Ingeniera Civil Química / Ingeniera Civil en Biotecnología / El manejo de relaves en Chile presenta problemas especiales y a veces únicos a nivel mundial. Es de obvio interés investigar la aplicabilidad de los análisis reofísicos a los relaves chilenos, ya que la posibilidad de encontrar interpretaciones justas, permite aclarar la Reología de estas suspensiones, básicas para la minería chilena. El presente trabajo de título es un estudio teórico dividido en dos secciones, enmarcado en Reología aplicada a relaves chilenos. La primera parte está dirigida al estudio de las interacciones intermoleculares predominantes dentro de un relave chileno. Coussot y Ancey (1999) desarrollaron un diagrama conceptual simplificado donde se detallan las interacciones predominantes en suspensiones concentradas cizalladas. El análisis de los números adimensionales de dicho diagrama, permite concluir que las interacciones predominantes en los relaves chilenos son de tipo friccional. En la segunda parte de esta memoria se estudia el comportamiento del modelo reológico propuesto por Larenas (2010). Este modelo se implementa computacionalmente, haciendo uso de la solución explícita de la ecuación constitutiva encontrada por Larenas para el método Vane. Se estudian los valores de los parámetros y variables adimensionales del modelo para un rango de concentraciones de sólido, además del comportamiento tixotrópico de los relaves mediante el test 3-ITT (3 Interval Thixotropy Test). La calidad del ajuste entre el modelo fenomenológico para el método Vane y las mediciones en los dos primeros intervalos del test resulta satisfactoria. El análisis del parámetro de estructura, el cual cuantifica el grado de estructuración del sistema y la evolución temporal del sistema, arroja que éste disminuye linealmente con la concentración de sólidos en los dos primeros intervalos. En el tramo C no se obtiene un ajuste satisfactorio del modelo y tampoco se aprecia una disminución lineal en el coeficiente de estructura.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva. Ingeniero Civil de Minas / El manejo de relaves es un tema crucial en minería por el impacto ambiental y los riesgos asociados a largo plazo. Además, el manejo de éstos dentro de la mina implica el uso de sistemas de bombeo que pueden enfrentar detenciones y fallas por cambios en su reología. Por lo anteriormente expuesto, se hace necesario establecer un control sobre la reología de relaves, con el objetivo de tomar acciones que eviten o mitiguen cambios bruscos de ésta y sus efectos adversos. El objetivo de este trabajo es cuantificar reológicamente la incidencia del contenido de sólidos en volumen, contenido de arcillas (filosilicatos) en la fase sólida y tamaño de partículas en la viscosidad y límite de fluencia de relaves ricos en filosilicatos. Además, se evaluó el uso de técnicas de caracterización avanzada de minerales como herramienta de apoyo para el control predictivo de la reología de relaves. El trabajo desarrollado se enmarca en el proyecto Innova-Corfo CSIRO-CHILE 10CEII-9007 desarrollado por CSIRO-Chile y el Advanced Mining Technology Center (AMTC) de la Universidad de Chile. Se realizaron 108 experimentos de reometría sobre relaves con diferentes contenidos de sólidos, arcillas y granulometría de fase sólida, para luego ajustar los resultados a modelos reológicos de Bingham. Posteriormente se ajustaron modelos de regresión lineal para la viscosidad y límite de fluencia de relaves, que consideran como variables explicativas las siguientes: contenido de sólidos en volumen (entre 25% y 40%), contenido de arcillas (filosilicatos) en la fase sólida (0% - 25%), tamaño de partículas (d80 entre 43.79µm y 86.43µm) y tipo de arcillas (caolinita y montmorillonita). Dichos modelos fueron luego evaluados con información obtenida de técnicas de caracterización avanzada (QXRD, análisis hiperespectral en HyLogger3 y granulometría por difracción láser) y se evalúa la calidad del ajuste. Los modelos de regresión obtenidos poseen una buena calidad de ajuste sobre la viscosidad y límite de fluencia (R2>0.9). Posteriormente, su implementación con información obtenida de técnicas de caracterización avanzada entregó resultados que muestran una sobreestimación de la viscosidad y límite de fluencia, debido a la detección de contenidos mayores a los reales de filosilicatos. Se determinó que la influencia del pH es fundamental en el comportamiento de relaves con filosilicatos, pues regula la formación de estructuras en estos minerales, afectando de gran manera la viscosidad y límite de fluencia de las suspensiones. Esta propiedad debiese ser considerada como una variable explicativa en futuros trabajos. Se puede concluir que las variables propuestas como determinantes del comportamiento reológico de relaves ricos en filosilicatos efectivamente son útiles para estimar con buena precisión la viscosidad y límite de fluencia de éstos, haciendo posible la implementación de sistemas de control predictivo de la reología de relaves a partir del uso de técnicas de caracterización avanzada de minerales.

