Ingeniero Civil Mecánico / La minería representa un gran porcentaje de la actividad económica del país. En este contexto, el estudio del proceso de obtención de mineral puro y los equipos utilizados toman gran relevancia, entre estos los molinos de bolas para el chancado del mineral. Los molinos presentan estructuras de soporte llamados trunnions que se apoyan en una superficie alimentada por aceite a presión para evitar el desgaste. Eventualmente, se ha encontrado que un trunnion del molino presenta desgaste de la superficie interior y fisuras axiales en su superficie exterior. El propósito de esta memoria es estudiar la respuesta de la resistencia mecánica del trunnion a medida que pierde espesor hasta alcanzar un estado con fisuras, cuando está sometido a las cargas de operación nominales. El problema se aborda mediante la teoría de fatiga para el estudio de la aparición de grietas, y con la teoría de la mecánica de la fractura para el avance de grieta, siempre dentro del rango elástico lineal. El estudio es de carácter teórico numérico en base a una modelación CAD del molino con sus principales componentes, que es sometido a simulaciones en elementos finitos para determinar el estado de esfuerzos del molino y en particular del trunnion. El estudio comprende tres casos, que corresponden al molino con sus trunnion sin defectos, al molino con un trunnion desgastado en su superficie interior y finalmente al molino con el mismo trunnion desgastado y con la presencia de una fisura axial. La evaluación de falla al primer ciclo para el trunnion en su estado normal y con desgaste de su superficie interior entrega factores de seguridad de 18,97 y 7,36 respectivamente, por lo que soporta perfectamente los esfuerzos máximos debido al estado de operación nominal. La evaluación de la vida a la fatiga del trunnion en su estado normal entrega un factor de seguridad de 6,27, y en presencia del desgaste uno de 1,86, por lo que el trunnion presenta una vida infinita a la fatiga aun estando desgastado. Dado lo anterior, se cree que la fisura aparece por fallas en el sistema de lubricación que generarían un roce excesivo en el trunnion capaz de provocar la falla de la pieza. Cuando el trunnion está desgastado y con una fisura de longitud menor en la superficie interior que la exterior, se concluye que la fisura avanza por la superficie interior por sus dos puntas. Para detener el avance de la fisura, se propone un redondeo de los frentes de fisura y el relleno con un material adherente que soporte las cargas de operación nominales.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Realiza un análisis de la velocidad óptima de un molino para la preparación de la pasta para la fabricación de cerámicos. Analiza las velocidades de trituración de la pasta a preparar. Establece la velocidad óptima para un grano adecuado de molienda. Mantiene la calidad de la trituración en el proceso de molienda. Se tuvo en consideración la problemática existente en la planta de producción de baldosas, constantes pérdidas en la producción del material deseado, lo que conlleva a un mayor incremento de los costos de operación. En ese sentido, se determinó que cuando el ángulo de elevación de los elementos moledores está comprendido entre 45 - 60° se obtiene el mejor resultado de la molienda, puesto que la carga recae en forma de cascada haciendo que los medios de la molienda rueden unos sobre otros, desarrolla así la máxima acción de molienda y consecuentemente es mínimo el desgaste de los medios moledores y el revestimiento. / Trabajo de suficiencia profesional

