UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA Y METALÚRGICA
“GESTION Y MEJORA DEL SISTEMA DE MINADO
MINA LAGUNAS NORTE”
TESIS
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO DE MINAS
ELABORADO POR:
WALTER GUZMAN OROSCO GUADALUPE
ASESOR:
ING. TITO LUIS PALOMINO FLORES
LIMA – PERÚ
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
Para optimizar los procesos dentro de un sistema es necesario describirlo y analizarlo adecuadamente: salidas del proceso, expectativas de los procesos posteriores intervinientes, secuencia de actividades, recursos e indicadores.
Luego se debe definir, ejecutar y evaluar los procedimientos de trabajo. Una vez creado un ciclo de actividades del proceso ya establecido se pueden buscar posibles mejoras. Las chancadoras de Mina Lagunas Norte se diseñaron bajo ciertas características del mineral y se construyeron para una producción de 42,000tpd. Paralelamente, se compraron camiones y equipos de carguío cuyas características y productividad estaban acorde a esta necesidad.
La coyuntura de los precios de los metales y otras necesidades llevaron a que se rediseñe todo el proceso de chancado procediendo a aumentar su capacidad a unas 63,000tpd, esto conllevó a que el acoplamiento de los equipos requeridos entre los sistemas de minado (carguío – transporte) y el de chancado se rompiera, convirtiéndose este último en un cuello de botella, también obligando a abastecer a chancadora con dos equipos de carguío generando demoras operativas.
La expectativa del sistema de chancado es tener un flujo constante de mineral.
ABSTRACT
In order to optimize processes within a system is necessary to describe and analyze properly: departures of the process, expectations of the subsequent involved processes, sequence of activities, resources and indicators.
Then we define, implement and evaluate work procedures. Once we have created a series of activities established process can look for possible improvements. The Lagunas Mina Norte’s crushers were designed under certain characteristics of the mineral and were built for a production of 42,000tpd. Meanwhile, we bought trucks and haulage equipment whose characteristics and productivity were consistent according to needs.
The situation of the prices of metals and other necessities involved the use of the process of crushing to increase its capacity until 63,000tpd, in consequence the coupling of the equipment required between mining systems (haulage - transport ) and crushing broke so crushing process became into a bottleneck, also the crusher had to work with two haulage equipment that generated operational delays.
The purpose of crushing system is to have a constant flow of ore.
INDICE
INTRODUCCION
CAPITULO I ENFOQUE Y METODOLOGIA DE ESTUDIO 13
CAPITULO II ASPECTOS GENERALES 21
2.1 UBICACIÓN GEOGRAFICA 21
CAPITULO III MARCO TEORICO 25
3.1 GEOLOGIA 25
3.1.1 Marco regional 25
3.1.2 Geología estructural 27
3.1.3 Estructura mineralizada 28
3.2 PRODUCTIVIDAD EQUIPOS DE CARGUIO 32
3.2.1 Palas hidráulicas KOMATSUPC4000 33
3.2.2 Cargador KOMATSU WA1200 35
3.3 ANALISIS PRELIMINAR DE COSTOS 40
3.3.1 Costo unitario 40
3.3.2 Costo de perforación 40
3.3.3 Costo de voladura 41
3.3.4 Costo carguío 41
3.4 DEFINICION DE SISTEMAS DE MINADO 43
3.4.2 Binomio-pala cargador 46
3.5 DEFINICION DE PROGRAMACIONLINEAL 47
3.5.1 Identificación y definición de variables 50 3.6 DEFINICION DE SIMULACION MEDIANTE GPSS 51
CAPITULO IV DESARROLLO
4.1 MINADO MEDIANTE SISTEMA TRADICIONAL 54
4.1.1 Cuadro de tiempos 54
4.2 MINADO MEDIANTE SISTEMA BINOMIO-PALA CARGADOR 55
4.2.1 Cuadro de tiempos 55
4.2.2 Planteamiento de programación lineal 56
4.2.3 Corrida mediante solver 57
4.3 SIMULACION MEDIANTE GPSS 59
CAPITULO V ANALISIS DE BENEFICIO COSTO
CAPITULO IV IMPACTO EN LA PRODUCCION, SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE
CONCLUSIONES
INDICE DE TABLAS
TABLA 01: Muestra la nomenclatura de los tipos de mineral. 12 TABLA 02: Tiempo promedio esperando camión, Pala/Cargador. 14 TABLA 03: Rango de giro óptimo de la Pala. 32
TABLA 04: Distribución Tiempos Pala. 33
TABLA 05: Distribución de tiempos Cargador. 35
TABLA 06: Match pala- camión. 37
TABLA 07: Distribución de Tiempo hora camión. 39 TABLA 08: Variación de la productividad camión 730E con la distancia. 40 TABLA 09: Variación del costo Vs Fragmentación. 42 TABLA 10: Porcentaje de costos de operaciones Unitarias Lagunas Norte 43
TABLA 11: Análisis de sensibilidad. 58
TABLA 12: Análisis de Restricciones. 59
TABLA 13:Producción del sistema tradicional simulado 61 TABLA 14:Anchos mínimos de los frentes de minado. 64 TABLA 15:Cuadro de simulación de productividad y costo por ciclo
INDICE DE FIGURAS
FIGURA 01: Open Pit Lagunas Norte. 10
FIGURA 02: Plano Mina, zonas de minado. 11
FIGURA 03: Plano acceso a la mina. 24
FIGURA 04: Geiseres del Tatio, norte de Chile. 29 FIGURA 05: Formación de Depósitos Epitermales. 31 FIGURA 06: Carguío con Palas Eléctricas. 33 FIGURA 07: Restricción de carguío por ambos lados. 34 FIGURA 08: Match cargador Wa1200 y camiones Komatsu. 36
FIGURA 09: Carguío sistema Tradicional. 45
FIGURA 10: Carguío sistema binomio. 46
FIGURA 11: Niveles de zonas de minado. 50
FIGURA 12: Diagrama Sistema-Modelo 52
INTRODUCCION
La gran importancia del transporte de materiales dentro de la actividad minera conlleva a realizar estudios exhaustivos de cada paso que lo involucra, donde siempre vamos a encontrar oportunidades de mejora. Luego de generar planes de acción y el desarrollo de estas alcanzaremos menores costos y mayores beneficios en la operación.
