Study of slow deformation mechanisms of the banded gypsum rock of the Chapada do Araripe in creep tests monitored by acoustic emission

Estudos experimentais realizados por alguns autores abordaram os mecanismos de deformação nas gipsitas, tais como o fluxo plástico e a dissolução por pressão. Ainda assim, é pequeno o conhecimento do comportamento mecânico das rochas de gipso. Nesta tese foram estudados os mecanismos de deformação lenta em gipsitas bandadas da Formação Santana da Chapada de Araripe com uso da técnica de emissão acústica. Adotou-se este procedimento como técnica indireta de detecção do processo de microfissuramento, para evitar mudanças que ocorrem na microestrutura durante seu descarregamento e preparação de amostras para sua observação por técnicas diretas. Realizaram-se ensaios de fluência de curto e longo prazo numa prensa hidráulica servocontrolada MTS 815 e em conjunto modulares (torres individuais) em um laboratório de fluência especialmente equipado. Encontrou-se que o mecanismo do microfissuramento está fortemente influenciado por processos de cicatrização durante ensaios de fluência de longo prazo. Devido ao processo de cicatrização da microfissura, a fluência terciaria nunca foi alcançada, mesmo em corpos de prova carregados com até 95% da resistência à compressão uniaxial. Nesta tese outros resultados importantes foram alcançados como: identificar que o fenômeno de microfissuramento para a rocha em questão é detectado por fenômenos de emissão acústica de freqüências intermediárias (de 100 a 400 kHz) e constatar que o efeito Kaiser se manifesta neste tipo de rochas de modo inequívoco para solicitações rápidas, enquanto após ensaios de fluência de longa duração, não mais se manifesta, por causa da cicatrização. Ou seja, corpos de prova submetidos mais uma vez à compressão uniaxial após o descarregamento, voltam a apresentar eventos de emissão acústica e, conseqüentemente, a geração de novas microfissuras. Este fato somente pode ser explicado por um processo de cicatrização da microfissura durante a fluência de longo prazo. Esta cicatrização, devido a fenômenos físico-químicos, apresentou outros indícios como um aumento no módulo de elasticidade após ensaios de fluência, quando comparado aos valores antes do ensaio, e mesmo um endurecimento (aumento da resistência à compressão uniaxial) também após a fluência. Esclareceu-se também de modo inequívoco que o descarregamento provoca o progresso do microfissuramento. Além dos sinais característicos do microfissuramento, constatou-se que o módulo de elasticidade, medido nos mesmos níveis de tensão, é mais alto antes que depois do descarregamento. O decréscimo de rigidez é indício do processo de dano por microfissuramento.Experimental studies by several authors have shown some of the key deformation mechanisms in gypsum, such as plastic flow and pressure dissolution. Even so, there is still sparse knowledge about the mechanical behavior of natural gypsum rocks. Creep mechanisms of the banded gypsum rock of Santana Formation from the Chapada do Araripe (Santana Formation) in creep tests were studied with acoustic emission technique correlating the stress levels related to microcracking to the energy release associated with these mechanisms. This procedure was adopted as an indirect technique of detection of the microcracking process, to prevent changes that occur in the microstructure during unloading and in sample preparation for its observations with direct techniques. Short and long-term creep tests were carried out in an MTS 815 servo-controlled testing system and in modular sets (single towers) in a specially equipped creep laboratory. It was found that the microcrack mechanism is strongly influenced by healing processes during long-term creep. Due to the microcrack healing process, tertiary creep was never reached, even in specimens loaded with up to 95% of the uniaxial compressive strength. In this thesis other important results were reached as: to identify that the microcracking phenomenon for the rock in question is detected by acoustic emission phenomena of intermediate frequencies (from 100 to 400 kHz) and to evidence that the Kaiser effect unequivocally manifests in this type of rock when subjected to quick loads, while after long-term creep tests, it is no longer evidenced on account of healing. In other words, the specimens subjected once again to uniaxial compression after unloading, again show acoustic emission events and therefore the generation of new microcracks. This fact can only be explained by a microcrack healing process during long-term creep. This healing, due to physical-chemical phenomena, presented other indications as an increase in the modulus of elasticity after creep tests, when compared to the values before the test, and even a hardening (increase of the uniaxial compressive strength) also after the creep. It was also clarified in unequivocal way that the unloading provokes microcracking progress. In addition to the microcracking characteristic indications, it was found that the modulus of elasticity, when measured at the same stress levels, is higher before unloading than after the unloading. The stiffness decrease is indication of the microcracking damage process

