APROVECHAMIENTO DEL GAS NATURAL
LICUADO (GNL) EN LAS EMPRESAS MINERAS
DEL SUR DEL PERÚ: OPORTUNIDAD PARA UN DESARROLLO SOSTENIBLE
Francisco Porles Ochoa1, Iván Renzo Hernández Gutiérrez2
1Ingeniero Mecánico (PUCP), Magister en Energía (UNI), Diplomado de Gestión de Proyectos (PUCP), con certificaciones internacionales, CEM (Certified Energy Manager) y PMP (Project Management Professional). Especialista en Energía con más de 17 años de experiencia en el desarrollo de proyectos de infraestructura energética en el sector hidrocarburos (gas natural y petróleo), en compañías petroleras como Pluspetrol Norte S.A y Petrobras Energía Perú S.A (actualmente CNPC Perú S.A). Posee además experiencia en el Planeamiento Energético en el organismo central y rector del Sector Energía y Minas del Perú (MEM). Miembro del Sub-Comité Técnico de Normalización (CTN) de Gas Natural Seco y de Gas Natural Licuado (GNL) en el Instituto Nacional de la Calidad del Perú (INACAL), de la Sociedad de Ingenieros de Petróleo (SPE) y de la Asociación Americana de Ingenieros de Energía (AEE). Actualmente consultor en Energía (Petróleo, Gas y Gestión de la Energía), Docente en la materia de Ingeniería del Gas Natural en la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC), en la carrera de Ingeniería de la Energía. fporles@utec.edu.pe
2Ingeniero de la Energía de la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC). Con experiencia en consultoría energética, y en el sector de hidrocarburos. Actualmente desarrollándose en la inspección de equipos estáticos y rotativos dentro del sector hidrocarburos. Con interés en proyectos de eficiencia energética en energías convencionales y no convencionales. ivan.hernandez@utec.edu.pe
Recibido: 31/07/2018 y Aceptado: 15/10/2018
ENERLAC. Volumen II. Número 2. Diciembre, 2018 (24-51).
1Ingeniero Mecánico (PUCP), Magister en Energía (UNI), Diplomado de Gestión de Proyectos (PUCP), con certificaciones internacionales, CEM (Certified Energy Manager) y PMP (Project Management Professional). Especialista en Energía con más de 17 años de experiencia en el desarrollo de proyectos de infraestructura energética en el sector hidrocarburos (gas natural y petróleo), en compañías petroleras como Pluspetrol Norte S.A y Petrobras Energía Perú S.A (actualmente CNPC Perú S.A). Posee además experiencia en el Planeamiento Energético en el organismo central y rector del Sector Energía y Minas del Perú (MEM). Miembro del Sub-Comité Técnico de Normalización (CTN) de Gas Natural Seco y de Gas Natural Licuado (GNL) en el Instituto Nacional de la Calidad del Perú (INACAL), de la Sociedad de Ingenieros de Petróleo (SPE) y de la Asociación Americana de Ingenieros de Energía (AEE). Actualmente consultor en Energía (Petróleo, Gas y Gestión de la Energía), Docente en la materia de Ingeniería del Gas Natural en la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC), en la carrera de Ingeniería de la Energía. fporles@utec.edu.pe
2Ingeniero de la Energía de la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC). Con experiencia en consultoría energética, y en el sector de hidrocarburos. Actualmente desarrollándose en la inspección de equipos estáticos y rotativos dentro del sector hidrocarburos. Con interés en proyectos de eficiencia energética en energías convencionales y no convencionales. ivan.hernandez@utec.edu.pe
Recibido: 31/07/2018 y Aceptado: 15/10/2018
ENERLAC. Volumen II. Número 2. Diciembre, 2018 (24-51).
RESUMEN
En los últimos años, el sector de minería e hidrocarburos ha sido el pilar del crecimiento económico del Perú, pero a su vez, la minería representa el mayor demandante de energía. La revisión de la literatura, sugiere que el Gas Natural Licuado (GNL) puede usarse como reemplazo del diésel en camiones de carga pesada y transporte público, lo cual reduciría significativamente las emisiones y los costos de combustible. El propósito de la investigación, es explorar la oportunidad del uso del Gas Natural Licuado (GNL) como combustible, en camiones mineros como sustituto del diésel, en la principal empresa minera de cobre de la región sur del Perú, Cerro Verde (Arequipa), donde la demanda estimada de gas natural es de 6.45 Bscf1 y 0.029 MTPA2 de GNL, para el periodo 2018-2024. TIR de 42% y Payback de 2.37 años, fueron resultados de la viabilidad económica de la conversión a GNL de un camión minero CAT 793D. Este estudio está dirigido a tomadores de decisión, tanto de empresas mineras, productoras y distribuidoras de gas natural, como del Ministerio de Energía y Minas, ente rector del sector minero energético del Perú.
