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DIG_IT: La digitalización convertirá a la minería en una industria del siglo XXI

El proyecto Dig_IT, titulado: A Human-centred Internet of Things Platform for the Sustainable Digital Mine of the Future, es una Acción de Investigación e Innovación (RIA) que reúne a un consorcio de 16 socios repartidos por toda Europa. Durante esos 48 meses, el consorcio Dig_IT destinará 7 millones de euros de financiación para digitalizar los procesos y operaciones de la industria minera, con el fin de hacerla más segura, más eficiente y más sostenible.

El proyecto cuenta con 16 Socios de 9 países de Europa (7 miembros de la UE y 2 no):

# Participant Organisation Name Short Name Country
1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ARAGÓN ITAINNOVA SPAIN
2 CORE INNOVATION AND TECHNOLOGY OE CORE INNOVATION GREECE
3 BRUNEL UNIVERSITY LONDON BRUNEL UK
4 TAMPEREEN KORKEAKOULUSAATIO SR TAU FINLAND
5 RO TECHNOLOGY SRL ROTECH ITALY
6 INSTITUTO OF COMMUNICATION AND COMPUTER SYSTEMS ICCS GREECE
7 SUBTERRA INGENIERIA SL SUBTERRA SPAIN
8 STRATAGEM ENERGY LTD STRATAGEM CYPRUS
9 EUROCORE CONSULTING EUROCORE BELGIUM
10 LIBRA MLI LTD LIBRA UK
11 MARINI MARMI SRL MARINI ITALY
12 TAPOJARVI OY TAPO FINLAND
13 SINTEF NORLAB AS SINTEF NORWAY
14 TITANIA AS TITANIA AS NORWAY
15 SCHNEIDER ELECTRIC SPA SEI ITALY
16 IOTA STIFTUNG IOTA STIFTUNG GERMANY

Objetivo

Este proyecto nace para dar respuesta al quinto de los siete desafíos de la sociedad, definidos en el programa Horizonte 2020: Societal Challenge 5: Climate Action, Environment, Resource Efficiency and Raw Materials

La Unión Europea ha puesto en marcha una serie de actividades en torno a este reto que ayudarán a aumentar la competitividad europea, la seguridad de las materias primas y mejorar el bienestar. Al mismo tiempo, garantizarán la integridad ambiental, la resistencia y la sostenibilidad con el objetivo de mantener el calentamiento global promedio por debajo de 2 ° C y permitir que los ecosistemas y la sociedad se adapten al cambio climático y otros cambios ambientales.
En particular, el proyecto Dig_IT forma parte de la Acción de Investigación e Innovación “New solutions for the sustainable production of raw materials”.

El objetivo del proyecto es la digitalización de los procesos y operaciones de la industria minera, con el fin de hacerla más segura (personas), más eficiente (recursos) y más sostenible (medio ambiente). Para ello se implementará una plataforma industrial de Internet de las cosas (IIoTp) que recopile datos y los transforme en conocimiento y acciones destinadas a mejorar la seguridad de los trabajadores de esta industria, así como a minimizar el impacto de la minería en el medio ambiente.

Dig_IT abordará las necesidades de la industria minera para avanzar hacia un uso sostenible de los recursos, manteniendo a las personas y el medio ambiente a la vanguardia de sus prioridades.
En pocas palabras el objetivo del proyecto es conseguir una industria minera más digital, más sostenible y más social.

Para lograrlo, Dig_IT propone el desarrollo de una plataforma de internet de las cosas industrial (IIoTp) que recopilará datos de sensores en 3 niveles: (i) humanos, (ii) máquinas, (iii) entorno y también incorporará datos históricos y en tiempo real del mercado. Estos datos se analizarán, modelizarán y postprocesarán gracias a los algoritmos embebidos en la plataforma (i.e. algoritmos de análisis de big data, gemelos digitales, optimizadores de operaciones y mantenimiento predictivo) para generar conocimiento que de soporte a una mejor gestión de la mina.

El impacto de Dig_IT en la industria minera europea, pero también en la sociedad misma, se puede resumir de la siguiente manera (con un horizonte de 4 años después de la finalización del proyecto): (i) aumento de la eficiencia minera en un 17%, (ii) aumento OEE para máquinas y carga en un 20% y 18% respectivamente, (iii) reducción del 19% de CO2eq, (iv) alrededor de 310 nuevos empleos creados y (v) más de 28 millones de euros de ROI para el consorcio.

Tipo de financiación

Financiación Pública Competitiva. Unión Europea. Programa H2020-SC5-2018-2019-2020 / H2020-2019-2 – New solutions for the sustainable production of raw materials.

El presupuesto total con el que cuenta el proyecto es de 7 millones de Euros. Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención no 869529.

Oficialmente el proyecto empezó el 1 de mayo 2020. La reunión de lanzamiento de proyecto tuvo lugar el 5 y 6 de mayo 2020, dadas las circunstancias fue organizada por Itainnova pero tuvo lugar remotamente (teleconferencias).

¿Qué hace Itainnova en este proyecto?

Itainnova liderará dos paquetes de trabajo:

– “Project Management”: Dra. María García Camprubí será quien represente a Itainnova en esta labor. María, con el apoyo de Oficina de Proyectos Financiación Pública de Itainnova, asume el rol de “Project coordinator” siendo el vínculo directo entre la Unión Europea (“Project Adviser”) y el consorcio del proyecto (16 entidades participantes).

