CAPITULO V
Evaluación de la
flota de camiones y palas
5.1. Redes básicas de
transporte
Comenzando en la chancadora, la ruta conduce hacia
afuera y hacia adentro del Tajo. Generalmente, el tráfico
corre en ambas direcciones y está compuesto tanto de
camiones de carga como de varios tipos de vehículos de
servicio. Debido a su gran tamaño, los camiones de carga
no están autorizados a pasarse uno al otro durante el
recorrido. La flota contiene usualmente camiones de diferentes
características, con las unidades más lentas, que
disminuyen el rendimiento general de la flota.
Durante su descenso por la rampa de acceso, los camiones
encuentran desvíos conducentes a los distintos bancos de
trabajo. Estas rutas se desvían a su vez hacia las
distintas posiciones que la pala cargadora ocupa en un cierto
banco. La decisión respecto a qué desvío
tomar, se puede controlar de varias maneras. La más simple
de ellas, es la de fijar el recorrido de un cierto camión,
indicándole al operador, al comienzo de cada turno de
trabajo, la pala a la cual deberá proceder. Otros
métodos utilizan un despachante, el cual a través
de una radio, asigna recorridos a los camiones cuando
éstos llegan a un desvío, como así
también por medio de sistemas de despacho
computarizados.
Una vez en la zona de la pala y de haber otros esperando
a ser cargados, el camión entra en línea de espera.
Existen métodos, como el de double back up (doble
reverso) tendientes a minimizar el tiempo entre cargas
(spotting times). Una vez completada la carga del
camión, éste mismo procede por la ruta hacia el
destino indicado, usualmente la chancadora, la pila de escombros
o la pila de lixiviado. El camión avanzará
más lentamente cuando suba la rampa cargado de
material.
El tiempo de cada ciclo de un camión
dependerá, entre otras cosas, de las esperas requeridas en
los puntos de carga y descarga, de interferencias con
vehículos más lentos durante el recorrido (los
cuales no pueden ser pasados) y de la velocidad a la que los
distintos conductores proceden bajo variadas
condiciones.
Los tiempos de carga a camión son en
función de las condiciones de fragmentación
resultante, de la necesidad de reposicionamiento de la pala, etc.
Como resultado, los tiempos del ciclo de transporte exhiben una
cierta dispersión que hace necesaria la
determinación estadística del valor medio de los
tiempos de carga y transporte con el fin de poder estimar el
volumen de producción para cada turno.
Los puntos de mayor tiempo de espera para el
camión. En muchas ocasiones, la chancadora suele trabarse
por rocas de excesivo tamaño, parando la operación
de descarga hasta que el problema haya sido solucionado. Al ser
la chancadora utilizada por todos los camiones transportando
mineral, una falla de la misma, será mucho más
seria que de producirse en una de las varias palas en
operación.
Los procedimientos utilizados para reabastecer de
combustible a los camiones, para los cambios de turno y para los
almuerzos, afectan la eficiencia general de la operación
como también lo hacen aquéllos establecidos para el
programa regular de mantenimiento, roturas inesperadas de equipo
y disponibilidad de repuestos.
Las grandes minas a tajo abierto, suelen tener
más de 50 camiones y 10 palas en la operación,
generalmente de varias marcas o modelos. La predicción de
los rendimientos de un sistema tan complejo mediante
cálculos manuales, utilizando los tiempos promedios del
ciclo de carga, transporte y descarga, resulta sumamente
difícil. Por ejemplo, de querer aumentar la
producción en un 25%, se tiene al alcance varias
alternativas, entre ellas la de incorporar más camiones y
palas, las que posiblemente tengan distintos rendimientos de las
unidades existentes, y otra mediante adiciones a la planta de
chancado. Obtener la alternativa de menor costo es una tarea tan
importante como compleja. La manera más efectiva de
analizar la interacción entre palas y camiones es mediante
el uso de modelos de simulación de redes.
5.2. Modelos de simulación basados en estudios
de tiempos
La Figura, muestra un simple circuito de transporte y
típicos histogramas de frecuencia vs. Tiempo para las
etapas de transporte, carga y descarga. Esta información
de tiempos puede ser obtenida ya sea por observadores
cronometrando los tiempos o bien como sucede en las grandes
operaciones modernas, controlando el sistema de despacho de
camiones mediante el uso de sistemas telemétricos o de
GPS. Los tiempos de cada operación son registrados
independientemente. Por ejemplo, se registra el tiempo requerido
por una cierta unidad para recorrer una cierta distancia del
trayecto cuando no es interferida por unidades más lentas.
La interferencia entre unidades rápidas y lentas, los
tiempos de espera, etc., son considerados en el proceso de
simulación del modelo. Los tiempos de transporte para cada
tipo de camión, cargado y descargado, son requeridos para
cada tramo de la ruta. Similarmente, los tiempos de carga y
descarga, son requeridos para cada tipo de camión para las
distintas palas y puntos de descarga.
Durante el proceso de simulación, los camiones
son circulados por la red de transporte de acuerdo a una serie de
normas tales como la asignación de palas. Cuando un
camión entra en un cierto segmento de la red, se le asigna
un tiempo de transporte aleatorio basado en la información
obtenida durante el estudio de tiempos. Esta técnica es
conocida con el nombre de Simulación de Monte Carlo,
debido a la forma aleatoria en que la información es
seleccionada. Generando, entonces, al azar un número
comprendido entre 0 y 100, el tiempo a utilizar, se determina
leyendo horizontalmente desde el eje vertical de frecuencias
acumuladas hasta la curva de distribución y bajando hacia
el eje horizontal de tiempos.
Aunque es posible hacer el cálculo de la
simulación manualmente, ello demandaría mucho
tiempo y carece de sentido en esta era de computadores
personales. No obstante, lo menciono con el propósito de
enfatizar que el procedimiento de simulación es en
sí una técnica simple y poco sofisticada. El rol
del computador es el de ser una máquina muy eficiente para
procesar números. El proceso de simulación no
incluye elementos teóricos, tan sólo estamos
moviendo camiones a lo largo de la red, de acuerdo a reglas
preestablecidas y a rendimientos observados para las distintas
unidades en operación. Un buen programa de
simulación, realizará los cálculos
rápida y económicamente, manteniendo un registro de
la información resultante del proceso.
En las estadísticas de producción para una
pala durante la simulación de un turno de 8 horas, se
observa que a medida que se incrementa el número de
camiones, la producción aumenta al principio en forma
lineal y luego decae a medida que un exceso de camiones es
asignado a la pala. Las condiciones de excavación
(fragmentación) tienen mucha influencia en los resultados.
Dichas condiciones fueron clasificadas por los ingenieros que
manualmente coleccionaron los datos del estudio de tiempos. Es
evidente que lo primero que se debe hacer es eliminar las escasas
condiciones de excavación mediante el mejoramiento de la
fragmentación, aunque ello no es fácil de conseguir
al corto plazo. Existe un obvio trueque o intercambio
económico de asignarse más camiones a una cierta
pala, por un lado aumenta la producción y, por el otro,
aumentan los costos unitarios de operación. Los costos de
capital y personal operario, son factores muy significativos en
la operación de camiones de carga.
