Browsing by Author "Bergh Olivares, Luis Guillermo"

Now showing 1 - 14 of 14

Calibración de modelos dinámicos para la predicción de cinética de fermentación de vinos blancos
(2023-12) Cona Riquelme, Licarayen; Luna, Ricardo; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Desarrollo de un sensor virtual de la conversión de un reactor CSTR usando metodología PLS
(2023-12) Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
En la industria química, los reactores de tanque agitado continuo (CSTR) son comúnmente utilizados cuando la composición de la reacción debe mantenerse constante para que la conversión del reactor sea eficiente. Para controlar este proceso generalmente se utilizan sensores específicos (de cara implementación y mantención) o muestras de laboratorio (limitadas por la frecuencia de muestreo y velocidad de análisis) para controlar la conversión del reactor. Últimamente se ha visto un surgimiento del uso de sensores virtuales, capaces de predecir variables objetivo de un proceso utilizando información de otras variables relacionadas a este, y siendo capaz de controlar un proceso con bajos costos e información en línea. Por esta razón esta memoria de título pretende desarrollar un sensor virtual utilizando la metodología de PLS dinámico que prediga la conversión final de un reactor CSTR. Para poder generar el modelo, se construyó un simulador dinámico a partir de los balances de masa, componentes y energía que describen el comportamiento de un reactor CSTR, en el cual a partir de valores de entrada al reactor (caudal de entrada, concentración de A en el flujo de entrada, temperatura del flujo de entrada, caudal de refrigerante y temperatura del flujo refrigerante) se simula como cambiará en el tiempo las variables relacionadas al reactor (nivel de líquido en el reactor, temperatura en el reactor, temperatura en la chaqueta refrigerante y concentración de B en el flujo de salida). Una vez simulado el reactor se recopila como cambiaron las variables en el tiempo y estas se alimentan al modelo PLS para entrenar su predicción de la conversión del reactor. Se probaron distintas variaciones del modelo PLS, modificando el intervalo de tiempo entre predicciones y la cantidad de información pasada que este retiene para su predicción. De todas las combinaciones consideradas, la que consistentemente obtuvo un menor error de predicción (menor a 1% de error) fue la que considera dos mediciones pasadas, además de la del momento, separadas por 30 segundos entre cada una de ellas. También se obtuvo que variables fueron las que más afectaron la predicción del modelo, siendo la temperatura del reactor y las predicciones pasadas de la molaridad de B las que más afectan la predicción, esto debido a que la correlación entre estas variables y la predicción final es más alta que con las otras variables utilizadas para la predicción. Para validar el modelo se realizaron análisis de residuos, variación de rangos de operación, y propagación de error. Obteniendo que la distribución de los residuos no es normal, pero como el error de predicción promedio es menor al 1% del valor real, el modelo sigue siendo aceptado. Además, el modelo es capaz de adaptarse a cambios en los rango de operación siempre y cuando estos no sean extremos, también se observó que el modelo es suficientemente robusto para que errores puntuales de medición no se propaguen exponencialmente en la predicción del modelo y este se mantenga preciso. Se concluye que el modelo predice la conversión final de un reactor CSTR satisfactoriamente con un error de predicción promedio menor al 1% del valor de la conversión real de B, siendo este capaz de reemplazar a sensores físicos o a muestras de laboratorio, o que incluso pueda ser utilizado como un gemelo digital de un reactor CSTR. Cabe destacar que este trabajo estuvo limitado por el acceso a un reactor CSTR real, por lo que no existió error experimental causado por variables externas o error instrumental. Finalmente se recomienda aplicar la metodología PLS dinámico en un reactor real y que implicaría utilizar este sensor en un lazo de control.
