Modelamiento Sistema de Transporte de Ripio en Tranque Talabre

Fecha	Sección	Actualización
0614	1.	Justifica carácter de preliminar del informe.
	3.1	Traslado tabla Distancias en Talabre
	3.2	Actualización velocidad de giro de la excavadora.
	3.9	Se especifica ventana única de colación.
	5	Se incorpora periodo estabilidad estadística.
	6	Se incorpora registros de localización camiones durante colación y Cambios de turno.
	Anexo	Tablas y gráficos de respaldo.
0617	3.6	Control segunda colación
	3.7	Control segunda colación
	3.8	Control segunda colación
	4.3	Tabla 6, reemplaza Fig 8 a y b
0618b	3.8	Regulación paso a Plataforma 1.
	3.9	Se especifica regulación camiones vacíos.

1. Introducción.

En este informe se describe la metodología usada para construir el modelo del sistema de transporte de ripio desde el botadero de Chuquicamata hasta los muros y pretiles del Tranque Talabre, tal como se muestra en la Figura 1: Emplazamiento Operacional Transporte de Ripio en Tranque Talabre.

Figura 1 Emplazamiento

Tiene el carácter de preliminar ya que se han considerado varios supuestos operacionales para tener una comprensión general del sistema para luego incorporar los valores específicos y sus variabilidades

2. Modelamiento del Proceso.

Para el modelamiento de este sistema, se usa el lenguaje de simulación de eventos discretos Simio, el cual se basa en el desplazamiento de entidades a través de una red de rutas para llegar desde su lugar de origen hasta el destino, usando vehículos para su desplazamiento si fuese necesario. En base a esta estructura de modelamiento, se considera cada palada de las excavadoras como entidades que requieren de un camión para ser trasladadas hasta el Tranque Talabre. El camión debe esperar a tener su capacidad de transporte completa, antes de iniciar el viaje.

El sistema actual considera 4 puntos de carguío con sus respectivos destinos, requiriendo una cantidad de camiones que permanecen en ese circuito hasta que trasladan todo el ripio de acuerdo con el plan de producción. Se consideran también dos parqueaderos, uno en las oficinas de Acciona y el otro al interior del botadero, en la Plataforma 1.

En el punto de carguío los camiones se estacionan en un punto de espera desde donde son llamados para ingresar a la zona de la excavadora, con una maniobra de aculatamiento y, se estacionan para ser cargados por la excavadora. Después de que son cargados, el camión sale de la zona de la excavadora, liberando el espacio de aculatamiento, pudiendo ser usado por otro camión que se encuentre en el punto de espera.

Todos los camiones salen del botadero por un solo punto, momento en el cual se calcula el tiempo para ir a descargar y llegar al parqueadero más cercano antes del cambio de turno, o si debe esperar para ir al parqueadero del botadero y esperar el cambio de turno.

Durante el viaje hacia el destino, existen dos puntos donde se revisa nuevamente si el camión alcanza a ir a descargar o debe desviarse hacia el parqueadero de las oficinas de Acciona. Estos dos puntos están en la Garita 2, y en la entrada al parqueadero, antes de la rotonda de acceso al parqueadero de Acciona. En caso de que deban continuar el viaje a sus destinos, los camiones mantienen su velocidad hasta que deban subir a los pretiles.

En los puntos de descarga, los camiones deben esperar por la liberación del espacio de descarga, después de lo cual, continúan de inmediato el viaje de retorno al botadero, a su respectivo punto de carguío.

Al momento de llegar a la entrada al botadero, se consulta nuevamente si el camión alcanza a ir a cargar y regresar al parqueadero del botadero antes del cambio de turno, o bien, ir directamente al parqueadero.

Durante el viaje de retorno existen otros dos puntos donde se calcula el tiempo para llegar a destino, o desviarse al parqueadero. Uno se encuentra en la entrada al parqueadero de Acciona, viniendo desde el Tranque Talabre, y el otro, denominado Portal Oeste, se encuentra en las cercanías de las oficinas de Acciona, en el camino que viene desde el Pretil Principal.

En la siguiente figura, se muestran los puntos antes señalados.

Figura 2 Ubicación Puntos de Origen, Destino y Desvíos de Camiones.