Figura 01: Open Pit Mina Lagunas Norte.
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razones económicas no todos estos tipos de minerales son chancados antes de ser dispuestos en el Leach Pad. Algunos son enviados directamente al Leach Pad (ROM) otros a stocks. Los minerales ya sean chancados o no, son dispuestos en celdas diferentes del Pad para un tratamiento específico.
Figura 02: Plano Mina Lagunas Norte indicando las tres zonas de minado (Alexa-Dafne-Josefa).
El proceso de envío de mineral a chancadora se realiza generalmente con dos equipos de carguío en puntos diferentes de minado, sólo así se puede cumplir con el plan de minado establecido debido a que el rendimiento de un solo equipo de carguío no es suficiente “en el tiempo” cuando la chancadora está a su máxima capacidad es aquí cuando se quiere dar mejor utilización a los equipos.
Hay motivos suficientes para realizar un estudio exhaustivo que implica aplicar técnicas adecuadas como análisis estadístico, programación lineal y simulación para
ALEXA
hacer mejor toma de decisiones tendiendo a la reducción de costos, constituyéndose en las herramientas básicas de análisis del sistema de minado y así tomar decisiones acertadas.
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CAPITULO I
ENFOQUE Y METODOLOGIA DE ESTUDIO
El carguío y acarreo constituyen los componentes más gravitantes en el costo de minado de nuestras operaciones mineras, por eso cuando una empresa está trabajando con limitaciones en su capacidad de producción (Sistema de chancado), sus beneficios futuros pueden depender de su habilidad de actuar en el momento oportuno, para obtener mejores beneficios (Sistema de Carguío y Acarreo).
La clave es minimizar costo por unidad de peso (US$/TM) y/o maximizar producción por unidad de tiempo.
En la mina se tiene el siguiente escenario.
• Altos costos por demoras operativas, las cuales se pueden definir como:
- Demora “Pala esperando camion”.
• Restricciones por CARRY BACK (material pegado en tolvas) y dilución de materiales.
• No se trabaja con un stock dinámico que reduzca demoras de espera.
• Diseño de las palas PC4000 Komatsu que no permiten cargar a los camiones dinámicamente por ambos lados (tiempo de cuadrado mayor).
Tabla 02: Muestra como disminuye el tiempo esperando camión cuando se aplica el método en los últimos meses
. Fuente Reporte de Operaciones Mina. Herramientas de Gestión
Es necesario contar con diversos instrumentos que nos permitan ordenar,
medir, comparar y estructurar información, de manera que permitan tanto
generar nuevas ideas como resolver los diferentes problemas que se vayan
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se presentan, se pueden aplicar en cada una de las fases y etapas de cualquier proceso de mejora para:
• Identificar y/o detectar problemas. • Analizar los problemas y las causas.
• Toma de decisiones y selección de alternativas. • Evaluación, control y seguimiento de acciones.
Dentro de las herramientas de gestión de la calidad se usara.
• Diagrama de Flujo.
• Análisis Costo – Beneficio.
• Recolección de datos y selección.
• Medias acotadas y análisis de varianza
• Aplicación de herramientas de optimización.
Con todo esto se busca el mejoramiento del negocio con consiste en La Mejora continua una de las piedras angulas de la mina, sus fases son.
• Planear: en esta fase el equipo define su meta, analiza el problema y define el plan de acción.
• Hacer: Una vez que tienen el plan de acción este se ejecuta y se registra. • Verificar: Luego de cierto tiempo se analiza el resultado obtenido.
TOMA DE DATOS DE CAMPO
A continuación se detallan los tiempos de un proceso de carguío y acarreo de diferentes niveles de minado hacia la chancadora.
Nivel 4160 hacia chancadora
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Cargador Nivel 4070-hacia Chancadora
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Cargador Nivel 4050-hacia Chancadora
Binomio Pala Cargador Nivel 4160 hacia Chancadora
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CAPITULO II ASPECTOS GENERALES
2.1 UBICACIÓN GEOGRAFICA
Comprende una extensión aproximada de 600 Has, con las coordenadas
La flora está compuesta principalmente por diversas variedades de ichu, de mala calidad por el carácter acido de los suelos. En las depresiones y zonas más abrigadas se desarrollan arbustos de 30 cm de alto del tipo Bajcharis e incluso arboles del tipo Ginoxis (EIA Alto Chicama, 2003); estos microclimas también permiten el desarrollo de ciertos cactos y orquídeas. Existe también una diversidad de fauna silvestre, habiéndose llegado a clasificar hasta 70 especies de aves entre los que predominan las perdices, patos, halcones, gavilanes, etc. Entre los mamíferos existen ratones, vizcachas, zorros, cuyes silvestres, escasos venados, entre otros. No menos considerables son las lagartijas y batracios, así como truchas y otros animales acuáticos en ciertas lagunas (EIA Alto Chicama, 2003).
Clima e Hidrografía
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Hidrográficamente se encuentra en un alto geográfico que es a la vez la divisoria de cuencas, de hecho el rio Chicama nace de pequeños afluentes que se encuentran muy cerca del yacimiento y desemboca hacia el Océano Pacifico , Mientras que el rio Chuyungal, que tiene un origen muy similar, pertenece a una cuenca hidrográfica que va desembocar hacia el océano Atlántico. Existen también muchas lagunas en los alrededores, aunque algunas también estacionales, llegando a secarse por completo en la época de estiaje (observaciones del autor).
