El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Los proyectos mineros, que implican la extracción de valiosas materias primas de la tierra, los cuerpos mineralizados y las vetas son fundamentales a medida que aumenta la demanda mundial. El material parcialmente procesado en las operaciones mineras es el fluido slurry, su transporte mediante tuberías de las cuales en gran porcentaje son líneas corta o mediana, optimizan el proceso en las mineras. Por lo tanto las bombas centrifugas son una opción clara para este tipo de aplicaciones, en donde trasportar por bombas y tuberías el slurry es más rentable que el uso de vagones o cintas transportadoras. A diferencia de fluidos como aguas servidas o aguas claras, la pulpa altera el desempeño de la bomba y por ende también sus partes internas. En el trasporte de slurry es de suma importancia el análisis de las velocidades en la tubería, evitando la deposición y bloqueos en el transporte para que la bomba funcione satisfactoriamente. El slurry por lo general es altamente abrasivos y si no analizamos los principales parámetros como sus características o propiedades físicas y reológicas con una aproximación a la realidad, no tendremos un diseño óptimo para un sistema de transporte hidráulico del fluido Slurry. En la presente monografía tiene como objetivo optimizar el sistema de bombeo del fluido slurry mediante el uso de electrobomba de última generación efectuado para una empresa del sector minero, la cual por razones de confidencialidad, será llamada Empresa Minera. / Trabajo de suficiencia profesional

Ingeniero Civil Mecánico / El reemplazo de revestimientos de los molinos en la etapa de molienda produce que los procesos mineros se detengan por bastante tiempo, por lo que el diseño de aceros que tengan una buena resistencia al desgaste producto de moler las rocas y una dureza aceptable para esta labor, puede ser muy útil para la industria minera y para Chile. Por lo anterior, en este trabajo se diseñan aceros para revestimientos de molino SAG y bolas de molienda. Además de esto, se estudian relaciones microestructura-propiedades en aceros bainíticos, se diseña la composición de aceros bainíticos para bolas y revestimientos, y seleccionan los tratamientos térmicos. El estudio se centra en aceros bainíticos debido a que tienen una mejor relación entre dureza y resistencia al desgaste que los aceros perlíticos, los cuales son actualmente utilizados en la industria minera para revestimientos de molinos. Además, los aceros bainíticos presentan una mejor resistencia al desgaste a una misma dureza que los aceros martensíticos utilizados para confeccionar las bolas de molienda. La metodología es buscar bibliografía apropiada, para luego seleccionar aceros según ésta y así solicitar diagramas CCT (Transformación por enfriamiento continuo) de los aceros seleccionados a la Universidad Federico Santa María, los cuales son obtenidos mediante un programa computacional, e intersectados con las curvas de enfriamiento de las bolas y los revestimientos confeccionadas con tratamientos térmicos utilizados en la industria. Después, utilizando ecuaciones se obtienen las propiedades de los aceros estudiados. Las aleaciones seleccionadas son las siguientes: - Bolas de Molienda: Aleaciones con la siguiente composición: 0,7%C-2%Mn-1%Cr-2%Si-0,25%Mo para enfriamiento con agua con agitada fuertemente y 0,7%C-0,7%Mn-1%Cr-2%Si-0,5%Mo para enfriamiento con agua agitada violentamente. - Revestimientos (Lifter y Parrilla): Aleación con la siguiente composición: 0,3%C-0,7%Mn-2,5%Cr-2%Si-0,5%Mo para enfriamiento con aire forzado. Las propiedades mecánicas para los revestimientos son: - Límite de fluencia lifter: 1528,5 [MPa]. Límite de fluencia parrilla: 1551,8 [MPa]. - Dureza lifter: 513,1 [HB]. Dureza parrilla: 518,2 [HB]. - Tenacidad lifter: 59 [MPa√m]. Tenacidad parrilla: 59,39 [MPa√m].