Este trabajo de tesis ofrece un resumen y perspectiva de las actividades que se desarrollan actualmente sobre el tema de simulación de fragmentación de roca por voladura bajo un enfoque sistémico e intenta repasar algunos alcances técnicos en cuanto al proceso de optimización de la voladura vía modelos de simulación de fragmentación y su influencia en la rentabilidad de la operación global (mina y molienda). Evaluando el papel que juega la distribución de la fragmentación de la roca por voladura en el desempeño eficiente del carguío, transporte, chancado y molienda con un énfasis en el uso adecuado de la energía, es decir de usar energía donde es mas eficiente (voladura), y conservarlo donde es menos (chancado). El enfoque sistémico esta referido al estudio o evaluación de un sistema (proceso) en su totalidad como conjunto. Enfoque holístico. Para realizar las evaluaciones se desarrollo primero bajo un enfoque sistémico un modelo de simulación de aproximación global al arranque (mina; perforación, voladura, carguio y transporte) y del procesado del mineral (chancado y/o molienda), que compara en base a los datos actuales, diferentes configuraciones de diseños de los sub-procesos e identifica los indicadores de rendimiento claves (KPI’s) como guías para la optimización del proceso de voladura, y con ello determinar la solución optima de reducción del tamaño de roca y distribución granulométrica que complementada a un segundo modelo de análisis económico financiero permita encontrar la mayor rentabilidad global de la operación mina-molienda, es decir el máximo valor por roca volada. El primer modelo evalúa la influencia de la fragmentación de la roca en los costos unitarios, implementando; para el análisis de fragmentación los modelos desarrollados por JKMRC (TCM y CZM), el modelo de Kuz Ram extendido con la función Swebrec y Rosin Rammler, corregidos en los parámetros de diseño de voladura y calibrados en la distribución de la fragmentación mediante el análisis digital de imágenes, y para el análisis de costos se implemento el modelo de conminución Bond que utiliza de entrada las distribuciones de fragmentación. El segundo modelo económico financiero que se enfoca básicamente en el 20% de las causas que generan el 80% de los costos de operación, usando el VAN y TIR como indicadores de rentabilidad para diferentes escenarios de distribución de fragmentación, evaluados del primer modelo (diferentes costos), determinando la rentabilidad optima de la operación. / Tesis

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

La presente investigación tiene como título “Análisis y mejoras de la gestión del área de mantenimiento mecánico molienda procesos C2 de la planta concentradora de cobre de Sociedad Minera Cerro Verde Arequipa basado en la filosofía de mantenimiento productivo total“ teniendo como objetivo principal plantear la mejora de procesos, con la finalidad de reducir los elementos que no generan valor y eliminar desperdicios. El planteamiento del problema se da a partir de la necesidad de tener gestión eficiente de los recursos que maneja en el área de Mantenimiento del área de Molienda de la planta concentradora de cobre, por lo que se plantearán elementos para de encontrar e implementar las herramientas necesarias para identificar y eliminar los elementos que no aportan valor a los objetivos. La investigación se centra en la aplicación de la filosofía del TPM utilizando las herramientas como el diagrama de Ishikawa, la técnica de los 5 porque, el árbol de decisiones entre otras para definir las causas y proponer las soluciones óptimas, producto de ello también se consideró la filosofía del as 5 S para la implementación del TPM. Entre los resultados que se espera obtener con la propuesta es la reducción de paradas por fallos, reducción de paradas por calidad, mejorar el entrenamiento del trabajador y su eficiencia.

Ingeniero Civil Mecánico / El proceso de molienda en minería, en donde se procesa el mineral para pasar de una granulometría del orden de 1/2 pulgada, hasta aproximadamente 180 micrones, es un proceso que puede llegar a representar del orden del 35% del consumo energético de una mina. Por esto, sumado a la gran complejidad de esta operación, es de sumo interés realizar estudios en torno a ella, y en particular, predecir la potencia de consumo de los molinos de trituración. Los molinos usados en minería, son grandes equipos giratorios, con forma de cilindro orientado horizontalmente, que mediante el movimiento del mineral al interior de ellos, son capaces de reducir su granulometría. En este trabajo de título, se busca obtener un modelo matemático, que con información acerca de ciertas variables clave en el funcionamiento de un molino para molienda, es capaz de predecir potencia de consumo. El modelo busca ser capaz de incorporar variaciones en la geometría de la carga a lo largo de un molino, además de ser válido para un amplio rango de diámetros de molinos, así como distintos tipos de estos (SAG, AG y de bolas). Para obtener dicho modelo, se seleccionan variables que tengan relevancia física en la dinámica al interior del molino. Con esto, se describe una porción de la potencia que se quiere predecir realizando un balance energético para la carga al interior del molino, y la potencia restante se predice usando datos experimentales y el software Eureqa. Con estas ecuaciones, integrando numéricamente a lo largo del molino, se obtiene un programa en Matlab que es capaz de predecir la potencia de consumo de un molino de molienda. Luego, utilizando 77 mediciones de 66 molinos industriales, se estudia la capacidad predictiva del modelo. El modelo resultante muestra buena congruencia con los datos experimentales con los que se cuenta. Se destaca también, que se encuentran indicios que hacen pensar que las ecuaciones que describen los molinos de alta y baja relación de aspecto deben ser distintas.

