facultad de ingenierÌa carrera de ingeniería industrial y...
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FACULTAD DE INGENIERÌA
Carrera de Ingeniería Industrial y Comercial
APLICACIÓN DE MODELO DE INNOVACIÓN TRIZ
EN TOLVAS Y SU IMPACTO EN LA DURABILIDAD
Y LA CAPACIDAD
Tesis para optar el Título Profesional de Ingeniero
Industrial y Comercial
ELIZABETH DEL ROSARIO CHANJI DIAZ
Asesor:
MBA. Ing. Gianni Michael Zelada García
Lima – Perú
2020
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JURADO DE LA SUSTENTACIÓN ORAL
……………….………………………………………
Presidente
……………….………………………………………
Jurado 1
……………….………………………………………
Jurado 2
Entregado el:
Aprobado por:
……………….………………..………………………………… Bachiller
……………….………………..………………………………… Asesor de Tesis
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DECLARACIÓN DE AUTENTICIDAD
Yo, Chanjí Díaz, Elizabeth del Rosario, identificado con DNI Nº 70173693, bachiller
del programa académico de la Carrera de Ingeniería Industrial y Comercial de la
Facultad de Ingeniería de la Universidad San Ignacio de Loyola, presento la tesis
titulada:
“APLICACIÓN DE MODELO DE INNOVACION TRIZ EN TOLVAS Y SU IMPACTO
EN LA DURABILIDAD Y LA CAPACIDAD”
Declaramos en honor a la verdad, que el trabajo de tesis es de nuestra
autoría; que los datos, los resultados y su análisis e interpretación, constituyen mi
aporte. Todas las referencias han sido debidamente consultadas y reconocidas en
la investigación.
En tal sentido, asumo la responsabilidad que corresponda ante cualquier
falsedad u ocultamiento de la información aportada. Por todas las afirmaciones,
rectifico lo expresado, a través de mi firma correspondiente.
Lima, junio del 2020
…………………………..………………………..
Chanjí Díaz, Elizabeth del Rosario, DNI N° 70173693
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EPÍGRAFE
"Innovar resulta ser la resolución
de las contradicciones técnicas”
(Genrich Altshuller)
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ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE GENERAL 04
ÍNDICE DE TABLAS 05
ÍNDICE DE FIGURAS 06
DEDICATORIA 07
RESUMEN 08
ABSTRACT 09
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 10
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 13
MARCO REFERENCIAL 14
MARCO TEÓRICO 17
OBJETIVO DE INVESTIGACIÓN 35
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 36
HIPOTESIS 37
MARCO METODOLÓGICO 38
RESULTADOS 44
DISCUSIÓN 62
CONCLUSIONES 63
RECOMENDACIONES 66
REFERENCIAS 68
ANEXOS 70
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ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 01 – Partes de ARIZ 7.1 22
TABLA 02 – Desglose de los pasos para ARIZ 85 C 22
TABLA 03 – Opciones evaluadas ante la necesidad – “reducción de costo de acarreo” 44
TABLA 04 – Fragmento de tabla de método de eliminación de contradicciones 49
TABLA 05 – Comparativo de Tolva actual y Tolva con diseño ligero 51
TABLA 06 – Toneladas de carga en tolvas de diseño CAT 53
TABLA 07 – Toneladas de carga en tolvas de diseño liviano 54
TABLA 08 – Prueba de normalidad de valores de carga 55
TABLA 09 – Prueba de Leven de los valores de carga 56
TABLA 10 – Prueba t para medias de los valores de carga 57
TABLA 11 – Durabilidad, costos y capacidades de la tolva actual 58
TABLA 12 – Durabilidad, costos y capacidades de la tolva liviana 59
TABLA 13 - Comparativo de Tolvas actuales y Tolvas ligeras, respecto 60
a la Capacidad, Peso y Durabilidad.
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ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 Diagrama de Ishikawa 11
FIGURA 2 Camión Minero 793 CAT 12
FIGURA 3 Principios para Solucionar un problema - Triz 19
FIGURA 4 Pasos para elaborar un modelo Sustancia - Campo 24
FIGURA 5 Importancia del control del ciclo de la innovación 29
FIGURA 6 Tolva de camión minero 32
FIGURA 7 Carguío de material a un camion en una minera 33
FIGURA 8 Procedimiento de solución de un problema usando Ariz 43
FIGURA 9 Secuencia para el revelamiento de las contradicciones 46
FIGURA 10 Búsqueda de la Solución a través del RIF 47
FIGURA 11 Secuencia para el revelamiento y solución de conflictos 47
FIGURA 12 Partes de una tolva de un camion minero 51
FIGURA 13 Tolva actual de camión 797D 52
FIGURA 14 Tolva ligera de camión 797D 52
FIGURA 15 Tolva actual de camión 793D mostrando despiece de planchas 57
FIGURA 16 Tolva ligera de camión 793D mostrando su geometría 58
FIGURA 17 Gráfico de Volumen de carga vs peso en toneladas 61
FIGURA 18 Gráfico de Durabilidad de la Tolva vs peso en toneladas 61
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DEDICATORIA
“Dedico este trabajo al gran esfuerzo y
amor que mis padres me han brindado
en todo este trayecto de mi crecimiento
y formación profesional”
Elizabeth del Rosario, Chanjí Díaz
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RESUMEN
En la minería a tajo abierto, el acarreo es uno de los factores más relevantes en el
control de costos, por ello existen diversas estrategias para reducirlo, como la
planificación y optimización de rutas; la gestión de las unidades en términos de su
operación eficiente y su mantenimiento económico, y uno últimamente trabajado, el
volumen y durabilidad de la tolva de carga. Es precisamente en esta línea de
investigación, en la que se desarrolla este trabajo, y para ello se aplica la metodología
de innovación TRIZ, creada por Altshuller en 1946. El trabajo, sigue la metodología del
modelo innovador, identificando las contradicciones físicas y superficiales del problema
de minimizar el costo de acarreo a través de aumentar el volumen de carga de la tolva
para camiones mineros 793D; posteriormente se establece una propuesta innovadora
que aumente el volumen de carga de la carga de la tolva sin afectar negativamente las
otras variables: peso; durabilidad y rigidez de la tolva. El trabajo en su parte final,
recupera los resultados tras el desarrollo de un innovador diseño, midiendo y
comparando, la capacidad de carga; su durabilidad; su costo de adquisición y
mantenimiento. El trabajo concluye con la presentación de los resultados del desarrollo
de la metodología, mostrando la robustez que tienen esta metodología sobre otras
propuestos cuando el problema tratado está relacionado a equipos y partes de
máquinas. Este trabajo además tiene el privilegio de ser el primero en el Perú, tratado
dentro de un marco de investigación académico.
Keywords: Tolvas mineras; camión 793D; diseño; TRIZ
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ABSTRACT
In open pit mining, hauling is one of the most relevant factors in cost control, so there
are several strategies to reduce it, such as route planning and optimization; the
management of the units in terms of their efficient operation and economic
maintenance, and one recently worked on, the volume and durability of the loading
hopper. It is precisely in this line of research, in which this work is developed, and for
this the TRIZ innovation methodology, created by Altshuller in 1946, is applied. The
work follows the methodology of the innovative model, identifying the physical and
superficial contradictions of the problem of minimizing the cost of hauling through
increasing the loading volume of the hopper for 793D mining trucks; subsequently an
innovative proposal is established that increases the volume of load of the hopper load
without negatively affecting the other variables: weight; durability and rigidity of the
hopper. The work in its final part recovers the results after the development of an
innovative design, measuring and comparing, the load capacity; its durability; its cost
of acquisition and maintenance; and even outlines fuel consumption costs. The work
concludes with the presentation of the results of the development of the methodology,
showing the robustness that this methodology has over other proposals when the
problem is related to equipment and parts of machines. This work also has the privilege
of being the first in Peru, treated within an academic research framework.
Key: Mining hoppers; 793D truck; design; TRIZ.
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PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
La capacidad de carga de las tolvas de los equipos mineros marca una gran relevancia
en el costo de acarreo y el de la operación total. Mejorarla, es una de las diversas
estrategias para optimizar el uso de estos equipos, y con ello impactar en los costos
operacionales, discriminados por su enfoque en optimizar las rutas y/o el mejorar la
disponibilidad del equipo, a través de las técnicas de mantenimiento.
Aportes como el de Mauricio, G. (2015), Yayama, J. (2006), Checya, D. (2015),
Barriento, V. (2015) y otros quienes han desarrollado trabajos sobre la utilización de
softwares que a través de algoritmos de optimización de rutas y tiempos de espera,
organizan el plan de carguío y acarreo. En otro enfoque, donde se da prevalencia al
mantenimiento del equipo, se han mostrado mejoras en la disponibilidad, por ejemplo en
el uso eficiente de las llantas (Blanco, 2016), o a través de la aplicación de técnicas de
mantenimiento basado en la confiabilidad (Galindo, 2014).
La unidad de operaciones minera donde se desarrolla la investigación se dedica a
la minería a tajo abierto, cuenta con 145 camiones, está ubicada al sur del país, y al igual
que las demás operaciones mineras que explotan a cielo abierto, tiene necesidad de
mejorar su productividad, específicamente a través de sus camiones de carga mineros
793D.
Los costos de acarreo, como se observa, tiene diversas líneas de ataque para
buscar su optimización. Por ejemplo, en la figura 1, se identifican aquellas donde se ataca
la operación, a través de la tercerización de la mano de obra, la reducción de costos en
esta, la capacitación en la operación para tener mayor durabilidad en las llantas y menor
consumo de combustible. Otra línea de acción son las relacionadas a los costos de
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adquisición y reparación de los camiones y en especial de las tolvas. Y un tercer eje de
trabajo se encuentra en la optimización de rutas. Es decir existen diversos ejes de acción
para reducir los costos, y estos se muestran en la Figura 1, a modo de un diagrama de
Ishikawa.
Figura 1. Diagrama de Ishikawa – ejes de acción para el problema de costo de acarreo.
