Ingeniero Civil Electricista / El presente trabajo consiste en la creación de un modelo del sistema eléctrico de potencia de todas las instalaciones de la gerencia plantas de CODELCO Chile, División Andina, mediante el uso del software de ingeniería eléctrica ETAP, enfocándose principalmente en las instalaciones ubicadas en el Concentrador. Adicionalmente, se busca tener una base de datos actualizada del sistema eléctrico y realizar diversas simulaciones y trabajos, que permitan evidenciar problemas y buscar posibles soluciones. Se crea el modelo de acuerdo a los últimos planos de la planta y se completa con datos obtenidos en terreno y otras fuentes diversas, como información proporcionada por los fabricantes. Para corroborar que el modelo que se estaba construyendo se asemejaba a la realidad, continuamente se estaba comparando las simulaciones con datos obtenidos de sistemas de monitoreo en línea y de observaciones en terreno. Una vez que se consiguió que el modelo creado en ETAP, arrojara resultados muy similares a los observados en el sistema eléctrico real, se comenzó a realizar diversas simulaciones de flujos de potencia, análisis de cortocircuito y contenido armónico; además de realizar la coordinación de algunas protecciones. Este trabajo permitió evidenciar, explicar y, en algunos casos, resolver una serie de problemas existentes en la planta, como por ejemplo la mala coordinación de algunas protecciones, la presencia de armónicos en algunas zonas o la mala calidad de tensión en algunos puntos del sistema. Además, el modelo en sí mismo constituye una base de datos actualizada que permite conocer información de gran utilidad como lo es el nivel de cortocircuito en diversos puntos del sistema eléctrico. Entre las posibles líneas de desarrollo y mejora del modelo creado, están el modelar con mayor detalle otras partes del sistema eléctrico, además del concentrador; la coordinación completa de las protecciones y el poder realizar análisis transiente, que por problemas de licencia, no se pudo llevar a cabo.

CODELCO, en su afán de aumentar su valor como empresa y sus reservas de minerales, está en una búsqueda constante de nuevos yacimientos y métodos de explotación. Por esto en la actualidad, se encuentra estudiando en conjunto con el Centro de Modelamiento Matemático de la Universidad de Chile (CMM) la lixiviación in situ (ISL), método de explotación para yacimientos de óxido de cobre ubicados a baja profundidad y de baja ley, los cuales no son rentables de extraer con los procedimientos utilizados en la actualidad. La problemática de éste proyecto se basa en que para realizar un debido análisis de pre factibilidad, de cualquier yacimiento, no se cuenta con una herramienta que organice el despacho óptimo de concentrado de cobre (PLS) producido por las distintas celdas de explotación hacia el depósito en la planta. Dado lo anterior, el objetivo de ésta memoria es construir y desarrollar un modelo y una metodología de resolución que permita realizar una planificación de explotación para un yacimiento por medio de ISL. El yacimiento es modelado como un conjunto de celdas explotación, cada una caracterizada por su ley promedio, tonelaje, potencial de mineralización y parámetros de recuperación. El planificador decide el instante en que se debe comenzar la explotación de cada celda, considerando la capacidad de operación de la planta y piscina de PLS. El problema es abordado mediante un modelo de optimización no lineal en tiempo discreto, que minimiza las distancias euclidianas entre las concentraciones deseada y depositada cuyo valor óptimo es, en general, difícil de calcular. Para la búsqueda de la solución se construyó una heurística, principalmente por su alta flexibilidad y que permite primero buscar una solución inicial factible, basándose en los criterios actualmente utilizados para la planificación, y que luego se mejora haciendo intercambios en las variables de decisión. Los resultados evidencian que la concentración depositada por las celdas se ajusta a la deseada por la planta con un pequeño margen error, el cual es significativamente menor con respecto a la planificación manual. Sin embargo, la calidad de la solución se ve directamente afectada por la calidad del yacimiento y los requerimientos de la planta. Actualmente, existen alrededor de 1.000 millones de toneladas de recursos probados extraíbles por ISL equivalentes a MMUS$ 4,79 y cuyos costos de operación directos promedio son rentables. La aplicación de la metodología desarrollada en este proyecto para la planificación disminuye alrededor de un 70% los costos de superar la concentración deseada, y en un 60% cuando es menor; asimismo, permite producir alrededor de 17% más de cátodos de cobre para todo el horizonte de evaluación, ya que se aprovechan mejor la capacidad de la planta SX EW. A partir el desarrollo del presente estudio, se puede determinar que hay fuertes incentivos para la inversión en investigación y desarrollo de la ISL. Además, deja abiertas líneas futuras de investigación que permiten mejorar la calidad del modelo desarrollado y ampliar sus aplicaciones.

