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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGERNIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y METALUGIRA ESCUELA PROFESIONAL DE INEGENIRIA DE MINAS

MONOGRAFIA

OPTIMIZACION DEL SISTEMA DE CARGUIO – TRANSPORTE PARA EL INCREMENTO DE PRODUCCIÓN MINERA ANTAMINA S.A. 2014

Para Optar el Grado de Bachiller en: INGENIERIA DE MINAS

PRESENTADO POR: RIOS ALBERTO, Diego Manuel

HUARAZ – PERU 2014

DEDICATORIA Dedico

este

proyecto

de

monografía

de

investigación a Dios y a mis padres. A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que doy, cuidándome y dándome fortaleza para continuar, a mis padres, quienes a lo largo de mi vida han velado por mi bienestar y educación siendo mi apoyo en todo momento. Depositando su entera confianza en cada reto que se me presentaba sin dudar ni un solo momento en mi inteligencia y capacidad. Es por ellos que soy lo que soy ahora. Los amo con mi vida, gracias por estar a mi lado siempre.

RESEMUN

El trabajo de monografía “Optimización del Sistema de Carguío – Transporte Para el Aumento de Producción Minera Antamina S.A 2014” se buscó analizar de qué manera influyente la optimización del sistema de carguío – transporte con el objetivo de determinar la optimización del sistema de carguío mediante escenarios que se dan como la pala en espera, camiones en espera y camiones en cola La metodología utilizada para el análisis de la información se obtuvo de las fuentes segundarias. Lo cual ha tenido como base el marco teórico que ayudo a obtener información precisa y detallada de tema investigado. El potencial de los sistemas de despacho habla de la oportunidad de gestión que es posible realizar dentro de los mismos procesos, ya sea en tiempo real, como también para retroalimentar ciertas decisiones y/o evaluar el costo de ciertas situaciones que desvían la configuración optima el cual el sistema dispatch al ser un sistema no puede predecir estos factores. Los usos potenciales en cuanto a gestión que puede tener un sistema de despacho bien configurado abre la puerta a oportunidades de mejora tanto para en efectividad, como en eficiencia de los procesos productivos y la mejor toma de decisión para un evento y sin dejar de lado la experiencia de los operadores. Por esta misma razón, parte importante de este trabajo es el desarrollo toman

los

una metodología que permita apreciar el valor potencial que sistemas

de despacho a partir de las diferencias entre

configuraciones óptimas y los resultados reales y las mejores tomas decisiones en campo. Por otro lado, este trabajo también abordará la utilización que tienen los sistemas de despacho, y cómo es posible explotar su potencial optimizante, haciendo una síntesis las herramientas principales y las configuraciones propias del sistema.

INTRODUCCION En minería a cielo abierto los costos de transporte son cerca de un 50% de los costos de mina, además el proceso de transporte ocupa un 70% del tiempo de un turno, mientras que un 30%, es tiempo no productivo. Lo que habla de un gran potencial a optimizar. En minería a cielo abierto, la tecnología de sistemas de despacho lleva alrededor de 25 años de desarrollo. Con la utilización de estos sistemas se ha obtenido una reducción en los requerimientos de equipos y aumento en la productividad. Pero estos resultados aun muestran un gran potencial de ser optimizados. En la mayoría de los casos se observa una subutilización de los sistemas, esto se aprecia en que no se utiliza todo su potencial optimizante o se restringe de tal modo que se limitan las configuraciones a mejorar. En los procesos productivos de la minería se tiene una función de producción formada por distintos de factores, ya sea capital, trabajo, recurso minero. En base a esto se puede definir la frontera de producción, como la superficie de configuraciones optimas de la función de producción. Existe el rol potencial de los sistemas de despacho, de acercar la gestión a la frontera de producción. Así como también el óptimo del sistema que se utiliza en esta mina (Dispatch). En la realidad, los procesos productivos se ven sujetos a decisiones y situaciones operativas que desvían el óptimo establecido para esas condiciones (o factores no productivos).

INDICE Portada Dedicatoria Resumen Introducción CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1.

Ambiente Físico………………………………………………………………..1 1.1.1. Ubicación y Acceso………………………………………………........1 1.1.2. Topografía……………………………………………………………....2 1.1.3. Fisiografía……………………………………………………………….3 1.1.4. Metales que se explotan………………………………………………3

1.2.

Ambiente Geológico………………………………………………………….11 1.2.1. Geología Regional……………………………………………………11 1.2.2. Geología Local y Mineralogía……………………………………….12 1.2.3. Geología Económica…………………………………………………13 CAPÍTULO II FUNDAMENTACIÓN

2.1.

Marco Teórico………………………………………………………………...14 2.1.1. Antecedentes de la Investigación…………………………………..14 2.1.2. Definición de Términos………………………………………………19 2.1.3. Fundamento Teórico…………………………………………………20 2.1.3.1. Sistemas de Carguío Y Transporte………………………...20 2.1.3.2. Dimensiones de Equipos: Carguío y Transporte………….22 2.1.3.3. Factores que Afectan Productividad y Costo en el Carguío y Transporte………………………………………...24 2.1.3.4. Evaluación Económica de Sistemas de Carguío y Transporte………………………………………...26

CAPÍTULO III METODOLOGIA 3.1.

El Problema…………………………………………………………………...29 3.1.1. Descripción de la Realidad del Problema………………………….29 3.1.2. Planeamiento y Formulación del Problema………………………..31 3.1.3. Objetivos…………………………………………………...………….31 -

Objetivo General

-

Objetivo Especifico

3.1.4. Justificación de la Investigación…………………………………….33 3.1.5. Limitaciones………………………………………………………...…34 3.1.6. Alcances de la Investigación………………………………………..34 CAPÍTULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACION 4.1.

Descripción de la Realidad y Procesamiento de Datos………………….35 4.1.1. Dispatch…………………………………………………………………35 4.1.2. Modelo Optimo de Carguío…………………………………………...41 4.1.3. Factores que Influyen en la Producción……………………………..43

4.2.

Análisis e Interpretación de la Información………………………………..45

4.3.

Discusión de Resultados…………………………………………………….47 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1.

Conclusiones………………………………………………………………….48

5.2.

Recomendaciones……………………………………………………………19

Bibliografía…………………………………………………………………………..50 Anexos………………………………………………………………………………..51

CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1. Ambiente Físico 1.1.1. Ubicación y Acceso La Compañía Minera Antamina S.A. Es un complejo minero polimetálico y el á r e a de Mina está ubicada en el Departamento de Ancash, Provincia de Huari, en el Distrito de San Marcos, en línea recta aproximadamente a 270 km al norte de Lima. En el Área de Mina se ubica el tajo abierto, la planta concentradora, los botaderos de desmonte, el depósito de relaves, la presa de agua fresca, el campamento y demás instalaciones auxiliares destinadas a apoyar las actividades de minado y procesamiento. El Área de Mina se ubica a una elevación promedio aproximada de 4 300 msnm.

Imagen N°1: UBICACIÓN ANTAMINA S.A. Fuente: ANTAMINA S.A.

1.1.2. Topografía La topografía de la cordillera Blanca es muy escarpada, con más de 30 picos con elevaciones mayores a 6000 msnm. La cordillera es interceptada por numerosas largas y angostas quebradas que son el resultado de la erosión glacial y fluvio glacial. En la zona sur de la cordillera, los valles tienen secciones en forma de U, con pendientes de 30% a 60% en sus taludes, y con longitudes de 200 a 400 m. Generalmente, estas quebradas contienen uno o dos niveles de terrazas fluvio-glaciales, morrenas laterales y conos de deslizamientos de material coluvial-aluvial. En el área del proyecto, las quebradas Tunacancha, Picharagra, Desagüe, Sheque y Rumicacha son ejemplos típicos. Las quebradas Picharagra y Desagüe conducen aguas muy turbias, debido a que son parcialmente alimentadas por deshielos de los glaciales.

