Ingeniería de Minas

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Aislamiento y caracterización molecular de consorcios bacterianos nativos obtenidos del distrito Mariano Nicolás Valcárcel anexo de Secocha como alternativa para la biorremediación de agua contaminada por metales pesados
(Universidad Católica de Santa María, 2021-12-17) Gongora Flores, Juan Jesus
El presente proyecto de investigación consistirá en aislar e identificar molecularmente consorcios bacterianos nativos obtenidos de aguas contaminadas por el desarrollo de actividades mineras. Para tal efecto se realizará un muestreo de las aguas contaminadas en la mina artesanal ubicada en el anexo de Secocha. Las muestras serán llevadas al laboratorio y se realizarán los cultivos y las réplicas necesarias hasta aislar colonias con cepas bacterianas puras. Luego se realizará la extracción de ADN de las cepas bacterianas identificadas para proceder con el desarrollo de su secuenciación de nucleótidos e identificación de árboles filogenéticos. Finalmente se desarrollarán ensayos de laboratorio en donde se mostrará la capacidad de remoción de mercurio y mediante modelos matemáticos se identificará el comportamiento de la cepa bacteriana con respecto al tiempo. Asimismo, se realizará el análisis bioinformático correspondiente para encontrar la mayor homología de los microorganismos aislados y así se podrá identificar la existencia de nuevas cepas bacterianas, las cuáles serán utilizadas para realizar los ensayos de biorremediación en agua contaminada con mercurio. Efluente presente en aguas residuales donde se recupera oro
Análisis comparativo en la aplicación del sistema In – Pit Crushing and Conveying frente al sistema convencional por camiones mineros para transporte de material estéril en una mina a cielo abierto del sur del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2022-09-08) Villanueva Valdivia, Luis Augusto
El presente trabajo de investigación consistirá en analizar la comparación de la implementación de un sistema In – Pit Crushing and Conveying (IPCC) para un plan de vida de mina, esto en frente de un sistema convencional de transporte por camiones mineros ambos casos para el transporte de material estéril de una mina superficial ubicada al sur del Perú. Para tal caso, primero se tiene como base un plan de minado de vida de mina, fases de minado y una topografía inicial de un periodo determinado. Con esta información base se diseñarán los depósitos de desmonte necesarios para cubrir el tonelaje de material estéril del plan de vida de mina, a la vez estos diseños obedecen a la geografía del terreno (ríos, lagos, lagunas y estructuras). En segunda instancia se obtendrán las topografías por periodo de la vida de mina, esto con ayuda de la información inicial. En tercera instancia se diseñarán las rutas de acarreo por periodo, se tomará el nivel de minado más profundo como punto inicial y a la vez dicho punto se ubicará en el centroide del nivel, como punto de destino se podrán tener mínimo uno o varios depósitos de desmonte para poder así calcular el número de camiones mineros necesarios para cubrir el traslado de material estéril in pit hacia los depósitos de desmonte. Para desarrollar el caso mediante el uso de un sistema In – Pit Crushing and Conveying se partirá desde las rutas de acarreo previamente diseñadas del caso base, pero ya no se tendrá como destino los depósitos de desmonte sino se tendrá a la chancadora semimóvil o fija, al ser semimóvil o fija se tendrá un solo destino para toda la vida de mina, con este destino se calcularán los camiones mineros necesarios para el traslado del material estéril in pit, seguidamente se analizará si las descargas de material estéril del plan de minado por faja son factibles o no para usar este método. En segunda instancia se calcularán los costos de inversión y ejecución del sistema IPCC. Finalmente se debe de tener en cuenta que para el cálculo de costos intervendrán CAPEX y OPEX para ambos casos, así se podrán analizar y determinar cuál de dichos casos representa un menor costo, el cual sería el uso de camiones mineros puesto que usar un sistema IPCC para transportar grandes cantidades de material estéril no es factible ni rentable.
Análisis de la productividad de cortes de testigos de roca en la sala de cortes con la aplicación de cámaras y mejora de condiciones laborales en una mina superficial ubicada al sur del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2024-07-10) Zegarra Diaz, Diego Mauricio
La actividad de los técnicos de muestrería es una parte importante de la actividad minera, en la cual presenta desafíos como la productividad y las condiciones de trabajo a las que está expuesto el trabajador. Durante un tiempo los técnicos de muestrería se aquejaban de los niveles de ruido a los que estaban continuamente expuesto y las condiciones de trabajo, por lo que una de las primeras medidas que fueron implementadas fue una cortadora automática de la marca Almonte, para que el personal no esté en mucho tiempo expuesto a los niveles de ruido que provoca el corte de los testigos de roca, pero esto no era suficiente por lo que también se implementaron cámaras en las salas para que se pueda realizar un monitoreo remoto de los cortes que realiza la máquina, pero esto también empezó a repercutir en la productividad del personal técnico de muestrería. Se demostró que manteniendo un monitoreo remoto es un 19.61% menos efectivo en relación con su jornada diaria, en la cual el personal tiene que completar su meta de 47 cajas procesadas en la jornada de trabajo diaria. Dando como resultado que en la sala de cortes sin cámara el personal completa esta meta en un 65.25% (7 horas con 48 minutos y 48 segundos) del tiempo de su jornada diaria mientras que en la sala de cortes con cámara el personal lo completa en un 84.86% (10 horas con 10 minutos y 48 segundos) del tiempo de su jornada diaria. Sin embargo, al realizar mejoras operativas en el área de trabajo se tiene como resultado una utilización de la sala de cortes con cámara del 60% (7 horas con 12 minutos), lo que optimiza el tiempo que tardan en completar sus actividades así como los costos de mano de obra. Mientras que por otro lado las condiciones laborales de los trabajadores en cuanto a las mediciones de exposición al ruido mejoraron significativamente, pasando de estar expuestos durante su jornada en la sala de cortes sin cámara a niveles que superan los VI límites establecidos por el D.S. 024-2016 (Anexo 01: Guía N°1 Medición de ruido), 84.5 dBA (Promedio año 2022) y 85.5 (promedio año 2023), a niveles más controlados y seguros para el trabajador, 78.6 dBA (promedio año 2022) y 77.3 dBA (promedio año 2023), generando mayor satisfacción al trabajador en cuanto al confort de realizar sus actividades diarias. Del mismo modo, para asegurar un desempeño óptimo del personal, la supervisión tiene que gestionar adecuadamente al recurso humano, verificando desempeños y mejorando dimensiones psicosociales que puedan agravar los factores negativos de productividad
Análisis de onda elemental para el control de vibraciones y selección de retardos en la zona geotécnica 4 del tajo sur de un yacimiento de tipo pórfido – skarn de cobre.
