial.

Proyectos clave

En Perú, recientemente se ha iniciado el armado de la segunda Pit Viper 351 autónoma de Epiroc. Esta es la primera de una flota de seis equipos que trabajarán en uno de los yacimientos de cobre más grandes del mundo, Quellaveco de Anglo American (Pan-americana, 2022). La introducción de estas perforadoras ha tenido un efecto favorable en las labores de pre-minado, ya que estos equipos destacan por su mayor eficiencia, productividad y precisión al perforar las áreas destinadas para las cargas explosivas. Esta mejora tecnológica ha optimizado significativamente el proceso de preparación del terreno, resultando en operaciones más rápidas y seguras. La mayor productividad de estos equipos no solo se refleja en la velocidad de perforación, sino también en la reducción de costos operativos. Al minimizar el tiempo necesario para completar las perforaciones y al asegurar una mayor exactitud en la ubicación de las cargas explosivas, las Pit Viper 351 contribuyen a una explotación más eficiente de los recursos minerales.

Por otro lado, Chile lleva la delantera en la adopción de perforadoras autónomas, ejemplo de ello es el hito que cumplió Minera Los Pelambres, al culminar la segunda etapa del proyecto de perforación autónoma. En esta fase, se automatizaron tres perforadoras Pit Viper 351 eléctricas, sumándose a las dos perforadoras autónomas a diésel que iniciaron su operación a fines de 2019. Así, Los Pelambres se convirtió en la segunda mina en el mundo en incorporar perforadoras autónomas eléctricas al proceso (Spence | BHP inauguró su primera perforadora autónoma | Mch, s. f.).

Seguridad y productividad

En el caso de Chile, la adopción de perforadoras autónomas ha permitido mejorar los estándares de seguridad en las operaciones mineras. Minera Spence, por ejemplo, inauguró su primera perforadora autónoma, marcando el inicio de distintos proyectos de autonomía que buscan contribuir a una minería más segura y competitiva (Spence, BHP inauguró su primera perforadora autónoma, Mch, s. f.-b).

En el caso de Perú, la implementación de perforadoras autónomas ha demostrado resultados en reducción de costos operacionales, seguridad de los trabajadores y garantía de continuidad operativa. La minería inteligente y segura es una prioridad en la construcción de Quellaveco (Anglo American, s.f.).

Las empresas mencionadas, a continuación, son ejemplos de cómo los operadores pueden supervisar las perforadoras desde una sala de control segura, distante de las zonas de voladura, reduciendo su exposición al peligro:

BHP Billiton 

Esta empresa minera australiana ha implementado con éxito perforadoras autónomas en sus operaciones de cobre en Chile, lo que ha resultado en una reducción del 90% en las lesiones relacionadas con la perforación (BHP Billiton, 2022).

Epiroc 

Este fabricante de equipos de perforación ha desarrollado un sistema autónomo remoto que permite operar las perforadoras desde una sala de control segura, lo que reduce significativamente la exposición de los trabajadores a riesgos (Epiroc, 2023).

Codelco 

La principal empresa minera de Chile ha incorporado perforadoras autónomas en sus operaciones de Chuquicamata y Rajo Andina, con el objetivo de mejorar la seguridad y la productividad.

Tecnología y control

En Chile, la Minera BHP Billiton ha implementado perforadoras autónomas en su operación de cobre Spence. Estas se operan de forma remota desde una sala de control ubicada aproximadamente a 2 km del tajo de la mina. La operación autónoma reduce la exposición a riesgos operativos para la salud y la seguridad de los empleados (Spence, BHP inauguró su primera perforadora autónoma, Mch, s. f.-b).

En Perú, la plataforma operativa Rig Control System (RCS) proporciona la capacidad de automatización a las perforadoras autónomas. Estos equipos pueden controlarse sin límite de distancia, garantizando la seguridad de los operadores y reduciendo la exposición al polvo y al ruido (Anglo American, s.f.).

Asimismo, Caterpillar viene empleando una plataforma de perforación MD6250, que puede integrarse con CAT Mine Star, en la cual el operador, desde una sala de control diseñada para simular una cabina de perforación, puede controlar de forma simultánea tres plataformas autónomas. En 2017, Caterpillar reportó resultados de un aumento del 40% de productividad a través de la perforación automatizada (Dashavskaya, 2021).

El análisis comparativo de los sistemas de perforación autónoma de los fabricantes Original Equipment Manufacturers (OEM): Caterpillar, Epiroc y Sandvik; Flanders y RCT, revela diferencias significativas en términos de capacidades y costos. Los OEM ofrecen un alto grado de integración y utilizan tecnologías avanzadas como LiDAR y radares para la detección de obstáculos, garantizando una perforación autónoma superior a la manual. Flanders, aunque permite la modernización de maquinaria antigua y mantiene un rendimiento equivalente a la operación manual, muestra un grado de integración medio. Por otro lado, RCT, con un grado de integración bajo y sin capacidad para guiado autónomo o uso extensivo de sensores, presenta mayores desafíos en su implementación. 