Palabras Claves: Cobre, Conversión, Diésel, Gas Natural, Gas Natural Licuado (GNL).
ABSTRACT
In recent years, mining and hydrocarbons sector has been the pillar of Peru’s economic growth, but mining, in turn, represents the largest energy source. The literature review suggests that GNL can be used as a diesel replacement in heavy trucks and public transportation, which would significantly reduce emissions and fuel costs. The purpose of the research is to explore the opportunity of using liquefied natural gas (GNL) as fuel, in mining trucks as a substitute for diesel, in the main copper mining company in the southern region of Peru, Cerro Verde (Arequipa), where the estimated natural gas demand is 6.45 Bscf3 and 0.029 MTPA4 of GNL, for the period 2018-2024. IRR of 42% and Payback of 2.37 years, were results of the economic viability of the conversion to GNL of a CAT mining truck 793D. This study is aimed at decision-makers, both mining companies, producers and distributors of natural gas, and the Ministry of Energy and Mines, the governing body of the mining sector in Peru.
Keywords: Copper, Conversion, Diesel, Natural Gas, Liquefied Natural Gas, GNL.
En los últimos años, el sector de minería e hidrocarburos ha sido el pilar del crecimiento económico del Perú, pero a su vez, la minería representa el mayor demandante de energía. La revisión de la literatura, sugiere que el Gas Natural Licuado (GNL) puede usarse como reemplazo del diésel en camiones de carga pesada y transporte público, lo cual reduciría significativamente las emisiones y los costos de combustible. El propósito de la investigación, es explorar la oportunidad del uso del Gas Natural Licuado (GNL) como combustible, en camiones mineros como sustituto del diésel, en la principal empresa minera de cobre de la región sur del Perú, Cerro Verde (Arequipa), donde la demanda estimada de gas natural es de 6.45 Bscf1 y 0.029 MTPA2 de GNL, para el periodo 2018-2024. TIR de 42% y Payback de 2.37 años, fueron resultados de la viabilidad económica de la conversión a GNL de un camión minero CAT 793D. Este estudio está dirigido a tomadores de decisión, tanto de empresas mineras, productoras y distribuidoras de gas natural, como del Ministerio de Energía y Minas, ente rector del sector minero energético del Perú.
Palabras Claves: Cobre, Conversión, Diésel, Gas Natural, Gas Natural Licuado (GNL).
ABSTRACT
In recent years, mining and hydrocarbons sector has been the pillar of Peru’s economic growth, but mining, in turn, represents the largest energy source. The literature review suggests that GNL can be used as a diesel replacement in heavy trucks and public transportation, which would significantly reduce emissions and fuel costs. The purpose of the research is to explore the opportunity of using liquefied natural gas (GNL) as fuel, in mining trucks as a substitute for diesel, in the main copper mining company in the southern region of Peru, Cerro Verde (Arequipa), where the estimated natural gas demand is 6.45 Bscf3 and 0.029 MTPA4 of GNL, for the period 2018-2024. IRR of 42% and Payback of 2.37 years, were results of the economic viability of the conversion to GNL of a CAT mining truck 793D. This study is aimed at decision-makers, both mining companies, producers and distributors of natural gas, and the Ministry of Energy and Mines, the governing body of the mining sector in Peru.
Keywords: Copper, Conversion, Diesel, Natural Gas, Liquefied Natural Gas, GNL.
INTRODUCCIÓN
El Perú es un país minero, debido a que gran parte de su crecimiento económico depende de este sector. Esto se refleja en el crecimiento del Producto Bruto Interno (PBI), en donde el sector minero aporta casi la mitad del mismo. Dentro de este sector, el mineral que más aporta al país es el cobre, que desde años atrás ha sido el mineral con mayor volumen de exportación [1]. Este sector minero-cuprífero, es impulsado por minas que se encuentran en la macro región sur del país. En el 2016, las regiones con mayor producción de este mineral fueron Arequipa, con 524 024 TMF5 y una participación del 22.26% en la producción total del país, siendo esta región la de mayor producción de cobre en el Perú, seguida de Cusco y Apurímac [1].