(Universidad Católica de Santa María, 2024-08-19) Cari Vargas, Maximo Rodrigo
Se elaboro un estudio de onda elemental en respuesta a la problemática que acaecía en parte del sector del tajo sur, los altos niveles de ppv y las bajas frecuencias que se alcanzaban producto de las voladuras adyacentes en la zona geotécnica 4 conllevo a sufrir incrementos en las deformaciones acumuladas por semana de operación alcanzando desplazamientos críticos de hasta 224.70 cm. El objetivo fue de poder replantear los tiempos aplicables en los diseños de voladura electrónica adyacentes hacia la zona geotécnica 4, además se propuso la implementación de la secuencia de salida “fila a fila” y “taladro a taladro” en los proyectos de voladura colindantes a zonas críticas que requieran una mejor canalización del tren ondas sin poner en riesgo estructuras geologías sensibles a la vibración por voladura que terminen ocasionando desplazamiento de volúmenes considerables de material. La metodología que se empleó fue la detonación de una onda semilla por proyecto de voladura de forma isolada (03 ondas elementales), cuya finalidad es generar un pulso de vibración únicamente del taladro de prueba para que se captado por medio de un sismógrafo instalado en la inmediación del proyecto de disparo y en zona de riesgo crítico. Estas datas, fueron analizadas con software sofisticados de voladura (Paradigm) para su análisis y desarrollo de iteraciones hasta lograr determinar el tiempo equilibrado que ayuden a disminuir el daño por vibración y frecuencias sin comprometer la fragmentación. Mediante el estudio de onda elemental, se alcanzó a reducir e incrementar los niveles de vibración y frecuencia respectivamente hacia la zona geotecnia 4 producidas por voladuras contiguas en los niveles 3720, 3705, el cual se reflejó en la disminución de desplazamiento por deformación semanal lanzado por el área de geotecnia, Se logró determinar los tiempos adecuados de 25 ms con tiempo ente filas de 150 ms para formaciones de caliza (CZ), 31 ms con tiempo entre filas de 120 incrementable hasta 150 ms para formaciones de Hornfels Caliza, ambos con frecuencias deseables de 14 Hz. Manifestando un control en el incremento de deformación para las semanas 41, 42 y 43 con valores de 195.5, 99.0 y 12.0 cm respectivamente desde la implementación de tiempos adecuados con la propuesta de diseño fila a fila, aminorando riesgos de activación y aparición de nuevas fallas inestabilidades en la zona geotecnia 4. finalmente, la predicción de vibración que se llevó en la simulación del proyecto 1-08-3690- 231, logró reducirse al emplear el doble filtro de control con la secuencia de detonación “fila a fila” y “taladro a taladro” tipo “v”. Combinar estas propuestas repercutirá favorablemente en la disminución de vibración por voladura en zonas sensibles
Análisis del impacto ocasionado por el material particulado en el desempeño energético de paneles fotovoltaicos en zonas cercanas a operaciones mineras
(Universidad Católica de Santa María, 2022-09-02) Acosta Quelopana, Alejandro Marcelo; Rodríguez Delgado, José Julián
La región de Arequipa, ubicada al sur de Perú, se encuentra en los mejores lugares del mundo para la obtención de energía fotovoltaica, ya que los valores de irradiancia solar son de los más altos del planeta, a pesar de ello, no se le da la importancia necesaria a esta tecnología que permite producir energía de una fuente renovable, evitando también la emisión de gases con efecto invernadero, tan solo el 1.44% de la energía en Perú es producida con paneles fotovoltaicos. Se pretende fomentar la utilización de energía solar no solo en el ámbito urbano, sino también en la industria minera la cual es una de las principales actividades económica y consumidoras de electricidad en el país. Estudios previos han demostrado que uno de los principales problemas que enfrentan las plantas fotovoltaicas es la deposición de material particulado, por lo que el objetivo del presente proyecto es hallar la cantidad de gramos por metro cuadrado de polvo depositado sobre un módulo fotovoltaico que provoque un déficit en el rendimiento energético del mismo, los resultados se utilizarán el proyecto de investigación mencionado en la presentación. Para lograrlo, se ubicó un panel fotovoltaico en el distrito de José Luis Bustamante y Rivero en la provincia y departamento de Arequipa, donde el material particulado fue pesado con una balanza de precisión, dando así la obtención de la tasa de deposición de polvo (g/m2), este valor se relacionó con el porcentaje de eficiencia emitida por el prototipo en mención. Los resultados mostraron que existe una reducción de eficiencia total promedio de 60.6% debido a una tasa de deposición de 35 g/m2 en la superficie del panel fotovoltaico analizado experimentalmente. Por lo tanto, los resultados muestran que la presencia de material particulado en el departamento de Arequipa impactará en el desempeño energético del panel fotovoltaico, por ende no podría existir una óptima utilización y futura implementación en la industria minera ya que este sector es uno de los mayores generadores de material particulado en el mundo.
