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Ingeniero Civil de Minas / La tecnología de molienda con rodillos a alta presión (HPGR: High Pressure Grinding Rolls) surge como una alternativa atractiva en las operaciones de conminución, debido al uso eficiente de la energía en el mecanismo de ruptura. En la actualidad existen modelos para la simulación de la operación del HPGR lo suficientemente desarrollados para predecir la distribución de tamaños del producto, la capacidad de tratamiento y el consumo de energía. El objetivo de esta memoria es evaluar las fortalezas y debilidades de dos (2) modelos fenomenológicos para este equipo, el desarrollado por Morrell (1998) y el desarrollado por Torres y Casali (2009). Estos modelos se han implementado en diversos software de simulación de procesamiento de minerales, tales como JkSimMet y MolyCop Tools respectivamente. Para lograr lo anterior se utilizará al software Microsoft Excel. Al programar ambos modelos bajo la misma plataforma de ejecución se procede a realizar el ajuste de los parámetros y a validar la capacidad de predicción de cada uno. En el desarrollo de este trabajo se utiliza una base de datos construida con pruebas piloto, escala de laboratorio e industrial, que fueron recopiladas de revistas científicas y tesis. Al trabajar con los datos obtenidos, se realiza una validación cruzada, con el fin de lograr una buena comparación entre los modelos, en donde un 68% del total del set de datos se utiliza para realizar el ajuste de los modelos y el 32% para calcular la capacidad predictiva de los mismos. Para el modelo de Morrell es posible afirmar que presenta una buena capacidad de ajuste y de predicción para la granulometría del producto obtenido en el borde de los rodillos, esto debido al supuesto que utiliza en la formulación del modelo de granulometría, en que asume que la ruptura es como la de un chancador. A diferencia del modelo de Torres y Casali, en que se modela como una serie de molinos de bolas que trabajan a distintas potencias. En el caso del modelo de Torres y Casali se destaca los bajos errores, tanto de ajuste como de validación, en la estimación del consumo específico de energía, presentando errores menores a un 7%. La principal razón de esta diferencia es que el modelo mencionado incorpora la presión en el cálculo de la potencia, en cambio el modelo formulado por Morrell no la considera en sus cálculos, siendo necesario utilizar el torque del motor del equipo. En resumen, ambos modelos presentan ventajas por sobre el otro, por lo que se debe tener claro el para qué se necesita la simulación. De esta manera, se podrá seleccionar un adecuado modelo a utilizar. En conclusión, considerando el punto de vista energético, conviene utilizar el modelo de Torres y Casali, dado que predice de mejor manera el CEE y con una buena estimación de la granulometría del producto total. Si se le quiere dar prioridad a la distribución de los tamaños de los productos del equipo, es conveniente considerar el modelo de Morrell, debido a que ajusta y predice con un bajo error la granulometría del producto global, y con mayor precisión la del producto de los bordes de los rodillos. Se espera que con este trabajo sea posible entregar una herramienta de evaluación para posteriores mejoras en los diferentes simuladores, y de esta manera continuar optimizando e impulsando el uso del equipo HPGR.

Esta memoria describe el desarrollo de un modelo y del correspondiente simulador de una planta de molienda, constituida por un circuito de molienda semiautógena (SAG) y un circuito inverso de molienda con bolas. El simulador incluye un sistema de control y una interfaz gráfica similar a la de las plantas reales. En la memoria se explica primero los marcos teóricos de cada unidad de la planta de molienda y se desarrolla la integración de estos modelos individuales y su representación en tiempo discreto. En segundo lugar se describe el desarrollo e implementación del simulador en Matlab. Finalmente se describe cómo se ajustaron los parámetros de los modelos utilizados en el simulador. El modelo con sus parámetros ajustados, y por lo tanto el simulador, representan una planta genérica cualitativamente similar al comportamiento de una planta real y no necesariamente al de una planta particular existente. El simulador ha sido utilizado en un curso teórico para operadores de plantas reales y en cursos regulares dictados por el Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile. El modelo de la planta SAG ha sido también utilizado en varios cursos de postítulo que han usado el sistema Factory-Link de adquisición y manejo de datos en el que se ha incluido este modelo.

