UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

“OPTIMIZACIÓN DE LA OPERACIÓN DE CARGUÍO MEDIANTE LA EVALUACIÓN REAL DEL RENDIMIENTO DE LA EXCAVADORA VOLVO

750 DL EN LA MINA LOS ANDES PERÚ GOLD - HUAMACHUCO”

TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO DE MINAS

AUTOR : Br. ALVA VALLEJOS, NORMA ALEXANDRA TRUJILLO – PERÚ 2019

“OPTIMIZACIÓN DE LA OPERACIÓN DE CARGUÍO MEDIANTE LA EVALUACIÓN REAL DEL RENDIMIENTO DE LA EXCAVADORA VOLVO 750 DL EN LA MINA LOS ANDES PERÚ GOLD - HUAMACHUCO”

JURADOS

__________________________ __________________________ Mg. Alberto Cipriano Galván Maldonado Mg. Pedro Crisologo Prado Palomino

CIP: 49937 CIP: 58491

PRESIDENTE SECRETARIO

____________________________ Mg. Jorge Omar Gonzáles Torres

CIP: 161335 VOCAL

DEDICATORIA:

A mis padres, por darme la vida y apoyarme económicamente, moralmente y ser mí soporte en estos años de estudio.

A Dios por el conocimiento y apoyo espiritual, en la realización de esta investigación

AGRADECIMIENTO

A Dios, por darme la oportunidad de realizarme como persona y como profesional. A la Universidad Nacional de Trujillo, al personal directivo, jerárquico, docente y administrativo de la Facultad de Ingeniería de Minas, a los profesores que en ella trabajan por entregarme las herramientas necesarias para convertirme en Ingeniero de minas.

Del mismo modo agradezco a la Empresa CEDAR S.R.L por brindar la oportunidad de trabajar a jóvenes como yo, ya que contribuye al crecimiento personal y profesional: así mismo agradezco a todos los que laboran en dicha empresa por brindarme todo su apoyo, la información necesaria para realizar mi trabajo y sobre todo por tenerme la paciencia y corregirme de la mejor manera para desarrollarme.

INDICE

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACION PROBLEMÁTICA ... 1

1.3. Marco Teórico ... 4

1.3.1. Optimización de procesos. ... 4

1.3.5. Factor de Acoplamiento (Match Factor) ... 8

1.3.6 Teoría de colas aplicada al carguío y transporte... 10

1.3.7. Eficiencia horaria ... 13

1.3.8. Fundamentos de ingeniería en el movimiento de tierras ... 14

1.3.9. Operaciones Básicas en el Movimiento de Tierras ... 14

1.3.10. Excavadora Hidráulica ... 16

1.3.11. Dimensionamiento De La Flota De Volquetes. ... 19

1.3.12. Definición de términos básicos ... 21

2. ENUNCIADO DEL PROBLEMA ... 23

2.1 PROBLEMA GENERAL ... 23

CAPITULO II ... 25

MATERIALES Y METODOS ... 25

2.1. Material de Estudio ... 25

2.1.3. Métodos, instrumentos y procedimientos de análisis de datos ... 277

2.1.5. Análisis de tiempos muertos y demoras ... 344

2.1.6. Calculo del rendimiento teórico de la excavadora 750DL ... 366

CAPÍTULO III ... 37

RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 37

3.1. Rendimientos teóricos dados por el fabricante ... 37

3.2 Discusiones ... 39 CAPÍTULO IV ... 400 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 40 5.1 Conclusiones ... 40 CAPÍTULO V ... 422 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ... 42 ANEXOS ... 44

Anexo 1: Geología de la Zona de estudio ... 45

Anexo 02: Fotografías de la Operación ... 53

Anexo 03: Tabla 10. Distribución de tiempos por actividades... 56

Anexo 4: Plano de Operación Mina los Andes Perú Gold (Referencial de ser Aprobada la Tesis se presentara en A3) ... 57

LISTA DE FIGURAS Figura 1: Factor de acoplamiento... 10

Figura 2: Excavadora 750 DL Tajo Diana... 17

Figura 3: Ubicación y Acceso a la Mina El Toro ... 25

Figura 5: Rendimiento de la excavadora Volvo EC750D ... 28

Figura 6: Diagrama de Pareto de demoras ... 35

Figura 7: Comparación de rendimientos real y teórico excavadora Volvo 750 DL ... 37

Figura 8: Mapa Geomorfológico del proyecto y zona circundante. ... 45

Figura 9: Mapa De Geología Regional ... 47

Figura 10: Geología local del yacimiento... 49

Figura 11: Sección 10NW ... 50

Figura 12: Sección 13NW y Modelo de bloques ... 51

Figura 13: Carguío y Acarreo en Tajo Diana ... 53

LISTA DE TABLAS Tabla 1: Porcentaje de Abundamiento... 8

Tabla 2 : Factores de eficiencia E por condiciones del Proyecto ... 13

Tabla 3: Eficiencia Horaria... 13

Tabla 4: Capacidades de los cucharones de la excavadora Volvo 750 DL ... 30

Tabla 5 : Porcentaje de Esponjamiento de Material ... 31

Tabla 6: Densidad máxima del material ... 31

Tabla 7: Tiempo de ciclo de la Excavadora ... 32

Tabla 8: Rendimiento promedio de la excavadora 750 DL fragmentación media ... 33

Tabla 9: Rendimiento promedio de la excavadora 750 DL fragmentación grande ... 33

Tabla 10:Tipos de Demoras , frecuencia y segundos por hora ... 34

Tabla 11: Porcentaje de gravedad de las demoras ... 35

NOMECLATURA

Cant. : Cantidad.

Cant.Trab : Cantidad de Trabajadores.

Tj : Tajo. Desq. : Desquinche. Disp. : Disparo. Dist. : Distancia. Gdia : Guardia. Hr. : Horas. Km : Kilómetros. m : Metros. m2 _{: Metros cuadrados.} m3 : Metros cúbicos. Niv. : Nivel. Pza. : Pieza.

"US$" : Dólares Estadounidenses

TM : Toneladas.

Und. : Unidad.

RESUMEN

En el presente trabajo se explica y da detalles de la maquinaria involucrada en trabajos de carguío como es la excavadora Volvo 750 siendo ésta dentro de la empresa la más grande y representativa en el proceso productivo, indicando para cada caso los aspectos que se deben considerar en un equipo para trabajar con un material en particular, nombrando las

limitaciones y las características que inciden en la elección de ella, según sean las propiedades del suelo en que se trabaja, tipo de material ( desmonte, mineral o lixiviado).

El objetivo de la investigación es obtener rendimientos reales en función de la operación de la excavadora Volvo 750DL, el cual en cierta manera se contrastará con las especificaciones del fabricante dando una idea más acertada al área de planeamiento para el dimensionamiento de su flota de acuerdo al volumen programado.

Los rendimientos reales obtenidos han sido comparados con los rendimientos dados por el fabricante, identificando factores adversos propios de un proyecto minero como son: mal clima, fallas mecánicas, etc. De dicha comparación se ha logrado determinar que los rendimientos reales son menores a los indicados por el fabricante.

Con esta información se podrá enfrentar un trabajo de estimación de rendimientos para este equipo, además de encarar dichos problemas de una forma eficiente y fácil de manejar, consiguiendo finalmente modelar los casos más representativos.

Concluyendo esta investigación será una gran herramienta para los futuros estudios que se puedan realizar en materia de dimensionamiento de equipos.

ABSTRACT

At the Los Andes Peru Gold mine, the cost of loading and hauling was reported at $ 0.72 / MT, so it is necessary to optimize the dump truck fleet to obtain a reduction in the costs of the mining operations mentioned above, with the In order to make an improvement in the production process.

For the study of the project and development of the present thesis, a diverse bibliographic source was used, from which vital information was extracted in order to find a solution to the problems that have arisen in the operation, such as the high transportation and haulage costs. , product of operational delays and downtime due to a bad sizing of the dump fleet.