La simulación basada en estudios de tiempos tiene
ciertas desventajas relacionadas con las condiciones y
configuración de la red de transporte. Los estudios de
simulación pueden ser útiles cuando se selecciona
equipo para una mina nueva, no obstante, al no existir
información directa de estudios de tiempos, se
deberá recurrir a estimaciones basadas en experiencias
extraídas de otros lugares. La configuración de la
red de transporte, tiende a cambiar con frecuencia. La
mantención actualizada de los datos demandaría
mucho tiempo y sería poco práctica de hacerse la
misma manualmente. Es preferible estimar los tiempos de
transporte mediante un proceso de cálculo que permita
mantener la capacidad de seleccionar los tiempos en forma
aleatoria a partir de histogramas reales. Ello se verá en
la siguiente sección.
5.3, Modelos de simulación basados en
cálculos de rendimiento
La velocidad de un camión desplazándose a
lo largo de un tramo de la red de transporte puede calcularse
conociendo la fuerza rimpull generada por el
camión en función de la velocidad. Dicha fuerza,
actúa en dirección paralela a la superficie de la
ruta generada por la potencia de tracción del motor
durante la aceleración o la capacidad de frenado de los
frenos durante la desaceleración.
La Figura es un gráfico de rendimiento
correspondientes a un camión Titan T- 2000 fabricado por
Marathon LeTourneau. El camión es propulsado por motores
eléctricos en las ruedas, alimentados por un motor diesel.
Su capacidad de carga es de 200 toneladas cortas (182 metros
cúbicos). Durante tramos descendentes los motores
eléctricos actúan como generadores, alimentado a
través de una serie de bancos resistores que le permiten
actuar como frenos dinámicos. El camión cuenta
también con un sistema de frenos convencional usado
generalmente para controlar la unidad a bajas velocidades cuando
el sistema dinámico no se encuentra disponible. Por encima
de la velocidad máxima recomendada, el sistema de frenos
dinámico puede dejar de funcionar, debido a la limitada
capacidad de los bancos resistores, resultando en una
situación incontrolable.
El gráfico superior, muestra la fuerza de
desaceleración disponible en función de la
velocidad del camión durante el frenado. Dicho
gráfico, es normalmente utilizado para determinar la
velocidad máxima a la cual el camión puede avanzar
en rampas descendentes manteniendo su capacidad de frenado
mediante el uso del sistema dinámico de frenos.
El gráfico inferior, muestra la fuerza
rimpull disponible en función de la velocidad del
camión durante períodos de aceleración.
Dicho gráfico, es normalmente utilizado para determinar la
velocidad máxima estable que el camión puede
sostener cuando avanza cargado en rampas ascendentes.
Antes de examinar estos gráficos más
detalladamente, analicemos el significado de los siguientes
términos:
Pendiente de la ruta: Es la diferencia en
elevación del eje central de la ruta expresado como
porcentaje de la distancia horizontal a lo largo de mismo eje.
Por ejemplo, una pendiente de -10%, representa una caída
vertical de 10 metros en 100 metros horizontales.
Resistencia a la rodadura: La fricción
entre las cubiertas y la superficie de la ruta actúan en
oposición al movimiento del camión. La Tabla 3.1,
lista valores de resistencias a la rodadura expresados como
porcentaje equivalente de la pendiente de la ruta de
transporte.
La razón por la cual se la expresa como
porcentaje equivalente de la pendiente de al ruta de transporte
es para poder sumarla (en pendientes positivas) o restarla (en
pendientes negativas) de la pendiente actual de la ruta y poder
determinar la resistencia total de la misma. Como se muestra en
la Figura 3.4, la resistencia total se utiliza tanto en los
gráficos de frenado dinámico como en los de
rendimiento. La equivalencia de los porcentajes de resistencia a
la rodadura y de pendiente, se explica a
continuación.
Consideremos un camión pesando 100.000 unidades
estacionadas en una superficie horizontal. Un tractor acoplado al
camión requiere de una fuerza de 2.000 unidades para
moverlo y vencer las fuerzas de resistencia entre las cubiertas y
la ruta.
La resistencia a la rodadura es del 2%. Si el mismo
camión estuviese estacionado sobre una ruta inclinada del
2%, la fuerza descendente, actuando sobre él mismo por
efectos gravitacionales, tendrá también un valor
similar a las 2.000 unidades. (La fuerza gravitacional exacta
será 100.000 x sen (arc tg 0,02) = 1.999,6
unidades.
Siendo los valores de la tangente y el seno muy similar
para ángulos pequeños, la fuerza que actúa
en dirección paralela a la superficie de la ruta, es
aproximadamente igual al producto del peso del camión
multiplicado por la pendiente equivalente (tg).
Por lo tanto, un incremento de pendiente del 2% es
equivalente a un incremento del 2% en la resistencia a la
rodadura. Un camión que circula hacia arriba por una
pendiente del 10% sobre una superficie con una resistencia a la
rodadura del 2%, deberá superar una resistencia total del
12%. Un camión que circula en bajada por una pendiente del
10% con una resistencia a la rodadura del 2%, deberá
suministrar una fuerza resistora (de frenado) del 8% del peso del
camión para evitar que él mismo se
acelere.
Peso bruto del vehículo (PB): es el peso
del camión descargado. Para el T-2000, es de 273.000
libras (181.818 Kg.).
Peso neto del vehículo (PN): es el peso
del camión cargado a máximo, siendo de 673.000
libras (305.909 Kg.) para el modelo T-2000.
Fuerza: (Figura 3.4, ejes verticales en ambos
gráficos). Nos referiremos a ellas como las fuerzas de
retardo y rimpull.
El uso de los gráficos se explica claramente en
la Fig. 46. Como ejemplo, supongamos un camión
cargado al máximo, circulando en rampa descendente con
pendiente del 10% y con una resistencia a la rodadura del
2%.
Trazando una recta a partir de la escala de pesos del
vehículo (673.000 libras, 305.909 Kg.) hasta la escala de
resistencia total, es posible determinar la fuerza de frenado
requerida (53.840 libras, 24.390 Kg.), siempre y cuando el lector
tenga visión perfecta. Se hace notar que el valor
determinado es igual al peso multiplicado por la resistencia
total (673.000 x 0.12 = 53.840). Leyendo horizontalmente desde la
escala de fuerza hasta la curva y luego hacia abajo hasta el eje
de velocidad, se determina una velocidad de 22 millas/hr (35
Km./hr).
Fig. 46. Camión cargado
Esta es la velocidad máxima a la cual el
camión puede desplazarse cargado rampa abajo y mantener
una capacidad suficiente de frenado dinámico para prevenir
que él mismo se acelere.
La Figura 3.5A, es un diagrama que muestra el
camión circulando rampa abajo para las condiciones del
ejemplo desarrollado. Para una pendiente equivalente del 8%,
podemos calcular que la resistencia de la pendiente, es decir, la
componente del peso del vehículo actuando rampa abajo, es
de 53.840 libras (24.390 Kg.). Este valor es el mismo al de la
fuerza de frenado obtenida del gráfico
Se hace notar que las relaciones entre el peso,
resistencia total y fuerza para los gráficos de frenado y
rendimiento, son idénticas (Figura 3.4). El eje vertical
de fuerzas de estos gráficos representa simplemente la
componente gravitacional de la fuerza (ajustada por resistencia a
la rodadura) que es necesaria superar para alterar la velocidad
del vehículo.
Las curvas en sí representan la capacidad de
generar fuerza del camión en función de la
velocidad del mismo. En el caso del gráfico de retardo, la
curva representa la capacidad del sistema de frenos. A altas
velocidades, la fuerza disponible disminuye proporcionalmente a
la capacidad del sistema de absorber energía en la forma
de calor.