Justamente en esta figura 1, se hace notorio la línea de trabajo relacionada a las
tolvas. Los costos operativos de acarreo se ven influenciados por la capacidad de carga
y ésta por el tamaño y durabilidad de la tolva. Una tolva duradera tiene un peso excesivo
por los refuerzo que lleva y eso merma la capacidad de carga (Bernuy, 2011), en tanto
que una tolva ligera es menos duradera, pero incrementa la capacidad de carga y diluye
costos operacionales (Diaz, 2017), (Mamani, 2017). En resumen, tenemos un conflicto
entre la funcionalidad y la durabilidad.
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Esta operación minera a tajo abierto, está en franco rediseño de sus actividades,
y busca innovar en sus parámetros de acarreo. Por ello, la expectativa de esta
investigación es conseguir a partir de la aplicación la teoría de solución de problemas de
inventiva - TRIZ (Altshuller, 1946), poder innovar en la forma en cómo se diseñan las
tolvas de carga de los camiones mineros, y así impactar en la productividad de las
operaciones, medida ésta a través del volumen de acarreo, y los costos operacionales.
Figura 2. Camión minero 793D CAT, en plena operación de acarreo de mineral.
Recuperado de: www.cat.com
http://www.cat.com/
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FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Problema General:
¿Cuál será la propuesta innovadora que permita aumentar el volumen de carga y la
durabilidad de la tolva en camiones mineros 793D, aplicando la metodología TRIZ?
Problema Específico:
¿Cuáles son las contradicciones físicas y superficiales del problema de minimizar
el costo de acarreo a través de aumentar el volumen de carga de la tolva para camiones
mineros 793D, aplicando la metodología TRIZ?
¿Es posible establecer una propuesta innovadora que aumente el volumen de
carga de la tolva para camiones mineros 793D, aplicando la metodología TRIZ?
¿En cuánto impacta el Peso de la tolva sobre el Volumen de carga aplicando la
metodología TRIZ en camiones mineros 793D?
¿En cuánto impacta el Peso de la tolva sobre la Durabilidad, aplicando la
metodología TRIZ en camiones 793D?
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MARCO REFERENCIAL
Antecedentes Nacionales
Bernuy, D. (2011), presentó la investigación: “INCREMENTO DE LA VIDA ÚTIL DE
CHASIS DE CAMIÓN MINERO DE 190 TONELADAS PARA TAJO ABIERTO”, cuyo
propósito fue prolongar la vida económica del Camión Minero de 190 Ton, a través de
extender la vida útil del Chasis. El trabajo se desarrolla bajo un enfoque de diseño
mecánico - estructural, detección de puntos de concentración de esfuerzos, y su posterior
remediación a través de bastidores. Al concluir la investigación, se estima un ahorro en
reparación preventiva del chasis de aproximadamente 300 mil dólares por camión.
Checya, D. (2015), presentó el trabajo de investigación: “GESTIÓN DE LA
OPERACIÓN DE EQUIPOS DE MOVIMIENTO DE TIERRAS PARA MEJORAR EL
RENDIMIENTO DE CARGUÍO Y ACARREO EN LA MINA ANTAPACCAY”, cuyo objetivo
fue dimensionar la flota óptima de carga y acarreo. El alcance fue descriptivo, no
experimental, y para los cálculos se utilizó el factor de acoplamiento, conocido como
MATCH FACTOR. Los resultados, arroja mejoras en el costo unitario de acarreo,
producción diaria y la eficiencia operativa.
Díaz, F. (2017), desarrolló la tesis: “DISEÑO DE TOLVA LIGERA PARA
CAMIONES 785 B/C Y SU IMPACTO EN LA PRODUCTIVIDAD EN UNA EMPRESA
MINERA”, en este trabajo se utilizó la metodología de Ulrich & Eppinger para el desarrollo
y diseño de productos, además de la utilización del modelamiento por elementos finitos.
Concluido el trabajo, se proyecta unos beneficios económicos de 61 millones de soles de
ahorro para los próximos 5 años.
Mamani, J. (2017), presentó la investigación: “PROGRAMA DE ALIGERAMIENTO
EN EL PESO DE LAS TOLVAS POR EL PROCESO DE SOLDADURA FCAW EN LA
MINERA BARRICK PARA OPTIMIZAR EL ACARREO DE MINERAL”, cuyo objetivo fue
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analizar el impacto de las técnicas de aligeramiento de tolva para acarreo de mineral en
la Unidad Minera Barrick Pierina. El trabajo expone cualitativamente los beneficios de
este aligeramiento en los costos unitarios de acarreo.
Mauricio, G. (2015), desarrolló el trabajo de investigación: “MEJORAMIENTO
CONTINUO EN LA GESTIÓN DEL CICLO DE ACARREO DE CAMIONES EN MINERÍA
A TAJO ABIERTO EN ANTAMINA, CERRO VERDE, TOQUEPALA, CUAJONE,
YANACOCHA, ALTO CHICAMA, LAS BAMBAS, CERRO CORONA, ANTAPACCAY Y
PUCAMARCA”, cuyo objetivo era reducir los tiempos muertos de la flota de los camiones
gigantes. La metodología de mejora que se aplicó fue el six-sigma, y para estimar los
tiempos muertos, se utilizó el software dispatch. Finalmente, la investigación concluye
que se mejora en aproximadamente 1,20 minutos los tiempos de acarreo, espera y
cuadrada.
Antecedentes Internacionales
Álvarez, j. (1998), desarrolló la investigación: “Aplicación de la Metodología QTC en el
Diseño de una Máquina Desespinadora de Nopal”, cuyo objetivo fue: proponer y validar
un modelo del Proceso de Diseño de Nuevos Productos Manufacturados, sustentándose
en el uso de la metodología de Despliegue de la Función de Calidad (QFD, por sus siglas
en inglés) y de la Teoría de la Solución de Problemas de Inventiva (TRIZ). Como
resultados, se presentan los aportes en el procedimiento, así como los planos de la
máquina de manera parcial, por cuestiones de confidencialidad.
Flores Tellez, Guillermo & Rivera, Elisa & González, Jaime & Sánchez, Luis.
(2015), desarrollaron el trabajo: “Aplicación de TRIZ en el diseño funcional de una torre
de pateo, como producto innovador para el aprendizaje, enseñanza y práctica de las
disciplinas de artes marciales”. Su objetivo fue diseñar el producto “torre de pateo”,
aplicando para ello la metodología TRIZ de innovación y el diseño computarizado CAD.
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El resultado obtenido facilita el aprendizaje y mejora la técnica de los aprendices, en
cuestiones de técnica, fuerza, elasticidad, velocidad y agilidad.
Galindo, o. (2014), presentó su investigación: “ANÁLISIS ESTRATÉGICO DE
MANTENIMIENTO CON CMD EN FLOTA DE CAMIONES 793D CATERPILLAR DE LA
MINA PRIBBENOW DE DRUMMOND”. El objetivo de la investigación fue que a través
de la metodología CMD, confiabilidad mantenibilidad y disponibilidad, se logre describir
los factores que afectan las métricas de MTMMc, MTBMp, MTTR y Mp, para luego medir
cuantitativamente estos índices además de conocer su tendencia. Finalmente, se
propone un plan de mantenimiento, y se proyectan los valores de los índices con base a
la propuesta.
Gomes, l. (2016), desarrolló la investigación: “Inovação no Processo de Vindima
Manual – Aplicação da Filosofía Lean e Metodología TRIZ”, cuyo objetivo fue plantear
una solución a las paradas en la etapa manual del proceso. Se aplicó herramientas de la
filosofía Lean y la Teoría de Resolución Inventiva de Problemas, conocida por TRIZ como:
Matriz de Idealidad, Matriz de Contradicciones y Análisis Sustancia-Campo, además de
la herramienta 5S, gestión visual y otras de la Filosofía Lean. Las mejoras propuestas
condujeron al aumento de la productividad de la vendimia del 13,53%.
Pozo, g (2018), presentó la investigación: “Propuesta para la solución de
problemas mediante la aplicación de la metodología TRIZ en el proceso de
abastecimiento de materiales. Caso de estudio: Indurama”. El objetivo de la investigación
fue plantear una solución a los problemas en el abastecimiento de materiales de la
empresa, para ello se utilizó la matriz de contradicciones de la metodología TRIZ.
Finalmente, se logró plantear una mejora en el procedimiento para “Gestionar la lista de
materiales”.
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MARCO TEÓRICO
1. METODOLOGÍA TRIZ
Actualmente, en las empresas hay necesidad de innovación en productos y procesos,
con la finalidad de competir en el mercado global. Esta innovación debe ser eficiente,
económica y de pronta recuperación para asegurar la sostenibilidad de la empresa. Es
en este punto que se requiere utilizar metodologías que de alguna manera sistematicen
la estructura con la que se realiza el diseño de nuevos productos y servicios.
Una de estas metodologías es la Teoría para la Resolución de Problemas de Inventiva,
conocida como TRIZ (por las siglas del ruso "Tieoriya Riesheniya Izobrietatielskij Zadach"
o Теория решения изобретательских задач) la cual incluye en sus herramientas
propuestas la forma en que otros investigadores han resuelto problemas o han
desarrollado diseños similares, lo cual facilita el encontrar solución al problema presente.
Concretamente, en la metodología TRIZ, se sostiene que los problemas técnicos de las
empresas, de alguna manera, ya han sido abordados por otras empresas y publicados, o
han solucionado problemas análogos, incluso en otros sectores.
1.1 DESARROLLANDO LA METODOLOGÍA TRIZ
El ingeniero y científico ruso Genrich S. Altshuller partió del convencimiento de que era
necesario crear la metodología de la invención, de modo que se pueda enseñar a inventar
a cualquier persona interesada. A los 22 años, ya era evaluador de patentes en la Armada
Soviética, y clasificó miles de patentes partiendo de su principio inventivo y la forma de
resolver el problema. Con ello pudo establecer pasos necesarios, presentes en la mayoría
de invenciones y de aplicación a cualquier nueva invención que se busque. Para el año
1956 publicó el primer artículo con su metodología, y recién en 1959 se hizo conocida
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ampliamente en la revista El Inventor. Posteriormente, el método TRIZ fue reconocido en
la Unión Soviética (1970) por lo que su aplicación inició en varios sectores industriales, y
en carreras universitarias. Es así como sus estudios traspasaron las fronteras y se
difundieron, primero en países socialistas. En 1984 se publicó en inglés su libro La
Creatividad como una Ciencia Exacta; pero con una deficiente traducción, lo que llevó a
que recién en 1992 pudo conocerse en Estados Unidos con un nuevo libro, y Entonces
se Aparece el Inventor, que no era otra cosa que la recopilación y adaptación de los
artículos que publicó en la Pionerskaya Pravda para los escolares soviéticos, donde se
explica el método TRIZ a nivel elemental con todos sus fundamentos y cualidades
(Rendón, s.f.).
