Salomón Se at lao l m. , óM no ed te al oTl . oc, olPen rnco te dipnut ouc taSi vl . idyd e aCsdias drt eae mlb paa rlsol odc eeSs .oc aS mri mg i anu eyl ra oac ,ci óamnr ar nes oua mdl l eáé rmdi cei anl aed r epa lrl oﬂe dun uj omc cdi neó ana sire.

MODELO CONCEPTUAL DE SISTEMAS DE CARGA

Y ACARREO DE MINERAL EN MINAS A CIELO ABIERTO

Salomón Liliana ; Ortiz Alexis

lilianasalomon14@gmail.com ; alexisortizuseche@gmail.com

https://orcid.org/0000-0003-4176-654X ; https://orcid.org/0000-0002-4187-2329

Universidad Nacional Experimental de Guayana UNEG, Venezuela

Estado Bolívar - Venezuela

Recibido (18/05/20), Aceptado (29/05/20)

Resumen: Investigación en el ámbito operacional aplicada a minas a cielo abierto, bajo un enfoque

sistémico, que permitió la modelización de sistemas de carga y acarreo de mineral. Sub procesos

considerados de mayor impacto en la estructura de costos mineros, representando entre un 50% a 60%.

Las actividades consistieron en cronograma de muestreo a las minas de hierro San Isidro, Los Barrancos,

Las Pailas, Cerro Bolívar y Altamira. Se consideró el grado de complejidad de estos procesos por la

cantidad de variables e interacciones encontradas, dando lugar a un Modelo Conceptual denominado

FRED, cuyos componentes son: (1) Frente de Excavación; (2) Rutas; (3) Equipos Mineros; y (4) Destinos

del Mineral. El Modelo FRED, representó la plataforma para el diseño de una herramienta computacional

bajo el lenguaje Java Script, denominado ACATEU, que admite la conﬁguración de las entidades

descritas anteriormente; lo que signiﬁca una ventaja comparativa sobre otros modelos, dado que permite

combinar escenarios de operación en minas a cielo abierto de acuerdo a variables no convencionales.

Palabras Clave: Carga- acarreo, enfoque sistémico, herramienta computacional, modelo conceptual.

CONCEPTUAL MODEL OF OPEN PIT ORE

LOADING AND TRANSPORT SYSTEMS

Abstract: Operational research applied to open-pit mines, under a systemic approach, which allowed

the modelling of mineral loading and transport systems. Sub-processes considered to have the greatest

impact on the mining cost structure, representing between 50% and 60%. Activities included sampling

schedules for the San Isidro, Los Barrancos, Las Pailas, Cerro Bolívar and Altamira iron mines. The

degreeofcomplexityoftheseprocesseswasconsideredbythenumberofvariablesandinteractionsfound,

resulting in a Conceptual Model called FRED, whose components are: (1) Excavation Front; (2) Routes;

(

3) Mining Equipment; and (4) Mineral destinations. The FRED Model, represented the platform for

the design of a computational tool under the Java Script language, called ACATEU, which supports the

conﬁguration of the entities described above; which means a comparative advantage over other models,

since it allows to combine operating scenarios in open pit mines according to unconventional variables.

Keywords: Load-carry, systemic approach, computational tool, conceptual model.

ISS NI S 2S 5INS4 S22 N-5 34 422 05- 143 24 -0 31 4/ 0 11 316-4821

UU NN II VV EE RR SS II DD AA DD ,, CC II EE NN CC II AA yy TT EE CC NN OO LL OO GG ÍÍ AA VVo ol .l .2 24 1, , NN ºº1 80 21 MJ u an ri zo o2 20 02 10 7( p( pp p. .4 41 -- 15 50 ))

Salomón etS aa l l. o, mM óo nd eel to ac lo.Tn, ocP lerepontdut ui ancJl uot di avSeni .ds ySias edtCge audm rre aaal s1pb ,rda oFel clroceaas nSor y.g meaS li iymtn Saeu rucl oaaà, rcr mrie óez aon2 s,dnaJeuul lmmaá niédnrCeie carl aaas il dpe eernrlo aﬂdm2u ijc.noc ai dós en aire.

I. INTRODUCCIÓN

Debido a esta mecanización, existe un impacto con-

Como una de las industrias más globales, la indus- siderable en la estructura de costos de la mina, repre-

tria minera se encarga de la obtención de las materias sentando la carga-acarreo entre un 50% a 60%, encon-

primas en su estado natural. Se enfoca en encontrar, ex- trándose el porcentaje restante a los otros sub procesos

traer, procesar y comercializar los recursos minerales mineros como la perforación, la voladura y los servicios

de la tierra para suministrar los metales y minerales que auxiliares. Esto implica, que cualquier ahorro generado

ayudan al mundo a crecer [1]. Sin embargo, aunque la por una mejora en la carga y el acarreo impactan di-

minería sigue siendo cuestionada por el impacto nega- rectamente en un costo menor por tonelada de material

tivo al ambiente, el Banco Mundial estima que cerca transportado. Por lo tanto, es necesario obtener una alta

de 3.5 billones de personas viven en países ricos en pe- productividad con la correcta asignación de camiones y

tróleo, gas o minerales y que con un buen gobierno y palas, como indican varios estudios [6]-[7]- [8].

