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Cálculo de esfuerzos mediante modelación con elementos finitos en suportación axial del horno de cal, celulosa Arauco planta Horcones.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a.En la planta Horcones L2 de la empresa “Celulosa Arauco” se encuentra instalado un horno de cal, equipo crítico para la producción de óxido de calcio y la recuperación de licor blanco. Este horno cuenta con elementos de soporte, entre ellos se encuentran los rodillos axiales, cuya función es retener su desplazamiento axial, sin embargo, dada la longevidad del horno y sus componentes adyacentes, se requiere evaluar los esfuerzos a los que esta sometidos estos rodillos. Para ello se construye un modelo computacional 3D y se aplica el método de elementos finitos para la estimación de esfuerzos. En cuanto a las cargas que soporta el rodillo, se considera el peso de las componentes auxiliares del horno, siendo estas las llantas, los ladrillos refractarios, los enfriadores satélites, la corona del accionamiento y los lodos de cal retenidos en su interior. Para esto último se opta por utilizar el modelo de Saeman para determinar la distribución de lodos dentro del horno, teniendo en cuenta la presencia de anillos internos. Como resultado, se determina que el peso total del horno equivale a 1664.70 toneladas.
Al evaluar el caso en que los rodillos de soporte funcionan únicamente como soportes móviles, se estima que los rodillos axiales soportan una fuerza de 410.39 kN. Una vez resuelto el modelo de elementos finitos, se obtiene que los máximos esfuerzos se presentan en la zona de contacto entre el rodillo axial y la llanta adyacente a este. Los resultados indican un esfuerzo de Von Mises igual a 420.58 MPa, un esfuerzo máximo de compresión equivalente a 658.81 MPa y un esfuerzo cortante máximo de 231.04 MPa. En cuanto a la presión de contacto, se alcanza una presión altamente concentrada igual a 656.08 MPa.
Analizando la falla a la fluencia, se obtiene un factor de seguridad de 1.0937. En relación con el análisis de fatiga, se estima que, bajo las condiciones extremas consideradas, el rodillo axial tendría una vida útil estimada de 27,805 ciclos.
El análisis realizado subraya la importancia de monitorear adecuadamente las condiciones de operación del horno. Es crucial evaluar el estado y la alineación de los demás soportes del horno con el propósito de aliviar las cargas a las que se somete el rodillo axial, lo que permitiría prolongar considerablemente su vida útil. Además, se discute la viabilidad de reemplazar la unidad instalada en terreno, dado que el rodillo axial corresponde a un modelo anticuado.In the pulp plant “Horcones L2” from the company "Celulosa Arauco," a rotary lime kiln is installed, which is a critical machine in charge of producing calcium oxide, required for the recovery of white liquor. This kiln includes various support elements, among which are the thrust rollers, whose function is to prevent the kiln’s axial displacement. However, due to the longevity of the kiln and its adjacent components, it is necessary to evaluate the stresses to which these rollers are subjected.
To do this, a 3D computational model is created, and the finite element method is applied to estimate the stresses. Regarding the loads on the thrust roller, the weight of the auxiliary components of the kiln is considered, including the tires, refractory bricks, satellite coolers, the girth gear and the lime sludge retained inside. For the latter, the Saeman model is used to determine the distribution of sludge within the kiln, considering the presence of internal rings. As a result, the total weight of the kiln was found to be 1664.70 tons.
When evaluating the case in which the support rollers function only as movable supports, it is estimated that the axial rollers bear a force of 410.39 kN. Once the finite element model is solved, the maximum stresses are found to be localized at the contact area between the axial roller and the adjacent tire. The results indicate a Von Mises stress of 420.58 MPa, a maximum equivalent compressive stress of 658.81 MPa, and a maximum shear stress of 231.04 MPa. Regarding the contact pressure, a highly concentrated pressure of 656.08 MPa is reached.
When analyzing the yield failure, a safety factor of 1.0937 is obtained. In relation to the fatigue analysis, it is estimated that, under the extreme conditions considered, the axial roller would have an estimated lifetime of 27,805 cycles.
