ELECTROMOVILIDAD: CERO EMISIONES PARA LA MINERÍA SUBTERRÁNEA

“Pese a que existen varias consideraciones claves sobre el uso de los equipos eléctricos, no cabe duda que es el camino correcto y no tiene retorno, por lo menos en el mediano plazo”.

Por Andrzej Zablocki

Nuevas tecnologías están transformando la industria minera haciéndola más limpia y segura. Hace ya algunos años impulsado por la automatización y digitalización se confirmó que este camino ya no tiene retorno, agregando recién la electrificación. Los equipos eléctricos tienen una entrada significativa en la minería subterránea y tunelería bajo el nombre común de electromovilidad.

Justamente salud y seguridad, aparte de la preocupación ambiental, fueron las mayores razones para que la minería considerara optar por la electrificación. En Australia y en otros países se habla de la preparación de una revolución eléctrica subterránea debido a las minas cada vez más profundas y sus costos relacionados con la ventilación (aproximadamente 40% de la energía utilizada). Sumado a ello, figura el uso de combustibles fósiles (costo de energía por tonelada de material transportado muestra ser tres veces más alto para los equipos diésel versus los eléctricos con batería). En efecto, la electromovilidad no es un concepto nuevo para la minería subterránea, fue introducido ya a comienzos del siglo XX (cargadores continuos con cable en USA), reactivándose a inicios de 1970 y más tarde con los equipos LHD (carrete de cable) a comienzos de 1980, junto con camiones de bajo perfil con trolley (Suecia).

En el caso de la excavación mecánica (“continua”), equipos tipo TBM eléctricos pero más compactos, hoy conocidos como Tunnel Boring System (TBS), fueron probados para la minería a mediados de 1980 (TBM para roca dura en 1952, ambos por Robbins). ¿Cuál es el Estado del Arte de esta electromovilidad en la actualidad?

– Los equipos utilitarios y de perforación fueron los primeros en reemplazar diésel por batería para su traslado (los últimos con carga de batería durante la operación conectados a la red).

– Cargadores continuos tipo Haggloader han probado ser muy productivos para el desarrollo de túneles y galerías de pequeña y mediana sección y superiores a 500 metros de longitud. Este tipo de cargadores son muy utilizados para el desarrollo de túneles en obras civiles (túneles de centrales hidroeléctricas), gracias a la eliminación de la excavación de estocadas y su doble funcionalidad (carguío y acuñadura). Hoy para su traslado se usa una pequeña batería en vez de motor diésel, contribuyendo al “green tunnelling”. El poco interés de la industria minera en el uso de estos equipos es todavía un misterio.

– Cargadores tipo LHD con cable tienen todavía sus aplicaciones para mercados específicos y minas específicas e igual full eléctricos, reemplazando pequeños motores diésel para su traslado con baterías.

– Camiones eléctricos fueron considerados por algunas empresas mineras en el comienzo de 1980. Sin embargo, la demanda no era suficiente para cubrir los gastos de desarrollo y hoy día el único que queda es el trolley de ex Kiruna Truck, ahora de Epiroc. Actualmente se usan para minas específicas incluyendo conexión y desconexión automática desde trolley. Nacieron para minería subterránea y se expandieron de manera rápida, pero en la actualidad en minería de rajo abierto este tipo de camiones están disponibles con varios proveedores.

– Los vehículos eléctricos con batería (Battery Electric Vehicles = BEV). En este caso LHD´s y camiones son los que juegan un rol importante en la electromovilidad subterránea consumiendo grandes cantidades de petróleo. Los BEV´s están comercialmente disponibles desde comienzos de 2010. Después de varias modificaciones hoy ya se ha introducido la tercera generación de estos equipos gracias al rápido crecimiento de las capacidades de las baterías (KWh/m3) y la disminución de su precio. Los cambios en el diseño de la mina son importantes de considerar tomando en cuenta la generación de energía de batería trasladada con inclinación negativa y su más alta rapidez con positiva. Ya se han comprobado varios beneficios de los equipos eléctricos (Fig 1), donde destaca el 70% menos de uso de energía y al menos el 10% de aumento en la productividad.

– Equipos suspendidos en el techo de las galerías (monorail systems) han sido utilizados por décadas en la minería del carbón, despertando recientemente su interés para la minería metálica y como apoyo utilitario en el desarrollo de túneles con TBM. Estos equipos, accionados hoy principalmente con baterías, pueden trabajar en túneles inclinados de hasta 30 grados, acortando las distancias de acarreo comparado con la alternativa de rampas.

– La excavación mecánica en roca dura de minería subterránea era siempre un sueño de los mineros sin mucho éxito. Últimamente, como son equipos eléctricos, de nuevo llamaron la atención de importantes empresas mineras que los ven como parte del programa del futuro en diseño operacional de las minas subterráneas. Y no solo por las emisiones, sino por los avances más rápidos y operaciones menos cíclicas. Actualmente el avance promedio en minería con perforación y tronadura son entre 4 a 5 metros por día y con tuneleras son entre 8 a 12 metros por día, aparte de otros beneficios (Fig 2). Actualmente existen cuatro importantes proveedores de los equipos tipo TBS y su gran ventaja es su diseño compacto con radio de giro de aproximadamente 15 metros comparando con los TBM´s (sobre 50 metros). Existen algunos aptos para desarrollar túneles rectangulares (excavación parcial de la sección). Pese a que la pandemia postergó las entregas y las pruebas de estos equipos, hace poco Robbins introdujo la primera TBM para la excavación rectangular a plena sección. Sin embargo, por su largo radio de giro es más apto para túneles tipo obras civiles o accesos largos para la minería. Pese a que existen varias consideraciones claves sobre el uso de los equipos eléctricos, no cabe duda que es el camino correcto y no tiene retorno, por lo menos en el mediano plazo.

Fuente: Revista Nueva Minería y Energía