Los gráficos de rendimiento, representan la
capacidad del camión para desarrollar fuerza
rimpull, la cual decrece con el aumento de
velocidad.
La Figura 3.5B, es similar a la anterior, pero con el
camión circulando en rampa ascendente. La resistencia
total es ahora del 12%. El gráfico de rendimiento indica
una fuerza rimpull necesaria de 80.760 libras (36.633
Kg.). Como pudimos ver anteriormente, este valor representa el
peso del vehículo multiplicado por la tangente de la
pendiente equivalente. Leyendo horizontalmente desde dicho valor
de fuerza hasta la curva de rendimiento y hacia abajo hasta el
eje de velocidades, se determina un valor de 6 millas/hr (9,5
Km./hr). A velocidades menores a dicho valor, la fuerza
rimpull será mayor que la necesaria y el
camión acelerará. La velocidad indicada representa
la máxima velocidad (en estado estable) a la cual el
camión puede circular rampa arriba en la pendiente
supuesta en el ejemplo.
Las ecuaciones básicas de movimiento
pueden utilizarse con los gráficos dados para estudiar el
desplazamiento de los camiones. Estas ecuaciones son las
siguientes:
v = v0 + a t
s = v0 t + ½ at2
v2 = v02 + 2 as
Donde: v es la velocidad
s es la distancia
t es el tiempo
a es la aceleración
La Tabla 3.1, lista valores típicos de
resistencia a la rodadura para distintos tipos de
superficies.
El camión puede acelerar, circulando cargado en
una pendiente de 8%, con una velocidad estable de 0 a 16 kph en
14 segundos.
En tablas muestran los datos para un camión
cargado frenado en una pendiente cuesta abajo del 10%. De una
velocidad inicial de 32 kph, el camión se detiene en 38
segundos al desplazarse 210 mts. De una velocidad de 40 kph, no
existe una fuerza suficiente del sistema dinámico de
frenos como para desacelerar el camión.
3.4. Tiempos de ciclo del camión y la
compatibilidad de equipos
El tiempo de ciclo de un camión, se refiere al
tiempo promedio requerido por el camión en recorrer un
circuito. El factor de compatibilidad (match factor),
representa el número ideal de camiones asignados a una
pala. Este equivale al tiempo de ciclo total dividido por el
tiempo de carga promedio. El tiempo de ciclo para cada viaje, se
ve afectado por los tiempos de espera en los puntos de carga y
descarga y, además, por interferencias con
vehículos más lentos durante el recorrido, los
cuales no pueden ser pasados, y de la velocidad a la que los
distintos conductores proceden bajo variadas
condiciones.
Los tiempos de carga en la pala, son a menudo, sumamente
variables, debido a las condiciones de fragmentación
resultantes, la necesidad de reposicionamiento de la pala,
etc.
Los puntos de descarga, generalmente en la chancadora,
suelen ser uno de los puntos de mayor tiempo de espera para el
camión. En muchas ocasiones, la chancadora suele trabarse
por rocas de excesivo tamaño, parando la operación
de descarga hasta que el problema haya sido
solucionado.
Al ser la chancadora utilizada por todos los camiones
que transportan mineral, una falla de la misma, será mucho
más seria que de producirse en una de las varias palas en
operación. El resultado final, será que los tiempos
de ciclo de transporte, exhiben cierta dispersión. Una
consecuencia de esto es que no es posible predecir de manera
precisa la generación de turnos con sólo tener
conocimiento del ciclo de camiones y los tiempos de
carga.
Ejemplo 5.1
La Figura 3.6 ilustra una simple red de transporte
utilizada en este ejemplo. Se ubica una excavadora en Punto A. La
distancia desde la pala hasta la rampa principal (Punto B) es 300
mts. con una pendiente de 0%. La distancia de desplazamiento
rampa arriba hasta la salida del pit (Punto C) es de 750 mts. con
una pendiente de 10%. La distancia de desplazamiento desde la
salida del pit hasta la chancadora (Punto D) es de 1000 mts.
nivel.
La resistencia a la rodadura para todos los segmentos
del camino es de 1.5%. Los tiempos promedio de carga y descarga
son de 200 y 100 segundos respectivamente.
La velocidad máxima permitida del camión
es de 48 kph. Cuando el camión se desplaza rampa abajo, la
velocidad máxima es de 40 kph. El tiempo entre cargas
promedio del camión en la pala es de 30
segundos.
Las Tablas ilustran la forma en que se calculan los
tiempos de desplazamiento para cada uno de los segmentos del
camino.
Para comenzar el ciclo el camión abandona la pala
cargada con una velocidad inicial de cero. El camión
acelera y, después de 32 segundos, llega a la entrada de
la rampa principal. De manera coincidente, el camión
alcanza el límite de velocidad de
48 kph en el mismo tiempo. El camión entra a la
rampa principal cuesta arriba a 48 kph
El motor no es capaz de mantener la velocidad de 48
kph.
Con una potencia máxima, el camión
comienza a desacelerar de manera gradual hasta llegar a 13 kph
después de 32 segundos. Esta es la velocidad estable y
constante que puede mantener el motor bajo estas condiciones. La
distancia remanente es recorrida con esta velocidad y
después de 188 segundos, el camión llega al Punto
C, desplazándose a 13 kph.
Ahora, el camión se encuentra en pendiente
horizontal y acelera en 30 segundos hasta alcanzar la velocidad
límite. El camión deberá desacelerar hasta
detenerse al final del camino. Para determinar el tiempo
requerido para detenerse, se aplican los frenos y podemos ver que
el tiempo requerido es de 13 segundos al desplazarse 99
mts.
Le permitimos al camión desplazarse con una
velocidad máxima para entrar a 99 mts. al final de la
rampa y luego aplicar los frenos. El tiempo total para este
segmento es de 88.5 segundos.
Después de descargar en la chancadora, el
camión abandona Punto D, descargado, y acelera hasta
alcanzar una velocidad máxima en 9 segundos. El
camión deberá desacelerar hasta 40 kph antes de
entrar rampa abajo (Punto C). Esto requiere de 3 segundos. El
tiempo total para este camino es de 78 segundos. El camión
se desplaza por la rampa principal cuesta abajo con una velocidad
constante de 40 kph, requiriendo 68 segundos.
Finalmente, el camión acelera hasta alcanzar la
velocidad límite de 48 kph después de haber
abandonado la rampa principal, y comienza a frenar a medida que
se aproxima a la pala para detenerse. El tiempo total es de 26
segundos.
La tabla superior (Tabla 3.12) es un resumen de los
resultados. El tiempo de ciclo total, incluyendo el tiempo entre
cargas, tiempo de carga, tiempo de descarga, es de 811 segundos.
El factor de compatibilidad resultante entre la pala y los
camiones, es de 3.53.
De acuerdo a lo indicado en Tabla 3.12, esta es una mala
combinación de circunstancias, por lo que
deberíamos modificar los parámetros en caso que sea
posible.
5.5. Factores que controlan la velocidad del
camión
La velocidad del camión, dependerá de
numerosos factores. Las características de rendimiento del
motor y el sistema de frenos, la pendiente y la resistencia a la
rodadura del camino, son los parámetros más
importantes.
La mayor parte de las operaciones establecerán
límites de velocidad en variadas situaciones, a fin de
asegurar las condiciones operacionales. El trasladarse pendiente
abajo y cargado o aquellas intersecciones de caminos, son
ejemplos de áreas en las cuales es necesario disminuir la
velocidad. La pendiente del camino, la resistencia a la rodadura
de la superficie del camino, y las condiciones climáticas,
incluyendo la visibilidad, resultan ser factores importantes. La
velocidad a la que los distintos conductores proceden bajo
variadas condiciones, es un aspecto fundamental.