La cordillera Blanca forma la divisoria entre la cuenca del río Marañon (un tributario del Amazonas), y los ríos de la vertiente occidental, que drenan al Pacífico. La mina Antamina se encuentra dentro de la cuenca del Marañon, pero la mayor porción de la Ruta Sur pertenece al flanco Occidental. Las principales cuencas son aquellas del río Santa y el río Pativilca. La divisoria entre estas dos cuencas se encuentra muy cerca de Mojón, a aproximadamente 4200 metros. Al oeste de Mojón, la ruta sur cruza una topografía plana llamada Pampa Lampas. La planicie contiene la cuenca de la laguna Conococha, y las cabeceras del río Santa, a una elevación de 4000 m.

1.1.3. Fisiografía De este a oeste, las unidades fisiográficas principales del área del proyecto son: a) la cordillera Blanca, una cadena de montañas escarpadas con una elevación máxima de 6788 msnm en el nevado Huacharán. b) El Callejón de Huaylas, un valle entre montañas, que contiene a la laguna Conococha y la cabecera del río Santa, a aproximadamente 4000 msnm. c) La cordillera Negra, una cadena de montañas pegadas a la costa, con elevaciones máximas de alrededor de 4500 a 5000 msnm.

1.1.4. Metales que se Explotan 1.1.4.1.

EL COBRE: es un metal rojizo, que tiene la capacidad de transportar electricidad y calor. Se encuentra en la naturaleza combinado con otros metales como el oro, la plata y el plomo.

Siendo el Perú el tercer mayor productor de cobre en el mundo. La producción mundial de cobre está liderado por Chile, Segundo por China y el Tercer puesto por Perú. El Perú ha mejorado en la producción nacional de cobre debido a la entrada de nuevas operaciones mineras, así como a la modernización y ampliación de las operaciones que ya venían trabajando. Usos: el cobre es utilizado en el cableado de edificaciones, tuberías de agua y gas. También se emplea en la generación y distribución eléctrica, por ser un excelente conductor. Se emplea en los motores de diferentes medios de transportes como aviones, barcos, trenes y automóviles. Es también un componente de las piezas de varios aparatos electrónicos, como por ejemplo las computadoras.

- Datos importantes:  Se ha descubierto que el cobre es el agente antibacterial más importante, es capaz de destruir el 99% de las bacterias, hongos y virus.  El cobre fue el primer metal utilizado por el hombre.  Las aleaciones (mezclas homogéneas de propiedades metálicas) de cobre son mucho más duras que el metal puro.  Se han encontrado objetos de cobre en antiguas civilizaciones.

Foto N°1: tanque de Almacenamiento de Conc. De Cobre Fuente: Propia

1.1.4.2.

EL

PLOMO:

es

un

metal

gris

azulado,

utilizado

principalmente en la fabricación de baterías para autos. En la naturaleza usualmente se encuentra con otros metales como zinc, la plata y el cobre. El Perú es el quinto productor de plomo del mundo. La producción mundial del plomo está liderado por china, seguido por Australia, estados unidos, México y Perú, que ocupa el quinto puesto. No obstante entre el 2000 y el 2012 su producción ha crecido en 62% al pasar de 3.2 millones a 5.2 millones de TM. Esto puede deberse a la mayor demanda del plomo para las baterías, tanto para vehículos como para otros usos, sobre todo en china. Usos: el mayor uso se da en la fabricación de baterías para autos, estas cuentan con una placa de plomo que al reaccionar con ácido sulfúrico, convierte la energía química en eléctrica.

Es utilizado en materiales de construcción y soldadura, municiones y pigmentos sintéticos, entre otros. Se emplea en la producción de forros protectores para cables eléctricos, de televisión, internet, etc.

- Notas importantes:  Los romanos utilizaban mucho este metal, sobre todo en tubería de agua, utensilios de cocina y vajilla, por su flexibilidad y resistencia a la erosión.  Un manejo inadecuado del plomo puede ser peligroso para la salud, generando anemia por ejemplo. Por ello se ha promovido la eliminación de su uso en pinturas y gasolinas.  Las baterías de plomo-acido no solo se emplean en vehículos, sino también para proveer energía en caso de apagones y para almacenar energía solar y eólica.  Hoy se obtienen compuestos de plomo que protegen al acero de la corrosión a la madera de los hongos marinos, al algodón de la descomposición y a los cultivos de los insectos. 1.1.4.3.

EL ZINC: es un metal blanco azulado que tiene la propiedad de ser un agente anticorrosivo y es esencial para muchos aspectos de la salud humana. Se encuentra en la corteza terrestre, en la atmosfera y también en los seres vivos. El Perú es el tercer mayor productor de zinc del mundo. La producción mundial de zinc está liderada por China, seguida por Australia y en tercer lugar por Perú.

En la última década la producción presento una notoria tendencia al alza: entre 2000 y el 2012 creció en 48%. Usos: la industria farmacéutica produce vitaminas que contienen zinc, el cual ayuda a prevenir enfermedades como la diarrea y la neumonía. También encontramos zinc en productos de uso diario como vendas adhesivas, cremas bloqueadoras, desodorantes, cosméticos, etc. El 50% del zinc utilizado en el mundo se emplea en la galvanización, que es el recubrimiento de un metal con otro para reducir su corrosión.

- Datos importantes:  En 1374, el zinc fue reconocido en la india como un nuevo metal, convirtiéndose en el 8° metal conocido en ese entonces, después del oro, el cobre, la plata, el plomo, el estaño, el hierro y el mercurio.  El Zinc se puede reciclar completamente sin perder sus propiedades físicas y químicas. Actualmente el 30% del zinc consumido se obtiene del reciclado.  El zinc esta en diversos alimentos como el pan, cereales, leches y huevos, y contribuye al crecimiento de los niños, a la mejora de nuestro capacidades de razonamiento y nuestra memoria.  El óxido de zinc puede bloquear completamente los rayos UVB (causantes de quemaduras) y UVA (que envejecen la piel), por lo que es el bloqueador solar más completo hasta el momento.

Foto N°2: tanque de Almacenamiento de Conc. De Zinc. Fuente: Propia.

1.1.4.4.

LA PLATA: Excelente conductor del calor y la electricidad, la plata es un metal blanco brillante que usualmente se encuentra en la corteza terrestre junto con otros minerales. Su brillo y ductilidad lo hacen ideal para la joyería y las artesanías. El Perú es el tercer productor de plata en el mundo. La producción mundial de la plata está liderado por México, segundo por china y por Perú en el tercer puesto. Usos: en la industria para fabricar material de soldadura, paneles solares, entre otros productos y como conectar en aparatos electrónicos (sobre todo en todo aquellos con pantalla táctil), como catalizador en algunos insumos químicos del plástico. La joyería y la orfebrería, por su belleza y brillo, así como en la fabricación de cubiertos y vajillas.

También

en

la

fotografía

pues

permite

impregnación el color en los rollos de la película.

la

- Datos importantes:  La plata en un agente antibacterial, no toxico para el ser humano, que contribuye en el crecimiento de nuevas células, por lo que es usada en vendajes para curar quemaduras y heridas.  En país en desarrollo donde no se cuenta con radiografías digitales o estas resultan muy caras, las radiografías realizadas con plata siguen siendo una buena alternativa.  Lo equipos purificadores de agua emplean plata, porque esta evita qu8e las bacterias y algas se acumulen en los filtros.  La plata funciona bien en altas temperaturas, por lo que las bacterias de este metal son las únicas que puedan operar en las profundidades a las que llegan los pozos petroleros bajo tierra. 1.1.4.5.

