La industria minera está experimentando un cambio radical. El endurecimiento de la legislación medioambiental, el aumento del coste del combustible y los esfuerzos mundiales por reducir las emisiones de carbono están impulsando el cambio. Las empresas mineras y los fabricantes de los equipos pesados que utilizan hablan de los camiones mineros de nueva energía. Son los grandes camiones que no tienen un motor diésel tradicional. En su lugar, funcionan con sistemas eléctricos o híbridos-eléctricos. Estos camiones prometen un mejor rendimiento de la gasolina, menos emisiones de gases de efecto invernadero y un gran ahorro de dinero con el tiempo. Sin embargo, el cambio a vehículos mineros alimentados por baterías ha añadido un gran problema a la lista de tareas pendientes del ingeniero. Hay que averiguar cómo mantener los paquetes de baterías de alta capacidad a la temperatura adecuada.
Este artículo explicará las necesidades específicas de refrigeración líquida de estos nuevos camiones mineros energéticos. También abordaré los temas candentes en la mente de la gente de esta industria sobre este asunto.
En los últimos diez años aproximadamente, la industria minera ha recibido mucha presión para comprar equipos más limpios y eficientes. Los camiones diésel, que siempre han sido el corazón del negocio minero, tienen ahora algunos problemas. En primer lugar, el coste del combustible está por las nubes. En segundo lugar, el mantenimiento de los camiones diésel lleva cada vez más tiempo y es cada vez más caro. Por último, todo el mundo alrededor de la mina quiere más sostenibilidad por parte de las empresas mineras. El problema es que las empresas mineras no pueden simplemente instalar una turbina eólica o unos paneles solares para cubrir la mina y todo su equipo.
En respuesta, muchas de las mayores empresas mineras del mundo, junto con varios fabricantes de camiones, están diseñando, construyendo o incluso explotando estos camiones mineros eléctricos de batería o híbridos-eléctricos. El mercado de camiones mineros de nueva energía está experimentando un fuerte crecimiento. Valorado en 6.500 millones de dólares en 2022, se prevé que alcance los 12.400 millones de dólares en 2030, lo que demuestra la creciente adopción de estos vehículos en las operaciones mineras. El mercado global de camiones mineros también está en expansión, con expectativas de crecimiento de 27.450 millones de USD en 2023 a 37.390 millones de USD en 2028, a una tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) del 6,4%.
Lo hacen porque estos vehículos ofrecen muchas posibles cosas buenas. Podrían ser cosas como: reducir el ruido en la mina. Hacer que el camión funcione mucho mejor. Reducir la huella de carbono de la mina. Esto proporciona a las operaciones mineras algunos beneficios excelentes. En una mina subterránea, que es diferente de una mina de superficie, puedes hacer que el aire de la mina sea mucho más seguro para los mineros que están en el interior del pozo. Tiene la posibilidad de utilizar mucho menos gasóleo en la mina. Incluso podría obtener electricidad más barata en la mina si pudiera obtener su energía de alguna forma renovable de producir electricidad.
La gente quiere ir a los nuevos camiones ecológicos. Mucha gente está impulsando el cambio. Sin embargo, un gran paquete de baterías es mucha energía, muchos kilovatios hora, en un solo lugar. Cuando se aumenta esa potencia para subir una colina con una carga enorme, se genera calor. Aquí es donde el uso de líquido para mover el calor se vuelve muy importante. Si no sacas ese calor de ahí rápidamente, vas a matar algo y quizás a alguien. Por lo tanto, un simple sistema de refrigeración líquida es la clave para hacer que los paquetes de baterías duren, sean seguros y hagan que el camión suba la colina como debería todo el tiempo.
En el mundo de los camiones mineros eléctricos, el sistema de baterías es un componente crítico y caro. El calor influye directamente en la degradación de las baterías; las temperaturas excesivas pueden acelerar el desgaste químico, acortar su vida útil y poner en peligro la seguridad. En el peor de los casos, el sobrecalentamiento puede provocar un fallo catastrófico de la batería o un escape térmico, algo que ningún operador puede permitirse en un entorno crítico para la producción. A la inversa, el funcionamiento de las baterías en condiciones de frío extremo sin una regulación suficiente de la temperatura también puede degradar su rendimiento, reduciendo la producción de energía y aumentando los tiempos de carga.
Un sólido sistema de refrigeración líquida mitiga estos riesgos gestionando las fluctuaciones de temperatura con más eficacia que los métodos pasivos o de refrigeración por aire. Los refrigerantes líquidos, normalmente compuestos por mezclas de agua y glicol o fluidos especializados con una capacidad térmica superior, circulan por canales alrededor de las celdas de la batería. Al hacerlo, transportan el calor fuera de las celdas rápidamente y lo disipan a través de intercambiadores de calor o radiadores, garantizando que la batería permanezca dentro de un rango de temperatura óptimo.
