Líneas de Investigación - Departamento de Ingeniería en Minas Jornada de profesores - dimec usach

Departamento de Ingeniería en Minas
       Jornada de profesores

   Líneas de Investigación

       PhD Juan Pablo Hurtado Cruz
           juan.hurtado@usach.cl

Antecedentes Profesor
• Ingeniero Civil en Minas USACH (1999)
• Dr. por la Universidad de Oviedo, programa en
  Fluidomecánica (2006)
• Ingreso USACH 2007
• Ingreso programa como prof. magíster Ing. Mecánica (2009) y
  doctorado Fac. Ing. Procesos (2010)
• Cursos impartidos en la actualidad:
   – Servicios generales Mina (pregrado)
   – Ventilación de Minas (pregrado)
   – Fluidomecánica Computacional con Transferencia de Calor
     y Masa: Casos Aplicados (posgrado y pregrado)

Líneas pasadas, actuales y
              futuras
• Ruido aerodinámico ventiladores
• Fragmentación y Pre-Acondicionamiento en Block
  Caving
• Ventilación de Minas: mejoramiento aerodinámico
  en redes de ventilación, eficiencia energética,
  Sistemas de limpieza de polvo
• Sistemas de drenaje de minas
• Minería por Lixiviación In Situ (postulación Fondef)
• Varios

Proyectos de Investigación y Asistencia Técnica

Período       Nombre/descripción                                             Fuente de financiamiento

2018-2019     Estudio de un sistema de ventilación de una canalización       ENEL
              subterránea (tunnel liner) para albergar conductores de
              alimentación eléctrica Cruce subterráneo mt Alameda-Zenteno

2017-2020     Desarrollo e implementación de un sistema de ahorro de         FONDEF – Conicyt Chile
              energía en redes de ventilación de minas
2017          Diagnóstico y mejoramiento del sistema de ventilación          Compañía Minera Punta
              Compañía Minera Punta del Cobre                                del Cobre – SDT USACH

2016          Mejoramiento económico en sistema de ventilación Proyecto      Skava Consultores S.A.
              Nodo 3600 – División Andina de Codelco Chile

2015 - 2017   “Mejoramiento energético en redes de ventilación en minas      DICYT 051515HC –
              subterráneas mediante el estudio de pérdidas líneas y          USACH
              secundarias” Investigador Responsable
2014        “Análisis de fragmentación histórica en mina El Teniente” Jefe   Codelco Div. El Teniente
            de Proyecto
2012 – 2015 “Optimización de redes de ventilación minera a través de         DICYT 051215HC –
            pérdidas por diseño” Investigador Responsable                    USACH
2012 – 2013 “Estudio de Fragmentación Sector Suapi, Mina el Teniente,        Codelco Div. El Teniente
            segunda etapa” Jefe de Proyecto

Proyectos de Investigación y Asistencia Técnica
Período       Nombre/descripción                                        Fuente de financiamiento

2012          “Análisis de Mejoras para el Desarrollo de Labores        Yamana Gold
              Horizontales” Investigador Adjunto
2010 – 2011   “Estudio de Fragmentación Sector Suapi, Mina el           Codelco Div. El Teniente
              Teniente” Jefe de Proyecto
2008 - 2011   “Centrifugal Fans Applied to Efficiency Improvement in Conicyt - Proyecto Fondecyt
              Mine Ventilation” Investigador Responsable             11085050
2008          “Nuevas líneas de investigación: Simulación de Fluidos DICYT 02-0895SC USACH
              por Computador (CFD)” Investigador Responsable

2007          “Ingeniería Conceptual Proyecto Nuevo Nivel Mina” Co      Codelco – API T06E209
              Investigador

2001 - 2006   “Estudio del ruido y vibraciones en ventiladores             Proyecto DPI2001-2598 del
              centrífugos industriales” co investigador – Tesista doctoral Ministerio de Educación y
                                                                           Ciencia de España
2000          “Estudio Mecánica del Daño por Voladura”, co              Codelco -      Proyecto    API-
              investigador                                              T99M223

1999          “Estudio de Fragmentación Sector Regimiento”, Ingeniería Codelco       Proyecto      API-
              Conceptual Proyecto Diablo Regimiento, Mina El           T99M231
              Teniente. Ingeniero co investigador
1999          “Medición y Predicción de Granulometría Sector            Codelco - Proyecto API-12355
              Esmeralda, Mina El Teniente”. Ingeniero co investigador

Fragmentación
      (a)

             (d)
(c)                         (e)