GEOMORFOLOGIA
La geomorfología está dominada por relieves suaves, abruptamente interrumpidos por los afloramientos cretáceos así como estructuras dómicas de carácter intrusivo resistentes a los procesos erosivos, los cuales no sobrepasan los 200m desde la parte más baja de sus laderas. En las inmediaciones del área del yacimiento los afloramientos cretáceos están compuestos en su mayoría de secuencias silicoclásticas fuertemente inclinadas.
Las extensas pampas que se observan, corresponderían a las superficies de Puna I (Benavides ,1999;Bissig, 2003),las cuales se desarrollaron entre los 4000 – 4200 msnm. Al parecer existen dos estadios erosionales diferentes en la superficie de Puna I, el primero que se desarrolló sobre el basamento cretáceo plegado y el segundo evento que erosiono las secuencia volcánicas de Calipuy.
riachuelos y aguajales en el área, con los que se establece así el relieve negativo, lo cual también sirvió de paso para los flujos de la glaciación pleitocenica.
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CAPITULO III MARCO TEORICO
3-1 GEOLOGIA
La geología es moderadamente compleja pero es frecuentemente predecible, Existe una fuente volcánica que en su mayor parte está fuera del tajo, se puede decir que el yacimiento Alto Chicama se encuentra hospedado muy cerca al contacto de los volcánicos Calipuy con las areniscas cretáceas del Chimú, en efecto la mineralización aurífera se emplazó tanto en las secuencias sedimentarias como en brechas hidrotermales ,tectónicas y freatomagnéticas así como los depósitos piroclásticos dacíticos que sirven de tapa al yacimiento.
3.1.1 Marco regional
anticlinales de la formación Chimú. Que es un conocido metalotecto muy plegado y fallado por la orogenia Andina, que inicio en el Cretácico Superior, esta formación se encuentra subyacente en contacto directo con niveles miocenos (Gauthier y Díaz, 2000) del grupo Calipuy; otro importante metalotecto que alberga regionalmente diversos depósitos epitermales de alta y baja sulfuración asociados a centros volcánicos (Noble & McKee, 1999).
Petersen (1999), hace mención de una gran variedad de yacimientos ubicados en el sector occidental de la cordillera de los Andes, asociados a un magmatismo con tendencia indudablemente paralela a la fosa Perú-Chile. En el Mioceno (Noble and MacKee, 1999) tiempo en el cual se generaron diversos tipos de yacimientos en la franja occidental de la Cordillera de los Andes del norte y Centro del Perú. Son conocidos los pórfidos miocénicos con potencial económico ubicados en la parte septentrional de esta franja metalogenica, como por ejemplo Pashpap yla Granja (Cu Mo), Michikillay (Cu,Mo,Au), Cerro Corona y Minas Conga (Au,Cu), extendiéndose otros más hacia el centro y sur del país.
Existen también yacimientos epitermales de oro de alta sulfuración alojados en rocas sedimentarias ubicados en esta franja metalogenica miocena, en la región Sayapullo-Huamachuco- Santiago de Chuco (Montoya, 1995), particularmente en la areniscas cuarzosas de la Formación Chimú, grupo en el cual se encuentra actualmente operando el yacimiento Alto Chicama.
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trata del volcán Quesquenda, el que suprayace las secuencia sedimentarias del Mesozoico y los flujos piroclasticos del volcán Quiruvilca por el lado oeste.
3.1.2 Geología estructural
El depósito Alto Chicama se ubica estructuralmente entre el Batolito de la Costa y el macizo del Marañón, en las secuencias sedimentarias plegadas de la formación Chimu, en yuxtaposicin discordante con los volcánicos miocenos suprayacente al grupo Callipuy,en un ambiente de subducción y magmatismo relacionados a la orogenia Andina ,por lo que la cordillera de los Andes es paralela al borde continental y la fosa marina.
Se determinaron dos dominios estructurales principales,el dominio de las areniscas y el dominio de los volcánicos, se tomara el dominio de referencia al a estructura de las areniscas debido a su mayor representatividad ,90% del volumen del material en el yacimiento.
La orientación general de la estratificación tiene dirección NNW y buzamiento (~70°) hacia el sur oeste por el lado oeste; hacia el lado este del depósito el
buzamiento es menos empinado, inclinándose tanto al noreste como sureste, dependiendo del flanco del sinclinal o anticlinal que se encuentre.
litologías, también hay fallas inversas en menor extensión y fallas transversales al eje de los pliegues.
3.1.3 Estructura mineralizada
DEPOSITO EPITERMAL
Los depósitos epitermales son aquellos en los que la mineralización ocurrió dentro de 1 a 2 Km de profundidad desde la superficie terrestre y se depositó a partir de fluidos hidrotermales calientes. Los fluidos se estiman en el rango desde <100ºC hasta unos 320ºC y durante la formación del depósito estos fluidos hidrotermales pueden alcanzar la superficie como fuentes termales, similar a las existentes en El Tatio y Puchuldiza en el Norte de Chile o como fumarolas o solfataras. Los depósitos epitermales se encuentran de preferencia en áreas de volcanismo activo alrededor de los márgenes activos de continentes o arcos de islas y los más importantes son los de metales preciosos (Au, Ag), aunque pueden contener cantidades variables de Cu, Pb,Zn, Bi, etc.
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Figura 04: Géiseres del Tatio norte de Chile 4320msnm
EPITERMAL DE BAJA SULFURACION
Son una mezcla de aguas-lluvias (aguas meteóricas) que han percolado a subsuperficie y aguas magmáticas (derivadas de una fuente de roca fundida a mayor profundidad en la tierra) que han ascendido hacia la superficie. Los metales preciosos han sido transportados en solución como iones complejos (en general bisulfurados a niveles epitermales; clorurados a niveles más profundos) y para fluidos de baja sulfuración la precipitación de metales ocurre cuando el fluido hierve al acercarse a la superficie (ebullición).
Los fluidos de BS generalmente forman vetas de relleno con metales preciosos o series de vetas/vetillas más finas.