Non-conventional tests for determining the fracture toughness in rocks: analysis and comparison

Desde o início dos anos 70, novos conceitos de mecânica da fratura foram desenvolvidos para explicar o comportamento das rochas. A tenacidade à fratura foi medida e considerada como uma propriedade intrínseca importante da rocha, a qual indica a magnitude da resistência à fratura ou sua habilidade para resistir à propagação da trinca. A mecânica da fratura foi amplamente aplicada em operações de desmonte por explosivos, fraturamento hidráulico, fragmentação mecânica, análise da estabilidade de taludes, geofísica, mecânica de terremotos, na energia de extração geotermal e em outros problemas práticos. Salienta-se que ela é também relevante em tectônica, na tecnologia de recuperação e armazenamento de energia e na engenharia de rochas. Nas últimas três décadas, diversos métodos para estudar a propagação da fratura no modo I foram desenvolvidos e uma série de artigos foi escrita para aumentar o conhecimento da tenacidade à fratura das rochas no modo I. Um grande número de metodologias de ensaio da tenacidade à fratura tem aparecido na literatura. Alguns procedimentos de ensaio para a determinação da tenacidade à fratura em rochas no modo I foram padronizados pela ISRM em 1988 e em 1995. Entretanto, estes métodos de ensaio apresentam algumas dificuldades relacionadas à preparação do corpo de prova, à complexidade da instalação e à interpretação e validade dos resultados. O objetivo deste estudo é o de comparar os métodos sugeridos pela ISRM com outros métodos sugeridos por outros pesquisadores. Alguns ensaios não padronizados podem ser úteis se conduzirem a resultados confiáveis e se seus procedimentos forem mais simples do que aqueles sugeridos pela ISRMSince early 1970's new fracture mechanics concepts have been developed to explain rock fracture behavior. Fracture toughness has been measured and considered as an important intrinsic property of rock indicating the magnitude of fracture strength or its ability to resist crack propagation. Rock fracture mechanics has been widely applied to tectonics, energy recovery and storage technology and rock engineering. It is relevant in blasting, hydraulic fracturing, mechanical fragmentation, rock slope analysis, geophysics, earthquake mechanics, geothermal energy extraction and many other practical problems. Over the last three decades, several methods for studying the mode I fracture propagation have been developed and a series of papers have been written to increase the knowledge of the mode I fracture toughness in rocks. A great number of fracture toughness testing methodologies have appeared in the literature. Some related mode I rock fracture toughness test procedures have been standardized by ISRM in 1988 and in 1995. However, these testing methods present some relative difficulties in sample preparation, set-up complexity, interpretation and results trustworthiness. The aim of this study is to compare the fracture toughness ISRM suggested testing methods with other suggested methodologies for other researchers. Some of the non-standardized tests may be useful, if they lead to reliable results, and if their procedures are simpler than those suggested by ISR

