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.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva. Ingeniero Civil de Minas / En una planta de procesamiento de minerales el principal medio de transporte de material sólido se realiza por medio de tuberías. En este sistema se transportan partículas de diferentes tamaños cuya distribución es el resultado del proceso de conminución de esta planta. Si el líquido presenta una cantidad considerable de iones, como es el caso del agua de mar, tanto la fracción fina como la fracción gruesa pueden causar una alteración en la composición química de la fase líquida. Aunque este efecto depende del tipo de partículas a ser transportada. Por ejemplo, partículas como las arcillas pueden intercambiar especies inorgánicas y orgánicas con el líquido. En el presente estudio se busca evaluar el rol de la hidrodinámica y el contenido de arcilla en el intercambio iónico entre estas y la fase líquida durante el transporte de la mezcla en presencia de partículas gruesas en una tubería, usando simulaciones 2D. Para ello se utilizó un modelo de mezcla de la librería de OpenFOAM. En este modelo se resuelven ecuaciones de momentum para la fase gruesa y la fase líquida, mientras que para el campo de velocidad de la fase fina se generó una relación entre la velocidad del líquido y la velocidad de sedimentación de esta fase. Para cada fase y especie iónica presente en el líquido se resolvió una ecuación de transporte de masa. Se calculó la tasa de intercambio iónico para Ca(II), Na(I), Mg(II) usando un modelo cinético de la ecuación de Gaines-Thomas. Además, el flujo es asumido como turbulento, y por esta razón, un modelo k - epsilon es usado. Los resultados mostraron que la presencia de una distribución no homogénea de fino en la vertical, revela una transferencia de masa no homogénea de iones en esa sección de la tubería. En particular, la alta concentración de partículas gruesas cerca del fondo junto con velocidades bajas de la fase continua comparado con la sección media implica largos tiempos de residencia, como lo confirma los resultados numéricos. Además la mayor concentración de finos es encontrada en la parte superior producto de la sedimentación de las partículas gruesas. Ambos aspectos combinados, promueven altas tasas de intercambio de Ca-Na y Mg-Na en la parte superior e inferior de la tubería en comparación con el eje central de la tubería . Para un CEC igual a 70 meq/100gr de arcilla, un aumento de la concentración de finos de un 6% a un 10% en volumen, provoca un aumento en la fracción media de calcio intercambiada del líquido desde un 12% a un 26% para una velocidad media de 2 m/s. Otro aspecto relevante es la distribución inicial del CEC en las arcilla. Según los resultados, una arcilla alta en calcio no intercambia calcio desde la solución mientras que una arcilla alta en sodio si lo hace, alterando la distribución final de iones en las arcillas. Finalmente, en una planta de procesamiento de minerales, manipular los cationes en la arcilla permitiría controlar aspectos como la reología y la floculación, entre otros, y esta composición, como se observa en la simulaciones, depende fuertemente del tipo de arcilla y los iones presentes en la arcilla y en el líquido.

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.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / El propósito de este trabajo es aplicar modelamiento computacional fluido-dinámico (CFD) para estimar la eficiencia de depósito de partículas de Cobre en el proceso de Cold Spray con microtoberas. Con ello se busca estudiar la conveniencia del uso de mezclas Helio-Nitrógeno como gas de trabajo. Esto como una alternativa al uso de Helio puro que presenta un mejor desempeño para este tipo de proceso, pero al mismo tiempo, tiene un costo comercial mayor que el Nitrógeno. Este trabajo muestra que por medio de la caracterización de las propiedades termodinámicas de las mezclas Helio-Nitrógeno, es posible utilizar herramientas CFD para calcular la velocidad y temperatura de impacto de las partículas, y con ello estimar la eficiencia y factibilidad del proceso. En total se simulan ocho configuraciones diferentes de microtobera, con largos que varían entre 37 mm y 48 mm y con diámetros de salida que varían entre 2.4 mm y 3 mm. Se determina que el proceso de Cold Spray para partículas de Cobre no es factible para microtoberas de largo menor a 48 mm si se utiliza Nitrógeno puro, siendo la eficiencia máxima obtenible un 39%, lo que está en el límite de factibilidad. Como alternativas para mejorar la eficiencia del proceso aparece el precalentado de las partículas de Cobre y el uso de las mezclas Helio-Nitrógeno. Con respecto a este último punto, a partir del uso de una mezcla con un 28% de Helio (fracción molar), la eficiencia del proceso mejora hasta en un 74%. Mientras que para una mezcla con un 60% Helio, la eficiencia de depósito mejora hasta alcanzar un 90%. Esta investigación es un avance significativo para reducir el costo operacional de las microtoberas de Cold Spray. Además de contribuir con el estudio de nuevas tecnologías de manufactura aditiva con Cobre, el mineral más importante de la industria chilena.