Desarrollo de un sensor virtual dinámico de concentraciones en una celda de flotación rougher piloto utilizando la metodología PLS
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026) Avilez Bozo, Leonardo Bladimir; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
El presente trabajo tiene como objetivo el desarrollo de un sensor virtual dinámico para estimar la ley de concentrado en una celda de flotación, considerando la dificultad de medir esta variable en tiempo real mediante sensores físicos. Para ello, se implementaron modelos matemáticos capaces de inferir el valor de esta variable a partir de otras más accesibles, utilizando la metodología de regresión por mínimos cuadrados parciales (PLS) aplicada en estructuras dinámicas tipo FIR y ARX. El conjunto de variables consideradas incluye seis entradas principales: flujo de alimentación (QF), velocidad superficial del aire (Jg), altura de espuma (Hf), porcentaje de sólidos (Sf), porcentaje de gruesos (Gf) y ley de alimentación (Xf). Estas variables fueron obtenidas desde un entorno de simulación calibrado para representar el comportamiento estacionario de la celda de flotación. Dado que el simulador opera en estado estacionario, se incorporó un modelo dinámico adicional asumiendo un sistema de primer orden con retardo por transporte despreciable. Se generaron 729 observaciones a partir de una matriz experimental completa, las cuales fueron posteriormente depuradas según criterios de recuperación de cobre y la selección de una ruta de perturbación representativa, conservándose finalmente 323 observaciones válidas. Este conjunto se utilizó para entrenar los modelos mediante el software SOLO, empleando autoescalado y validación cruzada para la calibración. Se construyeron y evaluaron modelos FIR (global y locales) y ARX (ideal y no ideal). El modelo FIR global presentó un error (RMSE) de 1,37, mientras que los modelos locales lograron reducirlo a 1,22, demostrando mayor precisión en zonas específicas del dominio operativo. El modelo ARX ideal, que incorpora retroalimentación de la variable de salida, obtuvo el menor error general (0,94), aunque su aplicabilidad real es limitada debido a la necesidad de conocer valores reales pasados. En contraposición, el modelo ARX(...).
Desarrollo de un sensor virtual dinámico de ley de concentrado en una columna de flotación usando metodología PLS
(2023-12) Rojas Santibáñez, Robinson Raúl; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN DE LA CELDA DORR-OLIVER DE LA PLANTA DE MOLIBDENO DE LA DIVISIÓN CHUQUICAMATA: GERENCIA DE EXTRACCIÓN Y CONCENTRACIÓN DE SULFUROS 2010
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) Villanueva Figueroa, Gonzalo; Departamento de Química y Medio Ambiente; Yianatos Bernardino, Juan; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Montero T., Jorge
El trabajo realizado consiste en mejorar la recuperación de la primera celda rougher de la planta de molibdeno de Chuquicamata debido a una baja sostenida de la ley de cabeza de molibdeno. Para esto se realizó una detallada revisión bibliográfica sobre los mecanismos y variables del proceso de flotación de molibdeno. Además de un diagnóstico de las condiciones operacionales en la celda. Una vez revisado el proceso de flotación se procedió a realizar muestreos cambiando distintas variables para ver donde estaba el mejor desempeo de la celda. Se realizaron muestreos cambiando: la agitación por sí sola, la agitación junto con el nitrógeno, el agua de lavado, la altura de espuma y el punto de adición del sulfhidrato de sodio. Además se realizaron flotaciones en el laboratorio para determinar las constantes cinéticas de diversos elementos y la influencia que tiene el pH en éstos. Considerando que las condiciones de planta no siempre permitieron obtener réplicas o mantener las variables controladas y, por lo tanto, los resultados no poseen soporte estadístico. En este escenario las pruebas realizadas mostraron una mejor recuperación de molibdeno a 75 RPM, siendo conveniente no usar el agua de lavado. Además las flotaciones de laboratorio muestran que a pH cercano a 7 el insoluble (sílice y alúmina) y el fierro se deprimen más fácilmente que a pH más elevado. Con el resultado de cada uno de los muestreos se desarrolló un modelo semi-teórico de la celda con el objetivo de tener una herramienta para predecir su comportamiento. Se encontró que la celda debe operar a alturas de espuma moderadas (no más de 40 cm) y que el agua de lavado tiene una influencia negativa en esta etapa de flotación.
ESTUDIO DE LA RECUPERACIÓN DE MOLIBDENO EN COLUMNAS DE FLOTACIÓN COLECTIVA DE COMPAÑÍA MINERA DOÑA INÉS DE COLLAHUASI
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2012) Reveco Zepeda, Pablo Alberto; Departamento de Química y Medio Ambiente; Yianatos Bernardino, Juan; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Tesis con resumen extenso, ver multimedia o impreso.
