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Análisis de Sistemas Mineros
SIMULACIÓN DE SISTEMA PALA-CAMIÓN con GPSS
DOCENTE: ING. AUGUSTO TEVES ROJAS ALUMNO: AIRE DAVALOS JOHELL QUEEN CÓDIGO: 20100275F CICLO: 2015-2 FECHA: 10/09/2015
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AGRADECIMIENTO
Al Dr. Alfredo Marín Suárez, Suárez, en forma muy especial, por su valiosa orientación para investigar en nuevos campos de la minería, y por los estímulos oportunos para llevar a cabo este trabajo. A mis padres, quienes me brindan su apoyo de manera incondicional día a día.
APROBACIÓN
El informe titulado Análisis de Sistema Pala-Camión usando el software GPSS, presentado por Rodrigo Raúl García Vera, en cumplimiento parcial de los requisitos del curso Análisis de Sistemas Mineros, será revisado por el Ing. Augusto Téves el 11 de Setiembre de 2014.
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RESUMEN Introducción. El presente trabajo constituye una simulación sobre el sistema pala-camión, para lo cual se ha usado el software GPSS. Se basa en la elección de tiempos, usando la simulación de Montecarlo, de tal manera de determinar el porcentaje de utilización de la pala y la formación de colas. Capítulo 1. La simulación se realizó usando el software GPSS con una pala y un camión usado en minería a tajo abierto, variando los tiempos de atención de ambos equipos y su desviación estándar Capítulo 2. Los resultados fueron los siguientes: 2.1. Porcentaje de utilización de la pala, para un tiempo de para la pala y camión. 2.2. Porcentaje de utilización de la pala, para un tiempo de para la pala y camión.
0 INTRODUCCIÓN
En la presente introducción se informa sobre el sistema, el software usado, el objetivo, las variables y los resultados del trabajo realizado sobre
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la simulación de tiempos de los equipos de carguío y transporte en las operaciones mineras.
0.1.
PROBLEMA
El tema a tratar se ubica en la minería a tajo abierto, la cual forma parte de los métodos de explotación superficial. Ha correspondido estudiarlo dentro de los sistemas mineros, específicamente en el sistema de carguío y acarreo o también conocido como sistema pala-camión. Con base en las investigaciones de control de tiempos de las palas y camiones de una mina X, se planteó el siguiente problema: Determinar el porcentaje de utilización de la pala al realizar el carguío de camiones, teniendo en cuenta los tiempos de carguío de la pala y acarreo del camión. Para esto se utilizará el software de simulación GPSS, el cual hará una simulación tipo Montecarlo para determinar los tiempos que se encuentran en un rango determinado, nos determinará si se forman colas o no, y finalmente calculará el porcentaje de utilización de la pala.
0.2.
FUNDAMENTACIÓN
El software de simulación GPSS world trabajará de la siguiente manera: tomará datos aleatorios en un rango determinado, simulando tiempos de palas y camiones, estos serán procesados dentro del sistema y restando ambos tiempos determinará el porcentaje de utilización de la pala dividiendo el tiempo total de uso de la pala sobre el tiempo disponible de la misma. Del mismo modo determinará si se forma cola por parte de los camiones que esperan ser atendidos por la pala, lo cual ocurrirá si el tiempo de carguío de la pala es mayor que el tiempo entre camiones o el tiempo de regreso del camión.
0.3.
OBJETIVOS
El objetivo de este trabajo es realizar una aplicación del software al sistema pala-camión en las operaciones de tajo abierto, y, en concreto entender la forma de trabajo del software para posteriormente aplicarlo en mi vida profesional como futuro ingeniero de minas. Se previó que dicha aplicación sería útil para determinar los tiempos de demora en la cola, así como saber el porcentaje aproximado de la utilización de la pala.
0.4.
VARIABLES
En la simulación se precisaron tanto la variable independiente como la dependiente. 0.4.1 Independiente
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Las variables independientes fueron los tiempos de carguío y acarreo de la pala y el camión respectivamente. Para esto se realizó la toma de datos controlando durante un periodo de tres meses las actividades de dichos equipos. 0.4.2. Dependiente La variable dependiente fue el porcentaje de utilización de la pala en respuesta a los tiempos de carguío y acarreo ingresados. Un dato de salida adecuado sería una utilización entre 85% y 90% ya que así no habrían de formarse colas, y la pala tendría cierta holgura en los tiempos de carguío.
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CAPÍTULO 1 SOFTWARE GPSS
En este capítulo se expone la manera como se realizó la simulación para calcular el porcentaje de utilización de la pala.
1.1.
EQUIPOS
Se escogieron una pala y un camión y se controlaron sus tiempos de carguío y acarreo durante tres meses. Luego de esto se separaron los datos fuera del rango, se calculó un promedio y se determinó su desviación estándar.
1.2.
SOFTWARE
El software GPSS mediante la simulación de Montecarlo (tomando datos al azar dentro de un determinado rango), calculará el porcentaje de utilización de la pala. Para lo cual es necesario ingresar el INPUT correspondiente que se muestra a continuación:
Figura 1. INPUT DEL SOFTWARE GPSS World 1.3.