 – “System Integration and Validation in relevant environment”, donde Itainnova liderará la implementación de la metodología y protocolos necesarios para validar la herramienta final.  Esta tarea incluye la integración de todos los subsistemas que conformarán la plataforma IIoT, su validación y su puesta a punto en los casos de uso del proyecto (5 minas).

En el área técnica, Itainnova tendrá una labor fundamental en el desarrollo de los gemelos digitales que se integrarán en la “Digital Twins Layer” de la plataforma. Itainnova será el responsable de la generación e implementación de gemelos digitales mediante la herramienta CAELIA TWINKLE, cuyo ideólogo y principal desarrollador es el Dr. Salvador Izquierdo, coordinador de la Tecnología de Simulación Multifísica y Multiescala de Itainnova. 

La plataforma IIoT albergará gemelos digitales de las minas a tres niveles: Maquinaria (mantenimiento predictivo); Geotécnia (estabilidad del suelo); y Procesos fluidodinámicos (calidad del aire, agua). En particular, el modelado de la maquinaria correrá a cargo de la Universidad de Tampere, el modelado del suelo será ejecutado por Subterra Ingeniería y el modelado de los procesos fluidodinámicos se realizará en Itainnova, de la mano de María García Camprubí. El resultado de todos estos modelos se postprocesará con la herramienta CAELIA TWINKLE para finalmente generar los gemelos digitales en tiempo real, que se integrarán en la plataforma IIoT de la mina.

Adicionalmente, Itainnova contribuirá en otras tareas del proyecto lideradas por otros socios, como la creación de un “Advisory Board” que incluya partes interesadas externas del proyecto, como autoridades locales, organismos públicos responsables de las políticas y leyes ambientales, sanitarias e industriales, la sociedad, académicos, investigadores, operadores de minas, empleados de minas, etc. El Advisory Board queda al cargo de David Díez. Así como la implementación de una plataforma Blockchain donde todos los socios, partes interesadas y usuarios invitados pueden explorar y visualizar todos los datos generados durante la cadena de suministro de la minería y compartidos de manera segura, transparente e inmutable.

¿Por qué se crean gemelos digitales?

En este contexto, los gemelos digitales pueden actuar de sensores virtuales en zonas donde realmente no hay un sensor físico y así poder generar mapas de riesgo.

Los gemelos digitales que se desarrollarán en el proyecto Dig_IT serán modelos de orden reducido generados con la herramienta CAELIA TWINKLE a partir de los resultados de numerosas simulaciones numéricas (e.g. fluidodinámica computacional o cálculo estructural) más costosas computacionalmente. Dichos gemelos digitales serán capaces de proporcionar en tiempo real resultados con la precisión propia de los modelos numéricos en base a los que se han construido.

Itainnova creará el gemelo digital de los procesos fluidodinámicos. ¿Cómo se realizará?

El proyecto tiene cinco casos de uso (minas), dependiendo de cada caso el gemelo digital de los procesos fluidodinámicos se centrará en la calidad del aire, el tratamiento del agua o ambos.

El grupo de Simulación Multifísica y Multiescala de Itainnova será el responsable técnico de la generación de los gemelos digitales fluidodinámicos, que podrán centrarse en el estudio de la calidad del aire, del tratamiento de agua o en ambos, dependiendo de cada caso de uso contemplado en el proyecto (5 minas).

El proceso para la generación de dichos gemelos digitales es el siguiente:

1.- Definición y caracterización del proceso fluidodinámico a estudiar. Por ejemplo, para la calidad del aire, los parámetros de entrada serán la geometría de la mina y la relación de fuentes de contaminación, fuentes de polvo, fuentes de explosión, entre otros.

2.-Análisis detallado del fenómeno de interés mediante simulaciones de fluidodinámica computacional (CFD). Preferentemente, la herramienta de simulación CFD utilizada será OpenFOAM, que es un software de código abierto basado en el Método de Volúmenes Finitos.

3.- Los resultados de dichas simulaciones CFD serán correspondientemente validados con datos experimentales tomados en campo (mina).

4.- Tras la validación, estos resultados se post-procesarán utilizando CAELIA TWINKLE, herramienta desarrollada por Itainnova para la generación de modelos de orden reducido.  Los modelos de orden reducido resultantes constituirán los gemelos digitales y serán capaces de proporcionar en tiempo real resultados con la precisión de las simulaciones CFD.

Usuario final

El producto final del proyecto Dig_IT, la plataforma IIoT, se aplicará y validará en cinco minas: (1) La Parrilla (España), mina a cielo abierto para la extracción de tungsteno; (2) Marini Marmi (Italia), mina de mármol subterránea; (3) Titania (Noruega), mina a cielo abierto de ilmenita; (4) Sotkamo (Finlandia) mina de plata subterránea; y (5) Hannukainen (Finlandia) mina a cielo abierto en proceso de reapertura para la extracción de hierro, cobre y oro. Cada uno de estos casos de uso difiere de los demás en cuanto a su ubicación (clima), naturaleza del terreno, materia prima, tipo de mina (subterránea – cielo abierto), etc., por lo que cada caso de uso ofrece desafíos únicos para la plataforma IIoT.

La mina de La Parrilla ha entrado en el consorcio de la mano de Subterra Ingeniería, quien pertenece el consorcio del Dig_IT.
La Parrilla es una mina de cielo abierto para la extracción de Tungsteno, un material clasificado como “Raw Critical Material” por la Unión Europea. Por ello, el impacto del proyecto sobre esta mina es de mayor interés y posiblemente su participación en el proyecto ha sido muy bien valorada durante la evaluación de la propuesta por la Comisión Europea.

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