Design of solar pond for water preheating used in the copper cathodes washing process at Spence mine
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2012
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Abstract
La minería chilena del cobre depende cada vez más en combustibles fósiles para la generación eléctrica y térmica y por lo tanto, sus emisiones de gases de efecto invernadero han aumentado significativamente en los últimos años, lo que se suma a la escasez de fuentes energéticas menos contaminantes. Sin embargo, la energía solar se está abriendo paso en procesos mineros que requieren calor de proceso. En la mina Spence, se produce el 6% de del cobre fino del país para lo cual se queman 1,400 toneladas de diésel sólo para calentar el agua con que se lavan los cátodos al final de la etapa de electroobtención.
Las pozas solares son cuerpos de agua que acumulan irradiación solar y la almacenan en el fondo en forma de calor debido a la presencia de un gradiente de densidad, el cual puede ser extraído para proveer de calor 24 horas, haciéndolo útil para procesos con demandas constantes. Considerando las condiciones de radiación solar en Spence, se propone el uso de pozas solares para precalentar el flujo de agua usado para lavar los cátodos. En esta tesis, se ha diseñado una poza, teniendo en cuenta las condiciones de sitio y demanda energética. El área de colección necesaria es de 23,240 m2.
El desempeño previsto muestra que el diseño es capaz de entregar 12,300 MWh-año, reduciendo el consumo de diésel en 77% con una eficiencia de 24%. Como resultado, se evita la emisión de 3,300 toneladas CO2 y reducción del costo de energía en 37.7%. Se cuncluye que las pozas pueden reducir la dependencia de los combustibles y las emisiones de gases de efecto invernadero de la minera chilena del cobre sin comprometer competitividad. Trabajos futuros deberían considerar el estudio de fenómenos no incluídos en este trabajo como formación biológica y vibraciones de suelo producto de detonaciones en la mina.
Las pozas solares son cuerpos de agua que acumulan irradiación solar y la almacenan en el fondo en forma de calor debido a la presencia de un gradiente de densidad, el cual puede ser extraído para proveer de calor 24 horas, haciéndolo útil para procesos con demandas constantes. Considerando las condiciones de radiación solar en Spence, se propone el uso de pozas solares para precalentar el flujo de agua usado para lavar los cátodos. En esta tesis, se ha diseñado una poza, teniendo en cuenta las condiciones de sitio y demanda energética. El área de colección necesaria es de 23,240 m2.
El desempeño previsto muestra que el diseño es capaz de entregar 12,300 MWh-año, reduciendo el consumo de diésel en 77% con una eficiencia de 24%. Como resultado, se evita la emisión de 3,300 toneladas CO2 y reducción del costo de energía en 37.7%. Se cuncluye que las pozas pueden reducir la dependencia de los combustibles y las emisiones de gases de efecto invernadero de la minera chilena del cobre sin comprometer competitividad. Trabajos futuros deberían considerar el estudio de fenómenos no incluídos en este trabajo como formación biológica y vibraciones de suelo producto de detonaciones en la mina.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2012