Mover mineral es solo una parte del desafío de trabajar bajo tierra. Para mantener operativa una mina subterránea es necesario hacer circular aire fresco por túneles, niveles y frentes de trabajo, mientras se extraen calor, polvo y gases generados por equipos y tronaduras.
A gran profundidad, abrir un túnel no significa que automáticamente exista un ambiente donde una persona pueda trabajar. El aire debe llegar hasta cada sector activo de la mina, recorrer galerías que pueden encontrarse muy alejadas de las conexiones con la superficie y luego regresar cargado con calor, polvo y contaminantes.
Por eso, detrás de una mina subterránea existe una infraestructura que normalmente pasa inadvertida: ventiladores, piques, chimeneas, galerías, compuertas, sensores y sistemas de control dedicados exclusivamente a mover aire. Es una red que debe funcionar permanentemente y adaptarse a medida que la explotación avanza hacia nuevos sectores.
En minas profundas, la ventilación no es simplemente una cuestión de comodidad. Sin ella, buena parte de la operación sencillamente no podría realizarse.
Una mina funciona como una enorme red de circulación de aire
El principio básico parece sencillo. Aire fresco entra desde la superficie, circula por determinados túneles hasta los sectores donde trabajan personas y equipos, recoge contaminantes y finalmente es conducido nuevamente hacia el exterior.
El problema aparece cuando se intenta hacer eso dentro de una mina formada por numerosos niveles, cruces, rampas y galerías. El aire tiende a desplazarse por las rutas que ofrecen menor resistencia, pero esas rutas no necesariamente coinciden con los lugares donde la ventilación es necesaria.
Los ingenieros deben diseñar entonces verdaderos circuitos de ventilación. Algunos túneles funcionan principalmente como vías de entrada de aire y otros como rutas de retorno para el aire utilizado. Piques y chimeneas verticales o inclinadas pueden conectar distintos niveles y permitir transportar grandes volúmenes de aire entre ellos.
Ventiladores principales, instalados estratégicamente, generan la diferencia de presión necesaria para mantener el flujo. Dependiendo del diseño de la mina, pueden impulsar aire limpio hacia el interior o ayudar a extraer el aire desde las zonas subterráneas.
El objetivo es evitar que el aire fresco y el aire contaminado simplemente circulen sin control por las mismas galerías.
Compuertas y muros permiten decidir hacia dónde viaja el aire
Un ventilador enorme por sí solo no garantiza que la ventilación llegue hasta un frente ubicado a gran distancia. Para distribuir correctamente ese flujo se utilizan reguladores, puertas de ventilación, cierres y estructuras que bloquean determinadas rutas.
Son elementos aparentemente simples, pero cumplen una tarea fundamental: obligar al aire a seguir el circuito establecido.
Si una galería ofrece un camino más corto hacia la salida, por ejemplo, una parte importante del flujo podría desviarse por allí en lugar de alcanzar un sector productivo. Mediante cierres y reguladores se modifica la resistencia de distintas rutas y se controla cuánto aire llega a cada zona.
En los frentes de desarrollo el desafío es todavía mayor. Allí el túnel termina en roca sólida, por lo que no existe naturalmente una segunda salida para que el aire continúe circulando.
La solución suele ser la ventilación auxiliar. Ventiladores más pequeños y grandes ductos flexibles o rígidos conducen aire hasta las proximidades del frente de trabajo o extraen desde allí el aire contaminado.
A medida que una perforación avanza decenas o cientos de metros, también deben prolongarse estos sistemas. La ventilación, por tanto, avanza prácticamente junto con la excavación.
El enemigo invisible: gases, polvo y motores trabajando bajo tierra
Una mina moderna concentra bajo tierra una cantidad considerable de maquinaria. Equipos de perforación, cargadores, vehículos de servicio y otros sistemas pueden incorporar motores de combustión interna, aunque la electrificación está avanzando progresivamente en el sector.
En espacios confinados, las emisiones de motores diésel adquieren una relevancia que no tienen de la misma manera en superficie. Entre ellas pueden encontrarse partículas ultrafinas y gases que deben mantenerse bajo control.
Las tronaduras agregan otro desafío. La detonación de explosivos fragmenta la roca, pero también genera polvo y gases que deben ser evacuados antes de que el personal pueda volver a determinados sectores.
Por eso existe un período de ventilación posterior a las tronaduras. El aire fresco entra, diluye y desplaza los contaminantes mientras el aire viciado es conducido hacia los circuitos de retorno.
La normativa chilena obliga a mantener condiciones atmosféricas seguras en las labores subterráneas y considera factores como la cantidad de trabajadores, las dimensiones de las labores, la maquinaria de combustión interna y posibles emanaciones naturales. Entre los parámetros críticos está el oxígeno: no se permite trabajar cuando su concentración cae bajo los límites establecidos para una atmósfera segura.
La ventilación también ayuda a controlar partículas provenientes de perforación, carguío, chancado y movimiento de roca. No reemplaza los sistemas de supresión de polvo ni otras medidas de control, pero forma parte de una estrategia que busca impedir que los contaminantes permanezcan concentrados donde se encuentran las personas.
Mientras más profunda es una mina, aparece otro problema: el calor
En superficie, la temperatura depende principalmente del clima. A gran profundidad entran en juego otros factores.
