Futuros ingenieros desarrollan propuesta en el marco de los Capstone Project, innovadora modalidad de titulación que se implementa en nuestra Casa de Estudios.
Tres estudiantes de Ingeniería Civil Química de nuestra Universidad desarrollaron el diseño de optimización del recurso energético para una planta de oxígeno que opera en Antofagasta. Dichas instalaciones, pertenecientes a la empresa Air Liquide, tienen una capacidad de diseño de 80,4 millones de Nm3/año de oxígeno, y abastece principalmente al Complejo Metalúrgico Altonorte.
La iniciativa corresponde al Capstone Project “Optimización del Recurso Energético en la Planta Oxinor N°1-AirLiquide”, proyecto que busca optimizar la etapa de bombeo planta OXINOR N°1, proponiendo una solución técnica implementable y evaluando su factibilidad económica.
El Capstone Project es un programa que forma parte del Convenio de Desempeño “Reinventando las Ingenierías de la Universidad Católica del Norte UCN1204”, y consiste en una nueva modalidad de titulación para los futuros ingenieros quienes, con el apoyo de la Universidad, desarrollan un proyecto al interior de una empresa o institución, solucionando requerimientos reales de esta última.
DISEÑO
La Planta Oxinor I de AirLiquide posee una producción actual de 70,3 millones Nm3/año, debido principalmente a que la bomba de oxígeno líquido que alimenta al sistema de vaporización fue sobredimensionado.
Para resolver esta problemática, la bomba debe operar con un 56% de recirculación. Adicionalmente el sistema de impulsión está limitado a una presión máxima de descarga de 620 Kpag, presión a la que fue diseñado el sistema de vaporización. Esta condición genera como consecuencia una pérdida de la capacidad de producción equivalente a 3,3 millones US$/año.
Los estudiantes de último año de Ingeniería Civil Química que integran el equipo de la UCN son Claudia Araya, Cecilia Tapia y Emilio Gálvez, quienes desarrollaron tres propuestas para aumentar la producción, manteniendo la presión de operación del sistema de vaporización en condiciones seguras, realizando una simulación y análisis de las alternativas. Estas son: rediseño y reemplazo de piping asociado a la bomba de alimentación, dimensionamiento y reemplazo de la bomba de la alimentación, y sistema de control para velocidad de operación de la bomba.
Dada la complejidad de los procesos criogénicos, para establecer las condiciones de equilibrio líquido-vapor fue necesario implementar modelos termodinámicos. En este caso, utilizaron el Modelo Matemático de Peng-Robinson Stryjek-Vera (PRSV), recomendado en literatura para sistemas criogénicos.
Estas tres alternativas se realizaron en base a un simulador, y la empresa decidirá si implementará la propuesta. Emilio Gálvez destacó que “el trabajo en equipo fue muy bueno, ya que nosotros somos amigos desde que ingresamos a la carrera”.
Sobre la modalidad del Casptone Project, enfatizó que permite un mejor desarrollo del conocimiento, permitiendo la aplicación de este para diseñar propuestas en base problemáticas reales de una empresa.
RESULTADOS
Los resultados de la simulación en software especializado y modelo termodinámico (PRSV) permiten un flujo de 75,8 millones Nm3/año, con la presión de descarga (537 Kpag) al intercambiador: La solución propuesta elimina la recirculación, alcanzando una producción nominal de 5,5 millones Nm3/año.
La evaluación económica, con una inversión de 15 mil US$, arroja un VAN de 2,8 millones US$ con una tasa de descuento de 15% y un periodo de 10 años, con una TIR sobre el 100%. Por lo tanto, se recomienda incorporar el variador de frecuencia y continuar con la optimización de la planta con las herramientas y metodologías de simulación y análisis desarrolladas por este equipo de trabajo.
Andrés Roque, Supervisor de Operaciones de la Planta Oxinor, empresa Air-Liquide, recordó que estuvo acompañando a los estudiantes en todo el proceso técnico, en las visitas a terreno y reuniones de coordinación. Destacó, asimismo, que es la primera vez que su empresa realiza la modalidad Casptone Project, y que esta instancia permite que los estudiantes puedan obtener experiencias muy valiosas para comprender qué es lo que necesita el mundo industrial.
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