Ingeniero Civil de Minas / La pequeña y mediana minería son sectores con múltiples desafíos en aspectos de seguridad, reducción de costos y aumentos de producción. Los desafíos relacionados a costos y producción pueden ser atendidos con la incorporación de la planificación y simulación minera. Por estos motivos surge la importancia de buscar y/o implementar nuevos software de simulación que puedan ser adquiridos a un menor precio pero que sigan cumpliendo con las expectativas de los software tradicionalmente usados. Debido a esto, el objetivo de esta memoria es realizar una comparación técnica entre los programas de simulación ProModel y Delphos Simulator (DSim), orientada principalmente a la velocidad de ejecución, flexibilidad y facilidad de uso de ambos software. El propósito es buscar nuevas alternativas a software frecuentemente utilizados en minería, que requieren de un mayor presupuesto para adquirirlos. La validación de los modelos se hizo comparando el modelo generado en DSim y el generado en ProModel, lo que entregó una diferencia del 0.03% en la producción lograda por ambos software. El motivo de esta diferencia se debe en cierta medida al layout, al recorrido realizado por los LHDs y la cantidad de decimales que soportan ambos software. Para modelos con pocas variables, como el caso de estudio, ProModel tiene tiempos de corrida de simulación al menos 6 veces menores que los logrados en DSim y menor utilización de recursos (procesador) del equipo. DSim ofrece mucha flexibilidad, pero que requiere de altas habilidades de programación para construir un modelo en un tiempo razonable. DSim es mucho mejor para modelar sistemas de gran tamaño o que poseen un layout cambiante en el tiempo, ya que es más fácil reutilizar códigos e ir implementando los nuevos sobre el modelo preconstruido. En cambio, ProModel es mucho mejor para modelar sistemas pequeños debido a que el software cuenta con una interfaz de botones y elementos de simulación que facilitan la construcción de los modelos, además de que el layout de una mina puede ser importado fácilmente. Para el caso de estudio considerado es mejor ProModel. Si el layout fuera pequeño pero existiera una alta cantidad de tareas o interacciones de equipos, ya sea entre LHDs, equipos de preparación u otros, DSim sería más útil ya que la flexibilidad que posee permite abordar el modelo se simulación de diferentes maneras. No se puede indicar con certeza cuál de estos software es mejor, sino que dependiendo de las necesidades del usuario, se debe definir cuál software es más útil o más práctico para realizar un modelo de simulación.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / El objetivo de este proyecto fue el de localizar cuerpos intrusivos bajo una cubierta de material aluvial y/o gravas en un ambiente volcánico/sedimentario, incorporando como herramienta principal de exploración los métodos geofísicos magnético y gravimétrico respectivamente, en el caso del método magnético, primero detectar la mineralización asociado a minerales ferromagnético y segundo establecer la adquisición gravimétrica con el propósito de localizar cuerpos más pesados que su entorno, como resultado de los contrastes de densidad. Primero se realizó la adquisición magnética de alta resolución en el área de las propiedades mineras del Proyecto Buen Retiro (su ubicación se detalla más adelante), usando un instrumento Scintrex Modelo SM5, y sensor simple de vapores de cesio, el área se cubrió con 61 perfiles de 2.400 metros de largo cada uno y dirección EW, totalizando 149,5 kilómetros lineales de prospección. Después de aplicar la corrección por variación diurna, se obtuvieron los mapas de Intensidad Magnética y Reducción al polo, luego se realizó un modelamiento cuantitativo 3D, a través del programa de inversión magnética 3D. Para la adquisición gravimétrica se diseñó una malla de 100m x 100m, la cual se adquirieron un total de 961 estaciones, levantadas en una sola campaña de terreno, donde se dispuso de un gravímetro Scintrex modelo CG5 con precisión de 0.001 mGal y dos GPS diferencial Topcon modelo GR3 con precisión geodésica, con lo que se logró tener un alto grado de exactitud en las mediciones de altura, requeridos para el cálculo de la anomalía de Bouguer y en menor medida en la corrección topográfica por tratarse de una área relativamente plana. La separación de la anomalía de Bouguer de origen regional y local es un paso importante en la interpretación de un mapa de gravedad. No existe un método infalible o sí se quiere perfecto, para efectuar la separación residual-regional, entre ellos tenemos el uso de muchos filtros. En este estudio aplicaremos nuestro propio método en la separación Regional-Residual, que consiste en la elaboración de un regional a partir de la ecuación simple del plano a partir de tres puntos conocidos, incorporando la información de 3 sondaje, para luego obtener un residual que es el archivo de entrada en el modelamiento gravimétrico 2D y 3D respectivamente.