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.

Tesis para optar al grado de Magíster en Minería / 12/06/2024

Geóloga / Chile, al ser un país tectónicamente activo, se encuentra vulnerable a distintos riesgos geológicos, entre los cuales lo más peligrosos son: terremotos, tsunamis, remociones en masa y erupciones volcánicas. El Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) publicó el primer catastro nacional de desastres naturales entre los años 1980 2015, a pesar de que se excluyeron el terremoto de Iquique (2014) y los daños causados por las erupciones volcánicas, el número de fallecidos es al menos 1.000 personas y los daños alcanzan un costo de US$32.000.000.000 en el periodo. Son estas cifras las que refuerzan la necesidad de estudiar a profundidad las condiciones favorables para que tales desastres no ocurran y así salvaguardar la vida e integridad de las personas. Unos de los casos importantes en el último tiempo es el ocurrido en el fiordo de Aysén, donde un enjambre sísmico que comenzó el 22 de enero del 2007 culminó el día 21 de abril del mismo año con un peak de 6.2Mw a las 13:50 hora local en Punta Cola. Este terremoto causó diversas remociones de masas, como deslizamientos de roca, de suelo superficial y de suelo-roca. Una de las avalanchas de rocas más grande fue la de Punta Cola, la cual registró un volumen inicial de 22,4 Mm3. Mediante el programa RAMMS Debris Flow se buscan los parámetros friccionales que mejor reproducen la avalancha de roca de Punta Cola. Durante el desarrollo se observan inconsistencias, principalmente, entre el volumen inicial de la remoción y el volumen final del flujo calculado por RAMMS, con una diferencia del 30% para una resolución de la grilla de 20 m, lo cual se debe a errores propios del programa, ya que éste no fue diseñado para volúmenes iniciales tan grandes. Para llegar a los resultados esperados se debe realizar una calibración mediante prueba y error hasta obtener alturas del run-up y de los depósitos similares a los observado en terreno por Oppikofer et al. (2012). La simulación que arrojó los parámetros que mejor emulan la avalancha fue la número 63, con unos resultados de 0,18 para μ, 100 [m/s2] para ξ, y un criterio de detención del 2%. Si bien, se presentan errores entre lo modelado y lo observado, que van desde un 3% a un 30%, éstos se encuentran dentro de lo esperado para análisis como este. Por lo tanto, se puede afirmar que el programa RAMMS-Debris Flow permite simular avalanchas de rocas adecuadamente.

