Ingeniería Civil Química

En la presente Habilitación Profesional se realizó el diseño conceptual de un proceso de recuperación y regeneración de peryodato y se evaluó se prefactibilidad técnica y económica para la síntesis de celulosa dialdehído (DAC). Para su diseño, se consideró el procesamiento de 11.000 toneladas anuales de pulpa textil y 7330 toneladas anuales de peryodato de sodio, en un tiempo de operación de la planta de 7920 horas. Esto dio como resultado modelos de balances de materia por corriente que permite especificar los requerimientos de cada operación unitaria para su diseño mediante el escalamiento de los resultados experimentales reportados en literatura por varios autores. El proceso inicia con la síntesis de DAC, en un reactor de 46 m3 donde la carga de pulpa de celulosa con una consistencia del 10% tiene un tiempo de residencia de 3 horas para alcanzar un rendimiento del 14%, a 55°C. Luego, para separar el reactivo peryodato y el yodato generado en la reacción se pensó en una etapa de lavado multietapa a contracorriente, en donde utilizando un factor de dilución de 2 es posible alcanzar una eficiencia de Norden de 15, valor recomendado por literatura. El filtrado cuya concentración de reactivos alcanza el 99% de la inicial, ingresa a una etapa de electrodiálisis, en donde concentra el 95% del peryodato y yodato, y recupera un el 50% del caudal. Para esto, se estimó un área de membrana de 915,5 m2 y un consumo específico de 1,36 kWh/m3. El concentrado de electrodiálisis es enviado a un tanque de ozonización, en donde el yodato es oxidado a peryodato mediante el burbujeo de ozono a 20°C. Se estimó un volumen de reactor de 9 m3 con un tiempo de residencia de 1 hora y una concentración de ozono disuelto de 5 mg/L. Un 2% de la corriente regenerada ingresa a un electrodializador que permite producir álcali (NaOH) y ácido peryódico (HIO4) los cuales se recirculan a la etapa de ozonización y síntesis, respectivamente. Para esto se requiere un área de membrana de 18 m2 y un consumo específico de 451,4 kWh/m3 de producto (álcali). La corriente de diluido de la etapa de electrodiálisis ingresa a 14 bar a un sistema de membrana de osmosis inversa de 200 m2 y un consumo específico por bombeo de 0,76 kWh/m3, en donde el rechazo concentra el 99% de las sales y recupera un flujo de permeado de 3 m3 con un contenido total de sólidos disueltos (TDS) de 40 ppm que es recirculado a la etapa de lavado, disminuyendo en un 27% caudal necesario para el lavado. Este proceso logra recircular a la etapa de síntesis el 96,8% del peryodato inicial, con una casi nula generación de efluentes en un rango de condiciones de operación muy suaves. El proceso, según lo reportado en literatura y en manuales, sería técnicamente factible, ya que no ocurre una acumulación de sólidos residuales (cationes multivalentes y yodato) en el tiempo, y no se exceden los límites de solubilidad de peryodato, uno de los principales inconvenientes reportados en literatura. Sin embargo, se debe comprobar que no exista degradación de las membranas mediante caracterización debido a la naturaleza fuertemente oxidante del peryodato. Económicamente, el costo capital (CAPEX) estimado asciende a USD 3.821.068±1.528.427 considerando un margen de error del 40%, y un costo operacional (OPEX) de 1747 USD/ADt. La recuperación del reactivo NaIO4 y producción del ácido y álcali por BMED implican un ahorro del 92,9% del costo químico inicial, lo que permite dilucidar una buena rentabilidad del proceso