Ingeniero Civil de Minas / En las minas explotadas mediante el método de Block / Panel Caving, el carguío y el transporte de mineral es una de las principales operaciones que definen la productividad y que al mismo tiempo posee una gran cantidad de interferencias operacionales, las cuales son causadas por fallas, mantenciones y desviaciones propias del proceso de extracción, generándose de esta forma la necesidad de poder estimar la certeza que poseen los planes de producción, tomando en consideración la variabilidad del proceso minero. Como respuesta a esta necesidad, la simulación de eventos discretos se presenta como una herramienta de alto potencial para modelar las distintas problemáticas, permitiendo representar el proceso minero de manera robusta y confiable. En este trabajo se utiliza la herramienta computacional DSim con el objetivo de simular el sector Diablo Regimiento de la Mina el Teniente, a fin de validar el modelo creado para el manejo de materiales mediante equipos LHD s en el Nivel de Producción y la utilización de correas en el Nivel de Transporte Intermedio, que recoge las prácticas operacionales directamente como información de entrada para la simulación. El modelo propuesto busca una integración efectiva entre las herramientas de planificación utilizadas en la actualidad por la División El Teniente de Codelco para el método de explotación Panel Caving en su variante avanzada, considerando la base de datos histórica de fallas, reparaciones, frecuencia de colgaduras y reportes de producción de la mina, además de incluir de manera explícita la lógica de operación y la interacción entre el nivel de producción, chancadores y nivel de transporte intermedio (nivel de correas). Los principales resultados del estudio muestran una alta correlación entre la simulación y la realidad, logrando un error relativo que no supera el 10%. De esta manera la simulación permite identificar las principales interferencias que existen en el manejo de materiales, siendo ésta la asignación de equipos LHD a las distintas calles y fases de la mina. También se identifica que el hecho de permitir sobre extracción en el modelo, permite que se represente la variabilidad que existe en la operación de la mina. Adicionalmente se evaluó la capacidad productiva total del sistema de correas que posee el sector, simulando un periodo de 3 meses con alimentación continua a cada una de éstas, llegando a la conclusión de que este sistema no es un limitante en el manejo de materiales ya que posee una capacidad de 33,000 tpd, que es mayor a las 20,550 tpd requeridas para el año 2017. De esta manera, el modelo permite identificar las principales condiciones del proceso minero, generando intervalos de confianza para el plan de producción, lo cual permite ajustar la estrategia de operación y estimar su efecto en el plan global.

La presente investigación trata sobre mejorar la coordinación de las distintas especialidades que están presentes en un proyecto de construcción en donde se trabaja mediante las metodologías Building Information Modeling (BIM). BIM, que su traducción al español vendría siendo modelamiento de la información para la edificación, es el conjunto de tecnologías y formas de trabajo que se emplean en el diseño y creación de proyectos de construcción. BIM consiste, en primer lugar, en diseñar los proyectos en plataformas 3D. Estos software, además de tener grandes opciones de visualización, cuentan con toda la información del proyecto en el modelo 3D, esto hace que BIM sea muy útil, ya que el traspaso de información es mucho más rápido que en los proyectos normales. En la actualidad BIM está comenzando a ser utilizado en varias empresas del rubro de la construcción en Chile; pese a esto, como se trata de una forma distinta de trabajar, no es fácil de implementar ya que, entre otras complicaciones, se requiere inversiones en tecnología, capacitación y personal. De esta manera, el presente trabajo de título se enfoca fundamentalmente en el cómo implementar mejor BIM y, especialmente, en llevar a cabo un procedimiento para que las distintas especialidades de un proyecto puedan guiarse en esta metodología, lo cual mejorará la interacción entre ellas. Para lograr este procedimiento se realizó, en primer lugar, un levantamiento del estado del arte actual de la coordinación de las especialidades en proyectos de construcción en Chile, y, de esta forma, ver donde se centran los problemas al momento de diseñar y construir. Dado esto, luego de entrevistas con distintas empresas del rubro se logró ejecutar el procedimiento, en el cual se explica paso a paso como se deben coordinar las especialidades. Principalmente se enfoca en arquitectura y estructura, pues, dichas especialidad tienen mayor influencia en la toma de decisiones en un proyecto. Finalmente, se propone a modo de ensayo la aplicación del procedimiento de coordinación para un proyecto de construcción, en cual, se sugiere sea tratado en una futura investigación. También, se establecen los temas a tratar con los objetivos generales y específicos. Además, se muestran recomendaciones de metodologías a seguir, supuestos a asumir e información necesaria para que se tenga un punto de partida bastante claro sobre la investigación propuesta.

