Gestion de activos mineros

Desde el mantenimiento a la
gestión de activos mineros:
investigación y estudios de
caso
Noviembre de 2008

Ingeniería
PAM Lab
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© Rodrigo Pascual Mecánica
http://opam.ing.uchile.cl FACULTAD DE CIENCIAS
Laboratorio de Gestión de Activos Físicos FISICAS Y MATEMATICAS
Physical Asset Management Lab UNIVERSIDAD DE CHILE

Resumen

Investigación
Gestión de activos
• Motivación y marco general
• Selección de sistemas críticos
• Contratos M&R
• Sistemas críticos sujetos a desgaste
• Repuestos
Docencia
Aprendizaje centrado en proyectos
Ingeniería
PAM Lab © Rodrigo Pascual Mecánica

Motivación y marco general

Ingeniería
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Codelco redujo en US$ 760 millones su aporte
al fisco en 2007, pese a precio récord del cobre
“la compañía justifica su menor Condiciones de
dinamismo recurriendo al
factor leyes mineras …(0,95% operación
en 2006, 0,89% en 2007,
0,82%. en 2008)…lo cierto es Contratistas
que influyeron el paro de los
contratistas … el Mantenimiento
congelamiento de aguas que correctivo
sufrió en El Teniente, el
incendio de una subestación
eléctrica en Radomiro Tomic
y la falla de una rotopala en
Codelco Norte”

Fuente: El Mercurio, 1 de marzo de 2008
Ingeniería

Fuente: El Mercurio, 5 de enero de 2007

Primas de seguros

redundancia
Costo de oportunidad

Ingeniería

Minera Escondida perdería un 10% de su
producción anual de cobre por falla técnica

quot;A esta altura estimamos un impacto Criticidad
alrededor de un 15% de la producción de Costos op.
privilegiados
concentrado (...) lo que vendría siendo
un 10% de la producción total de cobre
de Escondidaquot;, dijo un portavoz de la
mina.
… la falla en su molino SAG, que le obligó a
declarar fuerza mayor para la entrega de
concentrados del metal a sus clientes.
...quot;Existe inventarios en el puerto de Coloso
(que opera Escondida), pero no hay una
capacidad de almacenamiento grandequot;, Elementos
afirmó el portavoz. mitigadores

Fuente: El Mercurio, 10 de Octubre de 2008
Ingeniería

Electroandina prevé para fin de año normalización
de suministro en el norte
Firma aclaró que su unidad U-16 está en Layout sistema
mantención programada y no con fallas. La Oferta escasa
situación del Sistema Interconectado del Norte
Grande (SING) es compleja. La estrechez entre
oferta y demanda ha llevado a que la zona
enfrente episodios de cortes en el suministro o
de bajas obligadas en la demanda que
permitan evitar un black out total del sistema.

Entre el lunes y el miércoles dicha disminución
en la demanda llegó hasta 10%, aunque las
causas no están asociadas a una falla en la
unidad U-16 (400 mW) de Electroandina,
sino que a la falla de tres unidades menores.

Fuente: El Mercurio, 29 de Mayo de 2008

Ingeniería

Codelco contaminó 17 kms de estero Carén

Derrame aniquiló varias especies de flora y Instancias
fauna al envenenar con relave de cobre el investigadoras de
afluente y las norias. la Cámara de
Una estela de muerte en la flora y fauna del estero Carén, comuna de
Alhué, en la Región Metropolitana, dejó un derrame de relave de la Diputados:
División El Teniente, perteneciente a Codelco, según reveló un informe
del Servicio Agrícola y Ganadero (SAG), oficina de Melipilla. 26 comisiones no
Entre las 20 horas del sábado 15 y las 8 horas del domingo 16 de abril,
se escurrieron del embalse de relave Carén alrededor de 10 mil
cumplieron su
litros de residuos líquidos mineros sobre las aguas del cometido
afluente, que es empleado para riego y consumo de animales, …No hubo
contaminando las norias. conclusiones ni
quot;La contaminación abarca prácticamente todo el cauce del estero
Carénquot;, afirmó el SAG. informes en la
Los quot;resultados concluyentesquot; de la investigación arrojaron que la investigación sobre …
muerte de vacunos quot;corresponde a intoxicación semiaguda por derrame de relave en
cobre y níquelquot;. el embalse Carén
El derrame también afectó cultivos, que se riegan con agua del estero,
embancó un canal de riego y destruyó la flora y fauna silvestre del (2006)…
entorno.
El desastre ambiental se debatió el jueves en la comisión de Medio
Ambiente de la Cámara de Diputados con los involucrados, y los
parlamentarios oficiaron al Consejo de Defensa del Estado para que
investigue todas las responsabilidades legales y ejerza las acciones
ante la justicia. El SAG inició un proceso de sanción contra Codelco.

