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El Micropavimento es una técnica utilizada mundialmente para el mantenimiento de carreteras debido a sus propiedades de trabajabilidad y de rotura controlada en la mezcla asfáltica que permite una rápida apertura al tráfico comparado con otros tipos de tratamientos superficiales. El ahuellamiento es un tipo de falla que afecta seriamente el desempeño de los micropavimentos y que tiene un impacto directo en la vida útil. La metodología empleada por International Slurry Surfacing Association (ISSA), en la cual se basa el manual de carreteras de especificaciones técnicas generales para construcción (EG 2013), recomienda una serie de especificaciones para el desarrollo de los ensayos de desempeño en el laboratorio que buscan evitar la presencia del ahuellamiento en el Micropavimento. Sin embargo, dentro de las limitaciones encontradas en esta metodología se evidencia que los agregados entre las mallas N° 30 y mayores a 200 que presentan valores muy cercanos al límite inferior del huso tipo III producen una falta de confinamiento entre los componentes de la mezcla asfáltica, lo cual ocasiona la falla por ahuellamiento. El objetivo de esta investigación fue evaluar la influencia de la variabilidad granulométrica del agregado en la deformación permanente de Micropavimentos. Además de brindar una propuesta de mejora a la EG 2013 respecto al desempeño del micropavimento, previniendo así el problema presentado líneas arriba para agregados con caracterización similar a la cantera Río Mantaro. / The Micropaviment is a technique used worldwide for the maintenance of roads due to its workability and controlled breakage properties in the asphalt mix that allows rapid opening to traffic compared to other types of surface treatments. The collapse is a type of failure that seriously affects the performance of the Micropavimento and has a direct impact on the useful life. The methodology used by the International Slurry Surfacing Association (ISSA), on which the road manual of general technical specifications for construction is based (EG 2013), recommends a series of specifications for the development of performance tests in the laboratory that seek to avoid the presence of the sagging in the Micropavimento. However, within limitations found in this methodology it is evident that aggregates between meshes No. 30 and greater than 200 that present values ​​very close to the type III spindle produce a lack of confinement between the components of the asphalt mixture, which causes the failure by collapse. The objective of this investigation was to evaluate the influence of the granulometric variability of the aggregate on the permanent deformation of Micro surfacing. In addition, a proposal to improve the EG 2013 respect to the performance of the Micro surfacing, this preventing the problem presented above for aggregates with similar characterization to the Rio Mantaro quarry. / Tesis

Geólogo / Los valles del norte de Chile han estado sometido a una fuerte intervención antrópica durante los últimos 200 años, debido, principalmente, a la actividad minera. Esta actividad ha generado el posicionamiento de diferentes pasivos ambientales de origen industrial-minero, como relaves, escoriales y faenas asociadas a procesos metalúrgicos. Los pasivos mineros son fuentes de metales y de otros elementos, que en concentraciones elevadas, pueden ser perjudícales para la salud de la población y el ecosistema. Los días 24, 25 y 26 de Marzo de 2015 (25M 2015) ocurrió un evento extraordinario de lluvias torrenciales en las regiones de Atacama, Coquimbo y Antofagasta, producidas por una baja segregada desplazada hacia el norte, generando precipitaciones de carácter convectivo. Este evento meteorológico produjo inundaciones aluvionales que afectaron a las Quebradas Taltal, Pan de Azúcar, El Salado, Copiapó, Huasco y Elqui, entre otras. Durante la emergencia, uno de los aspectos preocupantes para autoridades y la población fue la potencial afección de los numerosos pasivos ambientales que se extienden al largo del Río Copiapó. Este trabajo estudia los cambios en el trasporte y en la geoquímica de los sedimentos activos del Río Copiapó luego del evento 25M 2015 y discute como estos cambios podrían estar asociados a la susceptibilidad, exposición y vulnerabilidad de los pasivos mineros ante los procesos aluvionales. El estudio relaciona la variación en tiempo y espacio de los procesos de transporte de sedimentos con los cambios en las concentraciones de cobre, plomo, arsénico y mercurio en los sedimentos transportados en suspensión en cinco puntos de la cuenca, algunos con presencia cercana de pasivos mineros. Los resultados muestran el empobrecimiento de las concentraciones de estos elementos en las zonas de fuerte intervención minera después de la activación de los flujos aluvionales del 25M 2015, además se observa la homogenización de los valores a lo largo de la cuenca. Interpretamos que este empobrecimiento y homogenización de