Los tiempos de ciclo del camión y el factor de
compatibilidad
El tiempo de ciclo de un camión, se refiere al
tiempo promedio requerido por el camión en recorrer un
circuito, de acuerdo a lo mostrado en Figura 3.1. El match
factor o factor de compatibilidad, representa el
número ideal de camiones que se deberían asignar a
una pala. Este equivale al tiempo de ciclo total dividido por el
tiempo de carga y los tiempos entre cargas promedio. El tiempo de
ciclo para cada viaje, se ve afectado por los tiempos de espera
en los puntos de carga y descarga y, además, por
interferencias con vehículos más lentos durante el
recorrido, los cuales no pueden ser pasados, y la
congestión general del tráfico.
Los tiempos de carga en la pala, son a menudo, sumamente
variables, debido a las condiciones de fragmentación
resultantes, la necesidad de reposicionamiento de la pala, etc.
Los puntos de descarga, generalmente en la chancadora, suelen ser
uno de los puntos de mayor tiempo de espera para el
camión. En muchas ocasiones, la chancadora suele trabarse
por rocas de excesivo tamaño, parando la operación
de descarga hasta que el problema haya sido solucionado. Al ser
la chancadora utilizada por todos los camiones transportando
mineral, una falla de la misma, será mucho más
seria que de producirse en una de las varias palas en
operación.
Los procedimientos utilizados para reabastecer de
combustible a los camiones, para los cambios de turno y los
almuerzos, afectan la eficiencia general de la operación
como también lo hacen aquéllos establecidos para el
programa regular de mantenimiento, roturas inesperadas de equipo
y disponibilidad de repuestos. Cuando los cambios de turno y las
horas de almuerzo se dan en un lugar y hora coincidente, se
produce una aglomeración de camiones y disminuye la
eficiencia del sistema.
La modelación con información de tiempo
real
Los modernos sistemas de despacho computacionales,
incluyendo la tecnología GPS, llevan un registro de los
movimientos de cada vehículo y crean una base de datos
referida al tiempo real de los movimientos de la flota de
transporte. Esto podría proporcionar un método
habilitado para actualizar el modelo basado en las ubicaciones
actuales de las palas, las condiciones de cada camino, etc. Dicho
sistema, obtiene esta información a partir de las veces en
que cada camión pasa por faroles electrónicos
durante su trayecto y a partir de otro tipo de comunicaciones por
medio del conductor y el capataz de turno.
Sería necesario para este tipo de sistema,
identificar todos aquellos atrasos, como por ejemplo, si es que
un camión se atrasa debido a un accidente en el camino.
Los tiempos de ciclo sin interferencia son requeridos por los
modelos de simulación. Según mis observaciones,
estos sistemas no se han desarrollado lo suficientemente como
para obtener de manera fácil información sobre el
tiempo real y, de esta forma, ser capaz de predecir los
requerimientos futuros de la flota de camiones.
Evaluación de la flota utilizando la
simulación
La determinación del número requerido de
camiones y palas, dentro de lo que concierne a los objetivos de
producción, resulta ser un aspecto importante para
cualquier plan minero, incluyendo el comienzo de nueva
operación y durante la planificación de proyectos
futuros.
En ambas situaciones, la información sobre los
datos de tiempo real, no se encuentra disponible, los
cálculos para las curvas de rendimiento modificadas por
las reglas de sentido común existentes y la
incorporación de elementos, como es el azar, en los
tiempos de carga y descarga, entregan el mejor método. Los
estudios sobre simulación, se pueden utilizar en la
evaluación de adiciones propuestas a la flota tal como la
incorporación de un sistema computarizado de despacho de
camiones o agregando nuevos camiones a la flota, los cuales
cuentan con diferentes características de rendimiento. Se
presentarán ejemplos de estos estudios en las siguientes
secciones.
CAPITULO VI
Selección de
equipos y estimación de la producción
6.1. Generalidades
Para una gran mina a tajo abierto, como por ejemplo,
aquélla cuya capacidad anual es de 100 Mt (-250.000 tpd) y
una vida de 20 años, el valor actual neto de los costos
operacionales y capitales, sin incluir los de planta y el resto
de las actividades fuera del pit, se encontrarán en el
rango de los 1000 Millones de Dólares.
Para la flota de camiones y palas, los costos laborales
anuales se acercarán a los 15 Millones de Dólares,
en tanto que los suministros operacionales y de
mantención, se encontrarán en el rango de los 45
Millones de Dólares.
Estos costos son muy comunes, a modo de compatibilidad
óptima, entre las diversas unidades operativas. Si el
tamaño del camión no es compatible con el de la
pala, la productividad se verá adversamente afectada, como
se mostrará en el presente Capítulo.
Se pudo ver en Capítulo 1 que el tamaño de
la pala es una consideración importante en la
determinación de la altura del banco. Esta última
juega un rol primordial en la determinación de la
productividad, selectividad y seguridad. La decisión en
cuanto a los tamaños y tipos de equipos a adquirir, es una
parte importante para cualquier estudio de factibilidad de una
mina. El objetivo es seleccionar los equipos por medio de los que
sea posible lograr los objetivos de producción del plan
minero, minimizando a la vez los costos operacionales y
capitales, y garantizando un medio laboral seguro.
Selección de mano de obra y
equipo
La selección de mano de obra y equipamiento,
están directamente relacionadas. El régimen de
turnos utilizado en una mina en particular, dependerá de
las preferencias y condiciones locales. Los turnos de doce horas
con una extensión de días libres, están
llegando a ser bastante comunes. En áreas más
distantes, los programas de 7 a 10 días de trabajo
seguidos de un período de descanso proporcional
también son bastante frecuentes. Es necesario tener bajo
consideración los efectos de trabajar en condiciones
climáticas severas, tales como la altura, condición
muy común en Perú, y el sistema de turnos de
días de trabajo y período de descanso en minas a
gran altura. Se está avanzando con numerosos e importantes
estudios en esta área de la investigación
fisiológica.
Basándose en los objetivos de producción
del plan minero, se determinarán los requerimientos
laborales y de equipos para lograr estos objetivos.
Debido a la naturaleza parcialmente fortuita en la
eventualidad de fallas de los equipos y la experiencia de
operadores con problemas de carácter personal, la
disponibilidad operaria y de equipamiento variará de turno
en turno. En un día en particular, habrá muchos
camiones disponibles para la cantidad de máquinas
excavadoras, y también muchos operadores de
máquinas excavadoras.
Resulta importante desarrollar una fuerza laboral, la
cual incluya políticas de "multi-habilidades". Un operador
de camión, por ejemplo, que sea capaz de apoyar en la
operación de una máquina excavadora cuando se
requiera, resulta de gran significancia para equilibrar los
requerimientos laborales y de equipos. Es posible utilizar una
reserva de trabajadores para llevar a cabo tareas que puedan
programarse a medida que se vaya disponiendo de
personal.
Estimación de la producción de las
palas
En una planilla de cálculo sencilla se puede
utilizar para estimar la producción de una máquina
excavadora.
Las propiedades básicas son las
siguientes:
1) Densidad de la roca, en g./cc, TN/m3
.
