Ingeniero Civil / El caudal de dilución corresponde al máximo flujo de un contaminante que puede ser descargado a un cuerpo receptor para no dañar su calidad ambiental. El procedimiento que existe hoy en día para determinar los caudales disponibles para dilución en el cuerpo receptor, en una cuenca sin control fluviométrico, considera como base una curva de duración regional determinada en la década de 1990 y exige la medición de caudales en el mes de mínimos caudales para verificar si el valor estimado es o no apropiado. El presente trabajo de título realizado consiste en la elaboración de una metodología para determinar los caudales disponibles para dilución en cuencas sin control fluviométrico en Chile, específicamente en la región Metropolitana y de Valparaíso, que mejore el método actual definido por la Dirección General de Aguas (DGA) del Ministerio de Obras Públicas en el año 2004. El objetivo general es proponer un procedimiento para definir estos caudales en cuencas sin control fluviométrico, a partir de los antecedentes disponibles en cuencas hidrológicamente similares. Para ello se definieron las cuencas de la zona de estudio, llevadas a régimen natural, para luego considerar dos cuencas de distinto régimen hidrológico sin control fluviométrico y, a partir de las características de éstas, se identificaron las cuencas homogéneas mediante parámetros como la precipitación media anual, pendiente, orientación, área de la cuenca, entre otras. Consecutivamente, utilizando las cuencas hidrológicamente similares y teniendo en consideración los años con datos completos en común, se estimaron los caudales medios anuales de las cuencas objetivo con transposición por área y precipitación, inverso a la distancia y regresión múltiple, cuyos resultados arrojaron estimaciones con menos de 20% de error, con la excepción del método transposición por área de la segunda cuenca más cercana a la cuenca objetivo que no debe ser considerado debido a la lejanía de éstas. Con los caudales obtenidos se adimensionalizaron las curvas de duración construidas con el método del período total de las cuencas homogéneas para luego ponderar las con mayor similitud entre las cuencas homogéneas y de esta manera tener una curva de duración única para las cuencas consideradas sin información fluviométrica multiplicando por los caudales medios anuales obtenidos con todos los métodos. En este punto se compara las curvas de duración estimadas con los métodos de estimación de caudales con las observadas y resultaron pequeñas diferencias entre éstas. A continuación, se calculó el caudal de dilución asociado al 95% de probabilidad de excedencia, donde los métodos de mayor precisión arrojaron un error entre 0 y 5%. Además, a partir de las cuencas homogéneas con mayor similitud a cada cuenca objetivo se definió un intervalo de confianza a partir del año más seco y húmedo de dicha cuenca seleccionada. Por último, a modo de ejemplo, se llevaron los caudales de dilución estimados de una de las cuencas objetivo a régimen intervenido proponiendo una metodología para realizarlo.

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Ingeniera Civil de Minas / Uno de los principales problemas de la minería corresponde a la determinación de la dilución operativa, la cual genera un impacto en el beneficio económico, haciendo que muchas veces se incurra en menores retornos de los esperados. Existe un sinfín de causales de dilución, partiendo por las características inherentes de la roca mineral a explotar (como la geología y geomecánica del sector); la selección de equipos mina; la altura de los bancos del rajo (en el caso de minería a cielo abierto) y la inclinación del mineral respecto de la horizontal, lo que repercutirá en el desplazamiento producto de la voladura; la interacción con otras estructuras de la mina (fallas, cuñas y cavidades); y no olvidar la experiencia y conocimiento de los operadores de equipos. El objetivo general del presente trabajo es analizar diferentes focos de dilución en la mina El Soldado, cuantificando su importe en la dilución global y estudiando posibles soluciones para disminuirla. Asimismo, se pretende entender la forma de operar una faena a cielo abierto, donde existen muchísimas dificultades de operación (cuñas, poco mineral, cuerpos mineralizados aislados, etc.), además de complicaciones económicas por las pérdidas millonarias que se producirán en El Soldado en los próximos años. La metodología de la experiencia consiste en: presentación del problema, análisis de antecedentes operacionales de la faena, revisión bibliográfica de la temática en estudio, identificación y análisis de los puntos de dilución en la operación, finalizando con una evaluación económica. Los focos de dilución a estudiar son: modelo geológico, definición de polígonos de extracción operativos, tronadura, forma de carguío, selectividad de equipos de carguío, caserones rellenos, error de muestreo geológico, caminos y rampas y prácticas operacionales. La distribución inicial de la dilución en la operación es la que se muestra a continuación: Dilución Planificada (5%) - Definición de polígonos de extracción (40%) - Modelo geológico (60%) Dilución Operacional (5%) - Tronadura (29%) - Forma de carguío (31%) - Selectividad de equipos (10%) - Caserones rellenos (9%) - Muestreo geológico (11%) - Caminos (3%) - Prácticas operacionales (7%) Se concluye que, disminuyendo la dilución a un 5% (valor asociado al modelo geológico), se obtienen ganancias de $9,25 MUSD.

