La mina s'enfonsa cada any: 30 m, segons informes de la indústria.
A mesura que augmenta la profunditat, també ho fa la necessitat de ventilació i refrigeració, i Howden ho sap per l'experiència de treballar amb les mines més profundes de Sud-àfrica.
Howden va ser fundada el 1854 per James Howden a Escòcia com a empresa d'enginyeria marina i va entrar a Sud-àfrica a la dècada de 1950 per atendre les necessitats de les indústries mineres i energètiques.A la dècada de 1960, la companyia va ajudar a equipar les mines d'or profundes del país amb tots els sistemes de ventilació i refrigeració necessaris per extreure de manera segura i eficient quilòmetres de mineral sota terra.
"Inicialment, la mina només utilitzava la ventilació com a mètode de refrigeració, però a mesura que augmentava la profunditat de la mineria, es va requerir un refredament mecànic per compensar la creixent càrrega de calor a la mina", va dir Teunes Wasserman, cap de la divisió de compressors i refrigeració de la mina de Howden.
Moltes mines d'or profundes de Sud-àfrica han instal·lat refrigeradors centrífugs Freon™ per sobre i sota terra per proporcionar la refrigeració necessària per al personal i l'equip subterranis.
Malgrat la millora de l'statu quo, el sistema de dissipació de calor de la màquina subterrània va resultar problemàtic, ja que la capacitat de refrigeració de la màquina estava limitada per la temperatura i la quantitat d'aire d'escapament disponible, va dir Wasserman.Al mateix temps, la qualitat de l'aigua de la mina va provocar una contaminació severa dels intercanviadors de calor de carcassa i tub utilitzats en aquests primers refrigeradors centrífugs.
Per solucionar aquest problema, les mines van començar a bombejar aire fred des de la superfície fins a terra.Tot i que això augmenta la capacitat de refrigeració, la infraestructura necessària ocupa espai a la sitja i el procés consumeix energia i energia.
Per abordar aquests problemes, les mines volen maximitzar la quantitat d'aire fred que porta a terra mitjançant unitats d'aigua refrigerada.
Això va impulsar Howden a introduir refrigeradors de cargol amino a les mines de Sud-àfrica, primer en tàndem després dels refrigeradors centrífugs de superfície existents.Això ha provocat un canvi progressiu en la quantitat de refrigerant que es pot subministrar a aquestes mines d'or subterrànies profundes, donant lloc a una disminució de la temperatura mitjana de l'aigua superficial de 6-8 °C a 1 °C.La mina pot utilitzar la mateixa infraestructura de canonades de la mina, moltes de les quals ja estan instal·lades, alhora que augmenta significativament la quantitat de refrigeració lliurada a capes més profundes.
Aproximadament 20 anys després de la introducció del WRV 510, Howden, un líder del mercat en el camp, va desenvolupar el WRV 510, un compressor de cargol de bloc gran amb un rotor de 510 mm.Era un dels compressors de cargol més grans del mercat en aquell moment i s'adaptava a la mida del mòdul de refrigeració necessària per refredar aquestes mines profundes de Sud-àfrica.
"Això és un canvi de joc perquè les mines poden instal·lar un sol refrigerador de 10-12 MW en lloc d'un munt de refrigeradors", va dir Wasserman."Al mateix temps, l'amoníac com a refrigerant verd és molt adequat per a combinacions de compressors de cargol i intercanviadors de calor de plaques".
Les consideracions sobre l'amoníac es van formalitzar en especificacions i estàndards de seguretat per a l'amoníac per a la indústria minera, amb Howden jugant un paper important en el procés de disseny.S'han actualitzat i incorporat a la legislació sud-africana.
Aquest èxit s'evidencia amb la instal·lació de més de 350 MW de capacitat de refrigeració d'amoníac per part de la indústria minera de Sud-àfrica, que es considera la més gran del món.