En el estudio de la metodología TRIZ se revisaron las soluciones genéricas de las
industrias, donde Altshuller y sus investigadores recogieron ejemplo del uso repetido de
las mismas soluciones de información de patentes. Esto llevó a poder establecer 40
principios aplicados a las soluciones estándar. Es por ello que entender las características
comunes es crucial para realizar buenas soluciones en el desarrollo creativo. Luego, en
este proceso se realiza una lista simplificada de las características más importantes, con
ésta se generarán los diseños innovadores (Popócatl et. al., 2017).
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Figura 3. Principios para solucionar un problema, según la Metodología TRIZ (Popócatl
et. al., 2017)
1.2 USO DE RECURSOS
Podemos llamar recurso a todo lo que empleamos para resolver un problema sin generar
gasto mayor y lograr la optimización del sistema con ello. La base de las soluciones con
mayor potencia y eficiencia son los existentes recursos de un sistema.
Según Rendón (s.f.), “una vez que se ha identificado el sistema técnico y se ha definido
su contradicción, habría que evaluar los recursos disponibles para superar la
contradicción. Para solucionar la contradicción, TRIZ recomienda utilizar los recursos de
sustancia-campo del propio sistema existente”.
Con esto podemos decir que al iniciarse en el uso de TRIZ, se recomienda escribir una
lista de los recursos disponibles en un sistema, sean estos internos o externos.
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1.3 HERRAMIENTAS DE LA METODOLOGÍA TRIZ
Para desarrollar el método, se puede emplear herramientas analíticas para plantear y
resolver problemas:
- ARIZ
- Análisis Sustancia-Campo
También se pueden emplear como soporte herramientas basadas en el conocimiento, las
cuales permiten completar el conocimiento del problema y fomentar la inventiva. Entre
ellas tenemos (Dorantes, 2007):
- Matriz de Contradicciones
- 40 Principios de Innovación
- 76 Soluciones Estándar
- Selección de efectos físicos, químicos y geométricos
- Sistema de Operadores
- Patrones de Evolución.
1.3.1 ARIZ
Se conoce como ARIZ a los Algoritmos para la Resolución de Problemas de
Inventiva (en ruso Aлгоритм решения изобретательских задач). Esto se
convierte dentro de la metodología una herramienta bastante útil. A diferencia de
los rígidos algoritmos matemáticos, ARIZ tiene flexibilidad, ya que hay múltiples
opciones de solución para un mismo problema con variante según el individuo que
lo busca resolver y los métodos empleados. “La solución de problemas con ARIZ
representa una secuencia para la revelación y solución de las contradicciones, las
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causas que les dan origen y su eliminación utilizando el fondo de información. Así
se define el enlace causa – efecto, cuya esencia es la profundización y agudización
de la contradicción”, Petrov (2003).
Según el año de la versión de ARIZ, se tienen las más conocidas (Rendón s.f.):
1.3.1.1 ARIZ 61: Con mucho éxito en su aplicación, dentro de la cual se tienen tres
etapas del proceso creativo:
o La fase analítica, donde se determina el problema y su contradicción técnica
con las corrientes conocidas con las que no ha podido resolverse. En esta
fase se proyecta el resultado final perfecto, sin necesidad de saber a ciencia
cierta cuál será la solución del problema.
o La fase operativa, en la cual se desarrolla el plan de acciones a seguir,
incluso en las más simples. Las causas de las contradicciones técnicas
deben resolverse en esta fase.
o La fase sintética, donde se logra que las demás partes del objeto a mejorar
correspondan a la parte modificada. Formalmente es la confección del plan
de búsqueda para encontrar la solución.
Lo interesante es que las fases tienen sus pasos secuenciales identificados,
facilitando la aplicación de la herramienta.
1.3.1.2 ARIZ 71: Incorpora más técnicas y herramientas, quedando en esta versión
con este esquema:
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Tabla 01
Partes de ARIZ 71. Tomada de Altshuller, G. (2000)
1.3.1.3 ARIZ 85 C: Introduce nueve etapas y 40 pasos graduales para la resolución
de problemas:
Tabla 02
Desglose de los pasos para ARIZ 85 C. Tomada de Altshuller, G. (2000)
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1.3.2 ANÁLISIS SUSTANCIA - CAMPO
Cuando se menciona el análisis estructural sustancia-campo, se refiere a una de
las herramientas de TRIZ orientada al estudio y la transformación de la estructura
en los sistemas técnicos, los cuales han sido analizados estadísticamente para
demostrar que cuando tienen una estructura determinada, son más efectivos. Esta
estructura que lleva a un buen manejo se llama Sustancia-campo, como un
sistema técnico mínimamente dirigido, que se compone de dos objetos ínter
actuantes sumados a la energía de su interacción. A los objetos que inter actúan
se les llama Sustancias y a la energía que se origina en su interacción se le llama
Campo. Como nomenclatura, a las sustancias se les denomina S1 y S2, mientras
que al campo, C. Petrov (2003).
Se presenta el siguiente esquema que resume el uso de esta herramienta:
Figura 4. Pasos para elaborar un modelo Sustancia Campo, Terninko (1998).
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Según Terninko (1998), para lograr establecer relaciones entre las funciones se
pueden plantear los siguientes esquemas:
● Función Útil causa un Efecto Dañino (U causa H)
● Función Útil se introduce para eliminar un Efecto Dañino (U elimina H)
● Función Útil requerida para generar otra Función Útil (Un para Un+1)
Y este planteamiento de relaciones se puede convertir en un cuestionario para
poder comprender el problema de una forma más estructurada. Estas preguntas
se agrupan así:
Preguntas para Funciones Útiles
a. ¿Es requerida la U para generar otra U’? (Un para Un+1)
b. ¿La U causa algún H? (U causa H)
c. ¿Se introdujo la U para eliminar algún H? (U elimina H)
d. ¿La U requiere otra U para funcionar? (Un-1 necesaria para Un)
Preguntas para Efectos Dañinos
e. ¿El H genera otro H’? (Hn causa Hn+1)
f. ¿Es H causado por otro H’? (Hn-1 causa Hn)
g. ¿Es H causado por una U? (U causa H)
h. ¿Una U fue introducida para eliminar H? (U elimina H)
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1.3.3 MATRIZ DE CONTRADICCIONES
La matriz de contradicciones ayuda a acortar el tiempo para buscar soluciones
evitando tener que emplear el ensayo y error. Con TRIZ se puede emplear la
información de problemas análogos y con ella se plantean soluciones. La
mayoría de esta matriz fue desarrollada cuando Altshuller analizó patentes,
encontrando que el mismo problema, en diferentes disciplinas técnicas, había
sido resuelto usando el mismo principio inventivo. Estos principios fueron
mostrados en la Tabla 1.2 de los pasos de ARIZ 85 C; sin embargo, Altshuller
creó la Matriz de Contradicciones como base guía con datos de soluciones
conocidas (principios) capaces de eliminar las contradicciones técnicas. Esta
matriz tiene 39 columnas y 39 filas, representando los parámetros en conflicto
sobre los cuales se requiere hacer un diagnóstico.
Luego, empleando ARIZ o el modelo Sustancia – Campo, el investigador puede
encontrar las características no deseadas (abscisas) versus las características
a mejorar (ordenadas). Encontrando el punto de intersección se puede
identificar los principios en los que subyace una posible solución. Dorantes
(2007). La matriz de consistencia se puede ver en el Anexo 03
1.4 EFECTOS TECNOLÓGICOS
Según Petrov (2003), al transformador de una acción mediante su influencia o
campo en otra, desde el punto de vista físico, químico, biológico o matemático, se
le denomina efecto tecnológico. Generalmente a este efecto tecnológico se le
identifica como una “caja negra” donde hay un efecto de entrada, uno de salida,
un efecto de dirección y un portador. Para poder aplicar los efectos tecnológicos,
se han construido tablas con la acción de salida o función que es necesario
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ejecutar, y esto determina cuál es el efecto. Con la aplicación de estos efectos, se
obtiene una solución más ideal, resolviendo la contradicción agravada.
Se conocen alrededor de cinco mil efectos y fenómenos físicos. Dado que hay
varias áreas de la técnica donde se pueden aplicar los grupos de efectos, se
identifican unos 300 y 500 de uso común.
1.5 SISTEMA DE OPERADORES
Según Dorantes (2007), hay unas herramientas diseñadas fundamentalmente para
sobrepasar la inercia psicológica y desarrollar el Resultado Final Ideal sin mucha
limitación, a las mismas se les llama operadores. Dentro de TRIZ, el operador es
una transformación sugerida por un principio, método, solución estándar o
utilización de efecto físico de esta metodología.
Con los operadores se tiene la ventaja de poder integrar las otras herramientas de
TRIZ, entonces ya no se limita a impartir una u otra herramienta, sino que se
complementan. En el sistema de operadores se emplean las recomendaciones
contenidas en los Principios, Soluciones Estándar, etc. y se permite aplicar
cualquier modelo de problemas conocido en TRIZ (Contradicciones Técnicas,
Contradicciones Físicas, modelos Sustancia –Campo, etc.).
Se pueden dividir los operadores en grupos:
a) Universales: son aplicables a cualquier problema.
b) Semi-universales o Generales: son aplicables a múltiples situaciones.
c) Específicos: Aquellos especializados en algún aspecto.
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Un operador muy conocido perteneciente al bloque de Operadores Universales,
específicamente al bloque Acción Parcial o Excesiva, es el operador TTC o
Tamaño, Tiempo, Costo (en inglés es STC, Size, Time, Cost).
2. INVENCIÓN
Según Popócatl et. (2017), se llama inventiva o capacidad de invención a la búsqueda de
incremento en el conjunto del total del conocimiento tecnológico de una sociedad dada.