las concentraciones fue producto de la renovación del lecho fluvial, la llegada de sedimentos desde zonas distantes a la injerencia de la actividad minera y la reconexión del sistema fluvial en toda su extensión. Los resultados indican que los pasivos ambientales no fueron erosionados mayormente durante las lluvias torrenciales de marzo de 2015 y no se registró un aporte de sedimentos enriquecidos de cobre, plomo, arsénico y mercurio desde ellos. Concluimos que luego del 25M 2015 las concentraciones de cobre, plomo, arsénico y mercurio en los sedimentos promedian mejor las concentraciones naturales de estos elementos en la corteza continental a escala regional, ello en relación a los datos existentes antes del 25M 2015. Uno de los problemas en los estudios ambientales en cuencas intervenidas hace varias décadas, es la ausencia de datos geoquímicos antes de la intervención antrópica e industrial, que permitan confeccionar líneas de bases regionales. Debido a que estos datos representan mejor las concentraciones promedios naturales, en relación a los publicados previamente de la cuenca del Rio Copiapó, ellos serán valiosos para componer líneas de bases geoquímicas en futuros estudios de la cuenca.

Ingeniero Civil de Minas / La minería de block/panel caving es considerada actualmente una de las mejores opciones para explotar yacimientos masivos a gran productividad y a bajo costo. Este método de explotación basa su funcionamiento en el flujo gravitacional del mineral, es por ello que resulta fundamental asegurar tanto el hundimiento de la roca como la continuidad de la extracción de la misma. Existen ciertos problemas en la continuidad operacional de una mina de caving, tal como la formación de colgaduras y la aparición de sobre tamaños, éstos interrumpen el flujo normal de mineral en los puntos de extracción y además, para solucionar el problema es necesario recurrir a explosivos, lo que implica un aumento de los costos e interferencias producidas por la tronadura de éstos. Numerosos estudios en silos y en piques de traspaso han sido realizados con el fin de predecir la formación de colgaduras, sin embargo, la información respecto a la formación de colgaduras en puntos de extracción es limitada. El laboratorio de Block Caving de la Universidad de Chile ha estudiado distintas variables que tienen un efecto en torno a la formación de colgaduras como lo son: esfuerzos verticales, finos, humedad, granulometría y variables de diseño para el sistema de extracción de minería continua (Fuenzalida, 2012; Orellana, 2012; Gómez, 2014 y Olivares, 2014). Todas las variables anteriores son de importancia para entender la formación de colgaduras considerando distintos escenarios, sin embargo, aún existen variables a las cuales no se les ha medido el impacto. El objetivo general de ésta investigación es cuantificar experimentalmente el efecto de las variables de diseño de las bateas y la granulometría en la frecuencia de colgaduras y sobre tamaños. Para cumplir ello se propuso una metodología experimental que consideró un modelo físico construido a partir de una búsqueda de información respecto de las bateas y equipos utilizados actualmente, así como la granulometría observada en puntos de extracción de la Mina Esmeralda de El Teniente. El plan experimental consistió en la realización de 7 experimentos a una escala 1:50, considerando tres distintos tipos de bateas, la primera considerada como caso base y dos más en las cuales se varió la longitud y la altura respectivamente. Para la batea del caso base, se consideraron tres granulometrías distintas (fina, intermedia y gruesa). Mientras tanto, para la batea corta como para la batea alta solo se utilizó la granulometría fina y gruesa. Además, se realizó un análisis de imágenes con el fin de comprender qué tipo de tamaños y que combinación de éstos son los que participan en la formación de un arco estable de una colgadura, para ello se analizaron imágenes de un punto de extracción en estado colgado y en estado normal. Las principales conclusiones fueron que: como se esperaba, la masa entre colgaduras aumentó a medida que la granulometría utilizada fue más fina, por otro lado, un aumento en el ángulo de la batea resultó en un aumento en la masa entre colgaduras y al reducir el largo de la batea la masa entre colgaduras aumentó. La masa entre sobre tamaños aumentó a medida que la granulometría utilizada fue más fina, por otro lado, no existió una correlación entre la aparición de sobre tamaños y la geometría de la batea y se corroboró que la aparición de sobre tamaños es muy variable. Respecto al análisis de imágenes, se concluyó que dentro de la batea existe un fenómeno denominado segregación, el cual consiste en el movimiento preferencial de finos y una acumulación de gruesos dentro de la batea, esto entrega nuevas condiciones para la predicción de colgaduras. Como regla se estableció que sobre un 25-30% de gruesos (tamaño medio sobre 28% del ancho punto de extracción) existe un 60% de probabilidad de no flujo.

