3 tendencias clave que impulsan la ventilación subterránea

Desde el momento en que la humanidad empezó a explotar la tierra en busca de materias primas valiosas, ha habido una constante que no ha cambiado. La necesidad de un suministro de aire seguro, fiable y eficaz a las personas que se encuentran bajo tierra. Esto puede lograrse mediante una ventilación subterránea adecuada & soluciones aéreas.

Desde los albores de la civilización, el hombre se ha afanado en extraer piedra, cerámica y, más tarde, minerales preciosos para subsistir, mejorar su modo de vida y, con el tiempo, prosperar. Tras el inicio de la era industrial, esta actividad se ha extendido a gran escala y ha aumentado la necesidad de suministrar aire de forma sostenible y en volumen a las operaciones subterráneas.

Hoy en día, sin embargo, aunque el ritmo al que se lleva a cabo la minería en todo el mundo ha aumentado, los imperativos están cambiando. Si bien la responsabilidad principal de los mineros de todo el mundo es ofrecer operaciones sostenibles, la necesidad de adaptarse constantemente y generar nuevas eficiencias está siempre presente. Además de la necesidad de un suministro de aire de calidad, la narrativa industrial se está ampliando y los mineros tienen ahora el mandato de aumentar la seguridad, la rentabilidad y los resultados medioambientales.

A medida que el ritmo y la escala de la minería continúan en el futuro, hay tres factores clave que están guiando esta nueva era de la minería y la ventilación subterránea;

1. Flexibilidad
2. Tecnología
3. Agilidad

1. Flexibilidad de ventilación

La capacidad de adaptarse a los cambios es vital en cualquier industria y es fundamental poder adaptar los procesos a las condiciones de explotación. En la minería subterránea, la capacidad de adaptar el suministro de aire a las necesidades de producción es uno de los principales retos a los que se enfrentan los operadores. Para hacer frente a este reto, en los últimos años se ha impuesto el concepto de ventilación subterránea a demanda (VOD), con sistemas diseñados para suministrar caudal de aire a las labores en función de la programación y los movimientos de las personas.

Sin embargo, el enfoque contemporáneo para suministrar aire a demanda en los últimos tiempos ha consistido en regular el caudal de aire mediante una infraestructura compleja y costosa. La solución ha sido la aplicación de variadores de velocidad (VSD), variadores de frecuencia (VFD) o variadores de frecuencia de tensión variable (VVCFD), que controlan la potencia del sistema de ventilación subterráneo y permiten aumentar o reducir el caudal de aire en función de la demanda.

Es un hecho que las altas velocidades de aire requieren gradientes de alta presión y mantener esta presión en una red minera tiene un coste elevado. En la era posterior a la crisis financiera mundial (CFG) de 2007 y la posterior recesión minera de 2013, el uso de VSD se consideró la forma lógica de adaptar el suministro de flujo de aire en función de la demanda, con la ventaja principal de reducir los costes de consumo de energía. Para una mina subterránea, se ha estimado que los sistemas de ventilación pueden contribuir hasta 50% de las necesidades de consumo de energía. Aunque se ha prestado una mayor atención a la reducción de los costes para que las operaciones sean económicamente sostenibles, los VSD siguen presentando un cierto enigma.

Por naturaleza, los VSD son una solución costosa en sí misma, con una infraestructura y un software de control de apoyo que oscilan entre decenas y cientos de miles de dólares. Tan caros como son, son igualmente frágiles, ya que requieren salas específicas con aire acondicionado y cableado personalizado para su funcionamiento. Aunque las ventajas de la ventilación a demanda mediante VSD parecen evidentes, su uso parece ilógico en los entornos subterráneos más hostiles.

Si hubiera otra manera...

La empresa australiana Minetek presenta un nuevo método de optimización del flujo de aire subterráneo denominado Rendimiento Bajo Demanda (POD). Minetek ha desarrollado un método innovador para optimizar los circuitos de aire que permite prescindir de los costosos VSD. Se trata sin duda de un momento decisivo en la ventilación subterránea. La solución de accionamiento mecánico, que puede controlarse de forma manual o autónoma, ofrece a los operarios la flexibilidad necesaria mediante el ajuste de la dinámica del flujo de aire en los innovadores impulsores del sistema.

Al controlar mecánicamente el flujo de aire sobre los impulsores -y no el suministro de energía al ventilador-, el consumo de energía se optimiza y puede mantenerse a un nivel significativamente inferior. Minetek ha conseguido una reducción de hasta 50% en los costes de consumo de energía, al tiempo que permite a los operadores mantener la flexibilidad en línea con los requisitos de producción y programación. Desde una perspectiva más amplia, POD tiene en cuenta los nuevos imperativos a los que se enfrentan los mineros, reduciendo realmente los costes operativos y consiguiendo a su vez mejoras en los resultados medioambientales.

Este nuevo enfoque de la ventilación subterránea ofrece una verdadera flexibilidad al tiempo que mejora la rentabilidad y la viabilidad a largo plazo de las operaciones subterráneas.

