optimización de la carga Útil de acarreo

8/13/2019 Optimización de la Carga Útil de Acarreo

http://slidepdf.com/reader/full/optimizacion-de-la-carga-util-de-acarreo 1/6

Optimización de la Carga Útil de AcarreoHaulage Payload Optimization

Ing. Yuri Damián Sáenz MoreCIP 69242Minera Yanacocha S.R.L.

Resumen

La carga útil de una flota de acarreo puedeoptimizarse mediante la aplicación de controles entiempo real y de prácticas de seguimiento de lasupervisión. Esto se ha conseguido en MineraYanacocha, operación minera al Norte del Perúcon más de 90 camiones de gran tonelaje enoperación, sin afectar otros parámetros derendimiento, ni a la durabilidad del camión.

El trabajo que se presenta a continuación sintetizalas acciones que han permitido el aprovechamientode la capacidad disponible de acarreo y unbeneficio tangible de toneladas adicionales a lasprogramadas en los planes.

Abstract

The payload of a haulage fleet can be optimized byapplying real-time control and supervision follow up practices. This has been achieved in MineraYanacocha, mining operation in northern Peru withmore than 90 heavy trucks in operation, without

affecting other parameters of performance or truckavailability.

The work presented below summarizes the actionstaken that have allowed the use of haulagecapacity and a tangible benefit of additional tonnesto the scheduled plans.

Introducción

El “payload” o carga útil de un camión de acarreode mina es la capacidad de carga máxima delmismo y se expresa en forma volumétrica o

gravimétrica1, según la que se consiga primerodurante el proceso de carguío. En el primer casola capacidad la da el fabricante de la tolva, tanto alras como colmado, según la norma de referenciaSAE J1363(2:1, H:V)2 o la ISO 64833.

2

1

Figura 1: SAEJ1363- Capacidad Volumétrica4.

Alcanzar la capacidad indicada por las normas dereferencia no siempre es alcanzable, y es frecuenteestar entre un 5% a un 15% por debajo de loindicado en el SAE J1363, por la variación de losángulos de reposo del material en la tolva, en

especial el ángulo frontal que suele ser mástendido que hacia los demás lados del cono5 (figura6).

El uso de la capacidad volumétrica se da encondiciones especiales de la mina, tales como enfrentes de baja densidad y se expresa en unidadesde volumen en estado suelto, como m3S. Ángulosfrecuentes para distintos materiales a serdepositados en las tolvas de los camiones son losmostrados en la tabla 1.

Relación Grados

Carbón, hulla industrial 1.4:1 – 1.3:1 35-38

Tierra Común, Seca 2.8:1 – 1.0:1 20-45

Húmedecida 2.1:1 – 1.0:1 25-45

Mojada 2.1:1 – 1.7:1 25-30

Grava, Redondeada a angular 1.7:1 – 0.9:1 30-50

Con arena y arcilla 2.8:1 – 1.4:1 20-35

Arena, Seca 2.8:1 – 1.7:1 20-30

Húmeda 1.8:1 – 1.0:1 30-45

Mojada 2.8:1 – 1.0:1 20-45

Ángulo con la horizontalH:V de material apilado

Material

Tabla 1: Ángulos de reposo en pilas de distintosmateriales6.

La capacidad gravimétrica se expresafrecuentemente en unidades de peso, como

toneladas métricas o toneladas cortas y es el casomás frecuente de operación porque representa elmáximo peso de operación segura que laestructura del camión (chasis, ejes, etc.) puedemanejar y transferir hacia las llantas, que son larestricción final, según su resistencia y latransmisión de cargas hacia el terreno7. Este pesomáximo que puede alcanzar el camión cargado esasignado en los manuales como GMOW (peso dela máquina operativa y con carga), debiéndosecumplir la relación:

GMOW ≥ ∑ (peso chasis, peso tolva, peso (1)

suples, peso llantas, peso carga útil, otros).

Figura 2: Política 10-10-20 8.

Sin embargo, por razones prácticas, operativas yproductivas no siempre es factible conseguir enforma exacta el valor de la capacidad de cargagravimétrica del camión, por lo que esuniversalmente aceptada la práctica de que estolerable tener una desviación de +/- 10% de la



carga, la cual se plasma en políticas como la deKomatsu, Liebherr o Caterpillar, denominadas 10-10-20, que admite un 10% de cargas bajasmenores a 90%, 10% de buenas cargas hasta el110% de la carga, un máximo de 10% de cargasentre 110% y 120% y 0% de cargas por encima de

120%, asegurando de esta forma productividad,durabilidad del equipo y seguridad en laoperación9.