The present research work seeks a previous simulation to be able to contrast with the reality of the operation in order to evaluate the viable alternative, managing to optimize the process and therefore reduce the costs. To this end, they took field data such as the study of time and operational delays in the process of transporting and hauling ore and dismantling

The information obtained in the field was used to determine the total time of transport and ore loading and clearing, which through analysis and adjustments was able to determine various models and calculations for the sizing of the truck fleet.

From the results obtained, it was possible to determine a model which was applied to the reality of the mine, achieving a significant reduction in costs at 0.57 $ / MT.

CAPITULO I INTRODUCCIÓN

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACION PROBLEMÁTICA REALIDAD PROBLEMÁTICA

La Mina Los Andes Perú Gold es una mina de oro a tajo abierto que se desarrolla en el Norte del Perú, en la cual se mueve anualmente un promedio de 10 000 000 TM de material con una ley promedio de 0.36 Au g/ton y con un tiempo de vida de 10 años. En este proyecto en particular debido al incremento exponencial de la producción se tuvo que aumentar el número de equipos; pero debido al desconocimiento de los rendimientos y capacidad de trabajo real del equipo en la operación se ha generado un bajo porcentaje de utilización, y aumento en los costos de alquiler de equipos; esto debido a que la incidencia en el costo directo depende del rendimiento propuesto y de la tarifa por hora de la maquinaria. Por otro lado, en la etapa de ejecución, si ya se tienen fechas de entrega establecidas; el no tener un rendimiento real imposibilita el hecho de dimensionar las flotas o cuadrillas a reprogramar para cumplir con plazos ya establecidos.

Es aquí donde los fabricantes de los equipos invierten tiempo y enormes cantidades de dinero para lograr una mejor performance de los equipos, tanto para reducir el consumo de combustible por HP como para incrementar la producción por unidad de tiempo. Sin embargo, son los propietarios finales de los equipos son quienes no invierten en paralelo para instruir a los responsables de las operaciones y menos aún a los operadores, para que la operación de asignación del número de volquetes a los equipos de carguío se realice en forma óptima y no se sobredimensione o se subdimensione, incrementándose el costo de carguío y acarreo.

1.2. Antecedentes:

A. Bazan A. (2016), en su tesis “Cálculo del número de unidades de la flota de camiones en el tajo abierto San Genaro, perteneciente a la Compañía Minera Atacocha” expone que: en la minería superficial el carguío y transporte de material representa entre el 50% y el 60% de los costos operacionales del proceso completo de explotación. Por ello, se considera que estos son los más elevados en toda la operación minera, pues involucran horas máquina, combustible y operadores para camiones y excavadoras. Así, me he centrado en el estudio de estas fases de la operación. Gracias a la tecnología que ha evolucionado en las últimas décadas, diversos sistemas de control y operación de flota brindan un potencial de mejorías en la productividad y eficiencia. En consecuencia, se genera la disminución en los gastos operativos. Por otro lado, tenemos la caída del precio de los minerales. Por ello, es necesario optimizar estos costos. Así, se cumplirán los planes de producción adecuados a nuestro dimensionamiento de equipos y se disminuirán los costos operacionales. Por ende, se obtendrán mayores beneficios económicos.

B. Osses R. – Vera A. (2016) en su tesis “Factores incidentes en la determinación de costos de movimiento de tierras y rocas” expone: Es necesario analizar las operaciones de manera detallada con el fin de detectar todos los factores que afectan positiva y

negativamente. Este análisis no debe regirse al aspecto técnico únicamente sino debe ser global, con el fin de poder identificar errores o fallas en todos los aspectos relacionados con la operación, como puede ser el manejo de la administración, las condiciones laborales del personal, el apoyo logístico, el departamento de equipos, etc.. En el trabajo de movimiento de tierras, los recursos determinantes son los equipos que se utilizan, por lo que hubo que adecuar un método que permita medir la productividad de la operación en función de estos. El método aplicado se basa en la medición de las operaciones de los equipos, divididas en

fases que tienen como parámetro el tiempo en minutos. Este método puede ser aplicado a cualquier proyecto que tenga una partida de movimientos de tierras que incluya la carga y transporte de cualquier tipo de material. El estudio de movimientos de tierra fue enfocado de tal manera que explica los tipos de maquinaria usados comúnmente dentro de obras de este tipo, para concluir con ejemplos prácticos que abarcan las posibilidades más

importantes en cuanto a la inclusión de factores incidentes dentro de los costos unitarios. De acuerdo al análisis realizado sobre los factores incidentes dentro de los movimientos de tierras se hizo necesario clasificarlos según la forma que afectarán sobre los costos unitarios finales. Así, al enfrentar un problema de estimación de precios para las partidas estudiadas se consideró que muchos de estos factores están sujetos al conocimiento del estimador.

C. Palencia E., (2013) “Consideraciones sobre la selección y cálculo de producción de maquinaria pesada para el movimiento de tierras” dice: Cuando se hacen cálculos para un proyecto de movimiento de tierras debe tenerse en cuenta que primero se tienen que conocer las condiciones del lugar antes de proceder a la selección de maquinaria, abarcando el clima y la clase de material de que se compone el suelo ya que en función de estos factores está el tipo de maquinaria a usar. Al trabajar en proyectos de movimientos de tierras, el renglón más importante con relación a costos es el de ejecución, el cual está influido por dos factores que son: El rendimiento de la maquinaria y el mantenimiento. Un mal mantenimiento produce pérdida de tiempo aumentando así los costos, por lo tanto, se debe contar, en el proyecto, con un buen taller de reparación y un buen equipo personal. Si el rendimiento de una maquinaria es bajo, debido a que no trabaja la totalidad de tiempo o de horas adecuadas al día, produce un alza en los costos de ejecución pues llevará más tiempo en terminar la labor asignada, además se debe emplear el equipo adecuado. Llevando un control de horas trabajadas, se puede saber cuándo se reemplazará una pieza o cuando se deben chequear cada uno de los

sistemas. Lo más importante al trabajar con diferentes tipos de maquinaria, en las diferentes fases del movimiento de tierras, es lograr la mejor sincronización entre ellas para obtener así una mayor eficiencia, ahorrando tiempo y obteniendo un mejor rendimiento debido a que cada una posee un tiempo de ciclo diferente.

1.3. Marco Teórico

1.3.1. Optimización de procesos.

Es encontrar la mejor solución entre otras posibles alternativas, buscando el mejor modelo de proceso de ajustes y organización de tareas, para conseguir el costo más bajo, mayor calidad, en un corto tiempo.

Optimizar procesos abarca tres variables que son: Costo, Calidad y tiempo. La flexibilidad está asociada a la capacidad de un proceso para cambiar las tres variables.

Tanto para la industria de la minería, como para el sector de la construcción, el movimiento de materiales representa el mayor porcentaje de los costos operacionales, por lo cual, la selección de los equipos se torna un reto importante de manejar. En esta línea se distinguen tres enfoques de investigación: Método Minero de Selección (MMS), Selección de Equipo (ES) y Productividad Pala-Camión (STP).

Bitarafan y Atei (2004) definen el MMS como el principal problema en el diseño de una mina. Parámetros tales como las propiedades geológicas y geotécnicas, parámetros económicos, factores técnicos y factores de productividad están involucrados. En estos últimos, la selección de los equipos y el dimensionamiento de la flota deben ser considerados, sin embargo, en la literatura relacionada al MMS este tema no se aborda en profundidad (Burt et al., 2005).

Por su parte, la categorización ES hace referencia a aquellas investigaciones cuya formulación tiene un alto grado de complejidad matemática que a través de

procesamiento computacional permite la búsqueda de una solución óptima o cercana al óptimo.

No obstante, lo anterior, esta tesis se enmarca en las investigaciones STP, vinculadas con el indicador de productividad entre una pala (cargador) y un camión.

