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APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS DE RATIOS DE ENERGÍA PARA LA MEJORA DE LA PRODUCCIÓN Y LA VENTILACIÓN EN LA MINA HUARÓN 2015 - 2016

Por: Alexis Baca Mena, tesis para optar por el grado de magister en Ingeniería de Minas con mención en Gestión Minera y Ambiental, Universidad Nacional Mayor de San Marcos.


Resumen

La presente investigación busca optimizar la producción y la ventilación en la industria minera, utilizando el método de ratios de energía y producción. Para ello, hace la estimación del consumo de energía en ventilación, obteniendo los ratios de producción en la unidad Huarón y aplicando estos para determinar la eficiencia del consumo en cada zona, logrando un comparativo de costos para conseguir una distribución eficiente de la ventilación. Asimismo, recomienda formas de optimizar el consumo de energía por ventilación mediante el uso de los ratios de energía y producción.

Introducción

El proyecto de ventilación de una mina está ligado muy estrechamente a los costos operacionales, es por ello que se elaboran un sinnúmero de ratios para estimar la influencia de cada operación unitaria dentro de los costos generales de una mina subterránea. A raíz de ello y pensando en mejorar la producción de una empresa minera se debe optimizar cada proceso en las operaciones, identificando y luego reduciendo aquellos costos que sean innecesarios.

Ratios de energía 

en la unidad Huarón 2015

Para elaborar los ratios de energía en la unidad Huarón del 2015, se necesita obtener los siguientes datos:

ν Consumo de energía.

ν Consumo de energía por ventilación.

ν Producción.

Consumo de energía mensual

Para conocer el consumo de energía mensual en la unidad Huarón durante el 2015, se ha obtenido la información de Mina, Planta y Servicios, los que en conjunto reflejan la totalidad del consumo de energía.

La Tabla 1, de consumo de energía, contiene la siguiente información:

a) Mina

El consumo de Mina es referido a la energía utilizada para los equipos de interior mina (jumbos, bombas, ventiladores, etc.) que hacen posible la ejecución de todas las operaciones unitarias propias de la minería subterránea.

b) Planta

El consumo de Planta consiste en la energía requerida por los equipos de la planta concentradora (chancadoras, celdas, laboratorio metalúrgico, etc.) que hace posible la obtención del concentrado como producto final de venta.

c) Servicios

El consumo de Servicios se refiere a la energía utilizada por los equipos administrativos (computadoras, teléfonos, impresoras, etc.) que realizan funciones auxiliares en la unidad.

En la Figura 1, se presenta el gráfico lineal del consumo de energía en Huarón en 2015.

Como se puede observar, el consumo de energía de Mina inicia el 2015 con casi 3 millones de kWh/mes, se reduce en el mes de febrero a 2.5 millones y culmina el año con un incremento de 3.2 millones de kWh/mes en diciembre.

En Planta, la Figura 1 muestra un consumo a inicios de año de 1.9 millones de kWh/mes, se incrementa en el mes de marzo a 2.2 millones, tiene un pico negativo en septiembre de 1.6 millones y finalmente culmina el año incrementándose a 2.2 millones.

En el caso del consumo de energía de Servicios, inicia el año con 709 mil kWh/mes, se mantiene hasta el mes de agosto en el que inicia un declive hasta llegar en el mes de noviembre a 544 mil kWh/mes para terminar con 642 mil kWh/mes.

Consumo de energía por ventilación 

En la Figura 2 se muestra el consumo de energía de los ventiladores por cada zona de la Mina (Norte, Sur y Norte 500). Para ello, se realizó el inventario mensual de los ventiladores usados en cada zona de interior mina durante el 2015.

La Tabla 2, de consumo de energía, por lo tanto, refleja la cantidad total de este insumo utilizado por los ventiladores de cada zona (ver Tabla 2 y Figura 2).

Se puede observar que el consumo de energía por ventilación en las zonas Norte y Sur inicia el año bordeando los 1.6 millones de kWh/mes y gradualmente van disminuyendo hasta acabar con 1.3 y 1.1 millones de kWh/mes, respectivamente. En el caso del Norte 500, inicia por encima de 400 mil kWh/mes y gradualmente disminuye hasta finalizar casi en 290 mil kWh/mes.

Producción 

Para el caso de la producción, en la unidad Huarón se ha realizado la medición del tonelaje de mineral de los camiones que ingresan a la balanza, calculándose las toneladas métricas secas (TMS) de mineral que ingresa a planta concentradora (ver Tabla 3 y Figura 3).

En la Figura 3 puede observarse que la zona Norte inicia el año con una producción de mineral de 37 mil TMS, tiene caídas fuertes durante los meses de febrero y abril (33 y 34 mil, respectivamente), se incrementa en mayo a 38 mil TMS, para luego continuar con su declive y terminar en 31 mil TMS. Esta disminución de la producción en el Norte es ocasionado por la escasez de tajos de reemplazo, lo cual provoca que las demás zonas cubran el tonelaje.