Fuente: El Mercurio, 10 de Julio de 2006 Fuente: El Mercurio, 16 de Agosto de 2007
Ingeniería

Importancia del mantenimiento

In most mining “L’essentiel est
operations today, invisible pour les
maintenance typically yeux”
accounts for more Antoine de Saint-Exupery
than 35% of the
operating costs.
Unnecessary
downtime from poor
maintenance can add
300% more in lost
production costs..
•Fuente:Tomlingson P.D., Maintenance: An opportunity for improvement, Mining Engineering, 13–19, Feb. 2001.
Ingeniería

Angloamerican

PAS 55 (2004)

Fuente: El Mercurio, 1 de junio de 2008
Ingeniería

“Las empresas que dejen de invertir van a perder la
oportunidad cuando el cobre se recupere”

El ejecutivo de la mayor empresa minera del mundo descarta
paralizar inversiones y planes de despido de personal.
“… ¿Cuál fue una de las virtudes deseadas o no de Metales
Base en BHP? Que se hicieron inversiones en el contraciclo.
Eso nos permitió tener un volumen alto de producción en el
período de ciclos altos. Suponemos que esta crisis no va a ser
eterna. Esta crisis va a pasar, China va a seguir creciendo, y
las empresas que dejen de invertir ahora van a perder la
oportunidad de estar presentes cuando el precio se recupere,
porque los fundamentos de la oferta y la demanda en el caso
del cobre permanecen. China va a seguir creciendo, y si los
otros países como India o Brasil siguen creciendo, aunque
tengan una disminución del crecimiento hoy día, pero Diego Hernández,
nuevamente el cobre debería volver a precios altosquot;. presidente de
Metales Base de
BHP Billiton,
Pan para hoy y hambre para mañana controladora de
Escondida

Fuente: El Mercurio, 25 de Octubre de 2008

Ingeniería

Educación en Gestión de activos

...Education of
mechanical engineers
traditionally focuses Concep.

on deterministic
Diseño
approaches, which
hampers effective use

tie
Implementación

m
po
of reliability Operación y
concepts... mantenimiento
Esfuerzo

Retiro

Fuente: Dekker, R., Applications of maintenance optimization models: a review and analysis, Reliability
Engineering & System Safety, 51, 229-40, 1996.

Ingeniería

Costos
directos

Preventivas
Sobreinversiones
Inspecciones por Equipos redundantes
MCC Costo confiabilidad Stock piles
financiero
repuestos Medios alternativos
Seguros

Costo de detención
Repuestos

Fuente: AFNOR, Recueil des normes francaise X
06, X 50, X 60, AFNOR.
PAS-55, Asset Management, British Standards
Institute, 2004.

Ingeniería

Ejemplos de investigación en
gestión de activos mineros

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Selección de sistemas
críticos
un enfoque desde la gestión de activos

Fuente:
R. Pascual, G. del Castillo, D. Louit, P. Knights, working paper, 2008.
R. Pascual, Conferencia MANTEMIN, Viña del Mar, 2007.

Ingeniería
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Estudio de caso:
pala
i Frecuencia TFS total Costo interv.
(1/mes) (min/mes) USD/hora-F.S.
1 Inspecciones eléctricas 30 1015 80
2 Cable feeder dañado 15 785 30
3 Cambio de subestación 27 690 50
4 Inspección/reparación acoplamiento 15 225 50
5 Cortes de corriente a subestación 21 395 40
6 Rope limit protection 10 277 50
7 Motores auxiliares 13 600 30
8 Motores principales 12 555 400
9 Sistema de iluminación 26 240 500
10 Relay de sobrecarga 23 685 2000
11 Sobretemperatura motor 36 745 800
12 Tierra 7 575 50
13 Otros 9 115 100
14 Sistema de control 7 165 600
15 Compresor de aire 8 355 700
16 Controles operador 5 155 200
17 Sobrecorriente 6 220 400

Adaptado de: Knights, P.F., Downtime Priorities, Jack-knife Diagrams, and the Business Cycle, Maintenance Journal,
17(2), 14-21, Melbourne, Australia, 2004.