Mecánica de Fluidos - GM101 - 202101

Descripción El curso de Mecánica de Fluidos brinda los criterios y fundamentos necesarios para que el futuro Ingeniero de Gestión Minera tenga los conocimientos generales de las propiedades de los fluidos, la teoría y las leyes fundamentales que describen el comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento. Se presenta la ecuación general de conservación en un volumen de control, y se desarrolla las ecuaciones de continuidad, de cantidad de movimiento, de energía y de momento de la cantidad de movimiento. Se estudian elementos fundamentales de la hidráulica experimental, el análisis dimensional y la semejanza dinámica, así como el efecto de la viscosidad en situaciones de flujo de fluidos, en particular, del flujo permanente a presión en tuberías, y métodos para el cálculo hidráulico de redes abiertas y cerradas. De este modo, se sienta las bases necesarias que permitan el estudio del flujo en conductos abiertos y cerrados, tales como: canales, tuberías, ríos, flujo en medio poroso, etc. Propósito El curso de mecánica de fluidos para el aprendizaje ha sido diseñado con el propósito de permitir al futuro Ingeniero de Gestión minera a desarrollar sus competencias en conocer y controlar las propiedades, la teoría y las leyes fundamentales que describen el comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento identificados en los procesos operacionales de la mina subterránea y superficial. El presente curso pertenece a la especialidad de la carrera de Ingeniería de la Gestión Minera, además es de carácter teórico práctico y está dirigido a los estudiantes del sexto ciclo que busca desarrollar la competencia específica 1: Identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando los principios de ingeniería, ciencia y matemática (Nivel 2). Tiene los siguientes prerrequisitos: MA264 Ecuaciones Diferenciales y Álgebra Lineal y MA462 Física II.

Mecánica de Rocas - GM69 - 202102

Descripción: El curso de Mecánica de Rocas brinda los criterios y fundamentos necesarios para que el futuro Ingeniero de Gestión Minera tenga los conocimientos básicos en los que se basa la mecánica de materiales al caso particular de medios rocosos en los que se realizan excavaciones, sean éstas superficiales o subterráneas. Se trata de identificar y explicar los conceptos básicos de la mecánica de rocas que permitan construir los modelos geomecánicos sobre los cuales se basa el diseño de las excavaciones en el macizo rocoso. Proporciona al alumno los fundamentos operacionales y de laboratorio práctico haciendo uso de los equipos semi automático y el software rocscience donde obtendrán las propiedades físicas y mecánicas de las rocas y los esfuerzos in situ e inducidos que permitan la modelación geomecánica antes mencionada. Propósito: El curso de mecánica de rocas para el aprendizaje ha sido diseñado con el propósito de permitir al futuro Ingeniero de Gestión minera a desarrollar sus competencias en diseñar el modelo geomecánico aplicado en el sostenimiento de labores mineras y taludes en tajos abiertos. El presente curso pertenece a la especialidad de la carrera de Ingeniería de la Gestión Minera, además es de carácter teórico práctico y está dirigido a los estudiantes del sexto ciclo que busca desarrollar la competencia general de pensamiento crítico y pensamiento innovador en el nivel 1, así como la competencia específica 6: Experimentación adecuada, analizar e interpretar datos y usar el juicio de ingeniería para sacar conclusiones. El curso tiene los siguientes prerrequisitos: GM32 Geología Estructural y 100 créditos aprobados

Mecánica de Rocas - GM69 - 202101

Descripción: El curso de Mecánica de Rocas brinda los criterios y fundamentos necesarios para que el futuro Ingeniero de Gestión Minera tenga los conocimientos básicos en los que se basa la mecánica de materiales al caso particular de medios rocosos en los que se realizan excavaciones, sean éstas superficiales o subterráneas. Se trata de identificar y explicar los conceptos básicos de la mecánica de rocas que permitan construir los modelos geomecánicos sobre los cuales se basa el diseño de las excavaciones en el macizo rocoso. Proporciona al alumno los fundamentos operacionales y de laboratorio práctico haciendo uso de los equipos semi automático y el software rocscience donde obtendrán las propiedades físicas y mecánicas de las rocas y los esfuerzos in situ e inducidos que permitan la modelación geomecánica antes mencionada. Propósito: El curso de mecánica de rocas para el aprendizaje ha sido diseñado con el propósito de permitir al futuro Ingeniero de Gestión minera a desarrollar sus competencias en diseñar el modelo geomecánico aplicado en el sostenimiento de labores mineras y taludes en tajos abiertos. El presente curso pertenece a la especialidad de la carrera de Ingeniería de la Gestión Minera, además es de carácter teórico práctico y está dirigido a los estudiantes del sexto ciclo que busca desarrollar la competencia general de pensamiento crítico y pensamiento innovador en el nivel 1, así como la competencia específica 6: Experimentación adecuada, analizar e interpretar datos y usar el juicio de ingeniería para sacar conclusiones. El curso tiene los siguientes prerrequisitos: GM32 Geología Estructural y 100 créditos aprobados