Magíster en Minería / La correcta caracterización de propiedades geológicas es esencial para la industria minera debido a su influencia en distintos procesos, especialmente en la estimación de recursos. Una característica positiva del variograma es su capacidad de inferir la continuidad espacial de la variable analizada a partir de los datos condicionantes, los cuales corresponden generalmente a datos de sondajes. Técnicas geoestadísticas convencionales basadas en el variograma permiten construir modelos probabilísticos y cuantificar la incertidumbre asociada a éstos. Sin embargo, estas técnicas son incapaces de reproducir estructuras espaciales complejas, frecuentemente observadas en atributos geológicos, debido a la inferencia de continuidad espacial de segundo orden realizada mediante el variograma. Los algoritmos de simulación de patrones han sido desarrollados en los últimos años para superar este problema. Estos algoritmos requieren de una fuente exhaustiva de patrones, conocida como imagen de entrenamiento, a partir de la cual pueda ser realizada una inferencia representativa de estadísticas de patrones. La imagen de entrenamiento corresponde generalmente a un modelo conceptual del fenómeno geológico que genera la estructura espacial de la variable por lo que su construcción se ve frecuentemente sometida a criterios subjetivos. Distintos especialistas podrían incluso construir imágenes distintas basados en su interpretación personal de la geología. Por estos motivos es que la selección y construcción de la imagen de entrenamiento se ha convertido en una de las principales dificultades al implementar en la práctica estos nuevos algoritmos de simulación. Este trabajo aborda el desarrollo de una herramienta geoestadística capaz de proveer criterios medibles para la selección de una imagen de entrenamiento. La herramienta permite generar un ranking de imágenes de entrenamiento de acuerdo a su compatibilidad espacial relativa y absoluta con los datos condicionantes. El algoritmo logra obtener la compatibilidad relativa mediante el cálculo de la probabilidad condicional de encontrar patrones de datos condicionantes en una determinada imagen de entrenamiento, sujeto a la condición de que los patrones se encuentren contenidos en el conjunto de imágenes disponibles. La compatibilidad absoluta es obtenida mediante el cálculo de la proporción de patrones de datos condicionantes contenidos en una determinada imagen. Se desarrollaron dos estrategias de cálculo de compatibilidad. La primera, sólida desde el punto de vista estadístico, requiere del cálculo explícito de la distribución de probabilidad condicional, mientras que la segunda, basada en un muestreo directo, permite obtener resultados similares a un menor costo computacional. El algoritmo de búsqueda de patrones es finalmente modificado para generar una herramienta que permita validar resultados de simulaciones en términos de su calidad e integridad, expresados respectivamente en términos de la proporción de patrones de resultados encontrados en la imagen y la proporción de patrones de la imagen encontrados en los resultados. La aplicabilidad de las herramientas desarrolladas se evaluó satisfactoriamente en casos de estudio generados con datos sintéticos y reales. Se puede determinar que los métodos son aplicables más allá del campo de la geoestadística y que pueden ser usados como ayuda para la interpretación y el modelamiento geológico.