Análisis y propuesta de mejora de rendimiento de neumáticos de dimensión 59/80R63 en volquetes caterpillar 797F y Komatsu 980E - 4 en una mina del sur del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2022-05-06) Postigo Bellido, Nicolas
En el presente trabajo de investigación se analizó el rendimiento de los neumáticos de dimensión 59/80R63 utilizados por las flotas de volquetes Caterpillar 797F y Komatsu 980E- 4 en una mina al Sur del Perú, debido a que se detectó que muy pocos neumáticos llegaban al final de su vida útil y la mayoría eran desechados por daños operacionales. Por ello, se determinó analizar la situación y proponer medidas para incrementar el rendimiento de dichos neumáticos, para de esa manera reducir el costo operacional de los volquetes. Para la realización del presente trabajó se realizó una investigación de tipo aplicada, esperando mejorar la situación encontrada con las propuestas planteadas; utilizando como población todos los neumáticos de dimensión 59/80R63 desechados por la empresa minera desde enero de 2018 hasta noviembre de 2019. Se utilizó la técnica documental con una base de datos como instrumento principal, además de informes y documentos relacionados; también se utilizó la técnica de observación durante el periodo que el investigador laboró en la unidad minera. Durante el análisis de la situación de la unidad minera, se encontraron diferentes factores los cuales perjudicaban la vida útil de los neumáticos tales como: la presión, temperatura, operación del equipo, rotación de neumáticos, entre otros. De esta manera, se aplicaron diversas medidas correctivas tomando en consideración todos los factores identificados anteriormente. Gracias a las medidas adoptadas, se logró incrementar el rendimiento en horas de los neumáticos 59/80R63, además de reducir el costo remanente de los neumáticos desechados y lograr una reducción en el costo por hora de cada neumático.
Análisis y propuesta para la reducción de la desviación de los taladros de sondaje en el proceso de perforación diamantina en un yacimiento cuprífero al sur del Perú
(Universidad Católica de Santa María, 2023-07-06) Diaz Choque, Manuel Alejandro
La investigación plantea como objetivo general “Analizar y proponer la reducción de las desviaciones de los taladros de sondaje en el proceso de perforación diamantina en un yacimiento cuprífero al sur del Perú”, trabajando bajo un tipo de investigación aplicada propositiva, de nivel experimental, cuyo plan de estudio está conformado por 2 meses de evaluación donde se analizó y evaluó un total de 12 taladros perforados los cuales resultaron desviados sea extremada o ligeramente. El método de investigación estuvo basado en el enfoque cuantitativo cuya técnica de investigación es la observación y el análisis documental, además de informes y documentación relacionada, se demostró en los resultados que existen 12 principales causas de desviación, de las cuales se identificaron 3 geológicos y 9 elementos causales operacionales, a consecuencia de estas se tuvo; un total de 5147.30 metros perforados que fueron aceptados de 7035.6 metros perforados totales, dándose como resultado una eficiencia de 48.61% versus una de 96.92% después de aplicada la propuesta. Es por ello por lo que, en base a los análisis y evaluaciones realizadas en la presente investigación, se determinó proponer una alternativa para la reducción de las desviaciones de los taladros de sondaje mediante un sistema de medición y control tecnológico en tiempo real de cada metro perforado, demostrándose que, gracias a dicho sistema, es posible la reducción de desviación y de esta forma mejorar la eficiencia en el proceso de perforación diamantina en un yacimiento cuprífero al sur del Perú.