2) Factor de Esponjamiento: Aumento en el volumen
de la roca en el balde de la pala. Los valores típicos
son: 1.1 para arena seca; 1.5 para roca bien fragmentada; y 1.65
para grandes fragmentos de roca rectangulares (en forma de
ladrillos), típicos de la taconita.
3) Factor de Llenado: Indica el porcentaje del
volumen del balde, que normalmente está ocupado. Este
depende de la geometría de la pila de desechos y la
calidad de estos. Los valores típicos son: .70 para
perfiles bajos de desechos y pies duros; .90 para condiciones
normales y 1.0 a 1.1 para condiciones ideales con excelente
fragmentación.
4) Tiempo de Ciclo de la Excavadora: Tiempo
requerido para cargar y situar un balde de roca en el
camión. Las palas, las cuales rotan de manera circular,
requieren de mucho menos tiempo que las máquinas
cargadoras frontales, las cuales tienen que trasladarse desde la
pila de desechos hasta el camión. El tiempo depende
también de la compatibilidad de la máquina
excavadora y del camión, la calidad de las condiciones de
excavación y del tamaño de la máquina
excavadora. Los valores típicos para las grandes
máquinas excavadoras son: 30 a 35 seg. para las palas; y
55 a 70 seg. para máquinas cargadoras
frontales.
5) Disponibilidad Mecánica: Para los
equipos mineros, la disponibilidad mecánica (DM) se define
como (tiempo programado – tiempo de mantención) dividido
por el tiempo programado. El tiempo de mantención incluye
tanto la mantención programada y las fallas de los
equipos.
6) Utilización: La utilización de
los equipos (U) es el porcentaje del tiempo mecánicamente
disponible en que el equipo se encuentra operando y realizando su
función principal. Los tiempos de pausas, retrasos por
cambios de turno, cierres de la mina debido a efectos de
tronadura, etc., se deducen del tiempo disponible. La
utilización equivale a (horas mecánicamente
disponibles – retrasos operativos) dividido por las horas
mecánicamente disponibles.
7) Programa de Extracción Anual: La
cantidad de tiempo expresada en días en que la mina opera
al año. Es posible obtener una autorización para
aquellos días perdidos (cierre de la mina) debido a
condiciones climáticas severas, etc.
8) Eficiencia Operativa (E): Porcentaje del
tiempo en que la unidad está realizando su función
principal, E = DM * U.
En el ejemplo de Tabla 4.1, una pala de 20.7 m3 con una
disponibilidad mecánica y una utilización del 80%,
produce 52.653 TN./día. Hay una buena compatibilidad con
un camión de 200 toneladas, el cual ha sido cargado en 7
ciclos.
Si se utiliza un camión con una capacidad de 240
toneladas, la compatibilidad entre pala y camión
será escasa. Por ejemplo, la pala podría dejar de
cargar después de los 8 ciclos, dejando al camión
casi cargado con sólo 228,5 toneladas. De forma alternada,
la pala podría realizar el 9º ciclo con el balde
lleno a la mitad.
En cualquiera de los dos casos, la eficiencia se
verá reducida de manera importante. La compatibilidad
entre el camión y la excavadora es una
consideración muy importante para la selección de
equipos.
Esta estimación de la producción, no
considera el número de camiones requerido. Se supone que
habrá camiones disponibles en la pala para ser cargados
siempre y cuando la pala pueda cargarlos.
Al seleccionar un tamaño de pala, es necesario
considerar los requerimientos de la producción anual de la
mina, lo cual determina la capacidad requerida total de la flota
de palas. En este ejemplo, si operamos 350 días al
año, 5 de estas palas podrían producir
aproximadamente 92 millones de toneladas al año, en tanto
que 6 palas podrían producir 110,6 millones de toneladas
al año. Si la producción anual requerida fuera de
100 millones de toneladas al año, deberíamos
considerar otros tamaños de palas.
Es importante observar que el tamaño de la pala
debe ser compatible tanto con la capacidad del camión
seleccionado como con el objetivo de producción anual de
la mina. Si la capacidad de la mina tuviera que mantenerse
constante, los requerimientos de la pala también
deberían ser constantes. De hecho, para la mayor parte de
las operaciones en minas a rajo abierto, la capacidad procesadora
es fija. A medida que el pit va ganando profundidad, por lo
general aumenta la razón estéril mineral. Esto
aumenta la capacidad de la mina, requiriendo más palas y
camiones. Asimismo, al ganar mayor profundidad el pit, aumentan
los tiempos de ciclo y los tramos dentro del pit. Estos aumentos
en los tiempos de ciclo, requerirán mayor número de
camiones.
Factor de compatibilidad
El término Factor de Compatibilidad fue definido
en Capítulo 3. Se calcula dividiendo el tiempo de ciclo
total del camión (en trasladarse, cargar, tiempo entre
cargas y descargar) por el tiempo en cargar y el tiempo entre
cargas.
Por ejemplo, suponga que contamos con un circuito
simple, el cual se ilustra en Figura 4.1. El tiempo de ciclo
total es 1800 segundos y el factor de compatibilidad es 9.
Normalmente, el factor de compatibilidad estimado no será
un número par y deberemos decidir si truncarlo hacia
arriba o hacia abajo. En Capítulo 3, se incluyen ejemplos
de esto.
TIEMPO DE CARGA + TIEMPO ENTRE CARGAS = 200
segundos
TIEMPO DE DESCARGA = 100 segundos
Requerimientos de camiones
El número de camiones requerido depende del
número de unidades excavadoras operativas, el factor de
compatibilidad correspondiente a cada una de ellas, y la
disponibilidad mecánica de la flota de camiones. Con una
disponibilidad mecánica de la flota de camiones de un 80%
y una flota de 5 palas con un factor de compatibilidad de 4, el
número de camiones requerido en la flota es:
NT = 5 * 4 / .80 = 25
Tendríamos que comprar 25 camiones y
podríamos operar con un máximo de 20.
Utilización de Palas y
Excavadoras
La utilización de la pala en el ejemplo de
cálculo de la Tabla 4.1 es de un 80%. El 20% del tiempo
cuando la pala se encuentra mecánicamente disponible y
programada para operar, es incapaz de realizar su función
principal, la de cargar camiones, debido a retrasos
operacionales.
Algunos retrasos, tales como aquéllos cuando la
chancadora tiene alguna falla, horas de almuerzo, evacuaciones
del área de extracción debido a tronaduras y
cambios de turno, son comunes tanto para los camiones como para
las palas. El tiempo destinado para la espera de camiones,
está incluido en los retrasos que determinan la
utilización de la pala.
Cuando se utiliza un factor de compatibilidad para
asignar camiones a una pala, el tiempo de espera por los
camiones, no debería prolongarse a menos que el
camión se retrase por causas particulares, que no afectan
la operación de la pala. Esto sólo podría
ocurrir si es que el camión falla mecánicamente.
Sin embargo, se contará con la disponibilidad de camiones
de repuesto para este tipo de fallas mecánicas, dado que
ya se ha decidido anticipadamente comprar un número de
camiones en particular. Si un camión falla, la pala
probablemente se retrasará por un período similar
al tiempo que ocupa en cargar. Por lo general, se
sustituirá el camión antes de entrar a un mayor
retraso de todo el sistema. Los retrasos comunes de la pala
resultan ser parte importante como efecto en los retrasos de los
camiones. Los retrasos más comunes de la pala,
vendrían siendo lejos una causa importante en el retraso
de los camiones.