Este conocimiento será la unión de todos los conjuntos de conocimiento tecnológico
individual. La tecnología está referida al conocimiento práctico, el saber hacer, las
habilidades y destrezas de las personas así como a mecanismos que pueden ser
empleados para producir un producto o brindar un servicio, existiendo un tiempo de
maduración antes de que una invención pueda ser reconocida como tecnología. Luego,
la invención puede considerarse que es la solución novedosa o creativa dada para
resolver un problema específico.
Dentro de las empresas, a medida que se plantea una inventiva para los
problemas, se sucede un ciclo de innovación, luego del cual recién un producto, servicio
o sistema puede venderse o realizarse, con las consecuentes ganancias. Luego, mientras
menos tarde el ciclo de innovación, más pronto se podrá recuperar la inversión y generar
ganancias. Esto se ve en la siguiente figura.
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Figura 5 Importancia de control del ciclo de la innovación. Patterson (1992)
Dentro de los procedimientos para la invención, según Petrov (2003), tenemos:
2.1 La Analogía
Se puede solucionar un problema por medio de utilizar una solución análoga
conocida, la cual se encuentra revisando la literatura técnica o artística, o
simplemente observando “casualmente” en la naturaleza. Concretamente estos
hallazgos y aplicación de los “mecanismos de la naturaleza” son estudiados por la
biónica, la cual busca en el mundo animal y vegetal, investigando y estableciendo
principios para utilizar estos conocimientos en la ciencia y en la técnica.
Dentro de los pasos importantes en el uso de la analogía se debe considerar:
- Establecer los principios básicos y particularidades constructivas del fenómeno u
objeto estudiado de forma clara.
- Identificar el sector de avanzada de la técnica en este fenómeno u objeto según
su funcionalidad.
- Buscar reproducir los principios fundamentales y las particularidades
constructivas con el uso de los sectores de avanzada revisados anteriormente,
empleando materiales y tecnologías disponibles.
-
30
2.2 La inversión
Dentro de la analogía hay una clase que se llama “analogía inversa”, es decir hacer
algo al revés, a esto llamamos la inversión. En este proceso inventivo, se usan las
expresiones “volteado con los pies hacia arriba”, “al revés”, “intercambio de
lugares”, etc.
Es decir, si el objeto se observa desde afuera, es posible que logremos el efecto
deseado si lo investigamos desde el interior, o si su posición es vertical, por medio
de la inversión podemos ubicarlo horizontalmente o viceversa. Siempre son
conceptos inversos a lo que generalmente se conoce o se tiene experiencia.
Dentro de las formas de inversión, se pueden mencionar:
- Inversión funcional: La función que realiza el objeto se planta exactamente al
revés: calentamiento-enfriamiento, atracción-rechazo, construir-destruir, etc.
- Inversión estructural: En relación a la estructura, se puede mencionar la
composición del sistema y sus dispositivos internos. Por ejemplo: muchos
elementos-pocos elementos, elementos homogéneos-elementos heterogéneos,
estructura continua– estructura discreta, estructura lineal– estructura no lineal,
estructura jerárquica– estructura de igual nivel, etc.
- Inversión de formas: Se relaciona a la forma y perfil del objeto. Por ejemplo:
Convexo-cóncavo, gruesa– delgada, plana– volumétrica, superficie irregular–
superficie lisa, superficie externa– superficie interna, superficie continua-superficie
interrumpida, etc.
-
31
- Inversión de parámetros: Los parámetros ya conocidos son revisados de manera
opuesta. Por ejemplo: material conductor– material dieléctrico, largo-corto,
oscuro– claro, duro– suave, etc.
- Enlaces inversos: La forma de conectarse entre objetos también puede ser factor
de invención. Por ejemplo: Hay enlace-no hay enlace, enlace negativo-enlace
positivo.
- Inversión del espacio: Se plantea cambio de posición en el espacio, como espejo
o giro a 90° o 180°.
- Inversión del tiempo: Se realizan cambios en la posición del tiempo, velocidad,
secuencia. Por ejemplo: rápido-lento, ininterrumpidamente en el tiempo-cuántico,
pasado-presente-futuro.
2.3 La empatía
Llamamos empatía a identificarse a sí mismo con la personalidad de otro, o en la
situación de otro. Se emplea mucho por artistas, escritores, pintores. En el sector
técnico se puede utilizar este método al diseñar un objeto: el proyectista se
identifica, se pone en el lugar del objeto o proceso, es decir desde este “punto de
vista”, cómo mejorar o eliminar los problemas o desventajas para la ejecución de
la misma o una nueva función.
2.4 La fantasía
Se conoce a la fantasía como un deseo de obtener aquello que deseamos, tener
anhelos. Luego, para la invención, la fantasía estimula nuevas ideas analizando
varias soluciones fantásticas, fuera de la realidad o conocimiento actual, donde,
de ser necesario, se utilizan cosas irreales o procesos sobrenaturales. En el
estudio de soluciones ideales siempre es recomendable una cierta dosis de
-
32
fantasía. Se espera que la meditación sobre lo deseado nos ilumine hacia una idea
o punto de vista nuevos, dando lugar a una nueva solución que sea posible de
realizar.
3. DEFINICIONES
• Tolva: Como menciona Frank Diaz, las tolvas de los camiones de la marca
Caterpillar, deben ser resistentes, fuertes y fiables. Díaz, F (2017), en especial al
tratarse de tolvas para minería, las cuales deben soportar grandes impactos y
continuo deterioro al momento de acarrear el material.
Figura 6 Tolva de camión minero
Según el diccionario de Oxford (Oxford, 2020), indica que las tolvas son
aquellos recipientes en forma de v, en la cual se pueden echar granos, carbón,
entre otros materiales, y contenerlos.
• Capacidad: En las excavaciones hay que considerar la capacidad de la carga en
relación del volumen y peso de la tolva. Según comenta Checya, D (2015), la flota
-
33
idónea es aquella que puede desplazar el material por un menor costo en un
periodo de tiempo definido.
• Peso: Cuando el cargador coloca el material en un camión, con el tiempo ocasiona
desgaste en diferentes partes de la tolva. Para evitar dicho deterioro, se colocan
planchas de refuerzo que aumentan el peso de la tolva, afectando la capacidad de
carga. Diaz, F (2017).
Figura 7 Carguío de material a un camión en una minera
• Volumen: Para disminuir el costo de acarreo, se debe aumentar el volumen de
carga del camión, para ello se debe tener en cuenta que la tolva debe ser de menor
peso y aprovechar esa diferencia para poder incrementar el volumen del material,
sin perjudicar la estructura del camión. Mamani, J. (2017)
Según la RAE (RAE, 2019), el volumen es aquel espacio utilizado por un
cuerpo, el cual cuenta con una magnitud física que se expresa en la extensión de
un cuerpo con tres dimensiones: largo, ancho y alto; dicha medida, es expresada
en m3.
-
34
• Durabilidad: Como menciona Bernuy, los proyectos mineros tienen una viabilidad
de 7 u 8 años, después de estos empieza una etapa de desgaste, en la cual los
gastos se incrementan rápidamente. Es por ello, que es elemental incrementar la
vida útil de los equipos, ya que, a determinadas horas de funcionamiento requieren
de un cambio, y lo ideal es que tengan una durabilidad aproximada al proyecto.
Bernuy, D. (2011)
La RAE (RAE, 2019), nos da la siguiente definición: la durabilidad es la
cualidad de que un objeto sea durable; es decir, que pueda permanecer o subsistir
durante un tiempo. Dicho esto, se espera que la tolva tenga una durabilidad mayor
a su primer mantenimiento y cambio total de tolva; y que el volumen de carga no
se vea afectado.
-
35
OBJETIVO DE INVESTIGACIÓN
Objetivo General:
Determinar una propuesta innovadora que permita aumentar el volumen de carga y la
durabilidad de la tolva en camiones mineros 793D, aplicando la metodología TRIZ.
Objetivo Específico:
Identificar las contradicciones físicas y superficiales del problema de minimizar el
costo de acarreo a través de aumentar el volumen de carga de la tolva para camiones
mineros 793D, aplicando la metodología TRIZ.
Establecer la propuesta innovadora que aumente el volumen de carga de la tolva
para camiones mineros 793D, aplicando la metodología TRIZ.
Dimensionar la mejora en el Volumen de carga y su relación con el Peso de carga
de la tolva al aplicar la metodología TRIZ en camiones mineros 793D.
Dimensionar la mejora en la Durabilidad (vida útil) y su relación con el Peso de la
tolva al aplicar la metodología TRIZ en camiones mineros 793D.
-
36
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Justificación Metodológica
La metodología TRIZ de innovación, es una de las herramientas más potentes en la
innovación de equipos, sin embargo en el Perú, no existen investigaciones relacionadas
a esta. Abrir la puerta a esta rama, permitirá valorar esta metodología, y en lo posible
trazar una ruta en donde otras investigaciones se plasmen.
Justificación Económica
Como se ha indicado, los costos unitarios de carguío, son bastante significativos en la
estructura de la operación minera. Por ello la búsqueda de soluciones innovadoras, que
impacten en reducir los costos tanto de operación minera como de mantenimiento.
Justificación Técnica
La utilización de este método de innovación, su difusión y su aplicación en el sector
minero, ofrece a este sector empresarial una puerta con nuevas expectativas, que en
modo ampliado, podrían traer beneficio no solo en lo camiones y sus tolvas, sino en el
resto de equipos, máquinas y hasta procedimientos.
ALCANCES
La investigación tiene alcance sobre los 96 equipos 793D de una compañía minera
ubicada al sur del Perú.
LIMITACIONES
Por cuestiones de reserva de información se obvia el nombre de la empresa.
-
37
HIPOTESIS
Hipótesis alternativa
El volumen de carga de la tolva rediseñada aplicando metodología TRIZ, es diferente al
volumen de carga de la tolva actual en el camión 793D.
Hipótesis nula
El volumen de carga de la tolva rediseñada aplicando la metodología TRIZ, es igual al
volumen de carga de la tolva actual en el camión 793D.
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MARCO METODOLÓGICO
METODOLOGÍA
La metodología a desarrollar será cuantitativa y se le conoce así porque: "utiliza la
recolección de datos para probar hipótesis con base en la medición numérica y el análisis
estadístico, con el fin establecer pautas de comportamiento y probar teorías".