The analysis underscores the importance of properly monitoring the kiln's operating conditions. It is crucial to evaluate the state and alignment of the other supports of the kiln to relieve the loads placed on the axial roller, which would significantly extend its service life. Furthermore, the feasibility of replacing the installed unit is discussed, as the current axial roller corresponds to be an outdated model.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería MecánicaConcepció
Hand-to-Mouth in Emerging Countries?
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Economía Aplicada.Understanding household consumption dynamics is crucial for designing effective economic policies in emerging markets, yet limited evidence exists on the role of heterogeneous household behaviour. This study applies the Wealthy Hand-to Mouth model by Kaplan and Violante (2014) to estimate the marginal propensity to consume (MPC) in Chile, using the Blundell et al. (2008) model adapted by Hong (2023). Drawing on data from the Chilean Social Protection Survey (2004-2020), the analysis reveals that 94% of Chilean households are classified as Hand-to-Mouth (HtM), a rate three times higher than in developed economies. Consequently, the MPC for HtM households is between two and four times greater compared to models that do not account for household heterogeneity. Among the lowest three income quintiles, the MPC of Poor HtM households exceeds to 100%, indicating that these households consume more than their additional income, driven largely by high levels of indebtedness. These findings bridge a critical gap in the literature on emerging markets and underscore the importance of incorporating household heterogeneity into policy design and economic modelling, with potential implications for debt relief programs and social policy interventions.Facultad de Ciencias Económicas y AdministrativasDepartamento de EconomíaConcepció
Dínamos en Estrellas Enanas de Tipo M Parcialmente Convectivas.
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Astronomía.Los campos magnéticos desempeñan un papel crucial en la dinámica y evolución de los cuerpos astrofísicos. Esta tesis investiga los procesos de dínamo en enanas M, una clase de estrella caracterizada por su actividad magnética y un cambio en su estructura interna a las 0.35 M⊙, pasando de ser completamente convectivas a parcialmente convectivas. El estudio emplea simulaciones magnetohidrodinámicas tridimensionales utilizando el modelo star-in-a-box para explorar los efectos de la variación en las tasas de rotación y las condiciones de contorno sobre los campos magnéticos estelares. Se analizaron cinco conjuntos de simulaciones con períodos de rotación que van desde 9.6 hasta 96 días; dentro de cada conjunto se evaluaron dos o tres configuraciones diferentes. Estas condiciones se definieron mediante la implementación de distintos perfiles de difusividad: un perfil plano (sin saltos), un perfil con un único salto en el núcleo radiativo, y un perfil con dos saltos, uno en el núcleo y otro fuera de la estrella. Los resultados revelaron diversas soluciones para los campos magnéticos a gran escala: algunos casos mostraron ciclos bien definidos, similares a los observados en el Sol, mientras que otros presentaron dínamos cuasiestáticos. Además, en ciertos casos, se observaron campos magnéticos más irregulares, con actividad esporádica e inversiones de polaridad. En general, se encontró que los perfiles con un único salto en la difusividad magnética presentaban mayores similitudes con el dínamo solar, a diferencia de aquellos con dos saltos, los cuales carecían de ciclos definidos y cambios de polaridad.
