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TEMARIO DE MEMORIA

CARRERA: INGENIERÍA CIVIL EN OBRAS CIVILES

PROF. GUÍA Sr. Héctor González

USO EXCLUSIVO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN OBRAS CIVILES

COMISIÓN EXAMINADORA APROBADO CON FECHA Santiago,

A. ALUMNOS : FRANCISCO CHÁVEZ CONTRERAS (9-8106765) (16.471.099-8)

(asrael@gmail.com)

RICARDO ROJAS ARGANDOÑA (9-0878470) (16.244.449-2) (arganro@hotmail.com)

B. PROF. GUÍA: Sr. Héctor González C. TÍTULO : “Software para el Análisis y Diseño de Sistemas de Transporte Hidráulico de Pulpas de Relaves - Fluidos Newtonianos y No Newtonianos” D. JUSTIFICACIÓN DEL TEMA Los relaves tradicionalmente se han transportado hidráulicamente en gran parte de las faenas mineras como fluidos convencionales o newtonianos, cuyo comportamiento es similar al del agua en términos de sus características reológicas (viscosidad y tensión de corte) si la concentración de sólidos es baja, que ha implicado usar gran cantidad de agua. Sin embargo, dado el sostenido crecimiento de la producción y el gigantismo de las mineras que operan en Chile, ubicadas preferentemente en el norte, han disminuido sistemáticamente las reservas de agua fresca desde los acuíferos subterráneos que son la principal fuente de abastecimiento de la actividad minera. El problema del recurso hídrico ha obligado a optimizar su uso minimizando las pérdidas en el proceso y disminuyendo la demanda de agua fresca. En este sentido, gran parte de las pérdidas del sistema se localizan en los tranques y depósitos de relaves, ya sean por evaporación en

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lagunas de clarificación, por infiltración al subsuelo y/o por el agua que queda retenida, por capilaridad, en los intersticios de las partículas de relave. Esto ha incidido en centrar los esfuerzos para recuperar una mayor cantidad de agua, espesando los relaves antes de que se descarguen en los depósitos ya sea en la planta de proceso como cercano a los puntos de descarga. Este cambio de estrategia impacta necesariamente en la naturaleza del fluido (agua + sólidos) siendo hoy una de las principales preocupaciones de la operación dada la mayor concentración y demanda reológica que dificultan su transporte hacia los depósitos. Estos fluidos en estas condiciones particulares se comportan como fluidos no newtonianos. El transporte de sólidos en condiciones convencionales ha sido estudiado por décadas y se conoce lo suficiente para desarrollar adecuados diseños. Por el contrario, para las necesidades actuales existen variados estudios e investigaciones de análisis y predicción del comportamiento del fluido no newtoniano, que es más complejo que el convencional, pero no existen programas suficientemente amigables que beneficien el estudio y desarrollo de proyectos de ingeniería de relaves. E. OBJETIVOS

Objetivo General:

Desarrollo de un software de análisis y dimensionamiento de sistemas de transporte para pulpas de relaves (newtoniano y no newtoniano), incorporando el actual know-how de esta disciplina de la ingeniería en base a la experiencia mundial y, principalmente, la experiencia chilena. Además, el software se orienta a servir como herramienta profesional para potenciar el desempeño y eficiencia de los innumerables análisis y proyectos que demandan los servicios a la minería en Chile.

Objetivos Particulares:

1. Estudio de antecedentes y compilación del estado del arte del transporte de sólidos en pulpas segregables y no segregables, basado principalmente en la experiencia chilena.

2. Recopilación y descripción de la configuración y operación de los sistemas de transporte de sólidos que operan en la actualidad en la pequeña, mediana y gran minería chilena.

3. Estudio de la reología general y de los relaves de cobre. 4. Desarrollar teoría del transporte de sólidos como fluidos Newtonianos. 5. Desarrollar teoría del transporte de sólidos como fluidos No Newtonianos.

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6. Planteamiento de algoritmos para el cálculo de conducciones gravitacionales y en presión

tanto para fluidos Newtonianos como No Newtonianos. 7. Desarrollo del software en base a los algoritmos planteados.

