Ingeniería de Minas

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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.
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.
Mejora del ratio de excavación de las palas de carguío mediante el uso del explosivo gasificado HA73G Emulgex en voladuras de minería superficial, Región Cusco, 2023
(Universidad Católica de Santa María, 2024-09-09) Lazarte Machuca, Juan Claudio
El objetivo del presente trabajo de investigación es demostrar la mejora del ratio de excavación de las palas de carguío, mediante el uso del explosivo gasificado “HA73G EMULGEX”. La voladura tiene una influencia directa en el ratio de excavación de las palas de carguío debido a que esta determina la fragmentación de la roca, una fragmentación adecuada facilita la carga eficiente de material por parte de las palas. El tipo de investigación es aplicada de diseño cuasi experimental. Para tal efecto se realizó la evaluación de los resultados de fragmentación y ratio de excavación obtenidos con los parámetros utilizados antes de la implementación del “HA73G EMULGEX” y de esta manera ir ajustándolos para así poder optimizar todo el proceso de perforación y voladura. Entonces se decide realizar una ampliación en la malla de perforación tanto en zona de mineral como desmonte. En mineral se amplió hasta un burden de 7.70 metros y un espaciamiento de 8.80 metros. En la zona de desmonte se amplió hasta un burden de 9.00 metros y un espaciamiento de 10.40 metros en litología caliza y en la litología de diorita un burden de 10.00 metros y un espaciamiento de 11.50 metros. Con esta configuración se alcanzó a obtener en mineral un P80 promedio de 2.70 pulgadas y un porcentaje de finos 54.50 y en desmonte un P80 promedio de 7.40 pulgadas y un porcentaje de finos de 27.66 estando estos dentro de los requerimientos del cliente. Los resultados obtenidos en fragmentación posteriores a los cambios realizados en la configuración de la malla de perforación permitieron tener los como mejora en el ratio de excavación en la zona de mineral un promedio de 9827 TMS/hora y en zona de desmonte 9297 TMS/hora.
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
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.
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
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.
Optimización de la Perforación y Voladura en Vetas Angostas con el Método Selectivo (Circado) para Mejorar la Productividad en los Tajeos de la Veta Coricancha, Arequipa
(Universidad Católica de Santa María, 2024-05-16) Manrique Zea, Miguel Angel
En el presente trabajo de investigación, “Optimización de la perforación y voladura en vetas angostas con el método selectivo (circado) para mejorar la productividad en los tajeos de la veta Coricancha, Arequipa”, donde se abordó la optimización de los procesos unitarios, debido a que tiene problemas por sus altos costos de perforación - voladura, excesivos tiempos en limpieza - nivelación, baja recuperación de la estructura mineralizada y alta dilución del material extraído, puesto que los procedimientos no son los adecuados, produciendo pérdidas económicas, así como desgastes de insumos y maquinas. El objetivo de la investigación fue determinar la optimización en los procesos de perforación y voladura, mediante la implementación de estudios geo mecánicos y de modelos matemáticos para mejorar la productividad, analizando la dilución y recuperación de la estructura mineralizada, además de reducir costos y tiempos en los procesos de explotación. Tiene un tipo de investigación básica y un diseño de investigación experimental descriptivo. La información recogida se introdujo en los programas Excel y Auto Cad para el procesamiento, análisis e interpretación de datos de cada variable, con el fin de desarrollar los resultados e hipótesis planteados en la investigación, los cuales se recolectaron con análisis documentales y guías de observación. El procedimiento para el desarrollo de este proyecto se realizó en un principio con un análisis geomecánica en el Tajeo 575 E, obteniendo como resultados la densidad del mineral y desmonte, los esfuerzos de compresión y tracción, así como la velocidad de onda sísmica de la roca y el módulo de Young, con esta información se llevó a cabo un diseño de malla de perforación a través de modelos matemáticos propuestos por el manual de perforación y voladura de López Jimeno, luego se realizó un análisis de la velocidad de propagación de onda con el modelo de Neyman, para encontrar el radio de influencia del explosivo, luego se determinó los tiempos, V costos operativos, se halló la menor dilución y la mayor recuperación del mineral realizando un análisis de las muestras del concentrado de cobre plata y oro del mineral extraído, para hacer su valorización económica y finalmente se realizó el cálculo de los beneficios brutos, restando la valorización del mineral menos los costos operativos. El trabajo de investigación al aplicar el método de Circado ayudo a mejorar la productividad obteniendo una reducción en los costos operativos de los tajeos que vario entre 62.54 $/ m3 a 36.95 $/m3, reduciendo a un 41% , además se aumentó las utilidades brutas de $ 2184.49 a $ 6785.19 dando como resultado 147% de beneficio adicional, esto se llevó a cabo gracias al diseño de la perforación y voladura obteniendo un Burden de 0.5 a 0.9 metros con los modelos matemáticos, reduciendo de 120 taladros a 67 taladros, optimizando la utilización de insumos, recursos y maquinas en un 44%, además de conseguir una granulometría adecuada que permitió reducir en un 17% los tiempos en las actividades de explotación, así como una menor dilución que vario de un 35 % a un 25% dando como resultado una valoración de 377.45 $/Tm a 518.21 $/Tm, logrando un 45 % adicional de beneficio de venta. Y una recuperación que paso de 80% a 100% de la estructura mineralizada cumpliendo con el tonelaje planificado por cada tajeo.