El siguiente paso sería investigar estas mismas condiciones bajo otras tasas de rotación y analizar los efectos de un aumento en la resolución. Hasta ahora, se ha demostrado que incluso un pequeño cambio en las condiciones de borde puede influir significativamente en el comportamiento del dínamo. Por tanto, es fundamental determinar si estas variaciones se deben directamente a la implementación de condiciones de borde externas o si intervienen otros parámetros, como la resolución de las simulaciones. Además, sería interesante explorar qué ocurre al considerar tasas de rotación mayores.Magnetic fields have been shown to play a crucial role in the dynamics and evolution of astrophysical bodies. This thesis investigates dynamo processes in Mdwarfs, a stellar type characterized by magnetic activity and a transition in internal structure at 0.35 solar masses from fully convective to partially convective. The study utilizes three-dimensional magnetohydrodynamical (MHD) simulations within the framework of the star-in-a-box model to explore the effects of varying rotation rates and magnetic boundary conditions on stellar magnetic fields. To this end, five sets of simulations with rotation periods ranging from 9.6 to 96 days are considered, and within each set, two or three different setups are explored. The latter is achieved by implementing different diffusivity profiles, corresponding to a flat profile (no jumps), a profile in the radiative core (one jump) and profiles in the core and outside the star (two jumps). The analysis of these simulations yielded a variety of solutions for the large-scale magnetic field, including cycles that exhibited characteristics analogous to those observed in the Sun, as well as quasi-static dynamos. Additionally, there were instances of magnetic fields exhibiting greater irregularity, accompanied by sporadic activity and occasional polarity reversals. It was found that, in general, those with one jump in magnetic diffusivity had more similarities to the solar dynamo; this is in contrast to those simulations where two jumps were implemented, which showed an absence of cycles and polarity changes.
The subsequent step will be to investigate these same conditions with different rotation rates and to analyze the effects of increased resolution. So far, it has been shown that even a small change in the boundary conditions can significantly influence the behavior of the dynamo. It is therefore essential to determine whether these variations are directly due to the implementation of external boundary conditions or whether other parameters, such as the resolution of the simulations, are involved. Furthermore, it would be interesting to explore what happens when considering higher rotation rates.ANID, Fondecyt Regular 1201280ANID, BASAL project FB210003Facultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento de AstronomíaConcepció
Conectividad de las poblaciones de Puma concolor entre la Cordillera de Los Andes y la Cordillera de la Costa.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero en Conservación de Recursos Naturales.El estudio aborda la problemática de la fragmentación del hábitat y la pérdida de conectividad funcional en paisajes altamente intervenidos del centro-sur de Chile, enfocándose en las poblaciones de puma (Puma concolor). Esta especie, ampliamente distribuida en América, depende de grandes áreas de hábitat conectadas para mantener su flujo genético y viabilidad poblacional. El objetivo principal fue analizar la conectividad potencial entre la Cordillera de la Costa y la Cordillera de los Andes, proponiendo corredores ecológicos que consideren las necesidades de hábitat y movilidad de la especie, así como las barreras actuales. Se aplicaron métodos de modelación de conectividad basados en la teoría de circuitos y análisis de resistencia del paisaje, empleando variables relacionadas con la cobertura del suelo, pendientes y la distribución conocida del puma. Los resultados revelaron áreas críticas para la conectividad, destacando sectores con alta centralidad como nodos clave en la red ecológica. También se identificaron barreras significativas, como carreteras y zonas urbanas, que fragmentan el hábitat y limitan los desplazamientos de los pumas. Las conclusiones subrayan la necesidad de implementar corredores ecológicos para conectar áreas núcleo y reducir el impacto de las barreras, así como de integrar esta información en la planificación territorial para mitigar la pérdida de biodiversidad. Este trabajo proporciona información espacialmente explícita para guiar estrategias de conservación en un contexto de creciente presión antropogénica, destacando la importancia de la conectividad funcional en la conservación de especies de gran movilidad como el puma.The study addresses the issue of habitat fragmentation and the loss of functional connectivity in highly altered landscapes of central-southern Chile, focusing on puma (Puma concolor) populations. This species, widely distributed across the Americas, relies on large connected habitat areas to maintain genetic flow and population viability. The main objective was to analyze the potential connectivity between the Coast Mountain Range and the Andes Mountains, proposing ecological corridors that account for the species' habitat and mobility requirements, as well as existing barriers. Connectivity modeling methods based on circuit theory and landscape resistance analysis were applied, using variables such as land cover, slope, and the known distribution of pumas. The results identified critical areas for connectivity, highlighting sectors with high centrality as key nodes in the ecological network. Significant barriers, such as roads and urban areas, were also identified as fragmenting the habitat and limiting puma movements. The conclusions emphasize the need to implement ecological corridors to connect core areas and reduce the impact of barriers, as well as to integrate this information into land-use planning to mitigate biodiversity loss. This study provides spatially explicit information to guide conservation strategies in a context of increasing anthropogenic pressure, underscoring the importance of functional connectivity in the conservation of highly mobile species like the puma.Facultad de Ciencias ForestalesDepartamento de Manejo de Bosques y Medio AmbienteConcepció
Detector de acciones de riesgo en video utilizando inteligencia artificial y transfer learning.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil en Telecomunicaciones.El presente proyecto aborda el desarrollo de un sistema inteligente para la detección automática de peleas en tiempo real mediante inteligencia artificial a través de cámaras de videovigilancia, utilizando el modelo de segmentación YOLOv8. A diferencia de enfoques previos centrados principalmente en la detección de objetos como armas u otros elementos físicos, esta propuesta se enfoca en identificar comportamientos violentos a partir de interacciones humanas, lo que representa un desafío técnico mayor debido a la sutileza y ambigüedad de muchos de estos eventos.