Proyecto De Tesis I - GM42 - 202102

Descripción: El curso de Proyecto de Tesis I entrega y explica a los estudiantes las principales líneas de investigación, como también los fundamentos de la guía de investigación que es el trabajo creativo realizado de manera sistemática con el fin de adaptar/mejorar/innovar (generar) conocimiento para resolver una clase de problemas de una o más actividades del proceso productivo en una organización minera; de forma que los resultados obtenidos sean comprobadamente mejores a los existentes. Asimismo, brindará conocimientos prácticos para que el estudiante proponga, desarrolle una idea, una hipótesis o una recomendación, un argumento, presenta una justificación para aceptar la proposición hecha y el argumento de la tesis debe hacerse convincente por la lógica apropiada y pruebas suficientes. Luego de establecer objetivos a alcanzar y contenidos a desarrollar, es decir, una vez estructurado el plan de tesis, el estudiante deberá, como parte del curso de Proyecto de Tesis I, efectuar una revisión de los fundamentos teóricos que servirán de base para dar solución al problema en estudio o establecer el estado del arte del tema motivo de investigación. Propósito: El curso de Proyecto de tesis 1 para el aprendizaje ha sido diseñado con el propósito de permitir al futuro Ingeniero de Gestión minera proponer soluciones de un problema en cualquier proceso de una organización minera. El presente curso pertenece a la especialidad de la carrera de Ingeniería de la Gestión Minera, además es de carácter teórico práctico y está dirigido a los estudiantes del noveno ciclo que busca desarrollar la competencia general de pensamiento crítico, razonamiento cuantitativo y pensamiento innovador (Nivel 3), así como las 1competencia específica 1: Identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando los principios de ingeniería, ciencia y matemática; Competencia específica 4: Responsabilidades éticas y profesionales en los trabajos de ingeniería y emitir juicios informados, que consideran el impacto de las soluciones de ingeniería en contextos globales, económicos, ambientales y sociales; Competencia específica 7: Aprendizaje continuo y nuevos conocimientos, utilizando estrategias de aprendizaje apropiadas, todas de Nivel 3. El prerrequisito es Seminario de investigación Académica II GM (Ing) IN397

