Grandes minas chilenas operan en plena Cordillera de los Andes, a alturas donde el aire es más delgado y las condiciones ambientales cambian incluso el comportamiento de los equipos eléctricos. Llevar energía hasta allí requiere líneas de alta tensión, subestaciones y una red interna capaz de alimentar instalaciones industriales gigantescas durante las 24 horas.
A más de 3.000 metros sobre el nivel del mar puede existir una operación con chancadores, molinos, bombas, correas transportadoras, talleres, campamentos y plantas procesadoras funcionando simultáneamente. Toda esa infraestructura necesita electricidad, aunque la mina se encuentre a cientos de kilómetros de los grandes centros urbanos y en medio de la Cordillera de los Andes.
Minera Escondida, por ejemplo, está ubicada aproximadamente a 3.100 metros de altura en la Región de Antofagasta. Quebrada Blanca, en Tarapacá, alcanza unos 4.400 metros sobre el nivel del mar. Son verdaderas ciudades industriales instaladas donde construir cualquier infraestructura requiere enfrentar distancia, altura, polvo, radiación solar y condiciones climáticas extremas.
La electricidad que permite mantenerlas funcionando realiza un recorrido sorprendente antes de llegar a un motor dentro de la planta.
Todo comienza mucho antes de llegar a la mina
Una mina conectada al Sistema Eléctrico Nacional no necesita que exista una central eléctrica exclusivamente a su lado.
La energía puede provenir simultáneamente de plantas solares, parques eólicos, centrales hidroeléctricas, generación térmica, sistemas de almacenamiento y otras instalaciones conectadas a la misma red.
Una vez generada, la electricidad ingresa al sistema de transmisión.
El principio es similar al utilizado para abastecer una ciudad, pero la escala de una gran faena minera puede ser enorme. Determinados procesos industriales requieren motores con potencias muy superiores a cualquier equipo utilizado en una vivienda o edificio.
Para transportar grandes cantidades de electricidad durante cientos de kilómetros resulta conveniente utilizar alta tensión.
La razón está en las pérdidas.
Para transmitir una determinada potencia, aumentar el voltaje permite disminuir la corriente necesaria. Como parte de las pérdidas eléctricas depende fuertemente de esa corriente, las grandes redes utilizan tensiones de cientos de miles de voltios.
Por eso las torres que atraviesan el desierto y ascienden hacia la cordillera son mucho más que parte del paisaje: son las grandes carreteras energéticas de la minería.
La electricidad literalmente sube hacia la Cordillera
A diferencia del transporte de agua, la electricidad no necesita ser bombeada para ganar altura.
Un cable puede llevar energía desde sectores cercanos a la costa hacia una mina situada miles de metros más arriba sin tener que vencer la gravedad de la misma manera que un fluido.
El verdadero desafío está en construir y mantener la infraestructura.
Una línea que llega hasta una mina cordillerana puede atravesar desiertos, quebradas, terrenos rocosos y pendientes pronunciadas. Hay que levantar torres, construir accesos, instalar fundaciones y extender conductores entre estructuras separadas por grandes distancias.
Después comienza el desafío operativo.
Una tormenta, una falla eléctrica o un problema mecánico en un punto remoto puede afectar instalaciones críticas. Por esta razón, el diseño del suministro considera protecciones, sistemas de control y, dependiendo de la operación, diferentes niveles de redundancia.
Porque detener la electricidad en una gran mina no significa simplemente apagar las luces.
Antes de entrar a la faena, la energía debe pasar por una subestación
La electricidad que llega mediante una línea de alta tensión no puede conectarse directamente a un chancador o un molino.
Primero debe ingresar a una subestación eléctrica.
Estas instalaciones funcionan como grandes nodos dentro de la red. Allí existen transformadores, interruptores, seccionadores, barras eléctricas, sistemas de protección, equipos de medición y controles capaces de manejar enormes cantidades de potencia.
Uno de los componentes más importantes es el transformador.
