Ingeniera Civil de Minas / Actualmente la industria minera se enfrenta a procesos cada vez más complejos y desafiantes en la planificación de mediano y corto plazo; la tendencia a la baja en las leyes promedios de los yacimientos, el aumento de los costos operacionales, la mayor selectividad y aumento en mezclas de minerales, son las nuevas limitantes a la hora de lograr una cierta producción. La falta de herramientas computacionales que permitan incorporar todas estas variables en el proceso de planificación de Corto Plazo, obliga a los planificadores a utilizar métodos de aproximación manual, de prueba y error, aplicando sustanciales esfuerzos para generar planes de Corto Plazo que satisfagan todas las necesidades y que se ajusten a los lineamientos del Largo Plazo. El siguiente trabajo de título presenta la validación de la herramienta de optimización BOS2 en el área de Planificación Minera del Corto y Mediano Plazo en Compañía Minera Cerro Colorado (CMCC) de BHP Billiton. BOS2 fue desarrollado por Delphos, laboratorio de Planificación Minera de la Universidad de Chile. Es un software de optimización, cuya función objetivo es la maximización de cobre fino. Para ello BOS2 integra la variabilidad mineralógica del yacimiento, que constituye el principal desafío en el complejo proceso de planificación en CMCC. La validación es realizada por medio de pruebas o corridas numéricas, llevadas a cabo por la plataforma Virtual Mining Machine (VMM) desarrollada por Cube Mine, empresa constituida a partir del laboratorio Delphos. Las pruebas de validación replican el plan Budget de Mediano Plazo, para el año fiscal 2013 y 2014 realizado por CMCC, a fin de obtener comparaciones en los finos de cobre entregados con ambas metodologías. Las pruebas de optimización se realizaron durante los meses de Abril a Julio del presente año. Los resultados observados en la primera etapa de validación, dan cuenta sólo de un 83% del compromiso de los finos de cobre del plan CMCC. A partir de estos hallazgos se identificaron oportunidades de mejoras técnicas para la aplicación del modelo en base a la liberación de restricciones. En efecto, al tomar la decisión de liberar la restricción de distancias entre fases contiguas, se alcanza un 97% de los finos estipulados en el plan CMCC, dando cuenta preliminarmente de la validez de esta herramienta en el proceso de planificación. Los resultados más relevantes del estudio se presentan en la siguiente tabla comparativa: Plan CMCC Validación 1 Validación 2 Material Procesado [Kton] 39,995 36,286 39,881 Finos de Cobre [Kton] 448 373 437 Remanejo [Kton] 4,713 4,567 3,444 Tal como se mencionó la validación 1 corresponde a la primera corrida numérica del modelo de optimización, mientras que la validación 2 corresponde al modelo con decisiones de mejoras técnicas, en las que se evidencia un aumento en los finos de cobre y mayor coherencia con el plan de CMCC, al mismo tiempo la disminución de un 27% en el remanejo de materiales indica un potencial de beneficio para el negocio.

Geólogo / La acidificación y el constante aumento en el nivel de los océanos producto del cambio climático global son factores capaces de instaurar cambios en las condiciones geoquímicas de los sistemas costeros. En estos ambientes, la movilidad y el transporte de contaminantes es controlado por la capacidad de adsorción y estabilidad de (hidro)óxidos de hierro. Se investigó la capacidad de retención en los sorbentes comunes en la zona de oxidación de desechos mineros y suelos sulfatados ácidos (ferrihidrita, schwertmannita, jarosita, goethita) con el fin de establecer la estabilidad y el transporte de As bajo un escenario de completa saturación en agua marina. Las síntesis de ferrihidrita y goethita demostraron ser capaces de retener hasta 3% del peso del metaloide de manera superficial. Al ser saturados en agua marina los óxidos presentaron diferencias en su capacidad de retención según el tipo de incorporación de As y la estabilidad del sorbente. De manera general, las muestras con As coprecipitado resultaron mejores sorbentes que las muestras con As adsorbido. Esta diferencia en la retención se debe principalmente a la distinta cinética entre los procesos de difusión y de interacción entre complejos en la superficie de los óxidos. Para jarosita, la mayor liberación registrada puede corresponder como en el caso de goethita a una diferencia en la estabilidad de los complejos superficiales entre las condiciones de síntesis y el electrolito. En los sistemas costeros la estabilidad de los distintos óxidos debe ser considerada en su conjunto teniendo en cuenta variables como la interacción entre los complejos superficiales y los iones del medio, la cinética de transformación entre fases o los procesos de disolución.

