facultad de ingenierÌa carrera de ingeniería industrial y...

77
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

Upload: others

Post on 25-Jan-2021

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 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

  • 1

    JURADO DE LA SUSTENTACIÓN ORAL

    ……………….………………………………………

    Presidente

    ……………….………………………………………

    Jurado 1

    ……………….………………………………………

    Jurado 2

    Entregado el:

    Aprobado por:

    ……………….………………..………………………………… Bachiller

    ……………….………………..………………………………… Asesor de Tesis

  • 2

    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

  • 3

    EPÍGRAFE

    "Innovar resulta ser la resolución

    de las contradicciones técnicas”

    (Genrich Altshuller)

  • 4

    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

  • 5

    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.

  • 6

    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

  • 7

    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

  • 8

    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

  • 9

    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.

  • 10

    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

  • 11

    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.

  • 12

    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/

  • 13

    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?

  • 14

    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

  • 15

    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.

  • 16

    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”.

  • 17

    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

  • 18

    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).

  • 19

    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.

  • 20

    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

  • 21

    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:

  • 22

    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)

  • 23

  • 24

    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).

  • 25

    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)

  • 26

    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

  • 27

    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.

  • 28

    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.

  • 29

    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.

  • 38

    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).

  • 39

    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).

  • 40

    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

  • 41

    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.

  • 42

    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.

  • 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

  • 44

    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

  • 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)

  • 46

    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

  • 47

    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

  • 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

  • 49

    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

  • 50

    (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:

  • 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

  • 52

    Diseño actual:

    Figura 13. Diseño de Tolva actual de camión 793D.

    Diseño ligero:

    Figura 14. Diseño de nueva Tolva de camión 793D.

  • 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.

  • 56

    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.

  • 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

  • 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.

  • 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.

  • 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

  • 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.

  • 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

  • 67

    que, tienen mayor tiempo de duración ante una reparación, y después de ello, no se ve

    afectado el volumen de material a transportar.

  • 68

    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