Tesis para optar al grado de Magíster en Minería / Las colgaduras son un problema operacional de minas de caving que presentan fragmentación gruesa, estas interrumpen el flujo normal de mineral en los puntos de extracción, causando la disminución de la disponibilidad de área para extraer y, en consecuencia, lograr con la producción diaria del sector se transforma en un desafío. Además, existen problemas indirectos, como las interferencias operacionales propias del proceso de descuelgue o los problemas de ingreso temprano de dilución o barro a los puntos de extracción producto de la extracción desuniforme que genera la menor disponibilidad de área. En esta investigación se busca determinar la relación que existe entre la granulometría, la geometría de la batea, tipo de roca y extracción de mineral en la formación de colgaduras a través de la realización de experimentos en un modelo físico a escala y análisis de una base de datos de colgaduras a escala mina. La metodología se dividió en dos etapas; en la primera se construyó un modelo físico a escala 1:50 para el cual se definió un plan experimental donde se realizaron experimentos en tres bateas geométricamente distintas y utilizando distintas granulometrías. En segundo lugar, se analizó una base de datos mina de colgaduras, realizando un análisis exploratorio de datos para determinar las variables que tienen relación con la formación de colgaduras y luego se utilizó la regresión logística para determinar el peso de cada una de las variables con el fenómeno en estudio. Los principales resultados de esta investigación mostraron que la granulometría gruesa es el principal factor que aumenta la formación de colgaduras, sin embargo, tanto el largo como el ángulo de batea pueden llegar a variar en un 80% el promedio de la masa entre colgaduras. Por otro lado, el tonelaje extraído acumulado está relacionado con la disminución de la fragmentación, y en consecuencia, de las colgaduras, pero esto solo se observó en el tipo de roca menos competente, en el tipo de roca más competente se observó que a medida que la extracción aumenta la formación de colgaduras se mantiene prácticamente constante. Finalmente, la uniformidad es una variable a considerar, sobre todo respecto a la extracción de un punto de extracción y su vecino dentro de la batea, en particular, se observó que a mayor uniformidad ocurre una menor formación de colgaduras. Finalmente, como principal conclusión, las colgaduras se producen por la relación existente entre la granulometría y el ancho efectivo de salida del mineral. En consecuencia, aquellas variables que definen la granulometría que se presenta en el punto de extracción, tal como el tipo de roca, la frecuencia de fracturas o vetillas y el tonelaje extraído acumulado se relacionan con las colgaduras. A su vez, las variables que están relacionadas con el ancho efectivo salida del mineral, como el ancho del punto de extracción y las dimensiones de la batea afectan también la formación de arcos de roca.