Aplicación de la fórmula de R. Praillet para evaluar la velocidad de penetración y su impacto en la perforación primaria en una mina a tajo abierto de Ica - Perú 2018
(Universidad Católica de Santa María, 2019-12-17) Castro Pezo, Renato Efraín
La investigación fue realizada en una mina a tajo abierto ubicada en el departamento de Ica en el área de perforación primaria. La investigación tiene como objetivo principal evaluar la velocidad de penetración de la perforación primaria mediante la aplicación de la fórmula de estimación de R. Praillet en la mina de estudio. La toma de datos de campo se realizó en las minas 3 y 4. Los equipos de perforación rotativos eléctricos y herramientas de corte que se utilizaron son perforadoras de modelo Sinosteel YZ 55B, Gardner Denver GD100, Bucyrus Erie 39HR y brocas tricónicas chinas de diámetro 12 1/4“ cuyos modelos son KX 74 (para terreno duro) y de diámetro 9 7/8” cuyos modelos son KX 83 y KX 85 (para terreno extremadamente duro), que son de materia de estudio de esta investigación realizada durante el año 2018 en los meses de julio a noviembre. Para realizar la toma de datos fue necesario estar en el equipo de perforación físicamente las 8 horas de trabajo rutinario en 3 guardias rotativas para conocer el funcionamiento de los equipos (variables operativas utilizadas) y las actividades de perforación realizadas por cada operador para hacer los taladros y saber sus velocidades de penetración instantáneas por material, lo cual es materia de estudio. La investigación analizó una muestra de 70 perforaciones en diferentes terrenos como desmonte, mineral primario y baja ley para evaluar y comparar la velocidad de penetración instantánea obtenida de las máquinas con la fórmula de estimación de la velocidad de penetración de R. Praillet, utilizando en ella fórmulas prácticas de las variables operativas de perforación rotativa, resistencias a la compresión de los materiales perforados y el diámetro de la broca tricónica, se dio un aumento del 11.57% en la velocidad de penetración y a partir de la comparación y evaluación de estas velocidades se calculó las velocidades medias de perforación para generar los costes de perforación reduciendo así en un 6.36% el TDC representando esto en un ahorro mensual de 27,720.00 US$ y un ahorro anual de 332,640.00 US$ con una reducción de 1.10 US$/metro en la perforación primaria de la mina demostrando que al aplicar la fórmula de R. Praillet y fórmulas teóricas de variables operativas de perforación rotativa es posible estimar la velocidad de penetración en cualquier tipo de terreno y generar un impacto en los costes de perforación primaria de la mina. Palabras clave: Velocidad de penetración. Fórmula de R. Praillet. Variables operativas de perforación rotativa. Costes de perforación.
Aplicación de la técnica de electrorremediación para el tratamiento de plomo y arsénico en relaves provenientes del pasivo ambiental minero Kiowa, distrito de Quequeña - Arequipa, 2024
(Universidad Católica de Santa María, 2024-10-11) Farfán Espinoza, Rodrigo Joel
El pueblo tradicional Fernando Belaunde, ubicado en el distrito de Quequeña, provincia y región de Arequipa, enfrenta una elevada contaminación por metales pesados y sustancias tóxicas debido a los relaves del pasivo ambiental minero Kiowa. Estos relaves provienen de la planta de beneficio “Santa Rosa” de la Mina Yarabamba S.A., actualmente inoperativa y sin tratamiento para su mitigación. El objetivo de esta investigación fue evaluar la eficiencia de un sistema de electrorremediación en el tratamiento de los relaves mineros que contienen metales pesados como plomo (Pb) y arsénico (As). Para ello, se extrajeron muestras del relave y se caracterizaron sus propiedades fisicoquímicas, tales como humedad, pH, conductividad eléctrica, textura, granulometría y concentración de metales. El proceso de electrorremediación se realizó en condiciones controladas, utilizando una celda de vidrio, placas de grafito como electrodos, agua destilada como electrolito del ánodo y ácido acético glacial a una concentración de 0.1M como electrolito del cátodo y agente humectante del relave. Esta tecnología aplica corriente eléctrica directa de baja intensidad para movilizar los contaminantes mediante fenómenos electroquímicos, como la oxidación-reducción y el transporte de agua. Se aplicaron densidades de corriente específicas de 27.76 y 16.67 mA/cm², y tiempos de tratamiento de 2 y 5 días, realizando los experimentos por triplicado con un diseño factorial, sumando un total de 12 corridas. Los ensayos permitieron una disminución en la concentración de plomo (Pb) y arsénico (As) de hasta un 63.89 % y 22.72 %, respectivamente. Se determinó que mayores densidades de corriente y tiempos de proceso prolongados aumentan significativamente el porcentaje de remoción de estos metales. En particular, el tratamiento más óptimo se alcanzó con una densidad de corriente de 27.78 mA/cm² y un tiempo de tratamiento de 5 días. Estos parámetros maximizaron la eficiencia del proceso de electrorremediación, destacando la importancia de aumentar tanto la densidad de corriente como la duración del tratamiento para mejorar la remoción de Pb y As en los relaves del PAM Kiowa.