Respecto a la zona Sur, arranca con 25 mil TMS, para luego tener fuertes caídas de producción durante los meses de febrero a mayo, hacia el mes de junio logra una recuperación a 24 mil TMS y los meses restantes sube y baja la producción, culminando el año con un alza a 24 mil TMS. 

Esta incesante fluctuación entre el alza y baja de la producción en el Sur se debió principalmente al tipo de mineralización en toda la zona, caracterizado por ser de vetas angostas, las leyes de mineral jugaron un rol importante para que la producción no sea estable en todo el 2015.

En la zona Norte 500, inicia el año con una producción de mineral de 15 mil TMS, luego tiene un incremento durante marzo, abril y mayo llegando a 26 mil TMS, sufre una caída hacia el mes de junio de 17 mil TMS, para restablecerse en los siguientes meses llegando a 25 mil TMS, culminando el año en 18 mil TMS. Esta zona tuvo que cubrir en gran medida el tonelaje de la zona Norte, para mantener los niveles de producción por encima de 70 mil TMS.

 Ratios de energía

Con la información del consumo de energía y el tonelaje de mineral extraído, se ha elaborado los ratios de energía con su respectivo gráfico comparativo (Ver Tabla 4 y Figura 4).

En el caso de zona Norte observamos que inicia el año con 42.9 kWh/TMS, hacia el mes de febrero tiene un pico de 45.7 –debido al incremento del consumo de energía y la caída de la producción–, sin embargo, esto se reduce gradualmente en los meses siguientes por la disminución en el consumo de energía hasta terminar el año con 41.3 kWh/TMS y un promedio de 40.9 kWh/TMS.

Con respecto a la zona Sur inicia con 60.6 kWh/TMS por el gran consumo de energía que se tenía en ese mes, en marzo y abril se tienen picos de 68.7 y 64.4 kWh/TMS, respectivamente, por la caída en la producción de mineral, sin embargo, esta situación mejora en junio y de ahí en adelante el consumo de energía se reduce para no impactar negativamente en el ratio de ventilación hasta culminar el año con 43.5 kWh/TMS y un promedio de 57.5 kWh/TMS.

En la zona Norte 500 se inicia el año con 28.2 kWh/TMS –debido principalmente a problemas de producción durante enero–, luego mejora notablemente el ritmo productivo de mineral a partir de marzo, bajando el ratio a 16 kWh/TMS hasta finalizar el año con 15.5 kWh/TMS y un promedio de 17.1 kWh/TMS.

Ratios de energía en la unidad Huarón 2016

Para elaborar los ratios de energía en la unidad Huarón del 2016, se necesita obtener los siguientes datos:

ν Consumo de energía.

ν Consumo de energía por ventilación.

ν Producción.

Consumo de energía mensual

Para conocer el consumo de energía mensual en la unidad Huarón durante el 2016, se ha obtenido la información de Mina, Planta y Servicios, los que en conjunto reflejan la totalidad del consumo de energía.

El consumo de energía contiene la siguiente información:

a) Mina

El consumo de Mina es referido a la energía utilizada para los equipos de interior mina (jumbos, bombas, ventiladores, etc.) que hacen posible la ejecución de todas las operaciones unitarias propias de la minería subterránea.

b) Planta

El consumo de Planta consiste en la energía requerida por los equipos de la planta concentradora (chancadoras, celdas, laboratorio metalúrgico, etc.) que hace posible la obtención del concentrado como producto final de venta.

c) Servicios

El consumo de Servicios se refiere a la energía usada por los equipos administrativos (computadoras, teléfonos, impresoras, etc.) que realizan funciones auxiliares en la unidad.

Para mayores detalles ver la Tabla 5 y la Figura 5.

En la Figura 5, se puede observar que el consumo de energía de Mina inicia el 2016 con 3.3 millones de kWh/mes, se reduce en marzo a 2.9 millones y culmina con 3 millones de kWh/mes en diciembre.

Respecto al consumo de energía de Planta, se presenta un consumo a inicios de año de 2.2 millones de kWh/mes, se reduce en marzo a 1.8 millones, se incrementa gradualmente a 2 millones de kWh/mes en septiembre y, finalmente, culmina incrementándose a 2.1 millones de kWh/mes en diciembre.

En el caso del consumo de energía de Servicios, inicia con 709 mil kWh/mes, se mantiene hasta agosto en el que inicia un declive hasta llegar en noviembre a 544 mil kWh/mes para terminar el año con 642 mil kWh/mes.

Consumo de energía por ventilación

En la Tabla 6, se muestra el consumo de energía de los ventiladores por cada zona de la mina (Norte, Sur y Norte 500). Para ello se realizó el inventario mensual de los ventiladores usados en cada área de interior mina durante 2016, por lo tanto, se refleja la cantidad total de energía utilizada por los ventiladores de cada zona (ver Tabla 6 y Figura 6).

En la Figura 6, se puede observar que el consumo de energía por ventilación en la zona Norte inicia con 1.2 millones de kWh/mes, gradualmente va disminuyendo hasta el mes de julio –cuando llega a reducirse hasta 970 mil de kWh/mes–, para luego incrementar nuevamente y culminar el año con 1 millón de kWh/mes.

