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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINAS Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

CONTROL DE VARIABILIDAD

PRODUCCION Y LA

OPERATIVA EN LA

MINA

INNOVACION Y AUTOMATIZACION DE PROCESO PRODUCTIVO EN MINERIA SUBTERRANEA CURSO:

CONTROL DE OPERACIONES MINERAS

DOCENTE: ING. ODILÓN CONTRERAS ARANA ALUMNO:

CAHUASCANCO TICONA HUGO

CODIGO:

154958 cusco, 2020

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

INDICE I.

INTRODUCCION ........................................................................................................ 3

II.

OBJETIVOS ............................................................................................................... 4 1.

OBJETIVOS GENERALES ..................................................................................................... 4

2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS .................................................................................................. 4

III.

ANTECEDENTES....................................................................................................... 4

1.

ACTUALES DESAFIOS DE LA INDUSTRIA MINERA ..................................................................... 4

2.

COSTO DE PRODUCCION ................................................................................................... 4

3.

DEMANDA DE METALES ..................................................................................................... 4

4.

INCERTIDUMBRE OPERACIONAL ......................................................................................... 4

IV.

GENERALIDADES ..................................................................................................... 5

1.

VENTAJAS DE AUTOMATUZACION ........................................................................................ 6

2.

DESVENTAJAS DE AUTOMATIZACION .................................................................................... 6

3.

DIFICULTADES DE UN SISTEMA AUTONOMO........................................................................... 6

4.

AUTOMATIZACION EN MINERIA SUBTERRANEA....................................................................... 7

5.

PERFORACIONES SUBTERRÁNEAS ....................................................................................... 8

6.

MODELO TEÓRICO DE TRONADURA:...................................................................................... 9

7.

. VENTILACIÓN ................................................................................................................ 9

8.

CARGUÍO Y ACARREO ......................................................................................................10

9.

EJERSISIOS ..................................................................... Error! Bookmark not defined.

V.

RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES .............................................................15

VI.

BIBLIOGRAFIA ..........................................................................................................15

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I.

INTRODUCCION

La industria minera esta pasando por una etapa de contracción transversal debido al estado de la economía mundial y la especulación sobre el futuro del mundo y como este se desarrolla próximamente en relación en el consumo de materias primas ,durante la última década ,los precios de los materiales primas alcanzaron tantos máximos históricos como mínimos históricos ,las empresas mineras se dedicaron tanto a la adquisición significativas como a la consolidación y las realidades operativas cambiaron irrevocablemente frente a la revolución digital ,para una industria considerada estable ,el cambio ha sido sorprendentemente constante .

La innovación y automatización en el rubro minero ha estado implementándose con fuerza los últimos años ,un ejemplo claro los robots mineros explorador ,su función es realizar trabajos como colocación de explosivos ,apoyan el proceso de voladura en la mina o acceden a áreas en las que es imposible para los seres humanos para trabajar o incluso sobrevivir ,de manera autónoma utilizando las nuevas técnicas de inteligencia artificial ,asimismo realiza atareas operativas en menor tiempo ayudando a los mineros a optimizar su trabajo reduciendo costos que es lo que mas importa en una empresa. En este pequeño documento analizaremos muchos aspectos en lo que concierne a la automatización y control de actividades en los procesos en la mina ,con el fin de agilizar los procesos y resolver problemas en el proceso productivo sea en subterránea y superficial . La automatización e innovación, referida a una amplia variedad de sistemas y procesos que operan con mínima o nula intervención del ser humano, se ha transformado en un aspecto clave para optimizar los procesos productivos con operaciones continuas y estables.

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II. 1.

OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES  Conocer como ha influido la innovación y automatización en el desarrollo productivo en minería superficial y subterránea.

2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS  Mostrar experiencias exitosas a través de la automatización en lo que es aumento de producción.  Presentar la innovación como modelo de negocio para la solución de problemas y cuellos de botella en la industria minera.  Determinación de los parámetros que se ven afectados por la implementación de tecnologías autónomas

III.

ANTECEDENTES

1.

ACTUALES DESAFIOS DE LA INDUSTRIA MINERA

Actualmente la industria minera se desarrolla en un complejo escenario, en el cual se enfrenta a una serie de desafíos de distinta índole .la gama de desafíos abarca temas económicos laborales y técnicos. A continuación, se ahonda en alguno de los principales desafíos de la actividad.