La alta demanda de energía del sector minería, está marcada principalmente por el consumo de combustibles líquidos (petróleo residual, diésel, gasolinas y gasoholes) provenientes de los hidrocarburos. El combustible más usado en la minería en los últimos años ha sido el diésel. En el 2015, el sector minería demandó 120 millones de galones de diésel, lo que representó el 81% del consumo de combustibles en dicho sector [2]. Esta situación agrava aún más la dependencia del Perú frente a los hidrocarburos líquidos, ya que es un país deficitario de petróleo. Para el 2015, el 60% del volumen de petróleo usado en las refinerías, así como, el 34 % de los hidrocarburos refinados para el consumo nacional, fueron importados [2].
El Perú posee grandes reservas de gas natural, los cuales vienen siendo explotados y aprovechados desde el año 2004, con la entrada en producción del proyecto Camisea. Las reservas probadas del país de gas natural (a diciembre del 2016) ascienden a 16.1 TCF6, de los cuales 10 TCF está destinado a la demanda interna [3]. Para el primer semestre del 2016, la demanda interna nacional de gas natural fue de 536.8 MMPCD7, siendo el sector de generación eléctrica el mayor consumidor con 364 MMPCD, lo que representa casi un 70% de la demanda total de gas natural en el país [4]. Esto representa un desaprovechamiento del gas natural como recurso energético, dado que es quemado en centrales térmicas de ciclo simple y ciclo combinado, mayormente a ciclo simple, en donde no se aprovechan de manera eficiente este recurso.
En este contexto, el gas natural representa para las empresas mineras cupríferas de la macro región sur del Perú, una alternativa más limpia y económica con respecto al uso del diésel. El presente estudio pretende evaluar la conveniencia de usar el gas natural licuado en los camiones de carga pesada, como un camino de transición hacia fuentes de energías más limpias dentro del sector minería, en donde típicamente, el consumo de combustible para los equipos pesados en general, ha estado dominado por los hidrocarburos líquidos, en especial por el diésel y el petróleo residual. La pregunta de investigación que se plantea es ¿Es factible el uso del gas natural licuado (GNL) como combustible para camiones mineros de carga pesada en la macro-región sur del Perú y lograr una sustitución significativa del diésel?
Para responder a esta interrogante, la presente investigación determina, a través de escenarios de grados de penetración (pesimista-25%, más probable-50%, optimista-75%), el potencial de demanda de gas natural en la macro-región Sur, delimitando el alcance de estudio a la mayor mina productora de cobre. Asimismo, explorar el impacto económico y ambiental mediante la sustitución de combustibles líquidos por GNL en un modelo típico de camión de carga pesada. Existen muy pocas investigaciones académicas acerca del aprovechamiento del GNL como combustible para sustituir el diésel en empresas mineras, aquí radica la significancia de este estudio, pues desde el ámbito académico, se pretende contribuir al desempeño ambiental de las empresas mineras que posean un alto consumo de diésel y petróleo residual y, por ende, una alta producción de emisiones (GEI)8 en sus operaciones, siendo esto una oportunidad de reducir costos operativos y contribuir de esta manera a la sostenibilidad del negocio. Asimismo, los hallazgos del estudio pueden beneficiar a empresas interesadas en la distribución y comercialización de gas natural, desarrollando nuevos negocios que fomente el mercado interno del gas natural en la macro-región sur del Perú.
El Perú es un país minero, debido a que gran parte de su crecimiento económico depende de este sector. Esto se refleja en el crecimiento del Producto Bruto Interno (PBI), en donde el sector minero aporta casi la mitad del mismo. Dentro de este sector, el mineral que más aporta al país es el cobre, que desde años atrás ha sido el mineral con mayor volumen de exportación [1]. Este sector minero-cuprífero, es impulsado por minas que se encuentran en la macro región sur del país. En el 2016, las regiones con mayor producción de este mineral fueron Arequipa, con 524 024 TMF5 y una participación del 22.26% en la producción total del país, siendo esta región la de mayor producción de cobre en el Perú, seguida de Cusco y Apurímac [1].
La alta demanda de energía del sector minería, está marcada principalmente por el consumo de combustibles líquidos (petróleo residual, diésel, gasolinas y gasoholes) provenientes de los hidrocarburos. El combustible más usado en la minería en los últimos años ha sido el diésel. En el 2015, el sector minería demandó 120 millones de galones de diésel, lo que representó el 81% del consumo de combustibles en dicho sector [2]. Esta situación agrava aún más la dependencia del Perú frente a los hidrocarburos líquidos, ya que es un país deficitario de petróleo. Para el 2015, el 60% del volumen de petróleo usado en las refinerías, así como, el 34 % de los hidrocarburos refinados para el consumo nacional, fueron importados [2].