Cuando la chancadora presenta alguna falla, esta
situación retrasará a todos los camiones que se
encuentran transportando mineral y las palas a las cuales han
sido asignados. Estos retrasos se incluye en la
utilización de la pala. La utilización de los
camiones no se considera de manera separada en este método
de cálculo de producción, dado que éstos no
se pueden utilizar mientras no se utilice la pala. Si se le
asigna a una unidad excavadora el número de camiones al
que se puede adaptar de manera razonable de acuerdo a los tiempos
de ciclo, tal como lo determina el cálculo de factor de
compatibilidad o el algoritmo del sistema de despacho, no es
necesario aplicar un factor de utilización para determinar
el número de camiones a operar. El factor de
compatibilidad asegura que el número requerido de camiones
sean asignados a la pala con el objeto de controlar la
producción de ésta bajo su máxima capacidad
operativa.
Cuando una pala no se encuentra cargando, cualquiera sea
la causa, todos los camiones asignados a esa pala se
retrasarán por un tiempo similar. Un sistema de despacho
automatizado mediante el cual se localicen los camiones lejos de
las unidades excavadoras que presentan diversos retrasos,
podría reducir los retrasos experimentados por los
camiones. Esto supone que está disponible otra unidad
excavadora que pueda adaptarse a un mayor número de
camiones, pero a menudo no es el caso, si es que se asigna en
primera instancia el número apropiado de
camiones.
Por retrasos relativamente cortos de las unidades
excavadoras (<30 min.), se verá generalmente afectado
el número equivalente de camiones que se encuentren
operando con la unidad excavadora. Para períodos de tiempo
más largos, se deberá añadir otra unidad
excavadora o los camiones originalmente asignados a la unidad
excavadora, la cual ha fallado, deberán ser sacados de
línea. En los tipos de ejemplos aquí presentados
para estimar la producción por turno, se supone que una
excavadora que falla, se debería reemplazar durante el
cambio de turno, y que los retrasos ocurridos durante este
proceso de reemplazo, están incluidos dentro del factor de
utilización de la pala.
Cuando un camión presenta fallas, el efecto en el
sistema no es tan grande como para una unidad excavadora. La
excavadora se retrasará por el tiempo equivalente al
tiempo de carga, si es que otro camión no puede ser
reemplazado antes de su tiempo de llegada programado por el
sistema de despacho a la unidad excavadora. El camión se
deberá reemplazar antes de esperar a que se produzca un
efecto mayor en el sistema, asegurándose de mantener una
reserva de camiones disponibles. Esta situación resulta
ser mucho más realista para los camiones que para las
excavadoras, debido a que el tamaño de la flota de
camiones es más grande.
6.6. Disponibilidad y probabilidad
La probabilidad de la disponibilidad mecánica de
los equipos depende del tipo de programa de mantención a
aplicar. Una mantención preventiva y planificada puede
reducir el número de posibles fallas, pero este tipo de
eventos siempre serán parte importante de la
no-disponibilidad de los equipos.
A continuación se presenta un planteamiento, en
el cual se supone que el tiempo no disponible de un equipo
consiste en las posibles fallas que éste pueda presentar y
en que la probabilidad de que parte de este equipo se encuentre
disponible en un día determinado, es equivalente a su
disponibilidad mecánica.
La Figura 4.2, ilustra las distribuciones de
probabilidades acumulativa e individual para una flota de 20
camiones con una disponibilidad mecánica de 0,5 (la
probabilidad de que el equipo no falle durante un período
de tiempo determinado), basándose en una
distribución binomial de probabilidades.
Por ejemplo, para una pala, si es que:
P equivale a la probabilidad de que una pala
esté disponible.Q equivale a la probabilidad de que una pala no
esté disponible.
(P * Q) n = 1.0
Si existen "n" palas en la flota, la Distribución
Binomial es (P * Q) n.
Para una flota de 5 palas:
(P + Q)5 = P5 + 5 P4 Q + 10 P3 Q2 +
10P2 Q3 + 5 P Q4 + Q5
Observe que P5 es la probabilidad de que todas las 5
palas estén disponibles, 5 P4 Q es la probabilidad de que
4 palas estén disponibles, etc. Estos coeficientes de
probabilidad se pueden calcular fácilmente utilizando una
función de planilla de cálculo.
6.7. Distribuciones combinadas de
equipos
Al operar una flota de camiones y excavadoras, el
número de excavadoras y camiones debe ser compatible
Fig.47. El número de camiones que se pueden asignar a una
excavadora, depende del tiempo de ciclo total, el tiempo que
demora el camión en ser cargado, trasladarse, descargar y
volver a cargar nuevamente. El tiempo de carga, depende de los
tamaños relativos del balde de la excavadora y la tolva
del camión, las propiedades de la roca, etc., tal como se
discutirá más en detalle posteriormente en este
capítulo.
Al operar una flota de camiones y excavadoras, debemos
calcular las probabilidades de las diversas combinaciones de
equipos que se encontrarán disponibles cualquier
día en particular. Figuras 4.3 y 4.4 muestran un listado
de las probabilidades de los diversos números de camiones
y palas disponibles, en base al número total de unidades
en la flota y su disponibilidad mecánica. La probabilidad
de tener exactamente 15 camiones operando, bajo las condiciones
de la Figura 4.3 (20 camiones con una disponibilidad
mecánica de 80%), es de .1746. La probabilidad de tener
exactamente 3 palas operando bajo las condiciones de la Figura
4.4, es de .205. Bajo las mismas condiciones, la probabilidad de
tener exactamente 15 camiones y 3 excavadoras operando, es el
producto de las dos probabilidades (.1746 x .205 = .0357) o 3.6%
del tiempo.
En Tabla 4.2, se entregan las probabilidades de los
diversos números de camiones y palas disponibles que se
combinan en una sola Tabla, la cual entrega las probabilidades
combinaciones de equipos operando para una flota de 5 excavadoras
y 25 camiones, ambos con una disponibilidad mecánica de
80%. Por ejemplo, la probabilidad de tener exactamente 16
camiones y 4 palas operando en un día determinado es de
.0121. Observe que la suma de todas las posibles probabilidades,
es igual a 1.0.
La Tabla 4.3, es similar a la Tabla 4.2, pero presenta
el número de días en que se dan diversas
combinaciones de equipos, basándose en un año de
350 días operativos, y que se han obtenido multiplicando
los números de Tabla 4.2 por 350.
El factor de compatibilidad (match
factor)
Para lograr los objetivos de producción, se
requiere de un mínimo de 4,9 palas, por lo tanto, se
comprarán 5 palas. El factor de compatibilidad es de 7.73.
Deseamos operar 7.73 camiones con cada una de las 5 palas, o con
38.7 camiones.
Necesitamos incluir la disponibilidad mecánica
del camión decidiendo el número de camiones que se
deberá comprar. En este caso, el cálculo indica
48.3, así que por lo tanto estaríamos comprando un
mínimo de 49 camiones. Observe que si estuviéramos
operando con una flota de palas con diferentes factores de
compatibilidad, tendríamos que sumar los factores de
compatibilidad, truncar este número hacia arriba y dividir
por la disponibilidad mecánica para determinar el
número de camiones requerido.
La capacidad de producción estimada es de
102.300.297, más de las 100 millones de toneladas
requeridas. Sin embargo, tendríamos que estudiar los
requerimientos de equipos considerando los costos laborales y
probabilidades como se hizo anteriormente, previo a la
modificación de esta selección de
equipos.
