Magíster en Minería / El trabajo de tesis presentado tiene como objetivo desarrollar una metodología que permita incorporar elementos adicionales del diseño, en particular el fondo del pit; en la generación de fases y el plan de producción. Para lograr este objetivo se utiliza como herramienta un algoritmo genético, que es una técnica de optimización estocástica basado en la teoría de reproducción natural. El problema de la planificación de una mina a cielo abierto tiene dos componentes principales: una componente espacial que define la extracción de fases y una componente temporal que determina en que momento minar las reservas de mineral. Históricamente existen dos metodologías: una basada en pits anidados e impulsada por el algoritmo de L&G, que es la usada actualmente; y otra propuesta por Johnson en 1968, que es el agendamiento directo de bloques desarrollada solo a nivel académico. La metodología tradicional, basada en pit anidados, se centra en la componente espacial, mientras que la metodología de agendamiento directo de bloques se centra en la componente temporal, la solución óptima está relaciona con el valor actual neto del mineral explotable. Este trabajo busca un enfoque integral, definiendo volúmenes (fases), que respetan ciertas condiciones operacionales de la extracción a cielo abierto y el agendamiento que permita alcanzar el VAN máximo. Para esto se utiliza un algoritmo genético que permite la generación de volúmenes que satisfacen ciertas condiciones espaciales. El algoritmo considera restricciones de precedencia, restricciones de capacidad, así como restricciones espaciales de tipo operacional. Las precedencias se resolvieron a través de un cono truncado, el mismo que por su base radial facilita el diseño operacional y su ángulo externo constituye el ángulo de talud. Las restricciones de capacidad corresponden a las capacidades máximas de mina y de alimentación a planta. También se calculan los anchos de operación de carguío mínimos, en donde se pone especial atención al ancho mínimo en el fondo de una fase, este fondo corresponde a la base del cono truncado. Para el agendamiento se utilizó un agendamiento basado en programación matemática, denominada fase-banco-destino, donde se incorpora una restricción de desfase de banco entre fases (min_lead y max_lead). Dentro del trabajo, se consideraron diferentes configuraciones para los parámetros de algoritmos genéticos; tales como el tamaño de la población y el número de generaciones. El proceso de agrupación de conos truncados en fases se realizó a través del algoritmo K-means. Se aplicó la metodología a un caso estudio para comparar los resultados del algoritmo con el enfoque tradicional, se demostró que era posible generar automáticamente volúmenes más próximos a los diseños operacionales y que los valores de VAN eran comparables con los obtenidos a través de la metodología tradicional de pit anidados. Finalmente se incorporó diseño a las fases generadas a través del algoritmo genético, las mismas que incrementaron su cantidad de material y perdieron un 20% en valor con relación al VAN inicial.

Ingeniero Civil de Minas / La evaluación de un proyecto minero depende de diversas dimensiones técnicas que permiten encontrar una correcta secuencia de explotación del yacimiento, estas corresponden a la estimación de recursos, geomecánica, metalurgia y modelos técnicos-económicos. La generación de un plan estratégico depende de la toma de decisiones realizada en distintos aspectos de las dimensiones mencionadas, donde los criterios utilizados están basados en la experiencia técnica y el conocimiento del depósito. Esto es una práctica instaurada en la industria y su aplicación desencadena efectos no cuantificados en etapas posteriores de la evaluación del proyecto. Es por esto, que la metodología propuesta pretende incorporar sensibilizaciones en los parámetros críticos de las dimensiones aludidas, estableciendo variaciones de estos para concebir múltiples planes de producción, que permitan vislumbrar todos los escenarios posibles. El objetivo de este trabajo consiste en una metodología que logre realizar un análisis de sensibilidad múltiple que permita valorizar el impacto de todos los criterios considerados en el proceso de evaluación y planificación de minas a cielo abierto, incluyendo la interdependencia entre los diversos parámetros a emplear y los indicadores evaluados. El estudio pretende comprender la influencia de las variables dentro del marco de la planificación estratégica; si bien el trabajo se basa en los impactos en el VPN, es necesario fundamentar