El Perú posee grandes reservas de gas natural, los cuales vienen siendo explotados y aprovechados desde el año 2004, con la entrada en producción del proyecto Camisea. Las reservas probadas del país de gas natural (a diciembre del 2016) ascienden a 16.1 TCF6, de los cuales 10 TCF está destinado a la demanda interna [3]. Para el primer semestre del 2016, la demanda interna nacional de gas natural fue de 536.8 MMPCD7, siendo el sector de generación eléctrica el mayor consumidor con 364 MMPCD, lo que representa casi un 70% de la demanda total de gas natural en el país [4]. Esto representa un desaprovechamiento del gas natural como recurso energético, dado que es quemado en centrales térmicas de ciclo simple y ciclo combinado, mayormente a ciclo simple, en donde no se aprovechan de manera eficiente este recurso.
En este contexto, el gas natural representa para las empresas mineras cupríferas de la macro región sur del Perú, una alternativa más limpia y económica con respecto al uso del diésel. El presente estudio pretende evaluar la conveniencia de usar el gas natural licuado en los camiones de carga pesada, como un camino de transición hacia fuentes de energías más limpias dentro del sector minería, en donde típicamente, el consumo de combustible para los equipos pesados en general, ha estado dominado por los hidrocarburos líquidos, en especial por el diésel y el petróleo residual. La pregunta de investigación que se plantea es ¿Es factible el uso del gas natural licuado (GNL) como combustible para camiones mineros de carga pesada en la macro-región sur del Perú y lograr una sustitución significativa del diésel?
Para responder a esta interrogante, la presente investigación determina, a través de escenarios de grados de penetración (pesimista-25%, más probable-50%, optimista-75%), el potencial de demanda de gas natural en la macro-región Sur, delimitando el alcance de estudio a la mayor mina productora de cobre. Asimismo, explorar el impacto económico y ambiental mediante la sustitución de combustibles líquidos por GNL en un modelo típico de camión de carga pesada. Existen muy pocas investigaciones académicas acerca del aprovechamiento del GNL como combustible para sustituir el diésel en empresas mineras, aquí radica la significancia de este estudio, pues desde el ámbito académico, se pretende contribuir al desempeño ambiental de las empresas mineras que posean un alto consumo de diésel y petróleo residual y, por ende, una alta producción de emisiones (GEI)8 en sus operaciones, siendo esto una oportunidad de reducir costos operativos y contribuir de esta manera a la sostenibilidad del negocio. Asimismo, los hallazgos del estudio pueden beneficiar a empresas interesadas en la distribución y comercialización de gas natural, desarrollando nuevos negocios que fomente el mercado interno del gas natural en la macro-región sur del Perú.
MARCO TEÓRICO
Mercado del Gas Natural en el Perú
En el mercado peruano, la producción de gas natural se ha concentrado principalmente en tres zonas: la cuenca de Talara/Sechura en la Costa Norte, la cuenca de Ucayali y la cuenca de Camisea en Cusco. Sin embargo, es a partir del descubrimiento de esta última que la participación del gas natural ha aumentado de manera importante en el mercado energético nacional. Es así que el porcentaje de producción de gas con respecto a las reservas probadas pasó del 53 % en el 2005, a un 95.4 % para el final del primer semestre del 2016.
Como se muestra en la figura 1, Pluspetrol Corporation, la empresa con mayor producción, tuvo una participación del 85.7%, que significó un total de 0.39 TCF (61% del lote 88 y 39% del lote 56) para fines de junio del 2016.
Mercado del Gas Natural en el Perú
En el mercado peruano, la producción de gas natural se ha concentrado principalmente en tres zonas: la cuenca de Talara/Sechura en la Costa Norte, la cuenca de Ucayali y la cuenca de Camisea en Cusco. Sin embargo, es a partir del descubrimiento de esta última que la participación del gas natural ha aumentado de manera importante en el mercado energético nacional. Es así que el porcentaje de producción de gas con respecto a las reservas probadas pasó del 53 % en el 2005, a un 95.4 % para el final del primer semestre del 2016.
Como se muestra en la figura 1, Pluspetrol Corporation, la empresa con mayor producción, tuvo una participación del 85.7%, que significó un total de 0.39 TCF (61% del lote 88 y 39% del lote 56) para fines de junio del 2016.
Figura 1. Participación por
Empresa en la Producción Fiscalizada de Gas Natural (%), 2006 -2016 I
Fuente: OSINERGMIN, 2016 [4].