Para entrenar el modelo, se construyó un conjunto de datos compuesto por imágenes extraídas de videos reales, los cuales presentaban limitaciones como baja resolución, movimientos de cámara bruscos y condiciones de iluminación variables. El entrenamiento se complementó con reglas basadas en la distancia entre centroides de personas y un conteo mínimo de dos individuos para que una escena sea considerada como pelea. Esto permitió compensar parcialmente las limitaciones del dataset y mejorar la precisión del sistema.
La metodología aplicada prioriza la eficiencia computacional, utilizando una versión ligera del modelo capaz de operar en hardware de gama media.
Los resultados demuestran que el modelo es capaz de identificar situaciones de conflicto con una precisión aceptable, abriendo posibilidades para su implementación práctica en sistemas de seguridad ciudadana más inteligentes, y que, además su bajo requerimiento computacional lo hace compatible con dispositivos de bajo costo y proactivos.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería EléctricaConcepció
Diseño y desarrollo de un sistema inmunocromatográfico para la detección del virus de la diarrea viral bovina.
No full textTesis presentada para optar al grado de Doctor en Biotecnología Molecular.El virus de la diarrea viral bovina es un problema sanitario en los planteles bovinos alrededor del mundo. Actualmente, con el desarrollo de los métodos de diagnósticos, ha sido posible la implementación de programas de control y erradicación para este patógeno basados en la detección de animales persistentemente infectados (PI). En nuestro país, según el Servicio Agrícola y Ganadero, la infección con este virus es de notificación obligatoria, pero no existe ningún programa para el control de esta enfermedad y tampoco dispositivos que permitan la evaluación de los animales en terreno. El objetivo de este proyecto es el diseño y generación de un sistema de detección rápida por inmunocromatografía (tira reactiva o prueba de flujo lateral) para el virus de la diarrea viral bovina. Para esto se produjo la proteína de la cápside viral Erns de manera recombinante en células de insecto, con la cual se realizó la inmunización de ratones y gallinas para la obtención de anticuerpos monoclonales IgG y aviares IgY, respectivamente. Los anticuerpos monoclonales obtenidos se marcaron con nanopartículas de oro (AuNPs), y los anticuerpos aviares IgY anti rErns e IgG anti-ratón se imprimieron en una membrana de nitrocelulosa para el montaje final del sistema inmunocromatográfico. El ensayo de flujo lateral propuesto detecta hasta 25 ng de la proteína rErns demostrando que puede convertirse en una herramienta para el diagnóstico de animales PI con el VDVB.Bovine viral diarrhea virus is a health problem in cattle herds around the world. Currently, with the development of diagnostic methods, it has been possible to implement control and eradication programs for this pathogen based on the detection of persistently infected animals (PI). In our country, according to the Servicio Agrícola y Ganadero, infection with this virus is notifiable, but there is no program for the control of this disease and there are no devices that allow the evaluation of animals in the field. The aim of this project is to design and generate a rapid detection system by immunochromatography (test strip or lateral flow test) for bovine viral diarrhea virus. For this purpose, the viral capsid protein Erns was produced recombinantly in insect cells, with which mice and hens were immunized to obtain IgG monoclonal antibodies and IgY antibodies, respectively. The monoclonal antibodies were labelled with gold nanoparticles (AuNPs), and the avian IgY anti-Erns and IgG anti-mouse antibodies were printed on a nitrocellulose membrane for the final assembly of the immunochromatographic system. The proposed lateral flow assay detects up to 25 ng of rErns protein demonstrating that it can become a tool for the diagnosis of PI animals with BVDV.ANID, Beca doctorado nacional N°21201307Facultad de Ciencias BiológicasDepartamento de FarmacologíaConcepció
Caracterización del complejo Citrobacter freundii en Chile: mecanismos de resistencia a carbapenémicos y epidemiología.
