Por: Alejandro Huamanchumo, superintendente Operaciones Mina y Edwin Briceño, jefe general Operaciones Mina, Minera Yanacocha.

Resumen

La gestión de cargas (payload) es fundamental en la industria minera, debido a que permite incrementar la producción y productividad del acarreo de material, pero es necesario tener un control permanente para evitar sobrecargar los cambios, lo que podría traer efectos negativos para la operación.

En tal sentido, el presente artículo explica las estrategias y acciones tomadas en Newmont Yanacocha para mejorar resultados operativos optimizando costos de acarreo con la mejora de la gestión a través del incremento en su payload en su flota de 26 camiones CAT 793 C/D. 

El proyecto consiste en incrementar de una base inicial de 105% (234 ton) a un reto de 110% (245 ton) maximizando aún más la carga evitando ocasionar daños estructurales de los camiones CAT 793 C/D, reduciendo tareas de mantenimiento asociadas a sobrecargas y de la misma forma minimizar derrames de material durante el acarreo. 

En tal sentido el área de Mina de Newmont Yanacocha trabajó en cinco pilares fundamentales: (1) Reducción del peso del camión vacío, (2) Limitación de subcargas, (3) Cambio de cargas útiles de destino, (4) Eliminación de sobrecargas y (5) Cálculo de nuevo payload target. A través de todas las acciones tomadas se logró alinear al estándar de la corporación de Newmont, logrando un payload promedio de 245 toneladas (110%) y un ahorro de US$ 1’635,540 en 2021.

Introducción 

En toda operación minera a cielo abierto, el acarreo de material con camiones es la actividad unitaria que genera mayor gasto en minería. En Newmont Yanacocha representa el 45% de sus costos de minado. De acuerdo con Hardy (como se citó en Moreira & Marín, 2018): “Destaca la importancia de la flota de transporte, ya que corresponde al 38% del costo operativo en minas a cielo abierto” (p. 443).

El precio actual del combustible, llantas, repuestos, etc., han motivado a buscar oportunidades internas para minimizar estos costos, maximizando la eficiencia operativa como el payload, velocidad de camiones, condiciones de vías de acarreo, eficiencia del operador, entre otros.

De acuerdo con Soofastaei et al. (2014): “El payload tiene el impacto más significativo en la productividad de la mina, el consumo de energía diésel, la emisión de gases de efecto invernadero y los costos asociados” (p. 01).

Por esta razón Newmont Yanacocha apuesta por el proyecto Payload a partir del esfuerzo conjunto entre las áreas de Operaciones y Mantenimiento Mina. Este trabajo consiste en mejorar la gestión del payload involucrando a sus líderes y operadores, alineados en lograr este objetivo en el área de Operaciones Mina, buscando incrementar la capacidad de carga de los camiones a un tonelaje aceptable de 5% del payload sin afectar los costos de mantenimiento por daños ocasionados por sobrecarga. Por otro lado, el área de Mantenimiento Mina, se ha esforzado en identificar oportunidad para maximizar la carga de los camiones reduciendo el peso de las tolvas con la aplicación de revestimientos más ligeros en la base de la tolva de los camiones, lo que reduce de 2 a 2.4 toneladas por unidad. 

De esta manera, se ha implementado mejoras en la gestión de flota para incrementar el payload, logrando así una mayor carga en los camiones, sin un impacto significativo en los equipos y parámetros de desempeño como EFH y velocidades. Estos esfuerzos estuvieron asociados a reducir el peso de las tolvas de los equipos y minimizar la cantidad de camiones con cargas menores al 95%, consiguiendo aumentar el target payload de 105% a 110%, esto representó incrementar de 234 a 245 toneladas. El resultado de este trabajo contribuyó a tener un menor costo de acarreo.

En Newmont Yanacocha se ha venido haciendo mejoras en la optimización de costos a través del incremento del payload, sin embargo, se ha podido observar que aún existe la oportunidad de incrementar el payload target para maximizar la carga en camiones y optimizar costos. Por tanto, es el objetivo del presente estudio dar a conocer la mejora de los resultados operativos a través del incremento de la gestión de cargas.