F. METODOLOGÍA (Resumen) G. COSTOS Y FUENTES DE FINANCIAMIENTO

El material utilizado para el estudio del tema será financiado por los alumnos, entendiéndose como tal, fotocopias e impresiones de libros, manuales, normas, publicaciones que tengan información relacionada con el tema en estudio.

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H. TEMARIO CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN

Introducción general Objetivos e hipótesis de trabajo Alcances y limitaciones Metodología

CAPITULO 2 ANTECEDENTES Y CARACTERIZACIÓN DE RELAVES

Clasificación de los tipos de relaves mineros. Caracterización granulométrica y reológica de relaves. Tipos de sistemas de transporte de sólidos Normativa existente.

CAPÍTULO 3 DISEÑO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE HIDRÁULICO GRAVITACIONAL Introducción. Parámetros de diseño. Criterios de diseño. Condiciones hidráulicas de operación. Dimensionamiento

CAPÍTULO 4 DISEÑO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE HIDRÁULICO EN PRESIÓN

Introducción. Parámetros de diseño. Criterios de diseño. Condiciones hidráulicas de operación. Dimensionamiento Análisis de Transiente Hidráulico (Golpe de Ariete)

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CAPITULO 5 SOFTWARE DE CÁLCULO

Planteamiento de algoritmo para sistemas gravitacionales Planteamiento de algoritmo para sistemas en presión Desarrollo de software ejecutable en Matlab Calibración y comparación de resultados con proyectos desarrollados.

CAPITULO 6 CONCLUSIÓN

Conclusiones. Recomendaciones de escalabilidad.

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I. ALCANCES DE CADA CAPÍTULO CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se da a conocer los aspectos generales, objetivos e hipótesis de trabajo, alcances del estudio, y la metodología a seguir del tema. CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES Y CARACTERIZACIÓN DE RELAVES En este capítulo se presentará la historia y la clasificación de los distintos tipos de transporte de relaves en zonas mineras de nuestro país. También se describirá los tipos de relave, analizando y caracterizándolos según su reología y granulometría. Además, se comentará la normativa existente y los parámetros a utilizar en el posterior diseño. CAPÍTULO 3 DISEÑO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE HIDRÁULICO

GRAVITACIONAL

Este capítulo aborda en detalle parámetros y criterios de diseño para la conducción hidráulica gravitacional en canaletas (superficie libre) y acueductos (tuberías). Es necesario analizar detalladamente las propiedades reológicas y granulométricas ya que se relaciona con el lugar donde se quiere proyectar la conducción. Finalmente se abordara el dimensionamiento y operación de este sistema de transporte. CAPÍTULO 4 DISEÑO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE HIDRÁULICO EN PRESIÓN En este capítulo se explicara en detalle los parámetros y criterios de diseño para la conducción hidráulica bajo presión incluyendo el diseño de bombas de impulsión cuando sea necesario y anillos disipadores de energía.

Es necesario analizar detalladamente las propiedades reológicas y granulométricas ya que se relaciona con el lugar donde se quiere proyectar la conducción. Finalmente se abordara el dimensionamiento y operación de este sistema de transporte.

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CAPITULO 5 SOFTWARE DE CÁLCULO En este capítulo se propondrán los algoritmos de cálculo empleado en el software para los distintos casos de conducción hidráulica. Además se expondrán aplicaciones de diseño de conducciones hidráulicas. Desarrollo de una guía para el usuario. CAPÍTULO VII CONCLUSIONES

Encausar la documentación de investigación y en base a los conocimientos adquiridos en el proceso de desarrollo del tema elaborando recomendaciones que ayuden a futuras actualizaciones de este software.

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J. BIBLIOGRAFÍA - Vimr, Jindrich. Description of a Hydrodynamic Pump pumping power-law - Bouso, Juan Luis. Manual de bombeo de pulpas - Boger, David. Rheological concepts. - Tapia, Patricia. Transporte hidráulico de sólidos. - Abulnaga, Baha. Slurry systems handbook. - Concha, Fernando. Anexo reología. - Fuentes. Ramón. Curso teórico-práctico reología de pulpas.

Francisco Chávez Contreras Ricardo Rojas Argandoña

Alumno Alumno

Héctor González

Profesor Guía

Santiago, Diciembre del 2010