Compatibilidad de Camiones y Palas
En este ejemplo, con una pala de 21.5 m3 y un
camión de 220 toneladas, el camión contiene 217
toneladas de carga después de haber completado 6 circuitos
circulares o 180 segundos. Se da una buena compatibilidad entre
la pala y el camión. No será necesario realizar un
séptimo circuito.
Estos valores, 217 toneladas y 180 segundos, se utilizan
entonces para determinar la producción de la pala y el
factor de compatibilidad. Si es que el tonelaje, después
de haber completado 6 ciclos, resulta en sólo 200
toneladas, como por ejemplo si es que el tamaño del balde
es un poco más pequeño, podríamos optar por
añadir un séptimo circuito con el balde
parcialmente lleno y aumentar la carga a 220 toneladas con un
tiempo para cargar de 210 segundos. Observe que si la capacidad
máxima del camión no se aprovecha, esto
requeriría de una compra de camiones mayor de lo
requerido. La compatibilidad de la capacidad del camión
con un número par de la pala, es un aspecto muy importante
en la selección de una flota de palas y camiones. Si la
compatibilidad no es excelente, se deberá seleccionar una
capacidad distinta del camión y otro tamaño de
pala. Cualquier fallo en esto podría implicar un error muy
caro.
6.9. Análisis probabilística de
producción
A fin de investigar esta condición, necesitamos
estimar las toneladas diarias por camión que la pala puede
producir con una disponibilidad mecánica de 100%. Se
define la disponibilidad mecánica como probabilidad, como
se ha discutido anteriormente. Aquellos días en que la
pala no está disponible, obviamente no producirá
nada. Sin embargo, cuando se encuentra disponible, produce con su
máxima capacidad.
Para calcularlo, debemos determinar la disponibilidad
mecánica de 100%, las toneladas promedio estimadas por
día, alcanzan 73.072 al compararlo con las 58.457
toneladas indicadas en Tabla 4.12 para una disponibilidad
mecánica de 80%. El factor de compatibilidad es de 7.73.
Las toneladas diarias por camión con 7.73 camiones, es de
9,453. Con 8 camiones, se alcanzan 9.134 toneladas.
Esto es porque al destinar más de 7,73 camiones a
la pala, no habrá un aumento en la producción de la
pala. La Tabla 4.13, entrega un listado con el número de
días para un año de 350, en que diversas
combinaciones de equipos se encuentran disponibles. La
producción se calcula utilizando las figuras relativas a
toneladas/día/camión entregadas anteriormente, se
calcula una producción total de 107.8 millones de
toneladas, casi 2.6 toneladas menos que la producción
estimada en Tabla 4.12.
Observe que en Tabla 4.13, se muestra un listado de 40
camiones, habiendo en realidad una flota total de 49 camiones.
Esto es porque nunca entrará en operación un
número mayor a 40 camiones y los días en que
más de 40 camiones estén disponibles, se
sumarán a los días en que los 40 camiones
estén disponibles.
Este ejemplo se puede incluso simplificar al suponer que
todas las palas tiene el mismo factor de compatibilidad y que
todas las palas y camiones tienen la misma Tópicos de
disponibilidad mecánica. Estas suposiciones se descartan
en el Ejemplo 4.6. El Por medio del ejemplo actual fue posible
demostrar la forma en que se incluye un tiempo entre cargas, y
llegar a un factor de compatibilidad que no sea número
par.
Análisis Probabilística Utilizando
Números Aleatorios
Como en los ejemplos anteriores, se supone que la
probabilidad de que un que las equipo en particular esté
disponible un día determinado, es equivalente a su
disponibilidad mecánica. Empleando EXCEL, el comando para
generar un número aleatorio entre 0 y 100, es… ( =
RAND()*100). Es posible comparar este número con la
disponibilidad mecánica, también expresado como
número entre 0 y 100.
Luego, si el número aleatorio es mayor que la
disponibilidad mecánica, el equipo no se encuentra
disponible. Para cualquier día en particular, podemos
determinar qué palas y camiones se encuentran disponibles.
Esto resulta importante puesto que las diversas palas tienen
diferentes productividades. Podemos diseñar una planilla
de cálculo con una columna para los días del
año y otra columna para cada equipo, como se muestra en
Tabla 4.21. Un número aleatorio entre 0 y 100 se calcula
cada día para cada unidad de equipos. La disponibilidad
mecánica de cada excavadora se muestra en Tabla 4.20. Al
comparar el número aleatorio de Tabla 4.21 con la
disponibilidad mecánica, podemos estimar qué
equipos se encuentran disponibles en cualquier día en
particular.
Esto se hace en Tabla 4.22, con un valor de 1 para
indicar que la unidad se encuentra disponible y un valor de 0
para indicar que no se encuentra disponible.
Luego, podemos estimar qué excavadoras se
encuentran disponibles en un día determinado y el
número de camiones disponibles.
Entonces, podemos estimar qué excavadoras
están disponibles en un día determinado y el
número de camiones disponibles, como en Tabla 4.22. Para
Excavadora #1, utilizando los parámetros como los de Tabla
4.20 y los cálculos de Tabla 4.12, la producción
máxima es de 72.411 toneladas diarias, suponiendo una
disponibilidad mecánica de 100%. Si asignamos 6,76
camiones a la excavadora, cada camión producirá
10.716 toneladas diarias, el porcentaje máximo de carga de
la excavadora. Si asignamos 6 camiones, éstos
producirán 6 * 10.716 = 64.298 toneladas. Si asignamos un
séptimo camión, producirá 72.411 –
64.298 o 8114 toneladas.
Suponiendo que el objetivo es maximizar la
producción, se asignan camiones a las palas en base a la
maximización de las TN./día/camión.
Excavadora #1, tendrá mayor prioridad para los 6 primeros
camiones que para el camión número siete. Con este
método de asignar prioridades a las palas en base a las
TN./día/camión, la pala podría despachar el
próximo camión asignado a ella. En este ejemplo,
Pala #1, tiene un factor de compatibilidad de 6.76, según
los cálculos obtenidos a partir de los parámetros
de Tabla 4.19. Si asignamos 6 camiones a esta pala, cada uno
producirá 10.716 TN./día. Si asignamos un
séptimo camión, se producirán sólo
8.114 TN./día. La productividad de cada una de las 5
excavadoras, se indica en Tabla 4.22, para los camiones dentro
del factor de compatibilidad, y para un camión más
allá del factor de compatibilidad truncado hacia
abajo.
Luego, asignamos dos prioridades a cada una de las
excavadoras, dependiendo de si el camión asignado
será inferior o superior al factor de compatibilidad. Esto
se lleva a cabo en Tabla 4.23. Pala #1, tiene la mayor prioridad
dado que sus TN./día/camión son las mayores para
hasta 6 camiones. Cuando los próximos 9 camiones son
asignados, serán enviados a Pala #2. Cuando el
camión #41 es asignado, éste es enviado a Pala
#1.
Todos estos cálculos y asignaciones se hacen
automáticamente por medio de la planilla de cálculo
que, a la vez, genera un informe resumen, representado por Tabla
4.24, incluyendo el tonelaje anual total producido.
6.10. Ejemplo de selección de
equipo de acarreo
La selección de equipos de minado y /o servicio,
están basados en un conjunto de factores, los cuales deben
ser evaluados para obtener la aplicación eficiente
ú óptima de un equipo minero. Del mismo modo,
existen también un conjunto de técnicas que
permiten efectuar una adecuada selección. En este apunte,
se desea mostrar un método cuantitativo que evalúe
las características técnicas, los costos de
operación y mantenimiento y el costo de compra del equipo
minero
Mediante esta evaluación de criterios se
demuestra con gran versatilidad y facilidad la mejor
opción en la selección de equipos.