una gestión transparente, los ingresos de las industrias

Este es uno de los mayores desafíos de la gerencia

extractivas pueden tener un impacto en la reducción de de planiﬁcación de mina, dado que uno de los proble-

la pobreza y el fomento de la prosperidad compartida, mas más frecuentes son los llamados tiempos muertos

respetando las necesidades de la comunidad y el me- o demoras relacionadas a camiones que esperan para

dio ambiente [2].Uno de los factores principales que ser cargados o cobertura insuﬁciente de la demanda de

ha impulsado el crecimiento de la actividad minera a palas, que se traduce en sub utilización del equipo. En

nivel mundial, está relacionado al tipo de explotación ambos casos, existe una disminución en el tiempo efec-

que predomina, la cual obedece al método de fosa abier- tivo de operación de carga-acarreo.

ta (open pit) y tajo abierto (open cut). Esto debido al

Otra consideración importante es el ciclo minero en

fácil acceso a minerales ubicados en zonas difíciles; su contexto holístico, dado que involucra tiempos varia-

a la evolución de la tecnología minera para el manejo bles en función a la calidad de la voladura o fragmenta-

de grandes volúmenes de material; elevada automati- ción del material, rendimientos de los equipos de carga

zación; mejores registros de seguridad que la minería y acarreo, distancias que varían de acuerdo al cambio en

subterránea; y uso de nuevos avances en el área de vo- los frentes de excavación, variaciones en las condicio-

ladura, haciendo rentable la extracción del mineral de nes de la mina y los diferentes destinos que se pueden

bajo tenor, por tonelada de material removido.

presentar.

Por otra parte, en un análisis sistémico del proceso

Dentro de los sub procesos de mayor impacto para

el cumplimiento de las metas de despacho de mineral minero, se plantea la interdependencia de la prepara-

en operaciones a cielo abierto, se encuentra el de carga ción del terreno, la excavación y la carga, el transporte

y acarreo por la condición de manejo de grandes volú- y el tratamiento de minerales, lo que se traduce en que

menes de material, dentro del cual se encuentra mena y "el costo óptimo por tonelada no puede obtenerse tra-

materia prima no conforme (mpnc), desde los frentes de tando de minimizar cada uno de los costos operativos

producción de la mina hacia los muelles y/o estaciones individuales"[9].

de carga y depósitos; que en el caso de la minería de

hierro oscila entre 10 mil a 200 mil toneladas métricas heterogeneidad de la ﬂota de equipos; (2) el carácter

por día [3].

dinámico y estocástico de las variables inmersas en el

Por estas razones, un modelo debe considerar (1) la

Estos sub procesos tienen como objetivo fundamen- ciclo minero; y (3) la interdependencia de variables cla-

tal el de retirar o cargar el material volado del frente ve a lo largo del proceso integral; permitiendo una pla-

de excavación y transportarlo adecuadamente a los dis- niﬁcación más ajustada a las condiciones particulares y

tintos destinos, dependiendo del esquema de operación. reales de la mina.

En función de este objetivo, la productividad en la mina

está relacionada con las toneladas de material (mena/ esta investigación se circunscribió a la construcción de

mpnc) acarreado por turno de trabajo.

un modelo conceptual del sistema de carga y acarreo

Es por ello, que partiendo de un enfoque sistémico,

Existe una marcada correspondencia entre el tama- de mineral en minas a cielo abierto, como base para la

ño de la producción y la productividad, siendo uno de optimización vía simulación de las variables clave que

los factores más importante el tamaño de los equipos intervienen en el sistema integrado.

utilizados en las actividades de explotación (carga y

Este artículo está estructurada como sigue: funda-

acarreo) [4]. Por ende, uno de los problemas más difí- mentación ontoepistemológica; aspectos metodológi-

ciles para la optimización de la explotación minera su- cos; modelo conceptual del sistema de carga y acarreo

perﬁcial es la elección de la ﬂota óptima de camiones y de mineral en minas a cielo abierto; Red de Petri del

cargadores [5].

sistema; y ﬁnalmente, las conclusiones.

