Ingeniero Civil Químico / En este proyecto se estudió el proceso del concentrado de cobre, los tipos de espesadores, la fenomenología del proceso llevado a cabo en estos y las características del sistema de espesadores de relave de la división Andina de CODELCO. Además la se analizó la operación de los equipos, de manera de aplicar un modelo matemático en una simulación computacional que caracterice el sistema presente en la división y así analizar su comportamiento ante diversas condiciones. Con esto, se generan lineamientos para un protocolo de operación que se adapte a las condiciones solicitadas por la empresa, sin poner en riesgo la producción de la división, ni la integridad de los equipos. Tras analizar los diferentes modelos disponibles en literatura y sus métodos de resolución, se decidió describir los equipos con el modelo fenomenológico basado en la teoría de la sedimentación, en su versión simplificada a 1 dimensión y viscosidad despreciable, y se utilizó el método numérico de diferencias finitas Upwind Flux con un extrapolado lineal para su simulación. El modelo fue implementado, probado y validado inicialmente utilizando datos obtenidos de literatura, concluyéndose que modelo no puede reportar correctamente las sedimentaciones batch con concentraciones volumétricas iniciales cercanas a 0,12 litros de sólido en litros de relave, pero puede reproducir resultados de pruebas de llenado, estado estacionario y vaciado reportadas en literatura. Por otro lado, se llevaron a cabo pruebas con distintas condiciones de operación, de las que se concluye que los cambios en las variables de operación afectan la simulación de dos maneras diferentes; por su aporte individual y por la interacción entre ellas. De las validaciones con los datos de planta, se puede concluir que el modelo es capaz de reproducir los datos de planta y, además, puede ser utilizado para predecir comportamientos de los espesadores con diferentes condiciones de operación, pero se debe considerar los retardos de entre 3 y 5 [h], además de no perder la perspectiva de las simplificaciones y supuestos tomados. Además, se realizaron las pruebas con las configuraciones solicitadas por la empresa, de las que se concluye que las pruebas con alimentaciones menores a las capacidades máximas de cada equipo, pueden ser utilizadas en la operación sin mayores riesgos, y que las que superan las capacidades máximas de los equipos deben ser utilizadas por tiempos limitados, los que dependerán de cada equipo y la alimentación a cada uno de estos. Finalmente es importante mencionar que, a pesar de lo específico de la aplicación de este modelo con su método de resolución en este trabajo, modificando las funciones que componen al modelo y cambiando los parámetros que describen las características de los equipos, se pueden abordar problemas relacionados con la sedimentación tanto en equipos de distintas características, como en materiales de diferente composición y comportamiento.

Ingeniero Civil Mecánico / Los espesadores son elementos que se utilizan en el proceso de extracción de múltiples minerales, siendo su función la de separar una parte sólida de una líquida del fango proveniente de las pilas de lixiviación. En general son estructuras estacionarias cuyas dimensiones y contenidos (densidades relativas) pueden variar bastante, por lo cual los cálculos asociados a los apoyos se hacen para cada caso en particular, aun cuando estos sean a través de un software, actividad que incurre en un gasto de tiempo y recursos. Por este motivo el tema propuesto busca encontrar alternativas de automatización en el proceso de cálculo de la etapa de ingeniería temprana y considerar una opción para la programación de un prototipo que en base a las variables más relevantes del diseño, entregue una respuesta concreta con un error aceptable. La mecánica de estructuras posee una amplia variedad de modelos para aproximar las deformaciones y estados de esfuerzos a los que está sujeto un fenómeno del mundo real. En este trabajo se detallan algunos de estos modelos utilizados por el método de elementos finitos para discretizar el problema propuesto. En base a las condiciones de diseño encontradas entre los antecedentes de los espesadores y las características que favorecen un modelo de elementos finitos eficiente, se constituye una estructura simplificada que en base a tiempos bajos de cálculo podría entregar una buena aproximación al cuadro de reacciones. Para elaborar el modelo de elementos finitos propuesto se trabaja en base a la metodología clásica de la literatura, que consiste básicamente en escoger los tipos de elementos, determinar sus rigideces, sus cargas y su disposición en el espacio (mallado), ensamblar todo en un sistema de ecuaciones, establecer las condiciones de borde del dicho sistema, y por último encontrar la solución. Una vez encontrada la solución, la última instancia corresponde a la validación de los resultados. Como este trabajo no persigue fines estadísticos de la industria o un nivel de detalle avanzado, se puede aproximar la validez numérica de los elementos utilizados a partir de geometrías más sencillas. Y la validez cualitativa de la respuesta en base a diversos ensayos sobre un espesador. Debido a que la geometría y los tipos de esfuerzos del problema son más bien sencillos, se estima que las respuestas encontradas por el modelo tengan un nivel de error aceptable para su objetivo, predecir en una etapa de ingeniería temprana. Finalmente, este trabajo no es una versión comercial e incluye una variedad de mejoras propuestas por el autor.