ABB ayuda a electrificar las explotaciones mineras

El sistema eMine de ABB permite que los camiones mineros funcionen con catenarias eléctricas en lugar de utilizar gasóleo.

Se calcula que los vehículos de construcción diésel, como excavadoras, remolcadoras y bulldozers, emiten en conjunto 400 millones de toneladas de CO2 al año, lo que representa en torno al 1,1% de las emisiones mundiales de carbono. Las excavadoras de la categoría de 10 t o más representan un enorme 46% de estas emisiones. La industria minera es responsable de hasta el 7% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), por lo que controlar las emisiones relacionadas con el transporte es especialmente importante.

Aunque las emisiones de los vehículos diésel pesados suponen un riesgo para la salud de los trabajadores en todas las explotaciones mineras, los entornos subterráneos son más peligrosos. Suelen ser espacios estrechos y cerrados donde los gases de escape, como el CO₂ y el NOx, pueden provocar rápidamente situaciones peligrosas para los trabajadores.

En consecuencia, las minas que explotan este tipo de vehículos necesitan amplios sistemas de ventilación para extraer los gases de escape y garantizar una buena calidad del aire en los espacios de trabajo. Estos sistemas eléctricos aumentan considerablemente el consumo total de energía y los costes de explotación de la mina.

Para contrarrestar estas preocupaciones medioambientales y sanitarias, muchas industrias —incluida la minera— están introduciendo medidas para reducir las emisiones de los vehículos. En el sector de la minería, el Consejo Internacional de Minería y Metales (ICMM) se ha comprometido a lograr cero emisiones netas en 2050 o antes. La electrificación desempeñará un papel importante en la consecución de este objetivo. La minería subterránea, en particular, está mostrando un gran interés por el concepto de vehículos operativos eléctricos debido a los beneficios más inmediatos de la reducción de emisiones, la mejora de la ventilación y la disminución de la temperatura ambiente.

Aun así, los vehículos mineros trabajan al menos dos turnos diarios (unas 16 horas) en condiciones duras y difíciles. Por lo tanto, la tecnología de las cadenas cinemáticas eléctricas debe ser muy robusta, potente y capaz de soportar estos entornos.

Una de las pruebas más duras de esta tecnología tuvo lugar en la mina de oro de Kittilä, en el norte de Finlandia. Los ingenieros han probado con éxito tres vehículos mineros eléctricos subterráneos —el Boomer E2 Battery, el Scooptram ST14 Battery y el Minetruck MT42 Battery— en el marco del proyecto de la Unión Europea Sustainable Intelligent Mining Systems (SIMS).

La mina de Kittilä no suele tener temperaturas ambiente elevadas bajo tierra, pero los especialistas midieron una reducción de 3 °C cuando la mina utilizó vehículos eléctricos en comparación con el funcionamiento diésel. Este es un aspecto que cambia las reglas del juego para las minas que tienen temperaturas ambiente más altas.

Electrificar una mina, como la propia minería, es un proceso. Los operadores mineros deberían considerar seriamente la posibilidad de asociarse con fabricantes de equipos originales e integradores de sistemas para acelerar este proceso. Esta asociación se aplica tanto a vehículos nuevos como a proyectos de modernización, como la sustitución de un motor diésel por uno eléctrico.

Nasta AS, uno de los principales distribuidores de maquinaria pesada de construcción Hitachi en Noruega, es un ejemplo de ello. La empresa colabora con ABB para convertir vehículos pesados, como excavadoras, para su funcionamiento eléctrico mediante baterías o una conexión directa por cable.

ABB suministra los componentes del tren de potencia eléctrico, por lo que el proceso de conversión consiste en desmontar el motor diésel e instalar posteriormente un motor y un propulsor eléctricos. También incluye un sistema de almacenamiento de energía y una solución de carga.

Una gran excavadora diésel de 24 t consume unos 18 000 l de combustible al año, lo que equivale a casi 48 t de emisiones de CO₂. Una mejora eléctrica elimina por completo estas y otras emisiones nocivas, incluida la contaminación acústica. Pero las ventajas no se limitan al medio ambiente: las máquinas eléctricas son mucho más reactivas, según los operarios que las probaron. Un motor eléctrico proporciona un par instantáneo, mientras que un motor de combustión interna tarda más en alcanzar el par máximo.

Los fabricantes trenes de potencia eléctricos de tracción deben acelerar activamente la descarbonización mejorando la eficiencia energética y la productividad de los componentes. Estas iniciativas de sostenibilidad sólo pueden ser creíbles y eficaces si todo el sistema de propulsión utiliza una tecnología fiable y probada. Con ello, los motores eléctricos pueden alcanzar un 95% de eficiencia energética, más del doble que los motores diésel funcionando en el rango de carga óptimo.

Los vehículos de propulsión eléctrica necesitan una infraestructura para funcionar, que puede soportar un suministro directo de energía (por ejemplo, a través de catenarias aéreas), la recarga de las baterías de a bordo o una combinación de ambas. Es esencial especificar el tipo de infraestructura más adecuado para la aplicación.

En un proyecto piloto para la mina de cobre de Aitik, en Suecia, ABB diseñó e instaló una línea catenaria de 700 m para uso de camiones mineros de gran tonelaje. Según las previsiones, el proyecto ahorrará cerca de 830 000 l de gasóleo al año, con una reducción de 2200 t de emisionesde CO₂. Las emisiones de gases de efecto invernadero también se redujeron casi un 80% a lo largo del trazado de la catenaria.

La tecnología de electrificación ya ha demostrado que reduce las emisiones de los vehículos de transporte público. El proyecto de la mina de Aitik es uno de los muchos ejemplos recientes que demuestran que los vehículos industriales pueden y deben seguir el ejemplo. Por lo tanto, los operadores mineros deben aprovechar las ventajas de la electrificación para mejorar la seguridad, reducir los costes y disminuir las emisiones.

Más información sobre electrificación de vehículos pesados para la industria minera en el siguiente enlace.