ISSN 2542-3401

ISSN 2542-3401/ 1316-4821

UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 24, Nº 101 Junio 2020 (pp. 41-50)

UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)

II. DESARROLLO

general y los objetivos especíﬁcos, y el alcance de la

teoría de sistemas, se puede decir que la investigación

A. Fundamentación ontoepistemológica de la inves- desarrollada se ajustó a un nivel descriptivo-analítico,

tigación

al proponer el diagnóstico, determinación de variables

La investigación está circunscrita en una concep- clave, parámetros, indicadores operativos y ejes estra-

ción sistémica, basada en la Teoría General de Sistemas tégicos de acción para la conceptualización de sistemas

(TGS). Bertalanffy como su creador señala al respecto, de carga y acarreo de mineral, circunscrito en el Proce-

que teoría no debe entenderse en su sentido restringido, so de Extracción de Mineral.

esto es, matemático, sino que la palabra teoría está más

La investigación descriptiva tiene como objetivo la

cercana, en su deﬁnición, a la idea del paradigma de descripción del evento de estudio. Este tipo de inves-

Kuhn, en términos de un modelo general para entender tigación se asocia al diagnóstico y el propósito es ex-

la realidad [9].

poner el evento estudiado, haciendo una enumeración

La TGS no es sólo un modelo conceptual que per- detallada de sus características. Como complementarie-

mite construir una interpretación abstracta de la reali- dad en la investigación holística, la investigación analí-

dad. A partir de la teoría de sistemas se generan mo- tica implica más bien la reinterpretación de lo analizado

delos mentales diferentes para analizar y comprender en función de algunos criterios, dependiendo de los ob-

esa realidad. Modelos que son más aptos para realizar jetivos del análisis [13].

interpretaciones e intervenciones, cuando mayor es el

relacionamiento entre las partes y del conjunto con el lítico) estudian el sistema de carga y acarreo de mineral

medio que lo rodea y condiciona [10].

desde las variables emergentes y sus principales interre-

Por lo que los mencionados niveles (descriptivo-ana-

Por lo tanto, se aboga por una visión holística en laciones, dentro de un sistema mayor (proceso minero),

el estudio del sistema minero o proceso de extracción enfatizando en general los parámetros de mayor critici-

de mineral en minas a cielo abierto, como entidades, dad e impacto a la productividad.

más que como conglomerados de partes. Considerando

como entidades, los frentes de excavación, las palas, ca- B.Diseño de la investigación

miones, cargadores, rutas y destinos.

Atendiendo a los aspectos operativos de la investiga-

El interés de este enfoque se dirige al desempeño del ción, el diseño fue de campo, dado que la información

sistema completo, aun cuando se examina el impacto en recolectada con relación al sistema de carga y acarreo

una sola de sus partes (carga-acarreo). Esto, dado que de mineral en minas a cielo abierto, fue tomada directa-

hay algunas propiedades del sistema que sólo pueden mente en su ambiente natural o de desarrollo, constitui-

tratarse desde una perspectiva holística. Estas propieda- do por las operaciones en minas de hierro del Cuadrilá-

des se derivan de las relaciones entre las partes de los tero San Isidro, Cerro Bolívar y Altamira. Localizadas

sistemas: cómo interactúan y encajan entre sí [11].

en Ciudad Piar, estado Bolívar, operadas por la empresa

Otra perspectiva abordada en la investigación, es Ferrominera Orinoco.

la relacionada a la complejidad. Dado que una opera-

En este contexto, el estudio abarcó la actividad “Ex-

ción minera a cielo abierto es un sistema complejo, que tracción de Mineral” descrito en el “Proceso Producción

enfrenta condiciones operativas afectas a factores de de Mineral Fino y Grueso, Código: 908-Fp” compren-

variabilidad, como la duración de los tiempos de car- dido por la extracción y el acarreo del mineral de hierro

ga, descarga y transporte; y que adicionalmente tiene desde los frentes de producción, y desde las plantas de

la necesidad de tomar un gran número de decisiones trituración hasta las estaciones de carga, para su poste-

operacionales en tiempo real durante un turno de ope- rior entrega a transporte ferroviario [14].

ración. Esta complejidad también es referida en cuanto

a la cantidad de componentes que tiene y por la diversi- C. Actividades de campo

dad de conﬁguraciones que puede adoptar dependiendo

Las actividades consistieron en cronograma de

de las iteraciones entre los estados iniciales, sus propios muestreo a los diferentes yacimientos de mineral. En

patrones de comportamiento y el contexto en el que estas visitas se realizaron entrevistas al personal de

opera [12].

producción y mediciones a diferentes ciclos de carga y

acarreo [15]. A continuación se detallan las actividades

de campo:

III. METODOLOGÍA

A. Tipo de estudio

Teniendo en cuenta las acciones clave del objetivo

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UU NN II VV EE RR SS II DD AA DD ,, CC II EE NN CC II AA yy TT EE CC NN OO LL OO GG ÍÍ AA VVo ol .l .2 24 1, , NN ºº1 80 21 MJ u an ri zo o2 20 02 10 7( p( pp p. .4 41 -- 15 50 ))

TABLA I. Plan de actividades - Ferrominera Orinoco-Ciudad Piar.

Propósito

Actividades

Revisión de los planes de mina a corto,

medianoy largo plazo.

•

Revisión Normativa Minera Regional,

Nacional e Internacional.

