Ingeniero Civil Electricista / En la industria en general, y en la minería de forma particular, existen una gran variedad de procesos que emiten abundante material particulado; poniendo en peligro la salud y condiciones de trabajo de quienes laboran allí. Es por esta razón que existe un gran interés en desarrollar una variedad de métodos para extraer y capturar este material. En este sentido, la empresa TDS S.A. ha desarrollado un nuevo método de captación de polvo, el cual debe cumplir con las normas de emisión de material particulado MP2.5 y MP10. El presente trabajo de memoria muestra el diseño e implementación de una controlador tipo difuso, que asegura que el proceso de captación de polvo cumpla con las normas antes mencionadas para el caso específico de una pieza cerrada. Para ello es necesario, primeramente, modelar dos partes específicas y fundamentales del captador de polvo ideado por la empresa TDS S.A., siendo estas una Jet Pump o eductor de la empresa Penberthy y un estanque de sedimentación circular a través de CFD (Computational Fluid Dynamics). De las simulaciones del sistema de captación de polvo en ANSYS®-CFX, pudo establecerse que tan sólo 3 variables eran importantes desde el punto de vista del control de la extracción del polvo: la velocidad de entrada del líquido usado el eductor, la concentración de polvo a la entrada del líquido en el eductor y la velocidad de extracción del material particulado por los ductos fuera de la pieza. Sin embargo, la velocidad de entrada del líquido al eductor tuvo un impacto del orden de cien veces mayor a las otras variables en cuanto a la cantidad de material particulado extraída, por lo que se le privilegió para diseñar el sistema de control. Se diseñaron tanto un control PI como uno PD difuso para el caso particular de limpiar una pieza cerrada con material particulado en suspensión, con el fin de evaluar distintas estrategias de control, además de definir la idoneidad de cada tipo de controlador. La entrada de ambos controladores fue el error de la concentración de polvo en la pieza y la variación del error de la misma variable. La salida del sistema de control fue la variación de la velocidad de entrada del líquido al eductor para el controlador PD difuso y la variación de la misma variable para el caso del controlador PI difuso. Estos sistemas de control fueron validados en ambiente MATLAB®-Simulink. Se concluyó que el sistema de control tipo PI difuso era mucho más apropiado para el problema propuesto, por la mayor estabilidad en su respuesta en la estrategia de control, menor tiempo requerido por el sistema en la limpieza de la pieza y el diseño de conjuntos difusos y reglas de control de forma más intuitiva que para el caso de control PD difuso. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por TDS S. A.

Motivado por los nuevos proyectos de block caving a realizarse en Chile, y ante las demandas crecientes de ventilación, sumado al aumento del costo de la energía, se ha decidido revisar la tecnología de recirculación controlada de aire. La cual consiste en usar parte del aire viciado, sacando parte del principal contaminante, el polvo, y reintroducirlo a la alimentación del circuito de ventilación, mezclando con aire fresco, proveniente del exterior de la mina de manera de movilizar menos aire desde el exterior de la mina, aumentando localmente el caudal en los lugares donde se necesita, manteniendo los niveles de las concentraciones de los distintos contaminantes en la inyección a las frentes de trabajo, como una fracción de los límites establecidos en la normativa, y alrededor del límite ponderado permisible en la salida. Debido a que en los trabajos revisados sobre recirculación controlada, no se planteó explícitamente como principal objetivo el reducir el caudal en la entrada, fue necesario establecer un modelo de concentraciones y caudales, que permitiera identificar las variables relevantes. Se identificaron tres variables sobre las cuales el planificador tiene que decidir: Caudal de entrada, Fracción Recirculada y Eficiencia de filtrado. Planteando un caso de estudio sintético, en el cual se revisarían los caudales, consumos energéticos, costos e inversiones para la ventilación de un bloque de un nivel de producción de una mina de block caving. Se encontró que el caudal de