Por Michael Gribbons, presidente, CEO, y cofundador de Maestro Digital Mine para la edición de febrero/marzo 2023 de la revista Canadian Mining Journal
El control de la ventilación de las minas es hoy mucho más crítico que en la última década.
La ventilación de minas proporciona aire limpio al personal, eliminando gases liberados durante voladuras, gases de escape de los motores diésel, polvo y los gases de estratos de los trabajos subterráneos.
Tradicionalmente, las condiciones ambientales se controlan para mantener la seguridad de los mineros, cumplir los requisitos normativos y aumentar la productividad, haciendo que los mineros vuelvan antes al frente de trabajo. Desde el punto de vista de la mina, la atención rara vez se centraba en el consumo de energía, ya que un ahorro potencial del 30% en energía no equivalía a un aumento del 10% en la producción. En casi todos los casos, la producción y la seguridad de los trabajadores primaban sobre la reducción del consumo energético.
En la actualidad, el aumento de los niveles de CO2 y de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) son la principal causa del cambio climático provocado por el hombre. Los gobiernos y los accionistas están empezando a dirigir a la industria en varios frentes de ESG, incluida la reducción de su huella de carbono. No se trata simplemente de desplazar la energía hacia arriba y hacia abajo en la cadena de suministro o de adquirir créditos ecológicos, sino de abordar la raíz del problema energético.
Aparte de la trituración (el proceso de molienda y machaqueo del mineral, chancado), la ventilación de las minas es el mayor consumidor de energía eléctrica. Esta energía eléctrica se utiliza para desplazar grandes cantidades de aire por toda la mina, así como la energía necesaria para enfriar y calentar el aire. Aunque el aire es transparente y ligero en comparación con el mineral, la cantidad de aire que circula en una mina típica de roca dura en Canadá varía de una proporción de 15:1 a 25:1 a favor de las toneladas de aire/mes frente a las toneladas de mineral palado/mes.
Nuevas fuentes de energía limpia están siendo examinadas por su idoneidad, robustez y escalabilidad, mientras las minas realizan la transición de una flota móvil diésel a una eléctrica. Al mismo tiempo, será necesario mejorar la red eléctrica actual para dar cabida a la demanda adicional de energía eléctrica. Una flota totalmente eléctrica eliminará las emisiones de gases de CO y NO2 durante los turnos, pero habrá que tener en cuenta la eliminación de gases de voladura, el polvo y el calor para aprovechar las necesidades potenciales de ventilación menores. Los recientes incendios de baterías de iones de litio en minas subterráneas plantean un riesgo y un desafío significativos debido a las temperaturas extremadamente altas, el humo y los gases tóxicos que se emiten durante estos eventos de fuga térmica.
¿Cuál es el camino a seguir hoy en las minas subterráneas?
Teniendo en cuenta que entre el 40 y el 70% de la energía eléctrica se utiliza para ventilar los trabajos subterráneos de una mina canadiense típica, muchas han empezado a añadir estaciones de calidad del aire en tiempo real para controlar las condiciones ambientales.
Sin embargo, pocas han dado el paso siguiente de utilizar estos datos para dirigir el aire a las zonas que lo necesitan en lugar de a todas las partes de la mina por igual y de forma automática.
Utilizando esta información medioambiental, una mina puede seguir añadiendo controles adicionales para regular las necesidades de flujo de aire, basándose en el cálculo de la demanda de flujo de aire según la ubicación de la flota móvil y los mineros.
El seguimiento de la flota y de las personas puede realizarse manualmente por turnos o mediante un sistema de etiquetado electrónico más sofisticado.
Los ventiladores utilizados para la ventilación auxiliar pueden controlarse fácilmente desde la superficie utilizando cualquier tipo de arrancador basado en Ethernet que esté conectado a la red de control de procesos de la subestación eléctrica.
Los antiguos reguladores manuales pueden actualizarse a reguladores automatizados que permiten ajustar el caudal de aire desde la superficie, ya sea manualmente por turnos o mediante un sistema de ventilación a demanda (VoD) más elaborado.
¿Cuáles son los resultados de esta inversión?
Las minas han informado de un ahorro del 20-50% en la intensidad energética tanto de los ventiladores como de las operaciones de calefacción/refrigeración, gracias al control de la ventilación de la mina, amortizando así el proyecto de inversión en un periodo de 2 a 4 años.
¿Cuáles son las principales consideraciones y las posibles dificultades?
En primer lugar, la necesidad de un líder interno que permanezca en el puesto durante y después de la fase de ejecución del proyecto. Sin esta persona clave comprometida, es probable que el sistema de ventilación fracase debido al continuo movimiento de ingenieros junior hacia funciones de producción ajenas a la ventilación.
En segundo lugar, un equipo de automatización experimentado y abierto que pueda entender y navegar por las complejidades de la integración tanto del software como del hardware basado en el protocolo de Internet (IP) y las redes que se requieren para configurar y hacer avanzar el sistema de ventilación.
En tercer lugar, un equipo de mantenimiento bien formado para mantener el hardware bajo tierra y para que los sensores sigan calibrados y funcionando una vez finalizada la fase de instalación.
Por último, un equipo directivo comprometido no sólo con la productividad y la seguridad de los trabajadores, sino también con la sostenibilidad energética que respalde los valores ESG de las empresas a largo plazo.
Tres métricas de ventilación clave para apoyar la sostenibilidad
Las métricas brindan medidas objetivas del rendimiento, y estos datos permiten "gestionar por hechos" y ayudan a la sostenibilidad a largo plazo.
La intensidad de la ventilación puede medirse mediante una relación de toneladas de aire circulado/toneladas de mineral sacado a la superficie. Algunas relaciones canadienses típicas oscilan entre 15:1 y 25:1.
Los costes energéticos de la ventilación pueden medirse por un cociente de $/tonelada de mineral, con rangos típicos de 1,11 a 2,92 $/tonelada.
El consumo de ventilación puede medirse mediante una relación de kWh/tonelada de mineral, con rangos típicos de 28 a 55 kWh/tonelada.
En conclusión, tanto la medición como el control del sistema de ventilación subterránea de una mina no sólo permitirán aumentar la productividad, haciendo que los mineros vuelvan al frente más rápido y de forma más segura, sino que también contribuirán al esfuerzo global de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y a la sostenibilidad a largo plazo.
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