Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / La minería en Chile presenta muchos desafíos en el área de la ingeniería, y uno de ellos es el comportamiento de relaves y concentrados minerales durante el transporte de los mismos a través de canaletas o tuberías. En el caso de los sistemas de transporte por tuberías, cuando hay detenciones de la impulsión la velocidad media de la fase líquida es nula, produciendo la sedimentación del material sólido, el que genera un lecho en el fondo de los ductos. En particular, este proceso de sedimentación tiene una serie de características distintivas producto de la topografía por donde se instalan las tuberías y por los diferentes tamaños y/o concentraciones de las partículas presentes en la mezcla.\\ El presente trabajo, de carácter experimental, está orientado en esclarecer el efecto del contraste de diámetros y concentraciones de mezclas bi-dipsersas en la formación de lechos. También se ha estudiado el efecto de la pendiente del fondo en las características de sedimentación. El estudio experimental se realizó en el laboratorio de Hidráulica Francisco Javier Domínguez del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. Los experimentos se realizaron en un conjunto de cajas de fondo horizontal o inclinado, situadas dentro de un cuarto oscuro. Dentro de estas cajas se realizaba la mezcla de glicerina diluida en agua con partículas de vidrio a distintas concentraciones y diámetros. Mediante una cámara y un sistema de iluminación apropiado, fue posible capturar fotos cada 1 y/o 3 minuto, por varias horas. Producto de las diferentes intensidades de luz en las imágenes se determinaron las alturas de sedimentación con sus respectivos tiempos.\\ Comparando los resultados experimentales de concentraciones finales de cada capa formada en el proceso de sedimentación ($\phi_{sed,ij}$), con los teóricos obtenidos por Stamatakis \& Tier (1988), se determinó que la teoría es válida para rangos de $d_2/d_1<6.44 $ y $\phi_1/\phi_t<0.8 $ (subíndice 1 corresponde a finas y 2 a gruesas). La diferencia entre los resultados experimentales y dicho modelo para $d_2/d_1<6.44 $ y $\phi_1/\phi_t>0.8 $ se explica, mediante argumentos de escala, por la presencia de la difusión hidrodinámica entre las fracciones. Este efecto genera un aumento del 45\% de partículas finas en la capa inferior, en comparación con la obtenida teóricamente. Además para valores de $d_2/d_1>6.44 $ ocurre un fenómeno de percolación que modifica la composición del primer lecho sedimentado, independiente de las concentraciones de partículas. Se determinó que es posible modelar la percolación de finas a través de un medio formado por gruesas, cómo una sedimentación de partículas finas en un medio equivalente. Finalmente mediante un análisis de balance de masa, se logró modelar la variación del lecho de partículas finas, como también el comportamiento de las concentraciones de partículas finas que van percolando

Ingeniero Civil de Minas / El diseño de rampas en minas a cielo abierto es un paso clave en el proceso de planificación minera, en el que las envolventes económicas obtenidas por técnicas y algoritmos de optimización se transforman en volúmenes operativos (fases) aptos para la extracción. Sin embargo, aunque existen herramientas para ayudar al diseño de la rampa, el proceso sigue siendo muy complejo y requiere mucho tiempo. Esto implica que hay pocas oportunidades de explorar diferentes configuraciones y, por lo tanto, la calidad del diseño resultante depende de la experiencia del ingeniero y la disponibilidad de tiempo. El objetivo de este trabajo es comparar los resultados técnico-económicos del diseño operativo de fases, al utilizar el estado del arte actual, versus una metodología semiautomática, que utiliza programación matemática para la optimización económica del diseño de pit con rampa. El procedimiento consistió en una serie de pasos: primero, se diseñó un pit final óptimo en base a la metodología tradicional de planificación a largo plazo. Luego, se procedió a incorporar la geometría de rampas mediante dos alternativas; la primera denominada como óptima, introduce modelos matemáticos a través de una herramienta computacional que asiste al proceso de diseño operativo de fases, modelando una ubicación geométrica de rampa a nivel de bloques, que maximiza el beneficio económico reportado por los límites del pit con rampa. Esta ubicación sirvió como guía en el diseño final, entregando el punto de partida, sentido de giro y posicionamiento de la rampa en el talud minero. La segunda alternativa utilizó el arte del diseño actual empleado comúnmente para modelar rampas en los límites de rajo. Finalmente, se evaluó el impacto técnico-económico en las reservas del pit al incorporar el diseño geométrico de rampa de acuerdo a las alternativas mencionadas. Al introducir el modelo matemático, se lograron resultados muy similares en relación al estado del arte actual para el caso de estudio, con un aumento del 1.59 [%] del beneficio económico y un 1.40 [%] de las reservas disponibles para la extracción. Los resultados indican que esta herramienta entrega una mayor robustez al proceso de planificación; al permitir analizar distintos escenarios de diseño en un limitado periodo de tiempo, asegurando un diseño óptimo económico. / Este trabajo a sido parcialmente financiado por Advanced Mining Technology Center, Universidad de Chile