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Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geólogo / El grado de liberación de los sulfuros de mena de Cu es uno de las principales incógnitas del procesamiento mineral. Como la flotación está fuertemente influida por la superficie libre de los minerales económicamente importantes, poder cuantificarlo sería de gran utilidad para optimizar los circuitos de molienda, y estimar la recuperación del mineral. La herramienta de uso común para cuantificar la liberación es QemSCAN, pero su costo elevado, junto a la no-aditividad del parámetro de liberación, no permiten la creación de un modelo confiable. Esta tesis se enfoca en determinar los parámetros mineralógicos y texturales, y los parámetros de ensayos geometalúrgicos de dureza (SPI, BWI) más influyentes en determinar el grado de liberación de los minerales sulfurados de Cu. Las relaciones encontradas pueden servir de mejorar la precisión de un modelo de liberación, sin incrementar sustancialmente el costo. Se disponen de 120 ensayos QemSCAN de Escondida y Escondida Norte, datos de ensayos SAG Power Index (SPI) y Bond Work Index (BWI) y 20 cortes transparentes y pulidos de Escondida Norte. Se muestra que la liberación >90% en las zonas de sulfuros secundarios, Cc+Py es menor que la liberación >90% de las zonas de sulfuros primarios y mezclados. Esto es concordante con las relaciones directas entre liberación y tipo de sulfuro, asociación con Pirita, asociaciones con minerales de forma lateral y asociaciones complejas. Al mismo tiempo, se detecta que la diseminación y la oclusión en otros minerales, no es un problema mayor de liberación. Se evidencia además la relación negativa entre liberación y mayor contenido de Arcillas, y una relación positiva con el mayor contenido de Qz+Feldespatos. Se identifica que un mayor tamaño de grano de los sulfuros de Cu también contribuye a una mejor liberación. Se muestra que los ensayos SPI y BWI tienen poca influencia en el grado de liberación, y se infiere que esto se debe a su metodología. Los cortes transparentes/pulidos de Escondida Norte permitieron observar las asociaciones mineralógicas presentes y sus relaciones texturales. Se observó que el tamaño grano del sulfuro y los bordes de asociación simples y rectos pueden contribuir a la fácil liberación. Esto se ve principalmente en sulfuros primarios y en vetillas.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Los procesos de conminución, en particular la molienda, constituyen una de las operaciones de mayor relevancia en el procesamiento de minerales, tanto por su importancia para las etapas de concentración posteriores como por el costo asociado a la cantidad de energía consumida. Actualmente, el recurso energético se ha transformado en la principal preocupación, debido a su alto precio y a la escasés del suministro a nivel nacional. Lo anterior ha repercutido sobremanera en la industria del cobre, requiriéndose de costos operacionales cada vez mayores para satisfacer las altas demandas productivas que rigen actualmente. En dicho escenario, la optimización de la molienda, que consume el mayor porcentaje de la energía de la planta de procesos, adquiere un rol fundamental. El siguiente trabajo se enfoca en el estudio de los circuitos de molienda SAG, los de mayor aceptación actualmente, para el desarrollo de una herramienta predictiva orientada a la optimización energética y productiva del molino Semiautógeno. Se diseñan 3 modelos predictivos: uno para la potencia consumida por el molino SAG, otro para su consumo específico de energía y un tercero para el tonelaje de alimentación fresca al circuito de molienda. El desarrollo de dichos modelos y su validación, se basa en información operacional de 4 circuitos correspondientes a 3 faenas nacionales de molienda SAG que procesan minerales de cobre. La metodología empleada consiste, en primera instancia, en la identificación de correlaciones entre las variables claves del circuito de molienda SAG, a través del análisis de la faena con mayor cantidad de información disponible (DB.M1). Posteriormente, se evalúa si las tendencias más relevantes evidenciadas para esta base de datos, se dan también para los demás circuitos de molienda considerados. Lo anterior permite descartar o validar la existencia de comportamientos de tipo genérico, que permitan el desarrollo de una o varias herramientas predictivas. La metodología empleada permite obtener 3 modelos que consideran como variable de entrada principal a la granulometría presente en la alimentación fresca, en particular el porcentaje retenido +1 -6 . Los modelos estiman satisfactoriamente el valor de las variables modeladas, siendo el de potencia consumida el de mayor calidad predictiva, con un error promedio de 3,7%, mientras que el modelo para el consumo específico de energía del molino SAG registra el peor ajuste, con un error de 6,8%, considerado aun aceptable. El mayor error asociado a este último modelo reside en la falta de representatividad de los datos de tonelaje de alimentación fresca utilizados para su construcción, en los cuales se identifica la existencia de un sesgo debido a perturbaciones externas. Los 3 modelos obtenidos constituyen un aporte inédito, al considerar como variable de entrada la granulometría de alimentación fresca, parámetro que hasta el momento no había sido incluido en modelos de esta naturaleza. Se recomienda seguir perfeccionando el actual trabajo, adicionando al mismo mayor cantidad de datos reales y actualizados que permitan mejorar la calidad predictiva de los modelos desarrollados.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / A lo largo de los años la minería ha incrementado sus costos en energía eléctrica, por lo que ha sido necesario trabajar con energías renovables para amenizar este impacto, por esta razón la implementación de paneles fotovoltaicos a la molienda SAG es un proyecto atractivo y proyectado a la futura minería. A partir del párrafo anterior, este estudio busca evaluar la implementación de la gestión de demanda en el molino SAG considerando aplicar el mismo sistema en el transporte de mineral desde la mina hasta la zona de stockpiles, el que será diferenciado en dos stockpiles por la dureza diferenciada de mineral y así comprobar si el proceso de DSM es factible, disminuyendo los costos asociados a la operación. Con los resultados se tiene que al aplicar la gestión de demanda que diferencia el mineral por su característica de dureza, genera una disminución en los costos operacionales para la simulación. A medida que aumenta el plan de producción de la mina, esta entrega un valor de hasta un 13% menor que el caso base (un funcionamiento sin gestión de demanda) para un procesamiento de 9000 tph. Además, el costo operacional es menor en las simulaciones de los casos DSM que presentan una cantidad de mineral diferenciado (alta o baja dureza) que es un 20% de la cantidad total de mineral, generando una diferencia en el costo operacional de hasta un 5%. Por último, el costo capital del Caso DSM es mayor que para el Caso Base, esto se debe a la incorporación de todo el circuito complementario para la instalación del segundo stockpile que alimenta el mineral diferenciado por la gestión de demanda al molino SAG. Por la información recopilada va a corresponder al 2% aproximadamente. El costo operacional de la mina es un 90% mayor que el costo del Molino SAG, por lo tanto, al aplicar la gestión de demanda es recomendable ajustar un plan minero que cumpla con la extracción de mineral e incorpore la nueva condición. De esta manera se logre utilizar la gestión de demanda energética y hacer una minería más sustentable con el medio ambiente.