Ingeniero Civil de Minas / El método de explotación de Block/Panel Caving tiene dentro de sus dificultades principales evitar o retrasar la entrada temprana de dilución, pues genera un perjuicio económico a los proyectos mineros. Es por ello que se han generado una serie de herramientas que permiten simular el comportamiento de la dilución, pero con resultados deficientes y con enfoque en el largo plazo. Por eso que el presente trabajo, tiene como objetivo generar modelos de predicción que permitan emular el comportamiento de la dilución a escala operacional, mediante evaluación de condiciones de entorno y variables operacionales. Mediante la utilización de la metodología de construcción de modelos de regresión logística para casos raros, donde la variable dependiente es la primera entrada de dilución para extracciones menores al 100% de la columna in-situ. Y las variables independientes o predictoras son tanto de entorno (alturas de columna in-situ, porcentaje de columna in-situ extraída, estado de vecinos) como operacionales (velocidad de extracción y uniformidad del tiraje). Se generan modelos para cada sector de la mina El Salvador (ICE, ICW, IN e IW) donde se puede distinguir diferencias en las variables de los modelos, dependiendo del tipo de mecanismo de entrada de dilución que gobierna al sector. Entonces para modelos de entrada lateral de dilución las variables a considerar son: estado de vecinos, uniformidad del tiraje y alturas de columnas in-situ; y para modelos de entrada vertical son: estado vecinos, uniformidad del tiraje, alturas de columnas in-situ y porcentaje de la columna in-situ extraída; también para IW que tiene entrada de dilución debido a un estallido de roca las variables son: estado vecinos, uniformidad del tiraje, velocidad de extracción y alturas de columnas in-situ. Los modelos resultan de una buena calidad, donde se obtienen precisiones sobre el 80%, salvo para IW donde la precisión alcanza sólo 76%. Además los modelos minimizan de forma eficaz los errores asociados al PED (punto de entrada de la dilución) donde se obtienen errores totales del PED (RMSE) menores al 30%, a excepción de IW donde el RMSE es de 39%. Haciendo una comparación entre los modelos de regresión logística y la herramienta de simulación FlowSim 2.0. Los modelos de regresión logística demuestran una mayor eficacia al momento de predecir la entrada de dilución al nivel puntos de extracción, teniendo mejores resultados en precisión y en minimizar los errores del PED, esto se demuestra de sobremanera en los sectores con mecanismo de dilución lateral, donde FlowSim tiene muy malos resultados. Se concluye que la metodología es válida para predecir el comportamiento de la dilución a escala operacional. Y queda como trabajo ajustar y validar estos modelos usando otras bases de datos, y realizar una guía completa que permita dar recomendaciones operacionales y evaluar estrategias de producción con el fin de retrasar la entrada de dilución.