Antecedentes

En 2019 se tuvo como payload target 238 ton, sin embargo, en el promedio real de todo el año se logró 242 ton (108.6%). Se puede observar en la Figura 2 que en todos los meses se logró una gestión de cargas por encima del target, permitiendo obtener un tonelaje adicional de 1’248,795.8 toneladas en 2019, sin reportes de daños estructurales en los camiones.

En el 2020 se tuvo como payload target 238 ton, sin embargo, en la gestión promedio real de todo el año se logró 241 ton (108.1%). Se puede observar en la Figura 3 que en todos los meses se logró obtener un payload por encima del target, permitiendo cargar un tonelaje adicional de 710,193.5 toneladas. El mes de abril no figura porque no se trabajó por motivos de la pandemia por COVID-19. Igualmente, no se tuvo reportes de daños estructurales en los camiones.

Fundamentación conceptual

Regla 10-10-20 de Caterpillar

Según Caterpillar (2021), la política de administración de payload es la siguiente:

ν El 90% de las cargas totales debe estar dentro del rango de 90 a 110% de la carga útil nominal.

ν No más del 10% de las cargas debe exceder el 110% de la carga útil nominal.

ν Ninguna carga debería exceder el 120% de la carga útil nominal deseada.

Causas de una carga baja y sobrecarga

Carga Baja

Las principales causas identificadas en las cargas bajas en el payload, que impactan negativamente en la producción e incrementan el costo por tonelada, son:

ν Falla en el sistema de los camiones (balanza).

ν Experiencia y desempeño del operador de carguío.

ν Piso de carguío desnivelado en el frente de minado.

ν Mal centrado de cargas en los camiones.

ν Falla en el sistema de comunicación camión/pala, entre otros.

Sobrecarga

Las principales causas identificadas para las cargas altas al igual que en las cargas bajas son:

ν Falla en el sistema de los camiones (balanza).

ν Experiencia y desempeño del operador de carguío.

ν Piso de carguío desnivelado en el frente de minado.

ν Mal centrado de cargas en los camiones.

ν Falla en el sistema de comunicación camión/pala, entre otros.

La sobrecarga de camiones podría traer como consecuencia:

ν Derrame de material en la vía. 

ν Falla prematura de las llantas por calor o cortes.

ν Aumento del desgaste de la transmisión y sistema de frenos.

ν Disminución de la vida del bastidor y de otros componentes del chasis y la suspensión.

ν Aumento del consumo de combustible.

Distribución de cargas

“Las sobrecargas disminuirán la vida útil de los componentes, pero la ubicación de la carga útil puede tener importantes impactos también” (Caterpillar, 2021, p. 09).

Según Caterpillar (2021) se producen tres tipos de colocación incorrecta de la carga.

Carga con poder frontal

De acuerdo con Caterpillar (2021) una carga desplazada hacia el frente impactará negativamente en:

Los frenos delanteros, los cojinetes delanteros, los neumáticos delanteros, la dirección, la suspensión, el elevador hidráulico, las almohadillas de descanso de la tolva y la capota de la tolva. (p.10).

La colocación incorrecta de la carga también producirá un error de balanza en el peso (Sistema VIMS).

Carga posterior trasera

Cuando la carga se desplaza hacia la parte trasera, la transmisión final y las llantas traseras sufren un impacto negativo. Además, la carga útil se volverá inestable y se deslizará por la parte posterior del cuerpo (Caterpillar, 2021, p. 11).

La colocación incorrecta de la carga también producirá un error de balanza en el peso (Sistema VIMS) al igual que las cargas colocadas al frente.

Colocación lateral de la carga

Si la carga se desplaza hacia cualquier lado, la transmisión final, los cojinetes, las llantas, los cilindros de elevación y las áreas del orificio del pivote se verán afectadas negativamente (Caterpillar, 2021, p. 13).

Descripción de acciones de mejora

Como parte del programa de replicación rápida en Newmont, otras operaciones lograban alcanzar un payload de 110%, con lo cual el equipo de Mina se propuso realizar una segunda ola de esfuerzo, para mover la curva de payload hacia la derecha y mejorar de un 105% a un 110% (245 toneladas). Para ello, la estrategia tuvo un enfoque en los siguientes cuatro puntos.