ESTUDIO DE MÉTDO DE ESCALAMIENTO EN PLANTA CONCENTRADORA LOS PELAMBRES
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2014) Valdés Salinas, Camila Andrea; Departamento de Química y Medio Ambiente; Yianatos Bernardino, Juan; Bergh Olivares, Luis Guillermo; Contreras B., Felipe
Resumen extenso, ver multimedia o impreso
Evaluación de la sensibilidad cruzada en sensores NDIR de concentración de gases de efecto invernadero emitidos en una planta de tratamiento de aguas residuales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) Gallardo Avendaño, Joaquín Francisco; García Gen, Santiago; Jahn, Fernanda; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
El presente trabajo evalúa la sensibilidad cruzada en sensores NDIR de gases de efecto invernadero (CO2 y CH4), un fenómeno que distorsiona las mediciones de concentración en mezclas de gases emitidos por plantas de tratamiento de aguas residuales. El objetivo general fue evaluar el comportamiento de estos sensores y proponer un modelo de corrección lineal para mejorar la precisión de los datos recopilados. Se implementó un sistema de medición con una unidad de control Arduino, sensores de gas comerciales y una cámara sellada para la medición de concentración de gases. Se logró determinar un factor de corrección para la medición de CH4 en presencia de CO2, obteniendo un valor de −0,0701 ± 0,0015. El factor de corrección resultó ser estadísticamente significativo y demostró no tener falta de ajuste según un análisis ANOVA. Por otro lado, se concluyó que con un sensor de alta calidad como lo es el Senseair K33, no es necesario realizar una corrección posterior a las mediciones, ya que el propio sensor incluye filtros los cuales son muy eficientes para evitar este fenómeno. Con ambos sensores y el factor obtenido es posible corregir las mediciones del sensor de baja calidad de manera que las mediciones se vuelven muy precisas, arreglando así la interferencia existente entre los dos gases. Por otro lado, se concluyó que es necesario la instalación de sensores de alta calidad si es que se quiere realizar una campaña de monitoreo de emisiones de gases de efecto invernadero en una PTAR, ya que de esa manera se aseguran mediciones correctas sin la posibilidad de desviaciones importantes debido a interferencia.
Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en un simulador de un circuito de flotación rougher
(2022-08) Tello Jaure, Cristian Alexis; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
.
Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en un simulador de una columna de flotación
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2023-12) Sepúlveda Román, Luciano Francisco; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Conforme se profundiza en los procesos de beneficio de minerales, también lo hacen los yacimientos de cobre en Chile, disminuyendo los minerales oxidados y aumentando progresivamente los minerales sulfurados. Estos últimos deben procesarse en una columna de flotación, equipo que recibe la mayor parte de la variabilidad y que en la actualidad posee un control insuficiente para compensar perturbaciones instrumentales y operacionales. Buscando resolver lo anterior se realiza esta tesis la cual consiste en el desarrollo y evaluación de un sistema de detección de fallas instrumentales y de operación en un simulador de una columna de flotación. Para generar este sistema se utilizó la metodología de Análisis de Componentes Principales (PCA), que permite reducir el número de variables que explican la variabilidad del sistema, llevándolo a un nuevo plano (o dimensión) con variables independientes entre sí. Se trabajó con un simulador en estado estacionario de una columna de flotación llamado SiMetCol que permite observar y/o modificar distintas variables de alimentación (flujo, ley, densidad de pulpa, tamaño de partícula y mineralogía), de operación (velocidad superficial de aire, profundidad de espuma, agua de lavado, holdup y bias), de respuesta (ley de concentrado y recuperación) y geométricas (altura, diámetro, etc.), además de contar con un sistema experto que optimiza el uso de los recursos disponibles. Se definió un criterio de operación normal donde la ley de concentrado debe operar entre 30% y 32%, sin una mayor pérdida de recuperación, variable que fija su valor mínimo en 55% (Yianatos, et al., 1998). De un total de 12 variables iniciales, se redujeron mediante un diseño experimental de 3 etapas, donde las 8 variables resultantes fueron clasificadas en 3 grupos, alimentación (flujo, ley, densidad de pulpa, y mineralogía), operación (velocidad superficial de aire y profundidad de espuma) y respuesta (ley de concentrado y recuperación). Se identificaron de forma preliminar que las variables de alimentación más influyentes en los objetivos metalúrgicos eran la ley de alimentación y flujo de alimentación. Otras variables como el diámetro de partícula y velocidad superficial de agua de lavado fueron fijadas a un setpoint, mientras que el holdup se descartó por considerarse una variable dependiente que no aporta a explicar la variabilidad del sistema. La velocidad superficial de bias también es una variable dependiente, pero además el simulador entregó valores fuera del rango operacional e incluso negativos.
