Planificación minera por intervalos en K-MINE

Todo profesional de la industria minera sabe que maximizar la rentabilidad depende de cuán óptimamente se ejecutan las operaciones. En otras palabras: qué se debe extraer en un momento determinado, en qué cantidad, con qué calidad y hacia dónde se debe dirigir el material. En todo el mundo, miles de ingenieros trabajan en esta cuestión en cualquier momento - buscando minimizar el desbroce mientras se maximiza la recuperación de material valioso, considerando todos los factores mineros y técnicos con miras al futuro de la empresa.

Al fin y al cabo, nadie quiere quedarse sin mineral listo para extraer. En este artículo, demostraremos visualmente cómo se puede resolver la optimización de producción utilizando el software K-MINE.

Para comenzar, vale la pena recordar los principios básicos de la planificación minera y los procesos involucrados. La regla más importante en planificación es respetar los principios conceptuales de la empresa y mantener la producción en la cantidad y calidad requeridas. Puede sonar sencillo, pero asegurar este principio requiere seguir ciertos pasos y procesos durante la planificación. El concepto de planificación se basa en la continuidad - un intervalo pasa al siguiente, y es fundamental seguir los resultados de las etapas previas para alcanzar los objetivos estratégicos de la empresa. Veamos un ejemplo claro de cómo se ve el ciclo de planificación.

Si hablamos del punto de partida, todo comienza con la optimización del yacimiento. Ya hemos escrito un artículo sobre este tema, y aquí está el enlace para quienes quieran profundizar en la planificación estratégica: Dominando la optimización de pit a cielo abierto

A continuación, utilizamos los resultados de la optimización para crear los diseños de pushbacks. Con estos pushbacks, comenzamos a construir los planes de producción a largo plazo. Los resultados - generalmente wireframes - se utilizan luego en la planificación a mediano plazo. Nuestros pushbacks pueden modificarse o reducirse para brindar mayor flexibilidad; en esta forma se denominan cutbacks y están delimitados por los resultados del período de planificación anterior. A partir de ellos se crean los planes mineros a mediano plazo. Posteriormente, se aplica un enfoque similar, pero con mayor detalle, para la planificación a corto plazo. Las áreas se reducen aún más, con significativamente mayor atención a los detalles de extracción, equipos, tiempos, interacciones, entre otros.

Veamos todos estos procesos de planificación a través de un ejemplo visual para observar cómo puede verse desde la perspectiva de las mejores prácticas.

Una etapa esencial e inseparable de la planificación es el Análisis. Mejorar el plan no se logra sin evaluar constantemente los resultados de desempeño y compararlos con lo planificado. Las causas de las desviaciones deben identificarse, considerarse e incorporarse en las siguientes iteraciones del plan. Desde el punto de vista analítico, existen varios enfoques que aportan transparencia y dejan únicamente la necesidad de tomar decisiones específicas orientadas a reducir la brecha entre el desempeño planificado y el real.

Estrategias de planificación a largo plazo y búsqueda automatizada

Cubriremos esto en detalle en futuros artículos, pero por ahora nos centraremos en nuestro tema principal - la planificación por calendario (basada en programación). Como podemos ver, la primera etapa es la planificación a largo plazo. Para esto, los insumos más utilizados son los pushbacks diseñados, que representan las fases completadas del pit. La idea central de la planificación a largo plazo es determinar qué pushback, y en qué volumen, debe ser explotado para cumplir con los objetivos de la empresa. Así es como pueden verse los pushbacks diseñados: deben reflejar claramente la red de acarreo y el potencial de expansión del pit para pushbacks posteriores. Además, cada pushback debe ser una continuación del anterior - o de varios a la vez. Esto genera ciertas complejidades, pero todo se resuelve con el diseño dinámico en K-MINE y las habilidades adecuadas.

Con los pushbacks definidos, podemos pasar a la etapa de planificación propiamente dicha. Primero, cargamos el modelo de bloques y definimos las áreas delimitándolo. Después, configuramos cada área - dirección de explotación, dependencias y otros parámetros. La configuración es sencilla e intuitiva. Una vez que las áreas están listas, creamos los intervalos de planificación y pasamos al modo de búsqueda automática. Para la planificación a largo plazo, esta es la herramienta más efectiva y pertinente.

Algunas palabras sobre cómo funciona la búsqueda automática. Evalúa todas las combinaciones factibles para identificar soluciones que cumplan con los objetivos especificados. Lo que significa:

• Cuantas más áreas definamos, más combinaciones debe explorar el sistema
• Cuantas más restricciones de entrada establezcamos - especialmente las estrictas - menos combinaciones quedan disponibles

Comprender esto nos ayuda a solicitar resultados que sean realmente alcanzables. Todos quisieran extraer solo mineral valioso y olvidarse del desbroce - y probablemente algunos habrán escuchado sugerencias similares del equipo de economía, ya que el estéril no genera ingresos. Suena bien, pero la realidad funciona de otra manera.

Si no estamos seguros de cuáles deberían ser los objetivos realistas, podemos comenzar con parámetros más amplios y refinarlos gradualmente hasta llegar a una solución viable. Veamos la funcionalidad con más detalle - qué puede hacer - y luego probémosla en la práctica.

• Establecer parámetros objetivo que apliquen a todos los intervalos o individualmente a cada uno.
• Copiar configuraciones de búsqueda de un intervalo a otro.
• Crear condiciones únicas para encontrar soluciones, aplicar restricciones e imponer requisitos específicos.
• Calcular un solo intervalo o un grupo de intervalos simultáneamente.
• Dirigir la búsqueda de soluciones según los criterios que definamos.

Ahora veamos qué nos aportan estas capacidades en la práctica. Como una opción, el primer cálculo puede ejecutarse con la búsqueda enfocada solo en el material valioso, sin aplicar restricciones adicionales, simplemente para ver dónde identifica mineral el algoritmo. Pero este resultado no será definitivo - necesitará refinamiento. El punto es que, al no limitar el desbroce, algunos períodos mostrarán exceso de estéril mientras que otros mostrarán muy poco.

Por ejemplo, este es el tipo de resultado que podemos obtener. Los datos se muestran en modo gráfico, lo que facilita su interpretación. En K-MINE, siempre se puede generar un gráfico cuando una tabla está disponible. Esto aplica a cualquier tipo de datos, lo cual es útil tanto para geología como para planificación.

A partir de este gráfico, podemos ver claramente cuánto estéril debe explotarse para cumplir con los objetivos específicos de producción de mineral. El siguiente paso puede ser intentar suavizar la tasa de desbroce. Para ello, simplemente agregamos los valores requeridos a los objetivos de búsqueda. El resultado puede verse así:

Como podemos ver, la tasa de desbroce efectivamente se ha suavizado, lo cual es una señal positiva. Para lograr un resultado aún más uniforme, se pueden aplicar restricciones más estrictas - pero es importante recordar que el objetivo debe ser realista. Las fluctuaciones menores son aceptables en la planificación a mediano plazo, ya que se equilibrarán en los ciclos posteriores.

Cada plan también debe estar respaldado por confianza en los parámetros de calidad. La calidad puede agregarse como un objetivo adicional, y en ese caso, el gráfico tomará la siguiente forma:

La calidad ha sido controlada, excepto en un intervalo donde fue imposible cumplir el objetivo. El gráfico también muestra que la cantidad de estéril cambió. Todo esto es parte normal de la búsqueda de un plan óptimo de acarreo de material. Este enfoque nos ayuda a seguir cómo se comporta el plan y cómo reacciona ante diferentes parámetros de entrada. Con esta comprensión - y con la noción de “qué pasa si…” - continuamos refinando el plan hasta alcanzar el resultado óptimo.

Ahora algunas recomendaciones para situaciones donde aún no se pueden cumplir los objetivos. La razón más común es la falta de combinaciones disponibles para el solucionador. Bajar las exigencias generalmente no es una opción, porque la gerencia siempre espera un plan excelente. Entonces, nuestra única alternativa es aumentar la variabilidad.

Esto significa:

1. Revisar los pushbacks. Si un pushback contiene zonas de ancho excesivo, dividirlo en cutbacks y reducir su volumen. Esto permite llegar al mineral más rápido ya que el requerimiento de estéril se reduce.
2. Revisar los parámetros de explotación del pushback. En algunos casos, agregar equipos para acelerar el desbroce puede ayudar. Una vez que el mineral queda expuesto, la intensidad puede volver al nivel deseado.
3. La solución más simple para cualquier ingeniero es apuntar al mineral más cercano a la superficie y forzar al sistema a explotar ahí. Pero esto lleva a una situación donde los requerimientos de estéril deben aumentar exponencialmente en períodos posteriores. ¿Qué hacer? Por ejemplo, supongamos que el Pushback 1 ya está expuesto y produciendo mineral, el Pushback 2 está en desbroce y el Pushback 3 es el siguiente. Si vemos que el estéril aumentará significativamente en el Período 5 para cumplir los objetivos, podemos comenzar a incrementar gradualmente el estéril desde el Período 1. Esto nos permite llegar al Período 5 sin saltos drásticos. Es esencial ver el panorama completo - no solo los primeros años sino toda la vida de la mina - para asegurar una entrega estable de mineral a la planta.
4. En la práctica, he tenido que desacelerar deliberadamente el desarrollo de zonas de alta ley para preservar flexibilidad en la mezcla futura. En otras palabras, es importante monitorear la ley promedio del yacimiento y evitar excederla prematuramente. Aplicando estos principios simples, cualquier ingeniero puede alcanzar los objetivos requeridos.

Transición a la factibilidad de mediano plazo

Una vez que se cumplen los objetivos, pasamos a la siguiente etapa - la planificación a mediano plazo. ¿Qué se requiere para una transición adecuada? Necesitamos los resultados del plan a largo plazo, que en nuestro caso son los wireframes. Exportamos los wireframes y los “rebanamos” en nuevas áreas.

Nuestro módulo de programación también permite una transición rápida entre etapas de planificación. Simplemente se abre el menú contextual del intervalo deseado en la búsqueda de soluciones y se elige “Crear escenario basado en resultados”. Esto genera un nuevo escenario que contiene solo los pushbacks utilizados en el intervalo seleccionado, y solo en el volumen que fue efectivamente explotado. A partir de ahí, se puede continuar construyendo un plan más detallado.

Esto cubre las capacidades de planificación a largo plazo. En la mayoría de los casos, la planificación a mediano plazo difiere de la de largo plazo solo por la adición de restricciones relacionadas con equipos. Es decir, si su plan a largo plazo está estructurado por años individuales en lugar de bloques de cinco años, el siguiente paso es verificar si puede ejecutarse con la flota disponible.

¿Cómo hacerlo? El enfoque más simple es calcular la productividad de cada unidad de equipo y determinar dónde debe operar. La planificación a mediano plazo requiere mayor detalle, lo que frecuentemente implica ajustar el tamaño de las áreas para que sean más manejables - ahora también debemos considerar dónde se ubicará físicamente el equipo. Si un área debe avanzar rápidamente según el plan a largo plazo, puede requerir más de una máquina, por lo que el ancho debe permitirlo. Esto se puede hacer en Excel o a través de nuestro plugin. El módulo de programación ya permite ubicar excavadoras en las áreas, monitorear su trabajo y moverlas si es necesario.

Si un área avanza lentamente, no tiene sentido mantener un equipo ahí durante todo el intervalo. Se puede asignar una unidad de baja productividad o reubicar temporalmente una máquina desde un área vecina. Estas son exactamente las preguntas que se abordan en la etapa de mediano plazo. Un plan a largo plazo debe ser ejecutable.