En Minera Yanacocha SRL, el acarreo se realizadesde el fondo de los 3 tajos en operación: LaQuinua, Chaquicocha y Yanacocha hacia la plantachancadora-molino, pads de lixiviación y a losdepósitos de desmonte, según su contenidovalioso en oro y plata. El transporte se realiza pormedio de camiones de alto tonelaje CAT 777D,785C, 793B, 793C y 793D. Conforme los tajos se

han ido profundizando, las distancias de acarreo sehan incrementado (6 - 7.5 km) y las distanciasequivalentes de acarreo horizontal también(EFH>12.5 km), por lo que la necesidad deunidades de acarreo es cada vez mayor, siendoimperativo el cuidado de los camiones paraasegurar su disponibilidad y el mejorar suproductividad a través de la minimización de lascargas bajas pero sin exceder los límitesespecificados para las sobrecargas.

Objetivos

Revisar los principales parámetros que afectanla carga útil en MYSRL.

Figura 3: Factores de mayor impacto en la carga útil(elaboración propia).

Revisar las oportunidades encontradas.Presentar los controles y prácticas aplicados.Evaluar los beneficios de la optimización de lacarga útil.Verificar si hay impacto en la disponibilidad de

los camiones o en su durabilidad.Correlación entre parámetros operativos y lacarga útil: payload vs velocidad, vsproductividad, vs reconciliación topográfica, vsvida de llantas.Presentar la política de carga útil de MineraYanacocha y el Manual de acciones a tomarMostrar los siguientes pasos que se estánrealizando en este proyecto: payload vs d80, vscostos unitarios.

Colección de información

Antes de la implementación del proyecto se tenía:

Se asumía que era una práctica normal tenercargas bajas con un porcentaje debajo de90% de la carga útil cercano a 20%.

Baja reconciliación entre el tonelaje reportadopor el área de topografía y los informes delsistema de optimización y control de la flota.

Carga útil promedio con alta dispersión.

Alto número de eventos VIMS del camión con

poco control.

Payload

Gente

Equipo

Sistema de gestión

de flota Área

Motivación

Calibración debalanzas

Estado desuspensiones

Nivelación de pisos

Densidad del material de acarreo

Match entre carga úitl ycapacidad de cuchara

Comunicación radial y wire-less

Gestión

Controles despachador

Cumplimiento deProcedimentos

Fragmentación

Tipo y estado de tolvas

MaterialCohesivopegajoso

Factor de llenadodel cucharón

Técnicas de llenado

Coordinación pala tractor de limpieza

Cuadrado delcamión

Auditorías

Rendición de cuentas

Entrenamiento

Altura de banco

Lastredisponible

Control de pisosSoftware desoporte

Suples

RefuerzosLlantas

Balanzas de pesaje externas

Sistema de monitoreode signos vitalesVIMS

Política de payload



El estado de las balanzas y al pesaje eranreferenciales. Se tuvo hasta 30% de la flotacon balanzas malogradas.

Había presencia de camiones sobrecargadosgenerando daños al equipo y desperdiciandorecursos por la obligatoriedad de descargar enel lugar del evento.

Figura 4: Análisis de sensibilidad de variables de acarreo enla producción total (reporte interno MYSRL)10.

Desarrollo del plan de mejora

Basados en un estudio de sensibilidad (figura 4)para definir las principales variables del acarreoque inciden en los resultados de la guardia, seobservó que un adecuado control de la carga útiles la tercera variable más incidente y trabajar enoptimizarlo dará claros beneficios.

Por otros trabajos y mediciones preliminares erasabido que al incrementar la carga de los camionesel costo de unitario de acarreo decrece, puesto quehay costos directos que no varían como el del

operador y otros que varían levemente como elproducido por el incremento del consumo decombustible. Sin embargo estos beneficios no soncomparables con el daño prematuro del equipo y lacorrespondiente necesidad de nuevo capital11.

Las acciones tomadas en orden cronológico fueronlas siguientes:

Reducción del peso de las tolvas existentes,

mediante el retiro de refuerzos excesivos queincrementaban el peso y generabancondiciones para que se pegue material(“carryback”), ganándose hasta 5.6 tm porviaje.

Decisión directiva de que en base a controlestecnológicos se debía reducir las cargas porencima al 110% de la carga útil así como se

debía reducir las cargas bajas del valor en queestaban (superior a 10%) a un máximo de 5%,según una nueva “Política Yanacocha” (Figura5). Para esto se formó un equipo de evaluacióny trabajo con Mantenimiento Mina y se hizocoordinaciones con el proveedor de loscamiones para asegurarle que el control desobrecargas iba a ser riguroso. Esta etapa nose hubiera alcanzado sin la implementación decontroles en campo y en la gestión de la flota,que serán presentados más adelante.

Uso de tolvas livianas en:

o 17 Camiones 785C, logrando una mejoraen promedio de 8 toneladas adicionalespor viaje.