EL MOLIBDENO: en un metal gris plateado, utilizado principalmente en aleaciones de acero y hierro por su durabilidad, fortaleza y resistencia a la corrosión y las altas temperaturas. En la naturaleza no se encuentra en estado puro, sino asociados en otros elementos. El Perú es el cuarto productor de molibdeno del mundo. La producción mundial de molibdeno está liderado por china, seguido por estados unidos, chile y por Perú en el cuarto lugar.

Usos: se emplean principalmente en aleaciones de acero, de hierro y en las llamadas “superaleaciones” (aleaciones de alto rendimiento) pues eleva su resistencia, el disulfuro de molibdeno se utiliza como lubricantes, pues reduce el desgaste y la fricción de las piezas de los motores y es resistente a las altas temperaturas.

- Datos importantes:  Se encontró molibdeno en el acero de una espada samurái del siclo XIV, obra del artista mas emane, de quien se dice que al fabricarla, habría vertido accidentalmente el polvo gris que usaba para el asma. Ese polvo habría sido molibdeno.  Por su fortaleza y resistencia, las aleaciones de acero y molibdeno se utilizan en la construcción, en piezas de automóviles y aviones, y tubería de gas. Sin molibdeno sería más caro construir grandes obras como rascacielos y puentes.  Es toxico y el cuerpo humano participa en procesos como el desarrollo del sistema nervioso, el procesamiento de desechos en los riñones y la producción de energía en las células.

1.2. Ambiente Geológico 1.2.1. Geología Regional La cordillera Blanca es geológicamente joven, con rocas con edades que van del Jurásico Superior a más recientes.

La principal formación geológica

en la zona sur de la cordillera Blanca es: Cuadro N°1: Las Principales Formaciones Geológicas

Formación Chicama Formación Chimu Formación Santa Formación Carhuaz Batolito Cordillera Blanca

Jurásico

calizas, areniscas, cuarcitas

Superior Cretácico

cuarcitas, areniscas, calizas, carbón

Inferior Cretácico

calizas, lutitas calcáreas

Inferior Cretácico

areniscas, lutitas

Inferior Plioceno

granodiorita, granito glaciar, glacio-fluvial y depósitos

Cuaternario y Reciente Cuaternario

coluviales

Fuente: Compañía Minera Antamina S.A.

Calizas y otras rocas calcáreas son los miembros dominantes de varias de estas formaciones. Esto puede explicar la alta naturaleza calcárea de algunos de los suelos del área del proyecto, como también el alto pH, alcalinidad, conductividad y contenido de calcio en el agua de los ríos Pativilca y Santa. La falla de la cordillera Blanca es un sistema de falla larga y activa que marca el límite oeste del batolito de la cordillera Blanca. Se extiende aproximadamente 200 km., desde Conococha a Corongo. Existen numerosas fallas transversales. La falla en el Cerro Shullupacanga está relacionada posiblemente a este sistema.

0

1.2.2. Geología Local y Mineralogía Antamina es un depósito polimetálico de reemplazo de contacto metasomático causado por una monzonita intrusiva que condujo a la formación de skarn mineralizado en la caliza circundante. Este skarn con dirección suroeste-noreste tiene 2.5 km de longitud y 1 km de ancho y un rango vertical de por lo menos 900 m. Los contactos

con

usualmente

ser gradacionales,

son

bien

definidos,

dependiendo de la ley del mineral.

pero

pueden

monzonita

Los contactos con caliza son definidos,

aunque localmente, algunas zonas de skarn de forma irregular salen del cuerpo principal a lo largo de planos favorables.

La Formación Jumasha tiene una cantidad significativa de carst mientras que la Formación Celendín Inferior tiene menor cantidad de carst en el área del depósito de relaves.

La formación de carst en Jumasha se

presenta a lo largo de la estratificación y parece ser carst vadoso. Dentro de la vista de planta del depósito de relaves y aguas abajo, existen características de carst del orden de 1 a 2 m de diámetro.

Las depresiones

en la Formación Jumasha al norte y este del depósito de relaves podrían interpretarse como características de colapso de carst.

La monzonita se presenta en diques y capas intrusivas, como en la mayoría de los cuerpos masivos.

La intrusión principal parece estar

centrada

de

debajo

y

al

suroeste

la

laguna

Antamina.

Tiene

aproximadamente 0.3% de Cu, por lo cual no se considera de valor económico. Por lo tanto, en el contexto minero se considera como diluyente o desecho. El skarn está compuesto de granate, sulfuros y magnetita, y de menores cantidades de minerales como diópsido, actinolita, clorita, epídota y calcita. Los sulfuros son la calcopirita, esfalerita y pirita y con menor cantidad,

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molibdenita, galena y diversas sulfosales.

Se distinguen dos zonas

mineralizadas.

Los dos tercios centrales adyacentes al cuerpo intrusivo se caracterizan por la presencia de calcopirita, pirita y molibdenita.

Una capa externa que

representa un tercio del depósito contiene esfalerita, calcopirita, pirita y galena en menores cantidades. Se ha designado a estas dos zonas como: una zona sólo de Cu, que contiene el 67% de la mineralización, y una zona Cu-Zn que contiene el 33% de la mineralización.

1.2.3. Geología Económica Los elementos de interés económico son el cobre, zinc, plata, molibdeno, y algo de bismuto. Otros elementos presentes como el arsénico y el plomo son de preocupación ambiental. Existe una zona de oxidación que no ha sido bien desarrollada y que se extiende a una profundidad de 30 a 40 m desde la superficie. La mineralización de esta zona se estima en 20% de sulfuros y 80% de óxidos.

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CAPÍTULO II FUNDAMENTACION 2.1. Marco Teórico 2.1.1. Antecedentes de la Investigación A NIVEL INTERNACIONAL Cristian José Poblete Matamala (2010): “Costo de Oportunidad en la Utilización de los Sistemas de Despacho en Minería a Cielo Abierto” En la industria minera la planifcación sustenta la renta posible de capturar a través de la explotación de un recurso natural, según los lineamientos de cada empresa. Las directrices de una operación de extracción, deben ser efcaces y efcientes en la utilización de los recursos con los que se cuenta, de modo de cumplir con los requerimientos de producción y así capturar la renta objetivo. En este esquema, la misión de los sistemas de despacho es servir de herramienta para acercar los procesos de carguío y transporte al nivel óptimo de utilización de recursos, el cual se denomina como la frontera de producción. Este trabajo detecta el potencial de mejora que existe en la utilización de los sistemas de despacho de minería a cielo abierto, donde se pone en evidencia la brecha entre la realidad y la frontera

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de producción, lo que permite evaluar la forma en que se está operando y reformular la gestión si es necesario. El análisis diagnostica las defciencias en la utilización de los sistemas de despacho. Además, se desarrolla una metodología que permite cuantifcar el costo de oportunidad asociado a las consecuencias de una utilización inefciente del sistema.

Eduardo Cornejo (2013): “Sistema de optimización de Transporte para la Mediana Minería”. MEDMIN – VIII Mediana Minería. La mediana minería en Chile forma parte de un segmento que aporta más de 350.000 ton de cobre fino al año, se presume la existencia de varias operaciones que no cuentan con sistemas de optimización y manejo de flota. En el resto del mundo se presupuesta más de un centenar de operaciones n igual de condiciones. En términos simples un sistema de optimización de transporte y carguío minero, es una herramienta de software y hardware que facilita el incremento de la productividad de la flota minera, la reducción de los costos operacionales, el consumo de combustible, la durabilidad de la maquinaria y su ciclo de vida. A su vez, deberá permitir un control de calidad de mineral mejorada y el incremento en la Entre otras características un sistema de optimización y gestión de flota permite;El incremento de la productividad de la flota mediante la administración inteligente de la carga, minimización de tiempos muertos, reportes en tiempo real, planificación de la producción. Reducción de costos operacionales y de mantenimiento mediante alta precisión en el guiado de la maquinaria, el monitoreo de salud del equipamiento y monitoreo de la conducción de vehículos. Programación Lineal para optimizar la gran cantidad de información de parámetros de ruta y del vehículo. Así también para la selección automática de ruta más corta se utiliza poderosos algoritmos matemáticos. Seguridad minera.