Proyecto De Tesis 2 - GM76 - 202102

Descripción El curso de Proyecto de Tesis II dirigido a los estudiantes del décimo ciclo de la carrera de Ingeniería de Gestión Minera es de carácter teórico-práctico, donde se trabajara el desarrollo de las competencias generales como: manejo de información, aplicación de análisis - síntesis, inducción, deducción, comunicación oral y escrita, mejora de enfoques sistemáticos, para utilizar y profundizar un pensamiento críticos, analizando los favores y variables de contextos y escenarios plasmados en la realidad. Así mismo se buscará utilizar eficazmente las tecnologías de información disponibles. En cuanto al desarrollo de competencias específicas el curso está estructurado para que se apliquen los conocimiento de matemáticas, ciencia e ingeniería en las soluciones de los problemas con objetivos e indicadores de logros en la propuesta, la presentación y desarrollo de las opciones metodológicas aplicadas en la investigación y desarrollo de las propuestas, desarrollo de matriz de consistencia; la búsqueda y selección de alternativas y soluciones, la consolidación de alternativas y soluciones, los métodos de validación, la evaluación de Avance, el desarrollo del Artículo y la presentación del trabajo y exposición final como parte de la evaluación final. Propósito El curso de Proyecto de Tesis 2 el aprendizaje ha sido diseñado con el propósito de permitir al futuro Ingeniero de Gestión minera a desarrollar sus competencias en la investigación de problemas en los procesos operacionales de una organización minera y que el estudiante tome decisiones para resolver problemas 1técnicos, ambientales, económicos y de responsabilidad social. Este curso contribuye directamente al desarrollo de las competencias generales de: Comunicación Escrita, Comunicación Oral, Manejo de Información y Ciudadanía y las competencias específicas: Competencia específica 2: Aplicar el diseño de ingeniería para producir soluciones que satisfagan necesidades específicas con consideraciones de salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos; Competencia específica 3: Comunicarse efectivamente con una gama de audiencias; Competencia específica 5: Trabaja efectivamente en un equipo, cuyos miembros juntos muestran liderazgo y crean un entorno colaborativo e inclusivo que establecen metas, planifica tareas y logra objetivos; Competencia específica 6: Desarrollar, realizar experimentos de manera apropiada, analizar e interpretar datos y usar el juicio para sacar conclusiones en el campo de ingeniería, todas del Nivel 3. El curso tiene como prerrequisitos los cursos de Proyecto de Tesis I y Minería Superficial

Proyecto De Tesis I - GM42 - 202101

Descripción: El curso de Proyecto de Tesis I entrega y explica a los estudiantes las principales líneas de investigación, como también los fundamentos de la guía de investigación que es el trabajo creativo realizado de manera sistemática con el fin de adaptar/mejorar/innovar (generar) conocimiento para resolver una clase de problemas de una o más actividades del proceso productivo en una organización minera; de forma que los resultados obtenidos sean comprobadamente mejores a los existentes. Asimismo, brindará conocimientos prácticos para que el estudiante proponga, desarrolle una idea, una hipótesis o una recomendación, un argumento, presenta una justificación para aceptar la proposición hecha y el argumento de la tesis debe hacerse convincente por la lógica apropiada y pruebas suficientes. Luego de establecer objetivos a alcanzar y contenidos a desarrollar, es decir, una vez estructurado el plan de tesis, el estudiante deberá, como parte del curso de Proyecto de Tesis I, efectuar una revisión de los fundamentos teóricos que servirán de base para dar solución al problema en estudio o establecer el estado del arte del tema motivo de investigación. Propósito: El curso de Proyecto de tesis 1 para el aprendizaje ha sido diseñado con el propósito de permitir al futuro Ingeniero de Gestión minera proponer soluciones de un problema en cualquier proceso de una organización minera. El presente curso pertenece a la especialidad de la carrera de Ingeniería de la Gestión Minera, además es de carácter teórico práctico y está dirigido a los estudiantes del noveno ciclo que busca desarrollar la competencia 1general de pensamiento crítico, razonamiento cuantitativo y pensamiento innovador (Nivel 3), así como las competencia específica 1: Identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando los principios de ingeniería, ciencia y matemática; Competencia específica 4: Responsabilidades éticas y profesionales en los trabajos de ingeniería y emitir juicios informados, que consideran el impacto de las soluciones de ingeniería en contextos globales, económicos, ambientales y sociales; Competencia específica 7: Aprendizaje continuo y nuevos conocimientos, utilizando estrategias de aprendizaje apropiadas, todas de Nivel 3. El prerrequisito es Seminario de investigación Académica II GM (Ing) IN397

