Ventilación en faenas mineras

La inyección y distribución de aire fresco al interior de los túneles, así como la extracción del aire viciado, es uno de los desafíos más relevantes de la minería subterránea y puede llegar a explicar cerca del 50 % del consumo de energía en un yacimiento convencional bajo tierra.

Un ítem crítico en minería es la circulación de aire. En la mayoría de los casos se utilizan medios mecánicos, como los ventiladores, para cumplir esta función.

Dentro de una faena minera, el aire se ve afectado por diversos factores (temperatura, humedad, polvo, entre otros), que deben ser considerados en los controles de riesgo. Un ambiente con mala ventilación puede ser perjudicial para los trabajadores, afectando su desempeño y salud.

Los sistemas de ventilación permiten mantener el oxígeno necesario para la vida de quienes trabajan en un yacimiento, suprimen los gases tóxicos producidos y evitan la formación de mezclas explosivas de gas. Además, eliminan concentraciones nocivas de polvo en suspensión, reducen la temperatura en lugares calurosos y proporcionan el aire suficiente para el trabajo de equipos diésel.

En ese escenario, la principal novedad va por el lado de la ventilación controlada por demanda (DCV), donde la intensidad de la ventilación se ajusta para que corresponda con la verdadera necesidad de la mina, a fin de minimizar los consumos de energía.

La tendencia actual es ir a los sistemas de control que aseguren el ‘ventilation-on-demand’, que es básicamente lograr que los ventiladores entreguen el caudal que se necesita y no el máximo como era habitual hasta hace poco. Si bien la ventilación por demanda está operando en el extranjero, en Canadá, principalmente, en Sudamérica es más incipiente, aunque hay casos.

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Desarrollos

En la gran minería el ventilador principal es el encargado de ingresar el aire de superficie a la mina y sacarlo a superficie, el sistema secundario es el que distribuye el aire dentro de la mina. Y el sistema auxiliar se utiliza para ventilar puntos ciegos.

La tendencia actual es ir hacia los sistemas de control que aseguren la ventilación por demanda, logrando que los ventiladores entreguen el caudal que se necesita y no el máximo, como era habitual hasta hace poco. Se apunta a utilizar el aire en forma eficiente e inteligente. On demand lo que hace es que la distribución del aire sea inteligente, es decir, por ejemplo, que cuando la pala ingresa, los sensores la detectan y ponen en funcionamiento la ventilación con la cantidad de aire para una pala, luego ingresa una camioneta, la detecta y entrega el aire que necesita una camioneta.

Otra innovación en los últimos años ha sido el desarrollo y aplicación de software que simulan posibles escenarios dentro de una mina en base a información de terreno. El tema de los softwares principalmente aplica para proyectos mineros nuevos, en donde con éstos y las simulaciones se determinan los túneles, el área de estos, la cantidad de aire que se va a mover y los ventiladores que se necesitan. Se modela una mina y la ventilación de ella.

Una tendencia que se está dando en las minas de América en general, es que están creciendo y para eso la ventilación debe cumplir mayores requisitos. Ejemplo de ello es el proyecto Chuquicamata Subterránea (PCHS) de Codelco, donde la empresa Howden está presente con sus equipos desde el inicio de la ampliación. En Chuquicamata Subterránea la empresa tiene ocho ventiladores, cada uno de 2.700 kw, de 4 m de diámetro los extractores y 3,5 m los inyectores. Son ventiladores del tipo flujo mixto, siendo la primera vez que se están usando en Chile y en América, debido a las consideraciones únicas del proyecto.

Para Chuquicamata Subterránea, Codelco confió en la Ventilación bajo Demanda, solución impulsada por ABB Ability Ventilation Optimizer en minas remotas a gran escala y que funciona a través de la distribución eficiente de aire limpio donde se necesita, esto quiere decir, solo en momentos cuando las personas y las máquinas trabajan.

VoD reduce el consumo total de energía de los sistemas de ventilación, que representan el 50% del uso de energía en minas subterráneas, cuando no es necesario ventilar toda la mina en momentos en que la producción disminuye.

Las soluciones VoD ofrecen un control y optimización de flujo de aire y calidad del aire en toda la mina. Con sensores se recopilan datos en tiempo real sobre las emisiones de dióxido de nitrógeno de los vehículos diésel y las voladuras, CO2 y metano, así como el polvo y niveles de humedad para análisis. A su vez, los sistemas VoD extienden la vida útil de los sistemas de ventilación complejos al mejorar la infraestructura existente.

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Piloto de ventilación

La eficiencia energética (EE) en sus operaciones es un objetivo de El Teniente desde 2006, lo que facilitó el avance de un proyecto piloto de ventilación bajo demanda, desarrollado por la Gerencia de Minas, con el aporte financiero de la Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) o Sociedad Alemana para la Cooperación Internacional. La organización europea espera validarlo para, luego, compartirlo con la gran minería chilena e internacional.

“Hay dos aspectos relevantes en este hito: estudiar una tecnología que haga más eficiente un proceso que no ha sido desafiado en el uso de energía y asociarnos con un organismo relevante como la GIZ, que dará a El Teniente mayor visibilidad internacional como referente de la eficiencia energética en la industria minera”, explica Ingriz Arce, ingeniera eléctrica de la Gerencia de Servicios.

Actualmente, el sistema de ventilación funciona las 24 horas, los siete días de la semana y es responsable de 60% del consumo eléctrico de la mina, a diferencia de un sistema on demand que permite activar los ventiladores solo si se detecta un equipo operando en el sector. “Aspiramos a ahorrar 1.200 MWh, equivalente al consumo de electricidad anual de 400 viviendas. Además, avanzaremos en el monitoreo y gestión del proceso para hacerlo más eficiente”, agrega Arce.

La organización alemana se comprometió a financiar el estudio de factibilidad del proyecto en el que actualmente está trabajando en El Teniente en fase piloto. Ingriz Arce explica que “dará los lineamientos técnicos respecto a la mejor estrategia de escalamiento a la totalidad del parque de ventilación secundaria, orientado a la producción. Junto a la GIZ nos encontramos en la etapa de licitación y consultas, y esperamos que a mediados de octubre se encuentre asignado el contrato”.

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