EPITERMAL DE ALTA SULFURACION
Se derivan principalmente de una fuente magmática y depositan metales preciosos cerca de la superficie cuando el fluido se enfría o se diluye mezclándose con aguas meteóricas. Los metales preciosos en solución derivan directamente del magma o pueden ser lixiviados de las rocas volcánicas huéspedes a medida que los fluidos circulan a través de ellas.
En ambos tipos de depósitos (BS y AS) los fluidos circulan hacia la superficie a través de fracturas en las rocas y la mineralización a menudo se presenta en esos conductos (mineralización controlada estructuralmente), pero también pueden circular por niveles de rocas permeables y eventualmente mineralizar ciertos estratos.
Los fluidos de AS más calientes y ácidos penetran más en las rocas huéspedes originando cuerpos mineralizados vetiformes, pero también diseminación en las rocas. Los de sistemas auríferos de AS a menudos producen cantidades económicas de Cu y algo de Ag. Otros minerales, mientras los de AS contienen cuarzo, alunita, pirita y enargita.
En lagunas Norte el tipo depósito es de tipo epitermal de alta sulfuración y la mineralización está alojada principalmente en la formación Chimú que está dominada por areniscas, así como en las rocas volcánicas de la formación de Calipuy,
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Fuente:Hendequist et al.
3.2 PRODUCTIVIDAD EQUIPOS DE CARGUIO
La productividad depende de factores como tipo de frente de minado (material grueso, piso desnivelado, altura de frente, blending de material, etc),antigüedad del equipo y pericia del operador principalmente.
Tabla 03. Podemos observar que a diferentes ángulos de giro varia la eficiencia de carguío y la óptima de encuentra de 30°a 90°(Fuente manual de Komatsu).
Bucket Capacity 22 m³ 22 m³ 22 m³ 22 m³
33
3.2.1 Palas hidráulicas Komatsu pc4000-6
La PC4000-6 es una pala hidráulica que tiene una capacidad de 22 m3 de cucharon, se considera un factor de llenado de 98%.
Tabla 04: observamos que sólo el 67% del tiempo total, utilizamos para producir de manera efectiva.
Fuente: Reporte Operaciones Mina
RESTRICCION DE PRODUCTIVIDAD POR DISEÑO DE LAS PALAS PC4000-6
Figura 06: Carguio de palas eléctricas
67% 7%
16%
10%
Distribucion Tiempos Pala
Es una práctica común trabajar en forma alternada el carguío de camiones en palas eléctricas, es decir, que la pala encuentre ya estacionado al camión en el lado opuesto al que está cargando. Todo esto origina mayor productividad porque se evita en cierto modo tiempos de cuadrado. Pero ¿qué pasa con las palas hidráulicas Komatsu PC4000-6?, se genera un riesgo de seguridad con el camión que se está cuadrando cuando la pala esté en movimiento. Esto se debe a que la distancia entre el eje principal de la pala hacia el cucharón es menor a la del contrapeso.
Figura 07: Se observa que la PC4000-6 no puede cargar de forma alternada por operatividad y seguridad.
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3.2.2 Cargador komatsu wa1200
El cargador WA1200-3 tiene una capacidad de cucharon de 20 m3, se considera un factor de llenado de 98%.
Tabla 05: La distribución de tiempos del cargador por parte de mantenimiento tiene 17% del tiempo total consumido, incluido el programado y no programado.
Fuente: Reporte Operaciones Mina
66% 9%
17%
8%
Distribucion Tiempos Cargador
ACOPLAMIENTO DIFERENTES MODELOS DE CAMION KOMATZU CON EQUIPOS DE CARGUIO
Figura 08: Se muestra el cargador WA1200-3 haciendo un match para diferentes tipos de modelos de camiones Komatsu.
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CUADRO DE COMPARACIONES
Se observa que según las especifaciones por komatsu el numero de pases es 05 pero opertivamente se realiza de 5 a 6 pases haciendo un promedio de 5.5 pases.
CUADRO DE RENDIMINETO
Equipo Disponibilidad Utilización Rendimiento(TM/hr)
PC4000-6 79% 78% 2342
WA1200 84% 76% 2079
Como se observa enel grafico es dificil abastecer a a la chancadora con un solo equipo de carguio ,necesariamente se necesita 02 equipos de carguio desde el punto de vista operativo.
CAMION KOMATSU 730E
La mina Lagunas Norte cuenta con volquetes de acarreo Komatsu, con disponibilidad y utilización de 91% y 81% respectivamente para fines de este estudio, con las siguientes características:
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Tolva : Light
Capacidad de carga : 190 Tn
Tabla 07:El porcentaje mayor corresponde al stand by(9.7%) por falta de equipos de carguio debido a las fallas operativas de las palas y cargadores basicemente
Fuente:Reporte Operaciones Mina
72.0% 5.3%
4.5% 9.7% 4.4% 3.8%
0.1% 0.2%
Distribucion Tiempo Hora Camión
Neto Operando Demora Operativa Espera Operativa Stand By
Tabla 08:Para este estudio se considera un rendimiento de 598 tm/hr y una distancia promedio de 2km a 3 km aproximadamente.
Fuente:Elaboración propia.
3.3 ANALISIS PRELIMINAR DE COSTOS
3.3.1 Costo unitario
Es el cociente resultante de dividir el gasto total incurrido en la producción entre el número total de unidades producidas o generadas. Es función del diseño de producción, a menor producción mayor costo unitario, a mayor producción menor costo.
3.3.2 Costo de perforación
El proceso de perforación consiste triturar la roca generando hoyos de perforación.
El costo de perforación que se obtenga en una operación en particular, dependerá de varios factores, entre ellos: Dureza y abrasividad de la roca,
41
presencia de estructuras geológicas, calidad de los aceros, mantenimiento de los equipos y calidad de los operadores.
3.3.3 Costo de voladura
El objetivo del proceso de voladura es fracturar y remover la roca con unan granulometría adecuada para su posterior carguío y acarreo hacia botadero o chancadora.