Ingeniería

Malla de toma de decisiones o
Decision Making Grid
Jack Knife bilineal

1.6
Fuente:Labib, A.W., World-Class Maintenance Using A Computerised

Σ f TFS
Journal of Quality in Maintenance Engineering, 4(1), 66-75, 1998.

1.4
12
1.2 D= ·
1
TFS (hora)

2
0.8
15 87
Maintenance Management System,

0.6 17
1
16 10
6 3
0.4 14 Iso-indis
5 p onibilida11
4 d
0.2 13
9
0
0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055
Frecuencia (1/hora)
Ingeniería

Jack Knife ‘standard’
12

as
itic
0
D=

r
10

+c
Cable feeder 2.3
2 %
+graves

as
8 7
ic
-c
rit 15
-0.2
10
17 Inspecciones
TFS (hora)

1
16 10
6 Iso
-0.4 - ind 3
-graves

10 14 isp
on 11
5 ibi
lid
-0.6 ad
10
4
13

-0.8
10 -frecuentes +frecuentes 9
10-2
Frecuencia (1/hora)
Ingeniería

Diagrama de dispersión de costos
DDC-3D
Caso: Pala

4
10 10
2 11
Costo global específico

12
15 8 7 5 9
(USD/hora-F.S.)

17
16 14 6
3
10 13
4

1
10
2 3
0.1
10

TF
S( )
ho ( 1/hora
r a- ia
cg=Σcge·f ·TFS
F.S uenc
-2
10
rec
-0.8
.) 10 F
Ingeniería

Diagrama de dispersión de costos 2D

12
0
10
2
15 8 7
-0.2
10
17
TFS (hora)

1
16 10
6
-0.4
10
3
14

5 11
-0.6
10 4
13

-0.8
10 9
-2
10
Frecuencia (1/hora)
Ingeniería

Diagrama de dispersión de costos 2D
-1
10
13
Is o 44 0
US
-c US D/ Costo de detención
os
to D/ ho 4200 USD/hora
glo ho ra
ba ra
Indisponibilidad

cg=Σcge·D
1 l
2 11
3 12 7 10
-2 Iso-indisponibilidad 8
10
5 15
6 9
4 17

(USD/hora-interv.)
16 14
13

Iso-cge
-3
10
2 4
10 Costo global específico (USD/hora-F.S.) 10

Ingeniería

Selección solo por costos de
intervención
-1
10

Is o
-c
o
sto
de
int
er
ve
1
Indisponibilidad

nc
ión
2 11 10

(U
3
7 8

SD
12 En rojo:

/h
-2
10

or
5 +críticos para

a)
15 el negocio
6
17 4 9

16 14
13

-3
10
1 4
10 10
Costo de intervención (USD/hora-F.S.)
Ingeniería

Commodity baja su precio 4 veces
-1
10
80
US
19 D/
US h
D/ or Costo de falla
h a 1050 USD/hora
or
a
1
Indisponibilidad

Antes 2 11
3 10
12 7 8
-2
10
5 15
6 Ahora
17 4 9

16 14
13

-3
10
2
10 Costo global (USD/hora-F.S.) 10
4

Ingeniería

Comparación DDC vs Jack Knife

DDC JK
Tiempos y costos Solo Tiempos
Efecto económico Efecto económico si
explicito componente es único
• Sensible a cond.
mercado
Toma en cuenta el
Análisis a nivel equipo,
entorno
no sistema
• Redundancia
• Pilas
• Métodos alternativos

Ingeniería

Análisis Integrado de Confiabilidad
para la Negociación Óptima de
Contratos de Mantenimiento
Jackson C., Pascual R., Optimal maintenance service contract negotiation with aging equipment,
European Journal of Operational Research. 189, 387-398, 2008.
Jackson C., Pascual R., Optimal negotiation of maintenance contracts under several failure processes,
Management Science. Article with editor submitted for publication on October 2007.