Però la innovació de Howden a Sud-àfrica no es va aturar aquí: el 1985 la companyia va afegir una màquina de gel de superfície a la seva creixent gamma de refrigeradors de mines.
Com que les opcions de refrigeració superficial i subterrània es maximitzen o es consideren massa cares, les mines necessiten una nova solució de refrigeració per ampliar encara més la mineria a nivells més profunds.
Howden va instal·lar la seva primera planta de fabricació de gel (exemple a continuació) l'any 1985 a la EPM (East Rand Proprietary Mine) a l'est de Johannesburg, que té una capacitat de refrigeració total final d'uns 40 MW i una capacitat de gel de 4320 t/h.
La base de l'operació és la formació de gel a la superfície i el transport a través de la mina fins a una presa de gel subterrània, on l'aigua de la presa de gel es fa circular a les estacions de refrigeració subterrànies o s'utilitza com a aigua de procés per perforar pous.A continuació, el gel fos es bombeja de nou a la superfície.
El principal avantatge d'aquest sistema de fabricació de gel és la reducció dels costos de bombeig, que redueix els costos operatius associats als sistemes d'aigua refrigerada superficial en un 75-80% aproximadament.Es redueix a l'"energia de refrigeració emmagatzemada en les transicions de fase de l'aigua", va dir Wasserman, explicant que 1 kg/s de gel té la mateixa capacitat de refrigeració que 4,5-5 kg/s d'aigua congelada.
A causa de la "eficiència de posicionament superior", la presa subterrània es pot mantenir a 2-5 ° C per millorar el rendiment tèrmic de l'estació de refrigeració d'aire subterrània, maximitzant de nou la capacitat de refrigeració.
Un altre avantatge de la rellevància particular d'una central elèctrica de gel a Sud-àfrica, un país conegut per la seva xarxa elèctrica inestable, és la capacitat del sistema d'utilitzar-se com a mètode d'emmagatzematge de calor, on el gel es crea i s'acumula a les preses de gel subterrànies i durant els períodes punta..
Aquest últim benefici ha donat lloc al desenvolupament d'un projecte d'associació industrial amb el suport d'Eskom en el qual Howden està investigant l'ús de fabricants de gel per reduir la demanda màxima d'electricitat, amb casos de prova a Mponeng i Moab Hotsong, les mines subterrànies més profundes del món.
"Vam congelar la presa a la nit (després de les hores) i vam utilitzar aigua i gel fos com a font de refredament de la mina durant les hores punta", va explicar Wasserman."Les unitats de refrigeració base s'apaguen durant els períodes punta, la qual cosa redueix la càrrega a la xarxa".
Això va conduir al desenvolupament d'una màquina de gel clau en mà a Mponeng, on Howden va completar el treball, incloent equips civils, elèctrics i mecànics per a una màquina de gel de 12 MW i 120 t/h.
Les recents incorporacions a l'estratègia de refrigeració bàsica de Mponeng inclouen gel tou, aigua refrigerada superficial, refrigeradors d'aire superficial (BAC) i un sistema de refrigeració subterrani.la presència a les aigües de mina d'elevades concentracions de sals i clorurs dissolts durant el treball.
La riquesa d'experiència de Sud-àfrica i l'enfocament en solucions, no només en productes, segueix transformant els sistemes de refrigeració a tot el món, diu.
Com va esmentar Wasserman, a mesura que cada cop hi ha més mines s'aprofundeixen i hi ha més espai a les mines, és fàcil veure solucions com aquesta que es troben a altres parts del món.
Meinhardt va dir: "Howden ha estat exportant la seva tecnologia de refrigeració profunda de mines a Sud-àfrica durant dècades.Per exemple, als anys noranta vam subministrar solucions de refrigeració per a mines d'or subterrànies a Nevada.