A NIVEL NACIONAL

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Jorge Lozano (2012): “Simulación y Optimización de Acarreo”. IX Congreso de Minería. La presente investigación se dio para utilizar la simulación como herramienta para dimensionar la flota de acarreo y utilizar algoritmos de optimización de mínima ruta para distribuir de manera optima la flota en las diferentes Fases de Minado con el objetivo de maximizar la producción y minimizar las esperas y colas. Evaluar el costo de oportunidad de ubicación de parqueos y forma de cambio de guardia; Evaluar la capacidad de acarreo de las Fases de Minado y simular la prioridad y oportunidad de desarrollo de las mismas. Uno de los pilares más importantes en la realización de los planes de minado es la determinación de la cantidad de volquetes y su uso adecuado en base a las prioridades existentes. El objetivo cumplir con la estrategia determinada en un plan de minado. En el mercado existe software´s realiza tal tarea de manera aceptable, pero el inconveniente radica en lo siclos fijos de acarreo. Hoy en día, estos siclos ya no son reales ya que los sistemas de despachos actuales trabajan en forma dinámica, en busca de la mejor producción posible. Miguel Gómez Yáñez (Director Gerente Empresa Constructora Minera Metalúrgica S.A.) (2013): “Modelo de Optimización en Planificación Minera a Cielo Abierto”. Instituto de ingeniero de minas del Perú – PERUMIN. La optimización en proyectos mineros

es la preocupación constante de los

empresarios mineros para maximizar el resultado económico de sus inversiones. Dentro de este contexto se presenta el estudio denominado “Modelo de Optimización en Planificación Minera a Cielo Abierto”, tiene como objetivo principal es mostrar a los profesionales en minería y afines, el desarrollo de un modelo con programas:

simples, prácticos, flexibles y

operativos; utilizando las bondades que nos da la informática, para evaluar rápidamente las alternativas

de planificación minera a cielo abierto que

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permitan optimizar los parámetros que inciden económicamente en una operación minera. Contreras Gonzales Gustavo (2013): “Optimización De Medios En El Sistema De Carguío Y Acarreo De Mineral En Explotación A Cielo Abierto

Aplicando Grafos

Y

Arboles

(Matemática

Discreta)”.

Universidad Tecnológica del Perú – Arequipa. En esta investigación se hizo una Evaluación de las demoras en el tiempo, del ciclo de acarreo efectuado por los Camiones en minería en especial de minería a cielo abierto. “Estamos tomando como base los datos de la minera cerro verde Arequipa”. La investigación fue de tipo descriptiva, y valiéndonos de informes y documentación explicativa, y experiencia personal de integrantes del grupo con un diseño documental es que podemos decir: En minería la explotación la extracción, procesamiento y comercialización de mineral es una industria técnicamente difícil y riesgosa. Las operaciones deben enfrentarse a la disponibilidad altamente variable de las materias primas y a la que generalmente hay escasa información para predecir y planificar estas variaciones, lo que hace difícil optimizar los procesos operacionales. Al mismo tiempo, los grandes desafíos técnicos generan una alta dependencia en los escasos y costosos recursos ingenieriles, los que tienden a agruparse dentro de las numerosas divisiones funcionales que requiere la larga y compleja cadena de valor minero. Hoy en día que en el mundo entero hay un número considerado de proyectos en desarrollo y otro ya en explotación, es muy importante optimizar los medios de acarreo en minería por que el costo en este proceso es muy alto. Debido a que los costos en equipos mineros han aumentado de manera muy alta. Es más las empresas que fabrican equipos de esta índole como CAT. KOMATSU etc. Sus pedidos ya están hechos hasta el 2014. Por ello los neumáticos que antes costaban en 30,000.00 dólares hoy en día están a 50,000.00 de dólares aproximadamente y los repuestos son costosos y muy elevados.

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Por ello la matemática discreta ayuda muy notablemente porque permite optimizar el tiempo en este proceso. Tanto en el costo como en el tiempo. Las complejas cadenas de valor, que a su vez precisan de numerosas divisiones funcionales -esto combinado con la necesidad de contar con altas capacidades técnicas en cada división han dado como resultado a la innovación y mejora continua en muchas compañías mineras.

2.1.2. Definición de Términos  Carguío: Es la Acción de la cuchara de la pala de empujar el material rocoso tronado y luego cargar, levantar y desplazar hacia el camión minero para su posterior traslado a otra lugar.  Dispatch: Es un sistema de administración minera a gran escala que utiliza los sistemas más modernos de computación y comunicación de datos

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como el GPS, con el fin de optimizar la asignación de camiones a palas, maximizando la utilización del tiempo y minimizando las pérdidas, en tiempo real. El sistema registra los eventos claves de cada ciclo de acarreo utilizando la información que los operadores registran en su panel.  Minería a Cielo Abierto: Se llaman minas a cielo abierto, y también minas a tajo (o rajo) abierto, a las explotaciones mineras que se desarrollan en la superficie del terreno, a diferencia de las subterráneas, que se desarrollan bajo ella.  Sistema: Del latín systema, un sistema es módulo ordenado de elementos que se encuentran interrelacionados y que interactúan entre sí. El concepto se utiliza tanto para definir a un conjunto de conceptos como a objetos reales dotados de organización.  Sistema de Carguío: Conjunto de Movimientos ordenados que se relacionan entre sí de la pala y camión y completa armonía un mejor trabajo y rendimiento.  Optimización: Es la acción y efecto de optimizar. Este verbo hace referencia a buscar la mejor manera de realizar una actividad. En el caso más simple,

un problema

de

optimización consiste

en maximizar

o

minimizar una función real eligiendo sistemáticamente valores.

2.1.3. Fundamento Teórico 2.1.3.1.

Sistemas De Carguío Y Transporte

El carguío y el transporte constituyen las acciones que definen la principal operación en una faena minera. Estos son responsables del movimiento del mineral o estéril que ha sido fragmentado en un proceso de tronadura.

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 El carguío y sus funciones El carguío consiste en la carga de material mineralizado del yacimiento para conducirlo a los posibles destinos, ya sea el chancado, stock de mineral o botaderos de estéril.  Procedimiento La operación de carguío involucra el desarrollo de una serie de funciones que aseguran que el proceso se lleve a cabo con normalidad y eficiencia.

i.

Planificación de la mina

Esta etapa del proceso de la explotación minera se ocupa de definir los sectores de carga, las direcciones de carguío y el destino de los materiales de acuerdo con leyes de clasificación y tonelajes definidas previamente. ii.

Operación de la mina

La operación es la función que se responsabiliza del manejo y organización de los equipos de carga en la mina, así como de supervisar el entorno, especialmente en lo referido a frentes de carga, posición de equipos de carguío y nivel de pisos. iii.

Jefe de operaciones

La operación minera está a cargo de un jefe de operaciones, quien asigna los equipos y operadores en los turnos respectivos. En faenas a gran escala es apoyado por un sistema de despacho (dispatch), que controla de una forma global la producción, complementado por un proceso

de

optimización

continua

a

través

de

sistemas

computacionales interconectados, presentes en todos los equipos.

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iv.

Operador del equipo de carguío

Es la persona que está directamente a cargo de la operación de carga de su equipo. Además, es responsable de definir la posición de los camiones para la carga y de evitar que la carga caiga en forma brusca sobre la tolva del camión, lo que puede dañar el equipo de transporte y/o al operador de éste. v.

Topografía

Mediante esta función se definen las diferentes zonas de trabajo, en cuanto a control del nivel de pisos y frentes de carguío. Asimismo, el equipo de topografía es responsable de marcar y/o validar las zonas mineralizadas para su posterior destino, tanto por medio de conexión radial como por envío de datos hacia los sistemas de despacho (dispatch). vi.