No full textTesis presentada para optar al grado de Magíster en Bioquímica y Bioinformática.La resistencia a antibióticos (RA) es un desafío global, y el complejo Citrobacter freundii contribuye a ello, ya que emergen como un patógeno clínico grave debido a su capacidad para desarrollar resistencia a múltiples antibióticos, incluidos los carbapenémicos. En Chile, la emergencia de cepas productoras de carbapenemasas de C. freundii y la falta de datos epidemiológicos sobre estas generan una brecha en el conocimiento necesario para implementar medidas de control efectivas. Por esta razón, el objetivo de este trabajo fue determinar la epidemiología molecular de las cepas del complejo C. freundii aisladas en hospitales chilenos, así como identificar las carbapenemasas que estas producen. De los resultados obtenidos, 9 de las 27 cepas analizadas presentaron resistencia a carbapenémicos, siendo identificados los genes de carbapenemasas blaKPC, blaNDM y blaVIM. Además, el análisis de los secuenciotipos (STs) reveló que el ST22 es altamente prevalente, y destaca como un clon de alto riesgo, lo que subraya la importancia de su vigilancia. Estos hallazgos subrayan la importancia de la vigilancia epidemiológica para monitorizar la diseminación y evolución de las cepas y perfiles de resistencia, lo cual es crucial para mejorar las estrategias de control y vigilancia de estas.Antibiotic resistance (AR) is a global challenge, and strains of the Citrobacter freundii complex contribute to this, emerging as a serious clinical pathogen due to their ability to develop resistance to multiple antibiotics, including carbapenems. In Chile, the emergence of carbapenemase-producing C. freundii and the lack of epidemiological data on these strains create a gap in the necessary knowledge to implement effective control measures. For this reason, the aim of this study was to determine the molecular epidemiology of C. freundii strains isolated from Chilean hospitals, as well as to identify the carbapenemases they produce. From the results obtained, 9 out of 27 analyzed strains were resistant to carbapenems, with the carbapenemase genes blaKPC, blaNDM, and blaVIM identified. Additionally, the analysis of sequence types (STs) revealed that ST22 is highly prevalent, and stands out as a high-risk clone, highlighting the importance of its surveillance. These findings underscore the importance of epidemiological surveillance to monitor the spread and evolution of strains and resistance profiles, which is crucial for improving control and surveillance strategies for hospital-acquired infections.VRID, Proyecto N° 2022000671INTFacultad de Ciencias BiológicasDepartamento de MicrobiologíaConcepció
Estructura 3D y geodinámica de la Placa de Nazca: efectos sobre el volcanismo oceánico de intraplaca.
No full textTesis presentada para optar al grado de Doctor en Ciencias Geológicas.Este estudio investiga la interacción entre procesos del manto y la litósfera oceánica que originan el volcanismo intraplaca en la Placa de Nazca. En particular, se analiza cómo la actividad derivada de plumas mantélicas genera anomalías batimétricas y estructurales en múltiples escalas. El objetivo es discriminar el origen de estas anomalías y evaluar el rol relativo de procesos intra- y sublitosféricos en su formación, en función del contexto tectónico.