A continuación, se detallan los avances científicos de cada una de las dos líneas investigativas principales en los modelos STP, entre ellas el Factor de Acoplamiento, modelo a considerar como benchmark en esta tesis y, la Teoría de Colas, base del modelo

Desarrollado en esta tesis (el marco teórico puede ser consultado en detalle en la Sección Teoría de Colas). Aproximaciones basadas en Teoría de Pelotones pueden ser consultadas en Burt et al. (2005).

1.3.2. Determinación de rendimientos

Se define como “la cantidad o magnitud producida, en un tiempo determinado”. Quizá una mejor definición de estas palabras puede ser, “el trabajo útil ejecutado”. Matemáticamente se lo puede determinar mediante la siguiente ecuación:

𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜

Donde:

• Cantidad: expresado en volumen, toneladas, longitud, unidad, etc. • Tiempo: expresado en días, turnos, horas, etc.

1.3.3. Factores que intervienen en el rendimiento

Debido a la complejidad del trabajo existen múltiples factores que afectan el rendimiento, entre los más importantes tenemos:

a. Factores que tienen un efecto negativo

1. Cansancio por sobre tiempos

2. Cambios durante la ejecución del trabajo 3. Complejidad en la ejecución del trabajo

4. Congestionamiento del tránsito debido a la gran cantidad de unidades. 5. Falta de supervisión del trabajo

6. Material a transportar mal volado o en tamaños inadecuados para su transporte. 7. Condiciones climáticas inadecuadas

8. Malas condiciones en la zona de trabajo, como la escasez de iluminación. 9. Excesiva rotación del personal

10. Falta de materiales, equipos, herramientas y repuestos cuando se necesitan. 11. Falta de personal capacitado

12. Falta de motivación

13. Interrupciones no controladas (ida a los servicios, café, etc.) b. Factores que influyen positivamente en el rendimiento

Algunos de los factores que ayudan a mejorar el rendimiento son los siguientes: 1. Capacitación del personal

2. Innovación de técnicas de operación del equipo 3. Planificación adecuada

4. Programas de motivación del personal 5. Adecuado mantenimiento de los equipos

6. Diseños de vías y zonas donde el trabajo se realiza con mayor comodidad 7. Mejor fragmentación de la roca volada

9. Utilización de programas de cómputo para simular los movimientos de los equipos durante la fase de movimiento de tierras y analizar los resultados.

1.3.4. Ciclo de trabajo

A la serie de operaciones que se repiten una y otra vez para llevar a cabo dicho trabajo. Tiempo del Ciclo será el invertido en realizar toda la serie hasta volver a la posición inicial del ciclo. Por ejemplo, en las máquinas de movimiento de tierras el tiempo de un ciclo de trabajo es el tiempo total invertido por una máquina en cargar, trasladarse y/o girar, descargar y volver a la posición inicial. La suma de los tiempos empleados en cada una de estas operaciones por separado determina el tiempo del ciclo. En los capítulos posteriores correspondientes a las máquinas más importantes se llevará a cabo un análisis de las operaciones o fases características de cada una de ellas. Para un resultado más preciso de la duración de un ciclo suele tomarse un valor medio, obtenido de la medición de un gran número de ciclos, mientras que un número insuficiente puede llevar a resultados erróneos, debido al cambio en las condiciones externas (material, climatología, ...)

1.3.4. Factor de abundamiento

Al excavar el material en banco, resulta removido con lo que se provoca un aumento de volumen. Este hecho ha de ser tenido en cuenta para calcular la producción de excavación y dimensionar adecuadamente los medios de transporte necesarios. En todo momento se debe saber si los volúmenes de material que se manejan corresponden al material en banco (Banco) o al material ya excavado (Suelto). Se denomina factor de abundamiento a la relación de volúmenes antes y después de la excavación. El factor de abundamiento será tomado de acuerdo al promedio de lo siguiente:

Tabla 1: Porcentaje de Abundamiento

Fuente Los Andes Perú Gold

1.3.5. Factor de Acoplamiento (Match Factor)

En un sistema pala-camión el indicador más importante es aquel que refleja la relación (ratio) entre la productividad de la pala (servidor) y la productividad de las unidades de transporte.

Determina el número de camiones a través de la utilización de este indicador entre la productividad de un cargador y la productividad de una flota de camiones. La productividad de una unidad (pala o camión) se define como directamente proporcional a su capacidad de carga e inversamente proporcional al tiempo de ciclo. Por su parte, el tiempo de ciclo de los vehículos es la suma del promedio de los tiempos de tránsito, carga y descarga; se excluyen los tiempos de espera producto de los efectos de la congestión.

Una extensión generalizada para el cálculo de este indicador denominada como Factor de Acoplamiento o “Match Factor”. Se observa la fórmula utilizada para el cálculo del factor de acoplamiento (MF). Este indicador se define como el calce entre la productividad de la flota de cargadores (no se limita a un solo cargador) y la flota de transporte para un sistema en particular. Además, se supone una flota de camiones y palas homogéneas, tiempos de espera promedio para los ciclos de las unidades y se excluyen los tiempos de espera producto de la congestión.

MF=número de camiones× (tiempo de ciclo pala) número de palas× (tiempo de ciclo

camión)

Desde el punto de vista de la eficiencia de las unidades del sistema, son tres los posibles resultados del indicador MF:

Sobredimensionamiento de las unidades de carga o palas (MF<1), implicando el máximo de utilización de los vehículos de transporte, pero una subutilización de las unidades de carga.

Subdimensionamiento de la flota de camiones (MF>1), implica máxima utilización de las unidades de carguío, pero una subutilización de la flota de vehículos. Los tiempos de espera (congestión) serán crecientes en relación al tamaño de la flota.

Acoplamiento (MF=1), corresponde al calce perfecto en términos de productividad entre ambos conjuntos de unidades.

En la Figura 1. Se muestra gráficamente la relación entre ambas funciones de productividad y como estas influyen sobre indicador de eficiencia de las unidades. En la práctica, es común saturar el equipo de carguío (MF > 1), dado que presentan mayores costos que los de los equipos de transporte.

Figura 1: Factor de acoplamiento

Fuente: Área de Planeamiento

La dificultad de utilizar esta metodología para el dimensionamiento de la flota de camiones, haciendo uso del indicador MF, se reduce a determinar los nuevos tiempos de viaje de los nuevos escenarios a predecir para un valor del indicador en particular.

En investigaciones recientes se han incorporado extensiones al cálculo del indicador MF donde se consideran flotas heterogéneas de cargadores, flotas heterogéneas de transporte o ambos casos simultáneamente (Burt y Caccetta, 2007). Si bien se obtienen mejoras en el asertividad de la predicción del tamaño de la flota, no se hace referencia a las diferencias en productividad entre operaciones con flota homogénea y flota heterogénea.

1.3.6 Teoría de colas aplicada al carguío y transporte

Las primeras bases de la Teoría de Colas se remontan a comienzos del siglo XX y, no es hasta la década del cincuenta cuando Koenigsberg (1958) publica la primera

investigación aplicada a la industria de la minería, específicamente, minería subterránea de carbón. Éste considera las operaciones mineras como un circuito c í c l i c o cerrado de colas, que da servicio a un número finito de unidades de trabajo, bajo un determinado estándar de servicio y un determinado rendimiento del sistema. Las unidades que completan un ciclo se reincorporan a la cola en la primera etapa. Se suponen distribuciones de tiempo de servicio exponencial y tasas de llegadas variables.

