XII SIMPOSIUM NACIONAL DE MINERIA

ANÁLISIS DE COSTOS Y RENDIMIENTOS DE TRICONOS MEDIANTE EL SOFTWARE “TRICONE-BIT”

Presentado por Ing. Vladimir Hermoza Rosell 1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL SOFTWARE. 1.1. Introducción.

Las empresas mineras a gran escala están siempre pendientes de los costos de producción, para lo cual, tener las herramientas adecuadas son muy útiles. Una de las ramas principales de la explotación minera, como es la operación unitaria "Perforación", generalmente es la que tiene los costos más altos.

TriconeBit es un software elaborado íntegramente en el leguaje de programación Visual Basic para Windows, con el propósito fundamental de realizar cálculos y análisis de costos de brocas tricónicas en la minería, es una herramienta de decisión dentro del análisis de costo de operación de una de las operaciones unitarias como es la perforación. La aplicación es en forma directa, es decir mediante la introducción de datos reales, estos son almacenados en una base de datos que nos permite realizar consultas para el análisis de los mismos, permitiendo de esta manera mostrar los costos directos de la perforación con triconos; especialmente el costo de perforación por metro lineal, comparación entre distintas marcas de brocas, información de estas, a su ves también nos permite hacer un análisis de tipos de materiales perforados.

El software tiene tres partes principales: La primera parte, que consiste en la introducción de la información necesaria

(fecha, metros perforados, horas de trabajo, rpm, pulldown), los cuales se almacenan en una base de datos de tipo Access.

La segunda parte, es en donde se calcula los costos de perforación, con la información almacenada en la primera parte.

Y la tercera parte, es donde nos permite ver los resultados e imprimirlos en un reporte o informe.

1.2. Estructura de la base de datos del sistema.

La estructura de la base de datos del sistema, esta constituida de dos bases de datos, una que administra y almacena la información de los datos del proyecto denominada según el usuario lo desee, para un mejor entendimiento se va ha denominar “Usuario.mdb” y otra que se encarga de almacenar la información necesaria que se dispone acerca de las distintas marcas y características de las brocas que toma el nombre de “Brocas.mdb”.

1.2.1. Estructura de la base de datos “Usuario.mdb”.

Esta base de datos es creada, cada vez que se crea un nuevo proyecto; constituida por tres tablas principales denominadas Datos, Proyecto y Perforadoras; la primera tabla es la que almacena toda la información necesaria para realizar los distintos cálculos de costos y donde se encuentran las principales variables. La segunda tabla es la que almacena la información del proyecto. y en la tercera tabla es donde se encuentran toda la información de las perforadoras que se tiene dentro del proyecto. A su ves presenta tres tablas secundarias de tipo consulta, que se originan en el transcurso del proceso de cálculo, estas tres tablas de consultas las que adquieren los nombres de Tabla5, Tabla6 y Tabla7 que almacenan datos sobre los cálculos de costo de brocas o perforación y se actualizan según el tipo de consulta.

1.2.2. Estructura de la base de datos “Brocas.mdb”.

Es la segunda base de datos, que almacena la información correspondiente a las distintas marcas de brocas, esta estructurada de la siguiente manera: una tabla principal que se denomina Marcas, la que contiene una lista de las distintas marcas de brocas (Varel, BakerHughes, Smith y WalkerMcDonald); cuatro tablas con características idénticas las cuales adquieren el nombre de cada marca registrada en la tabla principal Marcas. 2. PARTES PRINCIPALES DEL SOFTWARE.

El software consta de las siguientes partes:

2.1. Menú principal. Es la parte donde uno puede acceder directamente a las opciones que

presenta el programa. Esta ubicado en la parte superior de la ventana principal del programa. Este menú principal consta de las siguientes persianas:

2.1.1. Menú Archivo. Aquí encontramos las opciones necesarias para crear un nuevo proyecto o

cargar uno existente, configurar la impresora y por último la opción de salir del programa.

2.1.2. Menú datos. Mediante este menú podemos acceder de forma más directa a las opciones

de abrir o generar un nuevo proyecto, el cual consta de una sola opción que lleva el

nombre de “Ingreso de datos”, el cual muestra una ventana como la que se muestra en la siguiente figura.

Figura N º 01. Ventana datos.

2.1.3. Menú Herramientas. Mediante este menú se accede a las herramientas principales del programa,

con las cuales podemos añadir perforadoras, brocas, actualizar precios de brocas, cuadros de comparación entre diferentes marcas, información de brocas, recomendaciones para el uso de las mismas, así como también podemos realizar cálculos referentes a costo de producción máquina, constituido por lo siguiente.