(Hernández, 2014, p. 4)
La metodología cuantitativa es secuencial y probatorio. Cada etapa precede a la
siguiente y no podemos “brincar” o eludir pasos. Parte de una idea que va acotándose y,
una vez delimitada, se derivan objetivos y preguntas de investigación, se revisa la
literatura y se construye un marco o una perspectiva teórica. De las preguntas se
establecen hipótesis y determinan variables; se traza un plan para probarlas (diseño); se
miden las variables en un determinado contexto; se analizan las mediciones obtenidas
utilizando métodos estadísticos, y se extrae una serie de conclusiones respecto de la o
las hipótesis. (p. 4).
TIPO Y DISEÑO DE INVESTIGACIÓN
La investigación será de diseño transversal y del tipo cuasi experimental: “Los diseños
cuasi experimentales también manipulan deliberadamente, al menos, una variable
independiente que en este caso será el peso de la tolva, para observar su efecto sobre
una o más variables dependientes; siendo estas: volumen de carga y durabilidad
(Hernández, 2014).
-
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PARADIGMA
El paradigma es positivista, y también es conocido como paradigma cuantitativo, pues
tiene su origen en el método científico impulsado a inicios del siglo XX. El estudio de los
eventos se caracteriza por la búsqueda de leyes que expliquen la ocurrencia de estos,
por tanto son dependientes de la experimentación y de carácter nomotético. Este
paradigma, se caracteriza también, pues va alejado de la subjetividad e ideologías.
ENFOQUE
El enfoque será cuantitativo, el cual según Hernández et ál (2014) expresan que el:
“enfoque cuantitativo utiliza la recolección de datos para probar hipótesis con base en la
medición numérica y el análisis estadístico, con el fin establecer pautas de
comportamiento y probar teorías”. (p. 4)
MÉTODO
La investigación es no experimental de corte longitudinal, y se le reconoce así a
aquellas investigaciones que: "recaban datos en diferentes puntos del tiempo, para
realizar inferencias acerca de la evolución del problema de investigación o fenómeno,
sus causas y sus efectos" (Hernández et al, 2004, p159). Más específicamente, es un
diseño tipo panel, pues se estudia la evolución de un grupo de camiones específicos.
Para Hernández (2008) en un diseño tipo panel se estudia "toda una población o grupo
es seguido a través del tiempo" (p.161).
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VARIABLES
"Una variable es una propiedad que puede fluctuar y cuya variación es susceptible de
medirse u observarse" (Hernández, 2004, p. 105).
Variable independiente
Peso de la tolva
Variable dependiente
Volumen de carga
Durabilidad de la tolva
Definiciones:
• Tolva: Como menciona Frank Diaz, las tolvas de los camiones de la marca
Caterpillar, deben ser resistentes, fuertes y fiables. Díaz, F (2017), en especial al
tratarse de tolvas para minería, las cuales deben soportar grandes impactos y
continuo deterioro al momento de acarrear el material.
Según el diccionario de Oxford (Oxford, 2020), indica que las tolvas son
aquellos recipientes en forma de v, en la cual se pueden echar granos, carbón,
entre otros materiales, y contenerlos.
• Capacidad: En las excavaciones hay que considerar la capacidad de la carga en
relación del volumen y peso de la tolva. Según comenta Checya, D (2015), la flota
idónea es aquella que puede desplazar el material por un menor costo en un
periodo de tiempo definido.
• Peso: Cuando el cargador coloca el material en un camión, con el tiempo ocasiona
desgaste en diferentes partes de la tolva. Para evitar dicho deterioro, se colocan
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planchas de refuerzo que aumentan el peso de la tolva, afectando la capacidad de
carga. Diaz, F (2017).
• Volumen: Para disminuir el costo de acarreo, se debe aumentar el volumen de
carga del camión, para ello se debe tener en cuenta que la tolva debe ser de menor
peso y aprovechar esa diferencia para poder incrementar el volumen del material,
sin perjudicar la estructura del camión. Mamani, J. (2017)
Según la RAE (RAE, 2019), el volumen es aquel espacio utilizado por un
cuerpo, el cual cuenta con una magnitud física que se expresa en la extensión de
un cuerpo con tres dimensiones: largo, ancho y alto; dicha medida, es expresada
en m3.
• Durabilidad: Como menciona Bernuy, los proyectos mineros tienen una viabilidad
de 7 u 8 años, después de estos empieza una etapa de desgaste, en la cual los
gastos se incrementan rápidamente. Es por ello, que es elemental incrementar la
vida útil de los equipos, ya que, a determinadas horas de funcionamiento requieren
de un cambio, y lo ideal es que tengan una durabilidad aproximada al proyecto.
Bernuy, D. (2011)
La RAE (RAE, 2019), nos da la siguiente definición: la durabilidad es la
cualidad de que un objeto sea durable; es decir, que pueda permanecer o subsistir
durante un tiempo. Dicho esto, se espera que la tolva tenga una durabilidad mayor
a su primer mantenimiento y cambio total de tolva; y que el volumen de carga no
se vea afectado.
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POBLACIÓN Y MUESTRA
Población
Una población se define con base a la unidad de análisis. Luego, se procede a delimitar
la población que va a ser estudiada y sobre la cual se pretende generalizar los resultados.
La población, es el conjunto de todos los casos que concuerdan con determinadas
especificaciones. (Hernández, 2004. p. 174). La investigación en referencia, toma como
base las tolvas de los camiones mineros que trabajan a tajo abierto.
Muestra
La muestra es, en esencia, un subgrupo de la población, (Hernández, 2004, p. 175). Esta
muestra se contextualiza por: su técnica de selección, y por su tamaño.
La investigación se desarrollará sobre las tolvas de los camiones 793D de una empresa
minera a tajo abierto ubicada al sur del Perú.
Unidad de análisis
Para Hernández (2008), la unidad de análisis o como él la define, la unidad de muestreo,
se distingue porque es a partir de estos (objetos, sucesos, personas) donde se
recolectarán los datos. Aquí la unidad de estudio son las tolvas del camión 793 D.
Técnica de Muestreo:
La técnica es no probabilística, específicamente por conveniencia, esto debido a las
limitaciones en infraestructura; es decir a las características de la investigación, por
ejemplo los cambios de turnos y la dificultad al acceso de toma de tiempos. En este caso
la muestra fue censal, debido a que el cambio de tolva se aplicó a 30 camiones, de los
cuales se recolecto datos antes y después de la tolva ligera.
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43
INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS
Un instrumento para Hernández (2008) "es un recurso que utiliza el investigador para
registrar información o datos sobre las variables que tiene en mente" (p.199). Con base
a esta definición, los instrumentos a requerir serán las reuniones de focus group para
cubrir toda la metodología, así como los reportes de operación de los equipos.
PROCEDIMIENTOS Y MÉTODO A ANÁLISIS
Procedimiento:
Figura 8: Procedimiento de solución de un problema usando Ariz.
El problema mencionado líneas anteriores no tiene una respuesta estándar, es por ello
que se aplica Ariz, la cual consta de 9 partes (tabla 02). Las 3 primeras partes se enfocan
en reestructurar el problema principal, en el cual se detalla la precisión del efecto no
deseado (definiendo las contradicciones). Después de obtener la contradicción física y el
resultado final ideal, se pasa a analizar los otros 3 puntos posteriores, los cuales se
enfocan en como eliminar las contradicciones físicas. Ariz ofrece 39 parámetros, y
listados de contradicciones ya conocidas. En las últimas partes, se analiza a más detalle
la solución al problema. Por ejemplo, el revisar si se eliminó la contradicción física o si la
solución encontrada satisface el resultado final ideal planteado anteriormente.
Problema ARIZ Solución
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RESULTADOS
Los sistemas técnicos se crearon y se crean para satisfacer las necesidades del hombre
de ayer, de hoy y del mañana, y al ritmo que estas crecen, también evolucionan en su
desarrollo. A través de este desarrollo, los sistemas buscan ser más ideales y para
conseguirlo deben superar sus irregularidades, las mismas que se resuelven a través de
la aclaración y resolución de contradicciones, conociéndose, según Petrov, 3 tipos de
contradicciones: superficial, profunda y aguda.
PRECISIÓN DEL EFECTO NO DESEADO: CONTRADICCIÓN SUPERFICIAL
Sobre el sistema en estudio (camión de carga) recae la necesidad de una reducción en
el costo de acarreo, de la que se discute sobre su solución, lo que para la metodología
ARIZ (por sus siglas en ruso de Algoritmo para la solución de problemas inventivos),
representa un efecto no deseado (END), y es el nombre con el que se le reconocerá para
las siguientes etapas del método.
Tabla 03. Opciones evaluadas ante la necesidad: “reducción del costo de acarreo”
Opción evaluada Factibilidad
Reducir el trayecto de viaje (combustible y llantas) No factible
Reducir el costo de mano de obra No factible
Reducir el costo de mantenimiento de los camiones No factible
Reducir el costo por deterioro de tolva A evaluar
Aumentar volumen de carga por viaje A evaluar
Aumentar velocidad de viaje por carga No factible
Un efecto no deseado, es también llamado contradicción superficial, y bajo la
metodología ARIZ, tiene su causa en una contradicción profunda, a la que se le conoce
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45
así porque el conflicto ocurre dentro del sistema; es decir entre los parámetros del mismo
equipo, y este a su vez nace de la contradicción física de un elemento del sistema.