En lo que se refiere a líquidos de gas natural (LGN), estos se producen
principalmente en los lotes 88, 56 y 57 en Camisea, donde la producción
diaria para el primer semestre del 2016 fue de 90.2 Mil Barriles Por
Día (MBPD).
En la figura 2 se puede visualizar el volumen de gas natural consumido diariamente por los usuarios para junio del 2016 que fue de 536.80 MMPCD, el cual representó un aumento de 4.81% con respecto al mismo periodo del año 2015. El sector que cuenta con un mayor volumen de consumo es el sector eléctrico, con un total de 364 MMPCD, el cual representa una participación del 67.8% [4]. El sector de menor consumo, pese a la gran cantidad de clientes conectados, es el residencial con un volumen de 6.49 MMPCD, un poco más del 1% del total. Este último sector, sin embargo, mostró un importante crecimiento en el 2016 con respecto al año 2015 (30.73%) [4].
En la figura 2 se puede visualizar el volumen de gas natural consumido diariamente por los usuarios para junio del 2016 que fue de 536.80 MMPCD, el cual representó un aumento de 4.81% con respecto al mismo periodo del año 2015. El sector que cuenta con un mayor volumen de consumo es el sector eléctrico, con un total de 364 MMPCD, el cual representa una participación del 67.8% [4]. El sector de menor consumo, pese a la gran cantidad de clientes conectados, es el residencial con un volumen de 6.49 MMPCD, un poco más del 1% del total. Este último sector, sin embargo, mostró un importante crecimiento en el 2016 con respecto al año 2015 (30.73%) [4].
Figura 2. Volumen de Gas
Natural Distribuido por Sector (MMPCD) I 2006- I 2016
Fuente: OSINERGMIN, 2016 [4].
Minería de cobre en el Perú
En la tabla 1 se muestra cuanto es la producción de cobre por cada región que hay en el Perú para el año 2016 y también ver cuánto es su variación con respecto al año pasado. Como se ve Arequipa una región de la zona sur del país se encuentra como primer productor de cobre con 524,024 TMF, que fue principalmente gracias a la mina Cerro Verde. Otras minas de la zona sur del país como Cusco, Apurímac, Moquegua y Tacna se encuentran entre los principales productores de cobre con una participación importante en el total de producción de cobre del Perú [1].
En la tabla 1 se muestra cuanto es la producción de cobre por cada región que hay en el Perú para el año 2016 y también ver cuánto es su variación con respecto al año pasado. Como se ve Arequipa una región de la zona sur del país se encuentra como primer productor de cobre con 524,024 TMF, que fue principalmente gracias a la mina Cerro Verde. Otras minas de la zona sur del país como Cusco, Apurímac, Moquegua y Tacna se encuentran entre los principales productores de cobre con una participación importante en el total de producción de cobre del Perú [1].
Tabla 1. Producción de cobre
por región, 2015-2016.
Fuente: MINEM, 2016 [1].
En la figura 3 se puede ver que el mineral que más se exporta para
el 2016 es el cobre con una participación del 42.16% con respecto a los
demás minerales. El cobre representó en valor de exportación USD. 19,
272 millones con un 35.2% de la participación del total exportado [1].
Figura 3. Participación de los
minerales metálicos en las exportaciones, 2016.
Fuente: MINEM, 2016 [1].
En lo que se refiere a reservas probadas y probables que se tiene en el
país, las regiones del sur se encuentran en los primeros lugares.
Moquegua se encuentra en primer lugar y cuenta con un total de 21,779
mil TM en reservas probables y probadas. Arequipa en segundo lugar
cuenta con 15,403 mil TM, mientras que Tacna en tercer lugar esta con
14,396 mil TM. Además, otras dos regiones del sur (Cusco y Apurimac) se
encuentran en el top 10 de las reservas probadas y probables [5].
Consumo energético de la minería del cobre
Debido a que no se cuenta con un análisis específico del consumo energético de la minería de cobre para el caso peruano, en la presente sección se presenta el análisis del consumo energético de la minería de cobre del caso chileno para el año 2016, el cual fue seleccionado debido a que Chile es el primer productor de cobre en el mundo y tiene un sector minero similar al peruano.
En la figura 4 se visualiza el porcentaje que se consume de combustibles y energía eléctrica por cada proceso de la minería de cobre en Chile para el 2016 [6]. Se puede observar, los procesos con mayor porcentaje de consumo de combustibles son la mina a tajo abierto, fundición y refinería. Siendo el primero el más representativo, ya que el uso de combustible para este proceso es del 94% del total de energía [6].
