Factores que afectan productividad

Factores que afectan productividad y costo en el carguo y transporteEstos factores deben ser comprendidos a cabalidad por los planificadores de mina.

Los sistemas de carguo y transporte son ampliamente usados hoy en da en las operaciones mineras por su alta flexiblidad para la extraccin del material. Los sistemas de transporte y carguo tienen menos restricciones, pero esto no significa que sean econmicos. La eficiencia y el costo efectivo de estos sistemas son sensibles a varios factores. El siguiente artculo trata los principales factores que se deben controlar para optimizar los sistemas de carguo y transporte. Para los ejemplos empleados se us la siguiente configuracin de equipos: una pala de cable elctrica de 22.9 m3 (29.9 yd3) de capacidad, un camin de 190 toneladas de capacidad y una ruta de transporte de 3.2 km (ida y vuelta) y otros factores tpicos de configuracin. Las simulaciones fueron realizadas con el software de simulacin Talpac.Los factores son los siguientes1. Capacidad del BaldePor qu es importante el tamao del balde de la pala? La seleccin del balde de la pala influir directamente en la productividad de este equipo y en la eficiencia del transporte del sistema en total.En cuanto al match del nmero de pases de baldes y tamao de camiones es necesario utilizar algunas tcnicas de simulacin para determinar la filosofa de carguo y el tamao del balde.En la Figura 1 se muestra un ejemplo de los cambios en el tamao del Balde de 17 a 28 metros cbicos y cmo afectan a las productividades de la flota. El caso base se muestra con la lnea azul a 22.9 m3 de capacidad, para una productividad de flota de 3.077 ton/hora. En ocasiones, el match pala/camin es pobre y aparentemente no es ideal, pero esto se explica por la economa de la extraccin del material que en ocasiones no es sensible a este match. Por ejemplo, si los camiones son de gran tamao, entonces el tiempo de carguo es slo una pequea componente del ciclo y el match no es relativamente importante. En cambio, si los camiones son de tamao pequeo, el tiempo de carguo ser una componente importante del ciclo y ser muy importante tener un correcto match.La mayora de los planificadores provee slo una direccin limitada para los operadores de carguo, en circunstancias que es una tarea fundamental de ellos entregar a operaciones "Guas Operativas" claras. De otra manera la productividad y el costo quedaran a merced de la intuicin del operador del cargador. Se deben entregar a los operadores las siguientes indicaciones bsicas:oLlenar completamente el camin si no hay otros camiones esperando o,oDespachar camiones no totalmente llenos si hay camiones esperando.En la Figura 2 se muestra el anlisis de esta situacin, sin variabilidad en el carguo, la pala tiene exacto 4 pases para cargar el camin. En alta produccin y bajos costos de carguo se tiene la siguiente filosofa: "Siempre llenar los camiones", la pregunta ser cunto llenar el ltimo pase del balde de la pala? Si los operadores siguen la siguiente regla: "Slo llenar el balde de la pala por lo menos en un 80% de su capacidad de carga", el efecto que tiene esta regla en este ejemplo ser reducir la productividad de la flota por sobre un 2% y crecer en igual valor el costo promedio. Es recomendable para este ejemplo cargar el ltimo pase con un mnimo del 40% y no superar el 50% de llenado del ltimo pase. Sobre el 50% de llenado del balde se incrementar el costo a una tasa sobre 0.6%, en tanto las productividades de la flota decrecern a una tasa sobre el 0.5%. Para los camiones que estn operando en rutas cortas siempre se dice que la regla de operacin debe ser "Llenar totalmente los camiones". Existen tres razones para aplicar esta regla y son las siguientes:Para camiones en rutas cortas el costo de operacin de los camiones se basa en los costos de eficiencia de la flota. Usar un extra pase para llenar totalmente el camin tiene la potencialidad de reducir la flota en un camin y, en trminos econmicos modernos, esto efectivamente podr ocurrir ya que es ms eficiente tener a la pala esperando por camiones. La eficiencia de las palas es alta cuando ellas ponen ms cargas en un camin comparando con las interrupciones de tiempos entre camiones. Para camiones viajando en rutas cortas es ideal tener 3 pases por camin. Aunque la carga del ltimo pase sea baja, ello no producir necesariamente una disminucin en la productividad de la pala. La regla ptima para un correcto diseo de operacin de carguo es la siguiente: "Siempre cargar totalmente los camiones". Slo habr algunas excepciones donde el match pala/ camin no ser bueno o bien no se aplique esta regla. Por ejemplo, al inicio del turno, cuando es importante tener el sistema funcionando a su mxima capacidad lo antes posible.