Reducción del peso del camión vacío

Con el apoyo del área de Mantenimiento se administró, reevaluó y redujo el peso de los vehículos vacíos en nuestra flota para aumentar directamente la cantidad de carga útil que se puede transportar. Esto implicó realizar nuevos pesajes de los camiones vacíos y con carga.

Limitación de subcargas 

Se mejoraron nuestras prácticas de carga, limitando así la cantidad de camiones con material insuficiente, lo que aumenta las cargas útiles promedio e impulsa la productividad general.

Cambio de cargas útiles de destino 

Se trabajó y coordinó con los OEM para cambiar las cargas útiles objetivo más allá de las proyecciones nominales para impulsar aún más la productividad y el valor.

Eliminación de sobrecargas

Se eliminaron las cargas por encima del 120% y se limitaron las cargas cerca del 120% para garantizar que se cumplan las certificaciones de seguridad, mejorar la vida útil del chasis y los componentes, reducir costos de mantenimiento y mejorar los tiempos de ciclo y la productividad general.

Estos cambios fueron realizados en paralelo con un programa de capacitación al equipo de mina involucrado, comprendiendo las siguientes actividades:

ν Se brindó la información necesaria del proyecto Payload en todos los niveles como son: la línea de jefaturas, supervisión, operadores y despachadores de Operaciones Mina.

Figura 8. Reunión con todo el equipo de Operaciones Mina para informar sobre proyecto Payload.

ν Se realizaron reuniones generales con todo el equipo de Mina.

ν Reuniones individuales con operadores de palas, excavadoras y camiones.

ν En estas reuniones se recibió sugerencias por parte de la línea de supervisión y operadores que fueron importantes para alcanzar el objetivo.

Cálculo de nuevo payload target

Con la ayuda de Mantenimiento Mina se hizo el pesaje de todos los camiones de acarreo, con el fin de calcular el nuevo payload target.

En Newmont Yanacocha se tiene dos tipos de flotas de camiones que corresponden a 793C y 793D, cada una tiene un peso diferente debido a que son distintos modelos y, por ende, tienen distintas estructuras, es por eso que se calculó un payload target para cada flota.

A través del pesaje de camiones se logró determinar el payload target que tiene cada camión según la flota, obtenido un promedio de 223 ton (100%) para la flota 793C y 219.7 ton (100%) para la flota 793D, con lo que se puede deducir que la flota 793C carga 3.3 toneladas más que los 793D.

Para determinar un payload target para ambas flotas se hizo una simulación por cada una con targets mayores a su 100%, para hallar el nivel óptimo y no generar daños a ninguna. Finalmente se identificó que el payload target óptimo es de 245 ton (110%).

Acciones de aseguramiento de mejora

ν Se realizaron monitoreos periódicos y correcciones en campo para garantizar el correcto estado de la balanza y display de los camiones.

ν Observaciones de tarea dispatch para control de payload en tiempo real, mediante ingreso a pantalla VNC camión/pala y cámaras de mina.

Adicionalmente en el sistema dispatch se cuenta con dashboard en tiempo real para controlar cargas bajas, altas, sobrecargas y distribución de cargas a través de la Campana de Gauss.

A parte de poder controlar el payload, en el dashboard de la Figura 13 se puede hacer seguimiento a KPI como productividad de equipos, disponibilidad, velocidades y EFH.

El dashboard de la Figuera 14, se utiliza para llevar el control de una buena distribución de cargas alineadas al target objetivo, haciendo seguimiento por guardia, equipos de carguío (palas y excavadoras), operadores y flota de camiones.

ν Observaciones de tarea en campo para los operadores de carguío y acarreo por parte del supervisor de Mina, corrigiendo y reforzando la gestión del payload alineado al nuevo target.

ν Control y feedback diario, semanal, quincenal y mensual de distribución de cargas general y por guardias de trabajo.

En la Figura 16 se observa un reporte de las curvas de distribución de cargas general y por guardia, lo cual se hace de manera diaria, semanal y mensual, para poder corregir y controlar cargas bajas o altas. También se presenta estas curvas en la charla de preinicio de cada guardia para concientizar a los operadores sobre el proyecto Payload y mejorar la distribución de cargas orientadas al target.

Metodología

La metodología utilizada en el presente estudio está compuesta por la recolección, procesamiento y análisis de datos.

Recolección de datos 

Se hizo la recopilación de datos de: payload por camión y pala, del 2021, dicha información fue obtenida de la base de datos del sistema Mine Operate del área de Operaciones Mina de Newmont Yanacocha. 

Procesamiento de datos

Todos los datos que se recopilaron del sistema Mine Operate fueron procesados y analizados por mes, para hacer una comparación con lo que se tenía proyectado para el 2021 y verificar la rentabilidad del proyecto Payload.

Análisis de datos 

Una vez procesado los datos, se generó gráficos para ver el payload promedio por mes y comparar el cumplimiento con el payload target, adicionalmente se obtuvo las toneladas ganadas por el incremento del payload target respecto a lo proyectado por mes, obteniendo de esta manera el ahorro.

Resultados

Toneladas ganadas

En esta sección se analizó el payload promedio por mes de todo el 2021 para ver el cumplimiento del payload target establecido.

En la Figura 17, se observa que entre enero y marzo se empezó con un payload de 107% (238 ton), luego entre abril y junio se incrementó a 108% (240 ton) y entre julio y diciembre se volvió a aumentar hasta 109% (243 ton). Podemos ver también que en todos los meses había cierta variación respecto al payload target.

Por cada mes se obtuvo una producción adicional como se muestra en la Figura 18.

Se observa que todos los meses se ha obtenido una ganancia de tonelaje adicional según como se ha incrementado el payload, siendo el mes de noviembre donde se logró ganar más toneladas. En 2021 se pudo cargar 851,399.8 toneladas adicionales, gracias al incremento del payload.

Ahorro 2021

Así como se tuvo tonelaje ganado, también se optimizaron costos, ya que se produjo más de lo planeado sin generar daños a las estructuras de los camiones reduciendo las tareas de mantenimiento, horas operativas y consumo de combustible. En la Figura 19, se muestra el ahorro que se tuvo por mes en 2021.

Se observa que en todos los meses se tuvo un ahorro, siendo el más significativo el de noviembre por encima de los otros, ya que se tuvo un payload promedio mayor. En 2021 se logró ahorrar US$ 1’635,540.9.

Distribución de cargas

Se hizo un análisis de distribución de cargas con 256,958 viajes realizados durante el 2021, donde se obtuvo un target promedio de 245 toneladas, lo que corresponde a 110%. 

Conclusiones

El payload promedio del 2021 fue 245 toneladas, lo que representa un 110%, con lo que se logró alcanzar el estándar de otras operaciones de Newmont. Además produjo 851,399.8 toneladas más de lo planeado, con un ahorro de US$ 1’635,540.9.

Recomendaciones

1. Antes de incrementar el payload se debe analizar bien las oportunidades de mejora con respecto a reducir el peso de los camiones, puede ser que se quite una pieza que sea importante y esto genere un accidente operativo.

2. Se tiene que hacer un buen control y seguimiento de de sobrecargas (>120%), ya que es un factor importante para no generar daños en las estructuras del camión. También se debe controlar las subcargas ya que pueden afectar a la producción de manera negativa.

3. Se tiene que capacitar al personal involucrado constantemente sobre el payload.

Agradecimientos

Agradecemos a PERUMIN por darnos la oportunidad de poder compartir las mejoras que se hacen en el ámbito minero para optimizar la productividad haciendo una buena gestión de los recursos.

Bibliografía

Moreira, A. C., Marin, T. 2018. The impact of payload truck factor use in mine performance reports for an open pit copper mine in Brazil. REM - International Engineering Journal, v. 71(3), p. 443-449. https://doi.org/10.1590/0370-44672017710189

Soofastaei, A., Aminossadati, S., Knights, P., Kizil, M. 2014. Payload Variance Plays a Critical Role in Fuel Consumption of Mining Haul Trucks. Australian Resources and Investment. https://www.researchgate.net/publication/294891387_Payload_Variance_Plays_a_Critical_Role_in_Fuel_Consumption_of_Mining_Haul_Trucks

Caterpillar. 2021. CAT® Mining trucks payload management guidelines including 10/10/20 policy and payload placement.