Fragmentación

Fragmentación

Fragmentación

Aerodinámica y ruido en
             ventiladores
• Tesis Doctoral        Experimental

  CFD

METODOLOGÍA DEL ESTUDIO
                                         EXPERIMENTAL

  1. Medida de      2. Medidas de presión y       3. Medidas de            4. Medidas          5. Medidas
  curvas            velocidad                     fluctuaciones de         acústicas en        de vibración
  Características                                 presión estática         conducto de         en la voluta
                                                  voluta                   salida
Banco de ensayos    Transductores    Sonda de 5
                    de presión       orificios     Micrófonos 1/8” en la   Micrófonos 1/2”     Acelerómetros
                                                   voluta                  en el conducto de   en superficie
                                                                           salida              voluta

Ventilación de Minas
• Fondecyt 2008-2011
                                  Main                                       Main
                                  Access                                     Access

 Analysis
 Border

                       Exit 2
                       Outflow
                                     Intake Drift   Exhaust Drift   Intake Drift
                                     Sub-Level      Sub-Level       Sub-Level

            Velocity
            Inlet

Ventilación de Minas

                                  2.5

                                  2.0
          Shock Loss factor (X)

                                  1.5

                                  1.0                                      Numerical Scale Model
                                                                           Experimental Scale Model

                                  0.5                                      Numerical Real Geometry

                                  0.0
                                   0.0E+00   1.0E+05   2.0E+05       3.0E+05      4.0E+05          5.0E+05
                                                              Reynolds

Ventilación de Minas

                                          40

                                          35           1.5 m        1.5 m mod
   Hydraulic Power per m³ of air (kW-h)

                                                       2m           2 m mod
                                          30
                                                       2.5 m        2.5 m mod
                                          25

                                          20

                                          15

                                          10

                                          5

                                          0
                                               0   5    10     15         20        25   30   35   40   45
                                                                     Flow rate (m³/s)

Ventilación de Minas
• Sistemas Limpieza Polvo (Seco)

Ventilación de Minas
• Sistemas Limpieza Polvo (Seco)

Ventilación de Minas
 • Sistemas Limpieza Polvo (húmedo)
1)
                        2)
                                 3)
                                           4)

                                       Eficiencia del
                                        sistema de
                                          filtrado:
       Salida libre                        98,9%
     (Ormeño, 2014)

Ventilación de Minas
• Sistemas Limpieza Polvo (húmedo)

Ventilación de Minas
• Sistemas Limpieza Polvo (húmedo)
Montaje experimental

Ventilación de Minas
• Sistemas Limpieza Polvo (húmedo)

Educación en Minería
• Desarrollo de experiencias de laboratorio:
  – Bancos de Ensayo Ventiladores
  – Pérdidas de carga Singular
  – Pérdidas de carga Lineal

• Estudios Vocacional y Proyecciones
  Futuro Laboral Ingeniería en Minas

Desarrollo de experiencias de laboratorio
                                         Pérdidas de carga Singular
Bancos de Ensayo Curva Ventiladores      Pérdidas de carga Lineal

   Medición Ventilación Auxiliar

Herramientas disponibles
• Laboratorio (ventilación de minas, túnel de
  viento, ventiladores axiales y centrífugos)
• Instrumentación (sonda vectorial velocidad, etc)
• Clúster de simulación CFD (licencia académica
  Ansys-Fluent)
• Workstation con 28 núcleos, 64 GB Ram, GPU
  Tesla
• Visitas a terreno (mina escuela, industria)

Temas de tesis
• Sistema captación y filtración de polvo in situ para
  chancadores primarios (ventilación)
• Diseño aerodinámico de ventiladores centrífugos
  para reducción de ruido tonal
• Escalamiento de un sistema de limpieza de aire-
  polvo por sistema de tobera sumergida
• Adaptación e instrumentación de un sistema de
  hundimiento a escala de laboratorio
• Estudio de un sistema acondicionado de
  temperatura y presión para una explotación
  subterránea