Ingeniero Civil Mecánico / El sistema muro Trombe se compone de un canal de colección -con un vidrio para colección de radiación solar-, un muro acumulador de calor con rendijas en sus partes superior e inferior, y un espacio habitable. El aire se calienta por contacto con el muro, que constituye la fuente térmica, y recircula entre el colector y el espacio habitable. En esta memoria se desarrolla un modelo bidimensional transiente del sistema muro Trombe, con dimensiones cercanas a las de una realización real de este concepto, considerando como fenómenos principales la acumulación térmica del muro y el efecto del empuje térmico. Para realizar el modelo se eligió el software Comsol 3:5a, un software multi-físico presente en los computadores del departamento. Para plantear los modelos, se adquirió un computador especial, dados los exigentes requisitos de las simulaciones, en cuanto a memoria se re ere. Con el propósito de obtener familiarización con Comsol y además, para estudiar el comportamiento de las variables involucradas, se desarrolló inicialmente un modelo a escala reducida. El aire se consideró como gas ideal y el movimiento de éste vendría dado por una fuerza de empuje. El muro, de ladrillo, tiene aplicado un flujo de calor constante de 500 [W/m2] en la cara que da hacia el canal de colección. Para evitar colapsos del sistema computacional, se fue guardando archivos con intervalos de 10.800 [s]. Para validar el modelo se estudió el alcance del régimen permanente, un balance de calor, la eliminación de las pérdidas por radiación y un re namiento de la malla. Los resultados del ensayo fueron satisfactorios, pues claramente se cumple el ciclo de circulación del aire, se alcanzó el régimen permanente y se determinó que el aporte de la radiación fue nulo, por lo cual se decidió simpli car el modelo. En el modelo a escala real, se usaron las dimensiones habituales en la construcción de viviendas. Los parámetros y condiciones de borde fueron los mismos utilizados en el modelo pequeño, pero las simulaciones fueron realizadas en intervalos de 1.800 y 3.600 [s]. El modelo no alcanzó el régimen permanente y presentaba oscilaciones en la temperatura desde los 12.500 [s] aproximadamente. Al re nar la malla, los resultados mejoraron. Antes de analizar los resultados se decidió estudiar 2 nuevos modelos con un flujo de calor constante de 250 [W/m2] con y sin rendijas -en este último el muro tiene un alto equivalente al del espacio habitable-. En simulaciones de varias horas de tiempo real se obtuvieron las tasas de circulación a través de las rendijas, las pérdidas a través de los vidrios y el aporte de la transferencia de calor por convección y conducción al espacio habitable, todas ellas en función del tiempo. La transferencia de calor al espacio habitable se realiza principalmente por conducción a través del muro, especialmente para tiempos largos. La circulación del aire pierde importancia gradualmente como aporte de calor a ese espacio, aunque es un medio efectivo de control de pérdidas de calor por el colector en el muro con rendijas.

El presente trabajo desarrolla un algoritmo de planeamiento de trayectoria basado en Optimización por Colonia de Hormigas, en conjunto con un controlador óptimo, para el desplazamiento de un barco robot. Se presenta el modelo matemático estándar usado para vehículos marinos desarrollado por Thor Fossen. Asimismo se presentan las principales ideas detrás del marco metaheurístico desarrollado por Marco Dorigo, llamado Optimización por Colonia de hormigas. El problema a resolver consiste en encontrar el camino más corto entre dos puntos dentro de un entorno (mapa) con obstáculos. Ambos algoritmos, tanto el de planeamiento de trayectoria como el de control óptimo, se implementaron en el entorno MatLab. Para poner a prueba el funcionamiento conjunto de estos dos algoritmos se usaron seis mapas distintos que buscan explorar el comportamiento de ambos algoritmos ante diversas variaciones de un caso base de comparación. El tiempo de convergencia de los algoritmos y los parámetros que ajustan sus desempeños fueron analizados. / Tesis

Magíster en Minería. Ingeniero Civil de Minas / En general, la planificación minera se lleva a cabo para el desarrollo de planes de producción utilizando parámetros fijos, que ofrecen poca flexibilidad para cambiar estos planes en caso de eventos no planificados. Por ejemplo, el layout de la mina crece, pero es muy común que la productividad del equipo se calcule con parámetros fijos que no consideran el avance de los nuevos desarrollos y no utilizan el cambio de rendimiento de los equipos. Por lo tanto, es importante introducir variables durante el proceso de planificación, que permiten una mejor alineación con las condiciones reales de minería y permitiría disminuir la incertidumbre operativa hacia el desarrollo de un plan de producción más ágil. La metodología propuesta plantea la retroalimentación entre un modelo matemático o de optimización y un modelo de simulación, con los cuales se desea construir un plan minero operativo, el que cuenta con actividades de preparación y explotación, simultáneamente, y que considere ciertos parámetros geomecánicos que afecten los rendimientos de los equipos. Los resultados muestran que la metodología propuesta genera un cambio de agendamiento y secuenciamiento en las actividades resultantes de un plan de producción inicial, y que el proceso iterativo tiende a estabilizar la variación obtenida mientras se realizan nuevas iteraciones. Además se logra insertar parámetros geomecánicos como la dilución y la calidad de roca, con lo cual las tareas toman cantidades de tiempo distintas para ser finalizadas, afectando el plan de producción. La presente metodología permite un aumento de la adherencia al plan de producción, considerando así la variabilidad operacional referida a las actividades unitarias, por lo que se logra caracterizar la incertidumbre operacional existente. Finalmente, permite elaborar planes de producción que mezclan un modelo de optimización matemático y un modelo de simulación operativo, permitiendo generar un plan productivo de mayor información. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por AMTC / 26/05/2020

