Evaluación de alternativas para la simulación computacional del perfil de humedad en pilas de lixiviación

Abstract

En el mundo actual existe cada vez más la preocupación por el uso responsable de los recursos naturales y el cuidado del medio ambiente, lo que ha transformado la industria minera en un gran desafío. La lixiviación minera representa un proceso fundamental en la obtención de cobre, en donde la gestión de riego en las pilas de lixiviación representa una gran oportunidad de mejorar la eficiencia del proceso, ya que, si opera en condiciones óptimas mejor será la utilización de recursos, lo que puede significar reducciones de costos operacionales y menores impactos ambientales. Por lo tanto, se requiere implementar una estrategia que permita predecir el comportamiento de la humedad dentro del lecho de la pila de lixiviación, debido a que esta variable es clave para comprender la importancia del riego en la pila. Sin embargo, para poder llevar a cabo la simulación es necesario resolver la ecuación de Richards, la cual permite describir problemas de infiltración en suelos parcialmente saturados. Esta ecuación presenta gran complejidad matemática, por lo que se hace necesario buscar técnicas que permitan discretizar el sistema de ecuaciones diferencial parcial algebraico original y así poder llevar a cabo la simulación computacional en MATLAB. En este trabajo se abordan dos técnicas de discretización: diferencias finitas y colocación ortogonal. Gracias a las dos técnicas de discretización se hace posible obtener un sistema de ecuaciones diferencial algebraico discreto capaz de ser simulado con el fin de poder obtener el comportamiento del grado de saturación en el lecho de una pila de lixiviación. Finalmente, se obtienen perfiles de grado de saturación a distintos caudales, determinando que el enfoque de colocación ortogonal presenta una mayor robustez y rango de aplicación que el enfoque de diferencias finitas.