Aplicación de parámetros geotécnicos para determinar la capacidad de soporte de la subrasante en el diseño de vía de la carretera rural ruta em.pe-15(GLORIA) distrito de la Joya, provincia de Arequipa
(Universidad Católica de Santa María, 2022-11-17) Zevallos Castillo, Antony
Este presente proyecto de investigación tiene como finalidad determinar la capacidad de soporte de la subrasante, considerando las propiedades del material extraído de las canteras conyugues al proyecto, mediante la aplicación de los parámetros geotécnicos en la vía Carretera rural ruta EMP. PE-15 (Gloria) distrito de La Joya.Para la puesta en marcha del estudio en canteras y carretera se consideró estudios en campo y laboratorio, haciendo excavaciones tipo trinchera (calicatas) para la obtención de las muestras, para efectuar el estudio geotécnico y analizar sus propiedades físicas. La metodología de la investigación fue aplicada, descriptiva – explicativa, la muestra estuvo constituida por 10 calicatas. Concluyendo que fue posible determinar, que la capacidad de soporte de la vía, en base a la aplicación de los parámetros que tienen una buena estabilidad estructural; el estudio de CBR obtuvo un valor de 21.8% en la vía, se logró garantizar el desempeño y la eficacia de la subrasante y garantizando un afirmado adecuado de manera eficiente, finalmente se puede evidenciar mediante los estudios de post evidencia, que la vía presentó una mejora y da cumplimiento a los estándares establecidos por la norma. En cuanto al espesor del afirmado, garantizará un mejor soporte de la capacidad subrasante, además, complementamos con información de factores que influyen el comportamiento de la subrasante
Aprovechamiento de residuos vegetales de poda de áreas verdes para la elaboración de carbón activado con aplicación en adsorción y recuperación de oro en procesos hidrometalúrgicos
(Universidad Católica de Santa María, 2023-10-02) Astorga Beltrán, Helbert Ludgardo
Actualmente a nivel mundial se utilizan diferentes estrategias de reutilización de materias orgánicas para su transformación en carbón activado el cual es un adsorbente carbonáceo que tiene la facultad de eliminar macropartículas como polvo, tierra, químicos, toxinas y bacterias en múltiples industrias, entre ellas la minera, sin embargo, actualmente la adquisición del carbón activado tiene un alto coste y a medida que transcurre el tiempo este valor tiende a incrementarse. Múltiples estudios también han corroborado que el carbón activado es muy útil en los procesos de adsorción de oro en empresas mineras, pero para poder utilizarlo correctamente es necesario determinar sus valores de eficiencia. Debido a ello el objetivo de la siguiente investigación es elaborar carbón activado a base de los restos que quedan tras la poda de las áreas verdes para su aplicación como adsorbente en la recuperación de oro en minería; para ello se realizó la caracterización del carbón activado así como su porcentaje de adsorción, para ello se utilizó como método las normas ASTM D 3173-87 (determinación de humedad), ASTM D 3172-89 (determinación de ceniza), ASTM D 3175-89 (determinación de material volátil), ASTM D 3172-89 (determinación de carbono fijo) y la norma ASTM D 2854 (determinación de la densidad aparente). Los resultados mostraron que respecto a la caracterización el porcentaje de humedad para este estudio son de 7.17%; el porcentaje de ceniza tiene un valor de 30.83%; el material volátil alcanza un valor de 88.01%; el porcentaje de carbono fijo fue de 26.01% y finalmente la densidad aparente alcanzó valores de 0,24%. Finalmente, la cinética de adsorción para la recuperación de oro con un tiempo de adsorción de entre 30 a 210 minutos es de 95.55%; mientras que la capacidad de adsorción con un tiempo de adsorción de entre 30 a 210 minutos es de 0.96 mg/g.
Cálculo de los costos horarios de posesión y operación según la metodología CAT de los equipos de carguío y acarreo de mineral para la revisión y renegociación de los contratos de alquiler de equipos, en la Compañía Minera Kolpa S.A.C.
(Universidad Católica de Santa María, 2024-05-08) Torres Acevedo, Kirvin Elmer
Esta investigación nace como resultado de responder a la siguiente pregunta: ¿Son adecuados los precios que se cobran, por el alquiler de equipos de carguío y acarreo? Contestar correctamente esta pregunta es del todo importante, ya que las empresas mineras al contratar los servicios de empresas contratistas como es el caso de MCEISA, puede que esté perdiendo progresiva y sistemáticamente dinero por exceso, al pagar montos insulsos, esto se vuelve peor aún ya que los pagos se realizan cada mes y por años, si a esto consideramos que el cobro no solo se hace por un equipo sino por varios equipos, el problema es más amplio de lo que parece. De la misma manera sucede con una empresa contratista, ya que, al no contar con una correcta estructura de precios unitarios producto de un mal análisis de los mismos puede acarrear que la empresa contratista pierda dinero por defecto, a esto se debe añadir que una empresa contratista minera alquila varios equipos (en el caso de MCEISA, siete en total) por cada mes. Dada la importancia de contar una adecuada estructura de precios unitarios, tanto para la empresa minera como para la empresa contratista urge la necesidad de analizar los precios unitarios por medio de una metodología practica y ampliamente aceptada como lo es, la metodología CAT, por medio de esta metodología se analizaron los precios unitarios aplicados por contrato, entre la compañía minera Kolpa S.A. y la empresa contratista minera MCEISA, una vez realizado este análisis se procedió a contrastar los precios unitarios para identificar las variaciones y a partir de allí conocer los montos de dinero excedidos en pagos y cobros.