Proyecto De Tesis 2 - GM76 - 202101

Descripción El curso de Proyecto de Tesis II dirigido a los estudiantes del décimo ciclo de la carrera de Ingeniería de Gestión Minera es de carácter teórico-práctico, donde se trabajara el desarrollo de las competencias generales como: manejo de información, aplicación de análisis - síntesis, inducción, deducción, comunicación oral y escrita, mejora de enfoques sistemáticos, para utilizar y profundizar un pensamiento críticos, analizando los favores y variables de contextos y escenarios plasmados en la realidad. Así mismo se buscará utilizar eficazmente las tecnologías de información disponibles. En cuanto al desarrollo de competencias específicas el curso está estructurado para que se apliquen los conocimiento de matemáticas, ciencia e ingeniería en las soluciones de los problemas con objetivos e indicadores de logros en la propuesta, la presentación y desarrollo de las opciones metodológicas aplicadas en la investigación y desarrollo de las propuestas, desarrollo de matriz de consistencia; la búsqueda y selección de alternativas y soluciones, la consolidación de alternativas y soluciones, los métodos de validación, la evaluación de Avance, el desarrollo del Artículo y la presentación del trabajo y exposición final como parte de la evaluación final. Propósito El curso de Proyecto de Tesis 2 el aprendizaje ha sido diseñado con el propósito de permitir al futuro Ingeniero de Gestión minera a desarrollar sus competencias en la investigación de problemas en los procesos 1operacionales de una organización minera y que el estudiante tome decisiones para resolver problemas técnicos, ambientales, económicos y de responsabilidad social. Este curso contribuye directamente al desarrollo de las competencias generales de: Comunicación Escrita, Comunicación Oral, Manejo de Información y Ciudadanía y las competencias específicas: Competencia específica 2: Aplicar el diseño de ingeniería para producir soluciones que satisfagan necesidades específicas con consideraciones de salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos; Competencia específica 3: Comunicarse efectivamente con una gama de audiencias; Competencia específica 5: Trabaja efectivamente en un equipo, cuyos miembros juntos muestran liderazgo y crean un entorno colaborativo e inclusivo que establecen metas, planifica tareas y logra objetivos; Competencia específica 6: Desarrollar, realizar experimentos de manera apropiada, analizar e interpretar datos y usar el juicio para sacar conclusiones en el campo de ingeniería, todas del Nivel 3. El curso tiene como prerrequisitos los cursos de Proyecto de Tesis I y Minería Superficial

Seminario de Investigación Académica II (Ing) - IN397 - 202100

Seminario de Investigación Académica II es un curso de especialidad en la carrera de Ingeniería Industrial, el objetivo es desarrollar el proyecto de tesis enfocado en resolver problemas del contexto de la realidad del sector. El curso se desarrolla en cinco unidades de aprendizaje, con sesiones teóricas que van desde las etapas básicas del proceso de investigación científica, la propuesta inicial del tema de investigación, la identificación y diagnóstico del problema, la construcción del estado del arte que sustenta el informe final con el tema de tesis. El proceso es sistemático, continuo, enriquecedor en función a las variantes que se presentan durante el tiempo de búsqueda, selección y análisis de la información que sustenta el tema de tesis, en este proceso, es permanente el acompañamiento basado en recomendaciones, técnicas y estrategias por parte del equipo de docentes conformado por el asesor metodológico y el asesor temático. Propósito: El propósito de este curso es que el estudiante inicie el plan de tesis en el que se evidencia la aplicación práctica de su carrera, mediante la gestión de información académica, relevante para su tesis y, a partir de ella, plantear un problema de investigación susceptible a una posible solución. En el curso se contribuye al desarrollo de las competencias generales: comunicación oral, comunicación escrita y manejo de información todas a nivel 2. Por otro lado, también se busca el desarrollo de las competencias específicas de ABET (7): Capacidad de adquirir y aplicar nuevos conocimientos según sea necesario, utilizando estrategias de aprendizaje apropiadas, a nivel 2. Tiene como requisito el nivel 5 de inglés y haber alcanzado los 120 créditos