Equipos auxiliares

Los equipos auxiliares se encargan de mantener en buen estado las zonas de carguío y transporte, especialmente el nivel de pisos, de acuerdo con instrucciones del Jefe de operaciones y/o el operador del equipo de carguío. Por lo tanto, la interacción con estos responsables es permanente, no sólo para la correcta operación de carguío, sino también para vigilar y evaluar la presencia de elementos del entorno, como cables eléctricos de la pala y sistemas de "pasacable".

2.1.3.2.

Dimensiones de Equipos: Carguío y Transporte

Dentro de las operaciones unitarias el carguío y transporte es la que abarca mayor cantidad de análisis, ya que se encuentran directamente ligadas

52

entre sí, por lo tanto el dimensionamiento de la flota considera las dos operaciones unitarias como un conjunto, debiendo recurrir al análisis de distintas combinaciones de equipos compatibles entre sí y con la operación. Dependiendo de las características de la explotación, muchas alternativas de equipos quedarán fuera del análisis, lo cual representa el primer paso de nuestro dimensionamiento (definir límites técnicos y/ o económicos a los equipos a evaluar). Muchas veces sólo es posible descartar una alternativa después de haber evaluado económicamente la flota de carguío y transporte, lo cual introduce una dificultad adicional al requerir una evaluación más acabada de una flota que finalmente sería descartada. El rendimiento requerido por la explotación es el primer dato que permitirá diseñar la operación unitaria y definir el rendimiento de los equipos para cumplir con el plan del período. Junto con ello necesitamos las características básicas de la explotación (dimensiones de diseño, perfiles de transporte, pendientes, áreas disponibles, resistencia a la rodadura, limitantes de estabilidad por pesos máximos, otras limitantes, etc.). Antes de ser evaluada la flota de equipos para el carguío y transporte deberá cumplirse inicialmente con lo siguiente: 

Compatibilidad física entre los equipos de carguío y transporte con la explotación, es decir que la flota de equipos sea capaz de operar en la faena en condiciones normales de operación y seguridad (en función de la altura de bancos, dimensiones operacionales, selectividad, etc.).



Compatibilidad física entre el equipo de carguío y el de transporte, es decir que el equipo de carguío sea capaz de operar en conjunto con el equipo de transporte (altura de descarga del carguío v/ s altura de carga del transporte).

52

Resultado al cual se tendrá que someter a un análisis criterios o que permita definir un número entero de equipos para la operación de carguío. Para el caso del transporte debemos considerar lo siguiente: 

El número de horas, turnos y días por período en que opera el transporte, son los mismos que en el caso del carguío (no puede operar uno sin el otro).



Se tendrá que maximizar la utilización de la capacidad del transporte en función de la capacidad del carguío o viceversa (garantizar que el número de paladas para llenar el equipo de transporte sea lo más próximo a un número entero, de modo de maximizar el factor de llenado o aprovechamiento de la capacidad del transporte).



Se tendrá que optimizar el tiempo de llenado del transporte en función del tiempo de carguío, es decir que el número de paladas para llenar al equipo de transporte sea tal que no perjudique el rendimiento global de la flota.

2.1.3.3.

Factores Que Afectan Productividad Y Costo En El Carguío Y Transporte

Estos factores deben ser comprendidos a cabalidad por los planificadores de mina. Los sistemas de carguío y transporte son ampliamente usados hoy en día en las operaciones mineras por su alta flexiblidad para la extracción del material. Los sistemas de transporte y carguío tienen menos restricciones, pero esto no significa que sean económicos. La eficiencia y el costo efectivo de estos sistemas son sensibles a varios factores.

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La siguiente investigación trata los principales factores que se deben controlar para optimizar los sistemas de carguío y transporte. Para los ejemplos empleados se usó la siguiente configuración de equipos: una pala de cable eléctrica de 22.9 m3 de capacidad, un camión de 190 toneladas de capacidad y una ruta de transporte de 3.2 km (ida y vuelta) y otros factores típicos de configuración. Las simulaciones fueron realizadas con el software de simulación Dispatch. Los factores son los siguientes: 1. Capacidad del balde ¿Por qué es importante el tamaño del balde de la pala? La selección del balde de la pala influirá directamente en la productividad de este equipo y en la eficiencia del transporte del sistema en total. En cuanto al match del número de pases de baldes y tamaño de camiones es necesario utilizar algunas técnicas de simulación para determinar la filosofía de carguío y el tamaño del balde. 2. Match pala camión Los planificadores mineros definen sistemas de carguío y transporte con un número de flota de camiones adecuado, lo que se conoce como "match pala/camión". Esta correcta combinación se debe determinar con un enfoque económico, analizando los costos promedio ponderados y también los costos marginales. 3. Metodología de carguío La metodología de carguío estará directamente relacionada con el diseño del área de carguío. Si el diseño permite el suficiente espacio para que la pala opere, entonces se aplicará una metodología de carguío en ambos lados.

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Operando la pala en ambos lados se reducen los tiempos de espera de los camiones y, por ende, la productividad de la flota se incrementa.

4. Pendiente de rutas de transporte En el diseño de las grandes operaciones mineras uno de los factores importantes es el diseño de las rampas. El planificador debe conocer la tasa máxima de producción de los camiones en las rutas diseñadas. Por lo general, el 50% del total de tiempo de viaje en las rutas empleadas por los camiones es producto de los viajes en las rampas principales. 5. Resistencia a la rodadura La resistencia a la rodadura es la fuerza de fricción que ocurre entre los neumáticos del camión y la superficie de la ruta. Esta fuerza de fricción es directamente tangente a los neumáticos del camión. La resistencia a la rodadura se expresa en un porcentaje de la componente del peso del camión que es normal (perpendicular) a la ruta. La componente normal del peso del camión cambia de acuerdo a las variaciones de pendiente de la ruta y de las variaciones de la carga del camión. Además, la resistencia a la rodadura cambia respecto a las condiciones de la superficie de la ruta. En la mayoría de las minas del mundo la resistencia a la rodadura de sus rutas de transporte es desconocida y se utilizan valores que pueden estar muy lejos del valor real. La buena mantención de los caminos impacta fuertemente en la productividad óptima de los camiones. En ocasiones, hay situaciones donde son más sensibles a este factor que otros. A menudo esto afecta a los tramos de rutas subiendo en pendiente; en cambio, los tramos en bajada raramente son limitados por la resistencia a la rodadura.

52

2.1.3.4.

Evaluación Económica De Sistemas De Carguío Y Transporte

En una operación minera, las etapas de carguío y transporte son las más relevantes desde un punto de vista de costos asociados a la adquisición (inversión) y operación. En el caso de minas a cielo abierto, significan más del 50% del costo total de extracción. Por lo tanto, cualquier iniciativa tendiente a optimizar los costos de carguío y transporte puede derivar en una mejor gestión de la operación minera.

Imagen N°2: Distribución porcentual del costo en minas de cobre a cielo abierto Fuente: Ronald Gúzman V.

La evaluación económica de los equipos de carguío y transporte es el instrumento para definir los planes de acción en lo que respecta a la adquisición de los equipos de carguío, transporte y equipos auxiliares, considerando variables económicas que determinen si se hace mediante la inversión o arriendo de los equipos. a) ASPECTOS POR CONSIDERAR EN LA EVALUACIÓN ECONÓMICA i.

Costo de adquisición del equipo o inversión

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Ya sea mediante una compra directa o arriendo por uso del equipo (no existe inversión, transformándose en un costo de arrendamiento). En cuanto al costo de adquisición, deben incluirse aspectos contables relacionados con la inversión en equipos mineros, en particular la "depreciación", esto es, la disminución en el valor del equipo debido al uso y deterioro de éste. ii.