Ingeniero Civil / El objetivo de este trabajo de titulación es mejorar la productividad de la construcción habitacional en Chile, por ejemplo existen grandes brechas con E.E.U.U. al año 2011, la productividad en Chile era del 48% respecto a ese país (Alchoholado, 2013). Esto hace que los costos de construcción sean altos. Ahora, considerando que los edificios habitacionales son bienes raíces de primera necesidad para la población, para disminuir los precios ofertados, la solución va por construir en menos plazo y ahorrar costos. Para reducir los plazos constructivos, en este Trabajo de Titulación, se recurrió a la metodología BIM, ( Building Information Modeling ) utilizando el software Vico Office, y así mejorar los aspectos claves en el proceso de programación, incorporando modelo 3D, las mediciones y la zonificación por líneas de balance como método de programación. También se incorporó un control automatizado para realizar proyecciones de termino y respaldo de la información generada. Con el edificio E.M de la constructora GINA , localizado en: Santiago Centro contaba como sistema de programación CPM (Critical Path Method), se utilizó el modelo que se estaba desarrollando para este Trabajo de Titulación, logró apreciar que el plazo original para la obra gruesa se podía reducir en un 5%, comparado con el programa original, considerando los mismos rendimientos y duraciones. De esta manera la zonificación podría disminuir los tiempos de holgura entre actividades, reduciendo el plazo total. También se validó la optimización automática del programa a partir de las líneas de balance, que considerando un aumento en un 16% de la mano de obra, logrando reducir la duración del programa en un 10% aprox. Por otro lado, si bien se observó que la información de los rendimientos reales y el avance de obra es bien resguardada, se logró proyectar una nueva fecha de término con el ritmo real de trabajo. Por el lado del BIM, se logró integrar el modelado 3D de obra gruesa con los recursos y el programa de obra dentro del mismo software, y de esta forma se fomentó la interoperabilidad con arquitectura. Además, dado que se realizó una simulación 4D (3D en el tiempo), se logró mejorar la calidad de la información para un traspaso más eficiente de esta, entre la oficina y el terreno. Finalmente, si bien, la interacción del modelo 3D al igual que las mediciones y la zonificación permiten un ajuste del programa, también ayudan al ajuste de los recursos y el presupuesto, por lo cual se propone este tema a seguir desarrollando.

Ingeniero Civil Eléctrico / La penetración de energías renovables no convencionales en la matriz energética del país ha tenido un gran aumento, en especial las tecnologías solar fotovoltáica y eólica, lo que plantea grandes desafíos en la operación técnica y económica del sistema eléctrico debido a la variabilidad e incertidumbre de los recursos y a que dadas las condiciones actuales, no contribuyen con reservas al sistema y no aportan inercia. Los modelos de despacho convencionales utilizan una baja resolución temporal y por lo tanto no se encuentran preparados para capturar adecuadamente la variabilidad de la energía solar y eólica. Para ello, se requeriría aumentar la resolución, lo que tiene como desventaja el crecimiento computacional del problema a resolver, pudiendo incluso ser inviable de resolver. Es por esto, que en este trabajo se estudia el problema de despacho económico utilizando la modelación en el dominio Chebyshev. Para esto, se estudian las principales características de los modelos convencionales y las principales propiedades de los polinomios de Chebyshev, y se analiza la formulación de ambos modelos, su desempeño computacional y calidad de resultados. La metodología de estudio abarca todas las etapas para modelar el problema en el tiempo continuo y discreto, donde se destaca la obtención de datos, la formulación de los problemas en sus dominios respectivos y la resolución de los problemas variando la resolución temporal y la cantidad de información suministrada a cada modelo. De los resultados se desprende que al utilizar la modelación en el dominio de Chebyshev es posible disminuir la cantidad de variables y restricciones del problema, sin embargo, esto implica un aumento en la densidad de las matrices de restricciones, lo que provoca un deterioro en el desempeño computacional. Tambien se observa que al aumentar la resolución temporal del problema es posible obtener una mejor aproximación de los costos de operación, y que, al utilizar la modelación en el dominio de Chebyshev es necesario tener en cuenta las posibles oscilaciones de las aproximaciones obtenidas para obtener mejores resultados. En conjunto con lo anterior, en este trabajo también se estudia la aplicación de los polinomios de Chebyshev en la modelación de la dinámica del sistema, donde se busca representar la respuesta inercial del sistema a través de la ecuación de swing del generador. En el ejemplo ilustrado se observa que es posible llegar a una buena aproximación y que la representación en Chebyshev genera un sistema lineal de ecuaciones algebraicas, por lo que es posible su incorporación en modelos de optimización lineales.