La roca puede encontrarse a temperaturas progresivamente mayores a medida que aumenta la profundidad. A eso se suma el calor producido por motores, sistemas eléctricos, perforadoras, equipos hidráulicos, iluminación y otras instalaciones.
Incluso el propio movimiento del aire puede convertirse en un problema. Cuando enormes volúmenes deben desplazarse por conductos y galerías extensas, las necesidades energéticas de los ventiladores aumentan.
Por eso algunas minas profundas necesitan complementar la ventilación con sistemas de refrigeración. En lugar de limitarse a introducir más aire desde el exterior, enfriarlo antes de llevarlo a determinadas zonas puede resultar necesario para mantener condiciones adecuadas de trabajo.
La profundidad transforma así la ventilación en un desafío termodinámico además de mecánico. Ya no basta con preguntarse cuánto aire debe llegar a un sector, sino también a qué temperatura llegará y cuánto calor deberá retirar.
La enorme cantidad de electricidad necesaria para mover aire
Mover continuamente grandes masas de aire contra la resistencia de kilómetros de galerías requiere energía. Y mientras una mina crece, también puede aumentar la distancia que debe recorrer el flujo.
El Teniente ofrece una referencia de la escala que puede alcanzar este proceso en Chile. Durante un proyecto piloto desarrollado en 2020, Codelco señalaba que la ventilación representaba alrededor del 60% del consumo eléctrico de la mina subterránea en ese momento.
Ese dato explica por qué la industria comenzó a mirar con interés una tecnología conocida como ventilación bajo demanda, o Ventilation on Demand.
En una instalación convencional, determinados ventiladores pueden permanecer funcionando continuamente aunque algunos sectores tengan poca o ninguna actividad durante ciertos períodos. La ventilación bajo demanda intenta modificar esa lógica.
Sensores, sistemas de localización y plataformas de control permiten detectar dónde se encuentran trabajadores y equipos. Con esa información, la mina puede aumentar el flujo en sectores activos y reducirlo donde temporalmente no se necesita la misma intensidad de ventilación, siempre dentro de las condiciones de seguridad establecidas.
La idea se parece al funcionamiento de un sistema inteligente de climatización de un edificio, pero aplicada a una infraestructura subterránea muchísimo más compleja.
Sensores que vigilan una atmósfera que no puede verse
La ventilación moderna también depende cada vez más de datos en tiempo real.
Sensores distribuidos por la mina pueden medir variables como concentración de gases, temperatura, humedad, velocidad del aire y presión. Esa información permite saber si el sistema se comporta como fue diseñado y detectar alteraciones.
Un cambio inesperado en el flujo puede indicar una puerta abierta, una obstrucción, la detención de un ventilador o una modificación en las condiciones de una galería.
Los modelos computacionales permiten además representar la mina como una red. Cada túnel posee una determinada resistencia al paso del aire y los programas calculan cómo cambiará el flujo si se agrega una nueva galería, se modifica un regulador o entra en funcionamiento otro ventilador.
Es particularmente importante porque una mina nunca permanece igual. Nuevos sectores se desarrollan, otros dejan de producir y la infraestructura se modifica continuamente. El sistema de ventilación debe evolucionar junto con el yacimiento.
Por qué este desafío es especialmente relevante para Chile
La minería chilena está estrechamente relacionada con grandes operaciones a cielo abierto, pero también posee algunos de los desarrollos subterráneos de cobre más importantes del mundo.
El Teniente es el ejemplo más evidente, mientras Chuquicamata inició su transformación desde el histórico rajo hacia una explotación subterránea. En ambos casos, continuar accediendo al mineral implica construir una infraestructura bajo tierra en la que ventilación, energía, transporte, drenaje y comunicaciones deben funcionar de manera integrada.
La tendencia hacia mayores profundidades vuelve todavía más importante la eficiencia. Cada metro adicional puede significar nuevas galerías, mayor resistencia al flujo de aire y nuevas fuentes de calor.
Al mismo tiempo, la electrificación de maquinaria subterránea podría modificar profundamente las necesidades futuras. Un cargador o camión eléctrico no produce gases de escape diésel durante su operación, lo que puede reducir una de las cargas contaminantes que tradicionalmente debe manejar la ventilación.
Eso no significa que los ventiladores dejarán de ser necesarios. Seguirán existiendo calor, polvo, gases de tronaduras, personas trabajando y otras fuentes que requieren circulación permanente. Pero una flota con mayor electrificación podría permitir sistemas diferentes y potencialmente más eficientes.
La automatización apunta en la misma dirección. Una mina capaz de conocer en tiempo real dónde está cada equipo, qué sectores están produciendo y cuáles permanecen temporalmente vacíos puede administrar el aire como otro recurso operativo.
Así, algo tan cotidiano como respirar se convierte, kilómetros dentro de una mina, en un problema de ingeniería de gran escala. Cada corriente de aire que llega a un trabajador bajo tierra ha sido impulsada, dirigida, medida y controlada antes de alcanzar ese punto.
Y mientras la minería avance hacia yacimientos más profundos, mantener ese flujo invisible será tan importante como perforar la roca o transportar el mineral.
