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 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
Referencia bibliográfica
1. "Curso Métodos de Explotación Superficial" Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco, Apuntes de clases (1988 – 2002)
2. Selección de camiones, tractores, etc. Shougang Hierro Perú (2000 – 2002)
3. Calder P.N. "Tópicos de Ingeniería de Minas a Rajo Abierto", Chile, 2000.
4. Kennedy E. "Surface Mining", SME, New York, 1994.
5. Manuel Díaz del Rio "Manual de Maquinaría pesada" Madrid, 2005
Autor:
Ing. Dionicio Gutiérrez Q.
2013
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