La operación actual de la mina consiste en recuperar relaves depositados, reprocesando los minerales contenidos en los relaves. Los nuevos relaves generados se depositan en otros sectores del mismo depósito de relaves. El objetivo principal del proyecto es diseñar un nuevo depósito de relaves para poder depositar los relaves reprocesados, maximizando la capacidad de depositación en el área del proyecto.

Ingeniero Civil Químico / En este proyecto se estudió el proceso del concentrado de cobre, los tipos de espesadores, la fenomenología del proceso llevado a cabo en estos y las características del sistema de espesadores de relave de la división Andina de CODELCO. Además la se analizó la operación de los equipos, de manera de aplicar un modelo matemático en una simulación computacional que caracterice el sistema presente en la división y así analizar su comportamiento ante diversas condiciones. Con esto, se generan lineamientos para un protocolo de operación que se adapte a las condiciones solicitadas por la empresa, sin poner en riesgo la producción de la división, ni la integridad de los equipos. Tras analizar los diferentes modelos disponibles en literatura y sus métodos de resolución, se decidió describir los equipos con el modelo fenomenológico basado en la teoría de la sedimentación, en su versión simplificada a 1 dimensión y viscosidad despreciable, y se utilizó el método numérico de diferencias finitas Upwind Flux con un extrapolado lineal para su simulación. El modelo fue implementado, probado y validado inicialmente utilizando datos obtenidos de literatura, concluyéndose que modelo no puede reportar correctamente las sedimentaciones batch con concentraciones volumétricas iniciales cercanas a 0,12 litros de sólido en litros de relave, pero puede reproducir resultados de pruebas de llenado, estado estacionario y vaciado reportadas en literatura. Por otro lado, se llevaron a cabo pruebas con distintas condiciones de operación, de las que se concluye que los cambios en las variables de operación afectan la simulación de dos maneras diferentes; por su aporte individual y por la interacción entre ellas. De las validaciones con los datos de planta, se puede concluir que el modelo es capaz de reproducir los datos de planta y, además, puede ser utilizado para predecir comportamientos de los espesadores con diferentes condiciones de operación, pero se debe considerar los retardos de entre 3 y 5 [h], además de no perder la perspectiva de las simplificaciones y supuestos tomados. Además, se realizaron las pruebas con las configuraciones solicitadas por la empresa, de las que se concluye que las pruebas con alimentaciones menores a las capacidades máximas de cada equipo, pueden ser utilizadas en la operación sin mayores riesgos, y que las que superan las capacidades máximas de los equipos deben ser utilizadas por tiempos limitados, los que dependerán de cada equipo y la alimentación a cada uno de estos. Finalmente es importante mencionar que, a pesar de lo específico de la aplicación de este modelo con su método de resolución en este trabajo, modificando las funciones que componen al modelo y cambiando los parámetros que describen las características de los equipos, se pueden abordar problemas relacionados con la sedimentación tanto en equipos de distintas características, como en materiales de diferente composición y comportamiento.

Ingeniero Civil Mecánico / En la industria minera muchas veces se requiere transportar fluidos a través de grandes distancias, fluidos que tienen una fase líquida (generalmente agua) y una fase sólida. Los canales abiertos o canaletas son bastante utilizados para el transporte de relaves debido a su mayor facilidad para la inspección y mantención. Por este motivo, es importante estudiar el impacto que tienen las curvas en el transporte de relaves y como mejorar el diseño a través del estudio del comportamiento del fluido en éstas. En el presente trabajo se estudia el comportamiento del flujo en canaletas en presencia de curvas y el desgaste producido en ellas debido a las características abrasivas de los relaves, a través de un software CFD (Computational Fluid Dynamics). Para esto se comparan canaletas con distintos radios de curvatura, para analizar la influencia de este parámetro sobre la altura máxima de escurrimiento y la tasa de erosión producida en las paredes de la canaleta. Las simulaciones se llevan a cabo en tres etapas. En primer lugar se efectúa una simulación bifásica para obtener una solución fluidodinámica del problema. Luego a través de una inyección de partículas se puede apreciar la trayectoria de éstas. Finalmente se calcula a través de la simulación la tasa de desgaste producida en las paredes de la canaleta. El análisis de resultados se realiza para cada canaleta en particular, para posteriormente comparar los resultados entre ellas, analizando así las semejanzas o diferencias que existan entre cada uno de los casos. Finalmente se concluye sobre la influencia del radio de curvatura sobre las variables de interés y se plantean recomendaciones para trabajos futuros.

