Presentacin de PowerPoint

CARRERA: INGENIERIA DE MINAS

CURSO: Gestin de Operaciones MinerasDOCENTE: Yataco Dueas Vladimir

TEMA: OPTIMIZACIN DE LA LOGSTICA DEL SHOTCRETE EN OPERACIONES SUBTERRNEAS

INTEGRANTES:-Arenaza Vzquez Guillermo-Cabrera Araujo Fonziearelly-Cruzado Cabanillas Anthony-Guerrero Vargas Jorge-Muos Snchez Oscar-Vigo Jave Larry

RESUMEN

El presente trabajo tiene como fin encontrar la mejor opcin tcnico-econmica para el transporte de concreto lanzado (shotcrete) a interior mina, para ello se evaluarn tres alternativas logsticas excluyentes: (a) Instalar una planta de concreto en superficie y trasladar a interior mina mediante mixers, (b) Instalar una planta de concreto en interior mina en el centro de gravedad de las operaciones, y (c) Instalar una planta en superficie y enviar el concreto a mina por medio de tuberas.

Para la evaluacin de los 2 primeros resultados, se cuenta con los resultados obtenidos en las minas San Cristbal y Cerro de Pasco de la empresa Volcan; para la tercera alternativa, se cuenta con la data proveniente de la mina Diamond Cullinam1 en Sudfrica.

INTRODUCCIN

La creciente necesidad de las empresas mineras por alcanzar la competitividad, nos obliga a disear procesos ms eficientes donde se optimice el empleo de los recursos creando mayor valor agregado. La aplicacin mecanizada del concreto lanzado por va hmeda no es la excepcin, cumple con las condiciones de ser una metodologa de rpida aplicacin y resultados tangibles cuando se conjugan: la pericia del operador, un buen diseo de la mezcla y condiciones adecuadas en la labor (presin neumtica adecuada, terreno previamente desatado y dentro del tiempo del autosoporte).La aplicacin del concreto lanzado reduce de gran manera el ciclo de minado. Recordemos cuando hace unas dcadas, el sostenimiento de una labor con roca tipo 4 (de acuerdo a GSI) implicaba el armado de cuadros con encribado antes de dar un siguiente disparo, dicha operacin para una labor de 3,0m x 3,5m poda tomar a 2 obreros toda una guardia de trabajo (12 horas); la aparicin del concreto lanzado por va hmeda cambi dicha situacin, el armado de cuadros sera reemplazado por 4 pulgadas de concreto con fibra, tomando slo 20 minutos en la misma labor. Todo el mundo parece satisfecho por la reduccin del ciclo de minado, pero Estaremos siendo eficientes? O tal vez estn aumentando nuestros costos a medida que profundizamos la mina? Cmo saberlo? A fin de dar una respuesta, debemos primero distinguir las etapas del proceso: (a) elaboracin del concreto, (b) transporte a interior mina, y (c) lanzado de concreto.Observamos que los costos de elaboracin y lanzado dependen de la capacidad instalada de la planta y del lanzador de concreto, los cuales tienen un lmite de productividad, mientras ms cerca estemos de ste, mayor ser nuestra eficiencia; por tanto, debemos enfocar nuestro anlisis en el transporte de concreto.

OBJETIVOS Y ALCANCES

El principal objetivo es identificar la alternativa ms eficiente y segura para el transporte de concreto a interior mina.La aplicacin del concreto lanzado como metodologa de sostenimiento subterrneo data del siglo pasado; sin embargo, su aplicacin se encuentra plenamente vigente especialmente en calidades de roca de pobre a muy pobre segn la clasificacin de Bieniawski2.El presente artculo est circunscrito a la aplicacin del concreto lanzado de manera mecanizada mediante va hmeda, a la cual atribuimos mayores ventajas por lo siguiente: Permite una mayor mecanizacin de las operaciones: Al centralizar la elaboracin en un solo punto especfico (Planta de concreto) desde donde es suministrada a todos los tajeos. Con el surgimiento de nuevos equipos de alta productividad; por ejemplo el robot lanzador de concreto Alpha 30 de la firma Semmco (30 m3/h) Con el surgimiento de plantas de concreto mviles de gran versatilidad para su instalacin y operacin pudiendo ser instaladas en superficie o en interior mina. Brinda mayores facilidades para controlar la calidad del producto final (concreto): Las plantas automatizadas permiten obtener dosificaciones con desviaciones estndar menores a 0,2% en su composicin, obtenindose un producto final confiable. La naturaleza automatizada de la Planta permite dosificar el volumen de agua y con ello mantener el control de la relacin agua/cemento. Constituye un procedimiento ms amigable con el medio ambiente al evitar la polucin que produce el mtodo por va seca.Para comprender la logstica de la operacin, es necesario entender previamente las operaciones unitarias que conforman su proceso productivo: (a) Seleccin y control de insumos, (b) elaboracin del concreto, (c) transporte y (d) lanzado.