IDENTIFICACIÓN DE LA CONTRADICCIÓN PROFUNDA
En el estudio de necesidades del camión de carga se había indicado que el efecto no
deseable; es decir la contradicción superficial (CS), es la imposibilidad de bajar el costo
de acarreo, ésta CS a su vez es causada por la contradicción profunda (CP) entre los
parámetros: volumen de carga y resistencia a la deformación, pues una tolva considerada
resistente tiene mayores refuerzos por tanto mayor peso, finalmente reduce el volumen
de carga (Bernuy, 2011), en tanto que una tolva con menos refuerzos es considerada
ligera de menor carga y que amplía el volumen de carga, pero a la vez presenta menor
vida útil por la baja resistencia (Díaz, 2017; Mamani, 2017). En resumen, tenemos un
conflicto entre el volumen de carga y la resistencia de la tolva, pues al resguardar la
resistencia para favorecer el costo, el otro parámetro, el volumen de carga, se descuida,
lo que desfavorece el costo, por ello a este tipo de contradicciones, Altschuller las nombró:
contradicciones profundas o también llamadas contradicciones técnicas, asimismo el
autor del método ARIZ, advierte que este tipo de contradicciones se resuelven
generalmente con salto tecnológicos fuertes. (Por ejemplo, un material súper resistente,
liviano y barato)
-
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Contradicción
Superficial (CS)
⇒
Contradicción
Profunda (CP)
⇒
Contradicción
Física (CF)
Aumento del
volumen de carga
(reducción en el
costo de acarreo)
Volumen de carga
de Tolva vs
Peso de Tolva
&
Peso de Tolva vs
Resistencia a la
deformación
Tolva rígida
(resistente) y ligera
a la vez.
Figura 9. Secuencia para el revelamiento de las contradicciones.
PLANTEAMIENTO DEL RESULTADO IDEAL
Otro paso importante para la resolución de las contradicciones es bosquejar, aunque sea
imaginariamente, un resultado final ideal (RFI) que asegure atender los requerimientos,
y que este fantasioso estado ideal, tenga dos ejes de pensamiento disruptivos, siendo el
primero que esté disponible en el momento que realmente se le solicite, esto llevado a la
problemática, se puede entender como que la tolva se vuelve ligera y pequeña cuando
se le traslada, robusta y espaciosa cuando se le carga de mineral, similar a elementos
retráctiles que se despliegan sólo para su uso. El segundo eje tiene que ver con la
funcionalidad de la tolva que es la de contener y soportar al mineral mientras es
transportado, o mejor con que no se necesite dicha funcionalidad, y que el mineral se
sostenga, soporte e incluso traslade por sí solo, y aunque parezca una fantasía, esta es
una forma de buscar soluciones innovadoras. Al respecto, cabe recordar por ejemplo, que
es una práctica normal provocar intencional ente amontonamiento de material sobre toda
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la superficie de impacto de los chutes de traslado como una forma de protegerse de la
abrasión utilizando su mismo material.
Resultado Ideal Final (RIF) ⇒ Contradicción Física (CF)
Figura 10. Búsqueda de la solución a través de proponer el RIF
IDENTIFICACIÓN DE LA SOLUCIÓN IDEAL FINAL
Altshuller sostiene que el éxito de identificar la solución ideal final depende de que todos
los pasos previos: contradicción superficial (CS), contradicción profunda (CP), resultado
final ideal (RFI) y contradicción física (CA) han sido correctamente declarados,
permitiendo el revelamiento de los conflictos.
Figura 11. Secuencia para el revelamiento y solución de conflictos.
La siguiente etapa está en encontrar la solución del problema, y para ello ARIZ
nos ofrece un listado de métodos respaldados por experiencias sobre contradicciones ya
conocidas y, en relación a la profundidad de estas, pueden ser simples y ayudar a resolver
contradicciones profundas, o procedimientos en pares para resolver contradicciones
agudas.
Los 39 parámetros universales del sistema que pueden ser alterados sugeridos
por Altshuller, son: peso, longitud, área, volumen, tiempo de acción, energía consumida,
potencia perdida, sea del objeto móvil o inmóvil, velocidad, fuerza, tensión, presión,
forma, resistencia. temperatura, iluminación, pérdida de sustancia, pérdida de
información, pérdida de tiempo, estabilidad de la composición del objeto, solidez, cantidad
de sustancia, confiabilidad, exactitud de la medición, exactitud de la elaboración, factores
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48
perjudiciales que actúan sobre el objeto desde el exterior, factores perjudiciales
generados por el objeto mismo, comodidad de la elaboración, comodidad de la
explotación, comodidad de la reparación, adaptación, universalidad, complejidad de la
instalación, complejidad del control y la medición, nivel de automatización y productividad.
En tanto que los 40 métodos que sugieren como resolver estas contradicciones,
conocidos también como "principios", y se diferencian por ejemplo, por enfocarse a
innovar la estructura externa e interna del sistema, fragmentando (Principio #1),
separando (P2), jugando con la simetría (P4), unificando partes (P5), volviéndolas
universales o exclusivas (P6), con opción de anidación (P7), adoptando el uso de
elementos esféricos (P14), cambiando de color (P32), buscando homogeneizar (P33) los
componentes o por el contrario favoreciendo la heterogeneidad (P40), u ofrecer calidad
total (P3) para cada parte del sistema y en el momento que lo requiera (P15), y si no se
consigue, optar por soluciones parciales (P16), o aprovechar todas las dimensiones y
caras de trabajo (P17), afectando el ciclo en acciones periódicas (P19), por etapas, con
pausa, mantenerlas continuas (P20), acelerarlas (P21), utilizando las vibraciones
mecánicas (P18) o convertir lo perjudicial en útil (P22), así como alterando las
propiedades fisicoquímicas (P35), favoreciendo o eliminado la porosidad (P31),
aprovechando los cambios de fases (P36), la dilatación térmica (P37), interfiriendo con el
uso de agentes externos oxidantes (P38) y medios inertes (P39), utilizando envolturas
flexibles y películas delgadas (P30), incluyendo componentes de corta duración pero
baratos (P27), de descarte y regeneración (P34) con la facilidad para un rápido montaje,
o sustituyéndolos (P28) por sensores y actuadores electrónicos, neumáticos e hidráulicos
(P29), también implementando contrapesos (P8), actuadores para anticiparse (P9) o no
(P10), ofrecer amortiguamiento (P11), mantenerlos a la misma altura (P12), ponerlos al
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revés (P13), obligarlos a que den auto soporte (P25), sean intermediarios (P24) y faciliten
la retroalimentación (P23).
Una de las principales contradicciones es la del aumento de la fuerza externa si es
que comenzamos a cargar más material sobre la tolva, pues pone en riesgo la integridad
de la caja, al superar la resistencia a la deformación de la tolva. En este punto, donde
existe una contradicción entre la fuerza aplicada (carga) y la resistencia a la deformación
de la caja de la tolva, el método sugiere: a) utilizar un objeto intermedio que traslade o
trasmita la acción (principio 24); o también una b) modificación de las propiedades
mecánicas del material base (principio 35).
Tabla. 04
Fragmento de tabla de método de eliminación de contradicciones técnicas
¿Qué es necesario modificar?
¿Que empeora de modo inadmisible?
Baja Volumen Sube Peso Baja Resistencia
Aumentar Volumen de la Tolva
24; 35
Bajar Peso de la Tolva 29; 10
Aumentar (o Mantener)
Resistencia de la Tolva 24; 35 29; 10
Otra contradicción es la que se genera al querer reducir el peso de la tolva
ofreciendo más capacidad a la tolva, sin embargo esto desfavorece a la resistencia a la
deformación de la misma. Por ello, y en relación a las contradicciones entre estas, el
método sugiere: a) utilizar partes livianas (principio 29) que cumplan la misma función
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(resistir) pero con menos peso; b) volver la tolva más resistente durante la carga, luego
al ser desocupada retornarla a su estado original (principio 10)
En resumen tras concluir con el método, la solución sugiere lo siguiente dos
opciones: a) Modificar los refuerzos de la misma tolva con una geometría (de menor peso)
y ubicación (que no robe espacio a la carga) distinta al diseño original. Cambiar el diseño
de la caja de tal manera que disipe la carga recibida (por ejemplo un base circular), o b)
Reemplazar el materia base de la tolva por un súper material: altamente resistente, súper
liviano y de bajo costo, además de resistente a la abrasión e impacto.
Cambios en el Diseño de la caja
En el diseño actual, la caja de la tolva dispone de vigas de cinco lados que unen las
paredes y el piso para aumentar la rigidez y la resistencia de la caja. Posee nervaduras
anchas en el piso de la caja aumentan la durabilidad y la resistencia a los impactos.
Asimismo, tirantes a todo lo largo confieren resistencia y rigidez a toda la caja. Y vigas de
sección en caja que ofrecen mayor durabilidad en las áreas del piso, paredes, riel
superior, esquinas y techo de la cabina.
Luego de los resultados de focus group, y la aplicación de la técnica TRIZ, se muestra la
tolva ligera, cuyas características se muestran en la imagen líneas abajo.
Comparativo de los tipos de diseño de tolvas:
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51
Figura 12. Partes de una tolva de un camión minero.
Tabla. 05
Comparativo de Tolva actual y Tolva con diseño ligero.
Criterio Diseño Original Diseño Ligero
Material Base (nomenclatura esfuerzo a la tracción y dureza)
Acero Antidesgaste AR-450 HBn
Acero XAR 450DT Thyssen Krupp
Espesor de Material Base
Piso 11/2 " 5/8 "
Laterales 7/8 " 2/3 "
Frontal 1/4 " 1/5 "
Canopy 1/2 " 2/5 "
Altura (Cota máxima) 2.950 m 3.363 m
Longitud (Cota máxima) 13.01 m 14.802 m
Numero de refuerzos laterales (Horizontales y Verticales)
1 refuerzo lateral horizontal y vertical por
lado.
1 refuerzo lateral horizontal por lado.
Forma de la base Recta Cóncava
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Diseño actual:
Figura 13. Diseño de Tolva actual de camión 793D.
Diseño ligero:
Figura 14. Diseño de nueva Tolva de camión 793D.
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53
Resultados sobre la capacidad de carga
La carga realizada durante un muestreo de 30 camiones con la tolva de diseño CAT, se
registra en la tabla 06.
Tabla 06.
Toneladas de carga en tolvas de diseño CAT
N° Camión Código Peso N° Camión Código Peso
1 CCMA_72 237 16 CCMA_3 235
2 CCMA_67 243 17 CCMA_51 230
3 CCMA_49 236 18 CCMA_36 246
4 CCMA_17 244 19 CCMA_21 245
5 CCMA_92 239 20 CCMA_7 234
6 CCMA_16 238 21 CCMA_47 244
7 CCMA_96 241 22 CCMA_32 238
8 CCMA_97 240 23 CCMA_38 239
9 CCMA_29 237 24 CCMA_18 237
10 CCMA_23 237 25 CCMA_30 240
11 CCMA_1 250 26 CCMA_34 242
12 CCMA_70 237 27 CCMA_2 245
13 CCMA_89 245 28 CCMA_12 236
14 CCMA_56 237 29 CCMA_19 244
15 CCMA_8 242 30 CCMA_57 245
-
54
De acuerdo a lo registrado en la tabla 05 se estima la carga media, la cual es igual
a 240.37 ton, con una desviación estándar igual a 4.71. Este valor coincide con la
capacidad de carga establecida en los parámetros de diseño de la tolva. Por otro lado, se
registra los valores de carga pero esta vez con el nuevo diseño de tolva, los mismos que
fueron registrados en la tabla 06.
