Ingeniero Civil Mecánico / El Convertidor Teniente (CT) es un reactor pirometalúrgico cuya función es llevar a cabo el proceso de fusión-conversión de concentrado de cobre mediante la inyección de aire a través de toberas sumergidas en el baño líquido. Es posible, mediante maquetas frías que funcionan con agua y aire comprimido, estudiar la fluidodinámica del baño de un CT real. Fenómenos como regímenes de inyección, formación de estados de oscilación y trayectoria del gas, son fácilmente reproducibles y observables en estas maquetas. El Instituto de Innovación en Minería y Metalurgia (IM2) posee este tipo de maquetas a escala, maquetas 3D completas y tajadas, en donde se estudia diferentes condiciones de operación, intentando traspasar los resultados de alguna variación en la operación de estas maquetas al CT real, ya sea para aumentar la tasa de conversión, reducir el desgaste de los refractarios internos del CT o para obtener mejores condiciones de operación a las actuales. Por otro lado, los modelos numéricos ofrecen una alternativa bastante robusta, en el sentido de que en ellos es posible registrar de una manera mucho más fácil parámetros como la presión y la velocidad. En estos modelos es posible apreciar, gracias al registro de imágenes en escalas de tiempo pequeñas, fenómenos como la formación de burbujas o el estado de oscilación de la superficie libre. Sin embargo, los modelos numéricos requieren una construcción geométrica precisa y un seteo numérico riguroso de los parámetros fluidodinámicos en pos de la obtención de resultados confiables y representativos. Últimamente, mediante la utilización de computadores en cluster, conjuntos de computadoras con hardware compartido y que funcionan como si fuesen una única computadora mucho más rápida, es posible la solución de estos modelos numéricos con la incorporación de mallas mucho más finas que las que hasta el momento se utilizaba. Esta alternativa ha hecho posible, por primera vez en este tipo de problema, validar la densidad de malla utilizada en la solución de estos modelos, cuestión que les confiere una validez adicional. En este trabajo se ha simulado mediante dos modelos, uno 3D completo a escala 1:5 del CT real y uno slice o tajada, la operación de las maquetas frías. Se ha comparado los resultados de ambos modelos, obteniendo como uno de los principales resultados, que el modelo slice reproduce una física mucho más realista de los fenómenos gracias a la posibilidad de una reducción mayor que en el modelo 3D completo, del tamaño de los elementos componentes de la malla. Se ha visto además que no existe una pérdida importante, en cuanto a la reproducción del comportamiento del baño, pasando desde el modelo 3D completo, al modelo slice. Por otra parte, una de las alternativas que se utiliza para lograr una mayor tasa de conversión es inyectar una mayor cantidad de aire a través de las toberas. En este trabajo se ha probado la inyección de aire a través de una segunda tobera en la parte inferior en del modelo slice, sumándose a la inyección lateral tradicional. Se ha inyectado por la tobera inferior mediante dos tasas de inyección y se comparado con la forma tradicional de inyección, encontrándose que es posible obtener un estado de agitación y mezcla mucho más propicio para el proceso de fusión-conversión, sin generar un comportamiento del baño que vaya en desmedro de la operación de la maqueta de CT y del posible desgaste acelerado de refractarios internos del CT real.