1.1Seleccin y control de calidad de insumos

Ideal y deseable hubiera sido no incluir esta etapa dentro del proceso, pues se supone que los insumos llegan en condiciones ptimas de calidad, listos para mezclarse. En la realidad, el supuesto no se cumple y nos vemos obligados a aumentar una operacin unitaria.La seleccin y control de insumos son de importancia capital, un error en esta etapa puede provocar la elaboracin de un producto no confiable o inservible para el sostenimiento. Es as que se deben realizar monitoreo y control de todos los insumos.Los puntos de control son aquellos hitos del proceso donde podemos controlar que los insumos cumplan con los requerimientos mnimos de calidad, a saber: Agua: El pH del agua debe ser de preferencia neutro, con una temperatura mnima de 15 grados centgrados, estando libre de sedimentos y partculas que inhiban el proceso de hidratacin del concreto.El control de la composicin se logra con anlisis peridicos de laboratorio; la temperatura, mediante un termmetro. Agregados: Se debe monitorear la granulometra, la humedad del agregado, la presencia de arcillas, material orgnico o partculas demasiado angulosas. El control se logra mediante anlisis del agregado de acuerdo a lo especificado por la norma ASTM C333.Cemento: El cemento debe de cumplir con la norma ASTM C1504. La forma prctica de controlarlo es mediante la expedicin del certificado de fabricacin. Importante es almacenarlo en un silo que cumpla las condiciones requeridas de temperatura y hermeticidad. Aditivos: Los aditivos ms usados para elaborar el concreto son los estabilizadores y reductores de agua, los cuales son regulados por la norma ASTM 4945. El control se logra manteniendo al da las certificaciones de fabricacin. Fibra:Es importante evitarse la contaminacin con aceite, grasa, cloruros u otra sustancia. En el caso de la fibra metlica, debe almacenarse en recipientes secos a fin de evitarse la posibilidad de corrosin. El control se logra manteniendo las certificaciones de fabricacin al da.

1.2 Elaboracin del producto intermedio

Hablamos todava de un compuesto hasta ahora conformado por:agua, cemento, agregados, fibra y aditivos.

Luego de obtenido el control previo de los insumos que ingresan al proceso, la segunda fase consiste en la dosificacin automtica y mezcla de dichos componentes. El empleo de una planta automatizada de concreto permite una alta confiablidad en las proporciones de los componentes minimizando los sobrecostos /inseguridades por excesos/defectos.

1.3 Transporte Esta es la etapa en la cual est centrado el problema logstico, objeto del presente estudio y donde puede obtenerse la mayor eficiencia y por ende, el mayor ahorro. El costo en las etapas anteriores depende slo de la cantidad de material producido y de las horas-hombre necesarias para el control; sin embargo, en esta nueva etapa debemos aadir otro objeto de costo: la distancia a transportarse los insumos y/o la distancia a transportarse el concreto.

Elaborarelconcretoensuperficie y trasladarlo por medio de mixers al pie de la labor en interior mina (Modalidad empleada en Volcan - San Cristbal) Trasladar los insumos a una planta de concreto ubicada en interior mina, elaborar la mezcla y trasladarlo por medio de mixers al pie de las labores. (Modalidad empleada en Volcan - Cerro de Pasco)

Elaborarelconcretoysuperficie y trasladarlo ainterior minamediante unsistemadetuberas,de donde es trasladado por medio de mixers al pie de las labores.En estado fresco y de manera previa a cargarse a los mixers, la mezcla debe ser sometida a los siguientes controles de calidad:Control del slump o asentamiento6 (ASTM C143)Contenido de aire y peso unitario7 (ASTM C138)Control de temperatura del concreto8 fresco (ASTM C1064)

1.4 Lanzado (elaboracin del producto final)

Se inicia con la llegada del mixer al pie de la labor y su posicionamiento contiguo al robot lanzador de concreto. En esta ltima fase, el concreto se transforma en concreto lanzado o shotcrete, luego de la adicin del aditivo acelerante y la proyeccin por medios neumticos.Son factores operacionales para el xito en esta etapa: Las condiciones de la labor, terreno perfectamente desatado y humedecido de preferencia. La presin y caudal del aire comprimido en interior mina debe estar acorde a las especificaciones mnimas del equipo. El personal debe poseer la habilidad y tcnica adecuada para el lanzado.Es adecuado en esta etapa proseguir con los siguientes controles de calidad: Control de slump o asentamiento al pie de labor (ASTM C143) Resistencia compresiva del concreto endurecido9 (ASTM C39) Obtencin de testigos diamantinos (ASTM C42) Preparacin de paneles de concreto (ASTM C1140) Resistencia a la flexin del concreto reforzado con fibra usando cargas centrales12 (ASTM C1550).

