Al haber muchas minas ubicadas en lugares remotos, proporcionar energía eléctrica confiable puede ser un desafío. He aquí un vistazo a algunos de los sistemas independientes disponibles, y al potencial para las minas que se conecten a los recursos de energía renovable.
Por Simon Walker, Editor Europeo
Asegurar un suministro eléctrico confiable es esencial para cualquier proyecto de exploración y explotación minera, con requisitos que varían enormemente dependiendo de la etapa que el proyecto ha alcanzado. En áreas remotas del mundo, las redes de suministro eléctrico locales, si es que existen, puede que no tengan la capacidad de respaldar una nueva mina hambrienta de energía eléctrica, y establecer una estación generadora puede ser la única opción. La innovación ha sido durante mucho tiempo la consigna en este sentido, con esquemas geotérmicos micro-hidráulicos y de baja temperatura que han sido utilizados para alimentar minas, así como la capacidad generadora más convencional alimentada por petróleo, diésel y gas natural.
Estos sistemas, por supuesto, dependen del transporte de combustible, por lo que hoy los operadores de mina más conscientes de los costos están investigando cada vez más, las energías renovables como posible reemplazo de una proporción de su energía generada de forma convencional. La disponibilidad depende, evidentemente, si el viento sopla o el sol brilla, pero en lugares apropiados, esto se está convirtiendo rápidamente en una opción viable, con una cantidad de empresas que ahora ofrecen la tecnología necesaria para regular y gestionar la energía eléctrica producida a partir de diferentes fuentes en distintos momentos del día.
Este artículo analiza algunas de las opciones disponibles para el suministro de energía eléctrica, en lugares donde las redes son inadecuadas para las necesidades de la industria minera y de procesamiento de minerales. Los grupos electrógenos para este mercado se clasifican en megavatios en lugar de kilovatios, proporcionados por las máquinas omnipresentes que pueden ser remolcadas detrás de la camioneta de un instalador; a menudo arrendadas, éstas tienen su sitial en el mundo de la minería también, pero tienen sus limitaciones en términos del suministro de energía permanente.
CAT SE APRESURA POR CUBRIR UNA BRECHA EN LA GENERACIÓN ELÉCTRICA
Debido a la construcción de motores y sistemas de energía eléctrica durante casi 90 años, Caterpillar puede proporcionar una línea completa de grupos electrógenos diésel, módulos de alimentación en contenedores, soluciones de recuperación de calor y unidades de alquiler, tanto para las necesidades continuas o provisorias. Además, sus grupos electrógenos pueden personalizarse con una amplia gama de accesorios, componentes y opciones de rendimiento adaptados a la medida para ser instalados en aplicaciones específicas, Cat dijo a Equipo Minero.
La empresa también suministra sistemas de micro-redes para su uso en operaciones remotas. Utilizando una combinación optimizada de fuentes de energía, tanto de fuentes renovables y de combustibles tradicionales, sus soluciones de Micro-redes Híbridas pueden personalizarse para mejorar la fiabilidad de la energía eléctrica, reducir el consumo de combustible, disminuir las emisiones y, en última instancia, reducir el costo total de propiedad, según Cat.
A finales del año pasado, Perseus Mining de Australia enfrentó un problema de potencia en su mina de oro Edikan en Ghana. Con la escasez de energía en todo el país, el gobierno inicialmente cortó el suministro eléctrico a los usuarios industriales, incluidas las minas, en un 25%, luego en enero aumentó estos cortes de energía al 33%. No es sorprendente que la capacidad de producción del Edikan estuviera bajo amenaza.
Dentro de seis semanas después que Perseus hiciera un pedido al concesionario local de Caterpillar, Mantrac, llegaron cuatro unidades de potencia principal Cat 3516 de 2,000 kVA al sitio, donde Mantrac no sólo suministró los grupos electrógenos, sino que además se hizo cargo del diseño de la obra civil, instalación y puesta en marcha. También se incluyó en el contrato de $3.3 millones de dólares, interruptores de 11-kV y transformadores elevadores, con una central eléctrica nueva capaz de reponer los 5.8 MW perdidos de la red nacional de alimentación.