2.

COSTO DE PRODUCCION

Los costos de producción de un metal corresponden a los costos directos e indirectos incurridos en la operación minera, concentración, fundición y refinación. Además, este parámetro puede incluir la depreciación y los intereses.

3.

DEMANDA DE METALES

La industrialización y urbanización experimentada en la última década por china y otros países asiáticos emergentes han tenido un papel importante en el significativo aumento de la demanda global de metales.

4.

INCERTIDUMBRE OPERACIONAL

Engloba todas las actividades, circunstancias e imprevistos que le agregan variabilidad a un proceso y hacen imposible sabe r con exactitud como este proceso se comportara en el futuro.

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IV.

GENERALIDADES

¿QUE ES LA AUTOMATIZACION? la automatización es definida como la administración inteligente de un sistema que usando tecnología apropiado, es capaz de operar sin la necesidad de que un humano intervenga directamente. La automatización no es un concepto absoluto y es mejor entenderlo como una serie de niveles continuos, que van desde un control completamente manual hasta el extremo opuesto, un control completamente autónomo sin interacción humana. en el ámbito minero la automatización se clasifica en tres niveles Nivel bajo de automatización: sistemas que son controlados completamente y en todo momento por el operador, la tecnología solo proporciona asistencia o advertencia. aproximadamente la mitad de los sistemas caen en esta categoría, lo que se explica porque estos son mas sencillos de desarrollar e instalar. Nivel medio de automatización: se incluyen sistemas controlados rematante y semiautomatizado. en esta categoría el operador controla el sistema solo en algunas etapas del proceso o bien lo hace desde un lugar cercano. Automatización compleja: en esta categoría el operador se encuentra físicamente lejos del equipo. Aun cuando el operador interactúa con el equipo por medio de la pantalla del computador.

¿POR QUÉ AUTOMATIZACION? Las principales expectativas que se tienen de la automatización y que han impulsado su implementación tanto en minería como en otras actividades son. La realización de tareas de manera eficaz, confiable y precisa que un operador humano. además de lograrlo a un menor costo. Un aumento en la seguridad, dada principalmente por la mayor confiabilidad del sistema. sin embargo, la falla de algún sistema podría provocar lesiones, fugas de material toxico y/o inflamable o la ruptura de algún equipo. Ahorro de tiempo y mayor eficiencia, la automatización disminuirá los tiempos perdidos, aumentando las horas efectivas de los turnos y así permitiendo lograr mayores productividades.

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1. VENTAJAS DE AUTOMATUZACION  El primero es la racionalización económica en las plantas, al ocupar maquinaria en vez de fuerza humana para las tareas de las labores de la mina.  El segundo, es la precisión, ya que normalmente los procesos automatizados son mucho más exactos y tienen excelente repetitividad, lo cual genera una mayor productividad de las maquinarias, procesos o plantas  el tercero y más importante es la seguridad y salud ocupacional ya que la industria moderna intenta evitar que los seres humanos estén expuestos a riesgos en su ambiente de trabajo.  Mayor producción en la mina ya que con el reemplazo de recursos humanos por las maquinas traerán mayor producción, mayor tonelaje.  Menor riesgo a los trabajadores en la mina por tanto mayor seguridad

2.

DESVENTAJAS DE AUTOMATIZACION

 Una de las desventajas de la automatización es el colapso de las máquinas de la mina. Estas cuando entre algún tipo de virus en las maquinas  El reemplazo de los recursos humanos por las máquinas automáticas, traerá desempleo de muchos trabajadores

3.