Tabla 07.
Toneladas de carga en tolvas de diseño Liviano
N° Camión Código Peso N° Camión Código Peso
1 CCMA_78 248 16 CCMA_132 255
2 CCMA_118 244 17 CCMA_145 251
3 CCMA_149 254 18 CCMA_159 256
4 CCMA_139 251 19 CCMA_129 255
5 CCMA_117 257 20 CCMA_102 262
6 CCMA_113 256 21 CCMA_130 255
7 CCMA_140 252 22 CCMA_142 249
8 CCMA_155 251 23 CCMA_153 260
9 CCMA_108 256 24 CCMA_193 249
10 CCMA_124 249 25 CCMA_197 250
11 CCMA_188 253 26 CCMA_178 250
12 CCMA_123 252 27 CCMA_112 250
13 CCMA_144 258 28 CCMA_120 251
14 CCMA_119 257 29 CCMA_173 257
15 CCMA_135 250 30 CCMA_150 254
-
55
De acuerdo a lo registrado en la tabla 07 se estima la carga media, la cual es igual a
253.07 ton, con una desviación estándar igual a 3.95. Este valor difiere en
aproximadamente en 13 toneladas a favor de la tolva con nuevo diseño.
Prueba de Normalidad de las variables de carga
Utilizando SPS22, y considerando la hipótesis nula (Ho) como la que afirma que las
variables siguen una distribución normal, se estiman las significancias tanto para los
valores de carga del diseño actual como el diseño nuevo. Asimismo, por ser el número
de datos igual a 30, recogemos los datos de Kolgomorov-Smirnov.
Tabla 08.
Prueba de normalidad de los valores de carga.
Pruebas de normalidad
Kolmogorov-Smirnova Shapiro-Wilk
Estadístico gl Sig. Estadístico gl Sig.
Diseño_Actual ,129 30 ,200* ,962 30 ,346
Diseño_Nuevo ,133 30 ,185 ,975 30 ,675
*. Esto es un límite inferior de la significación verdadera.
a. Corrección de significación de Lilliefors
La significancia para los valores de la carga con diseño actual es igual a 0,200; es
decir mayor a la 0.05, por lo que se acepta la hipótesis nula, y se afirma que los valores
siguen una distribución normal. Del mismo modo, se encuentra que la significancia para
los valores de la carga con diseño nuevo es igual a 0,185; es decir mayor a la 0.05, por
lo que también se acepta la hipótesis nula, y se afirma que los valores siguen una
distribución normal.
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Prueba de Levene u homogeneidad de varianza
Para culminar con afirmar que existe una diferencia notoria entre las dos capacidades de
carga, se realiza la prueba de homogeneidad de varianza, o también conocida como
prueba de Levene. En esta parte se plantea la hipótesis nula (Ho) que afirma que no
existe diferencias significativas entre las varianzas, la misma que es corroborada con el
valor de la significancia igual a 0.258; mayor a 0.050, tal como se muestra en la tabla 09.
Tabla 09.
Prueba de Levene de los valores de carga.
Prueba de Levene de igualdad de
varianzas
F Sig.
Carga Se asumen varianzas iguales 1,306 ,258
No se asumen varianzas iguales
Prueba de hipótesis de diferencia de medias
Para completar esta parte, planteamos la hipótesis nula (Ho) que establece no existe
diferencias significativas entre las medias de los valores de carga con el diseño actual y
con el nuevo diseño, mientras que la hipótesis alternativa (Ha), afirmará que los valores
de carga con el nuevo diseño, son mayores a los del diseño actual.
Ho: valores de carga de diseño nuevo es igual a diseño actual.
Ha: valores de carga de diseño nuevo es mayor que diseño actual.
Asimismo, y por lo indicado en la prueba de Levene, se asume que las varianzas entre
ambas son iguales, finalmente la prueba de medias arrojadas a través de SPSS 22, se
indica en la tabla 10.
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57
Tabla 10.
Prueba t para medias de los valores de carga.
t gl Sig.
(bilateral)
Diferencia
de medias
Diferencia
de error
Estándar
95% de intervalo de
confianza de la
diferencia
Inferior Superior
Carga -11,321 58 ,000 -12,70000 1,12180 -14,94552 -10,45448
Los resultados de la tabla 10, muestran una significancia de 0,00; lo que rechaza
la hipótesis nula (Ho), y afirma la hipótesis alternativa (Ha), que establece que existe
diferencia significativa entre las dos capacidades de carga de los modelos comparados.
Resultados sobre la durabilidad y los costos implicados.
La durabilidad se mide en relación al tiempo que este equipo es capaz de soportar antes
de verse desmejorada en su capacidad.
Figura 15. Tolva actual de camión 793D mostrando despiece de planchas.
En la figura 15 se aprecia la forma en cómo están organizadas las planchas de la
tolva, y es con base a esta distribución con la que se reparan según su deterioro. Por ello,
se ha construido la tabla 11, donde se recogen los valores del costo y capacidades de la
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58
tolva.
Tabla 11.
Durabilidad, costos y capacidades de la tolva actual.
Factores de Costo, Durabilidad y Capacidad para las tolvas con diseño actual
Costo de Adquisición US$ 280,000
Costo de Traslado y Armado US$ 50,000
Costo Nuevo y Operativo
Peso de la Tolva
US$ 330,000
33 ton
Capacidad Nuevo 240 ton
Costo de Reparación
Planchas de Refuerzo @ 10,000 hrs US$ 40,000
Capacidad Reparado 235 ton
Reposición total @ 25,000 hrs US$ 140,000
Capacidad Over Haul 240 ton
En la siguiente figura (Fig. 16), se observa la tolva con diseño liviano, en la que
se identifican los refuerzos con menor peso respecto a la actual, lo que genera una
reducción de 10 toneladas de peso, además que eso impacta en el costo de la nueva
tolva en 80,000 US$ menos.
Figura. 16 Tolva ligera de camión 793D mostrando su geometría.
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59
La nueva configuración de la tolva permite que la capacidad de carga aumente
sin necesidad de verse afectada la resistencia al desgaste, pues el material sigue
siendo el mismo, ni la resistencia a la deformación pues los refuerzos están distribuidos
en toda la tolva, por ello los costos implicados se observan en la tabla 12.
Tabla 12.
Durabilidad, costos y capacidades de la tolva liviana.
Factores de Costo, Durabilidad y Capacidad para las tolvas con diseño liviano
Costo de Adquisición US$ 200,000
Costo de Traslado y Armado US$ 50,000
Costo Nuevo y Operativo
Peso de la Tolva
US$ 250,000
23 ton
Capacidad Nuevo 250 ton
Costo de Reparación
Planchas de Refuerzo @ 25,000 hrs US$ 35,000
Capacidad Reparado 250 ton
Reposición total @ 35,000 hrs US$ 125,000
Capacidad Over Haul 250 ton
En resumen se observa una reducción del costo en 80,000 dólares, además de un
incremento en la capacidad de carga de aproximadamente 10 toneladas en condición de
nuevo, pues se debe observar, que la reparación de la tolva antigua exige que este
volumen se vea mermado; en cambio en la tova nueva la reparación implica cambio de
paños.
-
60
Tabla 13.
Comparativo de Tolvas actuales y Tolvas ligeras, respecto a la Capacidad, Peso y
Durabilidad.
Tolva actual Tolva ligera
Capacidad 240 ton 250 ton
Peso 33 ton 23 ton
Durabilidad 25,000 Hrs 35,000 Hrs
-
61
33; 240
23; 250
238
240
242
244
246
248
250
252
20 22 24 26 28 30 32 34Vo
lum
en
de
ca
rga
(T
on
)
Peso (Ton)
Volumen de carga vs peso en toneladas
Figura 17. Gráfico de Volumen de carga vs peso en toneladas
25.000
35.000
20.000
22.000
24.000
26.000
28.000
30.000
32.000
34.000
36.000
20 22 24 26 28 30 32 34
Du
rab
ilid
ad
de
la t
olv
a (
To
n)
Peso (Ton)
Durabilidad de la Tolva vs peso en toneladas
Figura 18. Gráfico de Durabilidad de la Tolva vs peso en toneladas
-
62
DISCUSION
Perú es uno de los países mineros más importantes del mundo, por tanto la tecnología e
innovación a favor de la optimización de costos, debería encontrarse en cada fase del
proceso productivo; la realidad en cambio nos dice que existe una escasa participación
de la investigación académica en el desarrollo de estos problema a través de técnicas de
innovación, menos con la metodología TRIZ. Esto en buena forma, convierte a este
trabajo en único en el Perú, pero no por ello atípico, pues basta con observar la tendencia
en otras latitudes, donde la aplicación de la metodología TRIZ se presenta en productos
(Alvarez,1998; Flores et ál, 2015) y procesos (Gomes, 2016; Pozo, 2018).
“Innovar resulta ser la resolución de las contradicciones técnicas” (Altshuller,
1946), y a eso se enfoca este trabajo, por ello marca distancia sobre los trabajo
desarrollados que se enfocaron en abordar el problema por las mismas aristas, como
Bernuy (2011) y Díaz (2017), quienes se enfocaron en el típico estudio de esfuerzos y
concentraciones mecánicas para prolongar la vida útil, aun cuando este último se guío en
la metodología de Ulrich & Eppinger. Por su parte, Mamani (2017) trabajó sobre el tipo
de soldadura en las uniones de la tolva para aligerar el peso. En todos los casos
abordaron una arista y una variable del problema, a diferencia de lo que propone TRIZ.
