Evaluación de un sistema de ventilación on-demand y de la incorporación de energía solar en el proceso de ventilación minera

Abstract

La ventilación minera consiste en el proceso de hacer circular un considerable flujo de aire hacia el interior de una mina con el fin de crear las condiciones adecuadas para que las personas en su interior estén en una atmósfera limpia. Para lo anterior, se debe establecer un circuito de circulación del aire para: asegurar una concentración mínima de oxígeno, diluir gases contaminantes y asfixiantes; y climatizar la mina. Debido al alto consumo eléctrico de este proceso, que va desde el 30 % e incluso puede llegar hasta el 70 % del consumo eléctrico total de la mina, es que surge la ventilación on-demand, o ventilación bajo demanda, el cuál no es más que regular el flujo de aire que ingresa a la mina según los requerimientos de la misma, los cuales son variables y dependen de la cantidad de personas y equipos presentes. Otras alternativas a la ventilación on-demand (VOD) para reducir los costos de electricidad son las energías renovables no convencionales, como lo son la eólica y solar. Esta última resulta de gran interés para la minería chilena pues en el norte de nuestro país se encuentran la mayoría de las minas, y resulta ser la zona con los más altos índices de radiación solar. Bajo el contexto anterior se realizó una investigación que tuvo como fin evaluar la incorporación de energía solar y/o ventilación on-demand tanto para reducir los costos eléctricos anuales de ventilación como las emisiones de gases de efecto invernadero. Se consideró una mina subterránea explotada mediante el método de block caving, se identificaron las etapas principales del ciclo productivo, su duración y el flujo de aire requerido y finalmente se evaluaron 4 escenarios: central fotovoltaica, central fotovoltaica con acumulación por medio de baterías, VOD, y VOD junto con una central fotovoltaica con baterías. Además de manera somera se incluyó como caso especial la incorporación de LHD eléctricos. Económicamente los mejores escenarios son aquél que hace uso de todas las tecnologías estudiadas y también aquel que sólo cuenta con sistema VOD. El primer proyecto obtuvo un VAN de 51.2 MUSD al generar ahorros anuales de electricidad de 5.9 MUSD y redujo sus emisiones en un 61 %, mientras que el segundo obtuvo un VAN de 49.4 MUSD y redujo sus emisiones en un 37 % aproximadamente. Desde el punto de vista ambiental los mejores dos escenarios son PV+BESS+VOD y PV+BESS, este último redujo sus emisiones en un 53 %, sin embargo, su VAN de -3.3 MUSD lo hace inviable económicamente, este resultado se debe al alto costo de las baterías, las cuales deben reducir sus costos en un 10 % aproximadamente para su viabilidad. Al estudiar la incorporación de LHD eléctricos se observó una disminución de un 13 % sin embargo en término económicos esta incorporación sólo fue beneficiosa para los escenarios sin sistema VOD, mientras que para los otros escenarios los beneficios adicionales fueron marginales. Como conclusión final se recomiendan los escenarios 3 y 4; y se descarta por el momento la utilización de baterías.