Diseño de redes de agua desalinizada: una oportunidad sustentable para la industria minera

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Cristóbal Peña Rivas
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1 Diseño de redes de agua desalinizada: una oportunidad sustentable para la industria minera Sebastián Herrera León, Luis A. Cisternas, Edelmira D. Gálvez Agua de Mar Atacama: Integración de procesos para el ahorro de energía y agua 15 Octubre 2015

2 ANTOFAGASTA

3 ANTOFAGASTA Región de geografía compleja Las operaciones mineras están localizadas entre 600 y 4000 metros de altura sobre el nivel mar

4 Sistema complejo de abastecimiento de agua a las operaciones mineras Fuente: Guerra et al., 2009 OPEX (I) Estructuras de captación y emisario de concentrado (D) Planta de desalinización (P) Sistema de transporte (M) Operaciones mineras (E) Suministros eléctricos (E&C) Medio ambiente y Comunidad

5 Altos costos energéticos Fuente: The future of mining in Chile, CSIRO, 2014.

6 Matriz energética (impacto ambiental)

8 Más de 40 actividades mineras en la región Cobre Oro y Plata Otros minerales Operaciones mineras

9 Fuente: Bulovic et al., 2014

10 OPORTUNIDAD Infraestructura compartida de abastecimiento de agua desalinizada a más de una industria minera

11 PRIMER CASO DE ESTUDIO (Análisis conceptual) Operaciones mineras Plantas OI Estaciones de bombeo Tres operaciones mineras localizadas a 1.500, y m sobre el nivel del mar con una demanda de agua desalinizada de 5.400, y m 3 /h respectivamente Tres plantas de OI con capacidad (m 3 /h) suficiente para abastecer todo el requerimiento de agua desalinizada de las operaciones mineras consideradas Un sistema de bombeo constituido por 11 estaciones de bombeo

12 PRIMER CASO DE ESTUDIO (Análisis conceptual) Costo total = Costos Capital + Operacional + Costos Capital + Operacional + Costos Capital Desalinización Estaciones de bombeo Tuberías Problema MINLP So1 N1 Si1 MIN Z = f x, y So2 N2 Si2 s. t h x, y = 0 g x, y 0 Son Nn Sin x R n, y 0,1 m

13 RESULTADOS (1) Costos desalinización ocupan entre un 27 y 30% de los costos totales (2) Costos bombeo ocupan entre un 48 y 56% de los costos totales Costos tuberías ocupan entre un 16 y 21% de los costos totales (3) Claramente hay un relación entre los costos desalinización, los costos de bombeo y los costos de tubería para obtener un sistema óptimo de abastecimiento de agua.

14 TRABAJO FUTURO Mejorar el modelo y metodología matemática desarrollada para ser aplicado a un sistema de mayor complejidad y comparar diferentes escenarios. Diseñar una metodología que permita abastecer con agua de mar y/o agua desalinizada a las operaciones mineras.

15 EVALUACIÓN DE LA SUSTENTABILIDAD DEL SISTEMA Fuente: Sikdar, 2003.

16 EVALUACIÓN DE LA SUSTENTABILIDAD DEL SISTEMA Es necesaria una visión holística del sistema (enfoque de ingeniería de sistemas) Desarrollo de indicadores Fuente: Guerra et al., 2009 Fuente: Babarenda et al., 2013

17 EVALUACIÓN DE LA SUSTENTABILIDAD DEL SISTEMA Dos subsistemas Sistema de desalinización Red de distribución de agua Operaciones mineras Plantas OI Estaciones de bombeo

18 INDICADORES DE SUSTENTABILIDAD Concentrado Energía Plantas de desalinización Fuente: Liu et al., 2013 EIA

19 INDICADORES DE SUSTENTABILIDAD Red de distribución de agua Elevado consumo energético 4 (transporte de agua) (proceso de desalación) Potencial ruptura de las tuberías Áreas históricas y zonas arqueológicas EIA Fuente: Guerra et al., 2009

20 COMENTARIOS FINALES Existe la oportunidad de mejorar el uso de agua de mar y energía en la región. Es necesario comprender y buscar la forma de utilizar el agua de mar de forma eficiente. Hay varios desafíos corporativos y económicos que enfrentar. Es necesario integrar los modelos planteados y enfoques de gestión sustentable en búsqueda de la mejor solución.

21 COMENTARIOS FINALES Más oportunidades Incluir dentro del sistema a otros grupos de interés como comunidades, agricultura, entre otros. Región generadora de energía?.

22 PUBLICACIONES Sebastián Herrera, Luis A. Cisternas, Edelmira D. Gálvez, Simultaneous Design of Desalination Plants and Distribution Water Network, Computer Aided Chemical Engineering, 37, 2015, Freddy Lucay, Luis A. Cisternas, Edelmira D. Gálvez, 2015, Global sensitivity analysis for identifying critical process design decisions, Chemical Engineering Research and Design, In Press link:

23 Gracias Sebastián Herrera León correo electrónico: Agua de Mar Atacama: Integración de procesos para el ahorro de energía y agua 15 Octubre 2015

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