El gerente de desarrollo de ventas Damien Valente de Unatrac, de la empresa matriz de Mantrac, dijo a Equipo Minero que la capacidad de la empresa para responder tan rápidamente fue un factor clave para ganarse el contrato. “Éstas eran unidades disponibles, ya que Mantrac mantiene grandes reservas en todos los países donde se encuentra el concesionario de Caterpillar, además cuenta con equipos de respaldo en Amberes, Bélgica,” dijo.
Con un motor diésel de 16 cilindros, la unidad 3516 tiene una larga trayectoria de estabilidad y fiabilidad, añadió Valente. “También puede funcionar hasta con un 70% de gas natural, con un kit de mezcla de gas dinámico, disponible como nuevo o como readaptado. En cuanto a la sincronización de la salida de estos grupos electrógenos con el suministro eléctrico del sistema interconectado nacional, cada unidad tiene su propio panel de sincronización adjunto, por lo que el grupo electrógeno puede ajustarse según sea necesario.”
Otro beneficio de la unidad 3516 es su pequeño tamaño, dijo Valente, alegando que éste puede ser un 25% menor que aquel de los grupos electrógenos competitivos. En cuanto a los requisitos de mantención, lo importante de recordar es que la mantención de los grupos electrógenos se realiza mejor cuando otros equipos principales que usan energía (como un molino SAG) están desconectados y la demanda es baja, explicó.
MÁS GRUPOS ELECTRÓGENOS QEC DE ATLAS COPCO
En mayo, Atlas Copco lanzó cuatro modelos nuevos de generadores en contenedores que han sido diseñados para la energía principal y las aplicaciones de reserva críticas en la industria minera y otras industrias. La gama de esta empresa se compone ahora de las unidades conmutables QEC 800, 1000 y 1250 de 50/60-Hz para el mercado mundial, mientras que las QEC 950 y 1200 son de 60 Hz, Tier 2 certificadas para EE.UU. y Canadá. Todos los modelos QEC vienen en un contenedor estándar, con ranuras integradas para montacargas y cáncamos para su maniobra en terreno.
Las unidades incluyen un motor Cummins y un alternador Leroy Somer, y Atlas Copco señaló que los usuarios pueden personalizar sus grupos electrógenos según determinados requisitos clave, tales como la potencia de salida y la supresión de ruidos (parásitos). Un controlador Qc4003 opcional puede poner dos o más modelos QEC en paralelo, donde las cargas exceden la capacidad de salida de un solo grupo electrógeno. Este tipo de sistema de gestión de energía también puede ser utilizado para proporcionar alimentación continua, cuando una de las unidades debe estar fuera de servicio por fines de mantención o reparación.
Atlas Copco agregó que la gama QEC viene con intervalos de servicio de 500 horas. El concepto de módulos deslizantes hacia adentro o hacia afuera significa que el motor y el alternador se pueden sacar fácilmente, y cuentan con grandes paneles de acceso. Entre las funciones adicionales de mantención, se incluye la filtración de combustible y aire de doble etapa para trabajos pesados, una puerta exclusiva para facilitar la limpieza de los enfriadores de motor y conexiones de cables de alimentación directamente accesibles.
ESPECIALISTA EN CABLES A NIVEL MUNDIAL
Con su sede central en Francia, Nexans es uno de los mayores proveedores de cables eléctricos a nivel mundial para los proyectos de infraestructura, la industria aeroespacial y pesada, incluyendo la industria minera. Surgido del grupo Alcatel en 2001, Nexans ya ha adquirido otros fabricantes de cables, incluyendo a AmerCable con asentamiento en Arkansas.
Nexans ofrece cables a través de su gama de cables Powermine para todos los aspectos de las operaciones mineras, tanto de superficie como subterráneas. La empresa dijo que estos cables, los cuales introdujo en el 2011, son totalmente compatibles con todos los estándares nacionales pertinentes, y que puede proporcionar soluciones llave en mano para el equipamiento completo de una mina o planta de procesamiento.
El vice-presidente de marketing del sector minero de la empresa, Jean Fehlbaum, dijo a Equipo Minero que Nexans tiene una importante participación en países como los Estados Unidos, Chile, Australia y Alemania, así como en China, Indonesia, Sudáfrica, Perú y Colombia.
Para aplicaciones subterráneas, la gama incluye los cables de rafadoras para carbón que ofrecen resistencia al fuego, durabilidad y resistencia a la tracción; cables flexibles de remolque para cargadores y perforadoras; y cables para ejes y remolque que están diseñados para una fácil instalación y buena resistencia al fuego. Los cables para las aplicaciones de superficie están diseñados para resistir las fuerzas mecánicas y para proporcionar alimentación continua y control fiable a las correas transportadoras, excavadores, palas y dragas eléctricas.