Análisis del P lan de Mina

y P lanes

Subyacentes (RRHH, ambient e, seguridad,

mant enimiento, aseguramiento de la

calidad, otros).

Caracterización del Proceso de Mi nería.

•

Configuración actual de frentes de

mina/centro de acopio.

Det erminación de mapa de proceso Minero

(

estratégicos – claves –apoyo).

Caracterización de proceso carga y acarreo

entradas- proveedores internos/externos –

(

clientes internos/externos).

•

Distribución de tiempos de operación.

Estructura de costos minería.

Análisis rendimientos,disponibilidad,

eficienciaequipos mineros.

Listado

equipos

mineros/cantidad/status/función/ubicación.

Plan de mantenimiento.

Tipos de paradas y frecuencia por equipo.

Revisión de estudios realizados a equipos

mineros.

•

Revisión de históricos de rendimientos y

confiabilidad.

Medición de variables de operación

•

Toneladas de material (t/turno).

Distancias de acarreo (m).

Tiempos de carga/ descarga de palas y

cargadores (seg).

•

Tiempos de maniobra, acarreo, ida –

retorno (seg.)

•

T iempos de demoras (seg.)

Tiempo efect ivo de trabajo por turno

h/turno).

(

D. Técnicas e instrumentos de recolección de la in- to, se ejecutó un cronograma de muestreo que abarcó

formación

las diferentes minas, esquemas operativos, teniendo en

Las técnicas de recolección de datos utilizadas en la cuenta las combinaciones de pala-camión y conﬁgura-

compresión de la realidad en su contexto natural y sisté- ciones de minas.

mico fueron la revisión documental, técnicas de mues-

treo, observación directa, entrevista semiestructurada y

3)Entrevistas semiestructurada: Las entrevistas rea-

taller de reﬂexión colectiva. Se detallan a continuación: lizadas al personal activo y jubilado de la Gerencia de

Minería - Ciudad Piar, fue de gran utilidad para el en-

)Revisión documental: Esta técnica se utilizó con tendimiento del proceso minero y su evolución a la luz

el ﬁn de hacer una revisión de toda la documentación del proceso económico, social y político del país. En

referente a los sistemas de carga y acarreo de mineral a este sentido, cabe resaltar la entrevista realizada al Sr.

cielo abierto en el contexto de las empresas mineras a Cesar Ron, trabajador jubilado de Ferrominera Orino-

nivel nacional e internacional, las características de los co, quien comenzó en la industria minera en el año 1961

equipos mineros, la revisión de registros históricos de con la Orinoco Mining Company subsidiaria de la Uni-

producción FMO, entre otras documentaciones asocia- ted States Steel Corp, desempeñándose como Operador

das a planes estratégicos y mineros.

de Palas (Palero).

)Técnicas de muestreo: Estas técnicas son de suma

4)Taller de reﬂexión colectiva: Este taller se llevó

importancia para cualquier investigación inferencial, ya a cabo en la Gerencia de Minería con la participación

que como lo plantea [16], “cualquier procedimiento de del Superintendente de Minas, Superintendente de Pro-

muestreo que produzca inferencias que sobreestimen, o ducción, Superintendente de Planiﬁcación y Control,

subestimen, de forma consistente alguna característica Superintendente de Servicios y Desarrollo y el Jefe del

de la población se dice que está sesgado”. Por lo tan- Área de Planiﬁcación de Minas. Tuvo como objetivo

ISSN 2542-3401

ISSN 2542-3401/ 1316-4821

UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 24, Nº 101 Junio 2020 (pp. 41-50)

UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)

“

Identiﬁcar las variables clave del sistema de acarreo de hasta plantas, muelles y/o depósitos, para distintas com-

mineral en minas a cielo abierto” en el contexto de una binaciones de excavadoras – camiones roqueros.

reﬂexión colectiva [17].

) Técnica de Análisis Estructural: El Análisis Es-

E. Tabulación, medición y análisis de la información tructural es una herramienta de estructuración de una

Las técnicas de tabulación, medición y análisis de reﬂexión colectiva. Esta reﬂexión se dio a partir de la

datos se seleccionaron en función de los objetivos es- realización de un Taller con la Gerencia de Minería y

pecíﬁcos planteados en la investigación y en los datos las Superintendencias. Ofrece la posibilidad de descri-

obtenidos en la revisión documental, el muestreo de va- bir un sistema con ayuda de una matriz que relaciona

riables fundamentales del proceso de carga y acarreo todos sus elementos constitutivos, haciendo aparecer

de mineral, entrevistas y el taller de reﬂexión colectiva. las principales variables inﬂuyente y dependientes y por

Dentro del análisis cuantitativo y cualitativo de los ello las variables esenciales a la evolución del sistema.

datos, se empleó (1) la técnica estadística de estimación

paramétrica; (2) el análisis estructural; y (3) Redes de

Petri.