Ingeniero Civil Electrico / Este trabajo se enmarca dentro de un proyecto de automatización de vehículos terrestres del Centro Avanzado de Tecnología para la Minería perteneciente a la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Este proyecto tiene por propósito construir un vehículo autónomo, capaz de operar en un ambiente similar al encontrado en mineras. El objetivo general de la presente Memoria de Título es el desarrollo de una estrategia de control para el seguimiento de trayectorias en un vehículo autónomo terrestre, todo lo anterior en ambiente de simulación Matlab Simulink. También es parte de este trabajo sentar las bases para la implementación de estas estrategias de control en un vehículo a escala real. Se tomará en cuenta, como referencia para el ajuste de las leyes de control, la utilización de un automóvil marca Volkswagen modelo Tiguan. El trabajo realizado se divide en tres etapas: investigación bibliográfica, análisis de opciones y diseño de leyes de control; implementación de controladores en simulador; y finalmente, sintonización, validación de estrategia y análisis resultados. En la primera etapa se presentan antecedentes y métodos encontrados en la literatura que suelen utilizarse para solucionar el problema de seguimiento de trayectoria. Luego, se escogen dos posibles métodos: el primero es un controlador diseñado a partir de la estrategia de control por modo deslizante (SMC por su sigla en inglés) y el segundo corresponde al utilizado anteriormente en un Volkswagen Touareg Stanley, desarrollado en la Universidad de Stanford). Durante esta etapa también se derivan las ecuaciones de la ley de control, de ambos métodos, para ser aplicadas al modelo del automóvil. La segunda etapa del trabajo consiste en implementar los controladores escogidos previamente. Los códigos son escritos en Matlab y se utiliza la plataforma Matlab Simulink para implementar el seguimiento de trayectoria. Además de los controladores, el sistema requiere de un planificador de trayectoria, el modelo del vehículo y controladores específicos de más bajo nivel; los últimos dos fueron implementados en Matlab Simulink en etapas anteriores del proyecto y se reproduce la salida del planificador para este trabajo. Por último, luego de tener una plataforma de simulación para ambas estrategias de control, se ejecutan variadas pruebas. En una primera instancia se realiza, a base de prueba y error, la sintonización de todos los parámetros de los controladores con el objetivo de minimizar el error cuadrático medio para una trayectoria predefinida. Luego, se procede a pruebas en distintos escenarios y para distintas trayectorias, las que incluyen cambios de velocidad y trayectorias con discontinuidades. Además se intenta cuantificar el comportamiento de los sistemas controlados a partir de la medición de características del error, tales como los tiempos de respuesta y estabilización. Finalmente, se escoge como el mejor controlador al propuesto por el grupo de Stanford y se sugiere para ser implementado en el Volkswagen Tiguan. Así mismo, se presenta un método para sintonizar el controlador en el automóvil sin necesidad de realizar prueba exhaustivas para todos los casos. Además, queda planteado como trabajo futuro la implementación del controlador en lenguaje C++ para ser incluido en el automóvil del AMTC.