El control de las variables de proceso en la combustión de la biomasa para la generación de energía, constituye un asunto de interés desde el punto de vista del rendimiento de la biomasa y la estabilidad en la generación de la energía. Es por ello que es de suma importancia establecer las variables que afectan significativamente al proceso. Diversos estudios se realizan al momento de diseñar una planta para la generación de energía con biomasa, con el fin de que esta funcione de manera óptima. Sin embargo, la falta de control de ciertas variables, como la humedad de la biomasa, densidad aparente, temperatura ambiente entre otros, hace imposible que se obtengan los mismos resultados de diseño. El presente trabajo de Habilitación Profesional se centra en estudiar la influencia de las variables de proceso, como también la influencia de las proporciones en la cual se mezcla la biomasa, ya que, la empresa Energía Pacífico S.A. utiliza una mezcla de diversas biomasas para combustionar. Esta influencia obtenida con el Análisis de Varianza (ANOVA, por sus siglas en inglés) da paso a la generación de modelos que predice el vapor neto con la mezcla de biomasa y las variables de proceso, todo realizado con la base de datos de la empresa de dos años (2018 y 2019). También se procedió a dividir la base de datos en dos períodos (Período 1; otoño-invierno, Período 2; primavera-verano), para evitar que las estaciones climáticas afecten el estudio estadístico. Posteriormente con una iteración de la influencia entre el modelo de variables de proceso y el modelo de mezcla, que maximice el Coeficiente de Determinación (R2) se obtuvo el Modelo general para ambos períodos. Finalmente se realizó una validación de los modelos generales obtenidos, con datos reales de la empresa. Esta validación tiene como fin demostrar de manera empírica la predicción del modelo, ya que, no se utilizaron ecuaciones de ningún tipo. Los modelos se obtuvieron con ajustes lineales y cuadráticos. El modelo general del Período 1 obtuvo un R2 de 99,51 % y el modelo general Período 2 con un valor de 97,57 %, con errores promedios de 2,42% y 1,38% para los Períodos 1 y 2 respectivamente.

En el presente informe se darán a conocer los estudios realizados para la elaboración de un proyecto de mejora continua en el proceso de impresión de aluminio de la Planta Abbott EPD Chile, con el objetivo de identificar e implementar mejoras que permitan optimizar el flujo operativo del proceso, aumentando así la eficiencia y eficacia del mismo, utilizando como metodología la implementación de un sistema de producción de Mantenimiento Productivo Total. Dicho sistema de producción busca la autonomía y equilibrio del proceso, y a su vez aumentar la competitividad de la empresa, reduciendo y eliminando pérdidas que conlleven a gastos económicos a lo largo del flujo operativo del proceso. Para la implementación del Mantenimiento Productivo Total se utilizó un plan de trabajo de acción rápida aplicable en un periodo de 4 meses, apoyado por la metodología de análisis del índice de Eficiencia Global de Equipos, que permite medir la eficiencia de las máquinas e identificar las grandes pérdidas de un sistema de producción, ayudando a la toma de decisiones operativas e implantación de planes de acción correctivas. Los análisis de los datos arrojaron que el proceso de impresión de aluminio posee muy baja competitividad, y a su vez altas pérdidas económicas con respecto a la disponibilidad y rendimiento operacional de las máquinas SIAT L03 y máquina SIAT L33, y aún más en la última máquina mencionada, que obtuvo una valoración de eficiencia critica para cualquier proceso de producción; estas pérdidas son causadas por la excesiva duración de algunas actividades del flujo operativo del propio proceso (preparación y ajustes de la máquina, limpieza de la máquina y control de calidad de la impresión), microparadas y reducciones en la velocidad operativa de las máquinas. Además, se identificó una alta desprogramación en la producción del proceso debido a cambios significativos en la planificación semanal entregada por el área de planificación de la Planta Abbott EPD Chile, a raíz de la programación repentina de órdenes fuera de programa, adicionales y adelantos en el mismo Los resultados del presente proyecto se basan en el desarrollo e implementación de mejoras para gestionar la secuenciación óptima de la producción, con el fin de mantener una organización en el sistema de producción, minimizando repentinos cambios en la programación del proceso. También, se propone la implementación de un nuevo sistema de producción basado en el apoyo conjunto del personal de bodega de material de envase-empaque y materias primas, con el fin de alcanzar un proceso más equilibrado y de mayor competitividad productiva. Lo anteriormente mencionado concluye con mejoras al actual proceso de impresión, ya que, al mantener un sistema controlado y de mayor continuidad, permitirá al proceso de impresión de aluminio, visualizar y establecer metas de producción diaria. Además, de facilitar la identificación de pérdidas que van surgiendo a lo largo del proceso a causa de factores críticos en este, identificados claramente como la variabilidad de efectividad y eficiencia en actividades operativas por parte de la mano de obra.