En relación con los costos asociados a intereses, seguros e

impuestos De acuerdo con las condiciones de adquisición de los equipos, será necesario en algunos casos pagar intereses por el préstamo; cubrir seguros en caso de daños en los equipos, y cancelar impuestos, dependiendo si la máquina se adquiere fuera de Chile. iii.

Costo de operación

Esto es, el costo asociado al funcionamiento de los equipos. Estos son, principalmente:  Insumos: 

Combustibles y energía



Lubricantes (aceites y grasas)



Filtros (de aire, gas-oil y aceite)



Material de desgaste (dientes, cuchillas, puntas de riper, etc.)

 Reparaciones 

Neumáticos o tren de rodaje



Operador (sueldo)

b) ÍNDICES ASOCIADOS A LA OPTIMIZACIÓN DEL CARGUÍO Y TRANSPORTE

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Una de las métricas de mayor relevancia en la gestión y administración de los procesos de carguío y transporte es el costo unitario expresado en dólares (US$) por tonelada de material (cargado o transportado). Todas las minas poseen indicadores de US$/t y es una permanente preocupación controlar que estos costos no sufran mayores cambios, o sean reducidos. Antes de poder determinar el costo unitario (US$/t), es muy importante conocer previamente un conjunto de indicadores de eficiencia de los equipos de carguío y transporte.

52

CAPÍTULO III METODOLOGIA 3.1. El Problema 3.1.1. Descripción de la Realidad del Problema La industria minera, al igual que otros sectores de producción, está siempre en busca de nuevas soluciones para la mejora de sus procesos con el fin de lograr una operación sostenible que vaya en armonía con el cuidado por el medio ambiente. Mejorar la seguridad de los trabajadores y la productividad de los equipos frente a la fluctuación de los costos y cambios en los precios de las materias primas en el mercado, se ha convertido en prioridad para las operaciones en nuestro país y en el mundo entero. Para este fin, los más recientes avances en tecnología de información se han venido introduciendo en el campo de la minería, ayudando a centralizar, integrar y analizar los datos de operación. Como resultado de ello, la industria ha generado múltiples herramientas especializadas en aumentar la productividad. En nuestros tiempos la minería moderna avanzo tanto en lo que es la recuperación de recursos minerales que vemos maquinarias de inmensas consideraciones las cuales en esta mina han ido evolucionando de 220 toneladas métricas hasta el día de hoy con capacidades de 320 toneladas y este último año realizando pruebas con un camión minero de 400 toneladas las 52

cuales son reconocidas a nivel mundial en minería superficial y siendo Antamina S.A. una de las mineras más grandes mundo. Por ello los estudios que se realizan son pocas ya que uno de los factores importantes es la recopilación de datos y al ser mineras de grandes dimensiones las información de datos de campo son ajenas a los que no trabajan en la empresa. Teniendo así algunos excesos de camiones, camiones en cola y hacer demoras en la hora de cargar los camiones (hacer esperar a la capa con el mineral). Actualmente en la compañía minera Antamina S.A. utilizan el sistema de dispatch una moderna tecnología lo cual nos ayuda en estar en constante comunicación con nuestros operadores de la flota de camiones que trabajan en la empresa con el fin de optimizar la asignación camiones a palas, maximizando la utilización del tiempo y minimizando las pérdidas, en tiempo real. El sistema registra los eventos claves de cada ciclo de acarreo utilizando la información que los operadores registran en su panel. Pero a pesar de ello existen tiempos muertos como hacer esperar a la pala con la carga, por 10 Segundos O menos las cuales la acumulación de ellos conlleva a aumentar la pérdida de tiempo. Y camiones en cola las cuales no están distribuidas correctamente (excesos de camiones de entre 1 a 2), las cuales producen colas de camiones. También es importante reconocer el polvo generado por las misma operación de trasporte se genera los polvos por lo que si no es controlado tenemos un problema para los operador de la maquinarias así también de las palas no tienen una buena visibilidad la cual hará que disminuye el ritmo de producción. Hasta un 15% expuesta por los expertos en la materia.

52

3.1.2. Planeamiento y Formulación del Problema - Problema General ¿ De qué manera influye la “Optimización del Sistema de Carguío – Transporte en la Compañía Minera Antamina S.A.”’?

- Problema Especifico ¿En que medida se da la “Optimización del Sistema de Carguío en la Compañía Minera Antamina S.A.”? ¿Cómo es el transporte en la compañía minera Antamina S.A.?

3.1.3. Objetivos - Objetivo general Los objetivos generales de este trabajo apuntan a: 

Visualizar las características tanto del negocio minero, como de la utilización de sistemas de despacho y administración minera con el sistema que cuentan con el Dispatch.



Describir las oportunidades de gestión que entregan los sistemas de despacho y mejoras en las tomas de decisiones para el óptimo adecuado.

52



Evidenciar el valor de la desviación del óptimo, a partir del contraste

entre configuraciones reales y óptimas, con las que se

obtiene el costo de oportunidad en la utilización de un sistema de despacho. 

Determinar la Optimización del Sistema de carguío de la compañía minera Antamina S.A partiendo del sistema existente.

- Objetivo especifico 

Establecer l o s

indicadores de gestión que inciden en la

captura y agregación del valor de los sistemas de carguío y transporte en la compañía. 

Realizar un análisis de las herramientas utilizadas en los sistemas de despacho.



Evidenciar ciertas decisiones y/o situaciones operativas que desvían la asignación automática de los sistemas de despacho.



Desarrollar una metodología que permita visualizar y cuantificar la diferencia entre lo que apunta el modelo de optimización y los resultados reales que son el reflejo de la intervención operativa.



Concluir sobre el valor potencial que entrega la correcta utilización de los sistemas de despacho y las oportunidades de gestión a partir de su configuración.



Identificar la optimización el sistema de carguío de la compañía minera Antamina S.A.

52

3.1.4. Justificación de la Investigación  Justificación Teórica

El propósito de esta monografia es dar a conocer sobre la “Optimización del Sistema de Carguío – Transporte para el incremento de producción Minera Antamina S.A.” ya que con el desarrollo de esta monografía se pueden tomar decisiones y podemos mejorar los tiempos entre pala y camión, tiempo de traslado del camión a la chancadora primaria o botadero. También teniendo en cuenta los tiempos en cola de los camiones de cómo podemos mejorar este impase para un mejor rendimiento. También conocer un estudio en un área donde es primordial para la mina ya que es en esta etapa donde las minas a cielo abierto, significan más del 50% del costo total de extracción. Por lo tanto, cualquier iniciativa tendiente a optimizar los costos de carguío y transporte puede derivar en una mejor gestión de la operación minera.  Justificación Académica Este investigación aportara como antecedentes a los estudiantes que deseas realizar mayores investigaciones acerca de la “Optimización del Sistema de Carguío – Transporte de la Compañía Minera Antamina S.A.” Ya que ellos podrán contar con mayor información precisa y detallada, de esta manera facilitar al estudiante profundizar estos estudios en el campo de la compañía minera Antamina S.A. Las cuales a un futuro no muy lejano se verán los frutos de dichas investigaciones detalladas. Y sirva de referencia para otras minas a cielo abierto en nuestro país y que decir del mundo. Partiendo del dilema el tiempo es dinero sin dejar de lado la seguridad y el medio ambiente. 52

 Justificación Económica El estudio está enmarcado en el campo empresarial minero, específicamente se trata de analizar la “Optimización del Sistema de Carguío – Transporte de la Compañía Minera Antamina S.A.” y mejorar los tiempos de pala-camión, transporte de camión a la chancadora primaria o al botadero y ganando de 2 a 5 minutos por cada 2 horas podremos estar ganando 650 toneladas de mineral y de esta manera aumentar las toneladas la tonelada de finos del concentrado.

