PROPUESTA DE APLICACIÓN TECNOLÓGICA DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA EN PROCESOS PRODUCTIVOS DE LA MINERÍA CHILENA

Abstract

A través del presente estudio, se logra la construcción de un mapa solar de la minería del cobre, el cual contiene alrededor de 3000 faenas mineras a lo largo del país, mas específicamente desde la región de Arica y Parinacota a la región del Libertador General Bernardo O´Higgins. Este mapa entrega la ubicación precisa de cada una de la faenas mineras del cobre, además de su información básica, como es su clasificación, tipo de instalación, situación en la cual se encuentra y la irradiación global anual en plano horizontal. Esta irradiación global anual en plano horizontal es obtenida a través de un programa llamado RETScreen, el cual es un software de gestión de energías limpias que utiliza información de la NASA para sus cálculos. Los datos entregados por este programa son comparados con los datos históricos del Ministerio de Energía de Chile y los datos del libro “Irradiancia solar en territorio de la República de Chile” el cual contienen datos desde los años 60. De acuerdo a la investigación realizada con respecto al consumo de energía en la minería, esta ha aumentado con el pasar de los años y se ve explicado principalmente por factores estructurales, tales como una mayor dureza en el mineral, disminución de leyes y mayores distancias de acarreo. A nivel país para el año 2012, la minería del cobre consumió un total final de 8,1% de la energía total. Entre los años 2011 y 2012 el consumo de energía total en la minería del cobre aumentó un 2,1% al pasar de 137,6 PJ a 140,5 PJ. Al observar la variación por tipo de energía, la energía de combustibles disminuyó un 1,7% pasando de 65,7 PJ a 64,6 PJ, mientras la energía eléctrica aumentó un 5,6% de 71,9 PJ el 2011 a 75,9 PJ el 2012. La producción de cobre mina aumentó en un 3,3% en este mismo periodo de tiempo, al aumentar de 5,26 millones de toneladas métricas de cobre fino a 5,43 millones de toneladas métricas de cobre fino. Los procesos que más consumen energía según COCHILCO son: explotación minera, concentradora y LXSXEW consumiendo un 37%, 28% y 18% de la energía total respectivamente. Al analizarlo por tipo de energía, los procesos que más consumen energía de combustibles son la explotación minera y la fundición con un 72% y 12% respectivamente, por su parte los grandes consumidores de electricidad son la planta concentradora y LXSXEW consumiendo el 51% y 27% de la energía eléctrica respectivamente. En este presente estudio se proponen distintas aplicaciones solares térmicas a distintos procesos de la industria de la minería, con el fin de plantear posibles soluciones al consumo creciente de energía. Este recurso ya ha sido utilizado por este sector tanto para la generación de agua caliente sanitaria en sus campamentos como para la calefacción de los mismos. En los últimos años, se han desarrollado distintas propuestas asociadas a utilizar la energía solar con el fin de temperar soluciones utilizadas en distintos procesos, como la electro-obtención, extracción por solvente y lavado de cátodos. La plantas solares térmicas se destacan por su mínima mantención, larga vida útil, y por las características constructivas de éstas, ya que los materiales utilizados en su instalación no presenta mayores riesgos en la operación, ni genera mayores impactos al medioambiente durante su vida útil, ya que pueden llegar a ser completamente reciclables. El porcentaje de reemplazo de combustibles fósiles o también llamado cobertura solar de dichos sistemas, dependerá del proceso en particular, de las condiciones ambientales de la zona y de la disponibilidad de espacio para la instalación de los paneles, pero en este caso en particular se toma como supuesto un 50% de cobertura solar, tomando en cuenta todas las plantas que ya se encuentran en funcionamiento en Chile. A través del colector de placa plana, que es la tecnología mayormente utilizada en estos sistemas, es que se puede llegar a temperaturas entre los 80 [°C] y los 100 [°C], pero esto no quiere decir que sean los únicos que se puedan utilizar ya que también podría utilizarse colectores solares para mucha mayor temperatura y ser utilizados por ejemplo para calentar el aire utilizado en los hornos. Es por esto que estas tecnologías permite abastecer de calor a variados procesos industriales y mineros. Finalmente podemos ver que si se llegara a implementar estas tecnologías en los procesos de minería mencionados anteriormente, se lograría un ahorro del 1,65% del total de energía consumida en un año en la minería del cobre del país y un 4,22% del consumo total de diesel en toda la minería del cobre del país. Esto es igual a un ahorro de 60.074 [𝑚��! ] de diesel.Through the present study we create a solar map of the copper mining industry in Chile, which has around 3000 mine sites across the country between the regions of Atacama and Libertador General Bernando O´higgins. The map gives the precise location of each mine site, basic information, classification, type of site, current situation and annual irradiation. This irradiation screening is obtained using a program called RETScreen, this software uses NASA information for its calculations and the information is cross checked with the historic data from the Ministerio de Energía de Chile. According the investigation we did about the energy consumed in the mining industry we can be sure that is increasing trough time and this can be explained by structural factors, harder minerals, a decrease in the regulation laws and bigger haulage distances. In the year 2012 the mining industry consumed 8,1% of the total energy. Between years 2011 and 2012 the total energy consumed in the mining industry went up 2,1%, from 137,6 PJ to 140,5 PJ. The variation of the energy type went down 1,7% , from 65,7 PJ to 64,6 PJ, the electric energy consumption increased in 5,6% from 71,9 PJ in 2011 to 75,9 PJ in 2012. The copper mining production increased in 3,3% in the same amount of time. Mining activity, the concentrator process and LXSXEW are the more energy-consuming processes, consuming 37%, 28% and 18% from the total used energy accordingly. For type of energy the more consuming ones are mining activity and copper smelter with and 72% and 12% accordingly. The biggest electric energy consumers are the concentration plant and LXSXEW with 51% and 27% of the total electric energy used. In this study we proposed different applications for thermic solar panels in several processes of the mining industry as solutions for the increasing consume of energy. This resource has been used by the industry to implement sanitized hot water and heating systems in the mining camps. In the recent years different ideas for the use of solar energy are being developed, for example to heat solutions for different areas, for example in the solvent extraction and cathodes wash. The thermic solar plants have nearly no maintenance, long durability and for the structural characteristics of the plants they have almost no operational risks or environment impact, as they are made with recyclable materials. The percentage of replacement of fossil fuels (or solar cover rate) in the system will depend of the particular process, environmental conditions and space for the panels installation. Trough a flat plate collector, the most common for this type of mechanisms, we can reach temperatures between 80 C and 100 C, but they aren´t the only ones that we can use, as we could also have as an option solar collectors for higher temperatures and this could be used, for example, to heat air for boilers. This technologies supply heat for different industrial and mining processes. Finally if we implement this technologies in the mining processes we could save 1,65% of the total energy we consume in a year.