2. Match Pala CaminLos planificadores mineros definen sistemas de carguo y transporte con un nmero de flota de camiones adecuado, lo que se conoce como "Match pala/camin". Esta correcta combinacin se debe determinar con un enfoque econmico, analizando los costos promedio ponderados y tambin los costos marginales. La Figura 3 muestra los costos promedio ponderados y costos marginales. Se observa que el cruce de ambas curvas entrega la solucin al problema (Costo Promedio=Costo Marginal), sealando que el tamao de flota de camiones debe ser entre 5 y 6 aproximadamente. El costo marginal del sexto camin es mayor que el costo promedio ponderado del sistema con 6 camiones, y menor que el costo marginal del quinto camin por ende, el beneficio marginal esperado del sexto camin es bajo, por lo que se concluye que el sistema debe tener 5 camiones. Esta conclusin estar sujeta a las metas de produccin que se logren con este nmero de recursos de transporte.Las variaciones de flotas de camiones para un mismo sistema de carguo afectan el match pala/camin. En la Figura 4 se tienen tres alternativas de flotas de camiones de 220, 190 y 140 ton para una pala de cable 22.9 m3 (29.9 yd3). Para la alternativa de camiones de 220 ton la decisin econmica es tener una flota de 4 camiones. En el caso de una flota de camiones de 190 ton la decisin ideal es tener 5 camiones, y para la flota de camiones de 140 ton se debe tener 7 camiones. Esto ltimo ilustra las economas de escala que se obtienen en sistemas con equipos mayores, donde la inversin por cada unidad de transporte es mayor, pero adems, el nmero de unidades de transporte disminuye, reducindose los costos de operacin, para finalmente obtener un costo total menor, y con un nmero menor de equipos.3. Metodologa de CarguoLa metodologa de carguo estar directamente relacionada con el diseo del rea de carguo. Si el diseo permite el suficiente espacio para que la pala opere, entonces se aplicar una metodologa de carguo en ambos lados. Operando la pala en ambos lados se reducen los tiempos de espera de los camiones y, por ende, la productividad de la flota se incrementa.La Figura 5 muestra los efectos en la productividad de la flota al trabajar con una pala de cable por un lado o por ambos lados. La flota vara entre 3 hasta 9 camiones. Se observa que al aumentar el nmero de camiones asignados a la pala, usando ambas metodologas de carguo, crece la productividad del carguo por ambos lados en mayor proporcin que la metodologa de carguo por un lado. En el pasado el costo de capital y costo de operacin de las palas de cable fue mayor en comparacin con los costos de camiones. En esas circunstacias, la mayora de los sistemas tenan camiones esperando en la cola de la pala y era usual tener flotas de camiones sobredimensionadas. Hoy en da no hay grandes diferencias entre camiones y palas, y llegan a ser menos econmicos los sistemas donde hay muchos camiones asignados a una pala. Ms bien es usual tener sistemas subdimensionados en camiones, ya que las ventajas del carguo por ambos lados no son siempre mayores.Las preguntas fundamentales que se deben hacer los planificadores de mina para emplear la metodologa de carguo por ambos lados y as entregar guas operativas fundamentadas a la operacin son:Cul es el costo marginal de agregar una unidad ms de transporte al sistema? El planificador debe comparar sistemas con distintos nmeros de camiones y analizar el efecto del costo marginal por cada unidad de transporte adicional.Son las condiciones operativas aptas para utilizar una metodologa por ambos lados? Para esta pregunta el planificador debe evaluar si el diseo de la mina permite en el rea de carguo operar la pala en ambos lados. Cuenta el sistema con camiones suficientes para operar por ambos lados? Si el sistema