Los entornos mineros presentan complejidades adicionales. Los camiones se desplazan por terrenos accidentados, trabajan bajo ciclos de carga muy exigentes y deben permanecer operativos en todas las condiciones meteorológicas, desde desiertos abrasadores hasta gélidas regiones subárticas. El estrés continuo y las condiciones extremas aumentan la importancia de un sistema de refrigeración que sea robusto, duradero y fácil de mantener. Una refrigeración eficaz no sólo optimiza el rendimiento, sino que también amplía los intervalos de servicio, reduciendo los costes de inactividad, una consideración esencial cuando cada minuto de inactividad de la carretilla en un entorno minero se traduce en una pérdida de productividad.
Diseñar sistemas de refrigeración líquida para estas grandes baterías en estos camiones mineros de nueva energía es diferente porque:
1. Alta carga térmica
Los camiones mineros de nueva generación llevan baterías mucho más grandes que los vehículos de pasajeros. El calor generado puede ser tremendo, sobre todo durante operaciones intensas como el acarreo o la subida de pendientes pronunciadas con cargas completas. Es posible que se necesite una bomba potente y conductos de refrigerante de gran diámetro para garantizar un caudal de refrigerante adecuado.
2. Condiciones de funcionamiento duras
¿Has estado alguna vez en una mina? Hay polvo y suciedad por todas partes. Todo vibra con el ruido de los grandes camiones de roca, excavadoras y cargadoras frontales. Cualquier sistema de refrigeración debe soportar estas tensiones ambientales sin fugas ni obstrucciones. Los materiales y juntas utilizados deben ser resistentes a la corrosión y estar diseñados para soportar las variaciones químicas de los fluidos.
3. Escalabilidad y modularidad
Las operaciones mineras suelen ampliar o reconfigurar sus flotas, lo que requiere baterías con necesidades de capacidad o perfiles de rendimiento variables. Un sistema de refrigeración modular ofrece mayor flexibilidad. Si cambian las necesidades de capacidad, los circuitos de refrigeración pueden ampliarse o reconfigurarse sin necesidad de rediseñar todo el sistema.
4. 4. Eficiencia energética
Las bombas de refrigeración y los ventiladores son cargas parásitas: la energía que se gasta en alimentarlos no se utiliza para la propulsión del vehículo. Minimizar este consumo energético es vital para preservar la autonomía de la batería. Las avanzadas estrategias de control basadas en sensores ayudan a activar la refrigeración sólo cuando es necesario, garantizando que el sistema sea lo más eficiente posible desde el punto de vista energético.
5. Mantenimiento y fiabilidad
Las explotaciones mineras remotas suelen tener recursos de mantenimiento limitados. El tiempo de inactividad es costoso y las soluciones rápidas deben ser prácticas. Un diseño robusto y piezas de repuesto fácilmente disponibles son esenciales para garantizar el tiempo de actividad y evitar interrupciones en la cadena de suministro.
Los clientes potenciales del sector de camiones mineros de nueva energía suelen plantear diversas dudas sobre los sistemas de refrigeración líquida. Estas son algunas de las preguntas que nos hacen a menudo:
Empleamos principalmente a aluminio por su deseable combinación de propiedades de ligereza, resistencia a la corrosión y conductividad térmica. En situaciones en las que los clientes exigen una mayor durabilidad, también utilizamos algunos aleaciones de cobre. La selección específica depende de factores como el rendimiento de transferencia de calor requerido, las condiciones ambientales del entorno y las preferencias del cliente en cuanto a limitaciones de peso.
Por supuesto. En nuestro proceso de diseño, tenemos en cuenta pico de generación de calor que se produce en las operaciones de servicio pesado. Al optimizar la geometría de los canales de fluido y el grosor de las paredes, garantizamos que las placas distribuyan el refrigerante de forma eficiente, evitando el sobrecalentamiento localizado. Pruebas que simulan operaciones multihorario a plena carga han demostrado que nuestras placas mantienen la temperatura de la batería dentro de los márgenes de seguridad, prolongando la longevidad de la célula.
Sí, tenemos un equipo de ingeniería especializado que colabora estrechamente con los clientes para adaptar las dimensiones de las placas, la disposición de los canales, las configuraciones de entrada/salida y los puntos de montaje. Además, nuestra flexibilidad procesos de mecanizado nos permiten adaptarnos rápidamente a factores de forma no estándar. Esta personalización garantiza que la solución térmica se adapte perfectamente a los matices arquitectónicos de cada batería.
Nuestras modernas instalaciones de fabricación pueden suministrar miles de platos al mescon el apoyo de procesos automatizados como Mecanizado CNC, soldaduray montaje robotizado. Si crecen las flotas mineras, podemos aumentar la producción añadiendo turnos de producción o ampliando las instalaciones. Gracias a nuestra cadena de suministro global, mantenemos una disponibilidad de material constante que se ajusta a las necesidades del mercado.