Para ambos tipos de minería, los cables compuestos, los cuales incluyen fibras ópticas y conductores de cobre, pueden ser integrados para el control remoto, vigilancia y monitoreo, a menudo utilizando un sistema conmutador activo para proporcionar alimentación a través de Ethernet (POE) a los equipos vitales. Nexans ha desarrollado también cables sumergibles para manejar el drenaje de las aguas subterráneas y cables fluorescentes/reflectantes que aumentan su visibilidad.
Además de suministrar cables, la empresa ofrece un amplio servicio de emergencia y de reparación a los cables móviles, incluyendo la localización de fallas, reparaciones de funda y revestimiento interior y exterior, empalmes de cables y reparaciones de fibras ópticas. Nexans también puede proporcionar capacitación a los usuarios finales, con el objetivo de mejorar la seguridad, acelerar la instalación y prolongar la vida útil del cable y proporcionar servicios de inspección in-situ a los cables a través de su programa MineCable-Safe. Los beneficios incluyen un menor tiempo de inactividad, mayor productividad y menor costo por tonelada de cable, indicó la empresa.
TURBINAS A GAS PARA GENERAR ENERGÍA POR VÍA RÁPIDA
Con su sede en Florida, APR Energy, cuyas raíces corporativas se remontan a Alstom Power Alquileres, afirma ser uno de los líderes mundiales en ofrecer soluciones de energía por la vía rápida. En octubre del 2013, cuando la empresa lanzó una alianza estratégica con GE, señaló que el uso de la turbina móvil para generar energía vía rápida ha crecido rápidamente a medida que los clientes buscan soluciones semipermanentes a mayor escala, soluciones que se integren a sus plantas u operaciones existentes y ofrezcan mayor fiabilidad, flexibilidad de combustible y emisiones más bajas.
En pocos meses, APR anunció la adjudicación de uno de sus contratos industriales más grandes, utilizando la tecnología de la turbina móvil para alimentar una operación minera en la región del Pacífico Sur. Programada para entrar en funcionamiento a mediados del 2014 y en funcionamiento hasta finales de este año, la planta de la turbina móvil a gas produce 60 MW garantizados. La empresa señaló en ese momento que el uso de turbinas móviles, alimentadas con diésel pero con la flexibilidad de cambiarse perfectamente a gas natural en caso necesario, eran la solución preferida del cliente, cumpliendo con los estrictos requisitos de emisiones y siendo capaz de adecuarse a las desafiantes limitaciones de espacio de la mina.
La utilización de turbinas a gas para la generación de energía ha sido tradicionalmente más el foco de los usuarios de servicios públicos que los de minería, aunque otro de los contratos recientes de APR cubrió ambos espectros. La central eléctrica de Australia Occidental, Horizon Power, adjudicó a la empresa un contrato para suministrar cuatro unidades de turbinas GE TM2500 a gas móviles, de combustión doble y 25-MW, para proporcionar energía en puente a la región de Pilbara, mientras se construía una fuente de suministro de energía a largo plazo. APR señaló en ese momento que esta central eléctrica de buena densidad y vía rápida requiere sólo un tercio del espacio que necesita una estación eléctrica con motor de funcionamiento alternativo para la misma potencia de salida.
El proyecto Pilbara trajo consigo algunos retos, sin embargo, no menos importante eran las altas temperaturas (hasta 48°C en verano) y la prevalencia de ciclones y tormentas tropicales. La planta fue equipada con amarras diseñadas para soportar velocidades de viento de hasta 300 km/h.
En otro proyecto específico de minería, en el 2010 APR suministró, instaló y puso en marcha una central eléctrica llave en mano a diésel de 10-MW para Vale, proporcionando capacidad adicional durante la fase de puesta en marcha del proyecto de carbón Moatize en Mozambique y complementó los suministros de la red local. La personalización incluyó la implementación de un sistema de medición volumétrica de combustible y el diseño de una línea aérea de 2 kilómetros desde la planta hasta una subestación cercana. APR informó que configuró la planta para operar en paralelo con la carga base de la red, con capacidad para la conmutación instantánea a modo isla en caso de falla de la red.