La aplicación de una novedosa técnica de descomposición topográfica permite aislar tres componentes morfológicos principales: edificios volcánicos, swells locales y swells regionales. Estas estructuras corresponden a dominios situados sobre, dentro y bajo la litósfera, respectivamente. Los resultados revelan la coexistencia de dos tipos de swell superpuestos. Los swells locales, alineados con las cadenas volcánicas y coherentes con el movimiento de la placa, son compatibles con un soporte asociado a intrusiones profundas y engrosamiento magmático en niveles intermedios de la litósfera. En cambio, los swells regionales, más amplios, abarcan todos los sistemas de hotspots de la placa y parecen vinculados a procesos sublitosféricos como el alzamiento dinámico del manto y las interacciones entre plumas y dorsales oceánicas.
Las reconstrucciones volumétricas, calibradas con datos geocronológicos, permiten cuantificar las tasas de producción tanto volcánica como de swell. Los hotspots on-ridge, establecidos sobre litósfera más joven y caliente, presentan mayores flujos magmáticos y de swell, junto con una mayor razón intrusiva/extrusiva, lo que sugiere una transferencia más eficiente de magma a profundidad intermedia. En contraste, los sistemas off-ridge, ubicados sobre litósfera más fría y gruesa, muestran una expresión morfológica menos marcada, con señales más intermitentes y dominadas por flujos extrusivos más acotados. Como complemento a las tasas de emisión volcánica, se introduce un nuevo parámetro diagnóstico: la tasa de swell local, que permite estimar flujos de flotabilidad a profundidad intermedia en función de la morfología.
La coherencia espectral observada entre los flujos magmáticos y los de swell, especialmente en sistemas on-ridge, sugiere un acoplamiento multiescala entre el volcanismo superficial y la deformación litosférica. Estos hallazgos refuerzan la visión de la litósfera como un filtro dinámico que regula activamente la transferencia de magma y calor desde el manto, más que como una barrera pasiva.
Este trabajo ofrece un marco robusto para evaluar la huella litosférica de las plumas mantélicas en contextos intraplaca. La metodología, que combina filtrado morfológico con análisis volumétricos y espectrales, constituye una herramienta flexible para investigar procesos geodinámicos en otras regiones oceánicas. La futura integración de datos sísmicos y gravimétricos podría mejorar las estimaciones de volúmenes intrusivos y clarificar las contribuciones relativas de los procesos litosféricos y sublitosféricos en la formación del relieve oceánico.This study investigates the interaction between mantle processes and the oceanic lithosphere that drive intraplate volcanism on the Nazca Plate. In particular, it examines how plume-related activity generates bathymetric and structural anomalies across multiple spatial scales. The objective is to distinguish the origin of these anomalies and assess the relative roles of intra- and sublithospheric processes in their formation, depending on the tectonic setting.
Using a novel topographic decomposition technique, three main morphological components are isolated: volcanic edifices, local swells, and regional swells. These structures correspond to domains located above, within, and beneath the lithosphere, respectively. The results reveal the coexistence of two superimposed swell types. Local swells, spatially aligned with volcanic chains and coherent with plate motion, are consistent with support from deep crustal intrusions and magmatic thickening at intermediate lithospheric depths. In contrast, regional swells are broader, encompass all hotspot systems on the plate, and appear linked to sublithospheric processes such as dynamic mantle uplift and plume–ridge interactions.
Volumetric reconstructions, calibrated with geochronological data, enable quantification of both volcanic and swell production rates. On-ridge hotspots— emplaced on younger, hotter lithosphere—exhibit higher magmatic and swell fluxes, along with a greater intrusive-to-extrusive ratio, suggesting more efficient magma transfer at intermediate depths. In contrast, off-ridge systems—located on older, thicker lithosphere—show a less pronounced morphological expression, with more intermittent signals dominated by modest extrusive fluxes. As a complement to volcanic effusion rates, a new diagnostic parameter is introduced: the local swell rate, which enables estimation of intermediate-depth buoyancy fluxes based on morphology.