Implementación y evaluación de un sistema de detección de fallas en una celda de flotación Jameson
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2021-07) García Rosas, Verena Alejandra; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Se presenta un sistema de detección de fallas operacionales e instrumentales en una celda de flotación Jameson. La celda Jameson es una celda de flotación neumática y co-corriente que se caracteriza por presentar tamaños reducidos y una alta eficiencia respecto a otros equipos de flotación. Su principio de operación se basa en la formación del agregado partícula burbuja en la zona del tubo de descenso por tanto la colección tiene lugar en esta misma zona. Dentro de las variables principales se encuentra la profundidad de espuma, el flujo de agua de lavado, la razón aire pulpa (conocida como APR) entre muchas otras que también se encuentran en el proceso de flotación en general. Estas variables permiten la operación normal de la celda, sin embargo, en ciertas ocasiones se pueden registrar datos anormales, los cuales son detectados como fallas. Generalmente existen dos tipos de fallas las instrumentales, todas aquellas donde el instrumento pierde calibración en el tiempo y las operacionales que son aquellas que no cumplen con los objetivos metalúrgicos que para este caso corresponde a una ley de alimentación entre 27.7% y 28.7% y una recuperación mayor al 60%. El sistema de detección se basa en la construcción de un modelo de métodos de proyección de análisis de componentes principales o PCA que tiene por objetivo disminuir la dimensión de problema, para este caso se tienen nueve variables originales las cuales se relacionan mediante variables auxiliares conocidas como componentes principales que para el modelo propuesto resultan ser cuatro. Previo a la construcción del sistema de detección en sí se requiere de datos de operación, para ello se utiliza un simulador metalúrgico que permite obtener datos de operación en estado estacionario que describen sus relaciones bajo las más diversas condiciones de operación, pero que satisfacen la condición de normalidad, es decir presentan objetivos metalúrgicos aceptables. Para evaluar el sistema de detección de fallas se requiere conocer la procedencia de la falla ya sea instrumental u operacional, por tanto, estas se generan. Para generar fallas operacionales se modifican recursos de operación que corresponden a las variables de APR y profundidad de espuma con el fin de obtener datos operacionales anormales, es decir alejados de los objetivos metalúrgicos. La generación de fallas instrumentales se modifica en diferentes porcentajes la variable que se quiere perturbar. Para los experimentos de falla operacional el sistema es capaz de corregir la falla mediante la modificación de las otras variables, regresando a la normalidad las variables objetivo. Cuando la falla operacional es detectada como instrumental o bien como ambas a la vez el modelo es capaz de corregirlo mediante el estadígrafo Hotelling T2. Respecto a las contribuciones de Q el sistema de detección es capaz de verificar que el valor medido es más alto o bajo que el real lo cual afecta a los objetivos. Finalmente, para las fallas instrumentales no se presentan patrones detectables, por el contrario, el porcentaje de detección de fallas instrumentales por el sistema resulta muy cambiante entre variables lo cual lleva a la conclusión que depende netamente de la variable que tan detectable sea.
Implementación y evaluación del control experto-difuso, apoyado por modelo pls en linea (Digital Twins), de un reactor CSTR piloto
(2024-04) Lagos Venega, Matías; Acuña Pérez, Claudio Abraham; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
PLAN DE MODERNIZACIÓN TALLERMETALMECÁNICO UTFSM
(2017) Olfos Vargas, Tomás Angel; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
The present conditions of operation of the workshop will be presented, which, whencontrasted with the development lines of the department, will allow us to know the tasks to beperformed, identifying the bridge to be built between today and tomorrow, which will be a pathof specific objectives that manage to materialize the advances that hope to be obtained,constituting in this way the Plan of Modernization.In the first chapters will be able to observe the general characteristics of the workshop,where the identification of location and spaces is highlighted, detailing the purposes of thedifferent areas and personnel. Also identifying the machinery that is in each of these areas,describing in passing the general conditions of operation by area. Then the methodologies andstrategies with which the workshop will face the challenges of teaching, research, technologicaldevelopment and service delivery will be presented today.Knowing the workshop in management, infrastructure, distribution of space,equipment and maintenance in conjunction with the projection of the work of the workshopbased on the development lines of the department will be contrasted, to obtain a range ofpossible improvements, which after being Analyzed will be developed in a general way.The alternatives developed will be evaluated according to the relevance based on theproposed objectives, identifying the importance of each alternative and ideal execution times,thus discriminating the least relevant alternatives and collating the deadlines will be possibleto transform these alternatives into a Plan of Modernization.A short-term, medium-term and long-term plan is presented. Short-term improvementsthat will serve to enhance the current situation of the workshop in areas of management andoperation, focusing on the destination of the spaces, condition of the machinery, maintenanceand staffing. With an operationally empowered workshop, the Medium Term has a researchand development focus, characterized by the development of research, strategic alliances withCIMA and investment in state-of-the-art equipment for the metalworking industry. With aresearch-driven workshop, there is a long-term perspective focused on evaluating theapplication of improvement alternatives and the consideration of high-investment projects anddepartmental-level challenges such as refurbishment of complete areas and workshopexpansion.