entrada no puede ser disminuido mas allá de cierto punto, debido a las restricciones de concentraciones impuestas para el monóxido de carbono, el segundo contaminante en importancia que además no puede ser filtrado, sino que solamente puede ser controlado mediante dilución con el caudal de entrada. Esta reducción de aproximadamente un 20% en el caudal de entrada, para todos los casos revisados, supone un ahorro en el costo energético de un 51,2% por concepto de menor movimiento de aire desde la frente. La diferencia entre una alternativa de filtrado y otro, hace que, a partir de cierto punto llamado eficiencia crítica, a mayor eficiencia de filtrado, menor es la fracción recirculada necesaria para alcanzar la misma reducción de caudal de entrada. Esta eficiencia de filtrado, se relaciona de una manera no explícita con los costos de inversión, operación y mantención de dicha alternativa, por lo cual el problema de que sistema de filtrado escoger, no puede ser resuelto de manera analítica como un problema de optimización, por lo que se debe investigar cada alternativa por separado. Paralelamente, se investigaron características propias del funcionamiento de los distintos sistemas de filtrado, para lograr obtener algunos indicadores claves. Se puso especial cuidado en la investigación de las cámaras decantadoras, debido a su casi nulo costo de operación, y en el estudio de los precipitadores electrostáticos, para lograr aislar los distintos consumos energéticos involucrados. Los resultados muestran que a partir de cierto punto en cuando a distancia de la entrada de la mina, o costo energético de llevar el aire desde la entrada de la mina, hasta el nivel de ventilación, el ahorro energético debido al menor movimiento de aire desde la frente, las alternativas de recirculación controlada, comienzan una a una a ser más atractivas desde el punto de vista económico que la ventilación tradicional.

Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / El camino de acceso a Los Bronces tiene una extensión de 30 km entre el sector de Corral Quemado y la mina Los bronces, este camino presenta condiciones climáticas adversas y alto flujo vehicular, es por esto el control de polución y las mantenciones que se realizan actualmente al camino industrial, representan un gran desafío para la operación y pasan a ser un foco importante, debido al consumo de agua y gasto en mantención, asociado al método tradicional (humectación) para el control de la polución. En base a lo anterior, Anglo American solicitó una evaluación económica del control de polución y reconstrucción de carpeta de rodado en camino industrial de Los Bronces, mediante el uso de la mejor alternativa de supresión de polvo, para este caso en particular. Esto con el fin de lograr una disminución de consumo de agua y reducción del gasto en maquinaria asociada a la reconstrucción de la carpeta de rodado. En base a análisis comparativo de supresores de polvo existentes en el mercado nacional y evaluando el nivel de eficiencia, impacto ambiental y efectos en la operación, se logró seleccionar e implementar la mejor solución de supresión de polvo para el caso de Los Bronces, que resultó ser el supresor de polvo de tipo bituminoso (emulsión asfáltica). Durante el año 2015, se implementó el uso del supresor de polvo recomendado (emulsión bituminosa), y se fueron registrando los gastos y consumos asociados a la iniciativa. En base a los resultados obtenidos, se puede mencionar que se logró una disminución de consumo de agua en un 69%, y redujo el gasto en maquinaria asociada a la reconstrucción de la carpeta de rodado en un 45%, respecto al caso base (año 2014). Por otra parte, a través del uso del supresor tipo bituminoso, se logró disminuir en un 80.3% las emisiones MP2,5 promedio, mientras que para el MP10 se logró una reducción de 81,7%, respecto al caso base (2014). Esto representa los excelentes resultados que permite alcanzar el uso de este tipo de supresor de polvo, entregando caminos libres de polvo, logrando mejores condiciones laborales para los trabajadores de la faena y las comunidades aledañas, aumentando la seguridad e higiene en la operación y reduciendo además el impacto ambiental. Por su parte, la evaluación del impacto económico que tuvo la implementación del supresor de polvo tipo bituminoso arrojó un beneficio neto de KUS$ 429 al año, lo que representa una disminución del 17% del gasto en reconstrucción de la carpeta y control de la polución, respecto al caso base (año 2014). El ahorro de cerca de un 70% del consumo de agua, genera un beneficio que está fuera del alcance de este trabajo, y que considera la utilización de 34.886 m3 para el procesamiento de minerales en la planta, un costo de oportunidad que fue aprovechado por esta iniciativa y que sin duda generó beneficio, considerando además la crítica situación de sequía que sufrió Los Bronces durante el 2015.