3) Redes de Petri (RdP): Considerado la carga y el

acarreo de mineral como un sistema de eventos discre-

tos, se desarrolló bajo la metodología de Redes de Petri

) Técnica de estimación paramétrica: Para el caso (Rdp). Estas son aplicadas para la modelación de sis-

de la presente investigación, se estimaron como princi- temas las cuales ofrecen una forma de representación

pales parámetros los promedios de: tiempo de maniobra gráﬁca y matemática de los sistemas modelados. La

del camión en la excavadora; tiempo de carga de camio- formalidad matemática de la RdP proporciona herra-

nes por excavadora; tiempo de ida del camión; distan- mientas de análisis para los posibles estados a los que el

cia recorrida; tiempo de descarga del camión; tiempo sistema modelado pudiera alcanzar [18].

de retorno del camión; tiempo de espera del camión por

Los componentes para la aplicación de RdP se expli-

excavadora; y número de pases de la excavadora para el can en la tabla II. Formalmente, una Red de Petri se de-

llenado del camión.

ﬁne como una quíntupla, RP = (P, T, F, W, M0) donde:

Esto permitió la estimación del tiempo promedio de

Aunado a la complejidad, aspectos como las condi-

ciclo de acarreo de mineral desde frentes de producción ciones del frente de excavación por efecto de la voladu-

TABLA II. Componentes de RdP

P={p ,p ,…,p }

Conjunto finito lugares.

T={t ,t ,…,t }

Conjunto finito de transiciones.

Conjunto de arcos dirigidos de la RdP=

subconjunto del producto cartesiano de todos los

nodos P y T.

F⊆(P ×T) ∪ (T ×P)

W:F→{1, 2, 3, …}

Función de pesos de los arcos.

Marcado inicial de la red.

M :P→{1, 2, 3, …}

P∩T=∅ y P ∪ T≠∅

IV. RESULTADOS

plejo, dinámico e interrelacionado que requiere de un

análisis sistémico para su correcta comprensión. Esta

A. Modelo conceptual del sistema de carga y aca- complejidad quedó sustentada en las cuarenta y ocho

rreo de mineral

variables deﬁnidas en el análisis estructural planteado,

Un sistema minero a cielo abierto representado bá- dando como resultado las variables clave e interrelacio-

sicamente por las actividades de perforación, voladura, nes representadas en la ﬁgura 1.

extracción y acarreo de mineral, es un proceso com-

ISS NI S S2 N5I S4 2S2 5N- 43 242 -05 314 42 0- 13 /4 01 13 16-4821

UU NN II VV EE RR SS II DD AA DD ,, CC II EE NN CC II AA yy TT EE CC NN OO LL OO GG ÍÍ AA VVo ol .l .2 24 1, , NN ºº1 80 21 MJ u an ri zo o2 20 02 10 7( p( pp p. .4 41 -- 15 50 ))

Figura 1. Interdependencia de variables en sistema carga-acarreo [19]- [20].

ra, distancias entre las diferentes zonas de explotación, tantes relacionados con la seguridad en mina, dado por

condiciones de la rutas, tiempos de carga y de acarreo, la velocidad máxima de acarreo de acuerdo al perﬁl de

avance en las minas son aspectos cambiantes que deﬁ- la ruta, condiciones ambientales cambiantes, tipo de

nen este sistema como estocástico, debido a que la ope- material acarreado y equipos con tecnologías cada vez

ración del sistema varía a lo largo del tiempo de acuerdo más soﬁsticadas. Esto, conlleva al fortalecimiento con-

a unas leyes no determinísticas, teniendo un efecto en tinuo de la capacidad técnica del recurso humano y el

los costos y por ende en la productividad.

desarrollo de habilidades en gestión de la calidad, para

Asimismo, las características de alto costo de inver- un mejoramiento continuo.

sión y gran variedad de marcas, modelos y tamaños de

De allí, que la función objetivo que se desprende

equipos mineros como palas, cargadores frontales y ca- del modelo propuesto es la de maximizar el volumen

miones, conduce cada día más a la búsqueda de herra- de carga y acarreo de material (mena/mpnc), efectuada

mientas para el análisis de la eﬁciencia de los equipos por cargadores y camiones, desde los distintos frentes

existentes y los proyectos de inversión futura, en fun- de excavación hasta sus respectivos destinos (planta,

ción de encontrar la conﬁguración óptima de equipos muelle, depósitos), con criterios de eﬁciencia, costos,

para la operación.

calidad, seguridad y ambiente (ver ﬁgura 2).

También se derivan otros aspectos no menos impor-

Figura 2. Componentes del modelo conceptual propuesto (FRED).

