Facultad de Ciencias e Ingeniería
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Item Maximización en la recuperación de pilares con sistema Wassara en método de minado de taladros largos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-04-09) Chino Andrade, Renzo Yovanny; Cabello Robles, Oscar LuisEsta presente investigación tiene por finalidad de maximizar la recuperación de pilares dejados post minado de tajeos primarios mediante la aplicación de un equipo de perforación con sistema Wassara, que consta de un martillo de fondo propulsado solo con agua y que ofrece mayor longitud y de diámetro de perforación, y menor grado de desviación. De acuerdo con la metodología, esta investigación es del tipo aplicada, enfoque cuantitativo, con un diseño preexperimental y nivel explicativo. En cuanto a resultados se compara un equipo de perforación Jumbo XDTH55UFDR, con un costo unitario de perforación de 41.30 US$/m, costos de perforación de 3.75 US$/t, costo minado de 49.53 US$/t, obteniéndose una recuperación de pilares de 80%, incrementando en 50%, en comparación a la recuperación de pilares de 30% con el Simba 1254; de tal manera, que el diseño de la malla de perforación contempla como parámetros un burden de 2.5 m y un espaciamiento de 2.5 m, longitud máxima de taladros de 80 m y diámetro de perforación de 100 mm, mayor al diámetro de 89 mm del Simba 1254; finalmente con respecto al análisis granulométrico en la voladura, se obtiene un porcentaje pasante P80 de 8.03, teniendo una reducción de 0.23 pulgadas. Concluyendo que con la aplicación del jumbo XDTH55UFDR con sistema Wassara, que tiene mayor longitud y diámetro de perforación en comparación a el Simba 1254, se logra perforar taladros de hasta 80 m de longitud con una desviación del 2.5% y ampliar la malla de perforación de 1.7 x 1.7 a 2.5 x 2.5, por ende, se aumenta en 50% la recuperación de pilares con leyes mayores a 2.2% Cu.Item Diseño de sistemas de soporte dinámicos para ambientes sísmicos propensos a estallidos de roca en una mina subterránea(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-08) Ramos Chachico, Alexander Raul; Cabello Robles, Oscar LuisEl presente documento expone las condiciones geomecánicas de un yacimiento del tipo Mississippi Valley en el cual se ubican zonas de explotación y desarrollo propensas a liberaciones abruptas de energía denominadas “Estallidos de Roca”; Los daños ocasionados por estos eventos de alta exigencia en deformación en el terreno se han documentado, caracterizado e interpretado con el objetivo de robustecer el sistema de soporte actualmente utilizado. El análisis de estos eventos, estallidos de roca, parte desde una descripción de los acontecimientos previos al mismo hasta la interpretación de la historia sísmica y los daños en el sistema de soporte instalado; Posterior a esto y en base al análisis en conjunto de los estallidos de roca documentados , se proponen dos zonas en los que se considera existe un comportamiento sísmico definido, estos se encuentran catalogados según su riesgo sísmico, el cual será controlado mediante los sistemas de soporte propuestos para cada una de las condiciones de sismicidad evaluadas ; Así mismo, se incluyen dentro de las conclusiones y recomendaciones aquellas acciones de deben acompañaran a la selección de un adecuado sistema de soporte.Item Fast LiDAR data registration using GPUs(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-10-18) Huapaya Ávalos, Carlos Enrique; Carranza De la Cruz, César AlbertoEn los últimos años, la llegada de las cámaras de profundidad de bajo costo y sensores LiDAR ha incentivado a las industrias a invertir en estas tecnologías, lo cual incluye también mayor interés en investigaciones sobre procesamiento digital de señales. En esta ocasión, la reconstrucción tridimensional de túneles mineros utilizando LiDARs y un robot de auto-navegación ha sido propuesta como proyecto de investigación, y el presente trabajo forma parte en cargándose del alineamiento de nubes de puntos tridimensionales en tiempo real, un proceso que es más conocido como Registro de Nubes de Puntos. Existen muchos algoritmos que pueden resolver este problema, pero para el proyecto, el algoritmo solo necesita calcular la alineación fina y rígida. Al comparar los algoritmos de registro más avanzados, se encontró que el popular algoritmo ICP es el más adecuado para este caso debido a su alta robustez y eficiencia. Dentro de este algoritmo, se encuentran 3 pasos simples: relación, minimización y transformación, junto con una colección de variaciones de estos pasos que han sido desarrolladas a lo largo de las últimas décadas. Basándose en esto, en este trabajo se diseñó e implementó un algoritmo ICP paralelo en CPU y GPU. Además, las optimizaciones en recursos de memoria, ocupación de núcleos y el uso de la técnica de desenrollado de bucles para la implementación en GPU permiten que la implementación propuesta deI ICP alcance