Ingeniero Civil de Minas / El objetivo principal de este trabajo es realizar una post evaluación técnica- económica de la recuperación de pilares mediante el método Front Caving en la mina El Teniente . La post evaluación se basó en la recolección, filtración y análisis de información y en un análisis económico del método, dada las condiciones de los sectores Teniente 1 Retram y Sector K de la mina El Teniente . Mina El Teniente decidió aplicar este método para explotar pilares mineralizados ubicados entre los niveles de ventilación y producción, en sectores en que se suspendió la extracción de mineral por colapso del nivel de producción. De los análisis y resultados operacionales se concluye que el método se caracteriza por ser adaptable a diferentes cuerpos mineralizados. Un gran porcentaje del mineral obtenido es producto de la tronadura, debido a lo cual un buen manejo operacional del proceso de perforación y carguío de tiros así como el control de la dilución son factores de mayor importancia para el éxito del método. En cuanto a la seguridad, es un método en que se extrae el esponjamiento del mineral tronado y que necesita una fortificación y control operacional riguroso en los puntos de extracción para limitar los riesgos. El análisis de los resultados económicos indica que es un método viable en las condiciones particulares de su aplicación en El Teniente. Dado que se ocupan obras preexistentes, se requiere una inversión menor, básicamente desquinches de túneles y otras obras menores. Es importante destacar que con adecuados controles operacionales se lograron índices económicos aceptables. Otro punto a considerar es que el método permite asegurar planes de producción pues es un método ágil y flexible y su puesta en marcha requiere de corto tiempo. Con ello se logró el reemplazo de producción de sectores con imprevistos operacionales. Resumiendo, el Front Caving es un método de explotación adecuado para recuperar sectores afectados por colapsos, e incluso podría ser competitivo en situaciones normales.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 21/12/2019. / Ingeniero Civil de Minas / El bombeo de barro corresponde a un ingreso repentino de mineral saturado a labores subterráneas. Puede provocar daño a las personas y equipos, retrasos en producción, dilución y cierre de faenas. El presente trabajo tiene por objetivo caracterizar mediante ensayos geotécnicos de laboratorio, el mineral con potencial a producir bombeos de barro en la Mina Diablo Regimiento, División El teniente, Codelco, Chile. De la revisión bibliográfica y de antecedentes se identifican 2 posibles mecanismos que podrían generar un estallido de barro. Estos corresponden a: exceso de humedad y falla de flujo. En el presente estudio, se evalúa el mecanismo de exceso de humedad. Se cuenta con 3 muestras provenientes de puntos de extracción cerrados por peligro de bombeos de barro en Diablo Regimiento, que representan los 3 tipos de mineral saturado fino que se encuentran en la mina. Se realiza ensayos de granulometría, gravedad específica, densidad, límites de consistencia, consolidación edométrica, compresión no confinada y, asentamiento. Se identifica los minerales evaluados como gravas y arenas bien graduadas con contenido de limos y arcillas. Se obtiene la gravedad específica, densidades máximas y mínimas, y se obtiene los límites de Atterberg líquido y plástico, que corresponden a las humedades para las cuales los finos del mineral cambian su comportamiento de sólido a plástico y de plástico a líquido. Además de la caracterización geotécnica, se evalúa la resistencia del material ante condiciones no confinadas, variando la densidad y la humedad. Esto permite observar que la variable de más relevancia en cuanto a la resistencia del mineral es la densidad, puesto que además de influir directamente en la resistencia, limita la cantidad de humedad que el mineral puede albergar, por lo que la densidad controla parcialmente la humedad. Se utiliza clasificaciones de la resistencia y asentamiento de materiales para definir límites de humedad líquidos y plásticos análogos a los de Atterberg, pero que cuentan con la ventaja de clasificar materiales con mayor tamaño máximo que estos. Se concluye que el método utilizado por El Teniente para prevenir bombeos de barro, puede ser actualizado y mejorado. Se recomienda continuar el estudio con el comportamiento confinado del mineral, lo que permitiría evaluar también el mecanismo de falla de flujo.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 21/11/2019. / Ingeniera Civil de Minas / La ocurrencia de bombeos o escurrimientos en los puntos de extracción es identificada como uno de los 5 principales peligros operacionales a los que se expone la minería de block/panel/sublevel caving, es por esta razón que existe un gran interés sobre el entendimiento y comprensión de su génesis con el fin de tomar decisiones apropiadas en cuanto al control y manejo de este fenómeno. A pesar de que existen investigaciones que abordan esta problemática, a la fecha aún no es claro qué condiciones son determinantes en el desencadenamiento de estos eventos, existiendo sólo teorías no probadas. El eje central de esta memoria será caracterizar el ingreso de agua-barro, a partir de un estudio de la data histórica de variables asociadas al fenómeno. Para ello, se utiliza como sector de aplicación la mina Reservas Norte de División El Teniente, Codelco, que desde inicios de su operación ha presentado problemas de agua-barro. Este estudio incorpora un análisis general del ingreso de material saturado al sector, análisis de eventos históricos de bombeos y escurrimientos, como también una comparación con el sector Diablo Regimiento. La caracterización del ingreso de barro de Reservas Norte y posterior comparación con Diablo Regimiento permite establecer que el origen del barro proviene de la conexión con labores antiguas concentradoras de barro histórico, es más, los primeros puntos afectados se ubican en la zona donde se dio inicio al caving. Luego, la propagación es en dirección del avance de la frente de hundimiento, en donde al cerrarse uno o más puntos de la vecindad se generan planos preferenciales de flujo y al encontrarse los elipsoides traslapados, el material saturado diluye a través de los intersticios de la columna quebrada en movimiento. Dicho lo anterior, es que todo proyecto minero que utilice métodos de hundimiento debe incluir una caracterización hidrogeológica que permita determinar el riesgo potencial de una descarga de agua/barro a la que estará expuesto, definiendo e implementando tempranamente las medidas de mitigación y control. De esta manera la operación se puede llevar a cabo en forma segura y las consecuencias en cuanto a pérdidas de reservas pueden ser reducidas. En cuanto a los nuevos proyectos de DET, Nuevo Nivel Mina y Nuevo Nivel Profundo, ambos se ubican bajo labores que se encuentran afectadas por barro, por lo que se vuelve necesario crear políticas apropiadas para su control antes de comenzar la operación, entre las que se proponen: buscar alternativas a la conexión tipo domo, generar perfiles de extracción de columnas que desciendan de la manera más uniforme posible, para lo cual se debe contar con área disponible, la frente de hundimiento debe ser angosta para permitir flexibilidades operativas, no permitir la sobre extracción de los puntos y contar con políticas de drenaje. Este trabajo forma parte del proyecto MudFlow ejecutado por el Laboratorio de Block Caving del Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de Chile.