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Motivación

Contratos de mantenimiento
a aeronaves comerciales
aumenta en el tiempo

El principal contrato de
mantenimiento es para
aeronaves militares de la
Fuerza Aérea

Fuente: www.elsur.cl – 14 de Marzo del 2007

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DIMEC
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Laboratorio de Gestión de Activos Físicos
FACULTAD DE CIENCIAS
FISICAS Y MATEMATICAS

Motivación

Komatsu Chile provee servicios R&M en 10 proyectos
mineros y cuenta para esto con una dotación distribuida a lo
largo del país que supera las 600 personas y suministra
servicios de reparación y mantenimiento a más de 340
equipos mineros.

Fuente: www.komatsu.cl

Ingeniería
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Contratos de servicio

• Las partes Ventajas
(finitas/infinitas) Mejor calidad
Mandante Reducción de riesgos
Contratista Focalización
Los términos Inversión
(negociables o no) Desventajas
Duración Dependencia del
Honorario proveedor
Premios y Castigos Costo de
subcontratación
Pérdida de
conocimiento
Ingeniería

Teoría de juegos

Ingeniería

Procesos de falla

HPP Renovación
Intensidad de falla

NHPP Imperfecto

Edad
Ingeniería

Resultados

Modelos Nro. Nro. A (%) Dur. Cont. Int. ovhl Tarifa Margen
Cont. Ovhl (Khrs) (hrs) (um) (um/año)

Sin overhaul 25 - 93 70.00 - 1072.1 160.8
Overhaul perfecto 19 20 92 70.00 3.500 946.2 103.9
Overhaul imperfecto 7 10 84 67.84 6.784 856.9 24.4
Overhaul mínimo 4 - 79 61.76 - 680.1 9.1
Ingeniería

Evolución del proceso con el
desgaste de revestimientos
y mallas
Fuente: R. Pascual, El Arte de mantener, U. de Chile, 2008.

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Simulación con elementos discretos

+catarata +cascada

nuevo ∼200 días

Fuente: A. McBride, M. Powell, Structured Approach to Modelling SAG Mill
Liner Wear – Numerical Modelling of Liner Evolution, SAG Conference, 2006.

Ingeniería

Aceleración en el desgaste
mediciones experimentales

y=y0exp(-(t/η)β)

1000
Espesor (mm)

100

10

1
β=2.36 0 50 100 150 200 250 300
η=224 días Uso (días)

Alimentación: cuarcita (oro)
Apd: A. McBride, M. Powell, Structured Approach to Modelling SAG Mill
Liner Wear – Numerical Modelling of Liner Evolution, SAG Conference, Canada, 2006.

Ingeniería

Modelo predictivo

Funciones de
rompimiento,
clasificación
y selección
f(desgaste)

Ingeniería

Resultados

0.5 100
μm
1200-2400
0.4 80 600-1200
300-600
Producto (Ton/h)

150-300
Producto (u/u)

75-150
0.3 60 0-75

0.2 40

0.1 20

0 0
0 0 0.5 1 1.5 2
Producción acumulada (Kton) x 10
4

Ingeniería

Docencia
Aprendizaje centrado en
proyectos
Colaboración con Komatsu, ABB, Codelco DET y otros.

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Simulación de procesos de
mantenimiento en flotas de
camiones mineros en 2 faenas

G. Lara, G. Navarro, F. Veliz

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Modelo de simulación

Creación
De camiones

Faena
(Envejecimiento)

Preventiva Intervención?
Overhaul

Correctiva

Registro

Ingeniería

Distribución de tiempos de reparación

Distribución (horas)
Lognormal(1.69; 1.60)
Media: 20.8
D. Estándar: 84.8

Ingeniería

Análisis de confiabilidad Weibull

Suspensión Trasera
Ln(-ln(confiabilidad))

β = 1,12
η = 4745 hrs op.

Ln(edad)
Ingeniería

Análisis de sensibilidad por tipo de recurso

Flota A (%) Flota B (%)
Real 82 84
Simulación 78 80

Ingeniería

Intervalos de reemplazo
de revestimientos de
molinos SAG
Fuente: F. Felis, C. Flores, R. Pascual, Conferencia MAPLA,
Santiago, Sep. 2008.

