Electromovilidad industrial y la demanda energética minera

Chile ha asumido un rol pionero a nivel regional al establecer metas ambiciosas en materia de electromovilidad. La estrategia nacional sobre esta área contempla que para 2035-2040, el 100 % de las ventas de maquinaria pesada en sectores como el minero, forestal, agrícola y de construcción sean cero emisiones.

En este escenario de transformación, la minería se ha posicionado entre los sectores industriales más activos en la adopción de soluciones de electromovilidad y descarbonización, impulsando un incremento sustancial en su demanda eléctrica que exige repensar de manera integral la infraestructura minera.

Electromovilidad en Chile: impacto operativo y consumo energético en faena

La transición hacia flotas propulsadas por energía eléctrica no solo reduce las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y optimiza la huella de carbono, sino que altera profundamente el perfil de consumo energético de una faena.

A diferencia de los procesos industriales tradicionales de carga continua, los patios de carga rápida para camiones extractivos y maquinaria auxiliar introducen demandas de potencia extremadamente elevadas en ventanas de tiempo reducidas.

Este fenómeno genera peaks de demanda simultánea que tensionan las subestaciones existentes, impulsando a las compañías a buscar soluciones mineras avanzadas que garanticen una distribución eficiente y segura de la energía en toda la cadena productiva.

Desafíos en transformadores y redimensionamiento de redes

La electrificación de flotas mineras está trasladando parte del consumo desde combustibles fósiles hacia la red eléctrica interna de faena, elevando simultáneamente la potencia demandada, la simultaneidad de carga y la sensibilidad de la operación a la calidad de energía y a la continuidad de suministro.

Parte de este desafío recae sobre los transformadores y los sistemas de transformación de potencia. La alta intermitencia y magnitud de las corrientes requeridas por los cargadores ultrarrápidos pueden provocar sobrecargas térmicas y mecánicas severas en transformadores convencionales.

Por ello, la industria se ve en la necesidad de redimensionar la infraestructura eléctrica, incorporando equipos con mayor capacidad de sobrecarga, sistemas de refrigeración optimizados y especificaciones técnicas robustas capaces de soportar regímenes de trabajo severos en condiciones geográficas complejas (como gran altitud geográfica y temperaturas extremas), además de respaldo con sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BEES).

Protecciones eléctricas y calidad de energía ante nuevos perfiles de carga

Con nuevos perfiles de consumo y variaciones dinámicas en la red, los esquemas de protección eléctrica tradicionales deben evolucionar.

Los relés de protección y los interruptores automáticos requieren una parametrización más fina para distinguir entre fallas reales y transitorios operativos propios de los ciclos de carga rápida.

Asimismo, la operación simultánea de múltiples cargadores de alta potencia introduce problemas críticos de calidad de energía, tales como:

• Armónicos: distorsiones en la onda de corriente y voltaje generadas por la electrónica de potencia de los cargadores, que pueden afectar a equipos sensibles.
• Fluctuaciones de voltaje: variaciones súbitas que comprometen la estabilidad de la red interna de la faena.
• Desequilibrios de fases: provocados por una distribución no uniforme de las cargas monofásicas o bifásicas asociadas.

Mitigar los armónicos y estabilizar las fluctuaciones requiere la instalación coordinada de filtros activos, compensadores estáticos de potencia y una instrumentación de monitoreo en tiempo real altamente precisa.

Sistemas de respaldo energético y almacenamiento

Para mitigar la volatilidad de la demanda y asegurar una alta disponibilidad, el uso de sistemas de respaldo energético y almacenamiento a gran escala (como bancos de baterías de iones de litio) se ha vuelto indispensable.

Estos sistemas almacenan energía durante los periodos de valle o desde fuentes renovables integradas, inyectándola de manera controlada durante los peaks de carga rápida.

Lo anterior no solo estabiliza el sistema eléctrico, sino que optimiza los costos operacionales asociados a la demanda máxima de potencia.

Modernización y el rol de las soluciones eléctricas robustas

La consolidación de la electromovilidad en Chile representa una oportunidad histórica para la modernización energética del sector.

Para que esta transformación sea exitosa, es fundamental implementar un enfoque integral que interconecte adecuadamente las redes de media y baja tensión con una robusta infraestructura minera, respaldada por transformadores de alta eficiencia, protecciones de última generación y sistemas de almacenamiento confiables, ofreciendo así las mejores soluciones mineras para el futuro del rubro.

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Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los principales desafíos eléctricos de la electromovilidad en minería?

Los principales desafíos incluyen la gestión de peaks de demanda instantánea de alta potencia, la presencia de distorsiones armónicas introducidas por los cargadores ultrarrápidos, el sobrecalentamiento de transformadores en condiciones de gran altitud geográfica y la calibración precisa de las protecciones eléctricas ante transitorios de carga.

¿Cómo optimizan los sistemas BESS la demanda eléctrica en faenas?

Los sistemas de almacenamiento en baterías (BESS) absorben energía durante los periodos de baja demanda o generación renovable sobrante y la inyectan rápidamente en la red interna durante las sesiones de carga rápida de flotas. Esto permite aplanar la curva de consumo, evitar la saturación de subestaciones y reducir las tarifas por potencia máxima contratada.

¿Qué equipos se requieren para mitigar armónicos en la red de faena?

Para mitigar el contenido armónico generado por los convertidores de electrónica de potencia, se deben instalar coordinadamente filtros activos de armónicos, compensadores estáticos de potencia y transformadores especificados para resistir factores K de distorsión armónica.