Maquinaria minera II (página 4)

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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Bibliografía

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Autor:

Ing. Dionicio GUTIERREZ QUISPE

Docente

Cusco-Perú

2015