III Simposio de Postgrado 2025: Ingeniería, ciencia e innovación

04 107 Modelamiento mediante simulación CFD y optimización de la transferencia de calor en una poza de enfriamiento para recuperación de KNO₃ Benjamín Marchant ¹* Diego Bracho ² J. Cristian Salgado ¹ ¹ PMDC Lab, Departamento Ingeniería Química, Biotecnología y Materiales, Universidad de Chile ² Gerencia Técnica, SQM Yodo Nutrición Vegetal *E-mail: benjamin.marchant@ug.uchile.cl Resumen En las operaciones de SQM Yodo Nutrición Vegetal, la poza de enfriamiento cons- tituye la primera etapa del tren de purgas, permitiendo recuperar sales ricas en nitrato de potasio [1] . Por cada 10 metros cúbicos de poza se recuperan alrededor de 1 tonelada de KNO3 que luego de ser procesada, genera una utilidad de $1000 USD/Ton [2] . Sin embargo, el proceso está sujeto a una gran variabilidad en las condiciones de operación, dado que se realiza en regiones áridas bajo condicio- nes ambientales las cuales tienen cambios según estacionalidad y horario [3] . Lo que motiva al desarrollo de un modelo matemático que permita optimizar las condiciones de operación del proceso. En el presente proyecto, se planteó un modelo matemático fenomenológico que considera los balances de momentum, energía y masa, incorporando advección, transferencia de calor y transporte de sólidos en la poza de enfriamiento [4] . El modelo se implementa y simula en COMSOL Multiphysics [5] . Este modelo se utiliza para explorar la configuración geométrica de la poza [ver Figura 1] permitiendo investigar el efecto en el perfil espacial de la temperatura y la recuperación de nitratos, respecto a la posición, caudal y número de puntos de alimentación, Resultados preliminares muestran que la configuración geométrica y operativa actual no aprovecha eficientemente el gradiente térmico disponible, lo que ge- nera volúmenes muertos y reduce la efectividad del enfriamiento [6] . El modelo fue sometido a una optimización manual que permite determinar la ubicación y caudales de las alimentaciones que generan un perfil de temperatura más uni- forme, maximizando el aprovechamiento del gradiente térmico, aumentando la cantidad de sales recuperadas. __Referencias [1] Aduana de Chile, Dictamen de Clasificación N° 35, (1999). [2] SQM S.A. para CMF, Informe de resultados primer trimestre periodo 2024, (2024). [3] H. El Idrysy, N. Kirillov, in IMWA 2023 – Y Dyfodol, pp. 227–232 (2023). [4] S. A. Al-Sanea y J. Orfi, Desalination and Water Treatment 168, 16–31 (2019). [5] COMSOL AB. COMSOL Multiphysics Reference Manual, Version 6.3.(2022). [6] S. Höving, B. Oldach, and N. Kockmann, Processes 10, 1047 (2022). Figura 1: Poza de enfriamiento con entrada y salida