246

248

250

252

254

256

258

260

262

264

266

-8% -6% -4% -2% 0% 2% 4% 6% 8%

Acarreo ktm/gdia

Mechanical Availability Usage Queue Load Speed Load EFH Payload



Figura 5: Nueva política de carga útil Yanacocha,comparada con el 10-10-20 (punteada)(elaboraciónpropia)

o 8 Camiones 793D, logrando en promediollevar 2 toneladas adicionales por viaje.

Controles complementarios

Sistema de automatización del estado debalanzas, mediante el cual se envía a pesaje ycalibración al camión que tenga reiterativascargas bajas, donde se confirma el estado dela misma. Actualmente cada camión tiene unpeso objetivo distinto, en función al pesaje.

Control de la Supervisión: Para realizarefectivamente la supervisión en campo, setienen dashboards en tiempo real, en loscuales cada 5 seg. se actualizan indicadoresprincipales como: la producción proyectada /

real, productividad, payload, disponibilidadmecánica, usage, hang, queue, etc. Así comotambién la producción por locación (tajos)productividad por equipo tanto de carguío(palas, excavadoras y cargadores frontales)como de acarreo (Flota Caterpillar), las cualesson presentadas mediante gráfica de barraspara un análisis más sencillo y rápido.Estos son accesibles para las computadorasportátiles de los supervisores en cualquierpunto de mina, a través de la red wireless.

Controles desde la central de administración de

la flota: en pantalla principal de despacho, seidentifican los camiones que han salido concargas bajas y se retroalimenta a losoperadores o se retorna al camión a quecomplete la carga. Igualmente se tiene acceso

remoto a las pantallas de los operadores paraconfirmar la información.

Controles en las pantallas de asignación ydespacho de los operadores: en tiempo real eloperador de carguío y el de acarreo saben eltotal de material que va cargando y cuánto lefalta para iniciar la marcha. Al llegar al 105%de la carga el sistema lo despacha en forma

automática. La carga que al final quedaregistrada en la base de datos es aquella en laque el camión ingresa a la segunda marcha.De esta forma el operador controla las cargasbajas y el control de las sobrecargas lo hace eloperador de carguío con un indicador que lealerta cuando va a exceder el 10% de cargassobre el 110% de capacidad.

MineStar Health y Control de eventos VIMS12 MineStar es un sistema tecnológico de monitoreoen tiempo real de signos vitales y producción deequipos mineros que cuentan con el sistema VIMSinstalado, cuyo objetivo principal es el de mejorarlas condiciones mecánicas de las máquinas y portanto mejorar su disponibilidad y confiabilidad.Las funcionalidades que presenta este sistemason:o Descarga de la información vital del VIMS de la

máquina en forma alámbrica y/o inalámbrica.o Anexación automática de la información en la

base de datos.o Visualización de eventos de salud del equipo en

tiempo real.o Visualización de eventos de mantenimiento en

tiempo real.o Visualización de eventos de producción en

tiempo real.o Visualización de parámetros del sistema en

tiempo real.

+

+ +

= Cargas al 95%

= Cargas entre el 95% - 110%


Leyenda

+

+ +

= Cargas al 95%



Leyenda

+

+ +

= Cargas al 95%



++

+ ++ +

= Cargas al 95%



LeyendaPOLÍTICA DEL PAYLOAD

0% Cargas> 120%

<10% Cargas110% - 120%

85% Cargas95% -110%

5% Cargas90% - 95%

0% Cargas< 90%

0% Cargas> 120%

<10% Cargas110% - 120%

85% Cargas95% -110%

5% Cargas90% - 95%

0% Cargas< 90%

90% 95% 110% 120%

100%

50%

85%

<10%5%



o Envío automático de reportes vía email.o Generación de reportes vía Web.

Mejoramiento de las vías de acarreo o haulroads: la labor se enfoca en las zonas dondese haya detectado mayor cantidad de eventos

VIMS, incrementando la eficiencia- y cuidadode los equipos y evitando sobrecargasmarcadas tardíamente por pisos irregulares enla zona de carga. A su vez mediante soportetopográfico se presenta indicadores semanalesde pendientes longitudinales de las rutas deacarreo, con énfasis el en los tramos mayoresa 10% de pendiente.

Inclusión de políticas de carga útil en losProcedimientos Estándares de Tareas: Con laimplementación de las mejoras descritasanteriormente, no es suficiente para garantizar

el éxito de nuestro proyecto; por tal motivonuestro recurso humano (supervisión yoperadores de camión y palas) fue entrenadoexhaustivamente en un nuevo procedimientoestándar de tarea que asegurase el correctollenado y el traslado de la carga, sin generarpérdidas en el camino, ni de eventos VIMSrelacionados con esta actividad de acarreo. Elcumplimiento estricto de estos procedimientoses responsabilidad básica de la supervisión acargo, para asegurar optimizar resultados enseguridad, eficiencia y clima laboral.