Ingeniero Civil de Minas / La evaluación de yacimientos es una etapa temprana dentro de la vida de un proyecto minero y, tiene un alto impacto en el desarrollo del mismo. Las decisiones que se toman en los siguientes procesos de una mina, están ligadas a los resultados entregados por esta etapa. El modelo que se obtiene del yacimiento es utilizado para tener una planificación a largo plazo, la cual varía a medida que se obtiene mayor información durante la vida de la mina. De esta manera, entre más preciso sea el modelo y más información entregue, la primera planificación tendrá una base mucho más estable y constante a lo largo del proyecto. En este trabajo de memoria, se trabaja con muestras de sondajes de exploración con información de leyes de cobre total y cobre soluble. Además, se acompaña de alguna información geológica como mineralizaciones y litologías presentes en las muestras. Con esta base de datos, se desarrolla un análisis exploratorio para tener una visión clara de las características de los datos. Luego, se desarrolla una metodología de co-simulación de dos variables relacionadas por medio de una restricción geoquímica. Estas variables son el cobre total y la razón de solubilidad, esta última, obtenida de la razón entre cobre soluble y cobre total. A estas variables se les aplica una transformación gaussiana y un posterior análisis variográfico, del cual se obtiene un modelo lineal de corregionalización. Finalmente, para hacer la co-simulación multigaussiana se utiliza el algoritmo de bandas rotantes. Una vez que se obtienen los escenarios de las simulaciones, se validan comparándolos con las estadísticas de los datos originales, la distribución espacial de las leyes simuladas, las correlaciones entre las leyes de cobre total y soluble y, la respectiva restricción geoquímica. Cuando el modelo se acepta como representativo de los datos utilizados, se realiza un estudio de probabilidad de enviar los bloques a diferentes destinos, utilizando las leyes de cobre total y la razón de solubilidad de cada bloque. Además, se hacen modelos de probabilidad de superar una cierta ley de corte de cobre total. Con estos resultados, se concluye que las simulaciones son un proceso muy útil e importante al momento de tener una planificación en el largo plazo. Si bien se trabaja con minerales oxidados, no siempre el mejor destino será la lixiviación como se podría deducir en un comienzo. Es importante hacer un estudio de las leyes obtenidas para tener un mapa de probabilidades de cada bloque con su respectivo destino y así, obtener la mejor recuperación del bloque en el proceso óptimo. / 16/10/2021

Ingeniero Civil / La significativa reducción de la inversión en proyectos mineros producto de la desaceleración económica del país, ha generado la necesidad de optimizar los procesos internos en las empresas del rubro, cuya finalidad es la de reducir costos en sus proyectos futuros, tales como: costos operacionales y costos de valor de inversión. Una de las inversiones relevantes en todo proyecto minero corresponde a los túneles de recuperación, ubicados debajo de grandes pilas de acopio, cuya función es extraer el material de estas, gradualmente, para enviarlo hacia el exterior. Debido a las solicitaciones a las cuales, usualmente, se encuentra sometido y al tipo de geometría que tradicionalmente poseen, las dimensiones y cantidad de materiales resultan generalmente elevados afectando no solo los costos directos, sino también sus tiempos constructivos. El presente trabajo tiene como objetivo analizar dos propuestas de túneles de recuperación, uno con forma rectangular y otra de arco, desde el punto de vista técnico y económico. Para el desarrollo de estas propuestas se realizará un estudio acabado de las cargas a las cuales se verá afecto el túnel durante su vida útil. Definidas estas, se procederá a realizar un análisis estructural por medio de dos programas diferentes de elementos finitos para ambas formas propuestas con la intención de comparar resultados. Además, se realizará un estudio acerca de los métodos de diseño sísmico para este tipo de estructuras basado en lo que se utiliza en la industria chilena. Por último, se diseñarán y luego analizarán comparativamente 2 propuestas de túneles de recuperación, una rectangular y otra de acto, desde el punto de vista de la factibilidad técnica y económica. Con esto se persigue desarrollar un estudio acabado para estructuras enterradas debajo de una pila, la que tendrá como consecuencia la generación de dos propuestas de túneles de recuperación que puedan utilizarse como referencia para cualquier proyecto futuro de minería que los requiera.