2.1.4. Menú Ayuda. Es éste menú existente en la totalidad de las aplicaciones, cuya finalidad es

ayudarnos en cualquier momento que tengamos una duda. En él encontraremos una referencia de todas las partes principales del programa. Este menú se divide en dos partes:

2.2. Botones Principales. Estos botones están ubicados en la parte izquierda del programa, los cuales

nos permiten un acceso más directo a las opciones del mismo. Estos están divididos en cuatro los cuales son:

2.2.1. Botón Datos . Este botón principal cumple la misma función del menú datos que se

encuentra en el menú principal.

2.2.2. Botón Información . Este botón nos permite acceder en forma mucho más directa a la función del

submenú “Información”, ubicado en el menú “Herramientas”.

2.2.3. Botón Análisis . Este botón es el más importante dentro de los botones principales, por que

nos permite acceder a la ventana de análisis, en la cual se puede realizar los diferentes cálculos de costos o análisis de índices o eficiencias de las brocas.

2.2.4. Botón Usos . Este botón cumple la misma función que el submenú “Usos y

Recomendaciones” del menú “Herramientas”.

2.3. Barra de herramientas y botones secundarios . Ofrece acceso rápido a herramientas y cuadros de diálogos para muchas

tareas comunes, específicamente crear un nuevo proyecto, abrir uno existente y análisis de las diferentes estadísticas. Consta de tres botones secundarios, los cuales son:

2.3.1. Botón Crear nuevo proyecto . Este botón nos permite un acceso más directo para crear un nuevo proyecto

dentro del programa.

2.3.2. Botón Abrir proyecto .

Con este botón secundario podemos acceder de forma más directa, al submenú “Abrir proyecto”, que se encuentra en el menú “Archivo”. Se puede abrir proyectos solamente creados por TriconeBit con extensión “.mdb”.

2.3.3. Botón Análisis de datos . Mediante este botón se accede de forma más rápida a la ventana de análisis

que nos permite realizar los cálculos necesarios para el análisis de costos y rendimientos de brocas.

2.4. Ventanas principales del programa.

El programa esta estructurado en una ventana principal y tres ventanas secundarias, en las cuales se muestra las diferentes etapas de proceso del análisis de costos y rendimientos de brocas, como son introducción de datos, realizar cálculos, y mostrar resultados o informes.

2.4.1. Ventana principal. Es la ventana donde se encuentran las partes principales del programa,

como son menú principal, botones principales, barra de herramientas y botones secundarios. En la figura N º 02 se visualiza la ventana principal.

2.4.2. Ventana Datos. Es la ventana donde se puede introducir los datos, para que el programa

pueda realizar los diferentes cálculos sobre costos y rendimientos de brocas. En la figura N º 03 se muestra dicha ventana.

Figura N º 02. Ventana principal.

Figura N º 03. Ventana datos.

Figura N º 04. Ventana Análisis.

Figura N º 05. Ventana reportes.

2.4.3. Ventana Análisis. Esta ventana es la que muestra los diferentes resultados calculados por el

programa, con una respectiva representación gráfica de los mismos. La figura N º 04 muestra dicha ventana.

2.4.4. Ventana reportes. Mediante esta ventana el programa nos facilita la importación de los

resultados, así como también se puede imprimirlos, se representa esta ventana en la figura N º 05. 2.5. Elementos y variables de entrada.

Los elementos de entrada o variables del sistema, son elementos principales, que se necesitan de forma indispensable, con los cuales se calcula el resto de las variables o los resultados finales. Para un análisis sobre costos y rendimientos de brocas tricónicas, es necesario tener las principales variables o parámetros de evaluación.

Esta variables dentro del programa se clasifican en dos: • Variables principales, y • Variables secundarias.

2.5.1. Variables principales. Las variables principales, son aquellas que nos sirven para calcular las

variables secundarias, sin que sufran alguna modificación o transformación. Así como también calcular los resultados finales. Se llaman principales debido a la importancia que tienen y son conocidas también como variables primarias.

El programa considera como variables principales, para el análisis de costos y rendimientos de triconos lo siguiente:

− Nro de perforadora.- Esta variable es muy importante por que nos permite

identificar la máquina perforadora en la que se están tomando los datos, a demás sirve para clasificar y ordenar la información que se tiene de las distintas perforadoras.

− Fecha de la toma de datos.- Es muy importante que en la toma de datos o en los reportes diarios de los operadores de los distintos equipos de minería, especialmente en las máquinas perforadoras, se tenga de forma indispensable la fecha o el día que se realiza dicha operación.