SOLUCIONES LLAVE EN MANO PARA LAS NECESIDADES DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Aggreko dijo a Equipo Minero que es un importante proveedor de servicios de energía temporal y de control de temperatura a la industria minera mundial. Con más de 50 años de experiencia, ofrece paquetes de alimentación eléctrica completamente flexibles para cada etapa de la vida útil de una mina, desde la planificación de un proyecto hasta su eventual término.
La empresa señaló que si bien llegar a lugares remotos y tratar con ambientes difíciles es un reto, esto se puede superar mediante la movilidad de su flota, la cual puede ser transportada dentro de días en lugar de meses. Las unidades de Aggreko de 20-pies (6.1-m) en contenedores apilables están diseñadas para ser fácilmente transportadas por tierra, mar o aire. Su motor G3+ ha sido construido para entregar máxima potencia incluso a altas temperaturas, dondequiera que las temperaturas extremas puedan reducir significativamente la eficiencia de un motor diésel.
Aggreko detalló a Equipo Minero una serie de proyectos de minas con los que se ha asociado. Por ejemplo, en el proyecto aurífero Twangiza de Banro Corp., en la remota región oriental de la RDC, los generadores de Aggreko han proporcionado energía durante todas las etapas de desarrollo de la mina. La empresa suministró un primer generador de 500-kVA para alimentar el campamento, luego una unidad adicional de 1,250-kVA para los trabajos de soldadura y construcción. Esto se aumentó nuevamente de manera secuencial para alcanzar los 8 MW de capacidad de generación que la mina necesitaba para funcionar a plena capacidad.
En Chile, en tanto, Codelco necesitaba suministro eléctrico durante la construcción de su proyecto Gaby en el alto desierto de Atacama. Aggreko alimentó inicialmente el sitio mediante pequeños generadores ubicados apropiadamente, luego incluyo un paquete de 5-MW de potencia compuesto por generadores, un transformador, estanques de combustible a granel y una sala de control.
En el extremo opuesto del espectro de la temperatura, Aggreko también proporcionó una central eléctrica llave en mano, para ayudar a superar el déficit de energía temporal durante el desarrollo de la mina de carbón en el norte de Alberta. Ésta constaba de generadores para clima frío de 6 MW junto con una grúa para instalarlos, con equipos que permanecieron en el sitio hasta que el cliente, el cual tenía compromisos de producción, fue capaz de asegurar la conexión de su planta con la red eléctrica.
GESTIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA DE EATON
Con minas bajo la creciente presión de reducir los elevados costos de la energía y compensar los costos asociados con la distribución exclusiva de las empresas eléctricas, Eaton ofrece una amplia gama de soluciones eléctricas para optimizar los activos de generación de las minas y apoyar la distribución de energía fiable para las aplicaciones de generación y co-generación.
A través de Intelligent Switchgear Organization (ISO), una sociedad conjunta con Caterpillar, Eaton ofrece una amplia selección de interruptores de generadores de conexión en paralelo para la gestión de cargas y transferencias de emergencia. Cuando los generadores funcionan en paralelo con una empresa eléctrica, normalmente se necesita funcionalidad de transición cerrada, carga y descarga suave y capacidad de nivelación de cargas punta. Este enfoque de diseño elimina la necesidad de interruptores de transferencia automáticos y mejora el voltaje, dijo Eaton.
A menudo se utiliza una formación de interruptores de conexión en paralelo para controlar varios grupos electrógenos diésel en configuraciones de bajo o medio voltaje. La medición de consumo de la empresa eléctrica de Eaton ofrece diagnósticos a bordo, protección y gestión de energía avanzada.
La generación conectada a una barra colectora más grande, utilizada para complementar o reemplazar servicios públicos suele estar activada por turbinas a gas, frecuentemente con capacidad nominal de 40-100 MW. Las aplicaciones de conmutación y falla única en estas aplicaciones requieren una cuidadosa selección de tecnología de interruptores de circuitos para evitar fallas en terreno y tiempos de inactividad asociados y problemas de seguridad. Los interruptores de circuito VCP-WG de Eaton cumplen con los estrictos requisitos de trabajo en servicio para la aplicación de circuitos de generador definidas por el IEEE, incluyendo altos niveles de corriente continua y corriente de falla, condiciones de tensión única, conmutación fuera de fase y tasa de incremento del voltaje de recuperación muy rápido.