El costo por perforadora también varía considerablemente, siendo los sistemas OEM y RCT los más costosos, mientras que Flanders ofrece una solución más económica. Este análisis proporciona una visión clara de las fortalezas y debilidades de cada sistema, ayudando a las empresas mineras a tomar decisiones informadas sobre la adopción de tecnologías de perforación autónoma, lo mismo se puede apreciar en la Tabla 3.

Infraestructura y geografía

La topografía de las minas chilenas puede ser desafiante debido a las montañas y terrenos irregulares, en este sentido, la perforación autónoma se ha adaptado exitosamente a estas condiciones, permitiendo una mayor precisión en la perforación y una mejor planificación de las operaciones.

Por otro lado, las minas peruanas también enfrentan desafíos geográficos, como altitudes elevadas y condiciones climáticas variables. La perforación autónoma ha demostrado ser efectiva en estas circunstancias, mejorando la productividad y reduciendo los riesgos para los trabajadores.

De este modo, Chile y Perú están avanzando en la implementación de perforadoras autónomas, aunque con diferentes ritmos y enfoques. Chile lidera la región con una adopción extensa y avanzada, mientras que Perú está en una fase de evaluación y desarrollo. Ambos países están viendo mejoras en eficiencia, productividad y seguridad, y a medida que Perú avanza en la integración tecnológica, se espera que cierre la brecha con Chile.

Proyección al futuro

La implementación de perforadoras autónomas en la minería evalúa la proyección a futuro al transformar el sector con tecnología innovadora y eficiente. Algunas perforadoras autónomas en la industria minera, son:

ν La compañía MBI global introdujo la perforadora autónoma Versadrill, diseñada para revolucionar la industria de la perforación y adaptarse a las necesidades operativas, mejorando la profesión de los perforadores (MBI global, 2023). Estas pueden funcionar de forma autónoma, eliminando la manipulación manual, contribuyendo a la seguridad, eficiencia y reducción de riesgos laborales (Cruz, 2024).

ν En la mina los pelambres, la adopción de perforadoras autónomas eléctricas ha aumentado la productividad y la seguridad, reduciendo el consumo de combustible, emisiones de CO₂ y ofreciendo un entorno laboral más seguro y eficiente. (Minera Los Pelambres incorpora perforadoras eléctricas a su flota autónoma | mch, s. f.)

ν Se han desarrollado metodologías de evaluación de competencias asociadas a la perforación para garantizar la capacitación y supervisión efectiva de los operadores de perforación en minería subterránea.

ν La experiencia con perforadoras autónomas en minas fomenta condiciones seguras, reduciendo la necesidad de intervención humana y evitando pérdidas económicas. Además, se destaca que, al estar equipadas con inteligencia artificial, estas perforadoras aprenden continuamente y pueden predecir la mejor ruta para alcanzar objetivos, lo que contribuye a una mayor precisión en comparación con un perforador experimentado (Guindon, 2023).

Conclusiones

1. Las perforadoras autónomas han revolucionado la industria minera, proporcionando mejoras notables en seguridad, eficiencia y productividad. Al eliminar la necesidad de intervención humana directa, estas máquinas reducen significativamente los riesgos laborales asociados con condiciones peligrosas, como el polvo, el ruido y la inestabilidad del terreno. Esta innovación mejora la seguridad de los trabajadores y permite que las operaciones continúen sin interrupciones, incluso en entornos adversos.

2. La eficiencia operativa se maximiza con las perforadoras autónomas, que pueden operar de manera continua y precisa. Equipadas con avanzados sistemas de software y sensores, ajustan automáticamente los parámetros de perforación en tiempo real, optimizando la producción y minimizando los tiempos muertos. La recopilación y análisis instantáneo de datos del terreno permiten a las empresas mineras tomar decisiones más informadas y estratégicas, basadas en inteligencia artificial y análisis predictivo.

3. En Perú, la adopción de perforadoras autónomas ha mostrado resultados impresionantes. Ejemplos destacados incluyen el uso de las perforadoras Pit Viper 351 de Epiroc por Anglo American y el incremento significativo en la productividad en la mina Antapaccay de Glencore. Estos casos demuestran cómo la tecnología puede mejorar la precisión y la eficiencia de las operaciones mineras, contribuyendo a la reducción de costos operativos y al aumento de la producción.

4. La implementación de perforadoras autónomas no solo ofrece una ventaja competitiva para las empresas mineras, sino que también tiene implicancias positivas para la sostenibilidad de la industria. Al mejorar la eficiencia y reducir los riesgos laborales, estas tecnologías crean un entorno de trabajo más seguro y sostenible. Además, la capacidad de operar con mayor precisión y eficiencia reduce el impacto ambiental de las operaciones mineras, promoviendo prácticas más responsables y sostenibles.

5. En conclusión, las perforadoras autónomas son una herramienta indispensable para la minería moderna, ofreciendo mejoras significativas en seguridad, eficiencia y productividad. La adopción de estas tecnologías en proyectos clave en Perú y otros países subraya su impacto positivo en la industria minera, posicionándolas como un componente esencial para alcanzar la excelencia operativa y promover un futuro más sostenible. La evolución y adopción continua de tecnologías autónomas en la minería promete transformar aún más el sector, llevándolo a una nueva era de innovación y progreso.

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