Magíster en Minería / Dentro de los hitos relevantes que deben ser estudiados en el contexto de la Ingeniería del Proyecto Nuevo Nivel Mina, se encuentra el análisis del sistema de extracción de mineral para calcular los indicadores de productividad y utilización de los equipos principales, tal que permitan determinar la flota de equipos y cumplir metas productivas, identificando las vulnerabilidades del proceso para el término del primer quinquenio de operación del proyecto. Como límite de batería del estudio se consideran los procesos mineros desde la etapa de extracción de mineral en zanjas hasta la descarga de mineral a los piques de traspaso, incluyendo las operaciones asociadas a la reducción secundaria en zanjas y parrillas. Se excluyen las operaciones aguas abajo de los piques. El análisis del sistema de extracción permitirá optimizar los rendimientos asociados con productividad e incrementar la eficiencia en los ciclos productivos que permitan asegurar el cumplimiento de las metas de producción, paralelamente permitirá definir la flota de equipos LHD para la toma de decisiones, factor importante en el momento de proceder con las adquisiciones. La primera etapa de este trabajo, consta de una definición de los objetivos y motivación que origina el estudio, para posteriormente realizar un análisis bibliográfico con temas relacionados principalmente con simulación dinámica y automatización. Luego se procede con la recopilación de información y estadística de los datos relacionados con el proceso de extracción de mineral, que entregarán la confiabilidad para la configuración y programación del modelo computacional. En el caso del Proyecto Nuevo Nivel Mina no existe una configuración similar para el manejo de mineral en el Nivel de Producción con piques de traspaso ubicados cada 120 m y equipos que cuenten con el mismo grado de automatización, tal que permita extrapolar datos de utilización y rendimientos, dada esta incertidumbre, considerando además que las herramientas analíticas se encuentran limitadas frente a la interacción de variables, se implementa un modelo computacional del sistema de extracción de mineral, utilizando simulación dinámica de eventos discretos. La segunda y última etapa, considera realizar la logística de operación, construcción, verificación y validación del modelo computacional, para luego proceder con la captura y análisis de datos estadísticos que permita responder los objetivos e interrogantes planteadas en este estudio. Junto con esto, se procede con los respaldos en la configuración y programación con software Promodel para profesionales de la industria. Respecto a los resultados, la flota estimada corresponde a 11 unidades de equipos LHD cumpliendo la capacidad productiva de 56.000 t/d específicamente para el término del primer quinquenio de operación.