Comparación de modelos empíricos tradicionales contra modelos predictivos de Machine Learning para la estimación de velocidad pico partícula en voladuras de cielo abierto
(Universidad Católica de Santa María, 2022-12-05) Valdivia Salazar, Roger Alonso
El presente estudio busca realizar una comparación objetiva y cuantitativa de modelos empíricos tradicionales contra modelos predictivos de Machine Learning para la estimación de Velocidad Pico Partícula en voladuras de operaciones mineras a cielo abierto. Para ello se seleccionó 5 formulaciones convencionales y 6 modelos predictivos desarrollados en base a algoritmos de Machine Learning; se desarrolló un script en lenguaje de programación Python para entrenar y optimizar cada uno de estos modelos con la finalidad de estimar que tan bien pueden predecir los valores esperados de Velocidad Pico Partícula; y finalmente compararlos en base a métricas de desempeño. Para el presente estudio se escogieron dos métricas de desempeño, siendo estas el Coeficiente de Determinación (R2) y la Raíz del Error Cuadrático Medio (RMSE). Tras la obtención y análisis de resultados, se concluyó que el modelo desarrollado en base a Redes Neuronales Artificiales fue el que mejores métricas obtuvo, con un valor de RMSE de 11,54 unidades y un valor de coeficiente de determinación (R2) igual a 0,88. Por otra parte, dentro de los modelos desarrollados mediante formulaciones empíricas, el que mejores métricas entregó fue el de Rai & Singh (2004); con un valor de RMSE de 20,65 unidades y un coeficiente de determinación (R2) de 0,61. En líneas generales, los modelos desarrollados en base a algoritmos de Machine Learning entregan mejores métricas de desempeño comparados respecto a los modelos desarrollados en base a formulaciones empíricas; representando así, una mejor opción en la tarea de predecir valores de Velocidad Pico Partícula.
Cuidado de infraestructuras en operaciones a tajo abierto modificando tiempos entre taladros y diseño de configuración de carga
(Universidad Católica de Santa María, 2020-11-04) Tong Ladrón De Guevara, José Carlos
El cuidado de infraestructuras en operaciones a tajo abierto modificando tiempos entre taladros y diseño de configuración de carga nos permite explotar zonas de baja ley cercanas a infraestructura que anteriormente no eran rentable minarlas debido al menor precio del metal y a la baja recuperación en el procesamiento de minerales, sin embargo, el desmontar la infraestructura puede ser muy costoso y complicado. El presente trabajo evalúa y diseña; la malla, carga y secuencia de salida, para no dañar un tanque de 94.7 mil galones de combustible ubicado a 250 m de distancia de las voladuras programadas, este trabajo también se puede aplicar a tanques o contenedores con diversos tipos de contenido en su interior. Según la norma DIN 4150, la velocidad pico partícula (PPV) máxima debe estar en el rango de 40mm/s a 50 mm/s para una frecuencia de 50 Hz. Para lograr esto se evaluó 2 diseños de malla en el nivel 3475 y se midió las vibraciones a 50 m, 150 m y 250 m. La malla 704 fue diseñada de acuerdo a lo acostumbrado para este sector, sin embargo, las vibraciones superaron el rango permitido. Se rediseño los parámetros en el proyecto 705, determinando las constantes Kv que es la constante del macizo rocoso influenciada por el explosivo y Br que es la constante de atenuación de vibración influenciado por la roca en el modelo de Devine, con el fin de calcular la carga operante por taladro (Q), con el modelo de Kuz Ram se determinó los parámetros de perforación de taladros de producción y buffer, con la teoría de Cunnigham se calcularon los tiempos de los tiempos de la secuencia de salida. Los parámetros principales para taladros de 16 metros de profundidad fueron: B = 6m, E=7m, cargas con taco intermedio de 422 kg y 420 kg para los taladros de producción y 250 kg con taco de aire en las tres líneas buffer, los tiempos usados fueron de 29 ms entre taladros y 100 ms entre filas. Con este diseño se obtuvo una velocidad pico partícula (PPV) de 44 mm/s a 205 metros del disparo, logrando el objetivo de vibración no dañina en la estructura a cuidar. Podemos concluir que para el diseño de las voladuras de control debe elaborar el modelo vibracional de campo lejano ( 𝑃𝑃𝑉 = 𝐾𝑣 ( 𝑅 √𝑄 ) −𝐵𝑟 ) del macizo rocoso involucrado, esto asegura que los parámetros diseñados, Burden, espaciamiento y carga operante por taladro (B,E,Q) sean muy precisos logrando las PVV requerido.
Determinación de la cantidad de energía transferida durante la detonación de un explosivo para cumplir los parámetros de diseño en los taludes finales del Tajo
(Universidad Católica de Santa María, 2022-04-25) Tong Ladrón De Guevara, Karla Marieli