En la zona Sur inicia con 1 millón de kWh/mes, en el transcurso de los meses tiene un incremento del consumo hasta agosto, donde se estabiliza, y culmina el año con 1.1 millones de kWh/mes.

En el caso del Norte 500, inicia por encima de 288 mil kWh/mes, tiene caídas de consumo en abril y mayo con 253 mil kWh/mes y gradualmente se incrementa en los meses posteriores hasta finalizar el año en 392 mil kWh/mes.

Producción 

Para el caso de la producción, en la unidad Huarón se ha realizado la medición del tonelaje de mineral de los camiones que ingresan a la balanza, calculándose las TMS de mineral que ingresan a la planta concentradora, de esta forma se muestra en la Tabla 7 y Figura 7, el detalle de la información.

En la Figura 7, puede observarse que la zona Norte inicia el año con una producción de mineral de 34 mil TMS, tiene un declive hacia septiembre con 31 mil TMS y se incrementa progresivamente hasta terminar el año en 35 mil TMS.

Respecto a la zona Sur, arranca con 24 mil TMS, tiene incrementos mínimos a lo largo del año culminando con 26 mil TMS.

En la zona Norte 500, inicia con una producción de mineral de 19 mil TMS, no tiene cambios sustanciales a lo largo del año, culminando en 17 mil TMS.

Ratios de energía

Con la información del consumo de energía y el tonelaje de mineral extraído, se ha elaborado los cuadros de ratios de energía con su respectivo gráfico comparativo (ver Tabla 8 y Figura 8).

En el caso de la zona Norte observamos que inicia con 37.7 kWh/TMS, hacia febrero tiene un pico de 39.3 debido a la caída de la producción en dicha zona, sin embargo, se reduce gradualmente en los meses siguientes por la disminución en el consumo de energía hasta terminar con 28.2 kWh/TMS y un promedio de 33 kWh/TMS.

Con respecto a la zona Sur comienza con 43.6 kWh/TMS, en febrero y marzo cae a 42.8 y 40.1 kWh/TMS, respectivamente, por el incremento en la producción de mineral, sin embargo, esta situación cambia en los meses posteriores debido al aumento del consumo de energía, hasta culminar el año con 42.6 kWh/TMS y un promedio de 42.9 kWh/TMS.

En la zona Norte 500 se inicia con 15 kWh/TMS, luego se reduce notablemente de febrero a mayo hasta llegar a 13 kWh/TMS –debido principalmente a la disminución del consumo de energía–, a partir de junio tiene un incremento sustancial –debido al aumento progresivo en el consumo de energía– hasta finalizar el año con 22.7 kWh/TMS y un promedio de 17.5 kWh/TMS.

Impacto económico en unidad Huarón 2015 – 2016 

En la Tabla 9 y Figura 9, se muestra el presupuesto anual de energía y producción de la unidad Huarón 2015 – 2016 (Budget) en US$/TMS.

En la Figura 9, se puede observar que durante enero y febrero se ha superado el presupuesto del año 2015 – 2016, sin embargo, se tomaron las medidas necesarias para que los meses siguientes ya no vuelva a ocurrir lo mismo y se mantengan los valores por debajo de lo presupuestado.

Conclusiones

1. La aplicación del método de ratios de energía para la mejora de la producción y la ventilación ha demostrado ser eficaz para optimizar la productividad y la ventilación en la mina Huarón en 2015 – 2016, manteniendo el ratio de energía y producción por debajo de 2.9 US$/TMS.

2. Se ha demostrado que este método redujo el consumo de energía excesivo en ventilación en las zonas Sur y Norte 500 en los meses de enero y febrero, en los cuales no se tuvo una producción sostenida, lo que permitió optimizar el consumo de energía, reubicando los ventiladores hacia las zonas donde se tiene una mayor producción de mineral.

3. La obtención de los ratios de producción en la mina Huarón posibilitó una estimación rápida de las zonas en las cuales se tuvieron que retirar los ventiladores para evitar un alto consumo de energía y, consecuentemente, un incremento en el ratio de energía y producción.

4. La aplicación de los ratios de energía y producción durante en 2015 y 2016 permitió una eficiencia en el consumo de cada zona de la mina, mediante lo cual se pudo generar un ahorro en el consumo de energía de 35 millones de kWh/mes a 30 millones de kWh/mes, gracias al uso de este método, generando un ahorro económico de US$ 358 mil en consumo de energía en la mina Huarón.

5. Gracias al uso de los ratios de energía y producción durante 2015 y 2016 se pudo lograr un comparativo de costos que permitió establecer metas operacionales tangibles, con el objetivo de reducir el consumo de energía por ventilación.

6. Se ha permitido una distribución eficiente de la ventilación en las tres zonas de la unidad Huarón gracias al uso de los ratios de energía y producción, reubicando los ventiladores de las áreas con menos producción de mineral hacia las que tenían mayor extracción, generando un mejor uso de los ventiladores.

7. Se encontró que la reubicación de los ventiladores de una zona a otra es la mejor forma de optimizar el consumo de energía por ventilación, gracias al uso del método de ratios de energía y producción.

Bibliografía

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