Por otro lado, los procesos con mayor porcentaje de consumo de energía eléctrica son la con- centradora, el tratamiento de minerales lixiviables y los servicios. Siendo la concentradora la más representativa, con un porcentaje del 98% del consumo total de la energía [6].
Consumo energético de la minería del cobre
Debido a que no se cuenta con un análisis específico del consumo energético de la minería de cobre para el caso peruano, en la presente sección se presenta el análisis del consumo energético de la minería de cobre del caso chileno para el año 2016, el cual fue seleccionado debido a que Chile es el primer productor de cobre en el mundo y tiene un sector minero similar al peruano.
En la figura 4 se visualiza el porcentaje que se consume de combustibles y energía eléctrica por cada proceso de la minería de cobre en Chile para el 2016 [6]. Se puede observar, los procesos con mayor porcentaje de consumo de combustibles son la mina a tajo abierto, fundición y refinería. Siendo el primero el más representativo, ya que el uso de combustible para este proceso es del 94% del total de energía [6].
Por otro lado, los procesos con mayor porcentaje de consumo de energía eléctrica son la con- centradora, el tratamiento de minerales lixiviables y los servicios. Siendo la concentradora la más representativa, con un porcentaje del 98% del consumo total de la energía [6].
Figura 4. Consumo de
Combustibles vs Energía Eléctrica por Proceso en Chile, 2016.
Fuente: Comisión Chilena de
Cobre, 2017 [6].
Motor dual diésel-GNL
El gas natural puede funcionar de dos maneras para los vehículos, a través del gas natural comprimido -GNC o gas natural licuado- GNL, pero cada uno tiene su uso particular dependiendo del tipo de ciclo del motor como se puede ver en la figura 5.
El gas natural puede funcionar de dos maneras para los vehículos, a través del gas natural comprimido -GNC o gas natural licuado- GNL, pero cada uno tiene su uso particular dependiendo del tipo de ciclo del motor como se puede ver en la figura 5.
Figura 5. Usos del GNC y GNL en
los vehículos.
Fuente: O., Vaggi, 2017 [7].
En la figura 5 se ve que para un vehículo de transporte pesado como
los camiones utilizados en minería lo más conveniente es un motor dual
(diésel + GNL), ya que en estudios previos se ha demostrado que el GNL
es una opción más viable para un uso a largo plazo debido al estado
líquido en que se encuentra en comparación del GNC. Es por esto que en
términos de potencial económico es más conveniente [8].
Los motores duales pueden funcionar de dos maneras, con el sistema estándar y el HDPI (High Pressure Direct Injection). El sistema estándar se refiere a una inyección indirecta, es decir a través de la válvula de admisión por donde también entra el aire para luego entrar a la cámara de combustión y ser utilizada, el método estándar puede llegar a sustituir de gas natural entre 50-70%. El HDPI es un mecanismo que permite ingresar a alta presión el gas natural de manera directa a la cámara de combustión, es decir a través de un inyector, y de esta manera se puede llegar a sustituir hasta el 95% de diésel [9].
METODOLOGÍA
Criterio de selección de mina representativa de cobre
La selección de la mina se realizó con base en la producción de cobre de cada empresa minera de la macro región sur del Perú, esto incluye a las regiones de Arequipa, Puno, Cusco, Tacna, Moquegua y Apurímac; y se eligió la que tiene mayor participación de producción con respecto el año 2016. La selección se realizó de esta manera, ya que una mayor producción de cobre implica un mayor consumo de energía en los distintos procesos de la mina. Por lo que el potencial de sustitución de combustibles líquidos por el GNL será mayor, en comparación con una empresa que produce una menor cantidad de cobre.
Estimación de demanda de Diésel y GNL
En principio se estimó para el período 2018-2024, la proyección de la demanda de diésel mediante análisis econométrico (E-Views 9), para lo cual el consumo de diésel representa la variable dependiente y como variables independientes, la producción de cobre de la mina Cerro Verde, el precio del cobre y el PBI9. La data histórica de estas variables se tomó desde el año 2001, siendo 2016 el año base. Para calcular el con- sumo aproximado de diésel en la mina Cerro Verde, primero se necesitó conocer el consumo de diésel en la minería metálica del Perú, que se obtuvo del 2001 al 2015 del Balance Nacional de Energía 2015 [2]. Luego se calculó la participación de la mina con respecto al total de la minería metálica peruana, con base al valor en dólares americanos de la producción de la mina versus la producción minera total del país.
