Evaluación del consumo energético y emisiones de CO2 integrando sistema de ventilación bajo demanda y análisis para el aprovechamiento del recurso energético renovable de la zona norte de Chile

Abstract

El presente trabajo busca comprender de manera clara la relación que existe entre los recursos minerales, los recursos energéticos, las emisiones de CO2 y la responsabilidad a la que la industria de la minería en Chile se enfrenta en la actualidad. Con la finalidad de unificar conceptos y conocimientos aprendidos a lo largo de la carrera universitaria de Ingeniería Civil de Minas, Chile, y por otra parte la Ingeniería de los Recursos Mineros, España. Se busca crear un caso de estudio, donde la definición de parámetros resulta clave para la correcta comprensión de la bibliografía citada. En este sentido, se sitúa este estudio en la zona norte de Chile, específicamente en la región de Antofagasta. Se considera un proyecto de diez años de vida, con una producción diaria máxima de cien mil kilotoneladas por día. A partir del escenario geográfico y criterios de explotación se analizará la capacidad energética que es posible generar para el posterior aprovechamiento en actividades unitarias propias de la minería. Principalmente, se valorará la capacidad de alimentar un sistema de ventilación VOD para mina subterránea, con características propias de un Block/Panel Caving. En el desarrollo del presente, se estima que: 1. Las zonas potenciales recursos energéticos renovables es coincidente con la región que más producción de toneladas de cobre fino al año produce y además las que más energía consume. 2. El requerimiento de caudal fluctúa desde los 100 m3/s y los 600 m3/s aproximadamente. 3. La implementación de un control en la entrega de flujo de caudal de aire en el interior disminuye en un 40%. 4. De la misma manera, al reducir el consumo energético total, también se ve reducida las emisiones de dióxido de carbono en un 57%.

Chile se encuentra en una encrucijada interesante. Por un lado, posee un enorme potencial para liderar la transición hacia una economía más limpia y sostenible, gracias a sus abundantes recursos solares y a su creciente conciencia ambiental. Por otro lado, la industria minera, motor de su economía, enfrenta desafíos importantes en términos de sostenibilidad. En resumen, Chile tiene la oportunidad de convertirse en un referente mundial en materia de sostenibilidad y transición energética. Sin embargo, para alcanzar este objetivo, es necesario un esfuerzo conjunto por parte del gobierno, las empresas mineras, las comunidades y la sociedad en su conjunto. La construcción de puentes de comunicación, la promoción de la innovación y la adopción de prácticas responsables son los pilares fundamentales para construir un futuro más sostenible para el país. En cuanto a síntesis de resultados, se destaca que la ventilación de minas subterráneas representa una gran demanda energética, por lo que la optimización de estos sistemas es clave para reducir el consumo energético y las emisiones de CO2. La minería chilena tiene una gran oportunidad de reducir su huella de carbono mediante la generación de energía renovable y la implementación de tecnologías más eficientes. Los sistemas de control de flujo de aire pueden desempeñar un papel fundamental en la reducción del consumo energético en las minas subterráneas.

This paper seeks to clearly understand the relationship between mineral resources, energy resources and CO2 emissions. Additionally, analyzing the responsibility that the Chilean mining industry currently faces. With the purpose of unifying concepts and knowledge learned throughout the university degree of Civil Mining Engineering, Chile, and on the other hand the Engineering of Mining Resources, Spain. The aim is to create a study case, where the definition of parameters is key for the correct understanding of the cited bibliography. In this sense, this study is located in northern Chile, specifically in the Antofagasta region. A ten-year project is considered, with a maximum daily production of one hundred thousand kilotonnes per day. Based on the geographic scenario and exploitation criteria, the energy capacity that can be generated for subsequent use in unitary mining activities will be analyzed. Mainly, the capacity to feed a VOD (Ventilation on Demand) ventilation system for an underground mine, with characteristics of a Block/Panel Caving, will be evaluated. In the development of this project, it is estimated that: The potential renewable energy resources areas are coincident with the region that produces more production of tons of fine copper per year, and those that consume more energy. The flow requirement fluctuates between 100 m3/s and 600 m3/s approximately. The implementation of a control system in the air flow delivery in the interior decreases by 40%. Similarly, by reducing total energy consumption, carbon dioxide emissions are also reduced by 57%. Chile is at an interesting crossroad. On one hand, it has enormous potential to lead the transition to a cleaner, more sustainable economy, thanks to its abundant solar resources and growing environmental awareness. On the other hand, the mining industry, the engine of Chile’s economy, faces significant challenges in terms of sustainability. In short, Chile has the opportunity to become a global benchmark in terms of sustainability and energy transition. However, in order to achieve this goal, a joint effort is needed from the government, mining companies, communities and society as a whole. Building bridges of communication, promoting innovation, and adopting responsible practices are the fundamental pillars to build a more sustainable future for the country. Regarding results’ synthesis, it is worth noting that the ventilation of underground mines represents a heavy toll on energetic demand. For this reason, the correct optimization of these systems is key to reduce energy consumption and CO2 emissions. Chile’s mining has a great opportunity to reduce its carbon footprint by producing renewable energies and implementing more efficient technologies. The control systems of air flow can play an important role when reducing energy consumption in underground mining.