Ingeniero Civil Mecánico / En el norte grande de Chile existe el potencial de energía solar más grande del mundo y también en esta área la demanda de energía eléctrica viene en su mayoría la minería del cobre que representa un 80% del consumo. La matriz energética de este sector viene dominada por termoeléctricas en base a combustibles fósiles, principalmente carbón por lo que tiene altas emisiones de CO2. Existen 2 tipos de tecnologías para generar energía eléctrica a partir de la energía solar, los paneles fotovoltaicos y la tecnología termosolar. Esta última se divide en tres tipos; cilindro parabólico, Fresnel y torre central, las cuales generan electricidad mediante una turbina a vapor (ciclo Rankine). Este vapor se genera por medio de colectores y receptores que concentran la radiación solar para alcanzar grandes temperaturas de entre 250ºC y 600ºC dependiendo de la tecnología. La ventaja de estas tecnologías es que poseen altos factores de planta. Después de un análisis de optó por la tecnología de torre central con almacenamiento de sales fundidas. El gran inconveniente en la utilización de estas tecnologías termosolares es el tema de refrigeración debido a que los lugares donde generalmente se instalan son áridos y carecen de agua para refrigeración. La refrigeración por aire merma la generación en un 7,14% como se calculó y hace el proyecto mucho menos rentable. Dentro de los procesos mineros para la obtención de cobre está la lixiviación y la biolixiviación, procesos que se desarrollan a temperatura ambiente pero que reaccionan favorablemente a aumentos de temperatura como se analizó en dos estudios. Los flujos de soluciones ácidas varían desde los 0,1-10 m3/hora por metro cuadrado de pila de lixiviación lo que genera caudales de varios miles metros cúbicos por hora. Es por esto que se propone la cogeneración, usando las soluciones ácidas de las pilas de lixiviación para para el bloque de condensación de la central termosolar. Esto es muy viable debido a los grandes caudales que presentan las pilas de lixiviación. Además se obtiene una mayor obtención de cobre como demuestran los estudios y un mayor rendimiento de los procesos de lixiviación y biolixiviación lo que significa mayores ingresos económicos para la empresa minera. La evaluación económica demostró que la cogeneración daba tasas de retorno de un 31,7% contra un 12,8% de la misma planta con refrigeración por aire. Las centrales con cogeneración demostraron ser rentables para precios de energía eléctrica de 100 USD/MWh mientras que la central con refrigeración por aire ya no es rentable bajo un precio de 125 USD/MWh. También se comprobó que la rentabilidad de los proyectos es mayor con un almacenamiento térmico de 13 horas versus uno de 10 horas.

Ingeniera Civil de Minas / Los esfuerzos in situ son aquellos que son intrínsecos del macizo rocoso y se dividen en esfuerzo tectónico y gravitacional. Estos son una de las condiciones iniciales más importantes para estimar las solicitaciones que pueden desarrollarse en una obra de ingeniería de rocas. El buen conocimiento permite diseñar adecuadamente las labores mineras, obteniendo así excavaciones estables y más seguras. El objetivo general de este trabajo es desarrollar una metodología que permita ajustar estadísticamente un modelo representativo de una base de datos de mediciones de esfuerzos in situ, junto con relacionarlo con el tectonismo de la región. La metodología propuesta para establecer el modelo de esfuerzos in situ queda dada por cuatro partes: 1. Filtrar la base de datos, usando el criterio de Chauvenet para la carga litostática y la regresión lineal del criterio de Mohr-Coulomb. 2. Formar el modelo sujeto a tres restricciones: intervalo de confianza del criterio de Mohr-Coulomb, primer invariante de esfuerzos y razón de esfuerzos b=(σ_2-σ_3)/(σ_1-σ_3). 3. Plantear una serie de modelos que se diferencian en su cantidad de parámetros. La función objetivo se define a partir de los errores cuadráticos entre los esfuerzos principales del modelo y la base de datos. Para identificar el modelo óptimo se utiliza selección estadística de modelos. 4. Calcular las orientaciones para el modelo seleccionado. Los modelos obtenidos se comparan con modelos propuestos por otros autores y aceptados en la literatura. Esta comparación entrega magnitudes y orientaciones de los esfuerzos consistentes, lo que permite concluir que la metodología presentada estima adecuadamente el comportamiento de la base datos. La siguiente tabla presenta el tensor de esfuerzos obtenidos para Chile y Canadá. Chile Canadá Grad. [MPa/m] Inter. [MPa] Grad. [MPa/m] Inter. [MPa] EN 0,002 0,000 0,002 0,121 EV 0,010 0,309 0,005 0,000 NV 0,007 0,235 0,006 0,000 EW 0,021 9,462 0,020 10,387 NS 0,011 5,648 0,028 18,200 V 0,027 0,000 0,026 0,000 Se evalúa el impacto de los esfuerzos in situ en el diseño de diversas labores mineras subterráneas, tales como pilares, caserones y galerías. Las variables utilizadas para medir el impacto son: la carga promedio sobre el pilar, la magnitud de la sobre-excavación en caserones, la zona fracturada en túneles y el impacto en el diseño de soporte en galerías. Los resultados ilustran que cuando los esfuerzos presentan un comportamiento hidrostático la estabilidad de las excavaciones es mayor. Se aprecia que las tendencias obtenidas en función de la razón de esfuerzos horizontales y verticales (k), son lineales para pilares, caserones y túneles. En el caso del soporte el espaciamiento de los pernos disminuye y el espesor de shotcrete aumenta, a medida que aumenta la razón de esfuerzos k. Parte de este análisis demuestra que existen diversos factores que afectan el diseño de labores mineras, sin embargo, es importante como paso inicial y base conocer el estado preexistente en la roca y sus propiedades geomecánicas.