− Ubicación de la máquina perforadora.- En las operaciones a tajo abierto se sectoriza las zonas de trabajo, para que se tenga un mejor control de la operación, donde generalmente se tiene operando los diferentes equipos. Es

muy importante considerar esta ubicación, especialmente en datos de perforación, debido a la diversidad de las formaciones geológicas existentes en una operación minera. Esta variable nos permitir clasificar de una forma más sectorizada la información de las diferentes perforadoras.

− Malla de perforación.- Esta variable nos permite identificar en que malla está trabajando la máquina perforadora, y a demás hacer análisis de tipo de terreno existente en dicha malla.

− Marca de broca.- Esta variable es de gran importancia debido a que mediante ésta, se registra la marca de la broca con que la máquina perforadora está perforando, a demás permite seleccionar la información según el tipo de marca de broca.

− Modelo de broca.- Los fabricantes de brocas tienen una diversidad de modelos para distintas formaciones rocosas, es por eso que tomar en cuenta esta variable es muy importante, de esta manera permite hacer un análisis de rendimiento de cada uno de los distintos modelos.

− Diámetro de perforación.- El diámetro de perforación, es uno de los aspectos más importantes para el análisis de costos y rendimientos de triconos.

− Serie de la broca.- La serie de la broca es un número existente en todos los modelos y marcas de brocas y sirve para identificar a la broca.

− Precio de la broca.- Al igual que al diámetro de la broca, el precio, es una de las variables más importantes para el análisis de costos.

− Metros perforados.- Esta variable es la cantidad de metros perforados diarios por la máquina perforadora, con el respectivo modelo y marca de broca.

− Horas de perforación.- Las horas de perforación, son el tiempo de trabajo diario de la perforadora, perforando con la marca y modelo de broca.

− Presión de empuje.- Conocido también como PullDown o presión de avance, es una de las variables con un factor amplio de importancia dentro de la vida útil de una broca, por lo tanto es importante para el análisis de costos y rendimientos de brocas.

− Revoluciones por minuto.- Las revoluciones por minuto es la velocidad de giro, aplicada por la perforadora a la broca, frente a la roca con la intención de fragmentarla. Es una variable importante para el análisis de costos y rendimientos.

− Presión de aire.- La presión de aire es la presión que se aplica a la columna de perforación para remover los detritos o partículas en el interior del taladro, esta variable toma una incidencia fuerte en el desgaste de la broca.

− Costo operativo de la perforadora.- Como su nombre lo dice es el costo de operar la máquina perforadora, antiguamente no se consideraba dentro del análisis de costos de triconos, pero sin embargo en la actualidad tiene mucha importancia.

− Vida útil de la broca.- Esta variable viene hacer la vida útil de la broca, que da el fabricante, esta expresada en metros.

2.5.2. Variables secundarias. Las variables secundarias son aquellas que se calculan en función de las

variables principales, de igual manera que las principales sirven para calcular los resultados finales.

El programa considera dos variables secundarias las cuales son:

− Velocidad de avance.- La velocidad de avance es la velocidad de penetración de la broca, es decir la cantidad de longitud perforada entre el tiempo demorado por el mismo. Se calcula dividiendo la variable de los metros perforados entre la variable de horas perforadas.

− Costo lineal de broca.- Esta variable resulta de dividir el precio de la broca

entre los metros perforados por la misma. 3. MODELOS MATEMÁTICOS TÉCNICOS.

Los modelos matemáticos que se aplica en el programa TriconeBit, está en función a cada tipo de análisis que realiza, por tal motivo se describe cada uno de ellos.

3.1. Análisis de costos de perforación.

Para el análisis de costos de perforación, el modelo matemático que se ha empleado, es la fórmula que se utiliza para calcular el costo de perforación con triconos. Es decir:

VD

MBC +=

donde:

C = Costo de perforación ($/m). B = Precio de la broca ($). D = Costo de operación perforadora ($/hr). M = Metros perforados. (m)

V = Velocidad de penetración. (m/hr)

Esta fórmula sufre una pequeña transformación si se quiere hallar el costo de perforación por tipo de roca la cual es:

ViDXi

MiBCi +=

MMiXi =

MCiMiMCMCC +++

=...2211

donde:

C1,C2,... ,Ci = Costo de perforación por tipo de roca. M1,M2,... ,Mi = Metros perforados por tipo de roca. X1,X2,... ,Xi = Porcentaje de vida útil por tipo de roca. V1,V2,... ,Vi = Velocidad de penetración por tipo de roca. M = Metros totales. C = Costo de perforación ($/m)

Esta fórmula es aplicada en cinco aspectos o análisis que realiza el programa

respecto a costos, como son:

− Análisis de costo broca por metro lineal.- En este análisis el programa realiza el cálculo del costo por metro lineal de cada una de las perforadoras, ya sea en forma general o mensual.

