Ingeniería Civil (Campus San Joaquín)

La industria minera a cielo abierto es una de las principales actividades económicas a nivel global, cuyo propósito fundamental es la transformación de recursos minerales en beneficios económicos. En este contexto, la planificación minera desempeña un papel crucial para garantizar la eficiencia y la rentabilidad de las operaciones. Este proceso implica la generación de un plan de producción a largo plazo (LoM) que abarca la vida útil de la mina, dividiéndola en periodos anuales, y tiene como objetivo maximizar el valor del negocio considerando diversas restricciones operativas y económicas. La metodología tradicional utilizada en la planificación minera a cielo abierto se basa en la resolución de problemas de diseño de pits anidados mediante herramientas de optimización matemática, como el algoritmo de Lerchs & Grossmann. Sin embargo, esta metodología tiende a no considerar la dimensión temporal en la definición de la envolvente económica. En contraste, el Agendamiento Directo de Bloques (DBS) integra el tiempo desde el inicio, permitiendo la definición de la envolvente económica junto con la secuencia de extracción optima a nivel de modelo de bloques. De esta forma, el DBS ha demostrado ser efectivo en la generación de planes mineros que maximizan el valor económico de la mina. Los objetivos de esta investigación se centran en comparar las ventajas de la metodología DBS con la metodología tradicional al integrar distintos horizontes temporales en un solo proceso de optimización. En el primer caso de estudio, se observa que el DBS optimiza la ubicación y secuencia de las fases de extracción, generando un aumento significativo en el valor económico en relación con el caso base. En el segundo caso de estudio, la comparación entre el plan utilizando planificación integrada en comparación a la metodología tradicional existe un aumento en el valor económico, especialmente en los primeros años del plan, a diferencia del caso base. Con el análisis de los resultados de ambos casos de estudio se puede concluir que los resultados entregados por el DBS presentan similitudes con las fases creadas utilizando la metodología tradicional. A diferencia de lo que ocurre comúnmente en la metodología tradicional el DBS tienen a saturar planta desde el inicio del plan debido a que este busca desde el inicio sectores que tengan una mejor ley.

La presente memoria busca estudiar la relación entre las variables operacionales de sistemas de transporte de pulpa de mineral y pulpa de relave con el desgaste erosivo producido en las tuberías de acero API X65 buscando correlaciones empíricas que permitan construir un modelo predictivo para dos tuberías que transportan pulpa de mineral de cobre y tres tuberías que transportan relave de cobre. Los sistemas estudiados corresponden a tuberías que se encuentran operando actualmente en Chile: dos mineroductos de 24’’ y 28’’ y tres relaveductos de 28’’, 36’’ y 14-16’’ para los cuales se cuenta con sus registros operacionales y mediciones de espesores de pared de la tubería en un período de aproximadamente ocho años. Las pulpas estudiadas poseen características similares, esto es, gravedad específica de sólidos con valores cercanos a 2.6 en el caso de los relaveductos y 2.8 en el caso de los minerductos y un d80 de 300 [um] aproximadamente. Se realiza un procesamiento de los datos con el fin de obtener valores representativos del desgaste de la tubería a lo largo de todo su perfil longitudinal y su distribución dentro de la sección transversal de la tubería, así como también se realiza un análisis de frecuencia para obtener valores representativos de cada período de estudio. Finalmente, con estos datos se construye un modelo de regresión lineal múltiple utilizando herramientas de Machine Learning y se evalúa la capacidad predictiva de este mediante pruebas estadísticas y probabilísticas, comparándolo además con los modelos propuestos en la literatura estudiada. De los resultados se concluye que no es posible obtener un modelo predictivo que permita estimar la tasa de desgaste de manera certera utilizando los datos operacionales de este estudio, sin embargo, se confirma que la velocidad del fluido es el parámetro más influyente en el comportamiento de la tasa de desgaste en sistemas que transportan pulpa de mineral de cobre y relave de cobre

Este trabajo consiste en el análisis numérico del comportamiento estructural de muros de hormigón armado de sección T con elemento de borde compuesto. La geometría de los muros de sección T genera problemas de ductilidad en un sentido de carga (compresión en el alma), debido a la reducida área de hormigón que aporta en la resistencia a compresión, pudiendo incurrir en fallas de carácter frágil. Este tipo de falla puede ser evitado por medio de la incorporación de elementos que otorguen ductilidad y capacidad de deformación al muro. En este caso específico, se concede mediante la inclusión de un perfil de acero en el elemento de borde, dando origen así a elementos de borde compuesto, cuyo comportamiento se analiza en esta investigación en términos de resistencia, ductilidad y capacidad de deformación. Contemplando la problemática presentada, esta investigación se enfoca en el análisis y evaluación del mejoramiento del comportamiento estructural de muros de hormigón armado de sección T, mediante la inclusión de un perfil de acero de sección circular en el elemento de borde del alma, con la finalidad de incrementar la ductilidad y evitar comportamiento frágil en este tipo de muros. El análisis se realizó a partir de simulación numérica en el software de elementos finitos OpenSees, en donde se desarrollaron dos modelos: el primero corresponde a un modelo numérico simplificado del espécimen TW2 del estudio realizado por Thomsen & Wallace (1995), el cual se utilizó para la validación de resultados de la simulación numérica; y el segundo corresponde al modelo anteriormente mencionado, con una modificación en el elemento de borde: la eliminación de las barras de acero longitudinales y la inclusión de un tubo de acero como refuerzo en la dirección vertical. Los resultados obtenidos permitieron concluir que, al incluir el elemento de borde compuesto, aumenta la capacidad de resistencia lateral y la resistencia a momento, se incrementa la capacidad de disipación de energía e incrementa levemente la capacidad de deformación global del muro