Ingeniero Civil de Minas / La tecnología de molienda con rodillos a alta presión (HPGR: High Pressure Grinding Rolls) surge como una alternativa atractiva en las operaciones de conminución, debido al uso eficiente de la energía en el mecanismo de ruptura. En la actualidad existen modelos para la simulación de la operación del HPGR lo suficientemente desarrollados para predecir la distribución de tamaños del producto, la capacidad de tratamiento y el consumo de energía. El objetivo de esta memoria es evaluar las fortalezas y debilidades de dos (2) modelos fenomenológicos para este equipo, el desarrollado por Morrell (1998) y el desarrollado por Torres y Casali (2009). Estos modelos se han implementado en diversos software de simulación de procesamiento de minerales, tales como JkSimMet y MolyCop Tools respectivamente. Para lograr lo anterior se utilizará al software Microsoft Excel. Al programar ambos modelos bajo la misma plataforma de ejecución se procede a realizar el ajuste de los parámetros y a validar la capacidad de predicción de cada uno. En el desarrollo de este trabajo se utiliza una base de datos construida con pruebas piloto, escala de laboratorio e industrial, que fueron recopiladas de revistas científicas y tesis. Al trabajar con los datos obtenidos, se realiza una validación cruzada, con el fin de lograr una buena comparación entre los modelos, en donde un 68% del total del set de datos se utiliza para realizar el ajuste de los modelos y el 32% para calcular la capacidad predictiva de los mismos. Para el modelo de Morrell es posible afirmar que presenta una buena capacidad de ajuste y de predicción para la granulometría del producto obtenido en el borde de los rodillos, esto debido al supuesto que utiliza en la formulación del modelo de granulometría, en que asume que la ruptura es como la de un chancador. A diferencia del modelo de Torres y Casali, en que se modela como una serie de molinos de bolas que trabajan a distintas potencias. En el caso del modelo de Torres y Casali se destaca los bajos errores, tanto de ajuste como de validación, en la estimación del consumo específico de energía, presentando errores menores a un 7%. La principal razón de esta diferencia es que el modelo mencionado incorpora la presión en el cálculo de la potencia, en cambio el modelo formulado por Morrell no la considera en sus cálculos, siendo necesario utilizar el torque del motor del equipo. En resumen, ambos modelos presentan ventajas por sobre el otro, por lo que se debe tener claro el para qué se necesita la simulación. De esta manera, se podrá seleccionar un adecuado modelo a utilizar. En conclusión, considerando el punto de vista energético, conviene utilizar el modelo de Torres y Casali, dado que predice de mejor manera el CEE y con una buena estimación de la granulometría del producto total. Si se le quiere dar prioridad a la distribución de los tamaños de los productos del equipo, es conveniente considerar el modelo de Morrell, debido a que ajusta y predice con un bajo error la granulometría del producto global, y con mayor precisión la del producto de los bordes de los rodillos. Se espera que con este trabajo sea posible entregar una herramienta de evaluación para posteriores mejoras en los diferentes simuladores, y de esta manera continuar optimizando e impulsando el uso del equipo HPGR.