Ingeniero Civil Mecánico / Los molinos de jaula son considerados de la clase de molinos de chancado de impacto, pues realizan la molienda del material que ingresa a través de choques con las barras de las jaulas que giran en sentidos opuestos. Las aplicaciones más comunes son para molienda de material seco como carbón, caliza, minerales de hierro, mineral de potasio, entre varios otros materiales. Su principal ventaja sobre otras tecnologías para molienda es la precisión en la obtención de distribuciones granulométricas deseadas con baja generación de finos. Con el fin de poder hacer mejoras a un diseño de molino del cual se tienen antecedentes y que en operación ha fallado por el fenómeno de corrosión bajo tensión (SCC) por procesar sales húmedas de cloruro de potasio; es que en este trabajo se busca dar respuestas a la interrogante sobre qué distribución granulométrica del material a la salida se esperaría para distintas formas geométricas de las jaulas y variadas condiciones de operación. Se ha guardado reserva respecto de qué empresa es la que opera dicho molino. Las mejoras que se buscan hacer al molino del cual se tienen antecedentes, son basadas en cambios geométricos de las jaulas, a fin de disminuir los esfuerzos sobre éstas, y así, disminuir el efecto del fenómeno de SCC. Dichas mejoras repercutirían en el desempeño de la molienda. Por lo que en este trabajo se genera un modelo que describe la circulación del material dentro del molino mientras es fraccionado, con el fin de describir la distribución granulométrica del material a la salida y así evaluar el desempeño de la proposición de mejora de geometría. El modelo desarrollado es capaz de analizar distintas geometrías de jaulas, así como también distintas condiciones de operación y de distribuciones granulométricas del material ingresado. Se han elegido tres casos de estudio que varían la geometría de las jaulas respecto del molino del cual se disponen antecedentes. El modelo de circulación y fracturación generado indica que los casos de estudio seleccionados producen una distribución granulométrica similar a la del molino de los antecedentes. Los casos de estudio han sido analizados respecto a su resistencia mecánica mediante software de elementos finitos, resultando tener mejor desempeño que el caso de estudio original (CE1). Se disminuyen drásticamente los esfuerzos hasta un 38% respecto a CE1 en la zona crítica donde presentan fractura los especímenes reales debido al fenómeno de SCC. Este resultado significa además un aumento de la vida del equipo. Por otro lado, se obtiene del análisis de vibraciones que el desempeño de los casos de estudio seleccionados no presentan problemas respecto a efectos dinámicos asociados a resonancia. En conclusión, se ha generado un modelo físico con el cual se ha podido describir el desempeño en molienda de tres variaciones al modelo original de las jaulas. Las cuales mantienen la distribución granulométrica original y se espera que tengan un mejor desempeño ante SCC, sin problemas de resonancia.

En la actualidad, el desarrollo de la minería artesanal en las diversas partes del país está dividida en la minería que se desarrolla informalmente, a espaldas del estado peruano, y la minería formal artesanal, que se desarrolla bajo las leyes y con una serie de beneficios que se otorga. Existen diversos esfuerzos por parte del gobierno para cambiar poco a poco la cara de la minería artesanal, como la ley de formalización de la minería artesanal informal, o el proyecto GAMA, que significa Proyecto de Gestión Ambiental en la Minería Artesanal, y se desarrolla conjuntamente entre los países de Suiza y Perú. Los problemas que se han detectado en cuanto al desarrollo a la minería artesanal van ligados al tema social, económico, ambiental y tecnológico, en lo que respecta al problema ambiental están relacionado al excesivo desperdicio de mercurio por nombrar uno, y en lo que se refiere a los problemas tecnológicos básicamente se refiere a como realizan sus operaciones, lo