Magíster en Minería / Ingeniera Civil de Minas / En la mayoría de las operaciones mineras modernas que utilizan métodos por hundimiento predomina la roca primaria. En el caso de la mina El Teniente, la roca de mena primaria es muy competente y masiva con pocas discontinuidades abiertas, pero con una alta frecuencia de vetillas a pequeña escala junto con fallas muy espaciadas. En un estudio previo se concluye que existen discontinuidades relevantes en el macizo rocoso que afectan al hundimiento, destacando la importancia de considerar no sólo el efecto que tiene la roca intacta en el hundimiento, sino que también la interacción del sistema roca intacta discontinuidades. Actualmente existen métodos empíricos que permiten determinar las propiedades de hundibilidad de un material. Una alternativa es crear modelos numéricos que permitan reproducir el comportamiento constitutivo del material. La técnica de modelamiento numérico Synthetic Rock Mass (SRM) se desarrolla con el objetivo de mejorar el entendimiento que se tiene sobre el comportamiento del macizo rocoso durante la propagación del caving, incluyendo en el análisis la influencia de las discontinuidades. El objetivo principal de este trabajo de tesis es contribuir a la validación de la técnica SRM, mediante su aplicación en ensayos de compresión uniaxial a escala de laboratorio en muestras de la unidad litológica CMET (Complejo Máfico El Teniente) del yacimiento El Teniente. Esta técnica se basa en el modelamiento mediante elementos distintos que se encuentra implementado en PFC3D (Particle Flow Code), y utiliza el modelo de partículas Enhanced Bonded Particle Model (BPM) para representar roca intacta, y el modelo Smooth Joint Contact Model (SJCM) para representar las propiedades de las vetillas. Las discontinuidades se modelan como discos de espesor despreciable mediante el Discrete Fracture Network (DFN). Los datos de entrada del modelo se estiman a partir una recopilación de ensayos de laboratorio, determinándose así los macro parámetros que representan a la roca CMET y a las vetillas observadas en la mina El Teniente. Luego, las propiedades de la roca intacta se escalan al tamaño del bloque promedio de roca intacta dentro de las probetas y las vetillas a la escala del largo promedio en que se encuentran en las muestras. Se ajustan leyes de escalamiento que representan al tipo de roca y mineralogías utilizadas. Los micro parámetros obtenidos de la etapa de calibración representan adecuadamente el escalamiento realizado a la roca intacta y a las vetillas. Al reproducir estas propiedades en una muestra con DFN, no se obtienen los resultados esperados. Por esta razón, se recalibran los micro parámetros de las vetillas manteniendo fijos los obtenidos para la roca intacta, obteniéndose como resultado micro parámetros dos órdenes de magnitud mayores a los estimados inicialmente. Finalmente, las discrepancias entre las simulaciones del SRM y los ensayos de laboratorio, obtenidas al comparar las curvas de esfuerzo deformación y modos de falla, se deben principalmente al arreglo estructural (DFN). Como esta técnica aún se encuentra en etapa de validación, existen puntos en los que se necesita seguir investigando basándose especialmente en resultados de casos de estudio, y en ensayos de laboratorio bien documentados.

Memoria para optar al título de Arquitecto

Geólogo / El yacimiento El Teniente es uno de los yacimientos de tipo Pórfido Cuprífero más grandes del mundo. Sus reservas se estiman en las 95 Mtm de Cu y 2,5 Mtm de Mo. El Molibdeno es un subproducto de la explotación de cobre del yacimiento, del cual existe una baja información que permita realizar una planificación minera de su extracción de manera más eficiente. Recientemente en el año 2017 fue elaborado un modelo de recuperación de Mo en base a las Unidades Geometalúrgicas de Cobre del yacimiento El Teniente y los datos recuperación obtenidos de ensayos de flotación de 690 muestras del yacimiento. El modelo carece de información geológica relativa a la Molibdenita, el cual es el principal mineral de mena de Mo y que concentra aproximadamente el 98% del Molibdeno en el yacimiento. Es por este motivo que se realiza una caracterización geológica de la Molibdenita enfocada en conocer la distribución y ocurrencia de ésta en el yacimiento, basándose en el modelo de bloques de recuperación de Mo. A partir de los datos geometalúrgicos, geoquímicos y mineralógicos de 1254 muestras, se calcularon los coeficientes de correlación entre todos los parámetros disponibles, con el propósito de encontrar las variables que se encuentran asociadas a la recuperación de Mo. Además se incorporaron diversos factores geológicos en la base de datos para identificar el control que ejercen las características geológicas de la roca sobre el comportamiento del Molibdeno en el yacimiento. Los factores geológicos evaluados son la litología, la zona geotécnica de alteración primaria y supérgena, la alteración de la roca y las características mineralógicas de la Molibdenita. Junto con el manejo estadístico de los datos numéricos se realizó un mapeo geológico y estudio de vetillas de más de 100 tramos de sondaje, además se realizaron descripciones de cortes