Ingeniero Civil Industrial / El desarrollo de Proyectos Sociales por parte de las grandes empresas ha venido tomando cada vez más fuerza en Chile. Lo anterior se debe a que las comunidades están cada vez más empoderadas y conscientes de sus derechos, lo que ha generado algunos enfrentamientos entre dichas comunidades y las empresas que realizan sus operaciones en la zona. Estos conflictos entre las empresas y las comunidades traen consigo grandes pérdidas para aquellas debido a que, por un lado, las comunidades impiden su correcto funcionamiento, y por otro, estos conflictos atraen a los medios de comunicación y la opinión pública provocando que las autoridades tomen acción para tratar de solucionarlos. Lo anterior genera más presión sobre las empresas, las cuales se ven obligadas a invertir una mayor cantidad de dinero para poder superar los inconvenientes y volver a obtener la licencia social que les otorga la comunidad para operar en la zona. Anglo American adelantándose a estos posibles acontecimientos negativos ha estado generando y aplicando una serie de herramientas y metodologías para lograr una mejor relación entre la comunidad y la empresa. Entre las herramientas de medición interna destaca la SEAT, la cual le permite a la empresa comparar cada una de sus faenas a nivel mundial en varios aspectos entre los que destacan las iniciativas sociales. También resalta la utilización de la metodología del marco lógico, la cual permite realizar los macro procesos de planificación, ejecución, monitoreo y evaluación de los resultados de la mayoría de los proyectos sociales que se desarrollan durante el año. Sin embargo y a pesar de los esfuerzos mencionados anteriormente, la empresa no está logrando obtener los resultados deseados en algunos de los proyectos sociales que han desarrollado. Esta falta en la obtención de resultados ha sido un tanto desconcertante para la empresa porque han invertido una cantidad considerable de recursos para asegurar un correcto desarrollo de aquellos, lo cual ha generado una preocupación dentro de la empresa, pues el hecho de no cumplir con los objetivos planteados en los proyectos puede ocasionar problemas a mediano y largo plazo con las comunidades, dado que no se está cumpliendo en su totalidad con lo acordado con estas. Ante esta situación es que el presente trabajo tiene como objetivo rediseñar los macro procesos de planificación, ejecución, monitoreo y evaluación de los Proyectos Sociales de la empresa con el fin de obtener una mayor eficiencia en el desempeño de sus actividades y una mayor efectividad en el logro de sus objetivos. Para lograr lo anterior, se iniciará con un diagnóstico de los macro procesos, a partir del cual serán extraídas sus principales fortalezas y debilidades. Luego serán propuestas mejoras para las debilidades detectadas, en donde aquellas estarán basadas en la modificación de algunas herramientas, en el reordenamiento de las labores internas, en la elaboración de indicadores, entre otras. Luego de generar las propuestas, se procederá a realizar una evaluación Ex Ante de estas para ver si son factibles de realizarse en términos del costo y del tiempo requerido para llevarlas a cabo. Una vez concluido este análisis, serán detallados los posibles efectos e impactos que generarían en cada uno de los involucrados, y finalmente será indicada la forma en que estas mejoras deben ser incluidas en cada uno de los procesos; además una agenda será establecida, la cual tendrá la utilidad de estructurar los periodos de tiempo dedicados a cada uno de estos procesos.