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
Reducción de fragmentación ( P80) en la zona Fase 4 con la aplicación de gravilla de 2 pulgadas en la Unidad Minera de Toquepala
(Universidad Católica de Santa María, 2023-11-30) Márquez Chávez, Luis Orlando
A nivel global, se han creado numerosas tecnologías relacionadas con la perforación y voladura para mejorar la fragmentación de la roca, satisfacer las demandas de las áreas de planta, reducir costos y elevar la seguridad. Estos métodos son vanguardistas y abarcan aspectos como tipos de explosivos, sistemas de carga, secuencias de retardos, entre otros. Todos tienen un objetivo común: maximizar el confinamiento y el uso de la energía del explosivo en el taladro, y por eso sugieren el uso de gravilla. El Anuario Minero del Ministerio de Energía y Minas del Perú indica que la minería continúa siendo un motor vital para la economía peruana. Dentro de las operaciones mineras, las acciones de perforación y voladura son esenciales. Así, los explosivos son probablemente la herramienta más usada para la fragmentación de las rocas. Una fragmentación inadecuada puede llevar a la necesidad de voladuras adicionales o al rompimiento de rocas por medios mecánicos, lo que incrementa los costos. Un factor determinante en el resultado de una voladura es la granulometría del material resultante, y la forma más precisa de medirlo es a través del índice de fragmentación medio X50. Este índice se calcula mediante diversas técnicas; comúnmente, se basa en las fracciones que entran a la planta de tratamiento y que son separadas mediante subprocesos y mallas en distintas categorías. La fragmentación de rocas es un tema central en numerosos estudios, dado que se le ve como el factor más crucial en la producción minera. Esto se debe a que influye directamente en los costos asociados con la perforación, voladura y también impacta la eficacia de otros subsistemas mineros, como la carga, el transporte, entre otras operaciones relacionadas. El primer paso en la extracción de minerales es el proceso de perforación y voladura, por lo que es esencial obtener materia prima de alta calidad a un costo competitivo. En este estudio, se diseñó una metodología para mejorar las voladuras a cielo abierto en la mina Toquepala, utilizando dos tipos de tacos como instrumentos para lograr una fragmentación más eficiente del material. Los datos recabados brindaron información tanto cualitativa como cuantitativa de los resultados. Se estructuró el trabajo en tres etapas: herramientas para el diseño de voladura, herramientas para la monitorización y herramientas para el análisis de resultados. Al integrar estas tres etapas y analizar los datos, se logró optimizar el proceso minero, mejorando significativamente la etapa de fragmentación durante la voladura. En el presente proyecto de investigación tuvo como objetivo reducir la fragmentación P80 en la zona fase 4 con la aplicación de gravilla de 2 pulgadas en la unidad minera Toquepala, vi se obtuvo un promedio de hasta 16.72 cm de material fragmentado, quedando demostrado que al emplear gravilla 2 pulgadas se reduce hasta 11.30 cm del material fragmentado.
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.