El costo de voladura está en función de los rendimientos exigidos, las características de la explotación, los equipos, la operación y el precio de los insumos (explosivos y accesorios) en el mercado.
3.3.4 Costo carguío y acarreo
Dentro de los procesos productivos de mayor costo se encuentra el carguío y acarreo de material, debido a que es el proceso con mayor cantidad de equipos involucrados (flota), alto grado de mecanización, menor rendimiento productivo por equipo y constituye un proceso de operación prácticamente continuo y lento.
El objetivo del proceso es “Retirar el material disparado de la frente de minado y transportarlo adecuadamente a su lugar de destino”, lo cual se puede resumir en la siguiente secuencia.
Tabla 09: Nos indica como incrementa el costo por tonelada a medida que el tamaño de fragmentación aumenta.
Fuente:Orica Technical Srevices
A
B
C
Chancado secundario
Chancado
Carguío y Acarreo
Unidad de Costo($)
43
DISTRIBUCION DE COSTOS EN PORCENTAJE DE OPERACIONES UNITARIAS LAGUNAS NORTE
Tabla 10: En el proceso de carguío y acarreo hay mayor incidencia de costos.
La clave es minimizar costo por unidad de peso (US$/TM) y/o maximizar producción por unidad de tiempo.
3.4 DEFINICION DE SISTEMAS DE MINADO
Como hemos mencionado anteriormente la clave es minimizar el costo por unidad de tonelaje (US$/TM) y/o maximizar producción por unidad de tiempo.
Sin embargo actualmente los sistemas de minado y chancado no son coincidentes debido a que el acoplamiento entre los equipos de carguío, camiones y chancadora es deficiente. Los equipos de carguío no trabajan a un 100% de eficiencia (incremento de tiempo de espera); pero en nuestra operación es justa y necesaria debido a que existe una gran restricción: “LA CHANCADORA”. Dentro del sistema de minado no solo intervienen costos de
17%
18%
31%
34%
RATIO DE COSTOS MINA
PERFORACION VOLADURA
las palas, cargadores y camiones sino también los que generan los equipos auxiliares de limpieza.
El programa anuales minar y chancar 17.5 millones de toneladas de los cuales 15.0 millones de toneladas son minerales “limpios” (CHLF-M1, CHLF-M1A, CHLF-M2AL) y 2.5 millones de toneladas son minerales con sulfuros, sulfuros y cobre (SPHLF-M3, SPHLF-M3A).
Entonces el objetivo central es la reducción de costos de minado de este tonelaje. A continuación vamos a desarrollar y describir dos métodos de trabajo que se están aplicando en Lagunas Norte, los cuales nos han traído beneficios cuantitativos; pero también expondremos por qué no usamos una de las prácticas de trabajo más comunes aplicadas en la gran minería de tajo abierto.
3.4.1 Sistema Tradicional
Consideremos a la forma de minado sistemas de Carguío y Acarreo donde no solo interviene palas, cargadores y camiones sino también equipos auxiliares, cargando cada equipo de carguío de manera independiente.
45
Figura 09: Sistema tradicional operando con dos equipos de carguío por requerimiento de la operación.
EQUIPOS REQUERIDOS • Pala
• Cargador • Camiones
3.4.2 Binomio pala - cargador
La base o el concepto de uso de este método de trabajo son:
Cuando el uso de varios equipos de carguío es inminente es fundamental identificar el factor que limitan la capacidad (lo cual para nuestro caso es la chancadora) y escoger el método de trabajo cuyo margen de contribución unitario ($) por unidad de capacidad limitada ™ sea máxima.
A continuación vamos a demostrar que utilizando dos equipos de carguío cargando a un solo camión es más beneficioso que trabajar en forma separada.
47
EQUIPOS REQUERIDOS - Pala
- Cargador - Camiones
3.5 DEFINICION DE PROGRAMACIONLINEAL
La programación lineal es el conjunto de técnicas matemáticas que facilitan la solución de problemas de planificación económica o social. Su objetivo básico es encontrar la solución óptima en un conjunto de recursos limitados.
Consta de.
• Función objetivo. • Restricciones.
El objetivo es Optimizar, una función objetivo, lo cual implica maximizar o minimizar una función lineal de varias variables sujeta a: una serie de restricciones ó limitaciones, expresadas por inecuaciones ó ecuaciones lineales.
Se aplica a problemas de economía, administración, militares, agrícolas, alimenticios, de transporte, de salud, etc., que están relacionados con la optimización, maximización o minimización de una función objetivo sujeta a un sistema de igualdades o desigualdades. Las funciones de ganancia y de costo son ejemplos de funciones objetivos.
de un recurso, como ejemplo podemos citar limitaciones a materia prima o materiales, horas de trabajo, mano de obra, dinero disponible, etc. Este tipo de problemas se los conoce como problemas de decisión que a la vez se pueden expresar en forma matemática, aquellos problemas donde la función objetivo y las restricciones se expresan como ecuaciones o desigualdades lineales se llaman problemas de programación lineal.
La programación lineal ofrece bases para desarrollar otros métodos de solución o técnicas de Investigación Operativa como programación entera, estocástica y la no lineal.
”Un problema es lineal porque su función objetivo y restricciones que se imponen al sistema son lineales, quiere decir que cumplen con las propiedades de Proporcionalidad y Aditividad”.
Proporcionalidad: El valor de cada variable, X1, X2……..Xn debe ser directamente proporcional en la función objetivo y uso de los recursos, o sea que las variaciones de las variables deben afectar en forma proporcional a la función objetivo y al conjunto de restricciones.
Aditividad: Requiere que la función objetivo sea la suma directa de las contribuciones de cada variable y las restricciones deben ser la suma de los usos individuales de cada variable del recurso correspondiente. Como ejemplo podemos mencionar dos productos que compiten en el mercado, si el aumento en la venta de uno de ellos hace que la venta del otro sea menor, entonces ambos productos no satisfacen la condición de aditividad.