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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / Los procesos de transporte de masa en flujos de agua subterránea han sido estudiados ampliamente en la literatura, debido a que gobiernan el transporte de contaminantes u otras sustancias disueltas. Una buena caracterización de los procesos de transporte ha de permitir por ejemplo, la optimización de sistemas de remediación o la predicción de las trayectorias y tiempos de viaje de contaminantes en acuíferos, lo que podría tener importancia en el análisis de la contaminación de pozos y aguas superficiales, entre otros. Diversos estudios coinciden en el importante rol que cumple la heterogeneidad en los procesos de mezcla transversal, dado que las líneas de corriente tienden a converger o divergir dependiendo de la distribución de permeabilidades. La convergencia de las líneas de corriente en zonas de mayor conductividad hidráulica aumenta los gradientes de concentración en la dirección transversal al flujo, lo que tiene como efecto una mayor mezcla transversal y dilución natural, procesos responsables de permitir las reacciones químicas entre especies en el agua subterránea. Una aplicación importante de este fenómeno es la remediación de sitios contaminados a través del uso de barreras reactivas permeables, donde se dirige el flujo a una zona de mayor permeabilidad, en la cual se llevan a cabo procesos químicos o físicos que permiten tratar agua contaminada. El uso de técnicas de análisis de imágenes para el estudio de los procesos de transporte en medios permeables se ha vuelto más común en los últimos 20 años, pues permite caracterizar campos de concentraciones de un soluto mediante el estudio de fotografías. Este trabajo desarrolló un montaje experimental que busca emular el transporte de un trazador conservativo en dos tipos de medios permeables saturados bidimensionales (uno homogéneo y otro heterogéneo). Se realizaron diferentes ensayos para caracterizar las propiedades hidráulicas de los medios utilizados (microesferas de vidrio) y las características ópticas del trazador (Blue Brilliant). A través de análisis de imágenes se logró calcular el campo de concentraciones de ambos experimentos, resultados que fueron comparados a soluciones teóricas y modelos numéricos. Los resultados de ambos experimentos fueron comparados entre sí, cuantitativamente, a través del índice de dilución relacionado al flujo (Rolle et al., 2009). Se obtuvo que en el caso heterogéneo el índice de dilución es 1,51 veces mayor al del caso homogéneo, similar a resultados de estudios anteriores que postulan que la heterogeneidad aumenta la mezcla transversal de un trazador conservativo.

Ingeniero Civil de Minas / Métodos de explotación mineros como el Block y Panel Caving implican una serie de riesgos y peligros que podrían afectar su envolvente económica. La entrada temprana de dilución en los puntos de extracción es uno de los principales riesgos asociados a los objetivos productivos en las operaciones de caving, desencadenando en una disminución de ingresos o pérdidas de reservas de mineral. A pesar de esto, las principales herramientas utilizadas para su control en la actualidad son insuficientes y presentan bajas confiabilidades, además de ser orientadas hacia el largo plazo. En consecuencia, el objetivo principal del presente trabajo de memoria recae en la creación de una nueva metodología y modelos para determinar el riesgo de entrada de dilución en puntos de extracción para un horizonte operacional y bajo condiciones tanto operaciones como de entorno. Lo anterior desarrollado a partir de una base datos del Panel III de Andina, Codelco. A través de los análisis de mecanismos de ingreso de dilución se determina un ingreso vertical seguido de uno lateral, además de un modelo mixto. A partir de esto, se desarrollan tres modelos multivariables de riesgo al ingreso de dilución acumulada al 3%. Los resultados principales indican una relevancia estadística en el evento por parte de las variables estado de los vecinos (con o sin presencia de dilución), columna extraída, altura de columna y uniformidad de los últimos 30 días. El modelo generalizado muestra los mejores indicadores de capacidad predictiva. Simulaciones realizadas permiten obtener un error promedio de 10.2 kton, además de una confiabilidad y exactitud alrededor de 86% y 90% respectivamente, lo que junto a otros análisis permite inferir que el modelo tiene una alta capacidad predictiva y un comportamiento conservador. Además, el modelo muestra un mejor desempeño que el observado por simulaciones en Rebop (Armijo 2013). Finalmente, se concluye de forma principal que en escenarios como el del Panel III de Andina, el modelo resultante se proyecta como una herramienta eficaz para determinar el riesgo a la entrada de dilución y llevar a cabo planificación minera a corto plazo, permitiendo anticipar eventos dilución acumulada en la extracción. No obstante, se requieren pruebas adicionales con datos de otras minas para evaluar la generalización del uso de este modelo en la predicción del ingreso de dilución ante condiciones diferentes a las estudiadas en el presente trabajo de memoria.