2. Tecnología de ventilación subterránea

Dicen que la necesidad es la madre de todos los inventos y la minería subterránea tiene una rica historia que refleja esta expresión. Impulsado por la necesidad, el sector minero no ha dejado de innovar para ofrecer operaciones subterráneas seguras, fiables y eficientes.

La tecnología minera ha evolucionado con la humanidad. Desde el antiguo uso de herramientas para extraer metales preciosos hasta el empleo de explosivos de pólvora negra para romper grandes rocas a finales de la Edad Media, la minería ha sido un campo de pruebas para las nuevas tecnologías durante milenios.

Dada la severidad de las condiciones subterráneas, el apetito por el desarrollo de tecnología de capacitación ha mantenido el ritmo, si no superado, de la vida en la superficie. Impulsada por la necesidad de garantizar la seguridad, mejorar la eficiencia operativa y reducir el impacto ambiental, la minería ha adoptado las nuevas tecnologías con avidez, aunque con cautela.

En las dos últimas décadas, en particular, la forma de la tecnología en la minería se ha desplazado hacia nuevos temas de ventilación subterránea. La automatización, la optimización, la digitalización e incluso la electrificación son el nuevo centro de atención de los mineros subterráneos, ya que las organizaciones exploran formas nuevas e integradas de cumplir sus objetivos de seguridad, rentabilidad y medio ambiente.

Underground ventilation is a tremendous lever in achieving progress against all three objectives and the application of new technologies can have a significant impact. Now, the key drivers in underground ventilation are very much about the interoperability of disparate systems within the operating layer and automating processes to maximise performance.

For years the requirement for ventilation has fundamentally been to meet a minimum volume and pressure requirement; however, the evolved mine now recognises the need to optimise assets and processes – like every other aspect of production – to extract maximum efficiency, drive down operating costs and increase profitability.

Minetek has at its core a focus on innovation and is relishing the opportunity to challenge the status quo in the design, implementation and operation of an underground ventilation system. Outside of MINETEK’s radical approach to the design of fan systems, the focus is squarely on integrating with mine systems to enable autonomous operation. Performance On-Demand is an excellent example of applied technology and Minetek are moving beyond the focus on reducing power consumption to explore truly responsive operation. While Radio Frequency Identification (RFID) technology has been around since the mid-1940s, its application in the industrial world is now connecting opportunities to improve processes in mining.

Minetek has developed an innovative new approach to optimising air circuits by integrating RFID technology to trigger its Performance On-Demand ventilation system and target air delivery based on vehicle movements. The approach is a game-changer in enabling operators to effectively reduce airflow to parts of the mine with no scheduled activity, maintaining airbag inflation levels at a minimum and reducing power consumption costs exponentially.

By automating triggered airflow and removing the need for human intervention, both safety and operating performance can be optimised. Connecting modern ventilation technologies to leverage data and driving predictive processes is the path forward to achieving true operational efficiency.

3. Ventilation agility

Agility is defined as being able to move quickly and easily. Being nimble, lithe and spry. In recent years the term agile has been adopted in the project management field, characterising the approach to dividing tasks into short phases with a frequent reassessment of plans and priorities.

Although coined within software development circles, where the pace of change is rapid, this definition of agility is certainly apt for the continuously changing environment in which underground mining occurs. By definition, a mine is constantly changing. It is required to undergo a systematic change in its shape and size as ore body is extracted from the earth.

While the initial design of an underground mine provides operators with a road map of how their infrastructure will evolve, it is an agile project management and the understanding of how to apply resources over time that is required to continually adapt and optimise.

Agility requires a combination of technology and flexibility.

At Minetek, we have recognised the need to be agile and have partnered with leading mines the world over to apply the latest thinking in mine ventilation, which is enabling miners to meet and exceed their objectives. For example, Minetek’s innovative fan technology is giving operators flexibility through Performance On Demand. POD enables operators to quickly ramp up or down air delivery by directing the flow of air through innovative control vane design.

This approach removes the need for VSD intervention which offers a distinct performance improvement. By removing the need for VSD, mines can use all available power without the risk of fan stalling or creating harmonic imbalance. This flexibility in control and application offers true agility, by lowering power consumption and costs and also allows faster re-entries following blasting activity.

To be agile requires a lean approach.

Minetek’s robust designed single-speed fans, with blades virtually impervious to wear, have been proven to reduce power consumption costs by up to 50%. Also, by stripping away bulk, the compact fan design is enabling miners to achieve agility by enabling them to be safely and efficiently deployed across the network with ease.

Compared to traditional larger fans, Minetek’s compact units have the capability to outperform larger alternatives and then be redeployed quickly and easily to other locations as the mine workings evolve. By virtue of their smaller size, Minetek fans can be easily installed in a range of orientations and tight underground locations. This agility and responsiveness enable operators to adapt to changing conditions while reducing the potential for manual handling safety impacts.

To be truly agile requires confidence.

Minetek has built deep domain experience in the design, manufacturing, testing and installation of the most advanced fan systems in the world and is backed by a large team of aeronautical, mechanical and electrical engineers. From initial decline modelling and consultancy through to post-implementation support, our team has the combined capability to help deliver an agile approach to your next ventilation project.