Browsing by Author "Villar Wolf, Eduarda Andrea"
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Thesis Diseño y evaluación técnica-económica de un proceso hidrometalúrgico para tratar concentrados de cobre con arsénico y residuos ambientalmente estables(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-01) Villar Wolf, Eduarda Andrea; Esperguez Zúñiga, Fernando; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Acuña Perez, Claudio AbrahamLa presente memoria propone el diseño y evaluación técnico-económica de un proceso hidrometalúrgico para tratar concentrados de cobre con alto contenido de arsénico, garantizando la estabilización de este elemento como escorodita, un residuo ambientalmente seguro. Este proceso busca responder a desafíos críticos en la industria minera chilena, especialmente ante normativas más estrictas respecto al contenido de arsénico en el concentrado. El estudio incluye un análisis de alternativas tecnológicas, destacando la purificación hidrotermal como la opción más adecuada. Este método elimina impurezas y aumenta la ley del cobre, operando a temperaturas moderadas en reactores autoclave. Además, se analizaron los aspectos cinéticos de la reacción principal. Se desarrollaron balances de masa y energía para dimensionar los equipos principales, con una capacidad de procesamiento de 2.009 toneladas diarias de concentrado. Los resultados muestran la producción de 2.006 toneladas diarias de concentrado limpio con 50,13% de cobre y 0,238% de arsénico, cumpliendo con los estándares de comercialización internacionales. Paralelamente, se genera escorodita como subproducto, con una tasa de producción de 426 toneladas diarias de residuo sólido, lo que garantiza un manejo ambientalmente responsable del arsénico. En la evaluación económica realizada, se estimaron los costos asociados al proceso propuesto, destacando su viabilidad técnica y financiera. Además, se llevó a cabo un análisis de sensibilidad sobre el precio del cobre y el precio del sulfato de cobre (CuSO₄), identificando que la viabilidad del proceso es más sensible a fluctuaciones sobre el precio del cobre que sobre el precio del sulfato de cobre. Los resultados demuestran que el proceso puede implementarse de manera competitiva, manteniendo márgenes aceptables incluso frente a fluctuaciones significativas en estos parámetros clave. Este proyecto concluye que la implementación de este proceso no solo favorece la sostenibilidad de la industria minera chilena, sino que también refuerza su liderazgo en el mercado global del cobre. Al alinear los objetivos de competitividad económica y responsabilidad ambiental, la propuesta contribuye a enfrentar los desafíos actuales de la industria y a asegurar su desarrollo sostenible a largo plazo.Thesis Modelado de la eficiencia termodinámica de un ciclo de brayton abierto acoplado con un sistema de captura de dióxido de carbono supercrítico(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-07) Armijo González, Diego Andrés; Núñez Montoya, Gonzalo Alexis; Cabrera Palacios, Adolfo Luis; Villar Wolf, Eduarda Andrea; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Fuente Badilla, Juan Carol de laEl presente estudio determina el efecto de la temperatura, presión y composición de cada corriente en la eficiencia termodinámica de un ciclo de Brayton abierto acoplado con un sistema de captura de dióxido de carbono supercrítico (SC-CO2). Para ello, se desarrolla un simulador termodinámico propio asistido por inteligencia artificial (IA), aplicando la relación de energía libre de Helmholtz y la ecuación de Peng-Robinson con la regla de mezclado de Van der Waals. A través de las simulaciones, la optimización termodinámica establece que la temperatura de combustión es una limitante operativa crítica, fijando su máximo en 2000 °C por restricciones de materiales en los equipos de combustión. Asimismo, el análisis de sensibilidad evidencia que la eficiencia global del ciclo disminuye progresivamente al aumentar la fracción de agua en la turbina. Para garantizar un funcionamiento estable, se concluye que la fracción de agua no debe exceder un valor de 0,12 [-], condición que exige mantener una fracción de recirculación de dióxido de carbono supercrítico superior a 0,9 [-]. El análisis comparativo revela que un ciclo cerrado de recompresión de referencia exhibe una eficiencia térmica global levemente superior (44,40 %) respecto al ciclo abierto a baja presión (40,23 %). No obstante, el ciclo abierto compensa esta diferencia al requerir aproximadamente un tercio de la cantidad de combustible que el ciclo cerrado para generar la misma potencia neta de 10 MW. Desde una perspectiva económica, para una instalación de 10 MW, el ciclo abierto demanda una inversión en equipos mayor, ascendiendo a 45 mUSD frente a los 27,7 mUSD del ciclo cerrado, debido a la inclusión de una Unidad de Separación de Aire (ASU) y requerimientos térmicos especiales en la turbina. Sin embargo, el acoplamiento del ciclo abierto a yacimientos agotados de petróleo con el objetivo de generar una Recuperación Mejorada de Petróleo (EOR) otorga(...).
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