En la década de los sesenta se publican las primeras investigaciones para ciclos con dos etapas, donde se considera un punto de carga o descarga (servidor) y unidades móviles de transporte (vehículos) que viajan hacia y desde un punto de destino (Teicholz y Douglas,1964; Gaarslev, 1969). Luego, Morgan y Peterson (1968) extienden los análisis a un ciclo de transporte de cuatro etapas donde los tiempos de servicio asociados a cada una de estas distribuye exponencial. Paralelamente, Kopocinska (1968) analiza el ciclo de carguío y transporte bajo la mirada de un sistema M/G/1/m según la notación de Kendall (ver detalles de la notación en la sección Términos y Notación Convencional).

También es importante destacar el aporte de Spaugh (1962), como la primera publicación de teoría de colas aplicada a la industria de la construcción considerando una fuente finita de entidades.

Ya en la década de los setenta, surgen diversas publicaciones donde se utiliza la teoría de colas en ciclos como herramienta de estimación de la producción de una determinada operación minera (Barnes et al., 1978; King, 1977; Hoad, 1981). Elbrond (1979) propone una metodología para calcular la capacidad de una operación a cielo abierto que se compone de diferentes circuitos cíclicos. A diferencia de las otras investigaciones, el tiempo de servicio no distribuye exponencial, y considera las etapas asociadas a los tiempos de viaje como servidores finitos lo cual puede provocar subestimaciones de los rendimientos en

casos de congestión. Barnes (1979) extiende la investigación utilizando una distribución Earlang tanto para los tiempos de llegada, como para los tiempos de servicio en cada una de las etapas. Si bien la distribución exponencial es un caso particular de la distribución Earlang (cuando existe solo una etapa), en las operaciones mineras no es frecuente encontrar etapas con igual tiempos medios y que distribuyan exponencial para ser analizados bajo esta distribución (Carmichael, 1987). Car Michael (1987) publica un estudio de diferentes modelos aplicados a la industria de la minería y construcción. Sus modelos consideran tiempos entre llegadas y tiempos de servicio con distribuciones exponencial, Erlang y constantes. Las ventajas y desventajas de la distribución Earlang aplicada a la minería pueden ser consultadas en Czaplicki (2008). También se discute el caso de heterogeneidad en la flota de vehículos, utilizando métodos de aproximación al caso de flotas homogéneas. Czaplicki (1989) propone un nuevo enfoque en relación a los tiempos asociados a cada etapa del ciclo. Su modelo se simplifica a dos etapas, la primera de ella distribuye exponencial y la segunda una suma de tres exponenciales. El mismo autor, un año después (Czaplicki, 1990), analiza un sistema de un servidor y un determinado número de vehículos considerando un índice de confiabilidad para la flota. El número de entidades presentes en el servidor estará determinado por una cierta función de probabilidad.

Kappas y Yegulap (1991) analizan un sistema pala-camión en estado estacionario. Las distribuciones de los tiempos de servicio de cada etapa se suponen que son de una forma general. El objetivo del modelo es minimizar el error de las estimaciones de los parámetros de funcionamiento de los servidores más saturados. Adicionalmente, se agrega una etapa de mantención de los equipos. La transición de una etapa a otra se rige a través de una matriz de probabilidades.

1.3.7. Eficiencia horaria

Se denomina Producción óptima o “Pop” de punta a la mejor producción alcanzable trabajando los 60' de cada hora. En la práctica se trabaja sólo 45' ó 50' a la hora por lo que la producción normal “Pn” será:

Pn = 50/60 x Pop = 0,83 Pop =E x Pop

En lo sucesivo P se referirá siempre a la Producción normal Pn.

La relación (E) entre los minutos trabajados y los 60' de una hora es lo que se denomina eficiencia horaria, tiempo productivo o factor operacional (operating factor). Los factores de los que depende la producción determinan la eficiencia horaria, como muestra la tabla 2.

Tabla 2 : Factores de eficiencia E por condiciones del Proyecto

Fuente Los Andes Perú Gold

Si se consideran incentivos a la producción, sobre todo con buenos factores de organización, estos coeficientes se verán incrementados, pero en cualquier caso será difícil que alcancen valores superiores a 0,90. Por otro lado, en condiciones adversas de trabajo y organización, el tiempo real puede llegar solamente a ser el 50% del tiempo disponible.

Tabla 3: Eficiencia Horaria

Naturalmente una máquina no trabaja sólo una hora sino varias al día durante el período que dure la obra, que puede ser de muchos meses. Esto hay que tenerlo presente al calcular la eficiencia media, y que las condiciones y la organización pueden ir cambiando con el transcurso de la obra.

1.3.8. Fundamentos de ingeniería en el movimiento de tierras

El término movimiento de tierras incluye una gama de actividades múltiples desde la nivelación para la construcción de un edificio, hasta las operaciones de corte y relleno en la construcción de una carretera, o en la explotación minera, incluso también en la construcción de una presa de grandes dimensiones.

El equipo seleccionado para el movimiento de tierras debe ser capaz de completar el trabajo dentro del tiempo establecido en el contrato. Las unidades de acarreo deben tener la capacidad suficiente tanto en tamaño como en rapidez para mover el material y así poder cumplir con el trabajo requerido dentro del plazo acordado y a la vez obtener las ganancias esperadas. El equipo de carguío deberá ser capaz de excavar y cargar la cantidad requerida para completar el proyecto en el tiempo justo.

1.3.9. Operaciones Básicas en el Movimiento de Tierras

Las operaciones en el movimiento de tierras empiezan con la preparación del material que va a ser movido. Esto puede incluir aflojar o soltar el material por medio de una voladura o un escarificado. También puede incluir remover el exceso de humedad, por ejemplo, en una carretera esto se realiza después de limpiar la capa vegetal superior.

Luego de aflojar o preparar el material se procede a excavar o cargar. Algunos equipos de construcción pueden hacer simultáneamente el trabajo de soltar y excavar en un solo movimiento integrado. Excavar es el primer paso en el movimiento del material desde su ubicación natural, aunque se haya movido cuando se soltó el material. El material debe tener

una forma y tamaño manejable, este debe encajar o entrar en el cucharón del equipo de excavación y en la tolva del equipo de acarreo. En el caso de las voladuras, las mallas de perforación deben estar bien calculadas de manera que el material volado tenga las dimensiones apropiadas para que los camiones puedan trasladarlos correctamente sin sufrir desgastes mayores a los estimados.

Luego de la excavación el material es trasladado desde su punto original de ubicación al lugar donde se almacenará para su posterior uso. La distancia de traslado puede variar desde algunos metros a varios kilómetros, por ejemplo, en la excavación para un canal de irrigación, el material excavado se utiliza en la construcción del mismo. En cambio, en la construcción de carreteras o presas, el volumen que se maneja es mucho mayor y el traslado del material se realiza a mayores distancias. El término “cortar” significa remover el material desde su ubicación natural, y el término “rellenar” significa acarrear y descargar el material en el lugar indicado de acuerdo al tipo de obra. Algunas veces también estos términos se utilizan juntos como “corte y relleno” para describir la actividad conjunta de la utilización del mismo material, como se puede distinguir en el caso de construcción de carreteras.

El siguiente paso en la operación del movimiento de tierras es la descarga del material, que por lo general es vaciado para su uso final en un lugar específico. Si el material va a ser desechado, éste se vaciará y no se tocará nuevamente durante la construcción. Por otro lado, si el material va a ser usado como relleno será descargado de tal forma que se pueda esparcir de una manera uniforme y compactado por otro equipo.

En resumen, la operación del movimiento de tierras se caracteriza por:

1. Soltar o aflojar el material que va a ser excavado, por medio de voladuras u otros procedimientos.

3. Acarreo o transporte del material a su destino final.

4. Descarga del material en el relleno, terraplén o en el lugar indicado de acuerdo a especificaciones de la obra.

5. Provisión del acabado final al material de acuerdo a las especificaciones de la obra. Algunos trabajos no incluyen las operaciones de esparcimiento y compactación. Y algunos materiales pueden estar listos para la excavación sin necesidad de soltarlos o volarlos. 1.3.10. Excavadora Hidráulica

Las excavadoras hidráulicas son utilizadas en la excavación de la tierra y el carguío de camiones o volquetes. Estos equipos son capaces de excavar en todo tipo de terrenos, excepto roca sólida, sin necesidad de encontrarse en estado suelto.

a. Tamaño de la Excavadora Hidráulica

El tamaño de cualquier excavadora hidráulica está indicado por el tamaño del cucharón, el cual esta expresado en metros cúbicos; este volumen es medido al ras del cucharón incluyendo su contorno. Este volumen al ras se compara con el volumen colmado de material en estado suelto que el cucharón puede levantar.