Los generadores en paralelo a esta escala presentan además algunos problemas con el sistema de puesta a tierra o aterramiento. Eaton ofrece un sistema híbrido de resistencia de puesta a tierra, mientras que su relé InsulGard de descarga parcial proporciona un nivel adicional de protección.
A medida que las empresas de servicios públicos de todo el mundo se vuelven menos reguladas y otras tecnologías de energía alternativa se vuelven financieramente viables, las principales minas están tomando cada vez más el control de sus activos energéticos. Esto incluye no sólo la generación de megavatios, sino también el control del voltaje, compensación de la potencia reactiva y la calidad de la energía y la fiabilidad del sistema, así como el creciente interés en las fuentes de energía renovables. Las soluciones de Eaton reúnen a todos estos activos con un solo controlador, informó la empresa a Equipo Minero.
MOTORES DIÉSEL PARA ACCIONAR GRUPOS ELECTRÓGENOS
Volvo Penta, un importante proveedor de motores para la generación de energía, quien ha proporcionado OEMs para grupos electrógenos en todo el mundo, ofrece una gama de motores de 85-700 kVA que según se dice son nodos de energía optimizada con una excelente densidad de potencia para su tamaño. La empresa se enfoca en el desarrollo de sus motores para grupos electrógenos utilizados tanto en aplicaciones de energía principal y de reserva y los ha probado ampliamente en los ambientes más extremos.
Volvo Penta afirma que una alta fiabilidad, durabilidad y bajos costos operativos son beneficios clave de sus motores. La gama abarca motores diésel de 5-16 litros, con niveles de salida desde 75 kW a 640 kW. La mayoría de los motores son de velocidad dual de 1,500 rpm (50 Hz) y 1,800 rpm (60 Hz), lo que significa que es fácil para los OEM adaptar los grupos electrógenos a las diferentes exigencias del mercado. Los motores cumplen con todas las etapas de las normas de emisiones, hasta el actual Tier 4f.
Por ejemplo, desde el comienzo de este año, los clientes de Volvo Penta en América del Norte han tenido acceso a dos motores de grupos electrógenos de 16 litros que cumplen con Tier 4f, que proporcionan 508 kW y 570 kW de energía principal. Una de las principales ventajas de estos motores es su uso de la tecnología SCR de reducción de emisiones sin la necesidad de un filtro de partículas de diésel o catalizador de oxidación para diésel, manifestó la empresa.
ENERGÍA PARA LAS COMUNIDADES MINERAS
Siemens, con su experiencia tanto en la tecnología de las turbinas a gas y a vapor, está en posición de ofrecer centrales eléctricas de gran capacidad que pueden satisfacer las necesidades de las minas y sus comunidades aledañas. Dos ejemplos que la empresa destaca son las estaciones generadoras en La Caridad, en el norte de México, y en Mount Isa en Queensland, Australia.
En México, Siemens suministró dos centrales eléctricas de ciclo combinado llave en mano para proporcionar energía a las minas La Caridad y Buenavista del Cobre de Grupo México, junto con la comunidad local y otras industrias. La empresa se hizo cargo de la ingeniería, adquisición y construcción de las dos centrales de 250-MW, en las cuales se utiliza el calor generado por una turbina a gas para alimentar una turbina a vapor, añadiéndolo a la salida. Siemens estima que la tecnología permitirá ahorrar a Grupo México alrededor del 40% en sus costos de generación de energía.
Siemens hizo uso extensivo de módulos prefabricados en fábrica para estas plantas, donde aproximadamente el 60% de los componentes utilizados son prefabricados antes de su instalación en el sitio. Este enfoque ayudó a ahorrar tiempo y costos, así como mejorar la calidad de la construcción, manifestó la empresa.
En Mount Isa, entretanto, Siemens diseñó y proporcionó servicios de asesoramiento para la construcción de la central eléctrica Diamantina de 2 x 121-MW, la cual también utiliza la tecnología de ciclo combinado. Cada isla de energía Siemens SGT-800 incluye dos turbinas a gas y una turbina a vapor SST-400, así como dos generadores de vapor de recuperación de calor. “La nueva central eléctrica Diamantina es un gran ejemplo de nuestras soluciones para la generación de energía eco-amigable para operar fuera de la red o en isla, que coincida con la demanda de energía variable de la mina de cobre adyacente,” dijo Erling Bruun, jefe de soluciones de la central eléctrica industrial en la división de gas y electricidad de Siemens.