ISS NI S 2S 5N 4 22 -5 34 42 0- 13 401/ 1316-4821

UNUI VN EI VR ES RI DS AI DD A, DC ,I EC NI EC NI AC IyA T yE TC EN CON L OO LGO Í AG ÍVA ol V. 2o 4l ., 2N1 º, N1 0º 18 J2u Mn i oa r z2 o0 22 00 1( p7 p( .p 4p 1. -4 5- 01 )5 )

Estos componentes se asocian al ciclo minero repre- TABLA III. Deﬁnición lugares –transiciones.

sentado como una red de transporte: las palas o puntos

de carga como nodos oferentes, los sitios de vaciado

como nodos demandantes y las rutas entre estos puntos

como los arcos del sistema.

FExca v

Frente de excavación

Planta

Planta de trituración

OpPlanta Operador de planta

MPNC

Muelle

Depósito mpnc

B.Red de Petri del sistema de carga y acarreo de mi-

neral

Muelle o estación de carga

De acuerdo a los componentes deﬁnidos, el mode-

lo considera un sistema minero en donde se tiene un

frente de excavación, donde arriban camiones para ser

La Red de Petri (RdP) correspondiente al sistema

cargados por palas o excavadoras. Para este sistema los mostrado en la ﬁgura 2, se representa en la ﬁgura 3,

lugares Pi son identiﬁcados en la tabla III, siendo que donde los estados que se describen en el sistema se de-

sólo se consideran dos estados de transición T= {t0, t₁} notan como lugares de la RdP.

Figura 3. RdP del sistema de carga- acarreo

El estado inicial del sistema modelado por la RdP de en el frente de producción está disponible en planta, y

la ﬁgura 3, indica que existen camiones en el frente de el muelle también disponible para recibirla. Los esta-

excavación (P0), que el proceso de carga y las condi- dos subsiguientes quedan de la forma: M2 (10100), M3

ciones operativas en mina están listas (P2) para recibir (01000) y M4 (00100), obtenidos después del disparo

el material en la planta de trituración (P1), así como el de t1, donde el frente de excavación, la planta de tritu-

depósito de materia prima no conforme (P3) y el muelle ración y los depósitos de MPNC y muelle se encuentran

(

P4) están habilitados para recibirlos.

El marcado de este estado sería M0 = (10100), que generaría el marcado M0, el cual corresponde al estado

corresponden a los tokens de los lugares M0 = (p0 p1… inicial del sistema.

disponibles para continuar con el proceso, cuyo disparo

p4), respectivamente. Bajo estas condiciones, la tran-

La ﬁgura 4, describe el modelo conceptual del siste-

sición t0 se encuentra habilitada, es decir, para que un ma de carga- acarreo en RdP, que fue de utilidad para

camión sea cargado por la pala. La restricción obligato- el desarrollo del modelo de simulación de eventos dis-

ria en este punto es que el material esté disponible en el cretos como herramienta computacional útil para la

frente de excavación (volado/fragmentado).

generación de escenarios operativos que conducen a la

El estado de la RdP M1 = (11000) después del dis- optimización del sistema.

paro de t0, indica que el mineral todo en uno extraído

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Figura 4. Simulación en RdP del sistema de carga- acarreo

La descripción de variables de entrada consideradas en el modelo se detalla a continuación.

TABLA IV. Variables de entrada deﬁnidas para el sistema de carga-acarreo de mineral.

Componente

Frentes de

Variable

Frentes de excavación

Unidad

excavación

Excavación

Condición del frentede excavación

T urnos por día

turnos

Mena

Materia primano conforme

Distancia a nivel

Rutas

Distancia en bajada

Distancia en subida

Velocidadmáxima permitida

Condición de la ruta

Nº de palas

Nº de cargadores

Nº de camiones

km/h

Equipos

palas

cargadores

camiones

Capacidadde pala

Capacidadde cargador frontal

Capacidadde camión

Condición de la pala

Condición del cargador frontal

Condición del camión

Tiempocarga pala

ton

seg

Tiempodescarga pala

Tiempodescarga cargador.

Tiempodescarga camión

Velocidadpala

seg

km/h

Velocidadcargador

Velocidadde carga cargador

Velocidadcamión cargado

Velocidadmáxima camión

Probabilidad de falla

Destinos

Plantas

Muelles

Depósitos

plantas

muelles

depósitos

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V.CONCLUSIONES

conﬁguración en función de las premisas encontradas

El Análisis Estructural realizado al proceso de ex- en el plan de mina. Estas premisas, están relacionadas

tracción de mineral, en conjunto con las variables emer- principalmente con las distintas combinaciones de equi-

gentes que surgieron al integrar el aporte subjetivo pro- pos mineros, dada la disponibilidad física y especiﬁca-

veniente de la experiencia de la alta y media gerencia ciones de calidad del mineral.

y los elementos de la racionalidad objetiva dada por el

análisis estadístico realizado a las operaciones en mi- REFERENCIAS

nas, determinaron las variables y parámetros del siste- [1]Anglo American (2018, mayo, 8). Anual Report

ma de carga y acarreo, bajo un enfoque sistémico.