Debido al esponjamiento del suelo, el volumen en estado natural del material es un poco menor que el volumen del material en estado suelto.

b. Partes Básicas y Operación de la Excavadora Hidráulica

Las partes básicas de una excavadora hidráulica incluyen el montaje (orugas o llantas), la cabina, el brazo del cucharón, el contrapeso y el cucharón. Con una excavadora en la posición correcta, cerca de la cara del terreno a ser excavado, el cucharón se coloca en el suelo con las uñas o dentadura apuntando hacia la cara. Luego por medio de tensiones ya sea en cables (pala que opera con cables) o en pistones (pala hidráulica) se levanta e introduce el cucharón en la cara del terreno. Si la profundidad de la cara que va a ser excavada es la correcta,

considerando las condiciones del terreno y la capacidad del cucharón, el cucharón se va a llenar cuando llegue al extremo superior de la cara del terreno. Si la profundidad de la cara, referida como profundidad de corte, es muy baja, no va a ser posible llenar el cucharón completamente sin el uso de tensiones y fuerzas máximas, es decir, el equipo estaría siendo sobre esforzado.

c. Selección del Tipo de Excavadora Hidráulica

En la selección del tipo de excavadora hidráulica, debemos considerar la probable concentración de trabajo. Si en el proyecto a realizar van a existir numerosos trabajos pequeños en diferentes zonas, la movilidad de la pala es muy importante por lo que se preferiría utilizar una pala montada sobre ruedas. Si el proyecto va estar concentrado en grandes trabajos, la movilidad del equipo pierde importancia y se podría utilizar una pala montada sobre orugas. La pala montada sobre orugas usualmente es menos costosa que las palas montadas sobre ruedas y pueden operar en superficies que no sean tan firmes.

d. Características de la Excavadora VOLVO 750 DL

Excavadora sobre orugas equipado con un motor Volvo D16 puede realizar trabajos, tanto en canteras como en minas, posee un sistema electrohidráulico, su peso operativo es de 74 700 kg, potencia bruta de 385 kW, capacidad de cuchara 5,16 m3.

• Si se trabaja haciendo zanjas el tamaño dependerá del ancho de la zanja que deberá ser igual al ancho de la cuchara; de la profundidad de la zanja que debe ser igual o menor que la máxima profundidad de excavación y, por último, la longitud de la zanja ya que por programación corresponderá cumplir con un metraje diario.

• En otros trabajos dependerá de la producción que tenga por hora.

• El límite del tamaño será aquel que no aumente el tiempo del ciclo de trabajo.

• La cuchara posee dos cortadores laterales los que no influyen en el rendimiento, ya que solo sirven para excavar una zanja más ancha.

• El rendimiento de la pala varia con la calidad del terreno, siendo la variación más notoria en las palas pequeñas que en las de mayor tamaño. La variación fluctúa dentro de amplios márgenes según el tipo de material a excavar y cargar. Sin embargo, es válido otorgar una regla básica como la siguiente: por cada m3 de capacidad de cuchara, una pala carga por hora 100 m3 de material blando y 70 m3 de material duro o rocoso Altura óptima de corte. Dependerá del tamaño de la pala y de la clase del material.

• Influencia del ángulo de giro horizontal. La producción con respecto a un ángulo de 90° puede disminuir en un 30% si se cambia el ángulo a 180° ó aumentar en un 20% al reducir el giro a 45°. Se recomienda no bajar de los 70° ni aumentar de los 90°.

• El espacio disponible. La capacidad puede quedar limitada por el espacio en que pueda moverse.

• Volumen de trabajo. Considerar el trabajo presente y el futuro, porque según la capacidad serán los años de vida útil que tenga la pala.

• Costo de producción. Es usado como última instancia en caso de no haber determinado el tamaño de la pala con los factores anteriores.

Otra forma de determinar el rendimiento es basándose en la duración del ciclo de trabajo y fijar un coeficiente de eficiencia según condiciones de cada faena. Luego, el volumen excavado por hora será:

𝑅 =3600 ∗ Q ∗ E ∗ K

T ∗ FV ; (𝑀3/𝐻𝑟) Dónde:

R = Rendimiento en m3/hora (medidos en banco) Q =capacidad o volumen del cucharon en m3

K = factor de llenado del cucharon (depende de las dimensiones y capacidad del Cucharon). E = factor de eficiencia.

T = Tiempo de un ciclo (minutos). FV = factor de abundamiento.

Otras tablas, específicamente de eficiencia en el trabajo y factores de llenado del cucharón en palas y dragas, se podrán encontrar en los manuales de Volvo.

1.3.11. Dimensionamiento De La Flota De Volquetes.

El número de unidades o tamaño de la flota requerido para realizar un trabajo depende de las necesidades de producción. Este número de volquetes se calcula por la expresión:

Número de volquetes necesarios = Producción horaria necesaria Producción horaria por unidad

Generalmente, cualquier valor con una parte decimal superior a 0,3 se redondea por exceso hasta completar la unidad. Una cifra inferior a esa será objetivo de un análisis más detallado, pues probablemente incrementando la eficiencia de operación puede suprimirse la necesidad de adquirir otra unidad de transporte. En algunos casos puede plantearse organizar el trabajo con unos relevos mayores en lugar de comprar una unidad extra.

1.3.11.1 Factor De Acoplamiento Entre La Flota De Transporte Y Los Equipos De Carguío.

Factor de acoplamiento o de compatibilidad “Match Factor”, es la determinación del número total de volquetes que debe de ser asignado a cada unidad de carga.

Pero la curva de producción real va siempre por debajo de la teórica, y se necesitarán más volquetes si se quiere llegar a obtener la producción máxima de la unidad de carga, lo que es debido a varias causas:

• Volquetes de diferentes capacidades o distinto estado de conservación. • Estrechamiento en zonas de carga, descarga y pistas de transporte. • Espaciamiento entre volquetes.

Por ello es preciso marcar un objetivo, ya que son dos posibilidades existentes:

• Máxima producción (Condicionada por el tiempo limitado de la operación minera). • Mínimo costo (Limitación de tipo económico).

Naturalmente, lo equipos que persiguen estos fines, no coinciden. Así, para un FA = 1, el acoplamiento es perfecto. Si es menor que 1, existirá un exceso de la capacidad de carga, y por lo tanto, la eficiencia de transporte es del 100% mientras que la eficiencia de carguío es menor. Por lo contrario, si el Factor de Acoplamiento es mayor de 1, la eficiencia de la carga es del 100% y la eficiencia de transporte será menor. Se puede afirmar que

normalmente, el costo mínimo se obtiene para valores del Factor de Acoplamiento

próximos a la unidad, pero por debajo de ella, en caso de no ser un número exacto el de los volquetes necesarios; tan solo en el caso de que la fracción que queda supere a las 90 centésimas puede ser menos costoso superar el equipo de carga.

1.3.12. Definición de términos básicos 1.3.12.1. Carguío

Es la acción de cargar los equipos de acarreo, utilizando equipos de alta capacidad, como excavadoras hidráulicas, cargadores frontales, palas, etc.

1.3.12.2. Acarreo o transporte

Consiste en transportar diferentes tipos de materiales (desmonte, mineral, cobertura orgánica, roca, etc.), sobre un camión o volquete por rutas ya establecidas, desde la zona de carguío hasta la zona de descarga.