Implementación del método Colpa en la prevención de accidentes laborales para mejorar la productividad en el área de operaciones mina de la unidad minera de Santa Bárbara de Trujillo 2022
(Universidad Católica de Santa María, 2023-09-11) Saraza Ruelas, Vladimir Elvis
El método COLPA es una estrategia metodológica, cuyo principio fundamental es mejorar la calidad de vida de los trabajadores, contribuye a la seguridad laboral, crea nuevos hábitos en el personal en cuanto a realizar las actividades laborales en orden y limpieza, además, contribuye a mejorar las operaciones de una minera Se fundamenta en cinco fases interrelacionadas: Clasificación, orden, limpieza, prevención y autodisciplina. Esta investigación se planteó con el propósito de implementar la metodología COLPA, en la minera Santa Bárbara de Trujillo, para prevención de los accidentes y mejorar su productividad, desde la identificación de los accidentes que se presentan en el área operativa. Se ejecutó la implementación, se determinó el índice de accidentes laborales y se analizaron las estadísticas de seguridad de la unidad minera, se determinó el índice de productividad. La investigación fue aplicada y el diseño descriptivo – evaluativo; se evaluó previamente las fases del método COLPA en la minera, mediante una encuesta; se capacitó al personal sobre la metodología, se ejecutó el plan de acción desarrollado para la implementación, aplicando auditorías para evaluar cada fases del método. Lo que permitió comprobar los beneficios obtenidos al implementar el método, alcanzo 78% de aplicación en el área operativa de la minera, ubicándose en la calificación de “muy bueno”; de forma conjunta fue solicitado a la gerencia las estadísticas de siniestralidad y de productividad del año en curso. El cálculo del el índice de siniestralidad (IA), de enero a marzo del 2023, fue de 8,440, lo que demostró que con la implementación del método, disminuyó la tasa de siniestralidad en 4,284, con respecto al mismo lapso del año 2022. Los resultados obtenidos demostraron que la implementación del método COLPA en la unidad minera Santa Bárbara de Trujillo, incrementó la seguridad del personal y mejoró la productividad en un 0,81%.
Implementación de un sistema de mitigación de material particulado en el proceso de chancado de la unidad minera Petranova S.A.C. Arequipa, 2022
(Universidad Católica de Santa María, 2023-10-25) Dueñas Palo, Olger Giancarlo
La investigación tiene como objetivo principal la reducción de los impactos ambientales en la unidad minera “PETRANOVA S.A.C.” por medio de la implementación de un sistema de mitigación de material particulado. La metodología que se utilizó para el estudio fue realizar un análisis y un mapeo que permitió definir a la etapa de chancado como la actividad de mayor generación de material particulado en la unidad minera. Posteriormente se realizó un estudio de línea base ambiental, mediante un monitoreo ambiental de calidad de aire, y de parámetros meteorológicos, con el fin de cuantificar la presencia y/o generación de material particulado y la influencia del clima, como resultado se obtuvo que las concentraciones de material particulado, tanto de PM10, como de PM2.5 registradas por la estación de monitoreo CA-01-BARLOVENTO fueron 53.9 μg/m³ y de 9.1 μg/m³ respectivamente; y para la estación de monitoreo CA-02-SOTAVENTO fueron de 58.7 μg/m³ y 11.1 μg/m³. Así mismo se realizó la evaluación de diferentes sistemas de mitigación de material particulado presentes en el mercado y se definió al sistema de niebla seca como el idóneo para la unidad minera por factores económicos y logísticos. Posteriormente, se implementó el sistema de Niebla Seca en el proceso de chancado de la unidad minera y se realizó un segundo monitoreo ambiental que nos permitió evaluar la eficacia del sistema de mitigación de material particulado, donde se obtuvieron los siguientes resultados de concentración de material particulado, tanto de PM10 como de PM2.5, para la estación de monitoreo CA-01-BARLOVENTO, 21.5 μg/m³ y 4.2 μg/m³ respectivamente y en la estación de monitoreo CA- 02-SOTAVENTO, 25.3 μg/m³ y 4.7 μg/m³ respectivamente; representando así una reducción de generación de material particulado; la importancia del estudio radica que implementar una metodología para que diversas empresas puedan aplicar sistemas de mitigación para diferentes tipo de contaminantes y contribuir a la política ambiental del país.