Publicaciones – Prof. Juan Pablo Hurtado Cruz
 Revistas con comité revisor de pares indexadas (ISI)
Hurtado, J. P.; Fernández, J.; Parrondo, J. L.; Blanco, E.: "Spanish method of visual impact evaluation in wind farms"
Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 8, Issue 5, October 2004, Pages 483-491.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136403210400005X
Velarde-Suárez, S.; Ballesteros-Tajadura, R.; Hurtado-Cruz, J.P.: “A predictive maintenance procedure using pressure and
acceleration signals from a centrifugal fan”, Applied Acoustic 67, 49-61, January, 2006.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003682X05000733
Ballesteros-Tajadura, R.; Velarde-Suárez, S.; Hurtado-Cruz, J.P.: “Numerical calculation of pressure fluctuations in the volute
of a centrifugal fan”, Transactions of the ASME, Journal of Fluids Engineering, vol. 128, pp. 359-369, March 2006.
http://fluidsengineering.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1430308
Velarde-Suárez, S.; Ballesteros-Tajadura, R.; Hurtado-Cruz, J.P.; Santolaria-Morros, C.: “Experimental determination of the
tonal noise sources in a centrifugal fan”, Journal of Sound and Vibration Nº 295, 781-796, August 22 2006.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022460X06001477
Ballesteros-Tajadura, R: Velarde-Suarez, S: Hurtado-Cruz, JP: “Noise prediction of a centrifugal fan: Numerical results and
experimental validation”. Journal of Fluids Engineering -Transactions of ASME. Vol. 130, Issue 9, Nº 091102. September
2008.
http://fluidsengineering.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1478165
Juan P. Hurtado, Nicolás Díaz, Enrique I. Acuña, Joaquín Fernández, “Shock losses characterization of ventilation circuits for
block caving production levels”, Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 41, March 2014, Pages 88-94,
ISSN 0886-7798, http://dx.doi.org/10.1016/j.tust.2013.11.010.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0886779813001946
J.P. Hurtado, E.I. Acuña, “CFD analysis of 58 adit main fans parallel installation for the 2015 - 2019 underground
developments of the new level mine project”, Applied Thermal Engineering, T-12b-20131309, 9 Mayo 2015.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431115004561
Vargas, Juan P., Koppe, Jair C., Pérez, Sebastián and Hurtado, Juan P. Planning Tunnel Construction Using Markov Chain
Monte Carlo (MCMC). Mathematical Problems in Engineering, 2015, vol. 501, p. 797953.
http://downloads.hindawi.com/journals/mpe/aa/797953.pdf
A. Brzovic, S. Rogers, G. Webb, J. P. Hurtado, N. Marin, P. Schachter, J. Alvarez & K. Baraona. “Discrete fracture network
modelling to quantify rock mass pre-conditioning at the El Teniente Mine, Chile”. Journal of Mining Technology. Volume 124,
Issue 3, July 2015, pages 163-177. Published online: 26 Nov 2015
http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1179/1743286315Y.0000000019#abstract

Revistas con comité revisor de pares sin indexación

Yerko Aguilera-Carvajal, Sebastián Pérez-Cortés, Juan Hurtado-Cruz, Erick Morales-
Quezada; “Computational Thermo-Fluid Dynamic Simulation of a Radiant Off-Gases
Cooling System for Copper Smelting in a Pierce Smith Converter”. International
Journal of Modern Nonlinear Theory and Application, 2014, Vol. 3, 236-247 Published
Online December 2014 in SciRes. http://www.scirp.org/journal/ijmnta
http://dx.doi.org/10.4236/ijmnta.2014.35026

Revistas de especialidad de divulgación masiva
Hurtado-Cruz, Juan P. & Vargas, Juan P. “Análisis de la sustentabilidad laboral en la
Ingeniería en Minas”. Revista Minerales del Instituto de Ingenieros de Minas de
Chile. 2016, Vol. 282, 4-12. Publicado Noviembre de 2016.

Patentes:
Floating electricity-generating station for rivers or channels
(Modelación Matemática de Rueda Hidráulica) Nelson O. Moraga Benavides
Ingeniería E inversiones EIRL – Sociedad de Canalistas del Maipo.
PCT/IB2011/053243 o bien EP2735729A1
Fecha publicación:24 Ene 2013
(Estados Unidos de Norteamérica)
http://www.google.com/patents/EP2735729A1?cl=en