El principal objetivo de este trabajo de titulo es la realización de un análisis técnico-económico que permite establecer la factibilidad de utilizar motores de inducción para el accionamiento de un molino de bolas, aplicando criterios de eficiencia energética en su diseño. Primero se analiza las principales configuraciones utilizadas actualmente para el accionamiento de un molino de bolas, optando por la utilización de un accionamiento de piñones gemelos utilizando motores de inducción de rotor bobinado por su bajo costo, pero agregando la característica de velocidad variable para aumentar la eficiencia del sistema. Luego, se investigó los métodos más utilizados para el control de un motor de inducción de rotor bobinado, escogiendo un rango de velocidad de 85-110% y el uso del accionamiento Scherbius por su alta eficiencia. A partir de lo anterior se diseñó el sistema necesario para el accionamiento del molino, especificando las características técnicas del molino de bolas y los equipos eléctricos necesarios para su accionamiento. Además se realizó un análisis del sistema mecánico involucrado, el diseño de la electrónica de potencia y el sistema encargado de controlar la velocidad del motor. Diseñado el sistema para el accionamiento del molino de bolas, se creó un modelo matemático de los motores y el sistema de control de velocidad, todo bajo la plataforma Simulink de MATLAB. El estudio analizó la dinámica de las variables en todo el rango de velocidad del motor, prediciendo la dinámica del motor en operación. Por otro lado el análisis económico contempló una comparación de los costos de inversión y operación de las tres opciones más factibles para el accionamiento del molino: motor sincrónico sin escobillas, inducción jaula de ardilla e inducción de rotor bobinado. Además se realiza un análisis energético para distintos casos de operación y potencia nominal. Finalmente se concluye que la mejor opción corresponde a utilizar un motor de mayor potencia nominal al diseñado en un comienzo por el equipo metalúrgico, con el fin de operarlo al 85% de su velocidad nominal, ampliando de esta manera la capacidad para aumentar la velocidad a un 25%.

Todos los procesos en la industria son susceptibles a fallas, debido a varios factores como, tiempo de vida de cada elemento del proceso, mala fabricación, etc. Estas fallas afectan el buen funcionamiento del sistema, produciendo ineficiencia en su desempeño, pérdidas económicas y en el peor de los casos desastres ambientales y humanos. La detección oportuna de la presencia de fallas evita paradas no planeadas, ayuda a tomar acciones correctivas y de mantenimiento y, como consecuencia de ello, reduce el daño potencial que estas ocasionan. El diseño de sistemas de diagnóstico es, por lo tanto, un paso importante y necesario en el proceso de desarrollo de estos sistemas para una infinidad de aplicaciones industriales. Los circuitos de molienda de procesos mineros (CMPM), tienen la función principal de reducir el tamaño de las partículas que vienen de la etapa de chancado, los CMPM dependen del buen funcionamiento de todos los sensores y actuadores para mantener el sistema estable y operando en condiciones óptimas. Esta tesis presenta el diseñó de un sistema de diagnóstico de fallas (SDF) basado en modelos que sigue la metodología Fault Detection and Isolation (FDI) de la teoría de control, que tiene la capacidad de detectar fallas en los sensores y actuadores del CMPM, haciendo uso de la redundancia analítica de los componentes del proceso que redundan físicamente, para beneficio económico y ahorro de espacio. Se utiliza la herramienta de Análisis Estructural (AE), que permite analizar la monitoreabilidad, detectabilidad y aislabilidad del proceso y hallar las relaciones de redundancia analítica. Para el diseño del sistema de diagnóstico de fallas, primero se desarrolló la emulación del circuito de molienda, utilizando valores reales de operación de uno de los circuitos de molienda húmeda de la concentradora de cobre Toquepala, Perú, operada por la compañía Southern Copper; el mencionado circuito de molienda cuenta con un molino de bolas, un cajón de pulpa (depósito de la mezcla de masa mineral y agua), una bomba de pulpa y un nido de Hidrociclones (clasificadores de partículas). Se halla los residuos a partir de las relaciones de redundancia analítica y luego se determina las fallas más representativas del CMPM. Se realizan pruebas y analizan resultados que da el SDF y se desarrolla una interfaz gráfica para facilitar la visualización de la presencia de fallas. / Tesis