Implementación de herramienta digital y taller de afilado para la optmización de brocas y sistema de perforación en la unidad minera Orcopampa 2022
(Universidad Católica de Santa María, 2023-08-23) Rivera Escobedo, Marianne Caroline
La presente investigación pretende cumplir con el objetivo: “Determinar la optimización del consumo de brocas y sistema de perforación, mediante la implementación de taller de afilado y herramienta digital en la Unidad Minera Orcopampa”. La optimización se midió a través de los indicadores costo y rendimiento. Los resultados demuestran que, la implementación del taller de afilado y herramienta digital disminuye el impacto sobre el costo del sistema de perforación total de la unidad minera Orcopampa, pasando de una pendiente de variación de 82 a 48 dólares por cada vez que se disminuya la cantidad de aceros y brocas utilizadas. Por otro lado, se observó un incremento de la pendiente del rendimiento de 55 metros perforados, cada vez que se disminuya la cantidad de aceros y brocas utilizadas. En cuanto a la hipótesis de la presente investigación, “Si se implementa la herramienta digital y taller de afilado, se podrá optimizar el consumo de brocas y sistema de perforación en la Unidad Minera Orcopampa”; se ha demostrado con la aplicación del modelo de regresión estadísticamente significativos que, dicha implementación, ha optimizado tanto el costo como el rendimiento del sistema de perforación total de la unidad minera Orcopampa.
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.
Propuesta de mejora para el proceso logístico aplicando la metodología SCOR en la empresa SERMITOOL de máquinas perforadoras, Arequipa 2022
(Universidad Católica de Santa María, 2023-04-14) Pareja Alarcon Job Esteban
El proceso logístico actual que viene manejando la empresa comercializadora y distribuidora de equipos, piezas y herramientas para perforación minera Sermitool, requiere de un estudio detallado de sus procesos establecidos dentro de la cadena de suministro que presenta falencias en el manejo de compras, ventas y stock de productos, lo que ha generado compras urgentes debido a roturas de stock o pedidos excesivos y compras irregulares producto de compras excesivas en algún producto lo que genera una menor rentabilidad, esto englobado por la inexistencia de un sistema informático de gestión de la información ERP y herramientas de control y seguimiento que permitan gestionar y optimizar la cadena de suministro de la empresa. Se planteó una propuesta de mejora analizando los procesos de planificación, abastecimiento, manufactura, distribución y devolución aplicando la metodología SCOR, diagrama de Ishikawa, árbol de problemas y matriz semicuantitativa, identificando nueve problemas principales y proponiendo alternativas de solución a través de herramientas como la metodología de las 5´s, matriz RACI, metodología Poka-Yoke, Implementación de un sistema ERP, metodología Kanban, nuevos procedimientos y planes de capacitación, que mejore en los procesos de planificación de compras, asignación de funciones, reordenamiento del área de trabajo, procedimientos adecuados para abastecimiento y almacenaje de productos y la reducción de las compras urgentes e irregulares de un 31.2% del total de las compras a un 11%, con un gasto actual de S/. 16 586.00 al mes al propuesto de S/. 11 045.00 significando un ahorro de S/. 5 541, calculando un Índice beneficio-costo de 3.1 con respecto al costo total de S/. 19 764.72.