PLANTAS GRANDES DE MÚLTIPLES COMBUSTIBLES
La empresa finlandesa Wärtsilä, se enfoca en la propulsión marina y en los mercados de la energía, con una considerable experiencia en el diseño y suministro de centrales eléctricas en lugares remotos. Por ejemplo, la empresa ha firmado recientemente un acuerdo de servicio de tres años con Newcrest Mining para su central eléctrica en la mina de oro Lihir en Papúa Nueva Guinea. El acuerdo abarca los servicios y repuestos de los motores principales para las tres centrales eléctricas consistentes en 22 motores Wärtsilä con una salida combinada de 172 MW. Wärtsilä proporcionó la primera estación eléctrica diésel a Lihir en 1996, con adiciones posteriores.
Wärtsilä también suministró los equipos para la ampliación de la planta eléctrica de McArthur River en el Territorio del Norte de Australia, en base a motores a gas de 53-MW, puestos en servicios a finales del 2013. La empresa entregó seis motores 34SG impulsados por gas natural, además de los servicios de ingeniería relacionados.
No obstante, estos proyectos se ven contrarrestados por la central eléctrica Wärtsilä instalada para Barrick Gold y una empresa eléctrica local en Pueblo Viejo en República Dominicana en el 2013, la cual consta de dos unidades idénticas de 215-MW. Cada una de las plantas de Quisqueya presenta la tecnología de ciclo combinado Flexicycle de Wärtsilä y tiene 12 grupos electrógenos 50DF de doble combustible que pueden funcionar con gas natural o combustibles líquidos. Diseñada para carga base flexible, la central tiene una eficiencia neta del 48%, la cual es alta para las condiciones tropicales.
La 50DF puede funcionar con gas natural o cualquier combustible líquido, incluido el aceite combustible pesado, y alternar entre ellos mientras suministra energía a la red. La máxima potencia puede lograrse con una amplia gama de calidades de gas, con un grupo electrógeno descrito por la empresa como robusto, fiable y probado en los ambientes más exigentes.
ENERGÍA ELÉCTRICA PROVENIENTE DEL METANO DE MINAS DE CARBÓN
Parte de la División de Energía Eléctrica de Caterpillar desde 2011, el fabricante de motores alemanes a gas natural y de combustible alternativo, MWM, ha desarrollado motores a gas y generadores de energía específicamente para el metano de las minas de carbón. La empresa señaló que el uso de este gas como combustible alternativo puede ayudar a mejorar la seguridad en las minas, reducir las emisiones de CO2, reducir los costos de la energía eléctrica y generar ingresos. Con un contenido de metano del 30%-95%, el metano de las capas de carbón, el metano de las minas de carbón y el metano de las minas abandonadas son todos aptos como combustible para motores a gas.
La cartera de productos de MWM consta de grupos electrógenos y motores a gas con rangos de potencia de 400 kW a 4.3 MW, lo cual ofrece la posibilidad de construir centrales eléctricas con capacidad de 100 MW o más.
Entre el 2008 y 2010, MWM ha entregado siete grupos electrógenos TCG 2020 V20 en contenedores a Shanxi Coking Coal para utilizarlos en su mina Xishan. Las unidades funcionan con gas de mina de carbón con una capacidad total de 12 MW. En Polonia, mientras tanto, Jastrzebie ha estado operando una planta de tiple generación en su mina Pniówek con tres motores de gas de mina desde 1999. MWM señaló que este proyecto es único en que el gas de la mina se usa para cubrir las necesidades propias de alimentación de la operación y para el aire acondicionado subterráneo.
PROTECCIÓN EN AMBIENTES DIFÍCILES
Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) dijo a Equipo Minero que sus soluciones hacen que los sistemas de energía eléctrica sean más seguros, más fiables y más económicos para sus clientes del sector minero, incluyendo a empresas como Alcoa, Ma’aden, Grupo México, Freeport McMoRan Copper & Gold, PotashCorp y Worsley Alumina.