El cobre se utiliza para aplicaciones que buscan una buena conductividad eléctrica y térmica, pero el problema radica en su resistencia mecánica a altas temperaturas, esta se puede mejorar al endurecer el material con una dispersión de elementos cerámicos, así la resistencia mecánica disminuye poco a altas temperaturas y no afecta de sobremanera la conductividad ni térmica ni eléctrica. Este trabajo tiene por objetivo fabricar una aleación con dispersión de carburos de titanio y vanadio, en particular (Cu - 2,5%v TiC -2,5%v VC, determinar como afecta esta composición en la compresión en caliente y creep y compararla con otras aleaciones anteriormente investigadas, además de su textura en la molienda y la variación de la microdureza con la temperatura de recocido y de extrusión. La dispersión se puede lograr a través de la molienda reactiva que consiste en someter al polvo a grades deformaciones plásticas para lograr la formación in situ de carburos. El proceso se inicia llenando el molino atritor con bolas de acero, el líquido de molienda (en este caso tolueno) y los polvos homogenizados. Luego se consolidan en caliente extruyéndolos a dos temperaturas diferentes: 750 y 850 °C. La caracterización de la aleación es a través de difracción de rayos X, de microscopía electrónica de transmisión y microdureza. Las probetas son recocidas una hora a rangos de temperaturas establecidos entre 400 y 900 oC, son medidas sus resistencias al ablandamiento en función de la temperatura de recocido y determinado microdureza Vickers para una carga de 100 [gr]. El ensayo de termofluencia se realiza para un rango entre 500 y 850 °C y las cargas aplicadas, de los 60 a los 100 [MPa].

Ingeniero Civil Eléctrico / En la actualidad, la supervisión de procesos necesita ser cada vez más eficiente. Hoy en día se cuenta con múltiples sensores en cada proceso, los cuales entregan información de algún estado/variable del mismo. Al analizar esta información, es posible encontrar relaciones entre variables y puntos de operación del proceso. Lo anterior posibilita la construcción de modelos de procesos en base solo a información recaudada de los estados/variables. Esta herramienta de modelación es muy útil cuando no se conoce de manera completa, a nivel fenomenológico, el proceso a estudiar. El presente Trabajo de Titulo está centrado en la realización de modelos para un molino SAG (Semi-Autógeno) en base a estructuras no-paramétricas de similitud. En primer lugar, se desarrolla un algoritmo para la generación de modelos de similitud usando un enfoque basado en los residuos (diferencia entre el valor real y el valor estimado). Posteriormente, se desarrolla una metodología para estimar variables usando modelos de similitud, la predicción de ellas y un posterior análisis de escenario usando un modelo de predicción. Al momento de generar un modelo para estimar las variables controladas usando datos históricos reales de un molino SAG, se observa que el modelo creado cumple con los criterios de validación. Posteriormente, usando los mismos datos, se procede a crear un modelo de predicción, con el fin de generar un análisis de posibles futuros escenarios. Los resultados muestran que en el nuevo escenario propuesto, se obtiene un mejor desempeño energético del molino SAG estudiado. Por otro lado, se genera un modelo para la detección de anomalías usando una base de datos con una anomalía identificada. Los resultados de esta modelación muestran que se detecta exitosamente la anomalía en la base de datos. Se propone a futuro, desarrollar una herramienta que sea capaz de realizar un pronóstico, estimando las variables independientes para una mejor predicción de las variables controladas.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / Geóloga / En el presente estudio se evalúa el uso de modelos hidrogeoquímicos cuantitativos a efecto de determinar los impactos de distintas unidades mineralógicas sobre las condiciones fisicoquímicas de la pulpa en el procesamiento mineral. Se realizan 2 modelos de disolución mineral, el primero en un sistema en el cual los minerales reaccionan con el medio, sin importar la cantidad de iones presentes. En el segundo modelo, las reacciones agua-roca están limitadas o aceleradas por los iones presentes. Se distingue que en el primer modelo, los sulfuros juegan un rol importante sobre las condiciones fisicoquímicas del medio; sin embargo, en el segundo, el rol más importante lo juegan los silicatos, al estar acelerada su disolución con la presencia del ión OH-. Con el primer modelo se reproduce la tendencia, pero no los valores del Eh en la Andesita y su pH, y falla en la tendencia de Eh de los pórfidos. Con el segundo modelo, no se obtienen buenos resultados, puesto que ni la tendencia del Eh ni el pH son reproducidos. Se detecta entonces, que en la realidad de un sistema complejo como el estudiado se tiene un efecto de todos los minerales presentes, por sobre todo de los sulfuros. A partir de mineralogía y condiciones operacionales modeladas, las reacciones que podrían controlar las condiciones fisicoquímicas de la pulpa serían la oxidación del hierro, cobre, azufre y oxígeno; la hidrólisis y formación de hidróxidos de aluminio, calcio, hierro, magnesio; y la formación de precipitado sulfurado y silicatado. Finalmente, se requiere continuar hacia mayor experimentación de tal manera de calcular las constantes de reacción en condiciones adecuadas e incorporar otras variables al modelo como tamaño de partícula variable, tiempo de molienda, incorporación de hierro desde medios de molienda, etc. De esta manera se puede avanzar hacia la predicción de las condiciones fisicoquímicas del procesamiento.

Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales / En la presente Tesis se estudia la formación in situ de dispersoides en una aleación de Cu-Ta producida por molienda reactiva y extrusión en caliente. Además, se estudia el efecto que producen los dispersoides sobre la resistencia al ablandamiento y la resistencia al creep. En aplicaciones tales como interruptores de alto rendimiento, intercambiadores de calor, motores eléctricos, cables, y electrodos para soldadura se requiere un material que exhiba alta conductividad térmica y eléctrica, junto a una adecuada resistencia mecánica a las temperaturas de operación. El cobre satisface las primeras solicitaciones; sin embargo, presenta una importante disminución de su resistencia mecánica cuando aumenta la temperatura de trabajo. Un mecanismo que ha probado ser efectivo para mejorar el comportamiento mecánico del cobre a altas temperaturas es la incorporación de nanopartículas cerámicas o metálicas en la matriz. Estos dispersoides dificultan el creep, ya que se requiere un esfuerzo adicional para separar las dislocaciones de la interfase dislocación-matriz, cuando esta interfase es incoherente o semicoherente. Adicionalmente, anclan los límites de grano, dificultando el deslizamiento de los bordes de grano. Para generar los nanodispersoides, se empleó molienda reactiva y extrusión en caliente para dispersar de manera homogénea partículas de tantalio en la matriz de cobre y generar dispersoides de carburo de tantalio, usando hexano como fuente de carbono y líquido de molienda. Estos dispersoides, acompañados de un refinamiento microestructural en la matriz metálica compuesta y de un aumento de la densidad de dislocaciones, produjeron un aumento de la resistencia mecánica al ablandamiento y a la deformación a altas temperaturas (773 K, 973 K y 1123 K). El material se caracterizó por medio de espectroscopia de emisión óptica, fluorescencia de rayos X, microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión y microdureza Vickers. El efecto del tiempo de molienda se analizó pasadas 10, 20 y 30 h en un material compuesto con una composición nominal de Cu-5 %vol. TaC. Al aumentar el tiempo de molienda, se observó un aumento sistemático de la densidad de dislocaciones y de carbono, así como una disminución del tamaño de cristalita. El material molido durante 30 h fue extruido en caliente y mostró una densidad de 9.037 kg m-3 (98.2% densificación) y una resistencia de ablandamiento de 204 HV; sin embargo, después de un recocido a 1023 K durante 1 h la microdureza mostró una abrupta caída. El análisis de microscopía electrónica de transmisión mostró la presencia de nanodispersoides carburo de tantalio (Ta4C3), los cuales cumplen con la función de endurecer la matriz por dispersión y ayudan a mejorar el desempeño cuando se somete la matriz metálica compuesta a ensayos de esfuerzo constante y alta temperatura (773 K, 973 K y 1123 K).