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Uso eficiente de agua y energía en sistemas de transporte hidráulico de concentrados y relaves

foto web aguaObjetivo

El propósito de esta iniciativa es el estudio de nuevas posibilidades operacionales y de infraestructura asociadas al empleo de agua y energía en conducciones de pulpas y relaves. Al respecto, se plantea como objetivo la necesidad de obtener criterios racionales, basados en conceptos de uso eficiente combinado de agua y energía, concurrentemente con la optimización de métricas ambientales, para el diseño y operación de sistemas de transporte hidráulico de pulpas y relaves por topografías complejas.

Objetivos específicos

1. El desarrollo de algoritmos numéricos y conceptuales para el uso eficiente de agua y energía.
2. La identificación de infraestructura óptima en los sentidos económico y ambiental.
3. El desarrollo de investigación de punta para la implementación operacional de los puntos óptimos de trabajo encontrados.

Metodología

Se adopta en el desarrollo de esta línea un enfoque combinado que, por un lado, recoge el estado del arte en modelación de consumo de energía en sistemas de transporte hidráulico de sólidos, incluyendo efectos de topografía, reología de mezclas y la dinámica de segregación de partículas y la formación de estructuras coherentes tales como dunas, junto con la definición de una función de costo que combina métricas de consumo de energía y agua con indicadores ambientales tales como energía incorporada y huella de carbono. A partir de esta definición fundamental y sus restricciones se configura un problema de optimización que luego se resuelve para las variables de control del proceso o bien para aquellas que gobiernan la definición del equipamiento de transporte. Por otro lado, se busca a través de la presente iniciativa la identificación de límites prácticos para la realización de operaciones críticas tales como detenciones prolongadas de los sistemas de transporte de pulpas o relaves sin el vaciamiento de las tubería, minimizando así el uso de agua. En este contexto, se ha obtenido financiamiento para investigación básica en el seno del grupo en diversos aspectos de la física de suspensiones hiperconcentradas, a través de dos proyectos FONDECYT y un proyecto FONDEQUIP. El enfoque de trabajo es tanto numérico como experimental y tiene un carácter interdisciplinario.

Resultados

Los resultados obtenidos hasta ahora indican, en algunos casos particulares, una tendencia a operaciones óptimas con mayores concentraciones, mayores flujos y por una menor fracción del tiempo total disponible en escenarios de costos de agua y energía conmensurables con la realidad local. Por otro lado, se ha encontrado que las fluctuaciones propias de las características mineralógicas y las incertidumbres en las condiciones de proceso de las que provienen las pulpas y relaves tienen un impacto significativo en los parámetros óptimos de operación. En materia de infraestructura, distintos escenarios de costos de agua, energía y materias primas pueden determinar, además de distintas condiciones de operación a las usuales, la elección de diferentes características de suministros clave, tales como tuberías y sistemas de impulsión, además de la definición de distintas estrategias de protección de instalaciones y la restitución operacional a partir de diversos procesos de segregación de material sólido. Asimismo, el análisis del problema de diseño y operación en condiciones de incertidumbre en la explotación aporta resultados y soluciones novedosos, que en suma redundan en diferencias substanciales de costos en comparación con valores obtenidos mediante enfoques tradicionales de diseño y operación. Desde el punto de vista de la aplicación inmediata, los resultados esperados buscan generalizar los obtenidos a la fecha, considerando trazados reales de sistemas de trasporte de concentrados y relaves, incluyendo el efecto que tiene la longitud y diferencia de cotas entre puntos altos y bajos de la tubería, así como la secuencia de estos puntos en el trazado. Además, se espera generar conocimiento básico del problema, particularmente, en lo relativo a la física de la segregación y sedimentación de partículas cuando se detiene la impulsión.

Financiamiento
FONDECYT
FONDEQUIP

Contacto
Christian Ihle
christian.Ihle@amtc.cl

 



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