1.3.12.3. Empuje

El empuje en el botadero se lo realiza según el diseño establecido en los planos y de acuerdo con los requerimientos descritos en las especificaciones. El empuje se lo realiza con tractor y consiste en esparcir de forma pareja el material dejado por los volquetes en las zonas de descarga, se tendrá en cuenta los límites de descarga dejados por topografía cuando se empuje el material descargado.

1.3.12.4. Banco de material

Zona donde se encuentra el material hacer cargado y acarreado, ya sea como mineral o desmonte, en el cual es necesario conocer las clases de suelos existentes en la zona, así como el volumen aproximado de material o materiales, que pueden ser extraídos, removibles y utilizables.

1.3.12.5. Material mineral

Material con buena cantidad de mineral, la cual es llevada a las pilas de lixiviación o PAD, para luego ser procesadas. Es de este material de donde se extraen el oro y plata (DORE).

1.3.12.6. Material desmonte

Material con poca o ninguna cantidad de mineral, no siendo rentable llevarlos a la etapa de producción. Este material es llevado a depósitos de desmonte, para finalmente hacer los trabajos de cierre de minas, reclamaciones finales.

1.3.12.7. Talud

Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal que adopten permanentemente las masas de tierra. Estas pendientes pueden ser naturales o construidas según diseño.

1.3.12.8. Material en banco

Es el estado en que se encuentra un material que no ha tenido ningún tipo de perturbación inherente al proceso.

1.3.12.9. Material suelto

Es el estado en que se encuentra un material que ha tenido, al menos, una perturbación generada por cualquiera de las actividades propias del proceso.

1.3.12.10. Rendimiento

La producción o rendimiento de una máquina es el número de unidades de trabajo que realiza en la unidad de tiempo, generalmente una hora.

1.3.12.11. Movimiento de tierras

El término movimiento de tierras incluye una gama de actividades múltiples desde la nivelación para la construcción de un edificio, hasta las operaciones de corte y relleno en la construcción de una carretera, o en la explotación minera, incluso también en la construcción de una presa de grandes dimensiones.

2. ENUNCIADO DEL PROBLEMA 2.1 PROBLEMA GENERAL

¿Cómo se logrará optimizar la operación de carguío de mineral y desmonte en la mina los Andes Perú Gold - Huamachuco?

2.2 PROBLEMAS ESPECÍFICOS

Se plantean los siguientes problemas específicos:

1. ¿Cómo podemos optimizar la producción a partir del planeamiento y dimensionamiento adecuado de equipos?

2. ¿Los resultados del estudio realizado demostrarán la optimización de los procesos de carguío y transporte?

3. HIPOTESIS

Se logrará optimizar la operación de carguío de mineral y desmonte con una reducción del 15 % de costos, conociendo los rendimientos reales de la excavadora VOLVO 750 DL.

4. OBJETIVOS 4.1 Objetivo general

Optimizar la operación de carguío de mineral y desmonte conociendo el rendimiento real de la Excavadora VOLVO 750 DL.

4.2 Objetivos Específicos

• Determinar la capacidad óptima de carga real de los equipos de carguío y acarreo en la operación.

• Determinar los rendimientos en las condiciones actuales.

• Mejorar las eficiencias tanto en el carguío como en el acarreo de acuerdo a la capacidad óptima real de carga.

5. Variables e indicadores

Variables Indicadores Metodología de la Investigación Independientes • Rendimiento real y teórico de la excavadora volvo 750 DL • Costo Unitario de la operación de Carguío • TM/Hor • Pases/Hor • Ciclos/Hor • $USD /TM • $USD /M3 • $USD /Hor (Alquiler) La investigación que se desarrollará, utilizará el método descriptivo. Por el tipo de la investigación, el presente estudio reúne las

condiciones metodológicas de una investigación aplicada, en razón, que se utiliza conocimientos de Ingeniería, equipos y software. Dependiente • Incremento de la Producción • Reducción de costos de la operación de Carguío • $USD/TM • TM/mes

CAPITULO II MATERIALES Y METODOS

2.1. Material de Estudio a. Población

La población de esta investigación son todos los equipos utilizados en la operación minera de la Mina los Andes Perú Gold.

b. Muestra

La muestra de estudio lo constituyen los equipos utilizados por la Empresa Transportes e Inversiones Cedar.

2.1.1. Ubicación y acceso del área de estudio.

Se ubica en el Cerro el Toro, región La Libertad, provincia de Sánchez Carrión, distrito de Huamachuco. Las altitudes oscilan entre 3250 a 3580 msnm, en el Distritito de Huamachuco, Provincia de Sánchez Carrión, Región La Libertad (Norte del Perú),

2.1.2. Flujograma de Estudio del proyecto.

Fuente El Autor.

Se sustenta debido a que se tiene bajo los siguientes

parámetros: utilización, disponibilidad, mayor consumo

de combustible, etc. Según la evaluación se necesita un reajuste en la evaluación de rendimientos de los equipos Se continua como se está trabajando debe tener buenos indicadores.

Evaluar rendimientos teóricos y reales de los

equipos

Recopilar información del rendimiento real y teórico de los equipos usados en la operación

Contrastar los resultados de la evaluación de rendimientos INICIO

2.1.3. Métodos, instrumentos y procedimientos de análisis de datos

2.1.3.1. Recolectar la información y definir el modelo conceptual

Una etapa fundamental en el desarrollo de un modelo de simulación es la recolección de datos. Tener datos confiables que representen lo que realmente está pasando en el sistema real es tan importante como tener la lógica del sistema correctamente comprendida.

Si estos datos no se toman correctamente es difícil que el modelo se pueda validar con la realidad del sistema.

• Tiempo entre llegadas • Demandas

• Tiempos de carga y descarga • Tiempos de procesamiento • Tiempos entre fallas • Tiempos de reparación • Tiempos de viaje

• Porcentaje de partes que no pasan la inspección

• Porcentaje de entidades que requieren distintos servicios, entre otros. 2.1.3.2. Método para la adquisición de datos

Para realizar una gestión eficiente de recolección de datos habría que seguir los siguientes pasos:

a. Estudio preliminar para el desarrollo del proyecto:

En esta etapa se recopiló toda la información correspondiente al carguío y acarreo de material respecto al último medio año del 2018, se analizó la producción estimada con la

ejecutada, donde se pudo observar la deficiencia de la misma; de igual manera se revisó bibliografía y fórmulas para poder comprender mejor la causa del problema.

b. Recopilación de datos e información de la excavadora:

Se realizó un levantamiento de datos del programa de producción mina para poder determinar cuál fue el rendimiento de la excavadora Volvo EC750D a lo largo de todo el último medio año del 2018, con lo cual se identificó el problema que radicaba en el bajo rendimiento de la misma, a partir de ello se tomaron los indicadores de productividad como horas trabajadas, costo del equipo, viajes por hora, etc. tal y como se muestra en la en la figura N° 12 la cual nos muestra el rendimiento esperado con el ejecutado de la excavadora a lo largo del último medio año.

Figura 5: Rendimiento de la excavadora Volvo EC750DL

2.1.4. Análisis sobre los principales factores que influyen en el rendimiento de la excavadora:

Se analizaron todos los factores que pueden influir en el rendimiento de la excavadora Volvo EC750DL de entre los cuales tenemos:

a) Tipo de Material: En la Mina losAndes Perú Gold se trabaja en su mayoría con un tipo de roca arenisca cuarzosa que posee una densidad de 1,6 t/m3 y una clasificación

geomecánica RMR = 55 (Roca tipo III), lo cual indica que se tiene un tipo de roca regular.

b) Condiciones Climáticas: Según los últimos registros no se presentan inconvenientes en el rendimiento de la excavadora por factores climáticos, motivo por el cual no se tomará en cuenta este parámetro para evaluar su rendimiento.

c) Condiciones Operativas: Para poder realizar un estudio más objetivo se tomarán en cuenta los siguientes factores: frente duro y granulometría del material.

d) Pericia del Operador: Para evitar errores en el cálculo de los 3 operadores que tienen para la excavadora, se eligió al de mayor experiencia con el equipo.

e) Altura de Banco: En la unidad se trabaja con bancos de 8m de altura, donde según estudios previos es la que más se adecua longitud del brazo de la excavadora, motivo por el cual este parámetro tampoco será tomado en cuenta.

f) Capacidad de las unidades de acarreo: En la unidad se trabajan con volquetes de 20m3 de capacidad que viene a ser igual a 30 t.