un rendimiento 95 veces más rápido que implementaciones de CPU altamente optimizadas.Item Overlapping point cloud merge and surface reconstruction with parallel processing for real time application(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-26) Pérez Ramírez, Pierre Ramiro; Carranza De La Cruz, Cesar AlbertoCompañías mineras están en búsqueda constante de nuevas tecnologías para aumentar su productividad. Una de las tecnologías que les permite realizar la reconstrucción de la superficie sin poner en riesgo la vida de sus trabajadores es el uso de sensores LiDAR junto con plataformas móviles que les permiten rotar el sensor para realizar un escaneo completo de la estructura. Sin embargo, el procesamiento de los datos se realiza a través de ordenadores situados fuera de la mina, debido a su alto coste computacional, lo que se traduce en un alto coste de tiempo. En esta tesis presento como objetivo principal el diseño de un algoritmo paralelo para la fusión de nubes de puntos capturadas por un LiDAR y la reconstrucción de la superficie en tiempo real, con el fin de reducir el tiempo de procesado, teniendo en cuenta información a priori del patrón de barrido de los puntos. En la literatura se pueden encontrar algoritmos para la reducción de la densidad de puntos, sin embargo, en esta tesis, propongo la idea de suprimir estos puntos basándome en el principio de que la etapa de registro entre cada escaneo puede ser obtenida por un sistema de medición correctamente establecido, por lo tanto, no es necesario utilizar ningún algoritmo ICP. Además, a diferencia de los algoritmos genéricos de reconstrucción de superficies, propongo un nuevo algoritmo que utiliza la información a priori del sistema de escaneo que permite obtener la reconstrucción triangular en un tiempo menor al tiempo de escaneo del LiDAR. Este algoritmo se implementará en un ordenador desktop con el uso de GPUs proporcionadas por NVIDIA para evaluar su rendimiento y, también, se implementará en una Jetson Nano con datos de una mina socavón real. Finalmente, proporcionaré algunas recomendaciones y consideraciones a tener en cuenta en las etapas de evaluación del algoritmo secuencial, codificación del algoritmo paralelo e implementación en GPUs.Item Diseño estructural de un sistema móvil de descarga múltiple (tripper) para una faja transportadora de clinker, puzolana y yeso con una capacidad de 600 tn/h y un ancho de 42”(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-05) Pascual Velásquez, Diego Marco; Cotaquispe Zevallos, Luis OrlandoDebido al crecimiento continuo del sector de construcción en nuestro país, las principales empresas de producción de cemento han visto necesario el contar con equipos que permitan el transporte y descarga continua de los materiales que componen este agregado para poder abastecer la demanda del mercado actual. Un sistema de descarga Tripper, es un equipo que permite realizar descargas múltiples de una faja transportadora en una trayectoria determinada. Este tipo de sistema tiene múltiples variantes desde la parte estructural hasta la parte de propulsión y descarga de material. Para este trabajo se analizaron 02 alternativas o casos de solución para determinar cuál era el óptimo para las condiciones iniciales que se presentan tales como: ancho de faja: 42’’, abarquillado de faja 35°, materiales y capacidad de equipo, etc. Mediante la norma ISO 5049, tanto la primera parte para el lado estructural y la segunda parte para el lado motriz; y el criterio de diseño en ingeniería, se analizaron ambos casos y se llegó a la solución óptima estructural que cumple los requerimientos de resistencia, rigidez, estabilidad, confiabilidad, seguridad y mantenimiento.Item Desarrollo de modelos de turbulencia LES utilizados en simulaciones numéricas de flujos turbulentos complejos presentes en la industria minera(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-28) Córdova Acuña, Jhon David; Celis Pérez, CésarEn el Perú, la minería es una actividad extractiva que permite mantener la estabilidad económica del país. En la actualidad, aproximadamente, un tercio del consumo eléctrico nacional proviene del sector minero, el cual es mayoritariamente utilizado para el transporte y molienda de pulpas minerales en plantas concentradoras de mineral. Por lo tanto, la minería como actividad económica demanda una gran cantidad de recursos energéticos, cuya generación origina impactos negativos en la salud y el medio ambiente. Así, la determinación de condiciones operativas de plantas de concentración que permitan reducir el consumo de energía asociado es de particular interés para la industria. En la práctica, el transporte y molienda de pulpas minerales involucra flujos turbulentos de fluidos no-Newtonianos. Por lo tanto, simulaciones numéricas de estos flujos complejos deben ser capaces de describir adecuadamente el fenómeno de la turbulencia. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar modelos de turbulencia tipo LES (simulación de grandes escalas) para estos flujos complejos, considerando el comportamiento reológico de las pulpas minerales. En consecuencia, a fin de describir adecuadamente el modelamiento numérico de estos flujos de interés vía LES, trabajos anteriores involucrando flujos de fluidos no- Newtonianos son inicialmente revisados. Luego, los modelos de turbulencia LES son implementados en una herramienta computacional (CFLOWSS) actualmente en desarrollo. Con los modelos implementados, resultados de flujos turbulentos Newtonianos obtenidos en una configuración clásica de placas planas son primero comparados con otros disponibles en la literatura. Finalmente, para evaluar el efecto de la reología sobre las características turbulentas del flujo, flujos turbulentos no-Newtonianos como aquellos caracterizando el transporte de pulpas minerales son numéricamente simulados.Item Metodología para el análisis de métodos subterráneos en operaciones a tajo abierto(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-27) Ortega Vila, Marco Antonio; Mendieta Britto, Luis AlbertoLa tesis desea demostrar la metodología de un estudio a nivel de Caso de Negocio para “El Análisis de Métodos Subterráneos en Operaciones a Tajo Abierto” en una operación actual a tajo abierto. La minera desea conocer la rentabilidad del minado subterráneo en su operación actual. El estudio le delimitara los potenciales métodos subterráneos a emplear y seleccionar el método de minado que genere mayor valor al proyecto. Además, definirá los targets de exploración, que sirve para focalizar en que áreas se debe realizar perforación diamantina para cuantificar los recursos que contienen material sobre la ley de corte económica, de esta manera se evita perforar en áreas mineralizadas que no aportan valor a la empresa. El recurso mineral donde se desarrolla el proyecto es el diferencial descontando la reserva del tajo abierto actual, la cual el recurso resultante tiene categoría indicado, inferido y potencial. El estudio tiene como objetivo un análisis de selección de los potenciales métodos de minado, que es el resultado de emplear la metodología de la Universidad British Columbia (UBC), donde se obtiene que los posibles métodos a emplear son el Sublevel Stoping (SLS), Sublevel Caving (SLC) y Block Caving (BC). Para este estudio se emplea un modelo de bloques de un proyecto polimetálico y una superficie del tajo final operativo. La comparación entre los métodos de minado se basará en parámetros económicos y técnicos. Se elaboran 3 casos analizados provenientes de tres métodos de minado como son el Sublevel Stoping (SLS), Sublevel Caving (SLC) y Block Caving (BC). Los valores de corte estimados para el SLS, SLC y BC son 51.56 US/t, 41.46 US$/t y 26.79 US$/t respectivamente. La metodología que se aplica para el cálculo de material mineralizado minable o envolventes económicas es la empleada por el Código Jorc, donde primero se calcula el material mineralizado y culmina en un análisis económico para comprobar la rentabilidad de los métodos de minado propuestos y seleccionar el método que agregue mayor valor a la empresa. En el análisis de los riesgos se desarrolla un análisis de value drivers y sensibilidades a los ingresos, costo de minado, costo de planta, gastos administrativos, capital inicial y capital de sostenimiento.Item Reducción del riesgo de caída de rocas a nivel de banco en una operación minera a tajo abierto con la aplicación de un análisis estructural(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-15) Yalan Novoa, Luis Aníbal; Valenzuela Rojas, Sergio Augusto; Cabello Robles, Oscar LuisLa presente tesis está orientada al análisis de caída de rocas a nivel de banco y evaluación de los impactos operativos y económicos en el tajo abierto en estudio. Los eventos de caída de rocas a nivel de banco, si bien es cierto no son un problema grave de estabilidad a escala global, pero son suficiente para impactar de manera negativa a la seguridad de la operación minera y en los costos operativos. En base a lo indicado, se realiza el presente estudio que abarca desde el análisis cinemático, análisis probabilístico de caída de bloques de roca, análisis de proyección de rocas hacia bancos inferiores o rampas operativas para posteriormente evaluar los ángulos geotécnicos actuales a nivel de banco; así como, los impactos operativos y en costos de dichos eventos o potenciales eventos de caídas de rocas. Debido a la condición predominante del macizo rocoso en el tajo (moderado a alto RQD y resistencia), los eventos de caída de rocas se deben principalmente a deslizamientos de bloques a través de las estructuras; por ello, es necesario el levantamiento de información estructural en campo. Se realiza el mapeo estructural mediante el uso de dron en las zonas de interés de las fases operativas 1 y 2 del tajo. Esta data estructural es procesada y validada para ser utilizada