Ingeniero Civil Eléctrico / La robótica y automatización han tenido un gran impacto en la industria en el país, aumentando sustancialmente la productividad de ésta a lo largo de los años. Uno de los procesos que se ha buscado automatizar en minería, es la extracción de mineral en minas subterráneas, el que se realiza por un Load Haul Dump. Este proceso ha sido parcialmente automatizado, quedando pendiente desarrollar de manera efectiva proceso de carguío para que sea autónomo. Este es difícil de automatizar debido a la variabilidad de la granulometría del material a cargar que se encuentra en el punto te extracción. Esta memoria se enmarcó en el proyecto de automatización del proceso de carga de un LHD en el Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile. El trabajo consistió en el diseño y desarrollo de un sistema de medición granulometría del mineral en un punto de extracción y la entrega de un punto en donde se recomiende iniciar la carga de este. En este trabajo se diseña y desarrolla una maqueta a escala del punto de extracción real, en la que utilizando un láser actuado por medio de un servo motor y el framework ROS, se obtiene una nube de puntos la que es procesada por un algoritmo que ocupa segmentación en tres dimensiones. De esta manera se obtiene una serie de clústeres representando cada una de las rocas. Además se implementa un filtro de manera que rocas detectadas con un volumen menor al impuesto por el usuario, no serán consideradas, y finalmente utilizando esta información se entrega una línea en la que se recomienda comenzar el carguío. Este sistema fue sujeto a una serie de pruebas con distintas rocas en diferentes configuraciones obteniendo un error promedio de 14,17 %. También fue sujeto a prueba en un ambiente húmedo, en el que el rendimiento se mantuvo constante y a pruebas en un ambiente con polvo, en donde el láser no fue capaz de atravesarlo por lo que no se obtuvieron resultados. Finalmente se encontró que el tiempo en el que se entrega una nube de puntos por el sistema es 12 segundos y se realizó un análisis teórico para concluir que estos resultados son representativos en un ambiente real. Concluyendo, se desarrolló un sistema capaz de diferenciar las rocas relevantes del fino, obteniendo su granulometría utilizando el framework ROS y el hardware requerido. El trabajo realizado abre las puertas para el desarrollo y prueba de nuevas estrategias de carguío autónomo en el AMTC. Como trabajo futuro se propone caracterizar rigurosamente el desempeño del láser en ambientes con polvo y realizar pruebas con un LHD a escala para determinar la efectividad de la estrategia de carguío entregada en este trabajo, además de una serie de sugerencias para mejorar el desempeño del algoritmo desarrollado.

Ingeniera Civil de Minas / 23/08/2023

Ingeniero Civil de Minas / La Compañía Minera Cerro Negro es una empresa que se dedica a la producción y venta de cátodos y concentrado de cobre. El método de explotación utilizado para la recuperación de minerales es el rajo abierto. Actualmente, debido a los elevados costos de la energía y el alto nivel de inversión que significa la incorporación de nuevas tecnologías que mejoren los rendimientos y la productividad, Cerro Negro está en un proceso de desarrollo de planes de contingencia con el propósito de optimizar sus operaciones mineras. Es en este escenario en el cual se ha propuesto mejorar las operaciones de perforación y tronadura, dado la importancia que tiene la conminución de la roca en la primera etapa de fragmentación del mineral, donde una granulometría adecuada puede generar un importante ahorro en los procesos posteriores. En la operación actual de P&T se observa como resultados una alta presencia de sobretamaños post tronadura. Esto último se refleja en elevados costos de operación, atribuidos principalmente a la reducción secundaria. Debido a lo anterior, esta memoria tiene como objetivo general la implementación de nuevas metodologías operacionales, de modo de obtener un producto con una granulometría adecuada a los requerimientos de los procesos aguas abajo. El desarrollo de este estudio consistió en ajustes de las mallas de tronadura por sectores y litologías del rajo. Para ello se compararon los resultados de los diseños propuestos con los del diseño actual (caso base), en cuanto a curvas de distribución de tamaño, niveles de vibración y costos. La herramienta utilizada para el análisis granulométrico fue el software ImageJ, mientras que el análisis vibracional se abordó de manera teórica en base al formulismo desarrollado por la Oficina de Minería de Superficie, debido a la falta de recursos económicos de la Compañía. Los resultados de los estudios indicaron que el factor de carga que se debe utilizar, para un diámetro de perforación de 4 , no debe superar los 286 (g/t) en mineral; mientras que, en el caso del lastre, no debe ser mayor a 191 (g/t). Además, en relación a la práctica operacional, se estimó conveniente cargar el explosivo incorporando un taco intermedio, lo que requiere dos Detonadores del tipo Nonel más dos Amplificadores por pozo (doble cebo). Por último, para el amarre en superficie, se recomendó la utilización de retardos bidireccionales de 17 ms entre filas. La aplicación de estos cambios significó una disminución del sobretamaño resultante para las diferentes mallas, desde un máximo de 19 % a un mínimo de 9 %. Se logró también disminuir el factor de carga desde valores superiores a los 300 (g/t) en mineral a valores entre 220 (g/t) y 290 (g/t); mientras que, en el caso del estéril, se alcanzaron valores inferiores a 200 (g/t). Esto último se tradujo en una disminución de los metros perforados y del consumo de explosivos en el rajo, factores que son los de mayor incidencia en el costo global de P&T. Además, se logró controlar el nivel de vibraciones, imponiendo la condición que cada pozo se inicie con un tiempo único diferente del resto y que el retardo entre tiros sea siempre menor a 25 ms, condición que también contribuye a mejorar la granulometría del producto de la tronadura. En suma, con estas nuevas metodologías se logró una utilización más eficiente del explosivo, conclusión que se obtiene de la disminución de 2 (US$/t Mineral) del costo global de P&T. Por otro lado, el impacto del costo de P&T en el costo mina bajó en un 3,8 %. Sin embargo, esta disminución no se vio reflejada en el costo total mina (aproximadamente 22 [US$/t]), debido a que esta cifra se encuentra fuertemente dominada por los costos de carguío y transporte (>50%), y también por problemas que impidieron alcanzar la producción y movimiento de estéril programadas durante los meses del estudio.