The observed spectral coherence between magmatic and swell fluxes, particularly in on-ridge settings, suggests multiscale coupling between surface volcanism and lithospheric deformation. These findings support the view of the lithosphere as a dynamic filter that actively regulates magma and heat transfer from the mantle, rather than acting as a passive barrier.
This work provides a robust framework for evaluating the lithospheric imprint of mantle plumes in intraplate settings. The methodology—combining morphological filtering with volumetric and spectral analyses—offers a flexible tool for investigating geodynamic processes in other oceanic regions. Future integration of seismic and gravity data could improve estimates of intrusive volumes and clarify the relative contributions of lithospheric and sublithospheric processes to the formation of oceanic topography.ANID, Beca Doctorado Nacional 21180677ANID, Proyecto Fondecyt 1211792Facultad de Ciencias QuímicasDepartamento de Ciencias de la TierraConcepció
Evaluación técnicoeconómica de medidas de eficiencia energética de los hornos b-1 b-51 de ENAP Refinería Bío Bío.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a.El presente informe analiza el desempeño operativo del sistema de combustión de los hornos B-1 y B-51 de la planta Topping y Vacío I de ENAP Refinería Bío Bío. A través de una revisión detallada de la disposición de equipos, el sistema de control, los instrumentos de medición y las condiciones reales de operación, se identificaron desviaciones relevantes respecto a las condiciones de diseño, las cuales representan oportunidades concretas de mejora. Entre ellas destacan las concentraciones elevadas de oxígeno (O₂) y la baja presión de alimentación de fuel gas en los quemadores Low NOx.
El análisis del oxígeno reveló diversas causas posibles, tales como la operación manual de los dámperes, la selección inadecuada del punto de operación de O₂ y la presencia de aire falso. Se detectó que los transmisores de flujo de aire asociados al lazo de control de los dámperes se encuentran descalibrados, lo que explicaría el paso a una operación manual en lugar de automática. Para determinar el punto óptimo de operación del oxígeno, se propone habilitar la funcionalidad dual del analizador de gases existente, permitiendo medir simultáneamente O₂ y monóxido de carbono (CO), lo que facilitaría la reducción de pérdidas tanto por exceso de aire como por combustión incompleta. Posteriormente, se cuantificó el ingreso de aire falso, analizando su efecto sobre la eficiencia térmica y la medición de O₂. Además, se estimó el potencial de reducción en el consumo de combustible al mitigar estas infiltraciones, proponiendo el uso de sellos industriales.
Respecto a la presión de alimentación de fuel gas en el horno B-1, se identificó una pérdida del 36 % entre el transmisor de presión PIT0014 y el manómetro localizado en la entrada de los quemadores. Para abordar esta problemática, se analizó el perfil de presión dividiendo la línea en tramos según su diámetro, identificando como crítico el último tramo de 1”, adyacente a la conexión de los quemadores. Se propone reemplazar este segmento por una tubería de 1½”, con lo cual la caída de presión se reduciría a un 21 %, permitiendo operar dentro del rango recomendado por el fabricante.
Finalmente, se evaluaron los impactos económicos y ambientales de las mejoras propuestas. A través de un análisis de sensibilidad, se estimaron ahorros de combustible de hasta un 2,06 % y reducciones de emisiones de CO₂ de hasta 123 toneladas por período analizado. El retorno de la inversión se proyecta entre 6 y 41 meses, lo que respalda la viabilidad técnica, económica y ambiental de las medidas planteadas.This report analyzes the operational performance of the combustion system in furnaces B-1 and B-51 of the “Topping y Vacío I” unit at ENAP Refinería Bío Bío. Through a detailed review of equipment layout, control systems, measurement instruments, and real operating conditions, significant deviations from design specifications were identified, each representing concrete opportunities for improvement. Notable findings include elevated oxygen (O₂) concentrations and insufficient fuel gas pressure in the Low NOx burners.