Ingeniero Civil de Minas / El presente trabajo se enfoca en desarrollar una metodología de asistencia en el diseño de rampas para minería subterránea, debido a que hoy en día existen pocas metodologías optimizantes que permitan guiar este proceso, quedando a criterio de cada ingeniero. Esta metodología busca utilizar un modelo de optimización para apoyar el diseño de rampas y cruzados. El objetivo del modelo es minimizar los costos tanto de construcción como de operación involucrados en dicho proceso. Se desarrolla un modelo de optimización que asiste el diseño de rampa y cruzados considerando parámetros iniciales propios de un proyecto minero, como lo son los niveles de producción, costo de construcción, costo de transporte, espacio disponible, entre otros. Se trabaja a partir de un modelo de optimización originalmente desarrollado para el diseño de rampas en minería cielo abierto. En base a esto, se deben fijar los parámetros que deben servir de input en el modelo de minería subterránea y agregar las nuevas restricciones para que el modelo construya los diseños. Una vez que se tiene el modelo para rampas en minería subterránea, se procede a validarlo, donde los resultados mostraron que el modelo se comporta de acuerdo a lo esperado, entregando soluciones factibles de realizar operativamente y minimizando los costos totales. Al aplicar el modelo de optimización a un caso de estudio, correspondiente a una mina de explotada mediante Bench & Fill, éste es capaz de replicar soluciones previas y, además, entrega opciones de mejoras, las que están sujetas a las condiciones del yacimiento. Finalmente, se concluye que el modelo es una herramienta que permite la asistencia en el diseño de rampas en minería subterránea, logrando una conexión desde un punto inicial a los distintos niveles de producción de la mina, minimizando los costos de desarrollo de galería y los de acarreo de mineral. Además, el modelo permite ser una herramienta de aproximación al diseño de la rampa y cruzados, quedando como tarea de la persona a cargo el refinamiento de dicho diseño propuesto. / 30/06/2020

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / En la actualidad, el proceso de diseño operativo de fases en minería a cielo abierto toma una gran cantidad de tiempo y es considerado un arte dentro de la industria. Este se lleva a cabo de manera iterativa probando escenarios de aciertos y errores hasta llegar a un diseño que sea adecuado y operativo. Por tanto, el planificador minero resuelve este problema mediante el arte del diseño utilizando criterio experto, invirtiendo una gran cantidad de tiempo en la elaboración de los diseños y sin asegurar que se esté optimizando el beneficio económico de la envolvente económica. Además el diseño final depende fuertemente de su criterio. El objetivo del presente trabajo es crear una metodología de diseño que permita la generación semi automatizada de rampas en múltiples fases que respete restricciones técnicas, operativas y sean óptimas desde un punto de vista económico. Esta herramienta permitirá acelerar y fortalecer el proceso de planificación, al mismo tiempo que otorgar valor en la evaluación de proyectos en minería a cielo abierto con respecto a la metodología de diseño actual. La presente investigación se basa en un trabajo previo que permite abordar el problema de rampa en un solo pushback. Para poder afrontar el presente problema de diseño de múltiples fases este se divide en dos tipos de geometría: fases concéntricas y fases direccionadas. Para ambas se establece una metodología que utiliza como motor principal un modelo matemático que permite resolver el diseño de rampas para una sola fase, el cual es adaptado de acuerdo con los requerimientos que permitirán extender esta herramienta a múltiples fases. La metodología se basa en un modelo de optimización que es iterativo, en donde se pueden ir visualizando las soluciones parciales de rampa mediante una interfaz gráfica. También es posible realizar conexiones entre rampas y decidir, en la medida de la disponibilidad de espacio geométrico, el tipo de rampa a generar. La metodología se aplica a un caso de estudio el cual demuestra ser factible traspasar este diseño a nivel de bloques a un diseño en un software de diseño minero. La metodología desarrollada permitiría ahorrar una alta cantidad de recursos, tiempo del planificador y robustece el proceso de planificación. Esto pues permite realizar un análisis exhaustivo de distintas configuraciones de rampa a un modelo de bloques con fases operativas. Además, sirve como guía al momento de realizar un diseño en un software, en donde es posible conocer la envolvente con diseño de cada fase junto a las distintas ubicaciones de donde comienzan, se conectan y terminan las distintas rampas de las fases. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por CONICYT y AMTC