Optimización del proceso de fortificación minera mediante equipo automatizado empleando realidad virtual

Abstract

El propósito de este estudio es diseñar y desarrollar un equipo automatizado que permita transportar e instalar marcos prefabricado de hormigón armado dentro de los túneles previamente fortificados, lo que permitirá un recubrimiento seguro y la movilización en las faenas, específicamente en la mina Esmeralda de la división El Teniente de Codelco. La necesidad surge a partir de la ineficacia del método actual de fortificación, donde los recubrimientos son irregulares, afectando la calidad de los trabajos subterráneos y la eficiencia en el entorno laboral. Esto es crucial considerando las características geológicas de la mina, que presentan un alto riesgo de derrumbes debido a su alta sismicidad. Además, se utiliza la realidad virtual (RV) como herramienta para la visualización del prototipo, permitiendo evaluar y optimizar el diseño antes de su fabricación, reduciendo así el uso excesivo de material y asegurando un proceso más eficiente y seguro. Este proyecto de título consta de tres capítulos, el primer capítulo corresponde a “ANTECEDENTES GENERALES DOCUMENTACIÓN”, que hace referencia al Diagnóstico del proyecto, Metodología, Análisis estratégico causa, problema y consecuencia (CPC), información sobre tecnologías de fortificación y minería, etc. En el segundo capítulo hace mención a la “INGENIERÍA CONCEPTUAL DEL PROYECTO”, y se abordará el estudio técnico, descripciones del proceso, determinación de insumos, programas de trabajo, capital de trabajo, modelación 3D, la visualización inicial para poder proyectar en realidad virtual, y una evaluación de factibilidad técnica. En el tercer capítulo se abordan los “CUBICACIÓN Y EVALUACIÓN DE COSTOS”, los cuales incluyen un desglose detallado de los costos asociados a la máquina y al prototipo virtual, determinación del uso real de materiales y costos e imprevistos.

The purpose of this study is to design and develop an automated machine capable of transporting and installing prefabricated reinforced concrete frames within previously fortified tunnels. This will ensure safe coverage and enable mobility in mining operations, specifically in the Esmeralda mine of Codelco’s El Teniente division. The need arises from the inefficiency of the current fortification method, where irregular coverings compromise the quality of underground work and operational efficiency. This challenge is critical due to the geological characteristics of the mine, which present a high risk of collapses caused by significant seismic activity. Additionally, virtual reality (VR) is employed as a tool to visualize the prototype, allowing for the evaluation and optimization of the design before manufacturing. This reduces excessive material use while ensuring a safer and more efficient process. This thesis project consists of three main chapters. The first chapter, "GENERAL BACKGROUND AND DOCUMENTATION," includes the project diagnosis, methodology, strategic analysis of cause-problem-consequence (CPC), and relevant information about fortification and mining technologies. The second chapter, "CONCEPTUAL ENGINEERING OF THE PROJECT," focuses on the technical study, detailed process descriptions, determination of inputs, work plans, capital requirements, 3D modeling, initial visualization for projection in virtual reality, and a technical feasibility evaluation. Finally, the third chapter, "CUBICATION AND COST EVALUATION," presents a detailed breakdown of the costs associated with the machine and virtual prototype, determination of actual material usage, and unforeseen expenses, ensuring a comprehensive and practical approach to the project implementation.