DIFICULTADES DE UN SISTEMA AUTONOMO

La automatización tiene una larga historia marcada por muchos éxitos e igualmente notables fallas a continuación se detallan las principales dificultades que se enfrenta al implementar un sistema autónomo. En ocasiones la implementación de una tecnología autónoma no logra generar los beneficios esperados, esto porque simplemente no reemplaza al operador, sino que también transforma el trabajo y agrega una serie de nuevas tareas. Otra causa de problemas con este tipo de tecnologías es una sobre dependencia de los operadores, en ocasiones estas tecnologías son usados en formas o tareas para las cuales no fueron diseñadas por los desarrolladores A veces la automatización falla porque el rol del operador es subestimado, especialmente su habilidad para compensar situaciones inesperadas. De la misma forma, la poca experiencia y entrenamiento operando este tipo de tecnologías afecta su desempeño en este tipo de situaciones Los operadores pueden adaptarse positiva o negativamente a las nuevas tecnologías. En la industria existe cierta preocupación con respecto a cómo serán aceptadas las tecnologías autónomas. Las tecnologías que no son aceptadas son más probables de ser mal utilizadas o incluso saboteadas, por lo que algún potencial beneficio podría no llegar a cumplirse.

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4.

AUTOMATIZACION EN MINERIA SUBTERRANEA

La constante innovación en robótica, automatización, tecnologías de la información y biotecnología es cada vez más importantes en el desarrollo de nuevos proyectos mineros y hacer las operaciones actuales mas eficientes. Importancia de la Innovación en el Sector minero      

Incremento de la productividad Mejora de los índices de rentabilidad Uso de tecnologías mas limpias y amigables con el medio ambiente Automatización de procesos Mejora en los índices de seguridad Sistemas de información automatizados

Automatización, por tanto, correspondería a la conversión de un proceso, procedimiento o equipo, a una operación que se realiza sin la intervención del ser humano. En el caso particular del sector minero, existen diversas aplicaciones en distintos niveles. Procesos donde se coordina automáticamente la operación de varios equipos o procedimientos de análisis de información en tiempo real, que permiten mejorar la toma de decisiones y también automatizar la generación de reportes. “El concepto fundamental que está detrás de la automatización es el control de procesos, que es la regulación o manipulación de variables que influyen

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en la conducta de un proceso, de forma tal de obtener un producto en la cantidad y calidad deseada, de una manera eficiente. La automatización que permite realizar el control de los procesos con la mínima intervención de las personas, tiene como objetivo global lograr el máximo beneficio económico de estos, teniendo en cuenta a todas las partes interesadas”, explica Fernando Romero, gerente de Control de Procesos de Angloamericana. Los procesos productivos evolucionan junto con la tecnología. La búsqueda de la continuidad operativa, mayor productividad y seguridad apuntan a introducirse en este tipo de estrategias. El futuro es ahora y no puede ser ignorado. Hasta el 2011, el 38% de las minas en Perú, usa el método de extracción subterránea. La extracción de minerales del subsuelo se realiza mediante la minería subterránea, por lo que se deben realizar excavaciones de túneles, chimeneas, galerías que permitan la facilidad de extracción de los recursos minerales. El uso de explosivos y químicos, y la poca cantidad de oxígeno en las profundidades de la mina, reducen la calidad de vida de los trabajadores.

5.

PERFORACIONES SUBTERRÁNEAS

La introducción de nuevos sistemas de manejo de varillas de perforación y sistemas de automatización está ya preparado para seguir con la instalación de bombas de alto flujo y alta presión en todos los equipos de perforación de la compañía como parte de su proyecto central de "recuperación de alta velocidad".

Se ha desarrollado un paquete de automatización específicamente para el equipo móvil de perforación de la compañía, construidos para un fin definido especialmente, que lo separa de los sistemas de automatización de perforación existentes. Se dice que es más simple y más confiable que los sistemas actuales

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6.

MODELO TEÓRICO DE TRONADURA:

Codelco continúa participando, junto con importantes mineras y la Universidad de Queensland (Australia), en un proyecto para desarrollar y perfeccionar el modelo teórico de tronadura Hybrid Stress Blasting Model. El modelo ha sido utilizado para optimizar la tronadura de precorte en el desarrollo de taludes verticales, tronadura de bateas de minería continua y en los diseños de pre-acondicionamiento, usando detonación electrónica precisa.

Las principales ventajas con respecto a la metodología convencional, es que el nuevo método tiene una mejor condición de seguridad en la operación, al retirar personal que actualmente realiza labores manuales al interior del pique y una disminución relevante en los plazos de construcción asociados.

7.