The oxygen analysis revealed several potential causes, such as manual damper operation, improper O₂ setpoint selection, and the presence of false air. It was determined that the airflow transmitters associated with the damper control loop are uncalibrated, likely prompting the shift to manual control. To define the optimal O₂ operating point, it is recommended to enable the dual functionality of the existing gas analyzer to measure both O₂ and carbon monoxide (CO) simultaneously, facilitating the reduction of energy losses due to excess air and incomplete combustion. Subsequently, the entry of false air was quantified, and its impact on thermal efficiency and oxygen readings was assessed. A potential fuel savings estimate was developed by evaluating the effect of minimizing false air infiltration through the implementation of industrial sealing solutions.
Regarding fuel gas supply pressure to furnace B-1, a pressure drop of 36% was observed between pressure transmitter PIT0014 and the local pressure gauge at the burner inlets. To address this, a pressure profile analysis was conducted by dividing the fuel line into sections based on diameter, identifying the final 1” segment near the burner connection as critical. A replacement with 1½” piping is proposed, which would reduce the pressure drop to 21% and enable operation within the manufacturer’s recommended pressure range.
Finally, the economic and environmental impacts of the proposed improvements were evaluated. A sensitivity analysis estimated fuel savings of up to 2.06% and CO₂ emission reductions of up to 123 tons per analyzed period. The projected return on investment ranges between 6 and 41 months, supporting the technical, economic, and environmental feasibility of the recommended measures.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería MecánicaConcepció
Análisis multidimensional de la integración de una celda de combustible SOFC en una planta de generación de energía eléctrica de ciclo combinado.
No full textTesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Mecánico/a.Este estudio evalúa la viabilidad técnica, económica y ambiental de integrar una SOFC en el ciclo combinado de una planta real en Chile, utilizando un modelo 0-D para dimensionar la SOFC. Sobre esta base, se diseña un sistema híbrido SOFC-TG-TV de 180 MW netos, que opera a densidades de corriente de potencia máxima de la celda de 2,755 /² (₂) y 2,673 A/cm² (₄). El módulo de SOFC-₂ desarrolla 67,71 MW (36,33% de aporte), mientras que el de ₄ entrega 58,52 MW (32,43%). En cuanto a eficiencia global, se obtuvieron valores de 60,56% y 57,32%, presentando grandes mejoras frente al caso base escogido. Para 2025, el LCOE resulta de 0,218 /ℎ (₂) y 0,122 /ℎ (₄), así mismo, el caso ₂ retorna la inversión en 10 años, mientras que el ₄ alcanza un payback en el año 1. Además, un análisis de sensibilidad evidencia mayor estabilidad económica del ₄. Desde el punto de vista ambiental, el ₂ elimina el 100% de las emisiones de ₂ y el ₄ las reduce en un 55% respecto al ciclo base. De este modo, el caso 2 del sistema SOFC-TG-TV combina rendimiento técnico y superioridad en términos ambientales, mientras que el caso 4 se presenta de forma atractiva en la rentabilidad económica.This study evaluates the technical, economic, and environmental feasibility of integrating an SOFC into the combined cycle of an actual power plant in Chile, using a 0-D model to size the SOFC. On that basis, a 180 MW hybrid SOFC-GT-ST system is designed, operating at cell maximum power current densities of 2,755 /² (₂) and 2,673 /² (₄). The ₂-fed SOFC module generates 67,71 MW (36,33% contribution), while the ₄-fed module delivers 58,52 MW (32,43%). In terms of overall efficiency, values of 60,56% and 57,32% were obtained, representing significant improvements over the chosen base case. For 2025, the levelized cost of electricity (LCOE) is 0,218 /ℎ (₂) and 0,122 /ℎ (₄); likewise, the ₂ case returns its investment in 10 years, whereas the CH₄ case reaches payback in year 1. Furthermore, a sensitivity analysis reveals greater economic stability for ₄. From an environmental standpoint, ₂ eliminates 100% of ₂ emissions, and ₄ reduces them by 55% compared to the base cycle. Thus, the ₂ scenario of the SOFC-GT-ST system combines strong technical performance with environmental superiority, while the ₄ scenario is particularly attractive in terms of economic profitability.Facultad de IngenieríaDepartamento de Ingeniería MecánicaConcepció