− Análisis de costo metro por tipo de roca.- En este análisis el programa realiza el

cálculo del costo por metro lineal perforado en cada tipo de roca de cada una de las brocas utilizadas en forma mensual.

− Análisis de costo por modelo de broca.- Mediante este análisis el programa nos

permite comparar costos de perforación, de una determinada marca de broca, entre sus respectivos modelos usados durante el tiempo de análisis. Se puede realizar en forma general o mensual.

− Análisis de costo por diámetro de broca.- El programa realiza el calculo del costo

por metro de perforación según el diámetro, es decir nos permite comparar el costo versus el diámetro de perforación, tomando en cuenta el diámetro de cada perforadora.

− Análisis de costo por marca de broca.- En la mayoría de las operaciones mineras

donde se utiliza triconos, se tiene trabajando distintas marcas de brocas tricónicas,

siendo un aspecto muy importante comparar el costo de cada una de ellas. Mediante el programa TriconeBit se puede realizar esta comparación.

3.2. Análisis de índices y factores de perforación.

Los índices de perforación son factores que nos determinan como se esta realizando la perforación, así como clasificar el tipo de material según este índice. Uno de los más importantes es el “Factor de PullDown” conocido también como factor de empuje, que nos determina la dureza del material que se esta perforando.

Este índice se calcula mediante la fórmula siguiente:

RPMPFP =

donde:

FP = Factor de PullDown P = Presión de empuje (PullDown)en Lb. RPM = Revoluciones por minuto.

Cuanto más bajo sea el factor de empuje la roca es más dura. Cuanto más alto sea el valor del factor de empuje nos indica que la roca es más blanda.

Otro factor importante es la velocidad de avance con respecto al tipo de terreno que se esta perforando.

El programa TriconeBit calcula estos índices y permite analizar según el tipo de terreno, en dos tipos de análisis los cuales son:

− Análisis de índices de perforación.- En este análisis el programa calcula el índice de

PullDown. − Análisis de tipo de material.- Mediante esta opción el programa calcula la velocidad

promedio aplicada en un determinado lugar de perforación, específicamente en la malla de perforación donde está operando la máquina.

3.3. Análisis de disponibilidad y eficiencia.

Esta parte el programa utiliza dos formulas, una para calcular la eficiencia de las brocas y otra para calcular la disponibilidad diaria de la máquina perforadora, estructurándolo de la siguiente manera:

− Análisis de eficiencia de brocas.- El programa TriconeBit utiliza la siguiente fórmula para calcular la eficiencia de las brocas:

100×=VMEf

donde:

Ef = Eficiencia (%). M = Total de metros perforados (m).

V = Vida útil dada por el fabricante (m).

− Metros perforados por máquina.- En este caso se aplica una simple suma de la variable principal denominada “metros perforados”, ya sea en forma general o por meses. − Disponibilidad de máquina.- El programa calcula la disponibilidad diaria de la máquina perforadora, mediante la siguiente fórmula:

100×=HorDHorTD

donde:

D = Disponibilidad (%). HorT = Horas de trabajo de la máquina (hr). HorD = Horas al día (hr).

4. ELEMENTOS DE SALIDA.

Los elementos de salida, son los resultados calculados por el programa, el programa los estructura en dos tipos de reportes, los cuales son:

4.1. Reportes generales.

Este tipo de reportes, son aquellos que dan la información en forma general, es decir que no tienen una fecha determinada, puede ser de varios días o meses. 4.2. Reportes mensuales.

Estos reportes a diferencia de los reportes generales, tienen la información más específica, es decir referente a un determinado mes. 5. SIMULACIÓN DEL PROCESO.

El aspecto importante para la simulación es la introducción de los datos, luego se procede a realizar los cálculos y finalmente se realiza un análisis de los resultados obtenidos por el programa. 5.1. Introducción de datos.

La introducción de datos se realiza de forma secuencial, según la información diaria de cada perforadora.

El programa presenta la ventana de datos, que permite introducir la información necesaria, para procesar dicha información. Hacer referencia a la figura Nº 03 que muestra dicha ventana.

Los datos para un caso práctico, es recomendable clasificar de acuerdo al número de perforadora. 5.2. Cálculos.

Según la data introducida se procede ha realizar los cálculos, mediante el

botón análisis . Para el caso práctico se va realizar los cálculos de costo de perforación por

metro lineal.