los resultados en los distintos indicadores técnicos (LOM, razón estéril-mineral, etc.) y económicos (TIR, payback). La metodología es aplicada en dos casos de estudio para comprender el efecto en dos depósitos con características disímiles, donde se obtienen cambios sustanciales en la valorización económica cuando se realizan sensibilizaciones del precio del cobre (del orden de 40% en VPN). Otro efecto importante está dado por las escalas de producción, ya que al variar estos se consigue aumentar el VPN en un 30-35%, mejorando parámetros técnicos como la razón estéril mineral y LOM. También, las alteraciones son percibidas en el plan de producción, donde varían los tonelajes de las fases, existiendo planes que no son totalmente operativos. Efectos significativos se dan en el caso de las perturbaciones realizadas en la geomecánica, donde alteraciones en la inclinación provocan resultados dispares, cambiando enormemente el tonelaje del pit final, VPN, etc. Además, es necesario recalcar la interacción entre la estimación de los recursos y la planificación, donde el impacto de los criterios geoestadísticos depende claramente del depósito, ya que, para yacimientos más heterogéneos, el impacto de la información utilizada es alta, originando alteraciones en el VPN (hasta un 7%) y en el resto de los indicadores estudiados. Incluso, la estimación genera cambios en la distribución de las leyes y esto es advertido en los distintos planes de producción, donde varía el uso de las pilas de stock, ya que en algunos modelos el acopio es aprovechado en los primeros años y en otros, su empleo es más homogéneo en los periodos o es guardado para alimentar la planta en periodos finales. Finalmente, es imperante recalcar que la metodología expuesta debe ser considerada en todos los proyectos mineros que están en etapa de evaluación, para poder entrever y comprender previamente todos los escenarios posibles a los que se enfrenta el planificador y también permite establecer el énfasis requerido en los criterios que impliquen una mayor incidencia en el valor y planificación de un proyecto.

Ingeniero Civil de Minas / 05/04/2023

Tesis para optar al grado de Magíster en Minería / 12/06/2024

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo del presente trabajo es medir el impacto que tiene la dilución en la planificación de minas cielo abierto, para cuerpos altamente estratificados y vetiformes. En la actualidad la industria minera ha alcanzado un punto donde el descubrimiento de nuevos yacimientos masivos tipo pórfido cuprífero se vuelve cada vez más rara. Por ello los yacimientos de vetas cobran cada vez mayor importancia en el negocio minero. Un desafío que presentan estos cuerpos es la incorporación de técnicas o practicas operacionales que permitan alcanzar una selectividad suficiente para volver rentable el proyecto, sin mencionar que en ciertos contextos geológicos las estructuras presentan contaminantes, por lo que incluso siendo rentable pueden existir problemas en etapas posteriores. Con este fin se debe tratar la dilución como un factor fundamental, tema que en la industria actual es poco estudiado. Para ello se cuenta con la siguiente metodología, mediante un estudio de un yacimiento de cobre modificado, que imita a uno autentico a escala real. Primero se lleva a cabo un estudio sobre los tipos de dilución, su impacto y formas de cuantificarla en la industria. Luego se generan escenarios con diferentes leyes medias en la roca caja, además de cuatro cambios de soporte, con el fin de verificar el impacto en un amplio espectro de casos. Se construye un indicador que evalúa la vecindad de cada bloque, estableciendo una categoría según el contacto existente para cada uno de los bloques del modelo. Después se calculan las proporciones de mineral en contacto con estéril, cuantificando así la cantidad de recursos susceptibles a diluirse. A continuación, se realiza la planificación a largo plazo, donde finalmente se recolectan los resultados de los casos propuestos y se analizan mediante indicadores técnicos y económicos claves. Se llega que, a medida que aumenta el tamaño de bloque, aumenta la categoría de mineral en contacto con estéril, reduciéndose así la cantidad de mineral sin riesgo de dilución y de la misma manera se reduce el estéril en contacto solo con estéril, aunque en menor proporción. Finalmente, aplicando restricciones de mezcla en la planificación, admitiendo un máximo de dilución permitido, se producen castigos al VAN del proyecto, llegando a un balance entre el riesgo de diluir el recurso y el valor del plan.