con vetillas que presentan Molibdenita, ensayos de flotación y análisis de mineralogía QEMSCAN. Este estudio se realizó en miras de caracterizar los estilos de mineralización y asociaciones minerales de la Molibdenita a escala macroscópica y microscópica clasificando los estilos y asociaciones de acuerdo a su litología y evento de alteración correspondiente. Se determinó que los 4 criterios geológicos estudiados controlan el comportamiento del Molibdeno en el yacimiento y este control puede ser caracterizado mediante las correlaciones entre la Ley de Mo y el Factor K (coeficiente entre el Molibdeno no sulfurado y el Molibdeno Total en la roca), con la recuperación de Mo. La litología presenta los modelos de distribución más representativos para el comportamiento del Mo. La zona geotécnica de alteración supérgena muestra los valores más bajos de Ley y recuperación de Mo en el yacimiento. Se determina que aproximadamente el 75% del Mo del yacimiento se encuentra en vetillas Tardimagmáticas y el 25% en vetillas Hidrotermales Tardías. La Molibdenita presenta características (tamaño de cristales, estilo de mineralización, etc) propias del evento de alteración donde ocurre la mineralización que influyen en la recuperación de Mo, donde la Molibdenita tardimagmática presenta una mejor recuperación que la Molibdenita hidrotermal. Finalmente se detallan una serie de criterios que establecen una base para el futuro desarrollo de Unidades Geometalúrgicas de Molibdeno en el yacimiento.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / El método de perforación y tronadura es vastamente usado en las operaciones de excavación subterránea a lo largo del mundo para el desarrollo de túneles y galerías. Debido a la gran incidencia de la calidad de la perforación en los costos, resultados de esta operación y en el resto de las actividades del ciclo, es necesario desarrollar y evaluar nuevas tecnologías que hagan más eficiente la operación. El control computarizado en la perforación es una tecnología muy utilizada en las últimas décadas en obras civiles, que ha ido ganándose su puesto en las operaciones mineras del mundo, ya que permite un mejor control del contorno del túnel, mayor eficiencia de disparo, obtener frentes más lisas y mejorar los rendimientos tanto de la perforación como del ciclo completo de perforación y tronadura. Epiroc es una empresa líder en el desarrollo de nuevas tecnologías para equipos mineros, con una gran importancia en el mercado a nivel mundial. La empresa desarrolló un sistema de control computarizado de la perforación, que se ha estado introduciendo al mercado nacional en los últimos años con buenos resultados. Con el fin de analizar esta tecnología en aspectos técnicos, económicos y operacionales, se realizaron levantamientos de datos en dos minas de Chile. El principal estudio se realizó en El Teniente, donde una gran flota de equipos operada por la empresa contratista Salfa Montajes, que cuentan con este sistema, están realizando labores de perforación para desarrollar el Proyecto Nuevo Nivel Mina. El estudio muestra que, con los mismos equipos, para el mismo tipo de roca, diagrama de disparo y tipo explosivos, la implementación del control computarizado en la perforación para desarrollos horizontales reduce la sobre excavación de 22% a 11% y aumenta la eficiencia de disparo de 85% a 90%.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Matemáticas Aplicadas. Ingeniero Civil Matemático / El convertidor teniente es un horno usado en el proceso de purificación del cobre, cuyo funcionamiento se basa en la inyección de aire enriquecido con oxígeno (a través de toberas) en un baño de material fundido, produciendo reacciones indispensables para su depuración y generando energía, la que es aprovechada para mantener los niveles de temperatura adecuados al interior del convertidor. Debido a la inyección de aire se produce un fenómeno de acoplamiento entre el chorro de burbujas y la oscilación presente en la superficie del baño, produciendo un fenómeno de resonancia el cual genera ondas de gran amplitud en la superficie, las que producen desgaste sobre las paredes internas del convertidor. Este desgaste acorta los tiempos de producción, ya que es necesario recubrir con nuevos ladrillos el interior del convertidor.\\ En esta tesis se proponen dos estrategias de control para prevenir y minimizar el oleaje en la superficie. En primer lugar se desarrolla un control retroalimentado con comportamiento robusto. Esta robustez permite el control usando modelos inciertos del sistema original, sin perder rendimiento ni estabilidad.\\ En segundo lugar se propone un control pasivo por medio de un segundo chorro de aire (una segunda tobera) el cual disminuye los modos de oscilación de gran amplitud, disminuyendo la energía de las oscilaciones sobre la superficie. Para ello se modela la interacción que hay entre la excitación de las ondas superficiales y la presencia de inyección de chorros de aire en el baño. Modelando un segundo chorro de burbujas es posible replicar datos experimentales en los que se logra estabilizar el oleaje por medio de una segunda tobera. / Este trabajo ha sido financiado por Codelco a través de la beca PiensaCobre