Ingeniería civil en Agroindustrias
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- PublicationSimulación computacional de procesos de lixiviación y biolixiviación en pilas de obtención de cobre y transporte de contaminante utilizando Hydrus.(2015-11)Esta tesis se enmarca en el desarrollo del proyecto FONDECYT 11110097, de la comisión nacional de investigación científica y tecnológica en colaboración con la Facultad de Ingeniería y Negocios de la Universidad Adventista de Chile. Nuestro país se enfrenta hoy ante grandes desafíos en el mercado mundial del cobre. Siendo actualmente el principal productor mundial de este mineral, la utilización de nuevas tecnologías para mejorar los procesos productivos es de interés del país. Sin embargo, los procesos de minería del cobre también generan contaminación, la cual ha llegado recientemente a afectar la salud humana en adultos y niños en ciudades como Atacama y Antofagasta. Las simulaciones computacionales han tomado un lugar importante en la optimización de los procesos productivos en las industrias mineras y en el estudio del impacto ambiental de los contaminantes generados por los procesos productivos. En este trabajo de tesis se utiliza el programa computacional HYDRUS para las simulaciones en una, dos y tres dimensiones de los procesos de lixiviación, biolixiviación y transporte de contaminante. HYDRUS resuelve la ecuación de Richards mediante el método numérico de elementos finitos. Los algoritmos necesarios para la simulación computacional se encuentran presentes en HYDRUS, el cual que permite su fácil utilización a través de una interfaz que es amigable para el usuario. Los procesos que es posible simular a través de la utilización de este software comercial son diversos, y la lixiviación es uno de ellos. Este proceso es utilizado para la extracción de cobre en pilas de relave aglomerado de limos inorgánicos de baja permeabilidad, con leyes de cobre entre 0,15 y 0,35 %. Este proceso, permite la obtención de cobre de materiales que comúnmente no se procesan en planta. La biolixiviación es una tecnología emergente, que permite agregar valor a la industria minera. La aplicación de la biolixiviación puede resultar potencialmente en costos más bajos y en un impacto medioambiental reducido en la producción de cobre. En este trabajo se propone la utilización de HYDRUS para la simulación computacional del proceso de lixiviación y para la simulación del proceso de biolixiviación bajo condiciones específicas de transferencia de soluto y de borde. Para esto, se harán simulaciones computacionales de flujo de agua y soluto en los procesos de lixiviación y biolixiviación de cobre en pilas de relave aglomerado utilizando modelos matemáticos multidimensionales. Los resultados arrojan que mediante HYDRUS es posible predecir variables de proceso para la lixiviación y biolixiviación de cobre tales como el tiempo de residencia de la solución lixiviante en la pila y el oxígeno disuelto, entre otros. Adicionalmente, fue posible estudiar el impacto ambiental de los procesos de obtención de cobre y predecir la llegada de contaminación por plomo (Pb) a suelos agricultores y napas subterráneas de agua.
- PublicationImplementación y evaluación Técnico-Económica de una cámara de secado de flujo transversal a partir de energía solar para aplicaciones de transferencia tecnológica en la agricultura.(2012-07)En este proyecto de investigación, se logró describir el proceso de construcción y posterior evaluación técnica y económica de un prototipo de deshidratador solar. Se consideraron aspectos referentes al tiempo de secado y la homogeneidad en el secado, la evaluación del potencial económico que podría presentar el proyecto y su impacto medioambiental. Para el tiempo de secado, se obtuvieron muestras desde dos bandejas. Desde cada bandeja se obtuvieron tres muestras desde tres sectores diferentes: los dos extremos y el centro. Las muestras se masaron cada 15 minutos. Para verificar la homogeneidad de los datos obtenidos, estos se validaron a través de un análisis de varianza con el test de Fisher, para niveles de significancia de 95% y 99% sobre una hipótesis nula. El análisis financiero se realizó calculando los indicadores VAN y TIR. El impacto medio ambiental del proyecto se midió a través del cálculo de la huella de carbono asociada al proyecto, el que contempla medir el nivel de CO2 equivalente liberado al construir y poner en funcionamiento el prototipo. Se empleó un tiempo de secado de seis horas y 45 minutos y se determinó, a través del análisis estadístico, que el proceso de secado es homogéneo en ambas bandejas. Además, el proyecto de prototipo mostró ser rentable y de inversión recuperable en el corto plazo, con valores para el VAN (10%) y TIR, de 15.502 (en miles) y 13,4% respectivamente, determinándose como un proyecto factible de implementar. El impacto en el medio ambiente totalizó un total de emisiones de 61.11 [Kg de CO2] equivalente.