posteriormente en el análisis cinemático, el cual permitirá determinar una probabilidad de ocurrencia de falla en las zonas de interés mencionadas mediante el uso del software DIPS. En lo siguiente, se realiza el análisis probabilístico de caída de bloques de roca en las zonas de interés a nivel banco con el uso del software Sblock, con el propósito de obtener resultados de factores de seguridad y probabilidades de falla. Posteriormente, con la identificación de los sectores específicos con potenciales eventos de caída de roca, se evalúa la proyección de rocas hacia bancos inferiores o si llega incluso hasta las rampas operativas mediante simulaciones 3D en el software RFall 3D. En base a los resultados de los análisis cinemático, análisis probabilístico y análisis de proyección de rocas, se evalúa los ángulos de diseño geotécnico actuales a nivel de banco con propósito de reducir el riesgo de caída de rocas; así como, el impacto operativo y económico de dichos eventos en el tajo. Finalmente, se sugiere reducir los ángulos geotécnicos a nivel de banco en las zonas más críticas del tajo en estudio para así mejorar la seguridad y proporcionar también una mayor continuidad de la operación minera.Item Análisis de una estructura de costos de un servicio de mantenimiento y reparación de maquinaria pesada bajo lineamiento de un FULL MARC para minería superficial(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-21) Auris Casma, Juan Alonso; Apaza Nina, José EnriqueLos equipos autónomos para minería han demostrado incrementar la productividad y rentabilidad significativamente de la operación minera. Por ello, las compañías mineras buscan invertir óptimamente sus recursos en mantener la confiabilidad de estos equipos. Una de las estrategias empleadas por estas organizaciones es tercerizar el servicio de mantenimiento a las empresas que fabrican dichos equipos, pues estas son las más aptas y especializadas para dicho propósito. Por lo general, se opta por tercerizar este servicio bajo lineamiento de un contrato MARC. El presente documento tiene como objetivo analizar, mediante el estudio de una estructura de costos de un contrato FULL MARC para una flota de perforadoras de producción y precorte DTH autónomas, los costos del contrato de incluirse o no el servicio de mantenimiento del sistema autónomo de los equipos. La información del caso se obtuvo mediante participación en la elaboración de dicho contrato. Por motivos de confidencialidad, los costos involucrados se presentarán en porcentajes respecto al costo total que corresponden a sus categorías. La secuencia del trabajo desarrollado fue determinar y explicar los fundamentos de gestión de mantenimiento y los elementos básicos de un FULL MARC, para que se pueda comprender y llevar a cabo el desarrollo del caso de estudio. Además, se realizó un resumen ejecutivo externo de los costos involucrados de esta propuesta para poder presentar un panorama general de la estructura de costos propios del contrato. Finalmente, se procede a analizar cada ítem de la estructura de costos y separar aquellos relacionados con el sistema autónomo de los equipos. De esta manera, con los resultados obtenidos se presenta el recurso adicional a invertir para poder contar con el servicio de mantenimiento y reparación de dicha tecnología.Item Diseño de sistema mecatrónica para la automatización del proceso de metalizado en componentes de un camión minero eléctrico(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-12-18) Medrano del Aguila, Daniel; Portella Delgado, Jhon ManuelEl siguiente proyecto de tesis parte de la necesidad de una empresa peruana en particular de mejorar, optimizar y brindar mayor seguridad en el trabajo de metalizado, el cual es uno de los procesos principales en la reparación de componentes durante el mantenimiento de sus equipos. De esta manera, el objetivo principal es el de automatizar dicho proceso y los objetivos específicos son reducir el tiempo general, evitar la presencia directa de operarios y lograr una mayor calidad y uniformidad en el acabado del trabajo. Para cumplir con los mismos, el diseño del sistema se sustenta en los lineamientos establecidos en el libro “Handbook of Thermal Spray Technology” (Manual de Tecnología en Pulverizado Térmico) [1], el cual ha sido publicado por ASM Internacional, una organización profesional de científicos e ingenieros especializados en materiales cuyos manuales son reconocidos como una referencia estándar en el campo de la ciencia de materiales. En conclusión, en base a los puntos básicos señalados en esta bibliografía, la demanda de componentes de la empresa y el estado actual de la tecnología, la presente tesis presenta un diseño capaz de abarcar el alcance de trabajos de la empresa y la necesidad de la misma de cumplir con sus tiempos de entrega, además de cubrir las necesidades de seguridad personal y ambiental.
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