no suministra los suficientes camiones para operar por ambos lados, entonces por defecto estar operando por un solo lado. 4. Pendiente de Rutas de TransporteEn el diseo de las grandes operaciones mineras uno de los factores importantes es el diseo de las rampas. El planificador debe conocer la tasa mxima de produccin de los camiones en las rutas diseadas. Por lo general, el 50% del total de tiempo de viaje en las rutas empleadas por los camiones es producto de los viajes en las rampas principales. En la Figura 6 se muestra el efecto de la productividad con los cambios en las pendientes de rampa principal. Este caso base tiene una rampa del 10% de pendiente (se muestra en la figura con lnea azul punteada) y una productividad de camin de 770.9 ton/hora. Se observa que la disminucin de la productividad del camin se reduce en promedio en 0.5% por cada aumento en 1% de la pendiente de la rampa principal. Los planificadores deben analizar alternativas de diseo teniendo en cuenta los efectos directos que significa un aumento o bien una disminucin en la pendiente de una rampa. 5. Resistencia a la Rodadura La resistencia a la rodadura es la fuerza de friccin que ocurre entre los neumticos del camin y la superficie de la ruta. Esta fuerza de friccin es directamente tangente a los neumticos del camin. La resistencia a la rodadura se expresa en un porcentaje de la componente del peso del camin que es normal (perpendicular) a la ruta. La componente normal del peso del camin cambia de acuerdo a las variaciones de pendiente de la ruta y de las variaciones de la carga del camin. Adems, la resistencia a la rodadura cambia respecto a las condiciones de la superficie de la ruta.En la mayora de las minas del mundo la resistencia a la rodadura de sus rutas de transporte es desconocida y se utilizan valores que pueden estar muy lejos del valor real. La buena mantencin de los caminos impacta fuertemente en la productividad ptima de los camiones. En ocasiones, hay situaciones donde son ms sensibles a este factor que otros. A menudo esto afecta a los tramos de rutas subiendo en pendiente; en cambio, los tramos en bajada raramente son limitados por la resistencia a la rodadura. En la Figura 7 se muestran las variaciones en la productividad de un camin frente a las variaciones en la resistencia a la rodadura de la rampa prinicipal de 10% de pendiente. El caso base tiene una resistencia a la rodadura de 2.0% con una productividad de camin de 772.7 ton/ hora. El aumento de la resistencia a la rodadura del caso base en un 25%, teniendo un valor de 2.5%, genera una reduccin del 0.4% en la productividad del camin. En tanto, un aumento del 75%, teniendo un valor de resistencia a la rodadura de 3.5%, disminuye la productividad del camin en 0.8%. En cambio, si decrece la resistencia a la rodadura en un 25% (Resistencia de 1.5%) la productividad camin se incrementa positivamente en un 0.23%.ConclusionesLos sistemas de carguo y transporte son ampliamente usados hoy en da en la minera mundial de rajo abierto por su alta flexibilidad, pero se debe analizar una serie de factores que permiten optimizar los recursos y reducir as los costos totales. Los factores que afectan un buen funcionamiento de los sistemas de carguo y transporte deben ser comprendidos a cabalidad por los planificadores de mina tanto en su impacto econmico como en la factibilidad tcnica de su aplicacin de acuerdo a las condiciones operativas de la mina. El buen manejo de estos factores y la entrega de guas operativas claras a la operacin, permite a los planificadores de mina brindar mejores soluciones tcnico econmicas para los planes de corto, mediano y largo plazo.

Este artculo fue elaborado por el ingeniero consultor John Paul Hudson, Runge Latin America Ltda., Email: rungelatin@runge.com.au