Inclusión de variabilidad de las cargas ensistema de gestión de gerencia de mina.Revisión de resultados y rendición de cuentaspor los mismos.

Presentación y discusión de resultados:

Las toneladas adicionales ganadas por esteproyecto aseguraron el cumplimiento de lasmetas de producción de toneladas totalesmovidas el 2009 y 2010. Las toneladasadicionales conseguidas gracias a este

proyecto fueron desde el 2008 a la fecha: 12millones de tm.

Reducción de la variabilidad de la carga útil,consiguiéndose promedios de carga de 102%,sin exceder los límites máximos de diseño delos camiones.

Mejoró la reconciliación de tonelajes entre ellevantamiento topográfico y el real reportadode 8.5% a 3%, mejorándose la confiabilidad enla información del sistema.

Eliminación de las cargas por sobre el 120%,controlando las cargas entre 110% y 120%(menor al 10%) y reducción de las cargas entre90% y 95% en menos del 5% de las cargas.

Impacto negativo en la vida de llantas de hasta8%, las cuales, según recomendación delproveedor tuvieron que sobreinflarse paraasegurar su capacidad portante. Actualmenteesta reducción se está remontando concontroles adicionales (TPMS, MEMS, Jigsaw-

TKPH) y la brecha a abril 2011 es sólo 1.1%.

No se ha apreciado impactos significativos enlas velocidades promedio de la flota, ni en laproductividad de los equipos de carguío.

Se mejoró el control de los eventos VIMS delos camiones, los que se redujerondrásticamente, demostrándose queefectivamente se estaban cuidando losequipos. La reducción conseguida entre enero2009 y diciembre 2010 fue de 20% en lacantidad total de eventos. Actualmente el

control se está enfocando en eventos de Pitch,Rack y Bias (figura 7).

Conclusiones:

Sin afectar la durabilidad ni disponibilidad decamiones, se puede reducir la variabilidad delas cargas en los camiones mediante controlesen campo y sistema de gestión de flota(sistema de despacho).

Uno de los parámetros que genera mayor

variabilidad en conseguir la carga útil objetivoes la variación de la densidad.

La técnica del operador de carguío para elllenado de la tolva tiene incidencia en la cargaútil.

Estudios adicionales en desarrollo:

o Relación entre carga útil, densidad suelta yfragmentación (d80): búsqueda degranulometría óptima que incremente lacarga en el camión sin impactar otrosparámetros importantes.

o Si bien inicialmente no se ha apreciadoincremento notorio en la tasa de consumode combustible, queda pendiente evaluareste impacto.

Referencias

1 Peurifoy, Robert L., and Schexnayder, Cliff J.

A.Shapira (2006). Construction Planning,Equipment & Methods. 7th Edition, McGraw-Hill,

Inc., June 2001.2 ―Capacity Rating—Dumper Body and Trailer

Body —SAE J1363 Nov. 95,‖ 1999 SAE Handbook-Volume 3 On-Highway Vehicles and Off-HighwayMachinery, Society of Automotive Engineers,Inc.



3 ―Earth-Moving Machinery-Dumper Bodies-

Volumetric Rating,‖ International Standard ISO6483 ; 1980, p. 1-5.4 Adapting the Off-Highway Truck Body Volumetric

Process to Real World Conditions. LeRoy G.

Hagenbuch. Fig. 14. Philippi-Hagenbuch, Inc.5 Graham Lumley. Gbi. Selecting the ―right‖ trucks

for a mine p 5-7. Best Practices in Mine HaulageConference. 27-28 November, 2008, Brisbane Australia.6 Ibídem, p – 4.

7 Effect of truck payload weight on production. Cliff

Schexnayder ,Sandra L. Weber, Brentwood T.Brook. Source :Journal of Construction Engineering& Management / January/February ‗1999. 8 Ibídem.

9 En todos los catálogos de camiones Caterpillar,

Komatsu y Liebherr se encuentra referencias a la

política 10-10-20.10 Pando Quevedo, Wilder. Análisis de Sensibilidad

de Variables de Acarreo. Yanacocha 2009. 11

Idem referencia 1. p- 141. 12 En http://www.cat.com/minestar-health.

Anexos:

Figura 6: Variación de los ángulos dentro de la tolva. Elángulo frontal es mayor que el posterior.(foto propia en Minera Yanacocha, con el antecedente de lareferencia 5).

Figura 7: Reducción de los eventos operacionalesregistrados en el VIMS-MSH.

http://www.cat.com/minestar-health

http://www.cat.com/minestar-health

optimización de la carga Útil de acarreo

Documents