Memoria para optar al título de Geólogo / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / La estabilidad mecánica de taludes mineros es una temática de primera relevancia en todas las operaciones mineras a cielo abierto del mundo. Esto debido a que tiene repercusiones directas en la continuidad de la explotación y la seguridad de trabajadores, así como en la maquinaria e instalaciones mineras. El procedimiento convencional de evaluación de estabilidad de taludes en minería a cielo abierto consiste en caracterizar su potencialidad de falla mediante un factor de seguridad. Este procedimiento se relaciona directamente con las etapas de planificación minera y de diseño minero en un macroproceso cuyo objetivo final es definir la geometría final del rajo. No obstante, su falta de integración se traduce en prolongados periodos de procesamiento y en resultados que no siempre maximizan el valor del proyecto minero. El objetivo principal de este proyecto es obtener un procedimiento automatizado, que permita evaluar la estabilidad mecánica de taludes mineros y que pueda ser acoplado con los resultados tradicionales obtenidos en la etapa de planificación minera. Esto permite disminuir los tiempos de procesamiento y avanzar en la futura integración completa de los tres procedimientos: diseño, planificación y análisis de estabilidad. Para alcanzar este objetivo, este trabajo utiliza e integra los softwares: Whittle y Surpac de GEOVIA, Abaqus y Isight de SIMULIA y Python de código abierto. Tras la integración de estos softwares, se presenta un procedimiento de evaluación de estabilidad de taludes mineros automatizado. Este procedimiento recibe como variable de entrada el modelo de bloques proveniente de la etapa de planificación minera y las propiedades del macizo rocoso. Con esto se abre la puerta a nuevas oportunidades en la planificación de minas a cielo abierto, ya que ahora es posible caracterizar la estabilidad de las paredes del rajo planeado, considerando la espacialidad y temporalidad de la explotación. El modelo automatizado es apto para realizar análisis de sensibilidad, al modificar las variables de entrada. Los resultados de este estudio muestran la importancia de considerar la incertidumbre en los parámetros de entrada. En efecto, se detecta una caída dramática del 81% al 31% de los taludes considerados estables, al reducir un 15% los parámetros de Mohr-Coulomb, asociados a la resistencia de la roca.

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / El sistema de transporte de materiales en la minería a cielo abierto corresponde principalmente a sistemas del tipo pala-camión. Este tipo de sistemas puede llegar a representar un alto porcentaje del costo operativo de la mina según algunos autores. Además, la minería a cielo abierto en el largo plazo tiende a productividades menores producto de la profundización de la extracción, por lo que mejorar la eficiencia y productividad de los equipos resulta fundamental. Estos sistemas son complejos de analizar, lo cual se debe tanto a incertidumbre operacional existente como a las interacciones internas que poseen los equipos en el sistema. La simulación de procesos es una herramienta que permite evaluar este tipo de sistemas complejos, sin embargo, tiene la limitante de que no optimiza, por lo que la metodología desarrollada en este trabajo plantea la generación de un modelo que integre la simulación y la optimización, con la finalidad de realizar una extracción de material que maximice la productividad. Lo anterior se realiza resolviendo un problema de optimización del despacho de camiones durante la simulación, donde se considera las condiciones de la operación