Hemos fabricado con éxito placas de hasta 1,5 metros de longitudy podemos fabricar unidades aún mayores si el proyecto lo requiere. Para esas configuraciones únicas, llevamos a cabo un modelado estructural y térmico exhaustivo para confirmar que la integridad de la placa y la capacidad de refrigeración se mantienen intactas.
Los entornos mineros oscilan a menudo entre las mañanas más frías y el calor más intenso del mediodía, lo que hace necesario un amplio rango de temperaturas de funcionamiento. Nuestras placas han sido probadas para funcionar de forma fiable desde De -40°C (-40°F) a más de 80°C (176°F). Utilizamos juntas y retenes que resisten el endurecimiento en frío y mantienen su elasticidad a altas temperaturas, garantizando una contención segura de los fluidos.
Sí, pruebas internas es un componente esencial de nuestro ciclo de I+D. Utilizamos cámaras ambientales para simular las oscilaciones de temperatura, y empleamos técnicas de visualización de flujos para garantizar una distribución uniforme del refrigerante. También reproducimos patrones de conducción reales con ciclos de descarga de alta corriente, lo que confirma que nuestras placas mitigan los dañinos picos de temperatura.
Nuestros procesos de fabricación cumplen ISO 9001 normas de calidad. Dependiendo del mercado de destino, ofrecemos placas que cumplen normativas adicionales, tales como CE para aplicaciones europeas. Si los clientes necesitan otras certificaciones específicas para una región, nuestros equipos de ingeniería y reglamentación pueden ayudarles a conseguir esas normas.
Tenemos más de una década de experiencia en el diseño de soluciones de refrigeración para autobuses eléctricos, maquinaria de construcción y camiones mineros. Este bagaje dota a nuestro personal de la conocimientos prácticos necesarios para soportar escenarios de alta corriente, vibraciones en terrenos accidentados y ciclos de trabajo prolongados típicos de estas plataformas.
Sí. Nuestros platos suelen formar parte de un bucle térmico que pueden incluir tubos de refrigeración, radiadores y elementos de calefacción activos.
Con un mantenimiento adecuado del refrigerante, nuestras placas frías suelen durar De 8 a 10 años o más, igualando o superando la vida operativa de muchos sistemas de baterías utilizados en camiones mineros. Seleccionamos aleaciones, revestimientos y procesos de unión que resisten exposición prolongada a las vibraciones, las fluctuaciones de presión y los ciclos térmicos.
Diseñamos nuestros platos para gama de refrigerantesincluyendo mezclas de agua y glicol, dieléctricos y fluidos especializados con inhibidores de corrosión. Nuestro equipo técnico colabora con los clientes para confirmar la compatibilidad del fluido con la aleación elegida, optimizando así el rendimiento y alargando la vida útil del producto.
Ciertamente. Hemos suministrado conjuntos de refrigeración líquida para grandes camiones mineros en Sudamérica, maquinaria de construcción de gran carga en Asia y autobuses eléctricos en Norteamérica. En cada proyecto utilizamos una combinación de placas, tubos y colectores de frío para ofrecer una sólida gestión térmica. Estas implantaciones en el mundo real demuestran nuestra capacidad para gestionar requisitos complejos a gran escala.
Aprovechamos dinámica de fluidos computacional (CFD) para optimizar la geometría de los canales y eliminar los puntos calientes. Al equilibrar el flujo de entrada y salida, conseguimos una eliminación uniforme del calor en toda la placa. Nuestro sistema especializado válvulas de equilibrado de caudal también permiten ajustes finos en tiempo real, lo que permite temperaturas constantes durante escenarios de alta carga.
Sí, geometrías complejas son una de nuestras especialidades. Contamos con la experiencia y el equipo necesarios para fabricar placas curvas, en ángulo o de varios niveles que se ajusten a diseños de módulos poco convencionales. Esto es crucial para los OEM que buscan maximizar la densidad energética manteniendo una disipación eficaz del calor.
Durante la fabricación a escala, nos adherimos a estrictos controles del proceso:
Mantenemos control estadístico de procesos (CEP) datos, lo que nos da visibilidad en tiempo real de la calidad de la producción.
Los sistemas de refrigeración robustos son fundamentales para los camiones eléctricos pesados, que se enfrentan a cargas intensas y condiciones ambientales extremas. Al evitar fugas, bloquear la corrosión y preservar el equilibrio térmico, los operadores mineros consiguen una mayor vida útil de las baterías y procesos más seguros. Unos materiales estratégicamente seleccionados, una dinámica de flujo calibrada por expertos y una rápida detección de fallos se unen en una solución segura y de alto rendimiento. Gracias a su experiencia en ingeniería, XD THERMAL ofrece servicios de gestión térmica integrales y de eficacia probada, que impulsan el progreso en el exigente ámbito de los camiones mineros de nueva energía, respetando al mismo tiempo la rentabilidad, la durabilidad y las normas medioambientales.
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