3.1.5. Limitaciones  Falta de datos para una mejor investigación detallada.  Difícil acceso a la minera Antamina S.A.  Limitaciones Económicas.  Limitación a la página de la empresa (Poca Información).  Datos no actualizados

3.1.6. Alcances de la Investigación  En primera instancia será para la Facultad De Ingeniería De Minas Geología Y Metalurgia de la UNASAM al ser un estudio descriptivo en el cual los egresados o estudiantes que quieran detallar esta investigación les sirva de base o realizar mejoras para un mejor estudio.

 La investigación sirva de referencia para otras mineras a cielo abierto del Perú y el mundo.

52

CAPÍTULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACION 4.1. Descripción de la Realidad y Procesamiento de Datos 4.1.1. Dispatch En ninguna parte de las operaciones mineras es más obvio este crecimiento de la dependencia en la recolección, análisis y toma de decisión de datos, que en las actividades de despacho de flotas de camiones, donde los más completos paquetes de programas integrados de gestión de flotas han avanzado bastante más allá de las capacidades básicas de recolección de datos, comparado con versiones anteriores y ahora pueden casi ser considerados como sistemas expertos , en este caso analizaremos el Sistema Dispatch es este el sistema que utiliza la compañía mera ANTAMINA S.A. la cual es un sistema que garantiza la máxima producción pero este sistema tiene algunos impases que no puede resolver el sistema la cual veremos más adelante cuales son estos factores. Y para ello mostrare el siguiente cuadro la cual nos ayudara a comprender más acerca de este sistema de Dispatch:

52

OBJETIVOS DEL SISTEMA DISPATCH

Imagen N°3: Objetivos del Sistema Fuente: Propia

OPERACIONES DEL SISTEMA

52

Imagen N°4: Operaciones del Sistema Fuente: Propia



BASES PRIMORDIALES DEL SISTEMA CON EL CUAL ANTAMINA REALIZA LOS ALGORITMOS DE SISTEMA TENIENDO EN CUENTA:

Para comprender el algoritmo utilizado se debe tener en consideración que este sistema maneja una gran cantidad de información, de manera de generar una asignación óptima y eficiente. Los principales datos que debe manejar son los siguientes: 

Una red de rutas de acarreo que contenga cada uno de los caminos, también las Pendientes y distancias.



Tiempos de viaje entre puntos de carga, botaderos y balizas virtuales intermedias en ruta.



Tiempos de maniobra y descarga en botadero y chancado.



Estatus operacionales de equipos.



Restricciones operativas tales como prioridad de palas, capacidad de botaderos,chancado, etc.



Ranking Match Pala-Camión.

En minería, la clasificación de los equipos de carguío se basa principalmente en la capacidad del balde, que se expresa en yardas o m3. En la actualidad, la capacidad del balde puede sobrepasar las 60 m3. Existen dos tipos de palas de cable: 

Las palas que cargan sobre otros equipos (camiones), que son las más utilizadas. Palas que descargan directamente sobre el lugar de depósito y son las usadas en Antamina S.A.

Ventajas de las palas de cable 

Las características más significativas de las palas de cable son las siguientes:

52

 Pueden excavar a alturas entre los 10 y 20 m.  Pueden descargar a alturas entre los 6 y 12 m.  Poseen

un

sistema

de

traslación

sobre

una

oruga

y

su

accionamiento es eléctrico.  La excavación se realiza mediante la combinación de dos movimientos: elevación y empuje.  Son máquinas pesadas y robustas, adecuadas para trabajar en cualquier tipo de material.  Permiten el arranque directo de materiales compactos, aunque en muchos casos se acondiciona el material a la carga mediante tronadura.  Tienen alta fiabilidad, debido a un diseño ampliamente probado, con buena disponibilidad yutilización efectiva.  Pueden remontar pendientes reducidas, pero no es aconsejable que operen inclinadas debido a posibles problemas en el sistema de giro de la máquina.  Presentan buena estabilidad y suavidad en la operación.  Proporcionan una buena mezcla en dirección vertical, durante la carga, debido a la manera de excavar, ya que la forma de movimiento de la pala hacia el material es, primero, horizontal, penetrando la pila de material tronado, y segundo, subiendo el balde en forma casi vertical hasta lograr llenarlo.  Presentan buen rendimiento, incluso en malas condiciones de piso, ya que operan sin desplazarse sobre él.  Ofrecen al operador una muy buena visibilidad durante la operación, además de condiciones de alta seguridad.  Tienen una larga vida útil, estimada en más de 60.000 horas de operación.

52

Limitaciones de las palas de cable  No

son

adecuadas

para

cargas

selectivas

de

material.

Presentan una reducida capacidad de excavación (menos que las orugas).  Requieren de un equipo auxiliar que constantemente mejore la pila de material por cargar. Generalmente son tractores sobre orugas (bulldozer) o ruedas.  Requieren operadores altamente calificados.  Pueden dificultar las labores, puesto que las mantenciones se realizan en la misma faena minera.  Por su alto precio, sólo son consideradas en proyectos de gran escala y duración.



OPERACIONES DE CARGUIO DE MATERIAL AL CAMION MINERO La extracción de los minerales se realiza con palas electromecánicas (4

palas), en la cual con el menor tiempo posible se carga un camión de gran tonelaje (CAT 793, 3 cargas -cucharones- por cada camión, son 47 camiones de 240 Ton de capacidad por camión). Por ese motivo, las palas son un elemento crítico en la minería, ya que si paran por alguna falla, la extracción del material se vería afectada, lo que traería consigo una retraso en la producción. En la actualidad por motivos de seguridad la pala carga a veces por un solo lado la cual impide el óptimo de la pala (Sistema Dipatch Fuera de su alcance), y algunas veces este caso se da por retrasos inesperados.

52

Factores que se pueden mejorar y así alcanzar el óptimo a continuación fotos de la Minera Antamina S.A.

Foto N°3: Pala Cargando a un solo lado Fuente: Antamina S.A.

Foto N°4: Camion en espera Fuente: Antamina S.A.

52

Foto N°5: Camiones en cola Fuente: Antamina S.A.

4.1.2. Modelo Optimo de Carguío 4.1.2.1.

Sistemas de Despacho

Los sistemas de despacho son herramientas de software, las cuales permiten resolver el problema de cuál es el “mejor” destino al cual debe ser asignado un camión. Esto se resuelve desplegando la mejor configuración propuesta por la programación lineal. Dentro de la definición de “mejor” destino existen varios objetivos que pueden ser perseguidos por dicha asignación, ya sea que está enfocado hacia la maximización de la producción, o utilización efectiva de equipos, o reducción de tiempos de espera, etc. Se plantean que los sistemas de transporte se caracterizan por lo siguiente: 

Sistema de transporte son considerados como sistemas cerrados, donde el despacho es continuo en los turnos (de 8 a 12 Hr).



Las distancias de viaje son considerablemente menores a los tiempos de turno (10-25 min), y la frecuencia de demanda en los puntos de acarreo es alta (3-5min).



Por ello cuando los eventos son conocidos es posible establecer pronósticos de cómo funcionarán y cómo se pueden llevar a cabo de mejor manera los proceso.



Definen

además

estrategias

de

despacho

utilizadas por los distintos sistemas de Dispatch.

52

que

son

las



Deben estar basados en multi-etapas de decisión.



Algoritmo que tenga en cuenta todas las restricciones de la faena, y tenga en cuenta la factibilidad de sus soluciones.



Un mayor control y redefinición de flota según objetivos en tiempo real. 4.1.2.2. Beneficios de un Sistema de Despacho

La empresa Minera Antamina S.A. plantea los beneficios de contar con un sistema de despacho se pueden traducir en beneficios tangibles e intangibles: 

Beneficios Tangibles:



Incrementar la productividad de la flota de carguío y transporte dada.



Reducir el requerimiento de tamaño de flota asociado a este aumento de productividad.