Las plantas desalinizadoras necesitan de una captación de agua de mar y de una forma de gestionar el rechazo, conocido como salmuera, de una manera suficientemente eficaz y respetando las directrices respecto a la protección del medio ambiente. Teniendo en cuenta estos dos condicionantes, las plantas desalinizadoras pueden afectar al entorno en el que se encuentran debido por un lado a las grandes cantidades de agua que requieren al inicio del proceso y, por otro lado, por la evacuación de la salmuera que también puede provocar afección nuevamente en el entorno. Sabiendo de estas problemáticas, se requiere que se tomen medidas adecuadas de forma que se mitiguen dichos posibles impactos que se podrían generar. Estas medidas van asociadas a que los consumos energéticos de las instalaciones aumenten y, por ende, los costes asociados para su cumplimiento. El objeto de esta Tesis es evaluar dichos sobreconsumos energéticos y los sobrecostes económicos de dichas medidas correctoras que vienen establecidas en la regulación ambiental de las plantas desalinizadoras y compararlas con los consumos totales y los costes globales de las desalinizadoras. La experiencia adquirida desde la puesta en marcha de las diversas plantas desalinizadoras ha permitido conocer la evolución temporal del comportamiento del medio receptor con el objetivo de ir buscando una optimización de las medidas correctoras. Los resultados obtenidos se enmarcan dentro del ámbito de las desaladoras de Mancomunidad de los Canales del Taibilla (MCT), Organismo Autónomo adscrito al Ministerio Para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITERD) y cuya función para la que fue creado es para el abastecimiento de agua potable en red primaria que incluye la captación, potabilización (incluyendo desalación), conducción y almacenamiento en los distintos depósitos de reserva que se distribuyen en el ámbito geográfico de MCT. A este respecto hay que destacar que dicho ámbito casi alcanza los 12.000 km2 distribuidos en tres provincias (Albacete, Alicante y Murcia) de tres comunidades autónomas distintas, Castilla La Mancha, Comunidad Valenciana y la Región de Murcia. Se han evaluado las medidas implementadas definidas en las correspondientes Declaraciones de Impacto Ambiental en las desalinizadoras explotadas por Mancomunidad de los Canales del Taibilla y además se han revisado las implicaciones que tienen en el consumo energético y en el coste económico la definición de unos umbrales de salinidad que no son iguales para todas las plantas desalinizadoras de España.

Ingeniero Civil de Minas / A medida que las reservas mineras superficiales se agotan y las minas subterráneas se profundizan, la minería de Caving aflora como una mejor opción. Dentro de los desafíos de la minería de Caving se encuentra estudiar el flujo gravitacional, el cual influye en la recuperación de las reservas del yacimiento. En particular, la migración de finos incide en el flujo diluyendo reservas, afectando la recuperación y la seguridad de la operación. Esta incidencia se ve acentuada si una gran proporción de las partículas ha fragmentado de tamaño fino en la columna de extracción. Dados estos argumentos y problemáticas que presentan las partículas finas, se vuelve necesario estudiar en mayor profundidad la migración de finos en minería de Caving. El objetivo de este trabajo es realizar experimentos que permitan estudiar la migración de finos en condiciones similares a las encontradas en minas de Caving y comparar los resultados con aquellos obtenidos en simulaciones. Para esto se llevan a cabo dos experimentos en un modelo físico, uno de extracción uniforme y otro de extracción aislada, que en una escala de 1:200 emulan una mina de Block/Panel Caving en general. Para el diseño del modelo físico se considera el análisis de similitud y los factores de escala. Para la realización de los experimentos el modelo es cargado con 240 [cm] de partículas gruesas (tamaño medio 4.45 [mm]) y por sobre las partículas gruesas son ubicadas partículas finas (tamaño medio 0.14 [mm]). Por otro lado se realizan seis simulaciones en REBOP 3.1 (Rapid Emulator Based On PFC3D) emulando los dos experimentos, tres imitando al experimento de extracción aislada y otras tres imitando al de extracción uniforme. Las simulaciones se diferencian en la variación de la granulometría de las partículas gruesas siendo igual o menor en promedio y desviación estándar a la del modelo físico. Los resultados experimentales indican que el punto de entrada de la dilución (PED) para los experimentos de extracción uniforme y extracción aislada es de 94.5% y 60.4% respectivamente (si no se considera la masa de la zona estancada ISZ para el experimento de extracción aislada corresponde a 78%). Además, la migración final que alcanza el experimento de extracción aislada es del orden de 3.5 veces mayor al experimento de extracción uniforme. Las simulaciones con resultados más cercanos a los experimentos registran un PED muy similar al