2017: Building on Firm Foundations Delivering a Sus-

Dentro de las variables de mayor impacto deﬁnidas tainable Future [Online]. Recuperado: https://www.

en el modelo conceptual del sistema de carga y acarreo angloamerican.com/~/media/Files/A/Anglo-Ameri-

de mineral se encuentran: la condición del frente de ex- can-PLC-V2/documents/annual-updates-2018/aa-an-

cavación, producto del resultado de la voladura; la re- nual-report-2017.pdf

lación mena/mpnc; rendimiento de equipos de carga y [2]Banco Mundial, ¿Dónde está la riqueza de las na-

acarreo; condiciones de las rutas; distancias de acuerdo ciones? Medir el capital para el siglo XXI. Colombia:

a perﬁles de acarreo; velocidad máxima de seguridad; Mayor Ediciones S.A., 2009.

destinos habilitados por tipo de material; entre otros. [3]L. Salomón, A. Ortiz y V. Cordero, “Enfoque Sisté-

Este modelo contribuye al análisis de estos sistemas mico en el Análisis de Operaciones en Minería a Cielo

partiendo de cuatro componentes: frente de excavación Abierto”, en XIV Jornadas de Investigación Universi-

–

equipos – rutas y destinos. Permitiendo un análisis dad Nacional Experimental Politécnica Antonio José

bajo una visión integradora de las operaciones en mi- de Sucre (UNEXPO), Puerto Ordaz, Bolívar, 2016, pp.

nas.

160-165.

La modelación del sistema a través de una Red de [4]M. Romero, “Análisis de la productividad de empre-

Petri, representada como una red de transporte, permi- sas productoras de mineral de hierro: CVG Ferrominera

tió deﬁnir los frentes de excavación en donde se ubica Orinoco, C.A. vs Empresas Internacionales”, Trabajo

el equipo de carga, como nodos oferentes; los sitios de de Grado de Maestría, Universidad Católica Andrés

descarga o destinos como nodos demandantes y las ru- Bello (UCAB), Ciudad Guayana, Bolívar, 2004.

tas entre estos puntos como los arcos del sistema. Bajo [5]C. Burt, and L. Caccetta, “Match factor for hetero-

esta conﬁguración, la función objetivo se fundamentó geneous truck and loader ﬂeets”, International journal

en la maximización del volumen de carga y acarreo de of mining, reclamation and environment, vol.21, no.4,

material (mena/mpnc), efectuada por palas- cargadores pp. 262 – 270, 2007.

frontales y camiones, desde el frente de excavación has- [6]C. Burt, “An optimisation approach to materials

ta sus respectivos destinos (planta, muelle, depósitos).

handling in surface mines”, PhD. Tesis, Mathematics

El modelo conceptual, evidenció el carácter dinámi- and Statistics, Curtin University of Technology, Bent-

co, complejo y variante del sistema de carga y acarreo ley, Perth, Australia, 2008.

de mineral, lo cual sirvió como plataforma para el dise- [7]S. Alarie, and M. Gamache, “Overview of solution

ño de una herramienta computacional bajo el lenguaje strategies used in truck dispatching systems for open pit

JAVA SCRIPT [21], que admite la conﬁguración de mines”, International Journal of Surface Mining, Recla-

las entidades descritas anteriormente; lo que signiﬁca mation and Environment, vol.16, no.1, pp.59–76,2002.

una ventaja comparativa sobre otros modelos, porque [8]S. Ercelebi, and A. Bascetin, “Optimization of sho-

permite combinar escenarios de acuerdo a variables no vel-truck system for surface mining”, The Journal of

convencionales cómo: condición de frentes de excava- The Southern African Institute of Mining and Metallur-

ción, ﬂotas heterogéneas, relación mena/mpnc, condi- gy, vol. 109, july 2009.

ción de las rutas, perﬁl de acarreo y distintos destinos [9]L. Bertalanffy, Teoría general de los sistemas. Méxi-

de descarga. Esto, considerando restricciones como la co: Fondo de Cultura Económica, 1968.

velocidad máxima de acarreo para distintas rutas; res- [10]L. Bertalanffy, Tendencias en la Teoría General de

tricción de equipo de carga por frente de excavación; y Sistemas. Madrid: Alianza, 1981.

la carga de camiones, dada su máxima capacidad.

[11]R. Ackoff, El paradigma de Ackoff. Una adminis-

Esta herramienta computacional, permitirá a la ge- tración Sistémica. México: Limusa, S.A., 2004.

rencia de minería a cielo abierto la simulación del sis- [12]C. Petrella (2007, junio). Aportes del Enfoque Sis-

tema de carga - acarreo de mineral, fundamentado en témico a la comprensión de la realidad [Online]. Recu-

parámetros de eﬁciencia y productividad, así como la perado:http://www.ﬁng.edu.uy/catedras/disi/DISI/pdf/

ISSNI S2 S5I NS4 S2 N2- 35 442 025 1-4 32 4- 03 14 /0 11 316-4821

UU NN II VV EE RR SS II DD AA DD ,, CC II EE NN CC II AA yy TT EE CC NN OO LL OO GG ÍÍ AA VVo ol .l .2 24 1, , NN ºº1 80 21 MJ u an ri zo o2 20 02 10 7( p( pp p. .4 41 -- 15 50 ))

Teoriadesistemasaplicadoaorganizaciones.pdf

lopment and Engineering Education, Boca Raton Fl,

[

13] J. Hurtado, El proyecto de investigación: compren- July 2017, pp. 1-7.

sión holística de la metodología y la investigación. Ca- [18]L. Murillo, “Redes de Petri: Modelado e implemen-

racas: Ediciones Quirón-Sypal, 2010. tación de algoritmos para autómatas programables”.

14]Ferrominera Orinoco, Proceso de Explotación de Tecnología en Marcha, vol. 21, no. 4, pp. 102-125, oc-

Mineral de Hierro. Jefatura de Área de Planiﬁcación de tubre-diciembre 2008.

Mina, Ciudad Piar, 2015. [19]L. Salomón, A. Ortiz y V. Cordero, “Productividad

15]L. Salomón, “Modelo de Optimización de Siste- del proceso minero, más allá de la producción”, Revista

[

mas de Acarreo de Mineral en Minas a Cielo Abierto”, Universidad, Ciencia y Tecnología, vol.22, no. 89, pp.

Ferrominera Orinoco, Ciudad Piar, Informe Pasantía, 04-16, diciembre 2018.

016. [20]L. Salomón, y A. Ortiz, “Sistemas de carga y aca-

[16]R. Myers, D. Montgomery, and C. Anderson, Res- rreo de mineral en minas a cielo abierto”, Revista Mun-

ponse surface methodology: Process and product op- do Ferrosiderúrgico, vol.04, no. 21, pp. 23-30, noviem-

timization using designed experiments. 4ta ed. New bre -diciembre 2015.

York: John Wiley and Sons, Inc, 2002.

[21]S. Molea, U. Silva, “Prototipo de simulación del

[17]L. Salomón, A. Ortiz, y M. D´Armas, “Análisis Es- proceso de carga y acarreo de mineral todo en uno

tructural de la Minería de Hierro”, en 15 th LACCEI (TEU). Caso: Ferrominera Orinoco- Ciudad Piar”, Tra-

International Multi-Conference for Engineering, Edu- bajo de Grado, Universidad Nacional Experimental de

cation, and Technology: Global Partnerships for Deve- Guayana (UNEG), Puerto Ordaz, Bolívar, 2019.

RESUMEN CURRICULAR

Ortiz Useche, Ingeniero Industrial (UNET, 1982), Magister en Gerencia,

mención Operaciones y Producción (UNEG, 1998). Doctor Industrial (2013),

Liliana María Salomón López, Ingeniero Industrial (UNEG, 1999). Magister

en Gerencia, mención Operaciones y Producción (UNEG, 2011); Trabajo de

Grado con Mención Publicación. Doctorante en Ciencias de la Ingeniería

Universidad Politécnica de Madrid, España (UPM). Amplia experiencia laboral

en Ferrominera Orinoco (1983-2002), que comprendió el desempeño en las

operaciones de producción minera; la implementación del Proyecto de

Productividad en la Gerencia de Ferrocarril; Jefe de Planificación de la Calidad

y Jefe de Ingeniería Industrial. Profesor Asociado Jubilado de la Universidad

Nacional Experimental de Guayana. Consultor Integral en el Manual FIM

Productividad – Formado por FIM PRODUCTIVIDAD. Consultor en la norma

(

UNEXPO –actual). Profesora Agregado Departamento de Ciencia y

Tecnología Área de Conocimiento Matemática, en las asignaturas

–

Estadística I y II en los Proyectos de Carrera de Ingeniería Industrial e

Informática, Universidad Nacional Experimental de Guayana (2003-

actual). Responsable del Departamento de Ciencia y Tecnología ante el

Consejo de Publicaciones de la UNEG (Periodo 2006 -2010). Editora de la

Revista del Departamento de Ciencia y Tecnología (CITEG) (Periodo 2007 -

010). Secretaria de Junta Directiva de la APUNEG (Periodo 2007 -2009).

CVG Excelencia de Gestión

Líder Norma ISO 9000

–

Formado por OM EGA Consultores. Auditor

Secretaria de Junta Directiva del Fondo de Jubilaciones y Pensiones del

Personal Docente (Periodo 2010-2012).

–

Formado por FUNDAMETAL. Consultor del

Programa de Asistencia Integral a la Pequeña y Mediana Empresa, (Paipyme

Pard) "Gestión Empresarial: Programa Para la Excelencia” programa

auspiciado por Petróleos de Venezuela.

ISS NI S 2S 5N 4 22 -5 34 42 0- 13 401/ 1316-4821

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