Las soluciones de SEL para la protección, control y medición, diseñadas para satisfacer las necesidades específicas de la industria minera, cubren los requisitos de gestión y protección de alimentación eléctrica, protección del alimentador, detección de arco eléctrico, automatización e integración, protección de generador y motor, indicación y detección de fallas, medición y monitoreo de calidad de la energía. Por ejemplo, los relés SEL están diseñados para disparar un interruptor de circuito cuando se detecta una falla o cuando demasiada electricidad podría dañar el sistema o crear un ambiente inseguro. La empresa también suministra armarios de control de subestación, paneles personalizados y equipos de comunicación de datos seguros.
El año pasado, SEL reportó un pedido de relés y productos de comunicaciones para proteger y controlar la nueva mina de potasa Legacy de K+S Potash Canada en Saskatchewan. Señaló que esto lleva a la utilización de sus equipos en la industria de potasa canadiense un paso más adelante, al introducir la comunicación IEC 61850 para el completo control, supervisión e integración del sistema de distribución eléctrica. SEL añadió que sus relés y los indicadores de falla ya están instalados en nueve de las 10 principales minas de potasa de la provincia, proporcionando protección en algunas de las aplicaciones mineras más difíciles. En una instalación, las subestaciones subterráneas móviles (trineos) llevan un interruptor, un transformador y relés de protección para el alimentador SEL-751 tanto primario como secundario. Además, hay dos tipos de trineos: trineos de minería que alimentan los equipos mineros y trineos de accionamiento que alimentan las bombas, ventiladores, iluminación y todo lo demás en la mina.
DISEÑADOS PARA UNA BAJA MANTENCIÓN
Cummins PowerGen exhibió algunas de las capacidades de su grupo electrógeno diésel en la reunión de Indaba de este año en Ciudad del Cabo. La gama de grupos electrógenos pre-integrados de la empresa cubre salidas desde 8 kVA a 3,300 kVA, la cual, dijo, puede satisfacer todas las necesidades de energía de los proyectos mineros, incluyendo la generación continua, principal, de punta, de reserva o cogeneración, o como una central eléctrica llave en mano completa.
Hablando en ese momento, Kenny Gaynor, director de Power Solutions de Cummins Africa, explicó que las operaciones mineras pueden reducir los costos de su combustible y minimizar su impacto sobre el medio ambiente con los grupos electrógenos de la nueva serie HHP QSK95 de la empresa. Los grupos electrógenos diésel más potentes de la empresa hasta la fecha, suministrar hasta 3.5 MW a 60 Hz y 3.75 MVA a 50 Hz. “Estos están diseñados con la más alta proporción de kilovatios por pie cuadrado en su clase, lo cual se traduce en una menor superficie de suelo que logra un 20% de mejora en la densidad de potencia,” manifestó Gaynor.
Menos requisitos de mantención, intervalos de servicio más prolongados y 25,000 horas para realizar un overhaul general, hacen que estos grupos electrógenos sean “ideales para aplicaciones de energía principal,” añadió, señalando que su menor espacio de suelo significa que la serie QSK95 requiere menos espacio para instalarlos y en aplicaciones de grupos electrógenos múltiples, se necesitan menos generadores para lograr la potencia necesaria.
En 2014, Cummins suministró una estación generadora de máxima carga de 28-MW, para el proyecto de cobre nuevo Rocklands de CuDeco en Queensland, Australia. La estación incluye una sala de generador de 750-m2, 16 grupos electrógenos C2250 D5 6.6-kV generadores controlados por un control maestro digital DMC 200/16.
Cummins South Pacific suministró la estación como un proyecto llave en mano, incluyendo una sala de interruptores y conmutadores, un edificio acústico y radiadores remotos. Los factores ambientales jugaron un papel importante en el diseño de la estación, con 24 filtros de bolsa y 24 filtros de rejilla por motor, utilizando además 20 km de cables resistentes a las termitas para el tendido subterráneo.
Entretanto, en el 2011 Cummins se adjudicó un contrato de $15 millones para proporcionar 30 grupos electrógenos para energía principal al proyecto de níquel Ambatovy de Sherritt International en Madagascar. Los grupos electrógenos C1250 D2R proporcionan 30 MW de energía desde dos plantas, sincronizándose con la red local y generadores y turbinas Cummins existentes para la gestión de carga.
ALTERNATIVAS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
Según Eaton señaló a Equipo Minero, muchas de las minas en el mundo están avanzando hacia múltiples fuentes de energía. Para aumentar el servicio público, los dueños de las minas están implementando nuevas fuentes de energía, incluyendo generadores diésel de corriente continua y de reserva y generadores de turbinas a gas natural conectados a barras colectoras, así como las turbinas eólicas y solares fotovoltaicas con almacenamiento de energía.