2.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Con el fin de poder evaluar las alternativas, debemos primeramente establecer el problema. Asumamos los siguientes datos operacionales:Necesidad de concreto en interior mina:Metros cbicos mensualesLa minera construye sueos

3.EVALUACION DE ALTERNATIVASLa presente evaluacin tomar en cuenta los aspectos tcnicos y econmicos1 Alternativa A: planta de concreto en superficie + transporte en mixers

Fig. 1 planta de concreto en superficie + transporte en mixers

Ventajasa. El CAPEX (costos de inversin) es relativamente bajo al instalar una planta de concreto en superficie, donde existen menores limitaciones para el movimiento de tierras y obras mecnicas y civiles.

b. La instalacin de la infraestructura para la operacin es rpida. Lo mismo ocurre en el caso que se requiera trasladar la planta a otra ubicacin.

c. El suministro de materiales (agregados cemento, aditivos) es sencillo y verstil.

d. Las operaciones de despacho no se encuentran limitadas por el espacio.

DesventajasLa distancia promedio para las labores es de 7 km (tomando en cuenta la profundidad media de 700 m y una rampa de 10% de gradiente) elevando los costos operativos de transporte. El tiempo de trabajo efectivo de los equipos es mnimo. Teniendo en cuenta que debe recorrer en promedio 14 km (7 km de ida y 7km de regreso), el nmero de viajes por guardia que realiza un equipo es en promedio de 2,5 Se requiere una gran cantidad de mixers para poder desarrollar el servicio. Teniendo en cuenta que cada mixer transporta 3 metros cbicos: 5.000 /(30 * 2,5 * 3) = 22 unidades La congestin en las vas de acceso provocada por los mixer, limitando el flujo normal de operaciones. La contaminacin atmosfrica dentro de la mina provocada por los motores de combustin interna de los mixer.

3.2 Alternativa B: planta de concreto en interior mina + transporte en mixers

Ventajas

Los costos operativos son menores que la opcin anterior. El costo unitario de transporte de concreto en mixer puede disminuir hasta en un 30% debido a la reduccin de las distancias. La disminucin de la flota de equipos mixer hasta en un 50% para el caso planteado, disminuyendo los costos de mantenimiento. La presencia de una planta en interior mina equipada con un laboratorio, facilita el monitoreo y control de la calidad del producto final: concreto en las labores. El suministro de agregados se realiza a travs de la chimenea R/B con una tolva al final, empleando para ello slo la energa potencial gravitatoria.

DesventajasEl CAPEX es alto en este caso. Adems de las instalaciones electro-mecnicas del caso anterior, se requiere romper y evacuar 15.000 metros cbicos de roca en desmonte, incurriendo muchas veces en un alto costo de oportunidad de los equipos destinados para la produccin de mineral. Adicionalmente, la elaboracin de una chimenea raise borer (perforacin piloto + rimado) para el transporte de agregado es otra inversin importante. Para este caso, hemos supuesto que la ventilacin en interior mina es buena pues la instalacin de la planta subterrnea supone una significativa polucin adicional; en caso de no ser as, sera necesaria la implementacin de una segunda chimenea raise borer prxima y exclusiva para la ventilacin de la cmara. La construccin de la infraestructura para la operacin es lenta (preparacin de cmara subterrnea + chimeneas raise borer). El espacio subterrneo para ejecutar las operaciones de despacho es mucho menor que en superficie. El suministro de cemento es complejo y no puede mecanizarse de forma tan sencilla como el agregado. En Cerro de Pasco, actualmente se traslada por medio de volquetes y estibadores. La seccin de las rampas de acceso a la cmara deben de prepararse para la circulacin de volquetes. El flujo de las operaciones se vuelve dependiente de: la disponibilidad de los volquetes, la congestin vehicular y el estado de las rampas. Si bien, disminuye la cantidad de mixers; la congestin vehicular y la emanacin de gases no disminuye con la llegada de los volquetes con cemento a interior mina. Aumenta la polucin en interior mina, con la descarga y el manipuleo de las bolsas de cemento.