3. Modelamiento de las Operaciones.

3.1 Definición Tamaño de la Flota por cada Circuito.

Las operaciones de transporte comienzan con la asignación de camiones a los distintos circuitos, en base a las metas de producción y a la distancia que deben recorrer los camiones. Para estos efectos, se ingresa el plan de producción para cada circuito, tal como se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 1: Plan de Producción por Circuito

En esta tabla se indica el origen y el destino de cada circuito, con las metas de retiro semanal y diario, la cantidad de viajes requeridos y la flota de camiones. La flota de camiones se estima de acuerdo con la cantidad de metros cúbicos que se deben transportar de cada punto de carguío y de la distancia que deben recorrer los camiones, considerando la velocidad más baja para lograr un nivel más conservador en los cálculos. En el Anexo, Tabla 1: Distancias en Talabre, se muestran las distancias que hay entre cada punto identificado en el modelo, según la planimetría usada por Simio, que se basa en el sistema ArchGIS. Con esta información se calcula el tiempo que demorarían los camiones en hacer el recorrido completo, a velocidad como si estuviesen cargados, con el propósito de ser conservador en la estimación del tiempo del recorrido. Con este tiempo estimado, se calcula la cantidad de vueltas que daría durante las horas efectivas, y conociendo la cantidad de vueltas totales por circuito, se calcula la Cantidad de Camiones, tal como se muestra en la columna CantCamiones de la Tabla 2: Estimación Flota Ajustada por Circuito.

Dado que se conoce que existe una flota de 70 camiones, se hace un ajuste equitativo de 5 camiones para cada circuito, favoreciendo en 1 camión más al circuito del Muro Oeste, ya que tiene su punto de carguío más lejos en la plataforma 5. Con este criterio, se obtiene una flota estimada para cada circuito, tal como se muestra en la columna Flota Ajustada,

Tabla 2: Estimación Flota Ajustada por Circuito.

3.2 Proceso de Carguío

En este proceso, los camiones se aproximan a los puntos de carga respectivos, y esperan en un punto cercano hasta ser autorizado para estacionarse en el punto de carguío. Una vez autorizado, el camión avanza, hace las maniobras de aculatamiento y espera hasta que la excavadora ejecute todas las cargas requeridas. Una vez completadas las cargas, el camión sale del punto de carguío con destino al punto de descarga y libera la zona de la excavadora para que ingrese el próximo camión que está esperando.

Figura 3: Proceso de Aculatamiento

Los datos operacionales para las excavadoras se muestran en la Tabla 3: Valores Operacionales Excavadoras.

Tabla 3: Valores Operacionales Excavadora

Nota: La velocidad de rotación de la excavadora está ajustada para tener una duración total de carguío de 4 minutos para las 8 cargas. Se considera un giro de 180º entre el ripio y el camión, por lo que su velocidad de giro, para que sea un total de 4 minutos debe ser de 12º por segundo, valor que se ingresa al modelo. (180 2 8/(4 60))

3.3 Cruce Ferroviario.

El modelamiento del Cruce Ferroviario se construye en base a un recurso PaseFFCC, el cual mientras esté siendo usado, los camiones no pueden pasar, debiendo esperar hasta que este recurso sea liberado. De este modo, los camiones, al aproximarse al cruce ferroviario llegan a un punto en que deben reducir la velocidad para llegar con velocidad cero en el disco Pare, que se encuentra en la carretera, antes del cruce ferroviario. Para modelar esta reducción de velocidad, se considera que, durante todo este trayecto, la velocidad promedio es la mitad de la velocidad con que llega. Luego de demorarse un tiempo en el disco Pare, el camión puede cruzar la vía férrea a esta velocidad reducida, para que luego de pasarla, restablezca su velocidad inicial. Esta reducción de velocidad, detención en el disco Pare, cruce de la vía férrea, si puede, y restauración a la velocidad original, se realiza en ambos sentidos.

Para el caso del tren, también se define un punto de aproximación al cruce vial, momento en que se enciende un semáforo férreo, impidiendo el paso vehicular. Una vez que el último vagón del tren pase el cruce vial, el semáforo vuelve a liberar el cruce.