Este estudio es parte del proyecto FONDECYT N° 1120234 “Geodinámica y tendencia evolutiva del sistema litoral de la mega ensenada de Coquimbo: hacia una prognosis de amenazas naturales para escenarios de cambios ambientales endógenos y exógenos. / Memoria para optar al título de Geógrafo / Se estudia la transferencia de masa entre la desembocadura del río Limarí, bahía Tongoy y bahía Barnes a través de la integración de unidades costeras, identificando las formas de acumulación, las relaciones morfosedimentológicas en los grupos de formas existentes y el transporte de masa en el litoral. Para la identificación de las formas de acumulación en las áreas de estudio, fue necesario realizar una descripción geomorfológica, identificando formas fluviales, fluviomarinas, terrazas marinas y formas eólicas. Para el análisis de las relaciones morfosedimentológicas se hizo necesario realizar análisis granulométrico según los procedimientos de distribución textural y morfoscópico de arenas, además de la mineralogía. Para el transporte de masa litoral se utilizó técnicas cualitativas a través del análisis multitemporal del ambiente de depositación, en un rango temporal de 27 años, analizando imágenes satelitales LandSat de los años 1987,1997, 2004 y 2011. Los resultados alcanzados denotan el fuerte control estructural y la orientación dominantemente oblicua de las bahías como factores que posibilitan la sedimentación de este sistema litoral, operando los principios de efecto de ensenada en éstas. Se considera que la fuente de abastecimiento de las bahías Tongoy y Barnes proviene de la cuenca del río Limarí, pero es necesario también considerar otros medios de transporte de sedimentos que no necesariamente tiene relación con el río ni su zona de descarga. El análisis multitemporal de las imágenes satelitales refleja que la transferencia de masa entre los diferentes sistemas se debe en el período reciente a condiciones que sobrepasen el umbral de transporte de sedimentos, esas condiciones se deben al aumento en la intensidad y torrencialidad de las precipitaciones. Las formas que reflejan cambios en los ambientes de depositación corresponden a flechas litorales y campos dunares las cuales son áreas sensibles a los aportes de sedimentos entre los sistemas. / It is studied that mass transfer between the Limarí river mouth, Tongoy bay and Barnes bay across of the integration of costal units, identifying accumulation forms, morphosedimentological, relations in the groups of existing forms and the mass transport in the coast. For identifying forms of accumulation in the areas of study, it was necessary to make a geomorphological description, identifying fluvial forms, river-marine, marine terraces and aeolian forms. For the analysis of morphosedimentological relations, it became necessary to perform granulometric analysis according to the procedures of textural distribution and sand morphocopic, including the mineralogy. For the transport of littoral mass we used qualitative techniques through the multitemporary analysis the depositional environment, a temporary range of 27 years, analyzing Landsat satellite images of the years 1987, 1997, 2004 and 2011. The results show the strong structural control and oblique orientation dominantly of the bays as factors that enable the sedimentation of the coastal system, operating the effect of cove principles in them. It is considered that the source of supply for Tongoy and Barnes bays comes from Limarí river basin, but it is also necessary to consider other transport means of sediments that does not necessarily have relation to the river or its discharge zone. The multi-temporal analysis of satellite images reflects that the mass transfer between the different systems ocurred in the recent period due to conditions that exceeded the threshold of sediment transport, these conditions are due to increase in the intensity and heavy rainfall. The forms that reflect changes in the deposition environments correspond to coastal arrows and dune fields which are sensitive areas to the contributions of sediments between systems.