Antes de realizar la proyección con el programa E-Views, fue necesario determinar la correlación que pudiese existir entre la variable dependiente e independiente, así como, la correlación entre las variables independientes. El valor de la correlación se cuantifica mediante el coeficiente de correlación, el cual permite saber el nivel de correlación existente entre las variables. El objetivo de este análisis previo, es verificar que exista una correlación fuerte entre la variable dependiente y las variables independientes y, que no exista correlación entre las variables independientes. Las posibles combinaciones de correlación entre las variables, se muestra en la tabla 2.
Los motores duales pueden funcionar de dos maneras, con el sistema estándar y el HDPI (High Pressure Direct Injection). El sistema estándar se refiere a una inyección indirecta, es decir a través de la válvula de admisión por donde también entra el aire para luego entrar a la cámara de combustión y ser utilizada, el método estándar puede llegar a sustituir de gas natural entre 50-70%. El HDPI es un mecanismo que permite ingresar a alta presión el gas natural de manera directa a la cámara de combustión, es decir a través de un inyector, y de esta manera se puede llegar a sustituir hasta el 95% de diésel [9].
METODOLOGÍA
Criterio de selección de mina representativa de cobre
La selección de la mina se realizó con base en la producción de cobre de cada empresa minera de la macro región sur del Perú, esto incluye a las regiones de Arequipa, Puno, Cusco, Tacna, Moquegua y Apurímac; y se eligió la que tiene mayor participación de producción con respecto el año 2016. La selección se realizó de esta manera, ya que una mayor producción de cobre implica un mayor consumo de energía en los distintos procesos de la mina. Por lo que el potencial de sustitución de combustibles líquidos por el GNL será mayor, en comparación con una empresa que produce una menor cantidad de cobre.
Estimación de demanda de Diésel y GNL
En principio se estimó para el período 2018-2024, la proyección de la demanda de diésel mediante análisis econométrico (E-Views 9), para lo cual el consumo de diésel representa la variable dependiente y como variables independientes, la producción de cobre de la mina Cerro Verde, el precio del cobre y el PBI9. La data histórica de estas variables se tomó desde el año 2001, siendo 2016 el año base. Para calcular el con- sumo aproximado de diésel en la mina Cerro Verde, primero se necesitó conocer el consumo de diésel en la minería metálica del Perú, que se obtuvo del 2001 al 2015 del Balance Nacional de Energía 2015 [2]. Luego se calculó la participación de la mina con respecto al total de la minería metálica peruana, con base al valor en dólares americanos de la producción de la mina versus la producción minera total del país.
Antes de realizar la proyección con el programa E-Views, fue necesario determinar la correlación que pudiese existir entre la variable dependiente e independiente, así como, la correlación entre las variables independientes. El valor de la correlación se cuantifica mediante el coeficiente de correlación, el cual permite saber el nivel de correlación existente entre las variables. El objetivo de este análisis previo, es verificar que exista una correlación fuerte entre la variable dependiente y las variables independientes y, que no exista correlación entre las variables independientes. Las posibles combinaciones de correlación entre las variables, se muestra en la tabla 2.
Tabla 2. Combinación de
posibles correlaciones entre variables.
Fuente: Elaboración propia.
Una vez realizado el análisis de correlaciones, mediante el programa
E-Views 9 se obtiene un modelo econométrico del consumo de diésel de la
mina, que permite poder predecir la demanda futura de diésel para el
periodo 2018-2024. Debido a la existencia de incertidumbre en el
porcentaje de sustitución de diésel por GNL en la mina, se consideró
como supuesto de investigación, tres escenarios de penetración o
sustitución del diésel, los cuales se muestran en la tabla 3, siendo el
escenario “más probable”, el considerado como escenario base.
Tabla 3. Escenarios de
sustitución del diésel por GNL en la mina Cerro Verde.
Fuente: Elaboración propia.
PROYECCIÓN DEL PRECIO DE GNL Y DIÉSEL
Determinación del precio de GNL
La determinación del precio final del GNL, puesto en la mina, considera los costos asociados de la cadena de valor del gas natural, necesarios para el abastecimiento de GNL a la mina Cerro Verde, como se muestra en la figura 6. Una limitación para este estudio, es que no se cuenta con un historial de precios de GNL, dado que su uso en el mercado peruano es aún incipiente, asimismo, que la mayoría de precios de la cadena de valor del gas natural se encuentran regulados, por lo que se asume que la variación de los precios en el futuro con respecto al precio base calculado será mínimo.