"Una tecnologia interessant que s'utilitza en algunes mines sud-africanes és l'emmagatzematge de gel tèrmic per a la transferència de càrrega: l'energia tèrmica s'emmagatzema en grans preses de gel.El gel es produeix durant les hores punta i s'utilitza durant les hores punta", va dir.“Tradicionalment, les unitats de refrigeració estan dissenyades per a una temperatura ambient màxima que pot arribar a les tres hores diàries durant els mesos d'estiu.Tanmateix, si teniu la capacitat d'emmagatzemar energia de refrigeració, podeu reduir aquesta capacitat".
"Si teniu un pla amb una taxa màxima bastant alta i voleu actualitzar-vos a tarifes més barates durant els períodes no punta, aquestes solucions per a la fabricació de gel poden ser un argument de negoci sòlid", va dir."El capital inicial de la planta pot compensar els costos operatius més baixos".
Paral·lelament, el BAC, que s'utilitza des de fa dècades a les mines de Sud-àfrica, adquireix cada cop més importància mundial.
En comparació amb els dissenys tradicionals de BAC, l'última generació de BAC té una eficiència tèrmica més alta que els seus predecessors, límits més baixos de temperatura de l'aire de la mina i una empremta més petita.També integren un mòdul de refrigeració sota demanda (CoD) a la plataforma Howden Ventsim CONTROL, que ajusta automàticament la temperatura de l'aire del coll per adaptar-se a les necessitats del subsòl.
Durant l'últim any, Howden ha lliurat tres BAC de nova generació a clients del Brasil i Burkina Faso.
L'empresa també és capaç de produir solucions personalitzades per a condicions d'operació difícils;un exemple recent és la instal·lació "única" de refrigeradors d'amoníac BAC per a OZ Minerals a la mina Carrapateena al sud d'Austràlia.
"Howden va instal·lar condensadors secs amb compressors d'amoníac Howden i refrigeradors d'aire sec de circuit tancat a Austràlia en absència d'aigua disponible", va dir Wasserman sobre la instal·lació."Atès que es tracta d'una instal·lació "seca" i no de refrigeradors d'esprai obert instal·lats en sistemes d'aigua, aquests refrigeradors estan dissenyats per a la màxima eficiència".
Actualment, la companyia està provant una solució de monitorització del temps d'activitat per a una planta de BAC terrestre de 8 MW (a la foto següent) dissenyada i construïda a la mina Yaramoko Fortuna Silver (antiga Roxgold) a Burkina Faso.
El sistema, controlat per la planta de Howden a Johannesburg, permet a l'empresa assessorar sobre possibles millores d'eficiència i manteniment per mantenir la planta en funcionament en el seu òptim.La unitat BAC del complex miner de Caraiba a Ero Copper, Brasil també està dissenyada per utilitzar aquesta funció.
La plataforma Total Mine Ventilation Solutions (TMVS) continua construint relacions de valor afegit sostenibles i l'empresa llançarà dos estudis de viabilitat de Ventilation On Demand (VoD) al país el 2021.
Just a la frontera de Zimbabwe, l'empresa està treballant en un projecte que permetrà el vídeo sota demanda per a les portes automàtiques de les mines subterrànies, que permetrà que s'obrin a intervals diferents i proporcionin la quantitat adequada d'aire de refrigeració en funció de les necessitats específiques del vehicle.
Aquest desenvolupament tecnològic, utilitzant la infraestructura de mineria disponible existent i les fonts de dades disponibles, serà una part important dels futurs productes de Howden.
L'experiència de Howden a Sud-àfrica: apreneu a dissenyar solucions de refrigeració per fer front a la mala qualitat de l'aigua a les seves mines d'or profundes, com fer solucions tan eficients energèticament com sigui possible per evitar problemes de xarxa i com complir alguns dels requisits de qualitat de l'aire més estrictes.Requisits de temperatura i salut laboral a tot el món. La regulació continuarà donant els seus fruits a les mines de tot el món.
International Mining Team Publishing Ltd 2 Claridge Court, Lower Kings Road Berkhamsted, Hertfordshire Anglaterra HP4 2AF, Regne Unit