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Magíster en Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Industrial / El problema de programación minera de corto plazo en minería a cielo abierto abarca un gran espectro de decisiones operacionales. Estas decisiones deben tomarse a nivel de extracción minera, transporte de material y durante los procesos de planta a los se somete el mineral obtenido. Además de las muchas decisiones, deben tomarse en cuenta un número considerable de restricciones operacionales al momento de secuenciar la extracción de las diferentes áreas de la mina que se encuentran en explotación. Estas restricciones incluyen interferencias entre equipos (palas) en operación, distancias de seguridad entre diferentes zonas de la mina en explotación, conectividad al interior de las áreas explotadas, capacidades de transporte, de planta y emisiones de contaminantes, entre otras. Esto, sumado a la responsabilidad de cumplir con las metas impuestas por la planificación minera de largo plazo. Para resolver el problema de programación de corto plazo en minería a cielo abierto se recurrió a un método heurístico, debido a la complejidad y al gran número de combinaciones posibles en la toma de decisiones. El problema es dividido en dos subproblemas: Mina y Planta. Para resolver el Subproblema de Secuenciamiento en la extracción minera se recurre a la utilización de una técnica heurística conocida como Backtracking o Vuelta Atrás, la cual se genera árboles compuestos por nodos que representan los estados temporales de la mina a medida que la extracción avanza. En caso de que algún nodo represente un estado que no cumpla con las restricciones operacionales (nodo infactible), la técnica vuelve atrás uno o más nodos y continúa buscando una solución factible hasta encontrarla. Para el Subproblema de Programación de Planta se utiliza un modelo de programación lineal tomando como información de entrada la solución obtenida en el subproblema anterior. El resultado obtenido corresponde a una herramienta capaz de generar programas mineros de corto plazo de calidad que cumplen satisfactoriamente con todas las restricciones operacionales y con las metas impuestas por la planificación de largo plazo. Además, la metodología propuesta es lo suficientemente flexible como para permitir la interacción con el planificador minero. Finalmente, los tiempos de ejecución del método son muy bajos, por lo que el planificador es capaz de utilizarlo para analizar diferentes alternativas y escenarios de forma rápida y eficiente. Todo lo anterior consiste en un gran avance al acercar la planificación a la operación en la industria minera.

Magíster en Minería / Ingeniero Civil de Minas / La minería chilena se ha mostrado como el eje impulsor del desarrollo económico del país, tanto a nivel industrial como permitiendo gran parte de las políticas públicas del Estado. No obstante lo anterior, el sector se ha desarrollado principalmente en el mercado del cobre, obviando por su magnitud otras riquezas minerales existentes. De aquí nace la interrogante sobre la manera en que se han utilizado recursos minerales de gran importancia nacional distintos del cobre, como por ejemplo, el molibdeno. Así, el objetivo de este trabajo radica en el estudio de la eficiencia en el uso de los recursos de molibdeno extraídos en Chile. El trabajo realizado comprende 3 secciones principales. La primera de ellas caracteriza el mercado y la industria del molibdeno, lo que permite entregar las bases para comprender este sector. Luego se propone un modelo de optimización dinámica para la utilización de los recursos de molibdeno en base a una estrategia de inventarios que maximiza el valor de las ventas en el período evaluado. Así, se da la posibilidad de investigar sobre las herramientas de políticas públicas que permiten incrementar los niveles de bienestar social, tanto en forma de eficiencia económica como de tipo distributiva. En términos de mercado, la producción nacional se encuentra liderada por la empresa estatal Codelco (56% de participación) y a nivel país ocupa el tercer puesto a nivel mundial con un 17% de la producción de fino. Los resultados del modelo utilizado dan cuenta de la existencia de una posibilidad de crear mayor valor por medio de la estrategia de inventarios, manteniendo un stock intertemporal de recursos, que realizado de manera adecuada, habría aumentado el valor cerca de un 20% en el horizonte evaluado. Además, la sensibilidad realizada a éstos resultados permite sostener que ante una importante variación de los parámetros de entrada se mantiene un impacto positivo en su implementación. Por otro lado, un punto importante de las políticas minerales se asocia a la oportunidad de disponer de un sistema de tributación especial para el molibdeno, el cual en su calidad de subproducto genera una mayor tasa de renta económica al no cargar con los costos de extracción y la gran parte de los de procesamiento. No obstante, el análisis no contiene los efectos en todo el mercado que pudieron ocurrir, en particular sobre la producción o el precio. El trabajo da cuenta del enorme potencial chileno para generar valor en la industria del molibdeno y fomenta la importancia que tiene contar con una planificación estratégica como país hacia las distintas riquezas minerales que se tienen.