Estudio Electromagnético, Térmico, Hidráulico y de los Efectos Sobre Seres Vivos de un Equipo para Calentamiento de Fluidos por Inducción Magnética

Abstract

En este trabajo se desarrolló un modelo que permite estudiar mediante simulaciones computacionales, las variables electromagnéticas, térmicas e hidráulicas involucradas en la operación de un equipo para calentamiento de fluidos utilizando el principio de inducción magnética.

Esta tecnología presenta ciertas ventajas en comparación a los métodos actuales de calentamiento de fluidos, como por ejemplo que requiere de menos espacio y posee menores costos de mantenimiento. Sin embargo, es necesario tener la certeza de que el campo magnético generado por el equipo en su entorno no exceda los valores máximos recomendados por organismos internacionales. Estas recomendaciones surgieron a partir de diversos estudios relativos al tema, que han definido como seguros valores de intensidad de campo magnético que no producirán efectos sobre los seres vivos expuestos a ellos.

Para el desarrollo de esta tesis se realizó, en primer lugar, una revisión bibliográfica del estado del arte sobre la investigación de efectos de campos electromagnéticos sobre seres vivos y las normas internacionales relacionadas con los límites máximos de exposición a estos campos. A continuación se desarrolló un modelo en COMSOL Multiphysics, que permite simular, desde el punto de vista eléctrico, térmico e hidráulico, un sistema de calentamiento por inducción magnética (CIM) para una configuración dada. Luego, en una planta de CIM piloto de 15 kW de potencia, se realizaron mediciones experimentales de la temperatura del agua y de los campos alrededor del equipo, con el fin de validar el modelo de simulación desarrollado, el cual, por limitaciones de capacidad computacional se desarrolló en un escenario bidimensional, encontrándose una muy buena concordancia entre ambos tipos de resultados. Una vez evaluado y validado el modelo, fue posible extender la metodología para predecir los valores que se obtendrían para las variables en una planta semi-industrial de 500 kW, con una determinada configuración.

En relación a la generación de campos en torno al equipo, se pudo comprobar que los valores de los campos alrededor de la planta piloto de 15 kW cumplen con lo exigido por las normas internacionales, mientras que para la planta semi-industrial de 500 kW, se determinó que esto comienza a cumplirse a partir de cierta distancia desde el equipo.

El trabajo fue desarrollado en el marco del proyecto Fondef D05I-10098 “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética”, en el que participan la Universidad de Chile, Universidad Técnica Federico Santa María y las empresas IDT S.A. y Anglo American Chile.