En la norma actual para el diseño sísmico de edificios no se especifica de manera explícita el período de retorno asociado a los espectros de diseño. Sin embargo, varios documentos que dieron paso a la creación de las normas, e incluso algunas normas como tal, dan a entender que el criterio que prevalece en los cálculos corresponde al de un 10% de probabilidad de excedencia en 50 años, lo cual se traduce en un período de retorno de 475 años. Debido a esto, el presente estudio tiene por objetivo estimar el período de retorno de los espectros de diseño de la norma NCh433 con el propósito de otorgarle una base científica respecto a la ocurrencia de los eventos de diseño. Para esto se realiza un análisis comparativo de los espectros de diseño con espectros de amenaza uniforme (UHS) para distintos períodos de retorno, los cuales son obtenidos a partir de un análisis probabilístico de amenaza sísmica (PSHA) utilizando el software OpenQuake. Los UHS son calculados para períodos de retorno desde 10 hasta 10000 años para cada uno de los sitios de análisis, los cuales se distribuyen uniformemente espaciados cada 50[km] para un caso general que abarca desde la Región de Arica y Parinacota hasta Los Ríos, y cada 5[km] para un caso específico de la Región Metropolitana. Luego, a partir de la creación de gráficos comparativos son estimados los períodos de retorno de cada sitio para las medidas de intensidad (IM) correspondientes al PGA y Sa para 1, 2 y 3 segundos. Finalmente, se crean mapas de períodos de retorno de estas IM y mapas de diferencia porcentual de la aceleración espectral de diseño respecto al UHS de 475 años. A partir de los resultados, se obtuvo que tanto el período de retorno como la diferencia porcentual calculada son dependientes de la IM, zona sísmica y tipo de suelo, alcanzando valores máximos de períodos de retorno promedio superiores a 1000 años y diferencias porcentuales máximas que superan el 90%. En promedio, para la IM correspondiente al PGA, el período de retorno de las intensidades de diseño para suelo tipo A son 55 años para la zona sísmica 1, 90 años para la zona sísmica 2, y 147 años para la zona sísmica 3. Por otro lado, para el suelo tipo D las intensidades de diseño son de 60 años para la zona sísmica 1, 106 años para la zona sísmica 2, y 173 años para la zona sísmica 3. De la misma forma, para la IM correspondiente a Sa(1s), las intensidades de diseño para suelo tipo A son 141 años para la zona sísmica 1, 227 años para la zona sísmica 2, y 330 años para la zona sísmica 3. Y si es considerado un suelo tipo D los períodos de retorno promedio aumentan a 452 años para la zona sísmica 1, 846 años para la zona sísmica 2, y 1452 años para la zona sísmica 3

En la industria minera, ante ciertas variaciones operacionales o emergencias externas se hace necesario detener el transporte de pulpa de concentrado de cobre. En este escenario, bajo la detención del transporte hidráulico, se genera una separación entre la fase sólida y la fase líquida de la pulpa mineral, producto de la sedimentación de partículas, formando un lecho de sedimento en la parte inferior de la tubería. En el caso de que la pendiente de la tubería sea suficientemente grande, las partículas sólidas comienzan a deslizar entre ellas, migrando hacia zonas de baja pendiente y/o puntos bajos del trazado, lo que corresponde a la migración de partículas sólidas. La ocurrencia de este fenómeno genera problemas operacionales durante el reinicio del transporte de pulpa, provocados principalmente por el aumento de densidad de la pulpa en los puntos bajos del trazado. En estudios anteriores se ha abordado este problema a través de dos enfoques: empleando simulaciones numéricas, complementadas experimentalmente con pulpas idealizadas y con modelos predictivos generados a partir de datos operacionales. En este trabajo, el enfoque fue analizar la validez del procedimiento de ensayo utilizado actualmente, para evaluar si es posible resuspender las partículas de concentrado de cobre ante una detención. Para esto, se ajustaron algunas características del equipo y la metodología del ensayo, y se implementaron un sistema de extracción de muestras y un sistema de procesamiento de imágenes para describir de mejor forma la mecánica de la migración de partículas y de esta forma, determinar la influencia tanto de la pendiente del trazado como de la concentración de partículas sólidas. En total se desarrollaron 12 ensayos con pulpa de concentrado de cobre proveniente de un yacimiento minero, combinando cuatro pendientes (entre 5 y 20%) y tres concentraciones de pulpa (Cp entre 55 y 65%), utilizando valores dentro del rango operacional encontrado comúnmente en concentraductos operativos actualmente. El análisis de los resultados obtenidos permitió determinar que ambas variables poseen un efecto en la morfología de la pulpa al final de cada ensayo. Como conclusión principal, se encontró que el comportamiento más desfavorable frente a migración de partículas, dentro del rango de pendientes del sistema y concentraciones exploradas, se encuentra dominado por la concentración de sólidos más baja, correspondiente a 55%, y la condición más favorable por la pendiente del sistema más baja, correspondiente a 5%. Por último, se analizó la metodología de ensayo existente actualmente y se establecieron algunas oportunidades de mejora. Así como también se proponen algunas oportunidades de trabajos de investigación para continuar con el estudio del fenómeno migratorio a mayor escala y evaluando otras variables que no fueron consideradas en este estudio.