en tiempo real. Se realizan ejercicios de simulación, considerando variabilidad operacional de equipos y procesos, en donde se prueban tres estrategias de despacho de las cuales dos de ellas se basan en un problema de optimización, mientras que la restante resuelve el problema de asignación de camiones mediante criterios de saturación de los equipos de carguío.Los resultados muestran que el modelo propuesto obtiene mejores productividades respecto a estrategias de despacho que se basan en saturación de palas (llegando a tener hasta un 6.6% más de productividad). Además, son capaces de cumplir de manera simple las restricciones de movimiento de material en los diferentes frentes de descarga. Finalmente, se concluye que las estrategias de despacho que consideran un problema de optimización mejoran de manera significativa los índices operativos de la flota carguío y transporte, tanto a nivel de productividad como utilización efectiva de los equipos. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por AMTC

Ingeniero Civil de Minas / Una de los grandes desafíos que un proyecto minero debe enfrentar es el manejo de la incertidumbre asociada a los factores que lo definen, entre estos se encuentra la estimación de la cantidad y calidad de los recursos, el escenario económico en el que se desenvolverá, la realidad política y social en la que estará inmerso, entre otros. Estas fuentes de incertidumbre externa, ajenas a la organización y sus activos, impactan en la viabilidad del proyecto y son parte de las causas de las vulnerabilidades de estos, que generan un alto riesgo a la inversión a realizar. El objetivo de este trabajo es proponer una metodología de evaluación de escalas de producción (capacidad de minado, capacidad de procesamiento y ley de corte) que permita obtener un valor económico competitivo frente al resto de las escalas, y que presente un valor agregado explicado por la incertidumbre del precio del cobre. Además, la configuración seleccionada aumenta la certeza con la que se conoce el valor del proyecto cuando este se enfrenta a un escenario de precios bajos, y otorga una mayor holgura a los retornos cuando los niveles de precio son elevados. Para esto, se desarrolló un modelo de pronosticación del precio del cobre, que permitió representar la variabilidad de su comportamiento en el tiempo, para luego ingresarlo a un escenario de planificación donde se evaluó el desempeño económico de cada escala de producción sometida a la volatilidad del precio. Por último, mediante una serie de criterios basados en la estadística de las distribuciones encontradas, se definió la combinación de escalas de producción que cumplió con los requisitos antes mencionados. Se evaluaron 480 combinaciones de escalas de producción, en 100 escenarios de precios distintos, lo que permitió evaluar 48.000 planes mineros en función de su valor económico y comportamiento frente a la incertidumbre del precio. La configuración seleccionada correspondió a 75 [Mton/año] de capacidad de mina, 16 [Mton/año] de capacidad de procesamiento y una ley de corte de 0,75% de cobre. Esta combinación de escalas de producción presentó una mediana de VPN equivalente a 3.700 [MMUS$] donde 167 [MMUS$] se justifican a raíz de la incerteza del precio considerada. La metodología propuesta en este trabajo sugiere una nueva forma de planificación estratégica, en la que se utiliza la incertidumbre del precio del cobre para posicionar al proyecto en un escenario ventajoso con respecto a un escenario determinista del precio. De esta forma, la incerteza del precio pasa de ser un obstáculo para los proyectos mineros, a ser un factor generador de valor para estos.