A: Metodología de
selección
Este método consiste en evaluar tres aspectos
básicos, los cuales son cuantificados y ponderados de
acuerdo a su importancia, cuya sumatoria da la evaluación
final de selección del equipo. Estas son:
a) Evaluación de las
características técnicas del equipo.b) Evaluación de los costos de
mantenimiento, operación y servicios; ofrecidos por el
representante.c) Evaluación del valor o costo de
adquisición y de las facilidades
financieras.
B: Criterios para la
ponderación
Para determinar la importancia que tiene cada una de
estas evaluaciones se debe tener en cuenta los siguientes
criterios:
El performance del equipo.
El costo de la operación.
El costo de adquisición.
Por medio de la estadística se muestra que por lo
general los precios de los equipos no varían en más
de un 20%, por lo que se considera que del total, la
evaluación del costo de compra representa un 20%. El 80%
restante se divide entre la evaluación para las
especificaciones técnicas y el costo de mantenimiento,
operación y servicios. El performance del equipo
determinará cuanto de rentable es, la que por lo general
es mayor a 10%, por lo que se considera a la evaluación
técnica 10% mayor a la del costo de mantenimiento,
operación y servicio.
De este análisis se concluye que:
La evaluación técnica representa
45%La evaluación de mantenimiento y
operación 35%La evaluación del costo de compra
20%
TOTAL 100%
C: Desarrollo del método
Su metodología se basa en:
I. Precisar el tipo de trabajo a
realizar con el equipo
Es fundamental conocer el tipo de trabajo a realizar, ya
que permite determinar las características técnicas
que debe cumplir el equipo y cuales deben ser
evaluadas.
Estas podrían ser definidas analizando los
siguientes aspectos:
La ubicación geográfica de la
mina.Las condiciones climáticas.
La presencia del nivel freático.
Las características del material a
trabajar.El horario de trabajo.
La topografía de la zona.
El tiempo de vida de la mina.
Requerimientos de producción; etc.
II. Elaboración de los cuadros
evaluativos
Definido el tipo de trabajo a realizar, se elaboran los
cuadros evaluativos teniendo en cuenta lo siguiente:
a) Para la evaluación
técnica
1. Elegir de 5 a 10 especificaciones que
estén más relacionadas con el tipo de trabajo a
realizar.2. Asignar a estas especificaciones valores
máximos y mínimos si lo tuvieran.3. Precisar que estas tengan un valor
recomendable y cuantificarlo.4. Determinar si el no cumplimiento de alguna,
descalifica o elimina al equipo de esta
selección.5. Ponderar la importancia de cada
especificación en la evaluación. La escala
más aconsejable es de 1 a 5.6. Determinar una escala de calificación
que generalmente es de 1 a 10 de acuerdo al cumplimiento de
estas con las solicitadas.7. La calificación obtenida en cada una
de estas tres evaluaciones será la sumatoria del
puntaje obtenido en cada especificación multiplicada
por su ponderación.
b) Para la evaluación de
mantenimiento, operación y servicios
1. Considerar el costo de los repuestos, vida
de los componentes y reparaciones en general.2. Determinar la facilidad de
adquisición de los repuestos en el mercado nacional,
mediante distribuidores o representantes establecidos en el
país.3. Considerar la asistencia técnica
ofrecida.4. Establecer el tipo de capacitación
que se ofrece.5. Considerar el performance de estos equipos
en operación en el mercado nacional o
extranjero.6. Considerar el costo de
operación.
c) Para la evaluación del costo de
adquisición del equipo
Se debe considerar lo siguiente:
1. El costo del equipo.
2. Los intereses a pagar.
3. El tipo de financiamiento.
4. Las facilidades de pago.
5. Amortizaciones, etc.
D: Cuadro evaluativo y ponderación de las
especificaciones
Con los criterios y la metodología a emplear se
tiene como resultado el siguiente cuadro para cada
evaluación:
El criterio recomendable es elegir la
especificación más importante y darle la
máxima ponderación. Luego analizar individualmente
cada una, compararla con la más importante y darle una
ponderación con relación a esta.
De acuerdo a las condiciones de trabajo y los criterios
para seleccionar las especificaciones a cumplir, se analiza cual
sería el valor con el que se obtendría el mejor
resultado y este será el valor recomendable.
E: Valoración y obtención del puntaje
de la evaluación
El valor que debe tener una especificación no
puede ser ilimitado, por lo que debe establecerse un rango. Si el
valor de la especificación no cumple con este rango, no
necesariamente elimina al equipo de esta selección,
sólo tendría un puntaje de cero (0). Sin embargo
puede existir algún valor que si no lo cumple lo
descalifique, este es un valor descalificable y hay que
fijarlo.
Para cuantificar la calificación final se realiza
la sumatoria de las evaluaciones teniendo en cuenta el porcentaje
que representa cada una.
F: Aplicación del método:
selección de camiones
Este método ha sido aplicado en distintas minas y
se va a utilizar un ejemplo teórico para seleccionar
camiones de 150 ton, para las minas de hierro de
Marcona.
Selección de camiones
De acuerdo a la metodología explicada
anteriormente, vamos a precisar:
I. Tipo de trabajo a
realizar
1. Las minas de hierro de Marcona son veinte
(20) tajos que se encuentran ubicados en San Juan de Marcona
en una peniplanicie de 800 m.s.n.m. y distante a este en 15
Km.2. El clima es el típico de la costa
peruana. Es una zona árida, con sol todo el año
y un verano que pasa los 30°C de temperatura. Abundante
neblina en las noches.3. El material a transportar es mineral de
hierro magnetita de fragmentación que va de fina a
padronés, que llegan hasta 50 m de radio; con una
densidad promedio insitu de 4.40 g/cc y disparado de 3.14
g/cc.4. Se trabaja las 24 horas del día en
tres turnos de 8 horas cada uno, recorriendo el 80% de rutas
con gradientes de 8% y el resto en horizontal.5. El período de trabajo estimado es de
30 años, con posibilidad de ampliarse.
II. Selección de las
especificaciones
Teniendo en cuenta el tipo de trabajo a realizar y sus
características para la selección del camión
de 150 TN, se han seleccionado las siguientes
especificaciones.
a. Para la evaluación
técnica
La potencia del motor.
La velocidad que desarrolla cargado en gradientes de
8%.El peso, tipo y tamaño de la
tolva.El ángulo de giro.
El ángulo de descarga.
La iluminación.
El sistema de frenado y distancia en la que
para.El Abastecimiento de combustible.
El Confort de la cabina.
b. Para la evaluación de mantenimiento
mecánico, operación y servicios
Abastecimiento de repuesto. Existen-cia de
representantes en Lima.Vida o tiempo para que el motor vaya a su primera
reparación general (costo).Vida o tiempo para la reparación de los
mandos finales (costo).Vida o tiempo para la reparación de la
transmisión (costo).Asistencia técnica en Lima.
Capacitación ofrecida.
Garantía ofrecida.
Lubricación requerida.
Similitud con los camiones que tiene la empresa para
intercambio de repuestos.
Costo de operación por hora
Fig. 47. Distribución de
equipos
.
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Autor:
Ing. Dionicio GUTIERREZ
QUISPE
Docente
Cusco-Perú
2015
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