Su función es modificar el nivel de tensión manteniendo la transferencia de energía. La electricidad puede llegar desde la red en alta tensión y posteriormente ser reducida a niveles apropiados para distribuirla dentro de la operación.
En Quebrada Blanca, por ejemplo, existen sistemas de alta y media tensión, incluyendo instalaciones asociadas a 220 kV y 23 kV.
Esto permite imaginar el recorrido.
Una gran línea llega hasta la zona minera. Una subestación recibe esa energía y reduce su tensión. Desde allí nacen nuevas redes que comienzan a repartirla hacia distintas áreas de la faena.
La mina pasa a tener prácticamente su propio sistema eléctrico interno.
Dentro de una mina existen kilómetros de redes eléctricas
Después de atravesar la subestación principal, la electricidad todavía puede estar lejos del equipo que finalmente la utilizará.
Una gran operación posee numerosas subestaciones secundarias y centros de distribución.
Una parte de la energía puede dirigirse hacia la planta concentradora. Otra hacia sistemas de bombeo. Otra alimentará chancadores, talleres, campamentos, correas transportadoras o infraestructura de mina.
Los niveles de tensión vuelven a reducirse progresivamente dependiendo del equipo.
Finalmente, motores, variadores de frecuencia, tableros eléctricos y transformadores locales entregan las condiciones necesarias para cada instalación.
Es parecido a una ciudad.
Existe una gran red que llega al territorio, pero después aparecen arterias progresivamente menores que distribuyen electricidad hasta los consumidores finales.
La diferencia es que algunos de esos consumidores pueden ser máquinas extraordinariamente grandes.
Un molino puede necesitar tanta potencia como una pequeña ciudad
La planta concentradora suele encontrarse entre los mayores consumidores eléctricos de una mina de cobre.
Después de extraer el mineral, la roca debe reducirse progresivamente de tamaño mediante chancado y molienda.
Precisamente la molienda es extremadamente intensiva en energía.
Los grandes molinos utilizan motores capaces de desarrollar enormes potencias para mantener toneladas de roca y medios de molienda en movimiento continuo.
También consumen electricidad las bombas que transportan pulpas minerales, sistemas de flotación, espesadores, compresores y numerosas instalaciones auxiliares.
A esto pueden sumarse requerimientos todavía mayores.
Muchas faenas del norte de Chile utilizan agua desalinizada proveniente del océano Pacífico. Esa agua debe viajar decenas o incluso cientos de kilómetros y, en algunos casos, ascender varios kilómetros verticalmente hasta alcanzar las instalaciones mineras.
Aquí la electricidad sí tiene que realizar indirectamente un enorme trabajo contra la gravedad: alimentar las estaciones de bombeo encargadas de elevar el agua hacia la cordillera.
A 4.000 metros, incluso el aire cambia las reglas eléctricas
Existe otro desafío menos evidente.
El aire se vuelve menos denso a medida que aumenta la altura.
Esto afecta a las personas, pero también puede afectar el diseño de equipos eléctricos.
El aire funciona como parte del aislamiento existente entre determinados componentes energizados. A mayor altura disminuye la presión atmosférica y también cambia su capacidad para soportar tensiones eléctricas sin que se produzca una descarga.
Por eso instalar equipos de alta tensión a 4.000 metros no consiste simplemente en tomar exactamente la misma subestación utilizada a nivel del mar y llevarla hasta la cordillera.
Los ingenieros deben considerar la altitud durante la coordinación del aislamiento y selección de los equipos.
Dependiendo del diseño pueden ser necesarias mayores distancias de aislamiento, equipos preparados específicamente para operar a gran altura o tecnologías donde los componentes de alta tensión se encuentren encapsulados dentro de ambientes controlados.
Esta es una de las razones por las que una subestación minera instalada en los Andes representa un desafío distinto al de una instalación equivalente cerca del océano.
El problema no es solamente eléctrico: también hay que enfriar los equipos
La menor densidad del aire también afecta la refrigeración.