Figura 4: Cruce Ferroviario

Los datos operacionales del tren son:

Tabla 4: Datos Operacionales del Tren

3.4 Cruce Carretera a Radomiro Tomic

Este cruce se modela definiendo dos pases independientes, PaseRT1 y PaseRT2, para los dos sentidos de la ruta a Radomiro Tomic, de modo que los vehículos menores que pasan por el cruce deben esperar por la disponibilidad del pase correspondiente. Una vez que pasan el cruce vial, liberan el pase y el siguiente vehículo menor ya lo puede usar. Así los vehículos menores pasan de a uno a la vez. Estos mismos pases son los que esperan los camiones para atravesar el cruce, pero deben esperar hasta que los dos pases estén liberados, es decir, que no vengan vehículos menores por ninguno de los dos sentidos. Esta espera por los dos pases lo hacen los camiones que van en los dos sentidos, de modo que pueden pasar de a un camión a la vez por el cruce, por razones de seguridad vial. Una vez que pasan los camiones, liberan los pases para ser usados nuevamente. Se modela una prioridad de uso para los vehículos menores por sobre los camiones. El cruce se muestra en la Figura 5: Cruce Camino Radomiro Tomic.

Figura 5: Cruce Camino Radomiro Tomic

3.5 Puntos de Descarga.

El modelamiento de los puntos de descarga se representa por la llegada de los camiones cargados que deben esperar por un semáforo de descarga para pasar a la zona de descarga, y luego volver inmediatamente al botadero para cargar el próximo viaje. Se asume que en el punto de descarga siempre hay disponibilidad de recepción del material, por lo que la única demora en estos puntos se debería a la llegada simultánea de camiones.

Cabe hacer presente que el regreso inmediato del camión a su punto de carga es para confirmar el retorno del camión, sin perjuicio que cuando pase por los puntos de control de tiempo, sean desviados a los parqueaderos, ya sea para el cambio de turno o para colación, como se verá más adelante. En la Figura 5: Zona de Descarga de Camiones se muestran las rutas de acceso y de regreso a estos puntos de descarga.

Figura 6: Zona de Descarga de Camiones

3.6 Control de Tiempo Frente a Oficinas Acciona

El modelamiento del control de tiempo de los camiones que pasan frente a las oficinas de Acciona se hace en ambos sentidos del flujo de camiones, tanto los que vienen del botadero, como los que van al botadero. Los camiones que vienen cargados desde el botadero llegan por la Entrada Oeste del Parqueadero, y cada vez que pasa un camión por este punto, se calcula el tiempo que falta para el cambio de turno o para la colación. También se calcula el tiempo que se requeriría para ir al punto de descarga o quedarse en el Parqueadero Acciona. En caso de que el camión alcance a ir a descargar y volver al parqueadero, sigue camino al tranque, en caso contrario, toma el desvío para ingresar al parqueadero. Si el cálculo de tiempo es por Cambio de Turno, el camión ingresa al parqueadero y espera hasta el inicio del nuevo turno. Para la salida del parqueadero se modela una nueva semaforización para regular el flujo de salida de a un camión a la vez. En el caso de que sea por Colación, los camiones llegan en forma dispersa, están un tiempo equivalente a la duración de la colación y luego retoman el viaje hacia su destino. Los camiones que realizan la colación actualizan su atributo para no repetir esta actividad.

Para el modelamiento de los camiones que llegan por la Entrada lado Este, también se calcula el tiempo que requeriría para ir a cargar y luego ir al Parqueadero Botadero, o bien ir al Parqueadero Botadero directamente, o bien quedarse en el parqueadero Acciona. Una vez en el parqueadero, los camiones esperan lo necesario hasta el inicio del nuevo turno, o bien tienen una demora equivalente a tiempo en colación.

Figura 7: Parqueadero Acciona

Los datos operacionales de los camiones se presentan en la Tabla 5: Datos Operacionales de Camiones, los que se usan para las estimaciones de tiempos de viaje y permanencia en colación.

Tabla 5: Datos Operacionales Camiones

3.7 Control de Tiempo en Garita 2.

En este punto se registra el tiempo en que pasa cada camión y se calcula nuevamente el tiempo que tomaría el camión cargado para ir a su destino e ir al parqueadero de Acciona, o bien, ir directamente al parqueadero de Acciona.