Trabajos presentados en congresos o simposios internacionales, con revisión de pares
Velarde-Suárez, S.; Ballesteros-Tajadura, R.; Santolaria-Morros, C.; Fernández-Francos, J.;
González-Pérez, J.; Hurtado-Cruz, J.P.: “Simulación numérica de la generación aerodinámica de
ruido en un ventilador industrial”, 3º Encuentro anual de usuarios de Fluent, Fluent Inc. Bilbao,
2002.
Velarde-Suárez, S.; Ballesteros-Tajadura, R.; Santolaria-Morros, C.; Hurtado-Cruz, J.P.; Robles-
Bada, M.: “Tonal noise sources identification in a low specific speed centrifugal fan”, Proceedings
of FanNoise Symposium, Senlis, France, 2003a.
Velarde-Suárez, S.; Ballesteros-Tajadura, R.; Santolaria-Morros, C.; Hurtado-Cruz, J.P.:
“Experimental determination of the tonal noise sources in a centrifugal fan”, Proceedings of ASME
FEDSM´03, 4th ASME_JSME Join Fluids Engineering Conference, Honolulu, Hawaii USA, July 6-
10, 2003b.
Velarde-Suárez, S.; Ballesteros-Tajadura, R.; Hurtado-Cruz, J.P.; Santolaria-Morros, C.: “Numerical
calculation of wall pressure fluctuations in a centrifugal fan”, Proceedings of ASME Heat
Transfer/Fluids Engineering Summer Conference (HTFED04) 11-14 Charlotte, North Caroline,
United States of America, July 2004.
Hurtado-Cruz, J.P.; Velarde-Suárez, S.; Ballesteros-Tajadura, R.; Sutil-Juan, M.A.: “Simulación
numérica de las fluctuaciones de presión en la voluta de un ventilador centrífugo”. Anales de
Ingeniería Mecánica de España, vol. 15, Nº 2, pág.1529-1536, ISSN 0212-5072, 2004.
Blanco, E.; Fernández, J.; Parrondo, J. L.; Hurtado J. P.; Zayas, F.: “Simulación numérica de los
perfiles de aerogenerador S822 y S825”. 1st International Congress of Energy and Environment
Engineering and Management, Volume 1, 18-20th May 2005, Portoalegre, Portugal.
Ballesteros-Tajadura, R.; Velarde-Suárez, S.; Hurtado-Cruz, J.P.; Pereiras-García, B.: “Prediction of
the aerodynamic noise generated by a centrifugal fan: numerical results and experimental
validation”, Proceedings of ASME Heat Transfer/Fluids Engineering Summer Conference, Vol. 7,
pp. 329-335. Miami, United States of America, July 2006.
http://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=1599587

Hurtado, JP; Gutierrez, O; Moraga, NO; “Numerical Simulation of Shock Losses at the intake and exhaust Raises
of Block Caving Production Level Drifts”. 13th US/North American Mine Ventilation Symposium. Vol. 1, pp 425-
432. Sudbury, Ontario, Canada. June 13-16 2010.
Hurtado, JP; Díaz, N; Acuña, E; “3D Characterization of Mine Ventilation Circuits for Block Caving Production
Levels”. MassMin 2012 6th International International Conference & Exhibition on Mass Mining. Vol. 1, pp 896-
911. Sudbury, Ontario, Canada. June 10-14 2012.
Hurtado, JP; Díaz, N, Maya, C; Acuña, E; “Caracterización numérica y experimental de pérdidas de carga en el
nivel de producción en método Block Caving”. 14th US/North American Mine Ventilation Symposium. pp 553-559.
Salt Lake City, Utah, United States Of North America. June 17-20, 2012.
Álvarez, RA; Acuña, E; Hurtado, JP; “El beneficio de algoritmos genéticos sobre la optimización manual de redes
de ventilación principal”. 14th US/North American Mine Ventilation Symposium. pp 561-568. Salt Lake City, Utah,
United States Of North America. June 17-20, 2012.
Llanca, J.L., Hurtado, JP; Acuña, E; “CFD analysis of the main fan parallel installation for the 2012 – 2014
underground developments of the new level mine project”. Proceedings of 23rd World Mining Congress 2013, 11 -
13 Agosto de 2013, Montreal, Canadá. ISBN: 978-1-926872-15-5.
Brzovic, A; Hurtado, JP; Marin, N; “Intensity Rock mass Preconditioning and Fragmentation Performance at the El
Teniente Mine, Chile”. Caving2014, Third international congress in Block Caving. Vol.3. pp 547-558. Santiago,
Chile. June 5-6. 2014.
http://www.caving2014.com/wp-content/uploads/2014/06/Caving-2014-Final-Program_v09.pdf
Hurtado-Cruz, JP; San Martin-Lizana, YH; “Analysis of geometric design in ventilation raises for Block Cave
production level drifts”. Caving2014, Third international congress in Block Caving. Vol.3. pp 638-646. Santiago,
Chile. June 5-6. 2014.
http://www.caving2014.com/wp-content/uploads/2014/06/Caving-2014-Final-Program_v09.pdf
Hurtado-Cruz, JP; San Martin-Lizana, YH; Acuña, E; “Assessment of ventilation circuit for Block Caving
production level drifts”. 15th US/North American Mine Ventilation Symposium. pp 201-208. Blacksburg, Virginia,
USA, United States Of North America. June 20-25, 2015.
Hurtado, JP; Vargas, JP; Bolbarán, L; 2015. “Metodología de evaluación económica marginal para inversión en
galerías de ventilación”, IV Seminario Internacional de Planificación Minera Mineplanning2015. pp224-225. Vol. 4.
Antofagasta, Chile, Julio 8-10.
Enrique I. Acuña, Juan Pablo Hurtado, Keith Wallace; “A summary of the Computational Fluid Dynamic
application to the New Level Mine Project of El Teniente”. 10th International Mine Ventilation Congress, Sun City,
Sudáfrica, 2-8 Agosto, 2015, Vol.1,pp. 91-98.