modelo físico, aunque para esto deben ser calibradas. En general las simulaciones son capaces de representar resultados cuantitativos del modelo físico, sin embargo, es posible encontrar diferencias entre las imágenes del modelo físico y de las simulaciones. Finalmente se concluye que la migración de finos sí es influenciada por la estrategia de extracción, siendo este efecto mayor en una estrategia de extracción aislada. Esto se debe a que una estrategia de extracción aislada genera mayor deformación por corte en las partículas lo que permite la migración. Por otro lado es posible concluir que el software REBOP es capaz de replicar los experimentos una vez calibrado, siendo la calibración una etapa fundamental del proceso de simulación. A modo de recomendación, para facilitar la toma de imágenes en el modelo físico, se sugiere utilizarlo hasta bajas alturas y evitar el uso excesivo barras.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 1/4/2020. / Magíster en Minería / Ingeniero Civil de Minas / La perforación y tronadura representan una de las operaciones unitarias de mayor importancia en el ciclo minero y pueden influir fuertemente en la dilución de un caserón. Las variables asociadas operacionales y de diseño asociadas a estas operaciones unitarias no son consideradas en el método de estabilidad gráfico, por lo que su aplicación a minería de vetas angostas implica altos errores de estimación de sobre excavación. Este es el caso de Mina El Peñón, que presenta altos porcentajes de dilución, a pesar de presentar una condición estable de acuerdo al gráfico de estabilidad. El objetivo principal de este trabajo es construir un modelo de dilución y ELOS para minería subterránea selectiva junto al desarrollo de una metodología que permita evaluar el efecto de la tronadura en la estabilidad y dilución de caserones en minería subterránea selectiva. Para esto, se realizó un back análisis de la sobre excavación de caserones utilizando un modelo estadístico multivariable en conjunto con el empleo herramientas numéricas para simular la tronadura y predecir sus efectos. A partir del análisis de la base de datos se construye un modelo de regresión logística para estimar la dilución que la Pared colgante. Se determina que las variables que más influyen en su dilución son el ancho de veta, la desviación del tiro, el radio hidráulico y el undercutting. En base a estas variables se construyen gráficos y tablas operacionales que permiten determinar la frontera para la desviación máxima del tiro de manera de tener una dilución admisible dentro del rango definido por El Peñón (30%). En el caso de la Pared yacente el modelo de dilución muestra que el radio hidráulico deja de ser significativo y comienzan a ser relevantes variables asociadas a la calidad del macizo rocoso y las características de la tronadura. Es por este motivo, que se concluye que la dilución de la Pared yacente está asociada principalmente a la sobre excavación producto de la tronadura más que a razones de estabilidad geomecánica. Utilizando el modelo de dilución de la Pared colgante se construye una herramienta de diseño que permite definir la distancia máxima entre subniveles, de manera de tener una dilución bajo la dilución admisible definida por El Peñón. Esta herramienta es útil para el dimensionamiento de los caserones de El Peñón, debido al mal desempeño obtenido utilizando el método de estabilidad gráfico en esta mina. Para determinar la extensión máxima de la sobre excavación y del daño producto de la tronadura, se calibra un criterio de sobre quiebre utilizando un modelo de atenuación de onda. Con esto se determina que el PPV de quiebre para los subsectores Bonanza S-C y Bonanza N-NN es de 3.598 [mm/s] y 4.050 [mm/s] respectivamente, mientras que el nivel al cuál se produce daño es de 1.122 [mm/s] para ambos subsectores. En base a la extensión del sobre quiebre por tronadura se obtiene que la sobre excavación de la Pared colgante atribuible a la redistribución de esfuerzos varía entre 0,36 m y 0,48 m, dependiendo del subsector de Bonanza, lo que representa entre un 35% y un 45% de la sobre excavación total Finalmente, se construye un modelo numérico para cuantificar el efecto del daño por tronadura en la sobre excavación de la Pared colgante. Se observa un incremento en la sobre excavación directa y en la zona de relajación de esfuerzos al incluir el daño por tronadura. Sin embargo, al considerar el efecto que producen dos explosivos de distinta densidad, los resultados obtenidos no son consistentes, produciéndose una reducción de la zona de relajación debido a una disminución del undercutting efectivo de la pared. Este resultado se contradice con el análisis de regresión logística y los datos empíricos, por lo que se concluye que el criterio numérico utilizado (σ3 ≤ 0) no reproduce bien los mecanismos involucrados en el efecto del daño por tronadura en los caserones de El Peñón, por lo tanto, debería determinarse un criterio específico para esta faena.