En caso de que los camiones se dirijan a los pretiles y no alcancen a llegar al parqueadero de Acciona antes del Cambio de Turno, son desviados hacia el Parqueadero Acciona, y después del tiempo por Cambio de Turno o por Colación, los camiones salen del parqueadero y se dirigen a los Pretiles por el camino que se encuentra detrás del parqueadero de Acciona.

3.8 Control de Tiempo Portal Oeste (Punto 9, Figura 2).

En este punto se calcula el tiempo que requieren los camiones que regresan desde los pretiles para ir a cargar nuevamente e ir al Parqueadero Botadero, o pasar a los parqueaderos directamente. En caso de que no alcance a llegar al Botadero antes del cambio de Turno, el cambión se desvía hacia el Parqueadero Acciona. Los camiones que no hayan realizado la actividad de colación tienen la posibilidad de desviarse hacia el casino, en caso de estar dentro de la ventana de colación, de modo de asegurar que van al botadero solamente los camiones que tienen tiempo de llegar al Parqueadero Botadero antes del cambio de turno.

3.9 Control de Tiempo Entradas Botadero.

En el sector de la Plataforma 1, indicada en la Figura 8, se ha modelado un punto de control de entrada y salida desde el botadero, donde se calcula el tiempo que requerirían los camiones para ir a cargar a sus respectivos puntos de carga y regresar al Parqueadero Botadero, o bien ir directamente al parqueadero Botadero. En la Entrada1 Botadero, se hace el cálculo del tiempo que se requiere para ir a cargar, el tiempo de espera, en función del largo de la cola que se encuentre en ese momento en su punto de carguío, el tiempo de carga, y el tiempo para regresar cargado al Parqueadero Botadero. En caso de que la estimación del tiempo requerido sea insuficiente, el camión se desvía directamente hacia el parqueadero.

Para el caso en que los camiones salgan de la Plataforma1, por la Entrada2 Botadero, se calcula el tiempo que necesitan para ir a descargar y luego ir hasta el Parqueadero Acciona. También se calcula el tiempo requerido para ir directamente al Parqueadero Acciona. En caso de que no alcance a realizar ninguno de estos dos viajes, el camión se desvía al Parqueadero Botadero para esperar el Cambio de Turno. En este punto se controla también los camiones vacíos que vienen desde el Parqueadero Botadero después del cambio de turno.

Figura 8: Plataforma 1

3.10 Horarios de Cambio de Turno y Colación

Para modelar el Cambio de Turno, se considera que el camión debe estar al menos 15 minutos antes del nuevo turno. Esto significa que como los turnos son de 12 horas, el tiempo efectivo del turno corresponde a 705 minutos (720 – 15), por lo que a medida que el tiempo simulado avanza, se va descontando de los 705 minutos. Por este motivo, el tiempo que queda del turno se calcula con la siguiente función:

Ecuación 1: Cálculo Tiempo Restante del Turno.

Para el control horario de las colaciones, en los distintos puntos de control, se trabaja con las ventanas de colación en forma diferenciada para los camiones que van a los pretiles con los camiones que van a los muros. De esta forma, en el punto de control Garita 2, para los camiones que tienen como destino alguno de los pretiles, se revisa si el tiempo de paso corresponde a la ventana de las 11:00 a 14:00, o de 23:00 a 01:00. En caso de que así ocurra, el camión es desviado la Parqueadero Acciona, con la categoría de Ir a Colación. Para el resto de los camiones, que pasan por la entrada al Parqueadero Acciona, se revisa si el tiempo de paso está dentro de la ventana entre 12:00 y 15:00 hrs, o entre las 00:00 y las 03:00 hrs. En caso de que así sea, se procede al desvío, tal como se indicó en la Sección 3.6 Control de Tiempo Frente a Oficinas Acciona. Cabe hacer notar que existe una ventana única en cada turno ya que en este modelamiento no se considera la restricción de recursos en el casino.

4. Verificación y Validación.

En el proceso de verificación, que corresponde a una comprobación de que la corrida de simulación se ejecuta de acuerdo con lo especificado en el programa computacional, que cada elemento del modelo representa adecuadamente al sistema y que la relación entre ellos está de acuerdo con lo especificado, se hace la cuadratura de resultados que demuestran estos propósitos.