Sensor virtual de calidad de glómero en una planta de hidrometalurgia
(2023-12) Acuña Pérez, Claudio Abraham; Universidad Técnica Federico Santa María. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Bergh Olivares, Luis Guillermo
Se presenta el desarrollo de sensores virtuales de humedad y acondicionamiento químico (curado) para la etapa de aglomerado en una planta de lixiviación ubicada en el norte de Chile, esto con el objetivo de poder controlar de manera más robusta la dosificación de agua y ácido sulfúrico. La etapa de aglomerado consiste en tambores rotatorios en los cuales se adiciona mineral chancado y aditivos, como ácido sulfúrico, agua y en algunos casos aglutinantes especiales, y tiene como objetivo preparar física y químicamente el mineral para el proceso de lixiviación. Estos tambores al rotar permiten la aplicación uniforme de los aditivos al mineral, permitiendo mejorar la cinética de la lixiviación y por lo tanto aumentar la recuperación de cobre. Para lograr el desarrollo de los sensores se realizó un estudio fenomenológico del proceso, donde se determinó que las principales variables que afectan el proceso de aglomerado son la mineralogía, el tamaño y distribución de las partículas del mineral, las dosificaciones de los reactivos y otros aspectos operacionales, como velocidad de rotación y tiempo de residencia. A partir de estas variables y sus combinaciones, se construirán modelos, esto por medio de la aplicación de una metodología que considera las etapas de recolección de datos, selección de variables, construcción de los modelos, así como su validación e implementación por medio de metodologías, permitiendo determinar cuáles son aquellos factores que presenten un mayor efecto dentro del proceso y por ende en los modelos. En el caso del modelo de humedad se determinó que ésta se encuentra determinada por el efecto de la dosificación de agua, y la interacción de la dosificación del ácido con las diferentes especies químicas. El modelo resultante presenta un intervalo de confianza y de predicción de ± 0,22 [%] y ± 0,51 [%] respectivamente, y un valor de robustez promedio del 0,78 cumpliendo con todas las metodologías de validación interna, así como el análisis de residuos y las pruebas de hipótesis para los parámetros. El modelo de acondicionamiento por su lado se encuentra determinado por la química del mineral y su interacción con el ácido sulfúrico, y en menor medida con el agua. Este modelo presenta intervalos de confianza y de predicción de ± 2,7 [%] y ± 7,5 [%] respectivamente, y un valor de robustez promedio del 0,64, aparte de cumplir con la mayoría de las metodologías de validación interna, el análisis de residuos y las pruebas de hipótesis para los parámetros. En función de los resultados, se determinó que el modelo de humedad es el único que presenta una capacidad predictiva útil para la planta, ya que el modelo de acondicionamiento presenta un amplio margen por cada predicción. Es así cómo es posible, a través del modelo de humedad seleccionado, determinar un rango apropiado de adición de agua, donde se permita hidratar el glómero para una correcta lixiviación. Por tal razón, se realiza un análisis de las condiciones mínimas requeridas en planta para su correcta aplicación, dando como resultado que los equipos más críticos corresponden a los alimentadores, los aglomeradores y los sistemas de dosificación, mientras que las variables críticas son las toneladas alimentadas, las características mineralógicas y los flujos de ácido sulfúrico y agua. Finalmente, a modo de prueba, se estudia el comportamiento del modelo de humedad en una base de datos nueva, con el objetivo de estudiar sus capacidades predictivas, donde se obtuvo una humedad promedio del 5,85 [%], con un rango Inter cuartil de 0,95 [%].

Browsing by Author "Bergh Olivares, Luis Guillermo"

UNIVERSIDAD

CAMPUS Y SEDES

EXTENSIÓN Y CULTURA

SERVICIOS