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63
CONCLUSIONES
Conclusiones relacionadas al objetivo 01
Se identificaron las contradicciones físicas y superficiales, para ello se inició con el
desarrollo de la metodología TRIZ; estableciendo como efecto no deseado
(contradicción)(END) la necesidad de reducir el costo de acarreo, luego a partir de éste,
se estableció como línea de trabajo, el aumentar el volumen de carga, por encima de
otras opciones técnicamente inconsistentes o ajenas a la gestión: a) Reducir el trayecto
de viaje (combustible y llantas); b) Reducir el costo de mano de obra; c) Reducir el costo
de mantenimiento de los camiones; d) Aumentar velocidad de viaje por carga; y e)
Reducir el costo por deterioro de tolva. El efecto no deseado “alto costo de acarreo”, tiene
su causa en dos contradicciones profundas: a) Volumen de carga de Tolva vs Peso de
Tolva, y b) Peso de Tolva vs Resistencia a la deformación, y se sustentan porque una
tolva considerada resistente tiene mayores refuerzos por tanto mayor peso, finalmente
reduce el volumen de carga (Bernuy, 2011), en tanto que una tolva con menos refuerzos
es considerada ligera de menor carga y que amplía el volumen de carga, pero a la vez
presenta menor vida útil por la baja resistencia (Díaz, 2017; Mamani, 2017). Todo esto
nos conlleva a una contradicción física: “Tolva rígida (resistente) y ligera a la vez”.
Conclusiones relacionadas al objetivo 02
Se estableció la propuesta de mejora innovadora en la cual se planteó siguiendo la
metodología TRIZ. Partiendo de la definición fantasiosa, de un resultado final ideal (RFI)
bajo las premisas: a) tener una resistencia que esté disponible en el momento que
realmente se le solicite; es decir una tolva que se vuelve ligera y pequeña cuando se le
traslada, pero robusta y espaciosa cuando se le carga de mineral, y b) contener y soportar
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64
al mineral mientras es transportado, o mejor con que no se necesite dicha funcionalidad,
y que el mineral se sostenga, soporte e incluso traslade por sí solo. Posteriormente, se
aplicó la matriz de solución donde se logró identificar la aplicabilidad de los principios 24;
35; 29 y 10, con la finalidad de mejorar ampliar el volumen de la tolva, al mismo tiempo
que reducimos su peso, y mantenemos (o mejoramos) su resistencia a la deformación,
abrasión e impacto. En resumen tras concluir con el método, la solución sugiere lo
siguiente dos opciones: a) Modificar los refuerzos de la misma tolva con una geometría
(de menor peso) y ubicación (que no robe espacio a la carga) distinta al diseño original.
Cambiar el diseño de la caja de tal manera que disipe la carga recibida (por ejemplo un
base circular), o b) Reemplazar el materia base de la tolva por un súper material:
altamente resistente, súper liviano y de bajo costo, además de resistente a la abrasión e
impacto.
Conclusiones relacionadas al objetivo 03
Se dimensionó las mejoras en el volumen y su relación con el peso, mediante las pruebas
de carga efectuadas en las tolvas modificadas arroja un valor igual a 253 toneladas como
media con una desviación estándar de 3.95, esto comparado con las capacidades de
carga del diseño antiguo, donde los valores fueron de 240.37 ton, con una desviación
estándar igual a 4.71, nos ofrece una diferencia a favor de 13 toneladas en cada viaje.
Esta conclusión se sustenta con los resultados de los niveles de significancia iguales a
0.200 y 0.185; 0.258; y 0.00, para las pruebas de normalidad, homogeneidad de varianza,
y diferencias de medias respectivamente.
-
65
Conclusiones relacionadas al objetivo 04
Se dimensionó la durabilidad de la tolva, la cual mide la relación entre el tiempo que este
equipo es capaz de soportar antes de verse desmejorada en su capacidad, y esto en
parte ha sido mejorado gracias a la innovación en la forma en que se organizan las
planchas de la tolva a modo de un tejido intercambiable, y que hace que los costos de
reparación sean más rápidos y más económicos. En este punto, se observa, por ejemplo
que tras la mejora, la tolva ahora pesa 13 toneladas menos, lo que se traslada en mayor
carga, también se hace evidente el costo de inversión, el cual se ha reducido a 80,000
US$, y lo que suma es que la reparación para este último diseño no altera la capacidad
de la tolva, a diferencia del diseño antiguo.
Conclusiones relacionadas al objetivo general
Se determinó que tras la culminación de este trabajo de investigación, se concluye la
fortaleza que tiene esta metodología en especial cuando de innovar en equipos y
maquinarias se trata, pues, toma como base otras experiencias que ya se han ejecutado
y que además han ofrecido resultados favorables, nos referimos a la matriz de
contradicciones. Asimismo, los beneficios obtenidos en materia de reducción de costo de
adquisición de la tolva, por tener menor peso, la mayor capacidad de acarreo, por tener
ahora mayor volumen, el menor tiempo y costo de reparación de la tolva, por su
constitución a modo de panel, e incluso su impacto en los costos de combustible, por
tener que movilizarse con 13 toneladas menos en vacío.
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66
RECOMENDACIONES
Recomendación relacionada a la conclusión 01
Como una segunda etapa de investigación se recomienda abordar las otras líneas de
trabajo, como son la velocidad de viaje por carga y la optimización del trayecto del viaje,
por cuanto puede ser abordado por herramientas de optimización y estandarización de
las operaciones y manejos de los equipos.
Recomendación relacionada a la conclusión 02
Recomendamos no descuidar los estudios aplicativos con tolvas de material distinto;
como es el caso de las nuevas propuestas con distintas aceros abrasivos, los cuales
reducen el peso de la Tolva, el cual repercute en los costos de acarreo.
Recomendación relacionada a la conclusión 03
Al poder analizar las cargas en las tolvas con diseño actual y el diseño ligero, se
recomendaría repetir el mismo cambio en otros camiones de la unidad minera. Los
resultados demuestran que se tendrían ganancias en el volumen de carga por viaje del
tajo a la chancadora; y, por ende, disminuirían los costos de acarreo.
Recomendación relacionada a la conclusión 04
Se recomienda replicar este cambio de tolva en el resto de camiones 793D (en total la
mina cuenta con 145 camiones, y 30 ya cuentan con el nuevo diseño ligero de tolva). Ya
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que, tienen mayor tiempo de duración ante una reparación, y después de ello, no se ve
afectado el volumen de material a transportar.
-
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REFERENCIAS
Álvarez, j. (1998).“Aplicación de la Metodología QTC en el Diseño de una Máquina
Desespinadora de Nopal”. Tecnológico de Monterrey, México.
Bernuy, D. (2011). “INCREMENTO DE LA VIDA ÚTIL DE CHASIS DE CAMIÓN MINERO
DE 190 TONELADAS PARA TAJO ABIERTO”, Universidad nacional de Ingeniería,
Lima – Perú
Caro, l. (2016). “Inovação no Processo de Vindima Manual – Aplicação da Filosofia Lean
e Metodologia TRIZ”. Universidade Nova de Lisboa, Portugal.
Checya, D. (2015). “GESTIÓN DE LA OPERACIÓN DE EQUIPOS DE MOVIMIENTO DE
TIERRAS PARA MEJORAR EL RENDIMIENTO DE CARGUÍO Y ACARREO EN
LA MINA ANTAPACCAY”. Universidad nacional de Ingeniería, Lima - Perú.
Díaz, F. (2017). “DISEÑO DE TOLVA LIGERA PARA CAMIONES 785 B/C Y SU
IMPACTO EN LA PRODUCTIVIDAD EN UNA EMPRESA MINERA”, Universidad
nacional de Trujillo, Truijllo, Perú.
Flores Tellez, Guillermo & Rivera, Elisa & Gonzalez, Jaime & Sanchez, Luis. (2015).
“Aplicación de TRIZ en el diseño funcional de una torre de pateo, como producto
innovador para el aprendizaje, enseñanza y práctica de las disciplinas de artes
marciales”. Tecnológico de Monterrey, México.
Galindo, o. (2014). “ANÁLISIS ESTRATÉGICO DE MANTENIMIENTO CON CMD EN
FLOTA DE CAMIONES 793D CATERPILLAR DE LA MINA PRIBBENOW DE
DRUMMOND”. Universidad EAFIT, Medellín, Colombia.
Mamani, J. (2017). “PROGRAMA DE ALIGERAMIENTO EN EL PESO DE LAS TOLVAS
POR EL PROCESO DE SOLDADURA FCAW EN LA MINERA BARRICK PARA
OPTIMIZAR EL ACARREO DE MINERAL”. Universidad nacional de San Agustín,
Arequipa, Perú.
Mauricio, G. (2015). “MEJORAMIENTO CONTINUO EN LA GESTIÓN DEL CICLO DE
ACARREO DE CAMIONES EN MINERÍA A TAJO ABIERTO EN ANTAMINA,
CERRO VERDE, TOQUEPALA, CUAJONE, YANACOCHA, ALTO CHICAMA, LAS
BAMBAS, CERRO CORONA, ANTAPACCAY Y PUCAMARCA”. Universidad
nacional de Ingeniería, Lima - Perú.
Pozo, g (2018). “Propuesta para la solución de problemas mediante la aplicación de la
metodología TRIZ en el proceso de abastecimiento de materiales. Caso de estudio:
Indurama”. Universidad del AZUAY, Cuenca, ecuador.
Popócatl, M., Gallardo, A., Maldonado, A., López, D., Garza, B. (diciembre 2017)
Innovación con Metodología Triz al Equipo Mezcladora del Área de Moldeo de una
Empresa de Componentes Eléctricos en Piedras Negras. V Congreso Virtual
Internacional sobre Transformación e Innovación en las Organizaciones, México.
Rendón, G. (s.f.) Algoritmos de la Invención, Un Acercamiento a la Teoría para la
Resolución de Problemas de Inventiva de Genri Altshuller. Recuperado de:
http://www.librosmaravillosos.com/algoritmosdelainvencion/pdf/Algoritmos%20de
%20la%20invencion%20-%20Gilberto%20Rendon%20Ortiz.pdf.
Real Academia Española (s.f.).Definición. Recuperado en 04 de marzo de 2020, de
https://dle.rae.es/
http://www.librosmaravillosos.com/algoritmosdelainvencion/pdf/Algoritmos%20de%20la%20inven