Ingeniera Civil Mecánica / En esta memoria se estudia el comportamiento del relave de cobre chileno con diferentes concentraciones, específicamente con concentraciones en peso de 35% 45%, 50% y 55%. Es importante realizar este estudio debido a la necesidad del país de recuperar las aguas de tratamiento de los relaves, por la escasez de agua en el norte de Chile, aumentando la concentración de la pulpa. El principal objetivo de esta memoria es modelar el relave asumiendo un comportamiento como fluido no- newtoniano, estudiando la reología de éste y ver los efectos que tiene en cajones de transición Para esto se realizarán simulaciones en el software ANSYS Fluent 14.5, donde primero se hace una recopilación de los antecedentes más importantes para poder caracterizar el relave y el fluir de este en canaletas y cajones, tanto para fluidos newtonianos, como no-newtonianos. También se estudia la reología del relave para las diferentes concentraciones, utilizando correlaciones obtenidas de antecedentes. Luego se crea un diseño hidráulico del cajón de transición para luego generar un mallado, y a través de condiciones de borde adecuadas, lograr simular el fluir del relave con las concentraciones antes mencionadas. El análisis es transiente de 30 seg. de simulación. Se realizan dos simulaciones del relave con concentración en peso 35% una con un modelo de flujo turbulento k-e y otro con un modelo viscoso laminar. Luego se procede a realizar las simulaciones del relave de alta concentración en peso como plástico de Bingham. Dentro de los resultados más importantes se logra validar los resultados obtenidos, comparando las velocidades numéricas con las teóricas. Además, haciendo una comparación entre el modelo laminar y turbulento, se justifica el uso del modelo viscoso laminar para la simulación del fluir del relave. Por último, dado los resultados obtenidos de sedimentación y desgaste del cajón, se puede seleccionar la geometría diseñada como la adecuada, dadas las condiciones de operación planteadas en la memoria.

Ingeniero Civil / El presente trabajo de título analiza el método de consolidación por vacío y su aplicabilidad para el mejoramiento de un relave integral. El estudio se basa en la comparación de resultados obtenidos a partir de un modelo experimental, modelaciones numéricas de elementos finitos y soluciones analíticas recopiladas de la literatura técnica. El modelo experimental aplica succión generada por una bomba de vacío sobre una columna de relave integral saturado y monitorea la evolución temporal de la deformación vertical, simulando la aplicación de esta técnica en suelos depositados en la cubeta de un tranque de relaves. Además, se realizan simulaciones numéricas de elementos finitos con el software Abaqus para reproducir las condiciones del modelo experimental y poder capturar las mediciones de laboratorio. El comportamiento elasto-plástico del material se simula con el modelo constitutivo Cam-Clay Modificado (MCCM). La calibración de los parámetros de compresibilidad y de conductividad hidráulica del material se realiza con ensayos de laboratorio considerando dos estados de depositación y otros parámetros se adoptan de los trabajos de Cifuentes y Verdugo (2007) y Conejera (2016). La aplicación de -80 kPa de vacío induce deformaciones verticales en la columna de relave integral que son equivalentes a las inducidas por la aplicación de 3,5 - 4 metros de material de relleno. El fenómeno de consolidación de vacíos se puede simular numéricamente con un software de elementos finitos y el uso de un modelo constitutivo elasto-plástico, como Cam-Clay Modificado (MCCM). Los parámetros críticos para modelar apropiadamente el fenómeno son los parámetros de compresibilidad y la conductividad hidráulica del material. Si bien estos parámetros se pueden estimar con ensayos estándares de laboratorio, se requieren algunos ajustes para estimar el asentamiento máximo y el tiempo de consolidación.

En el Perú, es común encontrar que durante la etapa de construcción de un proyecto se realicen cambios y correcciones a los diseños, los cuales generan ampliaciones de plazo y adicionales de obra. De modo complementario, una vez terminada la construcción e iniciada la etapa de operación, los clientes y/o usuarios encuentran en él, una serie de carencias de funcionalidad, que se ven reflejados en altos costos operativos, de energía y mantenimiento. Estos cambios y correcciones en los diseños por lo general no son generados por indecisiones a último momento del propietario, sino por una mala concepción del proyecto, la cual nace a su vez de un mal entendimiento de sus verdaderas necesidades. Principalmente se presentan errores debido a una mala interpretación de las necesidades que debe satisfacer el proyecto, lo cual genera una concepción diferente a la requerida, que puede llevar, por ejemplo en algunos proyectos, a una inadecuada distribución de los ambientes que no responde a sus reales requerimientos. En la concepción inicial de los proyectos es usual / Tesis