Trabajos presentados en congresos o simposios nacionales, con revisión de pares

Hurtado, JP; Vera, M.; Ballesteros-Tajadura, R.; Velarde-Suárez, S.; “Análisis de Modelos de Turbulencia
Aplicados a la Simulación de un Ventilador Centrífugo Industrial”, Anales del XIII Congreso de Ingeniería
Mecánica, Universidad de Tarapacá, Arica, Chile. Noviembre 2008.

Guzmán, R; Hurtado, JP; González, P.; “Expectativas actuales en la formación profesional minera”; XVI
Simposium de Ingeniería en Minas 2009; Vol. 1. pp. 163-176. Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.
Agosto 2009.

Álvarez, R., Acuña, E. and Hurtado, J.P., 2011. “A comparison of main mine ventilation optimization
methodologies: manual and genetic algorithms”, Mineplanning 2011, Antofagasta, Chile, June 8-10.

Hurtado Cruz, JP; Díaz Pavéz, N; Acuña Duhart, E; “SIMULACIÓN TRIDMENSIONAL Y ANÁLISIS
FLUIDODINÁMICO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN SINGULARIDADES COMPLEJAS DE UN CIRCUITO
DE VENTILACIÓN MINERA”. X Jornadas de Mecánica Computacional. Vol. 10, pp 299. Universidad Técnica
Federico Santa María, Valparaíso, Chile. 3-4 Octubre 2012.

Hurtado, JP; Llanca Pacheco, J.L ; Acuña Duhart, E; “Caso de estudio con simulación cfd en ventilación minera:
la importancia de un buen trazado geométrico en las cercanías de los ventiladores”; XVIII Simposium de
Ingeniería en Minas 2013; Vol. 18. pp. 1-18. Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile. Agosto 2013.

Hurtado Cruz, JP; Sánchez González, A.Vargas Norambuena, JP; “Análisis de la sustentabilidad laboral en
ingeniería en minas”. XIX Simposium de Ingeniería en Minas 2015. Vol. 19, nº1. Universidad de Santiago de
Chile, Santiago, Chile. 26-28 Agosto 2015.

Hurtado Cruz, JP; Vargas Norambuena, JP; Ormeño Amel, M; Perez Cortés, S; “Diseño de una cámara de
remanso para filtración continua de material particulado grueso en el aire”. XIII Jornadas de Mecánica
Computacional. Vol. 13, nº1, pp 115-125. Universidad de Concepción, Concepción, Chile. 8-9 Octubre 2015.

Tesis y memorias dirigidas
                               Tesis doctorales

Yerko Aguilera Carvajal; Modelación Computacional Fluido Dinámica Del Sistema
  De Acondicionamiento De Gases En Convertidores Peirce Smith Y Efectos De
Acoplamiento De Convertidor Adicional Fundición Caletones Codelco El Teniente.
   2015. Tesis conducente al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería con
 mención en Ingeniería de Procesos. Facultad de Ingeniería de la Universidad de
                                Santiago de Chile.
 Sebastián Pérez Cortés; Modelación computacional fluido dinámica del sistema
 de captación, enfriamiento y limpieza de gases en línea Convertidor Teniente 1,
fundición Caletones. 2015. Tesis conducente al grado de Doctor en Ciencias de la
 Ingeniería con mención en Ingeniería de Procesos. Facultad de Ingeniería de la
                        Universidad de Santiago de Chile.

                                  Tesis de magíster
     Nicolás Esteban Díaz Pávez; Mejoramiento aerodinámico del sistema de
      ventilación de las calles de producción en mina el Teniente. 2011. Tesis
   conducente al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con mención en
 Ingeniería Mecánica. Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de
                                  Santiago de Chile.

Departamento de Ingeniería en Minas

   Líneas de Investigación

       PhD Juan Pablo Hurtado Cruz
          juan.hurtado@usach.cl