. VENTILACIÓN

En Perú, el problema crítico es la automatización de la ventilación. Que es lo que más demandan sus clientes en Perú. Por ello diferentes empresas han invertido en la automatización de la ventilación. El sistema SmartVentilation de ABB contrala la ventilación de la mina según su demanda. Además de la evacuación de gases nocivos y explosivos es más rápida, y la dilución de sustancias peligrosas permite un ambiente laboral adecuado para la salud. Su reducción de costos permite ahorrar hasta el 50% de energía al año.

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En Cidelsa, el producto más demandado en minería subterránea son las mangas de ventilación. Grandes proyectos a tajo abierto que necesitan geomembranas, también se desarrollaron mangas de ventilación tipo espiral con doblez de 180 grados, fabricados de PVC de 650 gramos, que se usan en galerías donde los espacios son muy reducidos. menciona el Ing. Alberto Suárez, representante de Cidelsa.

8.

CARGUÍO Y ACARREO

En minería subterránea, el desarrollo más importante es el de cargadores frontales LHD semi autónomos, los cuales realizan la tarea de carguío de manera teleoperada y las tareas de transporte y vaciado de manera autónoma, los que se usan en El Teniente”, señala Javier Ruiz del Solar, director ejecutivo del Centro Avanzado de Tecnología para la Minería (AMTC) de la Universidad de Chile.

Ferreyros introdujo al mercado peruano el cargador de bajo perfil CAT R3000H, que es el de mayor capacidad. Este equipo de minería subterránea eleva los niveles de producción y de productividad. Cuenta con la tecnología de ventilación reducida, que disminuye costos operativos de los equipos, pues requiere una menor inversión en ventilación mecánica. Se puede decir que las mineras en Perú vienen implementando la automatización de la ventilación, como una minad de Zinc en Junín, esto trae buenos resultados en producción y productividad, reducción de costos. Los trabajadores se sienten más seguros, además de que no solo los hombres se benefician de ello, si no las

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maquinas también necesitan de una buena ventilación, para su buen funcionamiento y reducir los costos operativos uy en su mantenimiento.

 Navegación autónoma sin infraestructura minera  Dirección, control de velocidad, movimientos de balde / tolva, posicionamiento continuo  Basado en sensores a bordo (dos escáneres láser, etc.) y características naturales de las paredes del túnel subterráneo  Múltiples modos de operación (remoto, remoto asistido, semiautomático, automático, etc.)  Traslado automático de alta velocidad con alta precisión de repetición basado en rutas de automatización predefinidas  El sistema es capaz de alcanzar la velocidad máxima del equipo  También descarga automática y asistente automático de carga de material  Evita los contactos de la pared (Nota: se recomienda una separación de 50 cm en ambos lados de las paredes del túnel o cualquier infraestructura)

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9.

EJERCICIOS PROBLEMA 1.

LAS CONDICIONES ACTUALES TECNICO-ECONOMICOS DE OPERACIÓN DE UNA MINA ES COMO SIGUE:       

Utilidad percibida = 6500000 $/año. Precio producto = 180$/TM (concentrado) Costos fijos = 45% de costos totales. Costos variables = 55% de costos totales Costo operativo unitario = 25$/TM Mina = 25 días/mes Planta = 30 días/mes

La gerencia de operaciones tiene programada aumentar la producción mina en un 40% a partir del próximo año. Determinar: a) Capacidad en el punto equilibrio (QPE) de la operación actual. b) Las condiciones económicas de operación a partir del próximo año (capacidad planta, utilidad)/año. c) QPE a partir del próximo año. Datos: U = 6500000 $/año P = 180$/TM (concentrado) CF = 45% de CT CV = 55% de CT CO = 25$/TM Q1 = Q0 + 40%Q0 SOLUCIÓN:

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CT = 25*41935.48 CT = 1048387$/año CF = 0.45*1048387 CF = 471774.15$/año CV = 576612.85$/año 𝐶𝑉𝑢 =