2.1.4.5. Rendimiento de la excavadora dentro de la operación minera

Únicamente se les incluyen para este estudio a los equipos que trabajan con cucharón. Los factores que se toman en cuenta para el cálculo del rendimiento son el tipo de material, altura del corte, dimensiones del equipo.

𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 = 𝑺𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒉𝒓. ∗ 𝑪𝒂𝒑. 𝑪𝒖𝒄𝒉𝒂𝒓ó𝒏 ∗ 𝑭. 𝑳𝑳.∗ 𝑭. 𝑮𝒊𝒓𝒐/𝒑𝒓𝒐𝒇𝒖𝒏𝒅𝒊𝒅𝒂𝒅

𝑻𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒊𝒄𝒍𝒐 (𝒔𝒆𝒈. )

2.1.4.5.1 Capacidad o Volumen del Cucharón (Q). -Será tomada del manual de rendimientos de maquinaria VOLVO

Tabla 4: Capacidades de los cucharones de la excavadora Volvo 750 DL

Tipo de Cuchara Capacidad

Ancho de corte

Radio de

la punta Peso Dientes

m3 Mm mm kg EA Cucharas de montaje directo (V4) Uso general 3.3 1 720 2 177 3 280 5 4 2 000 2 177 3 690 5 4.4 2 150 2 177 3 986 5 4.65 2 250 2 177 3 986 5 4.85 2 330 2 177 4 099 5 5.16 2 450 2 177 4 311 6 3.3 1 720 2 177 3 666 4 4 2 000 2 177 4 125 5 Trabajo pesado 4.4 2 150 2 177 4 324 5 4.65 2 250 2 177 4 439 5 4.85 2 330 2 177 4 590 5 5.16 2 450 2 177 4 832 6 Cucharas de montaje directo (V1) Trabajo pesado 3.3 2 100 2 158 3 746 5 3.7 2 300 2 232 3 971 5 4 2 000 2 219 4 616 5 4.6 2 240 2 219 4 969 5

2.1.4.5.2 Factor de llenado del cucharón (K).-Será considerado debido al material que en este caso es un conglomerado. Entonces el valor será calculado de la siguiente forma:

𝑘 = 1

1 + %Esponjamiento

𝑘 = 1

1 + 0.20 𝑘 = 0.83

Tabla 5 : Porcentaje de Esponjamiento de Material

Clases de Material Porcentaje de Esponjamiento ARENA O GRAVA LIMPIA de 5% a 15% SUELO ARTIFICIAL de 10% a 25% MATERIAL SUELTO de 10% a 35% TIERRA COMUN de 20% a 45% ARCILLA de 30% a 60% ROCA SOLIDA de 50% a 80%

Fuente Área Geomecanica

Tabla 6: Densidad máxima del material

A 1 200~1 300 kg/m3 carbón, caliche, pizarra

B 1 400~1 600 kg/m3 tierra y arcilla mojadas, piedra

caliza, arenisca

C 1 700~1 800 kg/m3 granito, arena mojada, piedra bien

triturada

D 1 900 kg/m3 ~ lodo mojado, mineral

• Tiempo de Ciclo en minutos (T): Se tomaron tiempos del ciclo de la excavadora para cuando ésta explota el terreno y a la vez llena las volquetas (tiempo de carga con maniobra):

Tabla 7: Tiempo de ciclo de la Excavadora

Fuente El Autor

2.1.4.6. Rendimiento Promedio de la Excavadora 750 DL

Para poder determinar el rendimiento de la excavadora Volvo 750DL con un grado de fragmentación medio se controló la excavadora desde el inicio de guardia hasta el final de guardia, donde se tuvieron en cuenta factores como: tiempo de carguío, número de pases por volquete, volquetes cargados por hora, demoras operativas y no operativas, horas efectivas de trabajo y tonelaje, tal y como se muestra en la siguiente tabla resumen.

Equipo Carga del cucharón Giro con carga Descarga del cucharón Giro sin carga Tiempo de Ciclo (seg.) 1 0.1 0.11 0.08 0.11 0.4 2 0.12 0.09 0.07 0.09 0.37 3 0.1 0.09 0.06 0.09 0.34 4 0.08 0.11 0.08 0.08 0.35 5 0.09 0.08 0.09 0.05 0.31 6 0.07 0.08 0.05 0.1 0.3 7 0.1 0.09 0.08 0.1 0.37 8 0.08 0.07 0.09 0.09 0.33 9 0.09 0.06 0.07 0.08 0.3 10 0.08 0.07 0.09 0.05 0.29 11 0.08 0.09 0.08 0.08 0.33 12 0.12 0.07 0.09 0.07 0.35 13 0.11 0.1 0.1 0.08 0.39 14 0.09 0.1 0.06 0.05 0.3 15 0.08 0.11 0.08 0.1 0.37 16 0.09 0.09 0.07 0.06 0.31 17 0.07 0.06 0.08 0.05 0.26 18 0.1 0.09 0.08 0.08 0.35

Tabla 8: Rendimiento promedio de la excavadora 750 DL fragmentación media EQUIPO TIEMPO DE CARGUIO (SEG) N° DE VIAJES POR HORA N° DE PASES POR VOLQUETE RENDIMIENTO (t/h) DEMORAS (MIN/HR) EC 750 DL 45 35 4 700 12.8 44 42 4 910 2.4 43 39 4 820 3.2 45 40 4 850 5.1 47 38 4 790 4.3 46 39 4 820 3.1 44 37 4 760 4.8 44 41 4 880 3.2 45 39 4 820 3.8 43 40 4 850 4.2 PROMEDIO 45,4 39 4 820 4.68 Fuente: El Autor

Se debe considerar que mediante análisis se determinó que la densidad promedio del material es de 2.1 tn/ m3 por lo que para el análisis de datos se tomaría como dato el rendimiento de 390.5 m3_{/hr promedio}

Tabla 9: Rendimiento promedio de la excavadora 750 DL fragmentación grande

EQUIPO TIEMPO DE CARGUIO (SEG) N° DE VIAJES POR HORA N° DE PASES POR VOLQUETE RENDIMIENTO (t/h) DEMORAS (MIN/HR) EC 750 DL 54 26 5 530 12.8 57 32 5 700 7.4 55 29 5 640 6.2 55 29 4 595 6.1 50 26 5 740 6.3 56 31 4 640 5.9 51 32 4 740 5.8 57 33 4 670 5.8 54 30 5 720 6.3 57 31 4 660 6.8 PROMEDIO 55.2 30.4 4.6 663.5 7.01 Fuente El Autor

• Rendimiento en función de metros cúbicos = 316 m3_/hr

2.1.5. Análisis de tiempos muertos y demoras

Dentro del análisis del rendimiento real las demoras condiciona significativamente en el ciclo de carguío, generando aumento en el costo y disminución en el rendimiento promedio; para tener un mejor panorama de la influencia de la demoras se controló la Excavadora desde inicio de guardia hasta fin de guardia , en donde se obtuvo en cuenta el tiempo de carguío, demoras operativas, no operativas y mecánicas, cantidad de volquetes cargados por hora y cantidad de toneladas movidas por hora, con la finalidad de obtener datos para analizar los cuales se detallan en las tablas 10-11.