49
DIAGRAMA DE FLUJO
Max (Min) ax + by + cz
a1x + b1y + c1z <= d1
a2x + b2y + c2z <= d2 a3x + b3y + c3z <= d3 amx + bmy+cmz <= cm
Inicio
Det. Función Objetivo
Resolver PL con Solver
Solución Dada
Análisis de Sensibilidad
Fin
Planteo de Restricciones
Cumple Condiciones?
No
Si
Figura 11: Niveles de las zonas de minado para aplicación del método.
Donde:
S01: Pala hidráulica Nro 01.
S03: Cargador WA1200 Nro 1
S04: Cargador WA1200 Nro 2
3.5.1 Identificación y definición de variables
Nuestro caso es de minimización:
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3.6 DEFINICION DE SIMULACION MEDIANTE GPSS
Simulación
Una definición más académica de la simulación: “Es la técnica de construir y poner en funcionamiento el modelo de un sistema real con la intención de estudiar su comportamiento sin irrumpir en el entorno del sistema real” (Koskossidis y Brennan).
También podemos decir, que la simulación es, “La práctica de generar modelos para representar un sistema del mundo real o hipotéticos mundos futuros, experimentando con él para explicar el comportamiento del sistema, mejorar su funcionamiento o diseñar nuevos sistemas con características deseables”.
La simulación tiene como principal objetivo la predicción, es decir, puede mostrar lo que sucederá en un sistema real cuando se realicen determinados cambios bajo determinadas condiciones.
Sistema
Es un conjunto de elementos que interaccionan entre si, con un fin común que se aísla del universo para su estudio. Ejemplo, una Mina.
Modelo
Es la representación del sistema, dicho de otra manera, realizaremos una abstracción del sistema que nos sea útil de cara a estudiar su comportamiento.
Figura 12: Diagrama Sistema- Modelo
GPSS es un lenguaje de Simulación de Sistemas de Propósito General (General Purpouse System Simulation), estructurado en base a sentencias de bloque para representar los eventos del sistema y las sentencias de control para controlar la simulación del sistema.
Estructura de un Modelo con el Lenguaje GPSS
53
• Se inicializa con una sentencia de control:
Start n
• Que inicializa un contador de la finalización de la simulación en n, el cual es disminuido por una sentencia de bloque:
Terminate 1
Sentencias de Bloque
1.
Generate
2.
Test
3.
Queue
4.
Seize
5.
Depart
6.
Advance
7.
Release
8.
Terminate
Sentencias de Bloque
complementarias:
1.
Savevalue
2.
Enter
3.
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CAPITULO IV
DESARROLLO
4.1 MINADO MEDIANTE SISTEMA TRADICIONAL Cuadro de producción de plan semanal
4.1.1 Cuadro de tiempos
Nivel Tonelaje Ley(gr/tn) Nro Ciclos
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COSTO DE ACARREO
4.2 MINADO MEDIANTE SISTEMA BINOMIO –PALA CARGADOR 4.2.1 Cuadro de tiempos
COSTO ACARREO $/CICLO
DESTINO CHANCADO $/ciclo
Cuadro de ciclos máximos y mínimos
Los ciclos máximos y mínimos son obtenidos de la confiabilidad del plan semanal de los frentes de minado mas no de chancado, se encuentra dentro del (+-5%) en nuestro caso estamos trabajando de 1% a 2% por cuestiones de exigencia de la operación, considerando la producción de chancado de 424,960tm en promedio con capacidad de camión de 190tm.
La productividad de los equipos de carguío depende de su disponibilidad y utilización que se considera como una restricción.
Con los datos mencionados procedemos aplicar la programación lineal para calcular los valores óptimos consistentes en minimizar los costos de acarreo.
4.2.2 Planteamiento de programación lineal 4.2.2.1 Función objetivo
MIN (Z) = 62X1 + 63X2 + 70X3 + 53X4
4.2.2.2 Restricciones Restricciones por:
a) Numero de ciclos Máximos X1 ≤ 219
X2 ≤ 758 X3 ≤ 377 X4 ≤ 925
Nivel Ton Max ciclo max Ton Min ciclo min
4040 143961 758 139961 737
4050 41660 219 37660 198
4070 71631 377 67631 356
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b) Numero de ciclos Mínimos X1 ≥ 198
X2 ≥ 737 X3 ≥ 356 X4 ≥ 904
c) Restricción por capacidad de chancado
X1+X2+X3+X4= 2237
d) Restricción por Disponibilidad de equipo
X1+X2+X3<=2143
X4<= 1554
e) Restricción por leyes
0.81𝑋𝑋1 + 0.9𝑋𝑋2 + 1.3𝑋𝑋3 + 1.1𝑋𝑋4
4.2.3 Corrida mediante solver
Resultados corridos en Solver
4.2.3.1 Análisis de sensibilidad
Tabla 11: La zona sombreada indica que si al coeficiente de la función objetivo ($/ciclo) correspondiente a la variable X1 lo incrementamos hasta 2 o se le
disminuye máximo 26 unidades los valores de la variable (número de ciclo) no sufrirán ningún cambio.
VARIABLE X1 X2 X3 X4
COEFICIENTE 62 63 70 53
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Tabla 12: De la parte sombreada podemos decir que a la restricción acotada derecha le incrementamos una unidad (máximo hasta 6) el costo total disminuye en 13 dólares por unidad incrementada.
Si le disminuimos una unidad (hasta 6) el costo aumenta en 13 dólares por unidad disminuida.
4.3 SIMULACION MEDIANTE GPSS
Se realiza la simulación del sistema tradicional (camión siendo cargado por un solo equipo de carguío) básicamente para entender que efectivamente hay un considerable tiempo de pala/cargador esperando camión, que se ve reflejado en los reportes de Operaciones Mina (Ver Tabla 02).
Simulación carguío –acarreo
S01 4010
Figura 13: Diagrama para simular sistema tradicional,02 equipos de carguío, se usa la simulación solo para cuestiones de comparación.
Cuadro de tiempos para usar en la simulación.