Magíster en Minería / A medida que las minas a cielo abierto crecen y se profundizan la estabilidad de sus taludes toma un papel importante y crítico, es por eso que la estimación previa del comportamiento de la roca en cada una de las etapas de la construcción de la mina es crucial para asegurar la estabilidad en el largo plazo. Una correcta estimación permite diseños más empinados, y una mejora en la ratio de remoción estéril/mineral, lo que debería reflejarse en el mejoramiento del VAN del proyecto. El objetivo de esta tesis es validar el nuevo software Slope Model, para el análisis de estabilidad de taludes, mediante la comparación de este con el software ya validado 3DEC. El fin del proyecto es mejorar el conocimiento respecto el comportamiento de macizos rocosos fracturados. En la actualidad existen diferentes programas de modelamiento numérico para la estimación del comportamiento de taludes mineros, los cuales van desde el método de equilibrio límite (LE) hasta enfoques matemáticos analíticos más complejos. La elección de usar un método u otro depende de varios factores como son el nivel de detalle que se le quiere dar a la zona a estudiar, las propiedades de las rocas y la cantidad de discontinuidades presentes. Los métodos utilizados más comunes son los continuos, discontinuos e híbridos. En el marco de los modelos discontinuos se observó que los softwares actuales no son capaces de reproducir la creación y propagación de nuevas fracturas mediante la rotura de roca intacta, hecho que si ocurre en la realidad. Por este motivo se eligió el nuevo software Slope Model (SM), de la empresa ITASCA, el cual sí reproduce dichos fenómenos, muy importantes para el estudio geotécnico del área analizada. Siendo SM un software en desarrollo, los resultados fueron comparados con un modelamiento usando el software 3DEC. En la presente tesis se llevó a cabo la representación simplificada de un talud de una mina ubicada en Chile. Utilizando los mismos parámetros de entrada, los resultados de SM representan correctamente los principales desplazamientos, habiendo diferencias en la magnitud de los valores. Los factores de seguridad obtenidos en SM son levemente menores que en 3DEC, lo que concuerda con la teoría ya que SM tiene la capacidad de representar la rotura de roca intacta y propagación de fracturas, resultando en una menor resistencia de la roca.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / Uno de los pilares estratégicos dentro de las compañías mineras es la buena gestión de costos en las operaciones, en particular para aquellos insumos críticos. En una operación a cielo abierto que se encuentra evaluando aumentar la continuidad operacional mediante la incorporación de nuevos recursos, es de suma importancia en esta etapa de evaluación encontrar posibles mejoras y ahorros. Mediante la generación de distintas opciones de diseño de fases de este nuevo sector de la mina, se propone evaluar económicamente el impacto de la conectividad de las fases en el costo de transporte. La metodología de trabajo incluye la realización de diferentes sets de fases, que se utilizarán para realizar planes mineros con el objetivo de llenar la capacidad de chancado por periodo, luego, a partir de simulaciones se estimarán los tiempos de ciclo y las horas efectivas requeridas de equipos de transporte para la estimación de los costos de transporte, carguío, perforación y tronadura que darán como resultado el costo total mina para cada uno de los escenarios. En términos de resultados, respecto de los tiempos de transporte, vemos que se obtiene una disminución de los tiempos de ciclo de entre 3 a 4 minutos en aquellos periodos donde interactúan fases con una mejor conectividad respecto del caso en que las fases no tienen conexión. Esto debido a la oportunidad de utilizar rutas de transporte más cortas, producto del empalme con rampas de fases anteriores. Esto se traduce en términos de ahorro para el costo de transporte entre 0.1 US$/t y 0.14US$/t. lo que conlleva un ahorro de hasta 12% para un período en términos de costo de transporte. Con relación al efecto de conectividad de fases, utilizando el VAC a una tasa de descuento del 12% para cada uno de los escenarios, la opción que minimiza los costos es el caso 1, siendo el caso con mejor conectividad. La diferencia entre el caso 4 (menor conectado) versus el caso 1 es de 14.9 MUS$, es decir, el caso 1 presenta un VAC 4% menor respecto al caso 4. A partir de los resultados anteriores, vemos que efectivamente las diferencias en las conexiones de las fases y la implementación de rutas de transporte mejor conectadas sí aportan valor al negocio. Una mejor conectividad de fases es la mejor opción desde el punto de vista de VAC y operativo. Por tanto, el proceso de diseño dentro de la planificación minera se levanta como un elemento de gestión que aporta a la estrategia competitiva de liderazgo en costos. Para la realización de un proyecto de esta índole es necesaria una mirada estratégica de mediano plazo, dado que, para fases en desarrollo, en operación o comprometidas en procesos de presupuesto es difícil realizar mejoras estructurales en los diseños y su conectividad. Es por eso, como para el caso particular de este estudio, al estar en una etapa de ingeniería temprana, estas alternativas de diseño con mayor conectividad se presentan como una oportunidad de agregar valor a la continuidad operacional de la mina.