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Muestra los resultados de la ingeniería de diseño y el análisis que evalúa las posibles mejoras en la eficiencia. Cabe recalcar que el análisis hecho es para un caso específico y no puede ser generalizado para todos los casos. La planta de chancado secundario y zaranda de la Compañía Minera Condestable, desde su instalación y puesta en marcha presentó problemas de contaminación, las cuales alteran el medio ambiente por la presencia de altos porcentajes de polvo, debido a esto, se instaló un sistema de extracción de polvo, y se diseñó un sistema para ayudar a decantar el polvo por medio de la gravedad y el uso de rociadores. De este modo, se pretende dar una propuesta para mejorar la eficiencia del proceso, tanto en lo económico como en lo ambiental. / Trabajo de suficiencia profesional

Tesis para optar al grado de Magíster en Administración / No disponible a texto completo / La actividad minera, por la naturaleza de sus procesos, genera una gran cantidad de material particulado fino que llega al medio ambiente. CONAMB es una sociedad anónima orientada al control de las emisiones de polvo que se generan en las plantas de chancado durante el proceso metalúrgico. Su misión es desarrollar un servicio especializado y de excelencia, con los estándares más exigentes en seguridad y medio ambiente, que permita a las empresas mantener y garantizar aire limpio en los lugares de trabajo y el entorno, de acuerdo a las normativas legales y políticas que deben cumplir sus clientes, entregando asistencia en la gestión de Sistemas de Control de Polvo y asegurando la calidad del aire para los trabajadores y el ambiente que les rodea. El servicio propuesto por CONAMB está orientado a ofrecer una solución medio ambiental integral en los siguientes ámbitos: a) Implementación de sistemas de monitoreo de emisiones de polvo de última tecnología. b) Mantención de sistemas de captación de polvo. c) Control de emisiones de polvo con equipos que ofrece el mercado, buscando el equipo adecuado para cada aplicación. d) Área de aseo Industrial. e) Investigación y Desarrollo (I&D), para mejorar los sistemas existentes y aplicar nuevas tecnologías para el control de emisiones. f) Búsqueda de representatividad de marcas proveedoras. La oportunidad de negocio radica en que la emisión de polvo en las etapas productivas mineras es hecho inherente al proceso. Por lo tanto, las empresas requieren obligatoriamente de la implementación de un sistema de gestión que reduzca costos asociados a detenciones no programadas de los sistemas, multas por altas concentraciones de polvo en el ambiente y enfermedades profesionales asociadas a problemas pulmonares. Más aun, las encuestas enviadas a los potenciales clientes indican un funcionamiento deficiente de los sistemas de gestión de control de polvo. De ahí que la competencia central de CONAMB no se centrará en una conducta reactiva frente a crisis ambientales con los servicios de monitoreo y aseo industrial, sino que su área de I&D permitirá y distinguirá a CONAMB en el estudio e implementación proactiva de sistemas de gestión tendientes a anticiparse a las crisis y controlar efectivamente el proceso productivo y las fuentes contaminantes. El plan de marketing de CONAMB incluye la creación de una página web, informaciones y promoción en publicaciones relacionadas al área minero metalúrgica, como también visitas en terreno a las instalaciones de los potenciales clientes. El precio del servicio será de $58,8 millones mensuales, tarifa muy competitiva al nivel de mercado. Entre los indicadores económicos más relevantes se tiene un VPN de $336 millones y una TIR de 136% estimados a 5 años plazo y a un costo de capital de 30%.