T1 61
T3 180
T5 90
T7 168
T9 300
T11 62
T13 222
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Tabla 13: Del escenario del sistema tradicional simulado, observamos que el tiempo de equipo de carguío esperando camión es de 3.6 min en promedio.
Se debe tener en cuenta que la simulación se emplea sólo cuando no existe otra técnica que permita encarar la resolución de un problema. Siempre es preferible emplear una alternativa analítica antes que simular. Ello no implica que una opción sea superior a otra, sino que los campos de acción no son los mismos. Mediante la simulación se han podido estudiar problemas y alcanzar soluciones que de otra manera hubieran resultado inaccesibles.
COMPARANDO METODOS
El ahorro obtenido de la aplicación del plan semanal es:
Dividiendo este ahorro entre las toneladas minadas planeadas en la semana obtenemos:
• 16,116 / 424960 = US$/tm 0.0379
Este beneficio lo podemos aplicar a todas las toneladas involucradas y en donde participe este método de trabajo.
CALCULO DE VPN Y TIR
Teniendo el beneficio anual generado, se realiza el cálculo de VPN y TIR para un periodo de 06 años, periodo donde se mantendrá constante la forma de explotación de mina a chancado ,se considera una tasa de 12%.
Año Flujo de Efectivo Valor Presente 0 -133956 S/. -133,956.00 1 164865 S/. 147,200.89 2 164865 S/. 131,429.37 3 164865 S/. 117,347.65 4 164865 S/. 104,774.69 5 164865 S/. 93,548.83 6 164865 S/. 83,525.74
Valor Presente Neto(VPN) 543871.17
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CAPITULO V
ANALISIS BENEFICIO COSTO
La elección de las alternativas de minado conllevan a que tengamos mejores beneficios en comparación del costo, caso contrario ninguna elección será operativamente viable
BENEFICIO CUANTITATIVO (US$) ANUAL.
Una de las restricciones para que la aplicación sea general, o evaluar la posibilidad de reemplazar los equipos de carguío por uno de mayor capacidad es el factor seguridad.
Para trabajar en un frente se necesita que el equipo de carguío y los camiones puedan hacer los giros necesarios sin ningún problema de colisión para ello se debe respetar la siguiente tabla:
Tabla14: Anchos mínimos que tienen que tener los frentes de minado. Equipo mts
Pala PC4000 40 Cargador WA1200 50
Binomio 80
Por un lado el frente de minado tiene que ser amplio (80m como mínimo), pero por otro, tiene que corresponder a un solo polígono (material volado con características ya conocidas: tipo de mineral, ley, etc) para que no haya mezcla de materiales ni leyes.
El tipo de material que genera polígonos amplios es principalmente el mineral limpio; y la zona considerada para la aplicación del sistema binomio es Alexa, que presenta las mejores condiciones y anchos de minado.
Bajo todas estas consideraciones se determina que solo al 29% de los 15 millones de toneladas de mineral limpio se puede aplicar este método.
Haciendo cálculos:
• Tonelaje de mineral limpio 2012= 15 millones • Porcentaje de aplicabilidad= 29% (15 semanas)
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Entonces:
15,000,000tm x 29% x 0.0379US$/tm
= 164,865 dólares se espera ahorrar al año.
VENTAJAS DEL SISTEMA BINOMIO
1. Se reduce sustancialmente el tiempo de carguío porque el camión está siendo cargado por el binomio pala-cargador; es como si fuera un solo equipo de mayor capacidad.
2. Se reduce el tiempo de espera tanto en la pala, cargador y chancadora debido a que el secuenciamiento de camiones es más efectivo.
3. Mejor control de componentes del cucharón.
4. La utilización de los equipos de carguío sería mejor aprovechada.
5. Cuando se mina por el sistema binomio se reduce el ciclo de acarreo, que por el sistema tradicional normalmente los camiones van de un punto de acarreo a otro.
6. Aplicando este método se reduce la cantidad de días que normalmente se mina, a 0.5 días (punto donde se mina con sistema binomio).
CAPITULO VI
IMPACTO EN LA PRODUCCION, SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE
Seguridad y Salud
La visión de Barrick en seguridad “Todo trabajador regresa a casa, sano y salvo, todos los días” apoya este compromiso de un lugar de trabajo seguro y sano. Todos los accidentes y las enfermedades ocupacionales se pueden prevenir, y no merece la pena realizar ningún trabajo en forma insegura, las prácticas sólidas de seguridad y salud ocupacional actúan en el mejor interés de los empleados, negocio, accionistas y las comunidades donde las operaciones se desarrollan.
Las prácticas de gestión de Barrick integran totalmente la evaluación, planificación y diseño de la seguridad y la salud ocupacional a las estrategias de desarrollo del negocio. Cuando en las auditorías de seguridad y salud se identifican deficiencias, en nuestra investigación tratamos de reconocer las causas fundamentales subyacentes a estas deficiencias para poder implementar acciones correctivas efectivas.
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1 Liderazgo y Compromiso Personal
2 Capacitación y Competencias
3 Administración del Riesgo
4 Controles y Procedimientos Operacionales
5 Salud y buenas condiciones físicas
6 Control a Contratistas
7 Investigación de Incidentes 8
8 Preparación ante Emergencias
9 Medición y Evaluación de Desempeño
Medio Ambiente
En Barrick, la meta es salvaguardar el medio ambiente, para las generaciones actuales y futuras. La administración responsable del medio ambiente es central para el éxito como compañía minera aurífera líder
certificada por la ISO 14001 lo que indica que se cumple los estándares ambientales. Se realiza auditorías ambientales para verificar que los sistemas de gestión sean los adecuados para asegurar el cumplimiento de los compromisos de desempeño. Cuando se identifican deficiencias en las auditorías, se identifican las causas fundamentales subyacentes a estas deficiencias para implementar acciones correctivas y preventivas efectivas. Barrick participa activamente en los siguientes comités del ICMM: Grupo Especial de Medio Ambiente y Diversidad; Grupo de Trabajo del Cambio Climático; Grupo de Trabajo del Agua y la Minería; Grupo de Trabajo del Cierre de Minas integrado; Grupo Especial de Vigilancia de los Materiales, y el Grupo del Trabajo del Mercurio(Revista Barrcik Gold Corporation).
