Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Diseño de un Sistema de Control Predictivo para la Navegación Autónoma de un Dron dentro de Galerías de Minas Subterráneas
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-02-20) Balcazar Guerrero, Mario; Cuéllar Córdova, Francisco Fabian
    En el contexto de las operaciones de minería subterránea se ha identificado que el principal problema es la posibilidad de que ocurran accidentes generados por la caída de objetos. Para afrontar este problema, se propone hacer uso de robots móviles que realicen la inspección e identificación de este tipo de riesgos. Es en esta línea que los drones equipados con sensores ópticos se vuelven una alternativa para conocer el estado real de dichos espacios y detectar a tiempo algún indicio de posible caída de objetos, esto gracias a la posibilidad que estos brindan de llegar a lugares de difícil acceso sin que el operador tenga que exponerse. En el marco de la tesis presentada, se planteará una estrategia de control que permita la navegación autónoma de un vehículo aéreo no tripulado del tipo ala rotatoria o dron dentro de un espacio confinado como el de las galerías de mina subterránea, donde no se tenga acceso a la señal GPS (Sistema de Posicionamiento Global) y se use únicamente la información recabada por un sensor LiDAR y una unidad de medida inercial (IMU). Para cumplir con este objetivo, se utilizará un controlador diseñado a partir del modelo matemático que mejor describa la dinámica del dron en dos dimensiones. Se realizará tanto el diseño teórico del controlador propuesto como la simulación del sistema de control de la trayectoria del vehículo aéreo. Finalmente, la tesis obtendrá como resultado, una comparativa entre el controlador propuesto y la estrategia de control clásica usada en los drones comerciales. Para ello, se tomará en cuenta las principales restricciones que se tiene en la operación de los vehículos aéreos no tripulados dentro de los espacios confinados, así como la robustez en su respuesta ante perturbaciones externas o como parte del error en la medida de los sensores utilizados.
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    Implementación de voladura centralizada en unidad minera subterránea para la mejora del sistema de gestión de seguridad en el procedimiento de voladura
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-11-09) Roa Pérez, Paulo Cesar; Girón Merino, Ronald Cruz; Mendieta Britto, Luis Alberto
    La presente tesis tiene como objetivo evaluar la implementación de un sistema de iniciación electrónica remota o “Voladura Centralizada” en las operaciones de una mina subterránea, la cual consiste en el uso de detonadores electrónicos para iniciar la malla pirotécnica de voladura desde una ubicación segura en superficie. Para la implementación de la “Voladura Centralizada” se aprovecha la red de comunicación utilizada en interior mina (Red Leaky Feeder), estableciendo una comunicación bidireccional entre un equipo maestro ubicado en superficie, encargado de realizar el disparo, y los equipos remotos ubicados en las zonas de voladura, a los cuales se les extiende un cable de disparo en el cual se conectan los detonadores electrónicos, y reciben el comando de detonación desde superficie, activando el detonador electrónico, el cual se encargará de realizar el chispeo de la malla pirotécnica de voladura. A partir de la metodología aplicada se realizaron alrededor de 9 ejercicios del procedimiento de voladura remota, con un consumo mayor de 200 detonadores electrónicos distribuidos en dos zonas de profundización en interior mina. Gracias a estos disparos se obtuvieron ciertos KPI’s, los cuales midieron el rendimiento de los equipos y la mejora de los estándares de seguridad de la operación. Finalmente se obtuvo como resultado, el correcto funcionamiento de los equipos de iniciación electrónica mediante el uso de la red de comunicación en interior mina. Se concluye que la implementación del sistema de iniciación electrónica remota mejora el sistema de gestión de seguridad y la operatividad de la operación minera, debido a que no se requiere vigías ni personal encargado del chispeo de las labores para el procedimiento de voladura.
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    Análisis de estabilidad en términos de esfuerzo efectivo (ESA) y no drenados (USA), para los casos estático, pseudoestático y postsísmico y análisis de sensibilidad para una hipotética presa de relaves
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-13) Guillermo Ibarra, Alan Cristian; López Bendezú, Marko Antonio
    Hoy en día las regulaciones y normativas nacionales e internacionales demandan a las empresas mineras mayor exigencia en el diseño, construcción, operación y control de las estructuras para el almacenamiento de relaves debido al riesgo y daño social, ambiental y económico que representa una eventual falla. La tesis tiene como objetivo evaluar la estabilidad física de una presa hipotética para almacenamiento de relaves mediante un análisis en término de esfuerzos efectivos (ESA) y un análisis en términos de esfuerzos no drenados (USA), siguiendo el enfoque propuesto por Ladd (1991). La investigación crea un antecedente de un estudio geotécnico para futuros análisis y los parámetros utilizados para este caso aplicativo fueron obtenidos en base a un proyecto con características similares al caso de estudio. A partir de la definición de las condiciones de análisis han sido definidos los parámetros de resistencia al corte para los materiales que conforman la presa seleccionada. Se presenta una discusión y análisis de los resultados de los factores de seguridad obtenidos para la condición estática, pseudoestática y post-sismo, considerando las fallas circular y no circular, siguiendo los criterios establecidos por las guías de diseño internacionales como CDA y ANCOLD. Los factores de seguridad obtenidos muestran que el aspecto que más influye en el valor de los FS son los parámetros de resistencia del suelo relacionado con el tipo de comportamiento que desarrollara el material al momento de la falla, pudiendo ser drenado o no drenado.
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    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 Luis
    La 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.