Ingeniera Civil Mecánica / La actividad minera en Chile crece cada año, aumentando cada vez más su consumo energético, producto de lo cual las empresas de este rubro han mantenido un interés creciente por proyectos de generación y recuperación de energía para el abastecimiento de sus requerimientos en sus procesos reproductivos. Algunas de las compañías mineras han implementado como medida el transporte del material extraído como pulpa a través de concentraductos, que van desde el interior de la mina hacia la planta de secado. Un ejemplo de esto es la Minera Doña Inés de Collahuasi, que dada su ubicación geográfica existe un diferencia de altura entre la planta de producción y el puerto (4270 metros), con pendientes que hacen viable técnicamente este tipo tecnologías desde el punto de vista técnico. Existe un gran interés por determinar el recurso energético disponible generado por las pendientes de los concentraductos de pulpa, debido a las grandes diferencias de altura existentes en la mayoría de los proyectos de la gran Minería . En tal sentido, la División El Teniente (DET), desde el año 2009 ha estado realizando ensayos de prueba para generación eléctrica de a través de pulpa de relaves, por lo que DET se transforma así en la primera planta piloto de generación eléctrica bajo esta modalidad de tecnología pretendiendo así llegar a un nivel de generación del orden de los 12 MW. El objetivo principal de este Trabajo de Título es estudiar la variación de energía disponible en tramos rectos de concentraductos para poder ser utilizada en generación eléctrica, para poder llevar a cabo esto, se trabajó con el software ANSYS. Como metodología de trabajo primero se diseñó una tubería como volumen finito, para continuar así con las simulaciones realizadas con el programa ANSYS-CFX, siendo éste una aplicación especial del software para flujos bifásicos, en donde se determinó la pérdida de energía mecánica en concentraductos para diferentes condiciones de operación (velocidad, viscosidad) y parámetros de diseño (diámetro, largo, pendiente). A partir de los datos obtenidos, se construye un modelo matemático que correlaciona la caída de presión de las simulaciones con las condiciones de operación y parámetros de diseño real de un análisis utilizando el concepto de ajuste de curva "Curve Fitting", usando el programa Mathematica 8. Se concluye que la pérdida de presión cae principalmente debido al aumento del largo de la tubería o su pendiente (parámetros), y un aumento en la velocidad de la pulpa o viscosidad ya que provocan una mayor fricción, por un parte entre las mismas partículas que colisionan entre si y por otra, en el contacto de ellas con la tubería, originando así mayores pérdidas de presión.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / En el marco de la restructuración organizacional que se ha llevado a cabo en la ex División Norte de Codelco, se hace necesario realizar una mirada distrital de la alimentación a las plantas concentradoras de la División Chuquicamata, esta mirada no debe tener solo en consideración los aspectos técnico-económicos sino que además debe tomar en cuenta temas estratégicos, ambientales y laborales. El presente estudio conceptualiza la Vicepresidencia de Operaciones Norte como un Sistema, donde las Divisiones Chuquicamata y Radomiro Tomic son partes relevantes de éste, en cuyo desarrollo se utilizaron valores referenciales de envíos de mineral, leyes y recuperaciones con la finalidad de establecer un potencial caso de negocios que en una etapa posterior debe estudiarse en más detalle con los planes mineros y de producción reales del distrito. Esta mirada integral cobra relevancia ya que la planta concentradora de Chuquicamata recibe minerales propios y provenientes de la División Radomiro Tomic, estos minerales poseen características diferentes desde el punto de vista de calidades, impurezas y comportamiento en las plantas de procesamiento existentes. En este contexto, el óptimo del sistema no es necesariamente igual a la suma de los óptimos locales, ya que al tener las plantas concentradoras una capacidad limitada y las Divisiones de alguna forma compiten por utilizarlas implica que el máximo de una va en desmedro de la otra por estar éstas interrelacionadas. Este trabajo busca determinar el procesamiento óptimo en términos de la mejor distribución de alimentación a plantas de estos de minerales, considerando las variables estratégicas y ambientales que están involucradas, donde el efecto de sinergias encuentra las mayores potencialidades de desarrollo. Para el presente estudio se buscó maximizar la función de beneficio utilizando herramientas que proporciona la investigación operativa como es la programación lineal. Adicionalmente se agregaron las restricciones correspondientes en términos productivos y ambientales para confeccionar el modelo. En términos generales si la planificación se hiciera exclusivamente por cobre y molibdeno se tendería a maximizar el envío de Chuquicamata por tener mejores leyes que Radomiro Tomic, no obstante cuando se agregan restricciones ambientales como el Arsénico (As), la proporción de envío varía ya que los minerales de RT no poseen esta impureza y opera como un agente de dilución para cumplir con los estándares de comercialización de concentrados, por otra parte existen otras variables que juegan a favor de Radomiro Tomic, como son los proyectos de separación de líneas, que permite obtener un producto comercial y el proyecto quinto molino que aumenta la recuperación de Radomiro Tomic al agregar potencia adicional al sistema. En general, de los resultados obtenidos se observa que existe un caso de negocios interesante al modificar el envío de minerales estipulado actualmente, donde existe un potencial de 100 millones de dólares de beneficio actualizado que se pueden capturar al tomar alguna opción que optimice la razón de alimentación a las plantas. Se concluye que existen los antecedentes para estudiar de manera más detallada el envío óptimo de minerales a las plantas concentradoras de Chuquicamata