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Consumo específico de energía

Caso real
kW-h/Ton
9 Mineral 1 Mineral 2
Mineral 4 Mineral 5
8 Mineral 6 Mineral 8
7

6

5

4

3

2

1

0
Días
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Edad de los revestimientos
Ingeniería

Potencia consumida

MW

20

18

16

14

12

10

8

K mod elo (t ) =
6

4 Mineral 1 Mineral 2 Mineral 4
ˆ ∑ρ
min eral
i ⋅ Ai ⋅ e Bi ⋅t
Mineral 5 Mineral 6 Mineral 8
2
Modelo
0
Días
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Ingeniería

Alimentación fresca

KTph
6

5

4
-0.5 Ktph
-11%
3

2

1
Mineral 1 Mineral 2 Mineral 4 K mod elo (t ) =
ˆ ∑ρ i ⋅ Ai ⋅ e Bi ⋅t
Mineral 5 Mineral 6 Mineral 8 min eral
Modelo
0
Días
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Ingeniería

Modelos de desgaste
120

Solo días op. y = 3E 3 - 0,0089x 0,2033x + 102
-05x 2+
100

80

60

40
Datos considerados para la
20 curva de tendencia
Datos posteriores
0
0 20 40 60 80 100 120
Tiempo de Operación [día]
120

Días 100

op.+Ton. 80

procesadas
Espesor [mm]

60

40 Ciclo 1
Ciclo 2
20 Ciclo 3
Modelo placa
0
0 50 100 150 200 250
Tiempo [Día]
Ingeniería

Producción promedio:
900 120
Costo Global 104 KTon/Día
Costo de reemplazo
800 Costo energía
Costo de oportunidad 100
700 Espesor Placa Ahorro:
600 80 ∆Cg=6 MM USD/año
Miles USD / Día

Espesor [mm]
500
60 ∆ Costo directo:
400
+20%
300 40

200 Retorno de la
20
100 inversión:
+31%
0 0
MTBI
50 70 90 110 130 150 170 190 Días

Ingeniería

Optimización de inventarios de
repuestos críticos
Fuente: A. Martínez, R. Pascual, D. Louit,
Conferencia MAPLA, Santiago, Sep. 2008.

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Estudio de caso

– Motores 600 kW, 100 KUSD/u
chancado molienda

Planta 1 Planta 2 Unidad
Flota 9 4 unidades
MTBI 83 10 semanas
Duración Reparación 2 2 semanas
Stock actual 1 1 unidades

Ingeniería

Estrategias de cooperación

Bodega
• Sin cooperación
– Inventario local B1 B2 Planta

P1 P2

– Pool entre
B1 B2 B1-2
plantas
P1 + P2 = Consortium

Ingeniería

Estrategias de cooperación

• Con cooperación
B. central
– Existencia de una
bodega central
B1 B2
– Sistema
multi - escalón P1 P2

Ingeniería

Situación actual {1,1}

–Se busca: α ≥ 95% y A ≥ 99%

Inventario local Pool entre plantas Sistema multi - escalón
α (%) A (%) α (%) A (%) α (%) A (%)

Planta 1 98 99,8 98 99,8 97,8 99,7
Planta 2 82,2 97,7 80,9 94 79,4 93,4
Global/Sistema - - 91,7 99,2 92,1 97,8

Ingeniería

Situación optimizada

Sin colaboración
Stock (u.) Nivel de Disponibilidad
servicio (%) (%)
Planta 1 1 98 99,8
Planta 2 2 95,3 99,6

Pool
Stock (u.) Nivel de Stock (u.) Disponibilidad
servicio (%) (%)
Planta 1 1 98 0 97,7
Planta 2 2 95,3 2 98,6
Global 3 98 2 99,2

Ingeniería

Efecto del tiempo logístico de reparación

Stock requerido según criterio nivel de servicio

actual

Ingeniería

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Ingeniería

Proyectos actuales

Simulación taller 2do
escalón
Atiende demandas M&R y
spot de varias faenas Repuestos Recursos taller

Modelo integrado cadena
faenas-talleres
Molinos SAG
Dist. Alimentación
Índice de trabajo
Chancadores
Correas
Repuestos críticos

Ingeniería

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