Minimizar el sobre manejo de ciertos equipos.



Mezclar distintas restricciones simultáneamente



Asegurar la velocidad de alimentación a planta.

Beneficios Intangibles: 

Pronosticar el rendimiento comparativo entre distintos tipos de equipos de carguío y transporte.



Generación de reportes en línea.

Todos los objetivos planteados anteriormente se sitúan en una sola operación que es la realizada por el equipo de carguío y su flota de transporte asociada.

52

Foto N°6: Pala Cargando a ambos lados alto rendimiento Fuente: referencial.

4.1.3. Factores que Influyen en la Producción - El factor de polvo (poca visibilidad por los operadores) - Fuerzas que actúan sobre el camión. - Ciclo de transporte. - Tiempo de ciclo del equipo de carguío y transporte. - Características del balde. - Cargas suspendidas nominales y máximas. - Métodos de carga y descarga. - Compatibilidad de equipos. - Aspectos de la minería superficial en altura. - Camiones en cola. - Tiempo de espera de la pala. 52

- Sobre carga en el camión

Foto N°7: Polvo en la zona de carguío Fuente: Antamina S.A.

52

Foto N°8: Polvo en las vías Fuente: Antamina S.A

Foto N°4: Camion en espera Fuente: Antamina S.A.

52

Foto N°5: Camiones en cola Fuente: Antamina S.A.

4.2.

Análisis e Interpretación de la Información

4.2.1. Análisis de Herramientas de Sistemas de Despacho. Para lograr finalmente abordar el aporte que hacen los sistemas de administración minera, en particular los sistemas de despacho, es necesario analizar cuáles son sus herramientas, y como estas son utilizadas.

- El factor polvo: Es un factor muy importa para la visibilidad de los operadores tanto como en la zona de carguío y las vías de transporte lo que genera que los operadores bajen sus velocidades (esta decisión es por tema de seguridad la cual está fuera del sistema Dispatch) lo que genera un retraso en el tiempo. Y esto conlleva a una perdida del 4% de perdida de tiempo en la producción (Ph..D. Tadeusz Golosinski).

- Fuerzas que actúan sobre el camion: las fuerzas estarán directamente proporcionadas por la distribución de la carga lo que una mala distribución generara un sobre esfuerzo de la maquina y una sobre carga ara que el material excedente caiga en el camino y esto genere que haya intervención de un maquinaria de limpieza. Perdida de tiempo 1% (Ph..D. Tadeusz Golosinski). 52

- Camiones en cola: este factor se basa al consumo petróleo y al rendimiento de los equipos que en muchos casos superan el 8% del costo de producción (Ph..D. Tadeusz Golosinski) pero esto no se ve por lo que el factor se disminuye hasta una 2% y esta se aprecia en la foto N° 5 y la cual aparece en la página de Antamina (Visita Virtual a Antamina).

- El tiempo de espera de la pala: esto se ve reflejado por el atraso de los camiones como ya visto anteriormente esto se da por el polvo al bajar la velocidad demorara el equipo al llenar a la zona que le designo el Sistema Dispatch y esto en pérdidas es hasta un 1% de tiempo perdido (Ph..D. Tadeusz Golosinski) por lo que esto ocurre muy pocas veces en caso de relevante y extremo esto afecta hasta un 10% de tiempo en la producción. Nota: los cálculos que a continuación se realizan son basadas en un lapso de 24 horas (1440 minutos) y conlleva a la flota de camiones y palas en su conjunto (acumulación de tiempo perdido en minutos por toda la flota).

Tabla N°2: Tiempos Perdidos 24 horas 1440.00

PERDIDA DE TIEMPO

minutos

FACTOR DE POLVO FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE EL CAMION CAMIONES EN COLA TIEMPO DE ESPERA DE LA PALA

minut % tiempos os 4.00% 57.60 1.00% 2.00% 1.00% total:

Fuente: propia

52

14.40 28.80 14.40 108.00

4.3. Discusión de Resultados - Por lo que en el factor de polvo se pierde hasta 56 minutos los cuales si la pala espera y teniendo en cuenta la pala carga un camión de 240 toneladas en 1:40 minutos lo cual afectara la producción en 8450 toneladas y está perdida al año es demasiado.

- Las fuerzas en el camión realiza una pérdida de 14 minutos y la intervención de equipos auxiliares de limpieza la cual perjudica en el transporte al ser un inconveniente para los operadores que se trasladan continuamente.

- Camiones en cola hasta 28 minutos aunque se den raras veces la perdida también es significativa comparando la producción de la pala quien carga un camión en 1:40 minutos un camión de 240 toneladas.

- El tiempo de espera en la pala se da muy raras veces pero una sucesión de perdidas ara que una pala pierda 14 minutos al día por espera de los camiones ahora si la espera es con carga en el balde influenciara en el equipo por realizar sobre esfuerzos sobre el equipo.

52

CAPÍTULO IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. Conclusiones - Los estudios de investigación fortalecen el conocimiento de un tema por lo que es importante involucrase más en los temas que falta por estudiar y como está la cual no tiene muchas referencian en nuestro país.

- La pala para un mejor rendimiento debe cargar siempre a ambos lados y sin dejar de lado la seguridad de la máquina y sus alrededores.

- Los modelos de sistemas como el dispatch es una herramienta muy útil pero siempre el hombre puede mejorar algunos aspectos y aportar conocimientos para las mejoras y mejor toma de decisión.

- Que la visibilidad de los conductores de los camiones aumenta el rendimiento en un 10 %. Por lo que siempre la carretera siempre tiene que estar en buenas condiciones.

5.2. Recomendaciones - La pala siempre debe cargar a ambos lados para un mejor rendimiento. - No se debe hacer esperar a la pala (y si espera que lo haga con la pala vacía).

- No debe haber colas de camiones por más que sean de 30 segundos. - No debe haber camiones en espera se pierde combustible y acaba la vida de la maquina en horas operacionales.

- El estado de la carretera siempre en buenas condiciones para que no genere polvo y así de esta manera tener buena visibilidad.

- No tener interferencias con otros equipos de limpieza u otros camiones siempre estar en coordinación con la central.

BIBLIOGRAFIA 1. Caterpillar Performance Handbook, Edicion 40 2. Komatsu Specifications and Aplication Hnadbook 3. Mine To Mill “Optimización en el Tiempo de Carguío y Descarga”. 4. Ph..D. Tadeusz Golosinski “PLANIFICACION Y DISEÑOS DE RAJO ABIERTO”. Diplomado en planificación y diseño de minas superficiales y subterráneas. 5. Sturgal John R. 2000. “Optimización y simulación de operaciones mineras” UNI, 2000-II. Ciclo de Charlas de Planeamiento Minero”.

ANEXOS

ANEXO 1: Camión en Espera Fuente: Propia

ANEXO 2: Camión en espera Frente al jefe de turno Fuente: Antamina S.A.

ANEXO 3: Exceso de Camión Fuente: Propia

ANEXO 4: Pala Cargando a un solo lado Fuente: Antamina S.A.

ANEXO 5: Pala Y Camión Trabajando En Polvo Fuente: Darko Louit. Centro de Minería PUC.

1. Tiempo Operativo W = Efectivas + demoras 2. Tiempo en Reserva S = Reservas programadas + Reservas no programadas 3. Tiempo en mantenimiento M = Mantenimiento Programado + Mantenimiento no Programado 4. Tiempo ajeno al mantenimiento F = accidentes + otros

5. Tiempo no Operable (Dow) TNO = M+F 6. Tiempo Total TT = (TO+TNO) = (W+S+M+F) 7. Disponibilidad Física (%) DF = (W+S)/ (W+S+M+F)

8. Uso de la disp. Fisica (%) UD = W/(W+S) ANEXO 6: Tabla Resumen De Tiempos En Una Faena Minera Fuente: Darko Louit. Centro de Minería PUC.