El funcionamiento de los sistemas de ventilación es uno de los aspectos clave  para mantener la continuidad operacional en la minería pues suministran aire fresco, controlan el polvo y ayudan a expulsar la contaminación aérea en las faenas subterráneas.

En ese contexto, la Usach ejecuta el proyecto “Smart device de inteligencia computacional para predicción de fallas en ventiladores principales en minería subterránea”, liderado por el Dr. Sebastián Pérez Cortés, académico del Departamento de Ingeniería en Minas, con amplia experiencia en modelación y simulación de este tipo de procesos.

La investigación es financiada por ANID y cuenta con la colaboración de la Minera HMC Faena Tambo de Oro, dedicada a la extracción de mineral en la Región de Coquimbo  y  HCA Minería, especialista en soluciones de drenaje y ventilación. Además es apoyada por la Vicerrectoría de Investigación, Innovación y Creación, a través de su Dirección de Gestión Tecnológica, y por la Facultad de Ingeniería.

Tal como explicó el Dr. Sebastián Pérez lo que se busca es “desarrollar un sistema predictivo preciso para monitorear en tiempo real, el correcto funcionamiento de los ventiladores y anticipar sus posibles fallas, de modo que se puede intervenir antes que se generen”. 

Agregó que “estos son equipos críticos que al quedarse sin funcionamiento, paralizan la operación y se arriesga la salud de quienes trabajan en la mina. Una forma de enfrentar ese problema es utilizando un sistema back up. Es decir, si falla un ventilador se tiene uno de reemplazo, lo cual conlleva un mayor gasto”.

En la investigación trabajan Francisco Cubillos, director alterno del proyecto y profesor del Departamento de Ingeniería en Química y Bioprocesos; Michael Miranda, jefe de carrera de Ingeniería Civil en Mecatrónica; Gonzalo Acuña, investigador del Departamento de Ingeniería en Informática; y Juan Pablo Hurtado, experto en ventilación del Departamento de Ingeniería en Minas, entre otros.

Trabajo conjunto con la industria minera

En la actualidad, el proyecto ahonda en el levantamiento de datos. En el caso de la minera HMC Faena Tambo de Oro, el Dr. Pérez destacó que comenzaron a implementar ventiladores “con sistema Scada para medir signos vitales en los equipos, que facilitan un volumen de data reciente y entrega  la oportunidad de contar con acceso a la faena y usarla como un laboratorio de pruebas para nuestra investigación”.

La multinacional HCA, representante en Chile de la marca Howden, también ha aportado información relacionada con las condiciones operacionales de sus equipos.

Una vez ejecutada la recopilación, selección y tabulación de la data, el siguiente paso será “procesarla, a través de distintos algoritmos y modelos para identificar aquellas variables que nos puedan entregar una predicción más precisa del comportamiento futuro de los ventiladores”, acotó.

Asimismo, existe el desafío tecnológico de desarrollar un prototipo funcional y generar las predicciones mediante inteligencia computacional.

El Dr. Sebastián Pérez espera que se generen así nuevas oportunidades para la industria minera como mejoras en las mantenciones y continuidad operacional, impactando en la calidad y en los flujos de aire para trabajar de forma segura y eficiente en una mina subterránea.

Las agroindustrias hoy están apostando por la valorización energética de los residuos de animales que generan, los cuales son procesados en contenedores herméticos o digestores anaerobios.

Dicho proceso tiene como resultado la transformación de este material orgánico en biogás, el cual después de un tratamiento de purificación puede proveer de energía eléctrica a la planta industrial. 

Sin embargo, uno de los problemas asociados a esa tecnología, es que no logra remover los nutrientes de las aguas, específicamente el nitrógeno, fósforo y azufre, los que causan malos olores y contaminan el medioambiente, entre otros.

Para dar respuesta a esta problemática, en la Universidad de Santiago se desarrolla la investigación “Nuevo sistema de recuperación de S, P y N desde digestatos vía precipitación azufre elemental (S0), estruvita y una corriente líquida rica en poliacrilato de amonio”, que es liderada por el Dr. César Huiliñir Curío, académico e investigador de la Facultad de Ingeniería.

El proyecto es financiado por ANID y apoyado por la empresa Albemarle, una de las mayores productoras de litio en el mundo; Agrícola AASA, dedicada a la crianza de cerdos,  y por nuestra Dirección de Gestión Tecnológica de la Vriic. Tal como explicó el Dr. César Huiliñir, “se propone la creación de un sistema con bajo impacto económico y ambiental, que permita recuperar estos compuestos para producir fertilizantes”. 

Para conseguirlo, la investigación se está ejecutando en dos etapas. “En la primera, se busca  crear un equipo para extraer fósforo, nitrógeno y azufre, a partir de la precipitación de estruvita y azufre elemental, explicó el Dr. Huiliñir.

 En tanto, en la segunda, se desea utilizar un equipo de ultrafiltración asistida por polímeros que remuevan el exceso de nitrógeno desde la corriente proveniente del cristalizador, que podría bordear los 1000 m/l de nitrógeno total amoniacal.  Esta fase está a cargo del Dr. Julio Sánchez, director alterno del proyecto e investigador de la Facultad de Química y Biología. 

Otro aspecto relevante es que las aguas residuales que quedan tras la digestión anaeróbica, se pueden “volver a reutilizar en la planta industrial, pues el líquido quedará con menor cantidad de fósforo, nitrógeno y  azufre.

Este proyecto tiene una duración de dos años y culminará el segundo semestre del 2024. 

“Hoy estamos en la etapa de diseño del sistema. Una vez terminada, buscaremos una empresa para que construya el equipo y después operarlo desde el laboratorio, de manera de optimizar la obtención de estos componentes", resumió el Dr. Huiliñir. 

Tanto para el trabajo actual como en la aplicación de la tecnología, el equipo de investigación cuenta con el apoyo de Agricola AASA la cual pone a disposición sus  digestores anaeróbicos para extraer los residuos del purín de cerdo y llevarlo a experimentación. “Una de las grandes preocupaciones de este criadero es suprimir los malos olores que se producen y para ello, estamos trabajando en la eliminación del azufre”, expresó el investigador. 

Por su parte, Albemarle provee el magnesio, que se produce como residuo durante el proceso de refinación del litio y que es necesario para generar la estruvita que se requiere en la ejecución de la investigación.