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo / La minería genera una gran cantidad de residuos, llamados relaves mineros, que pueden presentar altos contenidos de metales, siendo un potencial riesgo para el medioambiente. Una de las estrategias que se pueden utilizar para disminuir o mitigar la alta concentración de metales, es la fitorremediación, la cual utiliza plantas tolerantes a metales, que a través de su crecimiento y absorción de estos elementos, los retienen en sus tejidos, evitando la dispersión por el viento o lixiviación. Dentro de la estrategia de fitorremediación, se distinguen dos tipos, la fitoestabilización, donde la planta acumula metales preferentemente en la raíz y la fitoextracción, donde la planta acumula metales preferentemente en la parte aérea. Además, la fitorremediación puede ser complementada con la adición de enmiendas orgánicas, para favorecer el desarrollo de las plantas y la absorción de metales. El objetivo general del trabajo es evaluar la especie Carpobrotus aequilaterus como cubierta vegetal en el relave minero y el efecto de la aplicación de ácidos fúlvicos como estrategia de fitorremediación. El estudio se llevó a cabo en la Facultad de Ciencias Agronómicas de la U. de Chile, mediante un ensayo en macetas de 2,5 litros, en condiciones de exterior, entre los meses de enero a mayo 2015. Se aplicó como enmienda los ácidos fúlvicos en dosis total 1: 7 mg maceta-1 y dosis total 2: 14 mg maceta-1. Las dosis fueron aplicadas en forma parcializada y disueltas en el agua de riego. Los tratamientos fueron los siguientes, T0: relave minero + dosis 1; T1: relave minero + dosis 2; T2: relave minero + doca; T3: relave minero + doca + dosis 1; T4: relave minero + doca + dosis 2. Al final del ensayo, se determinaron las concentraciones de metales (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb y Zn) en las plantas y la biomasa de parte aérea y raíz. En los relaves mineros, no se observaron concentraciones totales particularmente altas de metales, excepto para Cu, que también presentó mayor disponibilidad. Estos relaves carecen de fertilidad en relación a bajos niveles de N, P, K disponibles y materia orgánica. El pH fue ligeramente ácido y la conductividad eléctrica indica que el relave minero es no salino. Los metales Cd, Cr, Ni y Pb se encontraron bajo los límites de detección del instrumento de medición, por lo cual no fueron evaluados. La adición de ácidos fúlvicos, no mostró ningún efecto en la absorción de Cu y Zn en planta, a los 60 y 120 días de ensayo. Sólo en raíz, los ácidos fúlvicos con dosis 1, aumentaron los niveles de Fe y Mn. Respecto a la generación de biomasa, la adición de ácidos fúlvicos no contribuyó a un mayor crecimiento. Se observó un índice de transporte de metales a la parte aérea menor a 1 para Cu y Fe, a los 60 y 120 días de ensayo, esto indica que la planta presentó una mayor concentración en las raíces, mostrando una capacidad de fitoestabilización de estos elementos. En contraste, para Mn y Zn, los valores del índice de transporte fueron mayores a 1, lo que indica una capacidad de fitoextracción de estos elementos. Respecto al factor de bioconcentración los resultados obtenidos fueron menores a 1 para todos los elementos, excepto para el Mn, lo que permite declarar a Carpobrotus aequilaterus como una planta potencialmente acumuladora de este element

Ingeniero Civil Mecánico / En esta memoria se estudia el comportamiento fluido-dinámico del relave de cobre en diferentes geometrías de feedwells de espesadores de relave. Una de las principales razones por la cual se realiza este estudio, corresponde a la necesidad del país de recuperar el recurso hidráulico en uno de los tratamientos más utilizados como lo es el espesamiento. El principal objetivo de esta memoria consiste en encontrar la geometría del feedwell que cumple de mejor manera con los criterios de diseños buscados en estos alimentadores, siendo el criterio más buscado la distribución homogénea a la salida del feedwell. Para cumplir con este objetivo, se realiza una recopilación de antecedentes tanto del comportamiento del relave como de estudios realizados a diferentes geometrías del feedwell. Luego se generan las 8 geometrías estudiadas mediante software CAD Autodesk Inventor 2017, para luego importar cada geometría en ANSYS Fluent v17.1 y generar el mallado y condiciones de bordes adecuadas para cada geometría. Posteriormente se realizan las simulaciones en estado estacionario mediante el modelo de turbulencia k-ε estándar y así obtener los resultados para cada simulación. Por último, mediante el software MATLAB R2015a se realiza un análisis numérico de los datos obtenidos mediante la simulación, con el fin de comparar las distintas geometrías en base a los criterios de diseño. Dentro de los resultados más importantes que se logra es generar una metodología en base a un análisis numérico para poder comparar las distintas geometrías estudiadas, el cual nos dice que las mejoras en las geometrías de los feedwells, como lo es añadir una alimentación tangencial, un baffle o un cono de distribución, permiten una distribución más homogénea a la salida del feedwell, siendo estas mejoras compatibles y generando como resultado que el feedwell cerrado con baffle y alimentación tangencial, cumple de mejor manera con los criterios de diseño.