- PublicationMétodo de extracción de Quitosano a Nivel Piloto a partir de caparazones de Jaiba Reina (Cancer coronatus).(2007-12)La línea de espárragos congelados vía IQF consta en sus inicios de una etapa preliminar de tratamiento de dicha materia prima llamado “proceso sucio”. En él se llevan a cabo cuatro procesos u operaciones en el siguiente orden: Lavado primario, calibración (o clasificación del espárrago según su grosor) realizada por una máquina, calibración realizada por operarias (o manual) y corte de la cola. A causa de diferentes problemas que presentaba el modo de operación del proceso sucio, se ha propuesto una reorganización de este proceso, de tal manera que no presente los problemas que la línea tiene actualmente. La reorganización contempla el cambio de la actual máquina de lavado, por otra rediseñada a partir de una máquina en desuso de propiedad de la empresa. En cuanto al proceso de calibración por medio de maquinaria, se ha descubierto que ésta es más eficiente a la hora de clasificar, cuando los espárragos han pasado por un proceso previo de corte. A la vez, la operación manual de calibración es más eficiente si la etapa de corte la precede. Es por esto que se propone el siguiente orden en el proceso sucio: Corte, lavado (efectuado por la máquina rediseñada), calibración mecánica y finalmente calibración manual. Este cambio evita la acumulación de materia prima que se produce en la línea actual. También se ha advertido que del proceso sucio salen residuos sólidos, los que no son tratados por la planta de tratamiento de residuos, sino en forma muy precaria, ya que, en su diseño original, no se contaba con la presencia de estos rises (constituidos por restos de espárragos). Es por esta estrecha relación con el proceso sucio que se propone un sistema de rejas extraíbles para separar estos residuos. El proyecto, más que enfocado a una fuerte inversión para hacer una línea más eficiente, pretende lograr un trabajo más óptimo a partir de la infraestructura con que se cuenta, lo que se ve claramente reflejado en el bajo costo de éste.
- PublicationExtracción de Etanol a partir de Maíz (Zea mays L., var. indentata), Trigo (Triticum turgidun L., var. durum husn) y Avena (Avena sativa, va. strigosa schreb).(2007-11)Puesto que la gran mayoría del combustible utilizado en la actualidad es de carácter no renovable, produciendo desechos que alteran el ecosistema, se planteó una investigación para obtener un combustible que no presente tales problemas. Es así que se exploró la obtención de un biocombustible de carácter renovable, con desechos orgánicos y mínimos niveles de contaminación ambiental. El objetivo de la investigación fue la obtención de etanol como biocombustible a partir de granos de cereales de uso común en nuestro país (trigo, maíz y avena). Para la optimización de esta obtención, se determinaron los tiempos óptimos de la germinación y de la fermentación del mosto de los tres diferentes cereales, también se determinó el rendimiento en etanol de cada uno de ellos. El método utilizado fue una secuencia de cinco subprocesos, para cada uno de los diferentes granos, que contempló, en primer lugar, la germinación de los mismos, luego un secado, para proceder entonces a la maceración. En ese momento se agregó levadura (Saccharomycess cerevisiae) y agua para su fermentación, concluyendo con el método de destilación simple. Los resultados obtenidos en cuanto a los tiempos óptimos de germinación, fueron de 99 horas para el maíz, 48 horas para el trigo, y 72 para la avena. El tiempo óptimo de fermentación para el maíz fue de 192 horas, para el trigo fue de 264 horas, al igual que para la avena. En cuanto a rendimiento expresado en gramos de etanol obtenido, por gramo de biomasa seca utilizada, se obtuvo un resultado de 8,15% del maíz, un 14,75% del trigo, y un 4,52% de la avena.
- PublicationEfecto de la aplicación de un pretratamiento enzimático en un proceso convencional de extracción de aceite en lupino (lupinus albus var rumbo)(2005-03)Dentro de los cultivos de leguminosas de mayor superficie en Chile se encuentra el LupInus. Generalmente el lupino se destina a elaborar concentrados proteicos debido al bajo porcentaje de aceite, entre 8 y 24% (dependiendo de la especie), que presenta en comparación a otras semillas oleaginosas como la soja. En general el lupino procesado no se destina a la elaboración de aceite, a pesar de la buena calidad que aportaría en ácidos grasos. En este trabajo, se evaluó el efecto de un pretratamiento enzimático en la extracción de aceite de lupino. Se elige el método Taguchi para determinar los efectos de los factores o variables que influirían significativamente en el pretratamiento. El método elegido para el experimento es el de extracción con equipo soxhlet, utilizando hexano como solvente. En una primera etapa se determina el porcentaje de extracción de aceite en un proceso sin pretratamiento enzimático (8,21%), para su posterior comparación con el diseño con tratamiento enzimático. En una segunda etapa se desarrolla el pretratamiento enzimático, variando las condiciones del experimento en base al modelo Taguchi de arreglos ortogonales, para 4 variables y 3 niveles de variación. Las variables estudiadas, consideradas como la de mayor importancia, en orden correlativo fueron: tiempo de incubación enzimática, tiempo de secado de la muestra, concentración de enzima proteasa y hemicelulasa. Finalmente se determinó utilizando la metodología Taguchi, que el grado de contribución e importancia de cada factor en el sistema, está dado en primer lugar por el tiempo de incubación enzimática, con un porcentaje de contribución de 57,75%, seguido por la concentración de proteasa con 20,04%, la concentración de hemicelulasa con 11,83% y en último lugar el tiempo de secado, con tan sólo un 4,86%. El método utilizado en la extracción de aceite de lupino asistido con pretratamiento enzimático, permite una extracción de 8,88% de aceite, que corresponde a 8,20% más que la extracción alcanzada en el proceso convencional.