En un entorno productivo y de negocios tan competitivo como el actual, la optimización de recursos y el aprovechamiento al máximo de los materiales extraídos de la tierra es crítico para el desarrollo de productos y tecnologías. Por eso, las industrias extractivas de recursos minerales deben emplearse a fondo para ser más eficientes y minimizar los riesgos asociados a la actividad. En particular, la minería subterránea requiere de una ventilación adecuada para garantizar la seguridad y el bienestar de los trabajadores bajo tierra. Al respecto, los sistemas de refrigeración en la industria minera desempeñan un papel fundamental al cumplir con los estándares y normas necesarios para crear un ambiente saludable y seguro.
La refrigeración en la industria minera, un contexto complejo
En síntesis, la minería es una actividad económica que pertenece al sector primario, centrada en la extracción de minerales y elementos comercializables del interior de la corteza terrestre. Esta actividad se lleva a cabo mediante dos métodos principales: la minería a cielo abierto y la minería subterránea.
Enfocándonos en la minería subterránea, esta consiste en la penetración de la roca hacia el subsuelo para crear galerías y túneles que conduzcan a los yacimientos. Esta forma de minería requiere la creación de un ambiente saludable y seguro para los trabajadores, lo cual se logra mediante sistemas de acondicionamiento de aire y refrigeración.
Evidentemente, la refrigeración en la industria minera encara un contexto complejo debido a los desafíos que implica mantener un ambiente adecuado bajo tierra. Los accidentes laborales causados por deficiencias en la ventilación o circunstancias derivadas de las mismas en estos entornos son riesgos latentes. Por tanto, la refrigeración es un aspecto crítico para las empresas operadoras en el desarrollo de sus labores cotidianas.
En general, la ventilación en una mina subterránea tiene como objetivo suministrar una cantidad suficiente de aire a todos los puestos de trabajo y galerías. Así como también, de llevar hasta un nivel aceptable los productos contaminantes que no pueden ser controlados por otros medios. Esto implica establecer un circuito para la circulación del aire a lo largo de todas las labores, lo que es posible mediante la creación de dos labores de acceso independientes, como pozos, socavones o combinaciones de ellos. En casos donde solo existe una labor de acceso (una galería en avance, por ejemplo), se utiliza la ventilación secundaria mediante el uso de tuberías.
¿Por qué es necesaria la ventilación en las minas subterráneas?
La ventilación adecuada en una mina subterránea es indispensable por varias razones:
- En primer lugar, se debe asegurar un contenido mínimo de oxígeno en la atmósfera para permitir la respiración de las personas que trabajan en su interior.
- Por otro lado, es imprescindible diluir los gases tóxicos, asfixiantes y/o explosivos por debajo de los valores límites permisibles establecidos en cada país.
- También es necesario climatizar la mina, ya que la temperatura aumenta a medida que se profundiza. Aparte de eso, los equipos y máquinas presentes en el interior contribuyen a elevar aún más la temperatura del aire.
- Por último, es fundamental que la refrigeración en la industria minera proporcione un confort térmico en los frentes de trabajo. De este modo, los trabajadores puedan trabajar en condiciones óptimas a fin de garantizar mayor rendimiento y seguridad.
La composición de la atmósfera de una mina varía ligeramente en diferentes ubicaciones, y su control es esencial para mantener un ambiente seguro. Igualmente, la ventilación debe controlar los contaminantes como gases y polvo, así como las radiaciones ionizantes asociadas con el radón natural en minas de uranio. La cantidad de aire necesario para el control de la dilución dependerá de la fuerza de la fuente contaminante y de la eficacia de otras medidas de control. Es importante tener en cuenta el efecto aditivo o sinérgico de los contaminantes y establecer un flujo de aire mínimo para garantizar la seguridad. Normalmente, el estándar es de al menos 0.25 m/s y aumenta con la temperatura del aire.
¿Cómo funcionan los sistemas de refrigeración en la industria minera?
Aunque muchas minas utilizan sistemas de ventiladores para garantizar las temperaturas y la calidad del aire adecuadas en su interior, cada vez más se está optando por la refrigeración. Hasta tal punto que los sistemas de refrigeración en la industria minera más utilizados actualmente son los de compresión de vapor. Estos sistemas se componen de compresores que se encargan de generar la refrigeración necesaria. La capacidad de estas plantas puede variar desde 5 MWR (megavatios de refrigeración) hasta más de 100 MWR. Su diseño puede ser centrífugo o de tornillo de desplazamiento positivo. Con frecuencia, se utiliza amoníaco como refrigerante en la superficie y un halocarbono adecuado bajo tierra.
Del mismo modo, el calor necesario para la condensación del refrigerante después de la compresión es expulsado a la atmósfera. El propósito de esto es minimizar la energía requerida para suministrar enfriamiento a la mina. Para lograrlo, se utilizan sistemas de rechazo de calor húmedo, donde el refrigerante se condensa en intercambiadores de calor de carcasa y tubos o de placas y marcos empleando agua. Entonces, el calor extraído se expulsa mediante torres de enfriamiento.
Después de condensar el refrigerante a través de una válvula de expansión, se lleva a cabo la evaporación en otro intercambiador de calor. Allí, la mezcla de líquido y gas se enfría a baja temperatura para generar agua helada. Esta agua helada cumple una doble función: enfriar el aire de entrada y suministrar agua fría a la mina. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el contacto constante entre el agua, el aire de ventilación y el entorno minero puede afectar la calidad del agua y provocar la acumulación de suciedad en el intercambiador de calor. Este fenómeno aumenta la resistencia al flujo de calor y puede afectar el rendimiento del sistema.
Por esta razón, es recomendable seleccionar equipos que dispongan de amplias áreas de superficie en contacto con el agua y que sean fáciles de limpiar, con el fin de minimizar este efecto no deseado. Tanto en la superficie como en el subsuelo, se utilizan cámaras de aspersión y torres de enfriamiento. Dichos componentes facilitan un intercambio de calor más efectivo entre el aire que se enfría y el agua presente en el proceso de enfriamiento.
Intersam asume proyectos de refrigeración en la industria minera
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A lo largo de su trayectoria, Intersam ha llevado a cabo proyectos de gran envergadura tanto dentro como fuera de España. En todos ellos, ha demostrado su capacidad para enfrentar desafíos técnicos y adaptarse a diferentes entornos y necesidades. Un ejemplo emblemático es su participación en la transición de la Mina de Chuquicamata, en Antofagasta (Chile), en una mina subterránea. En este proyecto desempeñamos un papel fundamental al suministrar e instalar potentes unidades condensadoras de vapor, que garantizaron una eficiente refrigeración en las operaciones mineras. El diseño y la implementación de estos sistemas permiten mantener condiciones óptimas en términos de temperatura y humedad. De estos dependen la seguridad y el rendimiento en entornos mineros..
La participación exitosa de Intersam en la Mina de Chuquicamata es solo un ejemplo de su capacidad para abordar proyectos desafiantes y de alta complejidad. Su experiencia probada, combinada con su compromiso con la calidad y la innovación, la convierte en una elección confiable y segura para las empresas que buscan soluciones eficientes y específicas en el ámbito de la refrigeración en la industria minera.