Optimización Técnico-Económica de un Sistema de Producción de Calor Solar para el Proceso de Electro-Obtención de Cobre

Abstract

La zona geográfica comprendida entre la frontera con Perú y la Cuarta Región se caracteriza por albergar al Desierto de Atacama, en donde destacan sus cielos claros e intensa radiación solar durante todo el año. Dentro de esta zona se encuentran también la mayor cantidad de faenas mineras de explotación y procesamiento de cobre, resultando de interés investigar la conveniencia de la utilización de la energía solar en los procesos productivos de esta industria. La presente investigación tiene como objetivo estudiar el desempeño de un campo de colectores de cilindro parabólico para producir calor en el proceso de electro-obtención de cobre, determinar con mayor precisión sus costos y beneficios, y establecer criterios de diseño que permitan un óptimo desempeño económico del sistema. Para lograr estos objetivos, se generó una plataforma de simulación en el software TRNSYS, lo que permitió realizar pruebas de operación y desempeño a distintas configuraciones de un campo de colectores solares, integrado al proceso de electroobtención de una planta cercana a la ciudad de Calama. Así, para cada configuración fue posible obtener, entre otros resultados relevantes, el calor útil, las pérdidas y el consumo anual de combustible y electricidad del sistema. Además, se estableció un escenario de precios representativo del estado actual de las tecnologías involucradas, de forma de transformar los resultados técnicos de las simulaciones en costos y beneficios económicos. Para el rango de tamaño en estudio -entre 5.000 y 10.000 m2 - se encontró que el campo solar es capaz de proporcionar hasta 90 TJ de calor útil anual, evitando emisiones de gases de efecto invernadero de hasta 8.000 TonCO2 eq/año. El análisis económico realizado mostró, que este sistema es rentable bajo el criterio del Valor Actual Neto (VAN) y una tasa de descuento de 10%. Además, se identificó la existencia de configuraciones que maximizan el VAN del proyecto, obteniéndose periodos de recuperación del capital de entre 3 y 4 años. Finalmente, un análisis de sensibilidad del VAN del proyecto, mostró que este sistema es rentable aun considerando el precio mínimo del diesel en los últimos 6 años.