Tabla 10:Tipos de Demoras , frecuencia y segundos por hora

TIPO DE DEMORAS FRECUENCIA

PROMEDIO/HORA SEGUNDO PROMEDIO/DEMOR A Nº VOLQUETES / EXCAVADO RA SEG./HORA Stand by Equipos de Acarreo/Espera en Cola 7 65 8 455 Reubicación de la Excavadora 0,8 200 160

Habilidad del Operador 2 60 120

Frente duro 3 35 105

Pisos a desnivel 0,8 120 96

Disponibilidad mecánica 0,5 107 53,5

Granulometría del material 0,3 155 46,5

Otras demoras 0,2 42 8,4

TOTAL 1044,4

Tabla 11: Porcentaje de gravedad de las demoras

TIPOS DEMORAS % DE GRAVEDAD % ACUMULADO

Stand by Equipos de

Acarreo/Espera en Cola 44% 44%

Reubicación de la Excavadora 15% 59%

Habilidad del Operador 11% 70%

Frente duro 10% 80%

Pisos a desnivel 9% 90%

Disponibilidad mecánica 5% 95%

Granulometría del material 4% 99%

Otras demoras 1% 100%

Fuente El Autor

Figura 6: Diagrama de Pareto de demoras

2.1.6. Calculo del rendimiento teórico de la excavadora 750DL

Se muestra la gama del tiempo total de los ciclos que se pueden esperar en condiciones de trabajo desde excelentes hasta rigurosas. Muchos factores afectan la rapidez con que puede trabajar la excavadora. Los proveedores proporcionan las tablas definen la gama de tiempo de los ciclos que se experimentan frecuentemente con cierta máquina y proporcionan una guía en la decisión de qué trabajo es "fácil" y cuál es "difícil". De esta manera, se evalúan primero las condiciones de la obra y se usa después la Tabla para Estimar el Tiempo de Ciclo para seleccionar la gama apropiada de trabajo.

Los valores óptimos de rendimiento en la zona sombreada de arriba, se basan en condiciones favorables de trabajo: facilidad de excavación, zanjas de poco fondo, buen operador, etc. Para ingresar a la tabla siguiente tomaremos el valor del tiempo de ciclo = 45 seg. y la carga útil del cucharón de 4 m3 _{con lo cual obtenemos}

Roca de voladura

Densidad estimada — 2.1 tn/m3

TONELADAS METRICAS por HORA de 60 min. de trabajo

CAPÍTULO III RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1. Rendimientos teóricos dados por el fabricante

El rendimiento teórico calculado en carguío, para un tiempo por ciclo promedio de 45 segundos y un cucharon de 3.8 m3, es de 486 m3/hora éste rendimiento es muy utópico, ya que considera un ciclo ininterrumpido y no toma en cuenta tiempos no productivos, como el tiempo en el que el volquete entra a ser cargado y sale de la zona de carguío,

abastecimiento de combustible, fallas mecánicas, clima adverso, etc.

Figura 7: Comparación de rendimientos real y teórico excavadora Volvo 750 DL

Fuente El Autor

Se tiene un rendimiento promedio en el carguío de: 390.5 m3/hora en roca con

granulometría media y 316 m3/hora con granulometría grande. Sabiendo que se tiene un rendimiento teórico de fabricante de 486 m3/hora, el rendimiento real con horas efectivas de

353.25 m3/hora en promedio, es menor en un 27%. Los diferentes motivos por lo que el rendimiento teórico diferencial.

Tabla 12: Diferencias entre rendimiento teórico y el rendimiento real en carguío

Causas Rendimiento teórico Rendimiento Real Ingreso y salida de

Volquetes

El fabricante considera que la excavadora carga

continuamente sin interrupciones

Para el carguío los volquetes entran de retroceso a

estacionarse para ser cargados, luego se retiran. En este tiempo la excavadora no trabaja lo cual se tiene un tiempo medido de 30 Seg. A 1 Minuto por volquete cargado Trabajos

adicionales

No considera La excavadora realiza trabajos adicionales propios de la operación, como son la

construcción de una plataforma para poder situarse a una mayor altura y realizar un mejor carguío. Otro trabajo adicional, es el perfilado de taludes, el cual consiste en darle un mejor terminado a la pared final del talud.

Calentamiento de la Maquina

No considera Para cuidar los equipos y alargar su tiempo de vida, es recomendable calentar la máquina antes de trabajar y al finalizar la máquina, se recomienda de 10 a 15 min. Altura de trabajo Considera a nivel del mar La altura de trabajo en algunos

casos es de 4000 m.s.n.m. A mayor altura, menor presión atmosférica, consecuentemente la potencia en los motores de aspiración natural también disminuye; por tanto, la fuerza

de tracción del vehículo también disminuye.

Falla mecánica Motivo por lo cual los equipos

no trabajan las horas totales, lo que se recomienda es tener una cuadrilla de mecánicos cerca al proyecto y tener un equipo de reten

Fuente El Autor 3.2 Discusiones

• Analizados todos los factores anteriores que pueden influir en el rendimiento de la excavadora el impacto directo que genera el tipo de material y la fragmentación en el tiempo total de excavación (rendimiento de la excavadora). Los resultados que arrojó el estudio nos servirá para obtener conclusiones del sistema real lo cual nos permitirá plantear diferentes alternativas o escenarios, por lo que es muy importante que se pueda confiar en el estudio el cual soporte para el dimensionamiento y planeamiento de la producción tanto en la mina los Andes Perú Gold como en otras operaciones mineras donde se use este tipo de excavadora.

• Los resultados obtenidos del análisis del Pareto demuestran que de todos los factores estudiados y según las conclusiones se ha determinado que el tiempo muerto de los volquetes de acarreo con la excavadora es la de mayor influencia en la baja productividad.

CAPÍTULO IV CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 Conclusiones

a. Los rendimientos reales alcanzados en la ejecución, son menores a los dados por el fabricante lo cual valida la hipótesis de la investigación, para las actividades de carguío, con la excavadora volvo 750 DL la cual tienen un rendimiento menor a lo estipulado por el fabricante (27 % menor)

b. Existen otros factores que afectan los rendimientos tales como:

• Factores imputables al cliente como son: la demora en la voladura, zona de trabajo reducida, falta de frente de trabajo, interferencias en la ruta de acarreo; las cuales disminuyen la productividad.

• Factores imputables al contratista como son: fallas mecánicas, equipos no disponibles, etc.

c. A partir de los datos obtenidos se puede tener un mejor programa de producción más real el garantizaría un correcto dimensionamiento de equipos y el control de equipos en la operación minera.

d. La evaluación del escenario actual de la empresa minera, presenta desafíos para elaborar de un programa de control de equipos medianamente eficiente, para lo cual no cuenta con todos los indicadores claves de rendimiento de los equipos. Los cuáles servirán de referencia para el siguiente año a fin de que sirva como línea de base para elaborar los objetivos y metas futuras.

e. El costo por hora de una excavadora es de 150.00$/hr. Por ello, es primordial tener una cantidad óptima de volquetes para cumplir con los requerimientos de producción y que las excavadoras estén el menor tiempo posible inactivas y/o paradas para así evitar pérdidas económicas.

5.2. Recomendaciones

a. Los resultados que se presentan en el estudio deben ser tomados como referencia para la elaboración de los futuros proyectos de movimiento de tierras en proyectos similares.

b. Tener en cuenta que hay factores humanos que influyen en gran medida a los rendimientos, como son: el operador de la maquinaria pesada y el ingeniero de campo y/o capataz, los cuales en el presente estudio no han sido tomados en cuenta.

c. Se debe evaluar la pronta implementación de un sistema Dispatch en la compañía, ya que es de vital importancia para optimizar el proceso, reducir los costos operativos,

maximizar la producción y la eficiencia, a la vez, aumentar la seguridad y el control en toda la operación.

CAPÍTULO V

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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