Muchos equipos eléctricos eliminan calor hacia el ambiente mediante circulación natural o forzada de aire. Cuando el aire es menos denso, esa transferencia puede cambiar.
Transformadores, motores, variadores y otros componentes deben seleccionarse considerando las condiciones específicas donde operarán.
Además, el entorno minero agrega otros factores.
Polvo fino, fuerte radiación ultravioleta, grandes variaciones térmicas, viento y bajas temperaturas nocturnas pueden coexistir en una misma instalación.
Un equipo eléctrico destinado a una faena cordillerana, por lo tanto, no solo necesita soportar una determinada tensión. Debe funcionar durante años en uno de los ambientes industriales más exigentes del planeta.
Qué pasa si se corta la electricidad
La continuidad del suministro es crítica.
Una interrupción puede detener equipos de procesamiento, sistemas de bombeo y otras instalaciones esenciales. Incluso una vez recuperado el suministro, reiniciar determinados procesos industriales no siempre es inmediato.
Por eso las faenas utilizan sistemas de protección capaces de detectar fallas y aislar rápidamente sectores afectados.
Interruptores de alta tensión pueden desconectar una instalación en fracciones de segundo cuando los sistemas detectan condiciones peligrosas.
También existen sistemas de alimentación de emergencia para cargas críticas.
Generadores de respaldo, sistemas UPS y baterías pueden mantener determinadas funciones cuando desaparece el suministro principal. No necesariamente están diseñados para continuar toda la producción minera, sino para conservar servicios esenciales, sistemas de control, comunicaciones, iluminación de emergencia y procesos cuya detención repentina podría generar riesgos.
En una mina subterránea, esta necesidad puede ser todavía más importante debido a sistemas como ventilación, drenaje y comunicaciones.
La próxima mina necesitará todavía más electricidad
La minería está avanzando hacia una electrificación creciente.
Camiones, cargadores subterráneos, perforadoras y otros equipos tradicionalmente asociados al diésel comienzan a incorporar soluciones eléctricas o alimentadas por baterías.
Al mismo tiempo, las desaladoras y grandes sistemas de impulsión de agua están aumentando su presencia en el norte de Chile.
La automatización agrega centros de datos, comunicaciones, radares, sensores y sistemas de control distribuidos por toda la faena.
Y los nuevos proyectos BESS permiten almacenar electricidad dentro o cerca de instalaciones industriales para administrar mejor cuándo utilizarla.
Esto significa que la infraestructura eléctrica está dejando de ser solamente un servicio auxiliar.
Cada vez más, se convierte en parte central del diseño de una mina.
Una enorme máquina eléctrica escondida en la montaña
Cuando se observa una faena desde lejos, normalmente destacan los camiones gigantes, los rajos, las correas o las plantas concentradoras.
La infraestructura eléctrica pasa mucho más desapercibida.
Sin embargo, detrás de prácticamente cada tonelada de mineral procesada existe una cadena que comienza posiblemente cientos de kilómetros antes: centrales generadoras, grandes líneas de transmisión, torres que atraviesan el desierto, subestaciones, transformadores y redes internas que finalmente llegan hasta un motor.
Todo debe funcionar coordinadamente durante las 24 horas.
Y en Chile existe una dificultad adicional extraordinaria: algunas de las mayores operaciones cupríferas del planeta están instaladas a más de 3.000 e incluso 4.000 metros sobre el nivel del mar.
Llevar electricidad hasta ellas no significa simplemente tender un cable hacia la cordillera. Significa construir una extensa infraestructura energética capaz de transformar un lugar remoto, frío y de aire enrarecido en una instalación industrial donde máquinas de miles de toneladas pueden trabajar día y noche.
Por eso, detrás de cada gran mina chilena existe otra obra gigantesca que normalmente permanece fuera de la vista: su propia columna vertebral eléctrica extendida a través del Desierto de Atacama y la Cordillera de los Andes.