En los métodos de explotación superficial el diseño de los taludes tiene dos objetivos: El primero es lograr una estabilidad a largo plazo, entendiendo este plazo al total del tiempo requerido para la explotación del yacimiento, esto brinda seguridad a las operaciones unitarias diarias, el segundo objetivo es extraer el máximo de las reservas de la envolvente económica establecida en el planeamiento a largo plazo manteniendo el ángulo de Pit establecido. Según Hustrulid W. & Kuchta “la construcción de las paredes finales del tajo tiene parámetros de diseño geométrico como: la línea media programada, ángulo del banco, ángulo del talud y ángulo inter-rampa” lograr estos parámetros se hacen volando las paredes finales del tajo, la voladura es con explosivos que transfieren energía en forma de vibraciones (medida en velocidad pico partícula PPV) y esta no debe dañar la geometría del banco. La forma correcta de establecer esta interdependencia energía-geometría es determinando la cantidad de velocidad pico partícula que mantengan la línea media, el ángulo de banco y el ángulo inter-rampa, las velocidades pico partículas pueden ser calculadas y simulados con software, sin embargo, por lo complejo de los dominios geo mecánicos no siempre se obtiene los parámetros definidos. En el presente estudio se evalúa la energía que debe ser transferida a dos sectores, Fase 5 y Fase 6B, y se analiza con láser los resultados reales de los bancos después de la voladura para establecer una conciliación geotécnica entre los parámetros de diseño y los obtenidos. La evaluación de los resultados se trabaja estadísticamente y nos muestra que la variación está dentro de los límites de tolerancia en los parámetros: Línea media de contorno (LMC), ángulo de talud de contorno (ATC°) y ángulo inter-rampa en contorno (IRAC°)
Diseño de automatización de cierre y apertura de tolvas en el carguío de Skips para el proceso de transporte de material en minería subterránea, Arequipa 2023
(Universidad Católica de Santa María, 2024-03-27) Gutiérrez Arana, Jean Pierre
En las labores extractivas de la minería subterránea es importante tener un diseño que sea eficiente donde los procesos de carguío y transporte de mineral estén en sinergia ya que son operaciones unitarias que implican un alto costo para toda empresa minera. A medida que las labores se van expandiendo y profundizando estos costos aumentan, acompañado de varias deficiencias en el sistema extractivo de mineral hacia superficie. En el presente caso las zonas de descarga de mineral a través de las tolvas de alimentación y carga de Skips no se encuentran reguladas, la apertura y cierre de las mismas se realiza de forma manual, provocando contaminación en el área de trabajo, así como un deficiente llenado en la capacidad de carga de los Skips, conllevando a una menor cantidad de material movido por ciclo y guardia; ante la problemática se busca realizar un diseño de automatización de cierre y apertura de tolvas en el carguío de Skips para la optimización del proceso de transporte de mineral en minería subterránea. La presente tesis consta de un diseño de tres etapas, diagnostico situacional, cálculo y diseño, comparación y estimación. A su vez, busca presentar un diseño de automatización al proceso mecánico de carga de material a través de la tolva hacia los Skips como alternativa de mejora para posteriormente calcular y analizar el impacto que este tendrá en el proceso operativo. También se tiene que corregir el desconocimiento de las herramientas digitales por la inadecuada capacitación del personal. Mediante el uso del sistema programable digital que se encuentra interconectado con los componentes físicos en las labores a automatizar, permite poder controlar, medir y analizar el proceso de llenado a través de un interfaz amigable al usuario; reduciendo el tiempo de espera y trabajo del skip en parte de su ciclo, mejorando el control del paso de material desde la tolva hacia el skip, aumentando la eficiencia de transporte del skip al reducir el tiempo por ciclo y guardia que realiza, siendo un ahorro de 43min, logrando el aumento del factor de llenado del skip; pasando de un valor de 0.85 a 0.95, es decir, generando una mejora de cantidad de material movido de 15.79%, que trasladado a tonelaje sería 5.776 Tn
Diseño de un sistema inteligente de riego por aspersión para la gestión eficiente del agua en las rutas de acarreo en pequeña y mediana minería
(Universidad Católica de Santa María, 2024-07-05) Alarco Zegarra, Rhandall Nikola
Dentro de la actividad minera, lo que genera la mayor cantidad de partículas al ambiente es la actividad de transporte, debido que al utilizar equipos pesados (camiones), en los trayectos de deposición y reposición del material las redes viales no se encuentran pavimentadas. A nivel nacional, usualmente los recursos hídricos son bienes escasos que pueden ser considerados como un problema ambiental si su uso es indiscriminado, originando a largo plazo problemas de escases lo que puede limitar en gran medida el desarrollo de la mayor parte de actividades industriales. Debido a ello, es necesario diseñar un sistema inteligente de riego por aspersión para la gestión eficiente del agua en las rutas de acarreo en pequeña y mediana minería. Para ello se utilizó la metodología de Marinovich (2016) y el Manual de Carretera del MTC (2015) para determinar el estado de conservación de las vías de acarreo y el método de cociente de evaporación para determinar la eficiencia de la propuesta implementada. Los resultados obtenidos indicaron que la propuesta implementada significará un ahorro a largo plazo (10 años) de un total de S/. 933,643.02; además que, con el recurso hídrico, permitirá ahorrar un total de 16,371.5184 m3 de agua por año, para realizar la mitigación de la vía de acarreo bajo las mismas condiciones climáticas y de evaporación que la propuesta actualmente implementada. Se puede concluir respecto al diseño del sistema de riego inteligente que los principales requerimientos son: un sensor de temperatura y humedad de ambiente, un sensor de humedad (higrómetro), electroválvulas, bomba de agua, placa Arduino Mega y módulo ESP8266, una computadora personal (PC) y/o dispositivo móvil con acceso a internet.