simple de las técnicas o prácticas empleadas por los mineros artesanales en sus actividades de extracción y la satisfacción que encuentran con los resultados obtenidos, reflejan una actitud conformista y conservadora de los métodos de explotación que emplean. Actitud conservadora que se refuerza con el desconocimiento de alternativas técnicas y la desconfianza que les genera tecnologías ajenas, cuando estas tecnologías no le permiten el control directo sobre el producto de su trabajo individual o resultan poco transparentes para ellos; por ejemplo, retortas y plantas de procesamiento de mineral. La ingeniería puede jugar un rol dentro del proceso de formalización minera, facilitando soluciones tecnológicas, simples y transparentes. En ese sentido, el presente trabajo involucra el diseño de un sistema automatizado de molienda, con características particulares que satisfacen los requerimientos de la minería artesanal. Se ha elegido el proceso de molienda, pues es uno de los más importantes, cuyo resultado afecta directamente la recuperación del material. En el capítulo 1 se presenta la problemática que gira en cuanto al desarrollo de la minería artesanal. En el capítulo 2 se explican los requerimientos que tiene que cumplir el sistema mecatronico diseñado, así como también el concepto de solución a la problemática planteada. En el capítulo 3, se especifican los sensores y actuadores del sistema de molienda, además, se detallan los planos de ensamble y despiece del sistema de molienda y por último se presentan los diagramas de control que hacen posible el funcionamiento del sistema diseñado. En el capítulo 4 se presentan los costos del sistema electrónico, del sistema de potencia y de los elementos mecánicos. En el capítulo 5 pertenece a las conclusiones del sistema diseñado para solucionar la problemática planteada. / Tesis

El principal objetivo de este trabajo de titulo es la realización de un análisis técnico-económico que permite establecer la factibilidad de utilizar motores de inducción para el accionamiento de un molino de bolas, aplicando criterios de eficiencia energética en su diseño. Primero se analiza las principales configuraciones utilizadas actualmente para el accionamiento de un molino de bolas, optando por la utilización de un accionamiento de piñones gemelos utilizando motores de inducción de rotor bobinado por su bajo costo, pero agregando la característica de velocidad variable para aumentar la eficiencia del sistema. Luego, se investigó los métodos más utilizados para el control de un motor de inducción de rotor bobinado, escogiendo un rango de velocidad de 85-110% y el uso del accionamiento Scherbius por su alta eficiencia. A partir de lo anterior se diseñó el sistema necesario para el accionamiento del molino, especificando las características técnicas del molino de bolas y los equipos eléctricos necesarios para su accionamiento. Además se realizó un análisis del sistema mecánico involucrado, el diseño de la electrónica de potencia y el sistema encargado de controlar la velocidad del motor. Diseñado el sistema para el accionamiento del molino de bolas, se creó un modelo matemático de los motores y el sistema de control de velocidad, todo bajo la plataforma Simulink de MATLAB. El estudio analizó la dinámica de las variables en todo el rango de velocidad del motor, prediciendo la dinámica del motor en operación. Por otro lado el análisis económico contempló una comparación de los costos de inversión y operación de las tres opciones más factibles para el accionamiento del molino: motor sincrónico sin escobillas, inducción jaula de ardilla e inducción de rotor bobinado. Además se realiza un análisis energético para distintos casos de operación y potencia nominal. Finalmente se concluye que la mejor opción corresponde a utilizar un motor de mayor potencia nominal al diseñado en un comienzo por el equipo metalúrgico, con el fin de operarlo al 85% de su velocidad nominal, ampliando de esta manera la capacidad para aumentar la velocidad a un 25%.