3.3 Alternativa C: planta de concreto en superficie + transporte por tuberas

Estamos ante una nueva alternativa, hasta ahora slo empleada en Norteamrica y frica, la cual consiste en mantener una planta de concreto en superficie y a travs de tuberas y un sistema de bombeo, el concreto es enviado a un tanque de remezclado en interior mina donde la mezcla recupera las propiedades perdidas por el aumento de temperatura y es redistribuida a los mixers que abastecen de concreto a las labores. De acuerdo a autores como Aronowitz y Steward 13, el xito del mtodo est basado en dos principales factores:

a. El empleo de aditivo superplastificante para el diseo del concreto que descender por cada libre a travs de un sistema de tuberas verticales. El calentamiento producido por la friccin puede fcilmente originar una prdida de slump de hasta 30% para los 700 metros de cada. Es aqu donde la accin del aditivo mitiga dicha prdida permitiendo contar con una mezcla de buena trabajabilidad.

b. La instalacin de una tubera de acero previamente tensada, diseada para trabajar en ciclos intermitentes de compresin y tensin, asegurando la sostenibilidad de la operacin.

Alternativa A Planta de shotcrete en superficie + transporte en mixers Alternativa B Planta de shotcrete en interior mina + transporte en mixersAlternativa C Planta de shotcrete en superficie + transporte por tuberas Produccin mensual de shotcrete (m3)5.0005.0005.000CAPEX $ 440.000 1.310.000 1.030.000OPEX (US$/m3 de shotcrete) $280256240Costo mensual de produccin $1.400.001.280.001.200.00Costo anual de produccin $16.800.0015.360.0014.400.00Tasa de inters10%10%10%Vida til estimada (aos)555Valor presente neto de los costos $58.295.65254.124.07750.561.209CAUE (5, 10%) -$15.378.246-$14.277.795-$13.337.919VentajasEl CAPEX es intermedio entre las dos opciones anteriores. Los costos operativos son menores que en las opciones anteriores. Si bien el costo de elaboracin asciende en el empleo del aditivo superplastificante, disminuye el empleo de aditivo estabilizante para las labores cercanas; asimismo, se evita el sobrecosto por transporte de cemento en volquetes. La disminucin de la flota de equipos mixer hasta en un 50% respecto a la primera alternativa, disminuyendo costos de mantenimiento y emisin de gases diesel en interior mina. El suministro de concreto a travs de tuberas emplea prcticamente slo la energa potencial gravitatoria resultando una manera funcional y econmica para el transporte. Se requiere de poco espacio en interior mina, slo una cmara para albergar el tanque de descarga y mezclado

Desventajas

La construccin de la infraestructura para la operacin es lenta (preparacin de chimenea raise borer + instalacin de tubera). En nuestro pas hay escaso personal con las competencias y experiencia para instalar las tuberas pretensadas. Se requiere de una persona en interior mina dedicada exclusivamente a coordinar la recepcin y el despacho. Adicionar un superplastificante puede incrementar los costos variables de elaboracin del concretoEn la Tabla 1 se muestra el anlisis econmico comparativo de las 3 opciones. Se han considerado para el anlisis los siguientes supuestos: Un costo financiero de 10% anual La vida til de los sistemas es similar para las 3 alternativas e igual a 5 aos. De acuerdo a los cuales, econmicamente la mejor alternativa es el transporte de a travs de tuberas.

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El xito en la aplicacin del concreto lanzado o shotcrete depender de: (a) Una adecuada seleccin y control de calidad de insumos; (b) planta de concreto y equipos de transporte (mixers) y lanzado en buenas condiciones, lo cual se logra mediante la implementacin efectiva de un programa de mantenimiento preventivo; (c) condicin adecuada de los servicios en interior mina, como presin y caudal de aire, (d) personal competente con habilidad y tcnica adecuada. Los costos de elaboracin y lanzado de concreto poseen un componente fijo: el costo de la planta y de los equipos. Dicho costo se podr disminuir cuando la utilizacin efectiva est ms cercana a la capacidad instalada. Los componentes variables del costo de elaboracin estn dados principalmente por los insumos, siendo los de mayor incidencia para la elaboracin de 1 metro cbico: (a) el cemento, (b) el aditivo acelerante y (c) la fibra. El enfoque para la reduccin de costos estar dado por la mejora en el diseo del shotcrete. Los principales inconvenientes originados por despachar mixers desde superficie son: (a) Los costos variables de transporte se incrementan a medida que se profundizan las operaciones, (b) a medida que se profundiza la mina y se incrementan las distancias, la eficiencia de los mixers disminuye realizando cada vez menos viajes por guardia y siendo necesario incrementar la flota. Implementar una planta de concreto en interior mina implica trasladar un problema logstico de superficie a interior mina donde la ventilacin es menor y existen mayores limitaciones de espacio para realizar las mismas operaciones logsticas. No es recomendable para altas producciones de concreto. Bajo iguales condiciones de distancia, el transporte de shotcrete a travs de tuberas es la mejor opcin debido a criterios econmicos, medio-ambientales y operativos. Sin embargo, de manera previa a cualquier implementacin debern de evaluarse las caractersticas particulares de cada mina a fin de tomar la mejor opcin.