Determinación del precio de GNL
La determinación del precio final del GNL, puesto en la mina, considera los costos asociados de la cadena de valor del gas natural, necesarios para el abastecimiento de GNL a la mina Cerro Verde, como se muestra en la figura 6. Una limitación para este estudio, es que no se cuenta con un historial de precios de GNL, dado que su uso en el mercado peruano es aún incipiente, asimismo, que la mayoría de precios de la cadena de valor del gas natural se encuentran regulados, por lo que se asume que la variación de los precios en el futuro con respecto al precio base calculado será mínimo.
Figura 6. Cadena de precios
asociados al uso del GNL en la mina
seleccionada.
Fuente: Elaboración propia.
Determinación del precio de Diésel
En el caso del diésel, sí se cuenta con un historial previo de precios, los cuales se obtienen de la base de datos SCOP-DOCS10, de OSINERGMIN. Los precios históricos del diésel fueron del periodo 2013-2017, considerándose los precios del diésel B5 S-5011 para la región Arequipa. Los precios internos están regidos por los precios internacionales de referencia WTI del barril de petróleo crudo, el cual es usado en el Perú. Con esta información, se procede a verificar la fuerte correlación que existe entre el precio del diésel B5 S-50 y el precio internacional WTI, a fin de que emplear el precio WTI como variable independiente para proyectar con el E-View 9, el precio del diésel B5 S-50 hasta el año 2024. En la tabla 4 se muestra el precio del petróleo WTI para el período 2013-2024.
En el caso del diésel, sí se cuenta con un historial previo de precios, los cuales se obtienen de la base de datos SCOP-DOCS10, de OSINERGMIN. Los precios históricos del diésel fueron del periodo 2013-2017, considerándose los precios del diésel B5 S-5011 para la región Arequipa. Los precios internos están regidos por los precios internacionales de referencia WTI del barril de petróleo crudo, el cual es usado en el Perú. Con esta información, se procede a verificar la fuerte correlación que existe entre el precio del diésel B5 S-50 y el precio internacional WTI, a fin de que emplear el precio WTI como variable independiente para proyectar con el E-View 9, el precio del diésel B5 S-50 hasta el año 2024. En la tabla 4 se muestra el precio del petróleo WTI para el período 2013-2024.
Tabla 4. Precio WTI del barril
de petróleo (USD/barril), 2013-2024.
Fuente: BCRP [6] .Comisión
Nacional de Energía de Chile, 2016 [7]
Evaluación Técnica - Económica de la
conversión a GNL
Selección del equipo carga pesada
Se selecciona el proceso con mayor consumo de energía en una minería de cobre, y por ende el de mayor consumo de combustible. Esto permite identificar el equipo de carga pesada de mayor uso y de significativo consumo específico de combustible diésel. Para este estudio se seleccionó un modelo de camión minero de carga pesada, CAT 793D.
Evaluación Técnica del equipo pesado seleccionado
Antes de realizar la evaluación económica del modelo de equipo de carga pesada seleccionada, es indispensable determinar la viabilidad técnica de la sustitución del uso del diésel por el GNL. Para ello, se realizó una exploración de las tecnologías de conversión a GNL existentes en el mercado para camiones mineros camión que permita operarlos con una combinación de GNL y diésel. Estas tecnologías son totalmente integradas, incluyen el almacenamiento y regasificación de GNL a bordo del camión, así como, controles del motor y sistemas de seguridad.
Evaluación Económica del equipo pesado seleccionado
Se determinan indicadores económicos como: Valor Presente de Costos (VPC), Tasa Interna de Retorno (TIR) y PayBack, a partir de los siguientes supuestos:
Selección del equipo carga pesada
Se selecciona el proceso con mayor consumo de energía en una minería de cobre, y por ende el de mayor consumo de combustible. Esto permite identificar el equipo de carga pesada de mayor uso y de significativo consumo específico de combustible diésel. Para este estudio se seleccionó un modelo de camión minero de carga pesada, CAT 793D.
Evaluación Técnica del equipo pesado seleccionado
Antes de realizar la evaluación económica del modelo de equipo de carga pesada seleccionada, es indispensable determinar la viabilidad técnica de la sustitución del uso del diésel por el GNL. Para ello, se realizó una exploración de las tecnologías de conversión a GNL existentes en el mercado para camiones mineros camión que permita operarlos con una combinación de GNL y diésel. Estas tecnologías son totalmente integradas, incluyen el almacenamiento y regasificación de GNL a bordo del camión, así como, controles del motor y sistemas de seguridad.
Evaluación Económica del equipo pesado seleccionado
Se determinan indicadores económicos como: Valor Presente de Costos (VPC), Tasa Interna de Retorno (TIR) y PayBack, a partir de los siguientes supuestos:
