Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Evaluación de la utilización de wetlands aeróbicos para la eliminación de metales pesados en aguas contaminadas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-29) Flores Obispo, Michael Isaías; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEn el Perú, la industria minera viene generando un gran impacto en el ámbito económico, social y ambiental a lo largo de los años. Donde, el ámbito ambiental, es el más perjudicado, siendo el componente agua uno de los principales componentes ambientales afectados, debido al mal manejo de los efluentes generados por las actividades mineras o por pasivos ambientales mineros. Por eso, los sistemas de tratamiento pasivo, como, los Wetlands artificiales, surgen como una alternativa para la remediación a largo plazo, además, de ser económicamente más viable que una planta de tratamiento, ya que emplea especies de plantas para la remoción de elementos tóxicos. Con el fin de cumplir con la normativa ambiental: Límites Máximos Permisibles (LMP) y Estándares de Calidad Ambiental (ECA). La presente investigación tiene como objetivo evaluar el uso de Wetlands aeróbicos, usando plantas como la Totora y Carrizo, para eliminar metales pesados de aguas contaminadas; y su posible utilización para la remediación de pasivos ambientales mineros. Para lograr tal objetivo, se construyeron celdas, a escala de laboratorio, que contenían las plantas previamente mencionadas, soluciones que contiene metales como Cu, Zn, Pb y Fe, y piedra chancada como sustrato. El ciclo de remediación fue de 9 días, donde se realizó el monitoreo de los parámetros físico-químicos (pH, conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, turbidez), aniones (nitratos, amoniaco, sulfatos) y contenido de metales. Al finalizar el ciclo, se procedió a retirar las especies de plantas para su tratamiento y análisis mediante los métodos de Vía Seca y Vía Húmeda, para determinar la cantidad de metales presentes en cada parte de la planta (tallo y raíz) y determinar sus eficiencias de absorción. De los resultados obtenidos en laboratorio, se determina que en el día final de tratamiento la mayoría de los parámetros físico-químicos analizados, cumplen con los Límites Máximos Permisibles (LMP) y Estándares de Calidad Ambiental (ECA), a excepción del amoniaco. Además, las concentraciones finales de los metales pesados, cumplen con los LMP y ECA, a excepción del Pb que solo cumple con los LMP. Se obtiene, que el Carrizo obtuvo mejor eficiencia de remoción de Cu (87%) y Zn (94%), y la Totora mejor eficiencia de remoción de Cu (90%), Pb (92%) y Fe (69%). De la misma forma, el Carrizo presento mejor eficiencia de acumulación de Cu y Zn, y la Totora mejor eficiencia de acumulación de Cu y Pb. De los dos métodos empleados, la Vía Húmeda presenta mejores valores de recuperación de metales que la Vía Seca, en metales como el Cu y Fe. Finalmente, se presentó el presupuesto empleado a escala de laboratorio para el desarrollo de la propuesta de remediación para que pueda ser implementada a mayor escala, tanto en operaciones mineras como en pasivos ambientales mineros.Item Data science como base en la toma de decisiones para una gestión eficiente de las perforadoras de producción en una mina superficial a gran escala(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-25) Tarrillo Silva, Jheran Brenner; Bautista Marin, Edinson Samir; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEl mundo es hoy en día una revolución de datos; es por ello, que todas las industrias se ven enfrentadas a un gran desafío, el cual es la transformación digital a fin de obtener el mayor beneficio de estos grandes volúmenes de datos que esta pueda generar. La digitalización se refiere a la manera en que los datos se almacenan, gestionan y utilizan. Con la cantidad de datos generados cada minuto, las industrias deben capitalizar este nuevo paradigma para diseñar cada vez más innovadoras capacidades analíticas. Para las empresas la data se ha convertido en un activo fundamental, debido a que la calidad y cantidad de la misma influye en su valoración. La Ciencia de Datos o Data Science posibilita crear conocimiento de negocio, optimizando de esta manera la toma de decisiones y extrayendo información que se encuentra oculta entre los datos generados por una empresa. En minería, se puede observar un considerable rezago en la adopción de la digitalización comparado con otras industrias como la construcción, el retail o la industria financiera; sin embargo, a nivel global se evidencia una preocupación por reducir esta brecha. El beneficio para la industria minera se puede dar en términos de una mejor gestión de las operaciones, el mantenimiento de equipo pesado, la seguridad y la productividad. La productividad se puede ver incrementada gracias a una toma eficiente de decisiones operativas en el momento adecuado, de esta manera los inventarios de productos por vender de la empresa (stock piles) se pueden ver incrementados, así como los costos unitarios del proceso productivo se logran disminuir, por ende, la rentabilidad y valor de mercado de la minera se maximiza. Identificar qué etapas se deben seguir para abordar un proyecto de Data Science es esencial para estructurar y analizar los recursos necesarios y la fase en la cual tendrán una mayor implicancia; es por ello, que la presente tesis brindará una metodología adecuada para la implementación de este tipo de proyecto en una operación de Minería Superficial, con el objetivo de agregar valor a la empresa mediante el incremento de activos corrientes (stock piles) a través de la optimización del proceso de perforación, primer proceso en la cadena de valor de una empresa minera.Item Determinación del Régimen de Caudal Ecológico en la Cuenca del río Santa aplicando la Metodología de Tennant(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-04-18) Chuquihuamani Saavedra, Bruno; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEs inevitable mencionar que el desarrollo del ser humano ha venido de la mano de la explotación de los recursos naturales que el planeta provee; sin embargo, el uso desmedido e indiscriminado de estos conllevará eventualmente a un desequilibrio ecológico que se traducirá en la escasez de elementos que satisfagan las necesidades básicas que hoy en día la población mundial necesita. La minería, considerada como la veta dorada del desarrollo económico del Perú de los últimos años, ha traído no solo progreso a las comunidades y poblaciones más alejadas y afectadas por el abandono del Estado; sino también, ha llamado a una reflexión de cómo se puede disminuir la contaminación y manejar el recurso hidrológico de una manera responsable y adecuada. En ese sentido el presente trabajo propone sentar las bases de futuros estudios que buscan determinar la relación que existe entre la actividad minera y el impacto que tiene en el consumo del caudal de ríos próximos y cercanos a la operación minera. El indicador que nos permitirá medir esta relación será el Caudal Ecológico (también conocido como Caudal Ambiental). Esta tesis abordará el análisis, evaluación y aplicación del método Tennant para determinar el Caudal Ecológico del río Santa, el cual se ha afectado por muchos años por la actividad minera. La presente investigación propone trabajar con métodos hidrológicos, los cuales poseen como principal dato de entrada a los registros de mediciones de caudales diarias, semanales, mensuales o anuales. En este caso, el río Santa que forma parte de la cuenca del Pacífico, de la región hidrográfica del Pacífico en la región de Áncash, Perú; posee una predominante zona de actividad minera y es por ello considerada como adecuada para realizar el estudio en mención. Posteriormente, con la metodología definida, y los datos de campo validados, se podrá analizar los resultados obtenidos para definir y evaluar el impacto de la minería en el caudal ecológico del Rio Santa; donde se corroborará que esta industria no exige un consumo masivo del recurso hídrico ni pone en peligro la continuidad del ecosistema propio de la cuenca estudiada.Item Estudio del potencial de acumulación de metales pesados de plantas nativas peruanas para la fitorremediación de pasivos mineros(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-21) Romero Arribasplata, Maggy Belén; Bravo Thais, Sebastian Cossi; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaLas actividades mineras tienen una gran participación en la economía del país, y su presencia en diferentes regiones es histórica. Sin embargo, el impacto generado por minas abandonadas o el mal manejo de relaves han generado pasivos ambientales mineros (PAM), los cuales pueden producir un impacto en el medioambiente. En la búsqueda de soluciones sostenibles a largo plazo y más económicas que las usadas por la industria, la Fitorremediación se presenta como una alternativa investigada ampliamente en otros países, ya que permite hacer uso de especies vegetales para la acumulación de metales pesados. Es por ello que el presente trabajo tiene como objetivo analizar el potencial de plantas nativas como el Ichu y Cortadera, para la absorción de metales pesados de PAM. Para tal fin, se recolectan muestras de estas especies y de suelos de zonas específicas de la provincia de Hualgayoc, Cajamarca. A partir de eso, se construyen celdas a escala de laboratorio, en donde se siembran las plantas sobre las muestras de suelo. Una vez terminado el ciclo de 8 meses, se procede a retirar las especies y determinar las concentraciones finales de los metales pesados en la raíz y en las partes aéreas de la planta. En base a la información recopilada y al análisis realizado se concluye que las plantas presentan diferentes capacidades de acumulación de metales, siendo el Fe el que presenta la mayor absorción, seguido principalmente por el Cu y Zn, y en menor cantidad el Cd, Pb y Cr. De igual manera, se determina que la eficiencia de la remoción se incrementa cuando las plantas se exponen a suelos con pH menores a 7, a pesar de que la capacidad de absorción en las partes aéreas disminuye. En general, se aprecia que las plantas nativas son propicias para continuar con más investigaciones y con un proceso de Fitorremediación de PAM a mayor escala.Item Factibilidad de la implementación de un sistema de aspersores para la reducción del consumo de agua en vías de acarreo de una mina a tajo abierto(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-12-12) Velazco Quevedo, Joseph Alonso; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEn el presente trabajo se desarrolla la viabilidad técnico-económica para la implementación del sistema de riego con aspersores de gran alcance en una unidad minera a tajo abierto ubicada en el sur del Perú. En la zona de influencia de la unidad minera se evidencia la baja frecuencia de lluvias y temperaturas altas en épocas secas. Esta condición causó una disminución del espejo de agua en una laguna que provee agua fresca a la unidad minera. Debido a esta situación se tomó la iniciativa e interés en desarrollar un estudio enfocado a disminuir el consumo de agua en las actividades de regadío de vías dentro del tajo. Para el análisis se toma una vía referencial que va desde el fondo del tajo hasta un depósito de desmonte. Este tramo es de alto tránsito de camiones de gran capacidad y sólo se puede regar con agua. La vía nos servirá para realizar un análisis y comparación del consumo de agua en el regadío de vías con cisternas de gran capacidad y los aspersores de gran alcance. Para la evaluación técnica; primero, se realiza un análisis de agua fresca en la unidad minera; segundo, se hace un análisis de agua en mina cuyo consumo principal se da en el regadío de vías con cisternas de gran capacidad; tercero, se realiza la evaluación del consumo de agua utilizando aspersores de gran alcance en la vía referencial; por último, se hace una comparación del consumo de agua entre las cisternas de gran capacidad y aspersores de gran alcance. Para la evaluación económica, se realiza un análisis de sensibilidad de 15 años tomando en cuenta los costos de inversión (CAPEX) y costos de operación (OPEX) de las cisternas de gran capacidad y el sistema de aspersores. Además, se considera el Valor Presente Neto (VPN) para la evaluación y comparación de ambos sistemas de regadío.Item Evaluación de la degradación de contaminantes ecotóxicos de las aguas de residuales de la industria minera por medio de humedales artificiales(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-27) Pulcha Villalobos, Jorge Rolando; Valencia Narva, Michael Prince; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEl Perú es un país con gran potencial minero, teniendo 1159557 ha en producción, donde la minería utiliza aproximadamente 207 MMC/año de agua (6,6 m3/s) donde de esta el 22 % de agua residual es tratada. Según políticas estatales vigentes actualmente, el Perú adopta nuevas medidas para prevenir la contaminación de los recursos hídricos, flora y fauna, y que estos contaminantes se encuentren dentro del rango de límites máximos permisibles según la ley nacional e internacional, para que así el proceso extractivo llevado a cabo en determinada región sea ambientalmente amigable. Nuestra tesis investiga los humedales artificiales con la intención de evaluar la disminución de los niveles concentración de contaminantes eco-tóxicos (nitratos, amonio y competidores como iones metálicos cobre o plomo) de aguas residuales de una operación minera. La investigación evalúa el tratamiento de aguas residuales a disposición, para lo cual se realizó un análisis de los parámetros necesarios para el diseño y, con ello, construir un sistema artificial de flujo sub superficial. Además, se probaron especies vegetales Schoenoplectus californicus (totora) y Schoenoplectus lacustris (carrizo), como parte de los componentes de un humedal artificial. En este sentido se construyó un humedal piloto con materiales filtrantes (piedra, arena, grava y tierra) y las especies vegetales antes mencionadas. Luego que las aguas residuales conteniendo cobre, cinc y plomo fueran tratadas en nuestros humedales artificiales pilotos, los niveles de concentración disminuyeron en un tanto por ciento y se evaluó si el agua tratada estaba dentro de los límites permisibles para la descarga, según lo demanda las normas vigentes. Finalmente, se elaboró un flujo de costos con un factor de escala para la implementación de esta alternativa de tratamiento para llevarlo a pequeña y mediana minería, además de comunidades aledañas a las minas que puedan mantener aguas con un grado de calidad.Item Evaluación técnico-económica de insumos alternativos para la elaboración de relleno en pasta (paste fill) y su posterior aplicación en una unidad minera(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-15) Murillo Gutarra, Marco Aurelio; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEl presente trabajo tiene como objetivo, evaluar la utilización de un insumo alternativo que reemplace el cemento que se encuentra presente en la receta de elaboración del relleno en pasta, como elemento aglutinante. Este reemplazo parcial del cemento contribuirá a reducir los costos de elaboración del relleno en pasta que es utilizado en el relleno de los tajeos extraídos por los métodos de Taladros Largos en Sub Niveles Ascendentes con Relleno Cementado (SARC), Corte y Relleno Ascendente Mecanizado (Mechanized Overhand Cut and Fill) y Banqueo y Relleno (Bench & Fill), que son los métodos de explotación que se emplean en la unidad minera donde se realizó la modificación de la receta del relleno. Este trabajo de reducción de costos, formó parte del plan propuesto por una compañía minera en el Perú, en marzo del año 2013, para contrarrestar el efecto de la baja constante del precio de la plata producido desde agosto de 2012 hasta marzo de 2013. Estos precios fueron cayendo desde US$ 34.0/oz hasta alrededor de US$ 26.0/oz. La implementación del plan de reducción de costos con el reemplazo parcial del cemento en la receta del relleno en pasta, ofreció una alternativa técnicamente viable debido a que se sabía que existen en el mercado nacional e internacional, opciones factibles de reemplazo por lo que se debía buscar adecuadamente y encontrar la mejor opción que se adapte a las necesidades de la operación minera. Como metodología de trabajo se optó por recopilar información técnica de insumos aglutinantes, ya sea puzolánicos o poliméricos existentes en el mercado nacional e internacional y realizar las pruebas pertinentes que ayuden a definir su factibilidad en la elaboración del relleno. En la primera etapa de evaluación de elementos aglutinantes se optó por la simple búsqueda de otra empresa proveedora de cemento Portland Tipo I a nivel nacional, que ofrezca el mismo producto pero a menor precio. En la segunda etapa se optó por evaluar otros elementos aglutinantes que no sean cemento y que se puedan conseguir en el mercado nacional. Esta evaluación incluyó cenizas y escorias provenientes de alguna empresa de fundición. En la tercera etapa se buscó elementos puzolánicos y poliméricos existentes en el mercado nacional e internacional; así se recurrió a buscar aditivos en países como Chile, Brasil, Estados Unidos, Canadá y España. Finalmente, la empresa Sika Perú ofreció un producto en solución acuosa cuyas características satisficieron nuestras necesidades. Con el nuevo producto ofrecido, se elaboró una nueva receta del relleno en pasta y se realizaron las pruebas geomecánicas tanto en laboratorio como en los tajeos, dando resultados satisfactorios y definiendo la nueva receta con la reducción de 100 kg de cemento Portland Tipo I por cada 1 m3 de relleno en pasta usado en la receta patrón, a 70 kg de cemento Portland Tipo I y 1.7 litros de polímero en solución acuosa. El impacto económico mensual se cuantificó por método de explotación donde se utilizó el relleno con la nueva receta de elaboración. Los ahorros obtenidos no incluyeron el relleno en los tajeos cuyo método empleado fue el de Taladros Largos en Sub Niveles Ascendentes con Relleno Cementado (SARC), debido a que la extracción de tajeos por este método de explotación, fue reduciéndose en el corto plazo. Para el método de Banqueo y Relleno (Bench & Fill – BF) la reducción de costos fue de US$ 36,651 mensuales. Para el caso del relleno para el método de Corte y Relleno Ascendente Mecanizado (Mechanized Overhand Cut and Fill – CRM) la reducción de costos fue de US$ 36,651 mensuales. Sumando ambas diferencias la reducción en costos fue de US$ 48,868 mensuales, lo que equivaldría a obtener un ahorro potencial anual de US$ 586,412. La reducción de cotos obtenida muestra que la modificación de la receta patrón es factible y que puede ser aplicado a cualquier tipo de tajeo con un método similar de extracción pero con la debida implementación y de acuerdo a las características operacionales y geomecánicas del yacimiento mineral.Item Análisis de factibilidad de sistema de aprovechamiento energético de residuos sólidos orgánicos en una unidad minera subterránea(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-02-01) Hernani Astete, Daniela Elizabeth; Rodríguez Peña, Julio César; Guzmán Córdova, Maribel GiovanaEl objetivo principal del proyecto es realizar un análisis de costo – beneficio para el aprovechamiento de los residuos sólidos orgánicos generados en una determinada unidad minera. Asimismo establecer los principales parámetros que influyen en el tratamiento de los residuos orgánicos para la obtención de biogás y compost. El proyecto se desarrolla en una operación minera subterránea que genera alrededor de 1.35 toneladas de residuos sólidos orgánicos por día. El objetivo es aprovechar los residuos sólidos orgánicos generados en la unidad minera a través del tratamiento de estos para la obtención de biogás y compost. El proceso de tratamiento de residuos sólidos orgánicos es muy complejo debido a la participación de diversos tipos de bacterias, las cuales se encargarán de convertir los residuos en energía renovable como el biogás y la biomasa. El proceso requiere diversas condiciones para su adecuado funcionamiento, para lo cual se analizará los factores fundamentales como la composición de los residuos, temperatura, pH del proceso, entre otros. Se realizará el análisis costo – beneficio para el proyecto y se generalizará el estudio para que pueda ser aplicado en otras unidades mineras.