PROCEDIMIENTO
La simulación se realizará con una pala y un camión de dos maneras: Primero, con el tiempo de la pala fijo y del camión variable Segundo, con el tiempo de la pala variable y del camión fijo. Lo único que variará serán los datos de entrada en el sistema, GENERATE y ADVANCE, lo demás se mantendrá igual. Una vez ingresado dichos datos, se ejecuta en la barra de herramientas COMMAND/Create Simulation. En este momento el programa empezará a procesar los datos y nos dará finalmente el OUTPUT o datos de salida, dentro de los cuales se encuentra el porcentaje de utilización. Este resultado se muestra en la siguiente figura:
Figura 2. OUTPUT DEL SOFTWARE GPSS World
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Caso 1: TIEMPO DE ATENCIÓN DE LA PALA FIJO Y TIEMPOS DE ATENCIÓN DEL CAMIÓN VARIABLES. Los datos a usar son los siguientes: Tiempo de atención del camión: 130, 145, 160, 180 y 200 segundos; con una desviación estándar de 35, 40, 40, 50 y 60 segundos respectivamente. Tiempos de atención de la pala: 120 segundos; con una desviación estándar de 35 segundos. Para 130, 35 del camión
INPUT
OUTPUT
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Para 145, 40 del camión
INPUT
OUTPUT
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Para 160, 40 del camión
INPUT
OUTPUT
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Para 180, 50 del camión
INPUT
OUTPUT
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Para 200, 60 del camión
INPUT
OUTPUT
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Caso 2: TIEMPOS DE ATENCIÓN DE LA PALA VARIABLES Y TIEMPO DE ATENCIÓN DEL CAMIÓN FIJO: Los datos a usar son los siguientes: Tiempo de atención del camión: 190 segundos; con una desviación estándar de 40 segundos. Tiempo de atención de la pala: 110, 125, 140, 160, 180 segundos; con una desviación estándar de 20, 20, 30, 25 y 35 segundos respectivamente. Para 110, 20 de la pala
INPUT
OUTPUT
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Para 125, 20 de la pala
INPUT
OUTPUT
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Para 140, 30 de la pala
INPUT
OUTPUT
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Para 160, 25 de la pala
INPUT
OUTPUT
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Para 180, 35 de la pala
INPUT
OUTPUT
CAPÍTULO 2 RESULTADOS
Los resultados obtenidos se refieren al porcentaje de utilización, determinando así si el sistema que tenemos y la cantidad de equipos usados en este son adecuados o no para el tamaño de nuestra mina. A continuación mostraremos una tabla con los resultados obtenidos: TIEMPO TIEMPOS DE PORCENTAJE TIEMPO CAMIONES DEL CAMIÓN LA PALA DE UTILIZACIÓN PROMEDIO EN LA COLA (s)
190,40
TIEMPO DE LA PALA (s)
120,35
(s, D.E.) 110,20 125,20 140,30 160,25 180,35 TIEMPOS DEL CAMIÓN (s, D.E.) 130,35 145,40 160,40 180,50 200,60
(%) 57.60 65.40 73.20 83.70 94.10
(unidades) 1 1 1 1 1
(s) 0 0 0.287 2.012 22.878
PORCENTAJE TIEMPO CAMIONES DE UTILIZACIÓN PROMEDIO EN LA COLA
TIEMPO ESPERA
(%) 91.80 82.10 74.40 66.10 59.50
(s) 109.703 124.703 139.554 159.629 179.301
TIEMPO ESPERA
(s) 119.517 119.361 119.480 119.480 119.480
(unidades) 2 1 1 1 1
(s) 23.429 5.142 1.346 0.383 0.072
Los resultados obtenidos varían de acuerdo a los tiempos asignados tanto para la pala como para el camión. Hubo marcadas diferencias en los porcentajes de utilización cuando los tiempos de atención de la pala y el camión se van acercando a un mismo valor. Estos valores de utilización, pueden tener un óptimo según el punto de vista del que lo analice, ya que al aumentar el porcentaje de utilización vemos también que el tiempo promedio de espera en la cola aumenta así como la cantidad de camiones que se tiene en esta. Por tanto, no se puede hablar de que una utilización óptima de la pala sea a un 100%. Quizás se hablaría de un 85 a 90% como un buen porcentaje de utilización para este equipo.
CONCLUSIÓN En el sistema analizado el porcentaje de utilización se incrementa cuando el tiempo de atención de la pala se acerca al tiempo de atención del camión. Esto podría resultar muy bueno hasta cierto punto, debido a que al tener tiempos casi iguales y teniendo en cuenta la desviación estándar para estos, se van formando colas y el tiempo de espera en ella aumenta. Las implicaciones prácticas que se pueden exponer son las siguientes: 1. Si % ó < 80% : Los tiempos de atención de la pala y el camión están muy alejados, lo cual implica que la pala espere al camión por un periodo de tiempo que es muy valioso. Conclusión: se debe analizar si se debe aumentar más camiones, o si los stock piles o botaderos están muy lejos del tajo. 2. Si 80 < % ó < 90%: Los tiempos de atención de la pala y el camión son tales que no permiten que se formen colas ni tiempos de espera, dándonos como resultado un buen porcentaje de utilización de la pala y un tiempo de tolerancia para algún retraso imprevisto en algún momento. 3. Si 90 < % ó < 100%: Los tiempos de atención de la pala y el camión son casi similares, por lo que no permite una tolerancia en el carguío y esto produce finalmente colas y tiempos de espera por parte de los camiones. Conclusión: analizar si se necesita disminuir el número de camiones (mandándolos a otras labores, vendiéndolos, etc.), o si esto será solo momentáneo (probablemente recién se está empezando el tajo y el stock pile y botadero están muy cercas a la labor).
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Dr. Alfredo Marín Suárez (2014). Apuntes de clase. Manual de uso Software GPSS.