Elaboración de un modelo de redes neuronales recurrentes para la predicción de la alimentación a una chancadora primaria
(Universidad Católica de Santa María, 2022-12-06) Gallegos Cornejo, Yanirasut Del Carmen
La presente tesis tiene como objetivo obtener un modelo de redes neuronales recurrentes para la predicción de la alimentación de una chancadora primaria, utilizando redes del tipo LSTM desarrolladas con Tensorflow. Para esto se utilizaron datos históricos recolectados sobre la alimentación de una chancadora primaria durante el 2018 a finales del 2019, en dicha base de datos también se encuentran otras variables tales como: Leyes de cabeza de mineral, tipo de mineral, disponibilidad y utilización de la chancadora, de las palas y camiones, entre otras más. Los datos históricos fueron evaluados y analizados, para posteriormente con estos datos entrenar diferentes modelos para obtener un modelo más eficiente. Dentro de todos los modelos se utilizaron como métrica el Error cuadrático medio (RMSE), ya que, con esta métrica se conserva la naturaleza de la variable (toneladas). Como resultado se obtuvo un modelo que tuvo como RMSE 26844.85 TN, dicho modelo consta de una arquitectura de una capa densa de entrada de 32 neuronas, una capa de filtro Dropout del 25%, una capa LSTM de 64 neuronas, obteniéndose una mejora del 13% en comparación del modelo preliminar. Este modelo fue entrenado correctamente mediante la separación de datos de entrenamiento y validación, 80 y 20% respectivamente, esta separación permitió poder hacer la comparación de los datos predichos con datos reales, demostrándose que la aplicación de estas nuevas tecnologías tiene un potencial uso dentro del campo de la minería, ya que se pudo llegar a reducir el error de predicción del plan de producción en el planeamiento minado en un 56.0% para el 2018 y 55.7% para el 2019, y por ende la cantidad de remanejo de mineral.
Evaluación geomecánica y sostenimiento para minimizar riesgos por caída de rocas en Comunidad minera Rio Grande.
(Universidad Católica de Santa María, 2024-10-03) Apaza Beltrán, Carlos Alberto
El propósito principal de esta investigación es aplicar los conocimientos de la mecánica de rocas en la evaluación geomecánica del macizo rocoso, con el fin de proponer un adecuado sistema de sostenimiento para cada tipo de macizo presente en la Comunidad Minera Río Grande. Para cumplir con este objetivo, se desarrolló una investigación explicativa que abarcó desde el análisis teórico hasta su aplicación práctica, con el propósito de determinar los aspectos geomecánicos relevantes que influyen en otros procesos mineros, como la producción y la seguridad. Se formularon propuestas basadas en los datos obtenidos en la unidad minera objeto de estudio. La investigación identificó tres tipos de macizo rocoso dominantes en la comunidad minera Rio Grande: Tipo III Regular, Tipo IV Malo y Tipo II Bueno, presentes en diversas galerías de estudio. Utilizando software especializado como Roclab, Unwedge, Phase2 y Dips, Se llevó a cabo un análisis y diseño del sostenimiento necesario para cada tipo de macizo rocoso identificado. Para la roca Tipo III Regular, se recomienda colocar pernos de anclaje sistemáticos con un espaciado de 1.2 m x 1.2 m, o Shotcrete de 5 cm si es necesario. Para el Tipo IV Malo, se sugiere la instalación de pernos sistemáticos con espaciados de 1.0 m a 1.5 m en la corona y las paredes, junto con malla de alambre, además de Shotcrete con espesor de 100 mm a 150 mm en la corona y las paredes, y arcos según sea necesario. Para el Tipo II Bueno, solo se requieren pernos ocasionales en la corona. Como resultado de la implementación de estas propuestas de sostenimiento, hasta la fecha no se han reportado demoras debido a caídas de rocas, lo que ha permitido un incremento en la producción de 2.39 toneladas por día, cumpliendo con los planes establecidos y evitando retrasos ocasionados por eventos de este tipo. Finalmente, se ha logrado reducir el número de accidentes de 19 en el año 2022 a 1 en el año 2023, lo que refleja una mejora significativa en las condiciones de seguridad laboral en la comunidad minera Rio Grande.
Evaluación y selección de tecnologías de los sistemas inteligentes de transporte (ITS) de Perú para mejorar la seguridad del transporte de concentrado de cobre, eliminando o mitigando causas de accidentes, en la carretera Arequipa-Matarani periodo 2018-2019
(Universidad Católica de Santa María, 2020-10-08) Torres Escalante, Mauricio Sebastian
Los grandes proyectos cupríferos ubicados en las regiones de Arequipa, Abancay y Cusco contratan los servicios de empresas transportistas para llevar el concentrado de cobre hacia el puerto de Matarani. Los vehículos de carga utilizados sufren periódicamente accidentes de tránsito con consecuencias como pérdidas humanas, pérdidas económicas e interrupción en el servicio de transporte. El objetivo principal de la presente investigación es la evaluación y selección de tecnologías de los sistemas inteligentes de transporte (ITS) de Perú para mejorar la seguridad del transporte de concentrado de cobre, eliminando o mitigando causas de accidentes, en la carretera Arequipa-Matarani. Con este fin la pregunta de investigación es: ¿Cómo la aplicación de las tecnologías existentes de los sistemas ITS de Perú puede eliminar o mitigar las causas de accidentes en el transporte de concentrado de cobre? La pregunta de investigación se responde a través de la metodología propuesta en el capítulo 3. En la cual se utilizan las tecnologías ITS para mitigar las causas principales de los accidentes que les puedan ocurrir a los vehículos utilizados por las empresas de transporte. Los resultados obtenidos al aplicar la metodología en la empresa caso de estudio, muestran que las tecnologías sistema CCTV y sensores a bordo mitigan las causas de mayor recurrencia, las cuales son: imprudencia del conductor y falla mecánica. Esto fue comprobado estadísticamente mediante el método chi-cuadrado. Teniendo esto en cuenta, se recomienda que las empresas dedicadas al transporte de concentrado de cobre implementen las tecnologías de los sistemas ITS que eliminen las causas principales de los accidentes para mejorar el servicio ofrecido y la seguridad de sus colaboradores.

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