Optimización de la producción mediante el rediseño de mallas de perforación y voladura con taladros en abanico sub level caving tajo 6950 nivel 970, Lima-2018
(Universidad Católica de Santa María, 2023-01-16) Flores Martínez, Dante David
El método de minado por hundimiento permite la extracción a gran escala de yacimientos de baja ley y elevado volumen de manera rentable, en donde la mecánica fundamental del hundimiento implica la auto propagación del hundimiento de un macizo rocoso en respuesta a la extracción del mineral a través de un nivel ubicado a mayor profundidad. El tajo 6950, nivel 970 del cuerpo Esperanza tiene un plunge aproximado de 85° y una potencia promedio de 80 m, con un RMR de 22 la roca es de tipo V. Es por ello que para su explotación se requiere sostener las ventanas de extracción mediante cimbras espaciadas a 1 metro. Este cuerpo es explotado mediante Sublevel Caving (SLC) con corte transversal para explotar dos tipos de mineral: CuS, con una ley promedio de 1.72% y polimetálico con leyes promedio de Zn 2.14%, Pb 0.87% y Ag 1.93 Oz/t. El mineral se perfora en abanico y se explota a partir de una serie de cortes transversales, en donde el frente disparado retrocede desde la caja techo hacia la caja piso. A medida que el mineral es extraído por el equipo de carguío, la caja techo se hunde para rellenar el vacío dejado por la extracción; por lo tanto, el método depende de la susceptibilidad de la caja techo a la socavación; en donde los parámetros para una eficiente operación de extracción son una óptima fragmentación y un bajo daño de la masa rocosa alrededor de los bolsillos. Así mismo se requiere de un control estricto de carguío, ya que las pérdidas y dilución son inevitables; debiendo estas mantenerse dentro de los límites previstos y aceptados. Según Hamrin et al. (2001), la dilución debiera variar entre 15% y 40% y las pérdidas podrían ser de 15% a 25%. Los anteriores factores afectan directamente la producción del piso 08 en el Nv. 970, la cual de acuerdo al planeamiento debiera ser de 175,922 t, producción que no se llega a alcanzar debido a los problemas de dilución y pérdidas. Diferentes estudios (Brunton et al. (2009), Tawadrous (2015), Zhang (2017) han demostrado que la producción de mineral tiene una estrecha relación con la voladura pudiéndose optimizar la recuperación y disminuir la dilución mediante mejoras en la voladura en el SLC. iv Por otra parte, Laredo & Chipana (2012) explican que la voladura en abanico es quizá una de las técnicas más complejas en la minería por taladros largos. Debido a la longitud de los taladros, diámetros pequeños y condiciones subterráneas de trabajo; la carga en la parte superior del taladro requiere de técnicas adecuadas para reducir la dilución y la pérdida de mineral. Se tiene estimado que durante los meses de marzo y abril del 2018, la dilución ascendió a 0.62% y las pérdidas a 76%. Ambos factores afectaron la producción y economía de la mina. Por ello que se ha hecho necesario optimizar el diseño de las tandas de voladura en los subniveles ahora que los tamaños de los anillos de voladura son más grandes. Una fragmentación adecuada es uno de los factores clave en las voladuras confinadas como en las de subniveles, esto influye en la movilización del abanico de voladura Johansson & Ouchterlony (2011). Así mismo Shekhar (2019) manifiesta que a fin de optimizar la producción del tajo es necesario un adecuado control del flujo de material, el cual se ve afectado por el diseño de los abanicos y el rendimiento de la voladura, entre otros. Es por ello que en la presente investigación se optimizó la producción del tajo mediante un diseño adecuado de la malla de perforación y voladura, para ello se han modificado los parámetros de burden y espaciamiento, empleando la teoría de Langefors & Kihlstrom (1963), reduciendo la dilución y las pérdidas de mineral.
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.
Propuesta de diseño de un sistema de extracción mediante piques inclinados sucesivos para acceder a la veta troncal en los NV. 1590 y NV. 1690 de la U.M. Yanaquihua - 2022
(Universidad Católica de Santa María, 2022-12-29) Vera Huisacayna, Jerson Ronny
En el siguiente trabajo titulado “Propuesta de diseño de un sistema de extracción mediante piques inclinados sucesivos para acceder a la veta Troncal en los Nv.1590 y Nv.1690 de la U.M. Yanaquihua – 2022”, tiene como objetivo dar una alternativa de solución a los problemas de profundización que tienen las minas convencionales que cuentan con poco capital de inversión y están limitadas por cuestiones técnicas y de diseño como dimensión de labores y método de explotación que por lo general es el corte y relleno ascendente o descendente. El proyecto de piques inclinados consta en la profundización de dos niveles inferiores al nivel principal de extracción, esta labor tendrá una sección de 2.4m x 2.1m se realizará a 30º respecto a la horizontal lo cual permitirá el uso de carros mineros tipo U-35 como medio de izaje. En el desarrollo del trabajo se presentarán los calculo que se realizaron para determinar la capacidad de extracción que tendrá el sistema, así como las características del cable de izaje y el dimensionamiento de los winches eléctricos que se van a emplear. El nuevo pique inclinado proporciona una mayor capacidad de extracción que los piques convencionales verticales lo cual permite una mayor velocidad de avances y ejecución de las exploraciones, desarrollos y preparaciones en los niveles inferiores, además que el costo de extracción por tonelada es aproximadamente 4 veces más económico que el de los piques tradicionales.
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.

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