En la industria minera se puede encontrar una gran variedad de equipos que sirven para la disminución del tamaño de los minerales que se extraen del subsuelo. Uno de estos equipos es el molino de bolas que consiste en una superficie cilíndrica de acero que gira entre 4 y 20 revoluciones por minuto con mineral y bolas de acero en su interior. Esta acción produce la reducción del tamaño del mineral, pero también provoca el desgaste de su revestimiento interior. Lo que implica que las compañías programen varios paros al año para su inspección y mantenimiento correctivo. Por lo tanto, el presente trabajo de tesis tiene como objetivo final el diseño de un sistema de medición automático que pueda brindar una aproximación del perfil de desgaste que experimenta el revestimiento interior de los molinos mientras esté en funcionamiento. El sistema se diseña para el caso de un molino de bolas al cual ha sido sometido a un estudio de vibraciones de su carga en la zona de alimentación y descarga. Este cuenta con un sensor embebido en una pieza del revestimiento del molino compuesto principalmente de pistas conductoras. Cada pista se dispone a una altura distinta y en distintos puntos. De esta forma conforme se vaya desgastando el perfil del revestimiento, estas se irán abriendo. Aplicando un voltaje discreto a cada pista y verificando su retorno, se lograr verificar la integridad de las pistas y por lo tanto el nivel de desgaste. Ante la infiltración de señales de ruido provocado por el falso contacto de la carga conductora encima de las pistas abiertas, se logra filtrar estas señales mediante el uso de filtros pasa bajos activos y un circuito comparador. Después del acondicionamiento de las señales, estas viajan a través de cables debidamente protegidos para llegar al dispositivo de medición en la superficie exterior de la coraza. Este cuenta con módulos de control, almacenamiento de datos, control del tiempo real, y comunicación inalámbrica que son capaces de registrar y transmitir los datos a un dispositivo de recepción ubicado al exterior del molino. Este diseño brinda una aproximación a la dimensión del área del perfil del revestimiento permitiendo optimizar las paradas de los molinos solo a momentos donde se tenga que realizar el cambio del revestimiento. De esta forma también se aporta a las tecnologías que buscan la mejora continua del diseño de los revestimientos.

En la actualidad, el desarrollo de la minería artesanal en las diversas partes del país está dividida en la minería que se desarrolla informalmente, a espaldas del estado peruano, y la minería formal artesanal, que se desarrolla bajo las leyes y con una serie de beneficios que se otorga. Existen diversos esfuerzos por parte del gobierno para cambiar poco a poco la cara de la minería artesanal, como la ley de formalización de la minería artesanal informal, o el proyecto GAMA, que significa Proyecto de Gestión Ambiental en la Minería Artesanal, y se desarrolla conjuntamente entre los países de Suiza y Perú. Los problemas que se han detectado en cuanto al desarrollo a la minería artesanal van ligados al tema social, económico, ambiental y tecnológico, en lo que respecta al problema ambiental están relacionado al excesivo desperdicio de mercurio por nombrar uno, y en lo que se refiere a los problemas tecnológicos básicamente se refiere a como realizan sus operaciones, lo simple de las técnicas o prácticas empleadas por los mineros artesanales en sus actividades de extracción y la satisfacción que encuentran con los resultados obtenidos, reflejan una actitud conformista y conservadora de los métodos de explotación que emplean. Actitud conservadora que se refuerza con el desconocimiento de alternativas técnicas y la desconfianza que les genera tecnologías ajenas, cuando estas tecnologías no le permiten el control directo sobre el producto de su trabajo individual o resultan poco transparentes para ellos; por ejemplo, retortas y plantas de procesamiento de mineral. La ingeniería puede jugar un rol dentro del proceso de formalización minera, facilitando soluciones tecnológicas, simples y transparentes. En ese sentido, el presente trabajo involucra el diseño de un sistema automatizado de molienda, con características particulares que satisfacen los requerimientos de la minería artesanal. Se ha elegido el proceso de molienda, pues es uno de los más importantes, cuyo resultado afecta directamente la recuperación del material. En el capítulo 1 se presenta la problemática que gira en cuanto al desarrollo de la minería artesanal. En el capítulo 2 se explican los requerimientos que tiene que cumplir el sistema mecatronico diseñado, así como también el concepto de solución a la problemática planteada. En el capítulo 3, se especifican los sensores y actuadores del sistema de molienda, además, se detallan los planos de ensamble y despiece del sistema de molienda y por último se presentan los diagramas de control que hacen posible el funcionamiento del sistema diseñado. En el capítulo 4 se presentan los costos del sistema electrónico, del sistema de potencia y de los elementos mecánicos. En el capítulo 5 pertenece a las conclusiones del sistema diseñado para solucionar la problemática planteada.