4.1 Periodo Estabilidad estadística.

El primer análisis de los resultados es observar su estabilidad numérica para observar la estabilidad de los resultados. Para esto, se utiliza la información del largo de las colas en los puntos de carguío, lo que nos ayudará a saber en qué momento es más aconsejable considerar el sistema en funcionamiento en estado estacionario y de haber absorbido todas las interferencias de comenzar el sistema con todo vacío y todos los camiones esperando por ser cargados. Del gráfico del largo de colas que se muestran a continuación, se puede concluir que un buen punto de partida para el registro de las estadísticas es a partir del primer turno que comienza a las 8:00. De este modo, todos los registros estadísticos hechos antes de esa hora no se consideran en los resultados del modelo. En la Figura 9: Estabilización Estadística Cola Espera Pto. Carga 1 se presentan los valores para el Punto de Carga 1, con la certeza de que el comportamiento para los demás puntos de carguío es similar, tal como se puede observar en el Anexo, sección 2: Gráfico Cola espera Puntos de Carguío.

Figura 9: Estabilización Estadística Cola Espera Pto Carga 1.

4.2 Distribución de Camiones.

La primera comprobación es revisar que los camiones se distribuyeron de acuerdo con el análisis preliminar y que la flota está completa. En la Tabla 6: Resultados Simio Cantidad de Vehículos se señala que efectivamente hay una flota de 70 camiones.

Tabla 6: Resultados Simio Cantidad de Vehículos

En la Figura 10: Pantalla Inicio de Simulación, se muestra la cantidad de camiones en cada circuito.

Figura 10: Pantalla Inicio Simulación

4.3 Bitácora de Ciclo de Camiones.

Una segunda comprobación de que el modelo se comporta de acuerdo con lo programado es revisar la bitácora de un camión cualquiera para hacerle el seguimiento a sus viajes y comprobar que siempre tienen el mismo origen y destino, incluso durante la colación y cambios de turno. En la Tabla 6: Bitácora Camión #58 a, se puede observar que a las 5:48 este camión fue cargado en el Punto de Carga 1, con destino a Pretil 1. Sale del Botadero y llega a Garita 2 a las 6:12. En este punto se compara el tiempo que queda del turno, 92.3 min. con el tiempo le tomaría en ir a descargar, 67.5 min. Y regresar al Parqueadero Acciona. Dado que el tiempo que queda de turno es mayor, el camión continúa hacia el Pretil1. A las 6:57 descarga en Pretil1 y a las 7:20 está en la entrada al Parqueadero Acciona. En este momento quedan 24 minutos de turno y tomaría 15 min en ir al Parqueadero Botadero, por lo que a las 7:37 ingresa al parqueadero y espera hasta el cambio de turno.

Un análisis similar se puede hacer con el registro de las 12:33 en Garita 2, donde se indica que el camión se encuentra dentro de la ventana de colación y se desvía hacia Parqueadero Acciona. A las 12:47 llega al punto de colación, hace la colación y a las 3:21 el camión descarga en el Pretil 1.

Tabla 7: Bitácora parcial camión 58.

5. Calibración

En la etapa de calibración o validación del modelo, donde se demuestra que el modelo es una representación razonable del sistema, se debe comparar los resultados operacionales del sistema con los resultados del modelo. Para realizar esta etapa, es preciso conocer las variabilidades de cada dato de entrada del modelo y encontrar el valor representativo después de la experimentación estadística y de la aceptación del intervalo de confianza de los resultados.

Esta etapa queda pendiente hasta la aceptación del modelo y sus resultados.

6. Resultados

Sin perjuicio de no tener una calibración rigurosa del modelo, ni tampoco tener una estimación de las variabilidades de los datos de entrada y trabajar con valores constantes, es posible indicar que, con los datos disponibles, los resultados operacionales son consistentes y se puede establecer las siguientes predicciones.

Tabla 8: Resultados Operacionales Preliminar

Estos resultados se observan en la siguiente figura.

Figura 11: Metas de Producción

En cuanto a la permanencia de los camiones en el parqueadero durante las colaciones, se puede encontrar los registros en el Anexo, sección 3: Localización de Camiones durante Colación.

Respecto a la distribución de los camiones en los distintos parqueaderos para los cambios de turnos se puede encontrar en el Anexo, sección 4: Localización de camiones en Cambios de Turno.