Modelado gráfico en la formación de ingenieros de minas

De acuerdo con Newman, la minería es el proceso de extraer material de la tierra con el objetivo de obtener un beneficio según su valor en el mercado. El proceso minero debe cumplir con cinco etapas:

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1. Prospección. Los geólogos efectúan una inspección y mediciones de las propiedades de la tierra para de este modo descubrir los yacimientos de minerales.

2. Exploración. Los geólogos determinan el valor del yacimiento mediante perforación y en base a ello estiman la concentración de minerales que alberga.

3. Desarrollo. Consiste en planificar los estudios para el diseño (modelado) de la mina mediante la determinación del método apropiado, que consiste en el arreglo geométrico de la estructura y en la estimación de la capacidad de producción e infraestructura.

4. Explotación. Extracción del mineral mediante métodos de minería subterránea y de superficie. El mineral es transportado y almacenado para su posterior procesamiento.

5. Recuperación. Implica restaurar la zona donde se produjo la extracción, dejándola en la medida de lo posible en su estado natural.

El modelado juega un rol importante en la ingeniería, pues ayuda a identificar ciertas propiedades del objeto original. Se puede aplicar por tanto diferentes tipos de modelado: matemáticos, económicos, ergonómicos y otros. Podemos notar que el modelado constituye una herramienta fundamental para la geología y consecuentemente para la exploración de los minerales, así como en el estudio de los fenómenos de minería y minería-económica. Esto es muy importante para poder examinar el interior de la futura mina (Vereshchagina, 2011).

El ingeniero debe tener capacidad para implementar varias técnicas de modelado, incluida la simulación gráfica. El modelo gráfico es una representación de un objeto real efectuado en un dibujo o en un computador. Debido a los avances de la informática, la frontera entre los modelos matemáticos y gráficos prácticamente ya no existe, pues los métodos y las técnicas de la geometría descriptiva son muy usados para la creación de modelos gráficos.

En los últimos años los modelos CAD en 3D están jugando un rol importante en la ingeniería minera y geológica. La simulación en 2D también es igualmente importante, pues el modelado geométrico es menos laborioso y puede ser usado en situaciones donde existe suficiente cantidad de información. Sin embargo es necesario dominar el modelado tridimensional y bidimensional.

Para el ingeniero de minas estudiar el modelado 3D es importante, pues le permite modelar, por ejemplo, objetos que encuentran en las zonas mineras, pero un conocimiento previo de los conceptos de la geometría descriptiva será crucial para pensar en trabajar en 3D. Inicialmente, los estudiantes de ingeniería de minas pueden, en el aula, hacer simulación gráfica del interior de alguna zona de la tierra mediante los métodos de la geometría descriptiva, para aprender de este modo las propiedades geométricas de los objetos reales.

En resumen, en el proceso de solución de problemas de ingeniería por métodos de geometría descriptiva, el estudiante debe adquirir conocimientos y habilidades necesarias en el ámbito de la ingeniería de minas, a saber:

a)      Expresar los objetos reales y los procesos a sus modelos gráficos, así como su ejecución considerando diferentes proyecciones.

b)      Trabajar con diferentes modelos gráficos de los objetos reales, por ejemplo un cerro. De este modo podrá analizar, extraer la información necesaria, comparar, establecer analogías, resumir y obtener conclusiones.

c)      Entender la estructura lógica de los métodos de la geometría descriptiva en la solución de los problemas de ingeniería.

* Este post es una colaboración de José Rodríguez Melquiades, docente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Privada del Norte.

Referencias bibliográficas

Newman, Alexanda, M. et. Al. (2010).  A review of operations research in mine planning. Interfaces Vol. 40, No. 3, pp. 222-245.

Vereshchagina, T.. (2011).  1st world engineering education flash week. Lisbon 2011.

Kazhdan, A.B.; Guskov, O.I. (1990).  Mathematical Methods in geology. Texbook for high schools. Moscow, Nedra.

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