En mayo, Santiago de Chile, se convirtió en la sede de la cuarta cumbre y exhibición de la minería y las energías renovables. El organizador, Energy and Mines, señaló que la energía al contar con el 20%-40% de los costos operativos en la industria minera de Chile, la reducción del gasto de electricidad se ha convertido en un importante objetivo estratégico y operacional, en el que las energías renovables están llamadas a desempeñar un papel importante.
Las condiciones climáticas de las minas a gran altura en Chile ofrecen buenas posibilidades para la generación de energía solar, con la planta de Collahuasi de 25-MW, capaz de suministrar el 13% de las necesidades de la mina, la cual abrió oficialmente el pasado mes de septiembre. Otras minas también han estado trabajando con tecnología solar: El Tesoro de Antofagasta puso en servicio 10 MW de capacidad de calefacción del agua del proceso solar en el 2013, mientras que el productor de mineral de hierro CAP comenzó a producir energía desde su matriz de 100-MW cerca de Copiapó hace un año.
Y no sólo el sol está proporcionando energía a la mina. En 2012, Rio Tinto puso en marcha cuatro turbinas eólicas que el año pasado proporcionaron el 11% de las necesidades energéticas de Diavik y, lo que es más importante, redujeron su demanda de transporte de diésel a lo largo de la carretera de hielo estacional por el equivalente de carga de 100 camiones cisterna. Asimismo, Glencore construyó la primera de posiblemente seis turbinas eólicas en su mina de níquel Raglan en el norte de Québec el año pasado, y también tiene planes para el almacenamiento de energía mediante la producción de hidrógeno, que luego puede ser utilizado en terreno como combustible de reemplazo.
¿UNA OPCIÓN NUCLEAR?
Dado que el desarrollo de las minas está ocurriendo cada vez más en lugares fuera de la red eléctrica, la selección de las fuentes de alimentación más adecuadas puede ser crucial, no sólo en términos de fiabilidad, sino también en lo que respecta a garantizar un suministro regular de combustible. Tener fácil acceso a las redes de gas natural puede que no sea una opción, mientras el transporte de diésel sea costoso y, en el caso del extremo norte, por lo menos dependiente de la temporada.
Dos presentaciones en el Simposio de minería de Nunavut del 2015, que se llevaron a cabo en abril en Iqaluit, consideraron la posibilidad de utilizar a pequeña escala reactores nucleares como una alternativa rentable y más fiable que la generación mediante diésel convencional. Peter Lang de Dunedin Energy Systems, comparó las ventajas de la opción en base a diésel, una tecnología madura que es confiable, escalable y portátil, y tiene un bajo costo de capital; con sus desventajas con costos de combustibles elevados e imprevisibles, logística cara y difícil y el potencial de riesgos ambientales. Además, dijo, que cada litro de diésel quemado genera 2.7 kg de CO2, mientras el hollín de los gases de escape se considere como un factor significativo en el calentamiento del clima regional.
Lang pasó a describir el concepto de la central de cogeneración nuclear flotante, la cual está siendo construida actualmente por la empresa eléctrica rusa, OKBM. Diseñada para proporcionar energía y calor a las remotas comunidades árticas, la Akademik Lomonosov porta dos reactores nucleares capaces de producir hasta 77 MW de electricidad ó 300 MW de calor. Para fines comparativos, señaló que la mina de oro Meadowbank de Agnico Eagle en Nunavut tiene una capacidad de generación de 26 MW.
Lang comparó el rendimiento de un reactor de 16 MWe OKBM ABV-6M, capaz de producir 126,000 MWh/año de energía, con una estación diésel de salida comparable que requeriría 31.5 millones de litros de combustible al año y emitiría 85,000 toneladas métricas de gases de efecto invernadero. También existe la posibilidad de generadores diésel que estarían sujetos a cualquier impuesto sobre el carbono que los gobiernos pueden decidir imponer, mientras que la nuclear estaría exenta.
“La energía limpia, segura y portátil es absolutamente clave para la rentabilidad de una mina y el actual modelo diésel no es sostenible para la escala de desarrollo que queremos ver,” dijo Lang.