Responsabilidad Social Empresarial La RSE es una forma de auto-regulación corporativa integrada a un modelo de negocio según el cual las compañías asumen la responsabilidad por el impacto de sus actividades en el medio ambiente, los consumidores, los empleados, las comunidades, los grupos de interés. En esencia, la RSE honra las 3 razones fundamentales: Personas, Planeta, Utilidades.
Producción, considerando la seguridad como prioridad, la producción va acompañado de cuan seguro se realiza el trabajo, cuidando los impactos ambientales que se puedan generar.
El mayor impacto que genera esta investigación aplicada es en la producción con menor costo unitario ($/ TM).
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mejores beneficios. Esto implica que si analizamos en función de costo, con el mismo costo que se produce normalmente (plan normal) estaríamos generando mayor utilidad o que es lo mismo, minimizar costos.
Indirectamente también estamos realizando seguridad ya que al aplicar el sistema binomio el operador del cargador observa los componentes del cucharon de la pala para que dichos componentes no paren en chancadora.
CONCLUSIONES
1. En el método de minado con el binomio, el planeamiento de minado del plan semanal, cuyos resultados se toman como base no fue la única realizada. Fueron en total 4 semanas de su aplicación para fines de este estudio, obteniendo poca variabilidad en los resultados por lo que se tomó la de menor beneficio para ser conservadores.
2. Para la aplicación del minado con el binomio Cargador-Pala fue necesario modificar el procedimiento de Carguío en Mina y reevaluación de la ERNF (evaluación de riesgos a nivel formal) para generar una operación segura.
3. Los métodos utilizados en este trabajo permiten una mejor aplicación de la programación dinámica del sistema de despacho de camiones.
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5. El incremento de equipos en un frente de minado nos ha llevado a tomar medidas y controles alineados a nuestro SISTEMA DE GESTION AMBIENTAL.
6. El supervisor de campo requiere de herramientas que le permitan una mejor toma de decisiones en cuanto al uso eficiente de los equipos.
7. La necesidad de una correcta utilización de los equipos se incrementará en el futuro cuando:
a) Aumenten en las distancias por ampliación del tajo.
b) Se Incremente el desmonte según modelo.
c) Se mine material de cobertura para ampliar el botadero.
d) Se realicen remanejos en el leach-pad.
e) Se requiera hacer Hi-grading (stockear baja ley para minar alta ley).
8. Como todo sistema existen otros factores externos que pueden incidir en forma negativa para que los resultados no sean los esperados: fragmentación inadecuada, neblina densa, desquinche de frentes, frentes mixtos, etc.
9. Los factores claves que determinan y sustentan porque no se cambia a equipos de carguío de mayor capacidad son:
- Vida útil de la mina (A partir de la fecha no más de 10 años)
- Parámetros de diseño establecidos principalmente la altura de banco por estabilidad de taludes.
- Tecnología disponible que no asegura una buena disponibilidad.
10. Lagunas Norte tiene definidas sus fases de minado, lo cual indica que el presente año no se ampliará el diámetro del pit sino se profundizará. Las rampas de acceso (Haul Roads) a los frentes de minado variarán progresivamente de ser positivas a negativas con respecto a la chancadora y al mineral minado.
Figura.14:Muestra la distancia promedio constante en diferentes niveles.
Todo esto conlleva a determinar que no es más relevante trabajar con US$/tmxkm por tener distancias equivalentes sino simplemente con US$/ciclo o US$/tm, mucho más cuando comparamos y hacemos análisis de costo-beneficio entre métodos tradicionales y métodos pensados “fuera de la caja”.
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11. Estos métodos son mutuamente excluyentes desde el punto de vista económico, es decir, no se debe aplicar en forma combinada.
12. Identificar oportunidades de mejora muchas veces nos conlleva a soluciones que involucren a varias áreas como mantenimiento, planeamiento, operaciones entre otros pero la mayoría de veces se tiene que replantear haciendo que se implemente con los recursos que tenemos en operaciones mina, he ahí el desafío de realizarlo.
13. Aplicar el método cada vez que sea necesario siempre en cuando cumpla con las condiciones dadas, como ancho operativo suficiente para realizar el carguío binomio.
14. Debido a la existencia de varias herramientas para la mejora de sistema de transporte se debe complementar con la simulación para simular varios escenarios considerando casos diferentes así tener alternativas que tengan mejor beneficio.
15. Todas las unidades mineras que cumplen estas características o se asemejen pueden aplicar el método.
BIBLIOGRAFIA
1. ESTADISTA ELEMENTAL ,Paul G. Hoel
2. VOLADURA SEGURA Y EFICIENTE EN MINAS A TAJO ABIERTO, Orica Technical Service.
3. MANUAL DE MOVIMIENTO DE TIERRAS A CIELO ABIERTO, Julian Rojo Lopez.
4. OPEN PIT MINE PLANING AND DESIGN, Volumen 1 Fundamentals, W. Hustrulid, M.Kuchta.
5. CURSOS TECNICOS 2011,Operaciones Mina Lagunas Norte ,Alto Chicama, Barrick Gold Corporation.
6. HANDBOOK MINING ENGENEERING SME,2ND EDITION.
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8. ROCK BLASTING and EXPLOSIVES ENGINEERING Per-Anderson,Roger Holmberg, Jaime Lee.
9. CIRCUITO DE TRITUTACION Y MOLIENDA DE MINERALES, A.J. Lynch.Editorial Rocas y Minerales.
10. SIMULACION, SEGUNDA EDICION, Sheldon M.Ross.
11. SIMULACION CON GPSS, DR. ALFREDO MARIN SUAREZ
