Carrasco Carrasco, Claudia AndreaNúñez Gutierrez, JavierOlave Rodríguez, Sergio Ariel2026-07-082026-07-082026https://repositorio.udec.cl/handle/11594/14237Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil de Materiales.En este trabajo se abordó uno de los principales desafíos de la electrólisis de agua de mar: la presencia de iones que deterioran los electrodos y reducen la eficiencia del proceso. Considerando que aproximadamente el 96,5 % del agua disponible a nivel global corresponde a agua salada, y que el uso de agua dulce implica costos energéticos y ambientales asociados a su purificación, la electrólisis directa de agua de mar surge como una alternativa tecnológicamente relevante para la producción de hidrógeno verde. El objetivo de esta memoria de título fue evaluar el desempeño de electrodos de espuma de níquel recubiertos con hidróxido doble laminar de níquel y hierro (EN/NiFe-LDH) frente a los principales iones presentes en el agua de mar (Cl-, Br-, Ca2+, Mg2+ y SO42-), tanto de forma individual como combinada, y bajo distintas concentraciones de KOH (1-7 mol L-1). Los electrodos fueron sintetizados mediante un método hidrotermal y caracterizados mediante voltametría cíclica, espectroscopía de impedancia electroquímica, ensayos de estabilidad a 10 mA durante 50 h, análisis iónico por ICP-OES y microscopía electrónica con mapeo elemental. En 1 M KOH, el Ca2+ fue el ion con mayor impacto negativo sobre el desempeño electroquímico del electrodo. El potencial de inicio de la reacción de evolución de oxígeno (REO) aumentó desde 1,564 V vs. ERH en la solución base hasta 1,578 V vs. ERH en presencia de Ca2+, con un desplazamiento de ≈14 mV, el mayor entre todas las especies evaluadas. Este efecto se mantuvo durante los ensayos de estabilidad, donde el Ca2+ generó un incremento de potencial cercano a 30 mV tras 50 h de operación, mientras que la solución base y la solución con Mg2+ mostraron variaciones prácticamente nulas (0-2 mV). Al aumentar la alcalinidad a 3 M y 5 M KOH, el impacto de los iones del agua de mar se redujo de forma consistente, observándose potenciales de inicio de la REO más bajos (1,484 V vs. ERH en 5 M) y variaciones de potencial inferiores a 10 mV después de operación por 50 h, incluso en presencia de Ca2+ y en agua de mar real. Los análisis por ICP-OES realizados al electrolito mostraron que las concentraciones de Mg2+ y Ca2+ disminuyen principalmente durante la etapa de decantación con KOH, mientras que la electrólisis genera variaciones adicionales menores. Los iones SO42+, Na+ y K+ permanecieron mayoritariamente en solución. Tras los ensayos electroquímicos se detectaron trazas de Fe (13-16 mg L-1), asociadas a una disolución superficial leve del recubrimiento, sin detección apreciable de Ni, lo que confirma la buena estabilidad estructural del NiFe-LDH bajo las condiciones evaluadas. En conjunto, los resultados muestran que operar con 5 mol L-1 de KOH ofreció el mejor equilibrio entre disminución del potencial de inicio, estabilidad electroquímica y viabilidad operacional, mitigando de manera efectiva los efectos adversos de los iones del agua de mar y posicionando a los electrodos EN/NiFe-LDH como una alternativa robusta y prometedora para la electrólisis directa de agua de mar.Underground mining methods have seen an increase in the depth of the operations, mainly in block and panel caving methods, which are characterized by the needing of high productivity. This has led to a series of changes in the characteristics of the rock mass under complex geomechanical conditions and with increasingly lower grades in the mineral reserves. In this context, one of the main challenges is the accurate estimation of the gravitational flow of the material within the extraction column, due to its direct impact on dilution, average grade and the economic valuation of the project. The objective of this study is to evaluate the performance of different mixing algorithms used in the simulation of gravity flow in caving operations, in order to analyze their impact on the estimation of recoverable reserves and on the economic indicators of mine planning. To this end, a real underground operation using panel caving method was analyzed. The methodology examines the feasibility of integrating the Flowsim BC software into the Geovia Gems PCBC mining planning environment, which was not feasible, along with the use of tools such as CA3D based on cellular automata and the implementation of Marker Mixing algorithm. This was done to analyze the results and quantify the impact on average grade, dilution and the economic valuation of the project under different mixing scenarios. The results show errors below 5% in the estimation of the average grade, with some differences in how each algorithm represents the flow and mixing mechanisms. For this case, FlowSim had an error of 2.58% successfully replicated the preferential flow by incorporating the cave back effect, although in final periods it tends to overestimate the grade by not adequately simulating the surface rilling. CA3D showed an error of 4.88%, indicating limitations in initial periods due to the lack of a defined geometry for the extraction columns. Finally, Marker Mixing showed an error of 4.01%, characterized by an aggressive incorporation of external material in 2023. These differences impact in dilution and projected NPV, resulting in differences of up to $58 million dollars between scenarios. The results demonstrate that the selection and calibration of the mixing algorithm have a significant impact on reserve estimation and decision making in the evaluation for panel caving projects. ICP-OES analyses performed on the electrolyte showed that Mg2+ and Ca2+ concentrations decrease mainly during the KOH settling stage, while electrolysis generates minor additional variations. SO42-, Na+, and K+ ions remained mostly in solution. After the electrochemical tests, traces of Fe (13-16 mg L-1) were detected, associated with slight surface dissolution of the coating, with no appreciable detection of Ni, confirming the good structural stability of NiFe-LDH under the conditions evaluated. Overall, the results show that operating with 5 mol L-1 of KOH offered the best balance between decrease in starting potential, electrochemical stability, and operational viability, effectively mitigating the adverse effects of seawater ions and positioning EN/NiFe-LDH electrodes as a robust and promising alternative for direct seawater electrolysis.esCC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 InternationalElectrodosHidrógenoIonesAguas marinasIndustria de alcalinosThesisAGUA limpia y saneamientoENERGÍA asequible y sostenibleAcción CLIMÁTICA