[pt] Concentrado minerais sulfetados são uma importante fonte de matérias-primas nos processos de extração de metais não-ferrosos. No que diz respeito ao cobre, estes são usualmente processados segundo um fluxograma contemplando as etapas de ustulação, fusão mática, conversão e refino. Todavia, algumas características dos concentrados podem limitar a sua aceitação nas plantas de processamento tais como: baixo teor de cobre assim como a presença de elementos ditos deletérios, como, por exemplo, o flúor e seus efeitos corrosivos sobre materiais refratários após a transformação e ácido fluorídrico; ainda que o material possua um teor do metal de interesse elevado. Dentro desse contexto, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o processamento químico de concentrados sulfetados de cobre com essas características a fim de entender o seu comportamento nos processos de ustulação, visando à identificação de condições que minimizem os efeitos danosos do flúor, no caso de concentrados de alto, assim como determinar uma janela operacional que possibilite a obtenção seletiva de CuSO4, no caso de concentrados de baixo teor. Para atender a esses objetivos, foi levado a efeito um estudo teórico incluindo uma breve revisão da literatura e uma apreciação termodinâmica das reações químicas mais relevantes em cada sistema reacional. O estudo experimental foi conduzido através da avaliação do efeito de variáveis específicas para cada sistema reacional. No caso particular de concentrados de alto teor contendo flúor, os experimentos contemplaram a presença, ou não, de água na atmosfera reacional ao passo que nos ensaios envolvendo concentrados de baixo teor de cobre foram levados a efeito variando a temperatura e a composição química da atmosfera reacional a partir da recirculação de parte dos produtos gasosos, como, por exemplo, o SO2. Os materiais envolvidos foram caracterizados por meio de microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-x. As previsões teóricas de ambos os sistemas reacionais puderam ser confirmadas na caracterização dos produtos reacionais obtidos após o processamento químico dos concentrados sulfetados de alto e baixo teor de cobre. No que tange o primeiro destes, observou-se que o flúor tende a permanecer estável na forma de fluorita quando na ausência de umidade no sistema reacional. Por outro lado, no que diz respeito ao último destes materiais, verificou-se que o reciclo de parte dos produtos gasosos do processo é responsável por uma melhora de desempenho da reação química de ustulação visando à formação seletiva de sulfato de cobre e óxido de ferro. / [en] Sulfide minerals concentrates are an important source of raw materials for non-ferrous metals extraction processes. For copper, these are usually processed through a flowchart containing the operations of roasting, matte smelting, conversion and refining. However, some concentrates characteristics may limit its acceptance in processing plants such as low copper content and the presence of deleterious elements, such as fluorine and its corrosive effects as result of its transformation into hydrofluoric acid; even if the metal content is this material is high. Within this context, this study aims to evaluate the chemical processing of sulfide concentrates with these characteristics in order to understand their roasting behavior, in order to identify conditions that minimize the fluorine harmful effects for concentrate with high copper content, and determine an operating window that allows the selective obtainment of CuSO4, for low grade concentrates. To meet these objectives, it was carried out a theoretical study including a brief review of the literature and a thermodynamics assessment of the most important chemical reactions in each reaction system. The experimental study was conducted evaluating the effect of specific variables for each reaction system. In the case of concentrates of high grade containing fluorine, the experiments contemplate the presence or absence of water in the reaction atmosphere while the tests involving the concentrate with low copper content were carried out by varying the temperature and the chemical composition of the atmosphere, recirculating part of the gaseous products, like SO2. The materials were characterized by scanning electron microscopy and x-ray diffraction. The theoretical predictions of both reaction systems could be confirmed in the characterization of the reaction products obtained after the chemical processing of sulfide concentrates of high and low copper content. In what touches the former, it was observed that fluorine tends to remain stable as fluorite in the absence of moisture within the reaction system. On the other hand, regarding the latter material, it was found that the part of recycled gaseous products of the process are responsible for a performance improvement of the roasting reaction focused on the selective formation of copper sulfate and iron oxide.