𝐶𝑉 576612.85 13.75$ = = 𝑄 41935.48 𝑇𝑀

𝑄𝑃𝐸 =

𝐶𝐹 471774.15 = = 𝟐𝟖𝟑𝟕. 𝟕𝟒 𝑻𝑴𝑨 𝑪𝑶𝑵𝑪𝑬𝑵𝑻𝑹𝑨𝑫𝑶 𝑃 − 𝐶𝑉𝑢 180 − 13.75

b) A partir del próximo año U=?, QPLANTA = ? Q1 = 41935.48 + 0.4*41935.48 Q1 = 58709.67 TMA CONCENTRADO I = P*Q I = 180*58709.67$/año CT = CF + CV CT = 471774.15 + 13.75*58709.67 CT = 1279032.11$/año

c) QPE = ? próximo año CT = 1279032.11$/año CF = 471774.15$/año CV = 807257.96$/año 𝐶𝑉𝑢 =

𝐶𝑉 471774.15 = = 8.04$/𝑇𝑀 𝑄 58709.67

𝑄𝑃𝐸 =

𝐶𝐹 471774.15 = = 𝟐𝟕𝟒𝟑. 𝟓𝟏𝑻𝑴𝑨 𝑪𝑶𝑵𝑪𝑬𝑵𝑻𝑹𝑨𝑫𝑶 𝑃 − 𝐶𝑉𝑢 180 − 8.04

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PROBLEMA 2 . Un SCOOPTRAM equipado con una hoja recta de 3.90 metros de largo y 1.20 metros de altura, con potencia de 190 hp. Mueve material arenoso seco a 30 metros horizontalmente sobre perfil o en banco. Calcular su estándar de producción normal que esperarse en una jornada parcial de trabajo de 50 minutos. Factor de conversión: 1.25 Eficiencia 85% Solución Calculo del volumen. x: se obtiene de la tabla 16; para arena seca el ángulo de reposo varia de 20°a 30°y se toma el promedio. 𝑉=

3.90 ∗ 1.202 2 tan 25

𝑉 = 6.04 Capacidad de Cuchilla de Material Esponjado. Q = V/Factor de Abundamiento. Q = 6.04 / 1.10 Q=5.49m3 Para los tiempos del ciclo el tractor avanza a primera velocidad de 2.4 km/hr= 40 mpm; y el retroceso a segunda velocidad en reversa 3.20 Km/Hr= 53 mpm. TVa= 30m/40mpm = 0.75min. TVr= 30m/53mpm = 0.57 min Tiempo de viaje Tv = 0.75 + 0.57 = 1.32 minutos. Tf: Tiempo de maniobras (fijos); cada cambio de marcha se realiza en razón de 0.3 minutos por cambio. Calculo del tiempo de Ciclo. (Tc) Tc = Tv + Tf Tc = 1.32 + 0.30 Tc = 1.62 minutos. Calculo de la productividad 𝑅= 𝑅=

𝑄 ∗ 𝐹 ∗ 𝐸 ∗ 60 𝑇𝐶

5.49 ∗ 1.25 ∗ 0.85 ∗ 60 1.62

R=216.04m3/Hr; se considera para un valor efectivo de tiempo de una hora

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V.

RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES  A través de la presente investigación se logró verificar algunos de los aspectos más relevantes que se deben considerar entre la operación de equipos autónomos  La principal dificultad que se enfrentó al desarrollar este trabajo fue la información sobre las tecnologías autónomas. La reciente incorporación de este tipo de tecnologías en la industria minera y la incógnita con respecto al impacto que pueden tener en la operación, reducen la cantidad de aplicaciones de las cuales obtener información real.  En general y según la información recolectada, la estrategia seguida por las empresas que han incorporado estas tecnologías ha sido implementar la flota completa de una sola vez en el caso de operaciones nuevas, e ir incorporando los equipos autónomos en etapas sucesivas en el caso de faenas que ya están en operación.  Se recomienda fomentar la cultura de calidad y motivar al personal a la consecución de los objetivos de crecimiento y rentabilidad planteadas.

VI.

BIBLIOGRAFIA  Mención Gestión Minera Y Ambiental (Tesis)  Diseño De Un Sistema De Control Producción Para La Minería De Esmeraldas-Daniela Andrea Siñuela Pomar-Universidad De Chile Facultad De Ciencias Físicas Y Matemáticas Departamento De Ingeniería De Minas  Clemente Ygnacio, Tomas Y Clemente Lazo, José. (2009). Análisis De Costos De Operación En Minería Subterránea Y Evaluación De Proyectos Mineros. Texto, Huancayo: Edición Grafica E.I.R.L. 