Si los objetivos a largo plazo no se pueden cumplir dentro de las restricciones de mediano plazo, esto no es un problema. Simplemente ajustamos el plan a largo plazo con base en las conclusiones obtenidas del plan a mediano plazo. Los ingenieros mineros experimentados ya piensan en la factibilidad de mediano plazo mientras trabajan en el diseño a largo plazo. Esto puede simplificar la etapa de mediano plazo o incluso eliminarla. Ocurre cuando un plan a largo plazo se crea con alto detalle - utilizando equipos reales e intervalos anuales en lugar de ciclos de cinco años. Los bloques de cinco años aún pueden usarse en etapas posteriores, sin interrumpir el proceso de mediano plazo.

La planificación a mediano plazo confirma que el plan a largo plazo puede ejecutarse con la flota y tecnología disponibles. En otras palabras, esta etapa introduce elementos tácticos - cómo exactamente la empresa logrará sus objetivos a largo plazo en los próximos 5 a 10 años. No se requiere detalle excesivo; basta con confirmar la factibilidad conceptual.

Los gráficos de acarreo de material deben permanecer relativamente suaves, sin picos significativos, y mantener tanto la cantidad como la calidad del mineral. En general, deben alinearse con el plan a largo plazo. Respecto a los equipos, solo se consideran las reparaciones mayores que afectan la producción - típicamente dos semanas o más (este umbral puede variar según la experiencia del ingeniero). Los productos de esta etapa incluyen tablas, gráficos, wireframes y polilíneas cuando sea necesario.

Con esto, pasamos a la etapa final de planificación - la planificación a corto plazo.

En esta etapa de planificación, el detalle es fundamental. Aquí debemos considerar la mayor cantidad posible de condiciones operativas y vincular los procesos principales entre sí.

Estos procesos pueden incluir, por ejemplo:

• Levantamiento topográfico del bloque antes de la perforación
• Limpieza y preparación del bloque
• Relevantamiento y transferencia de datos para diseño + diseño del bloque
• Carguío de explosivos
• Voladura
• Inicio de la extracción

Todos estos procesos son conocidos por los ingenieros mineros, y la tarea del planificador es conectarlos en un flujo de trabajo coordinado para asegurar una extracción sistemática en el período de corto plazo. Un período típico de corto plazo es un mes - el marco temporal que debe planificarse con el mayor nivel de detalle. En general, la planificación a corto plazo puede abarcar desde tres meses hasta dos años, dependiendo de diversos factores como el tamaño del yacimiento. Por lo tanto, debemos conocer la asignación de equipos en cada momento de la ejecución del plan, más al menos un mes de anticipación.

Esta es la etapa de planificación más desafiante. Requiere más tiempo debido a la cantidad de factores que influyen, eventos inesperados y la naturaleza dinámica de las operaciones mineras.

Veamos qué se necesita ajustar y configurar en el proyecto de programación para pasar al modo de planificación a corto plazo:

1. Períodos de planificación. Ajustarlos según los requerimientos. En la mayoría de los casos, se usa una estructura combinada: un mes desglosado por días, los dos meses siguientes por semanas, y los meses restantes del año por meses. De esta forma, cada período transiciona suavemente al siguiente. También se puede agregar una capa anual adicional dividida en trimestres.

2. Ajuste de las áreas de planificación. Esto implica pasar de resultados más amplios basados en períodos o pushbacks a “segmentos” más pequeños y detallados de áreas.

3. Establecer una nueva secuencia de explotación para las áreas y configurar sus parámetros.
4. Diseñar y aplicar la red de acarreo.
5. Configurar los puntos de descarga y destinos de la planta de procesamiento.
6. Agregar excavadoras, asignar su productividad, definir períodos de reparación y establecer secuencias de extracción.
7. Ajustar los parámetros de explotación con base en los resultados de la planificación.

Luego, con base en el escenario configurado, las excavadoras comienzan a explotar el yacimiento, y podremos rastrear las posiciones de los frentes y la cantidad de material extraído en cada día del plan. Después, analizamos los resultados obtenidos y realizamos ajustes si es necesario.

También cabe destacar que la planificación a corto plazo puede igualmente utilizar un enfoque automatizado con búsqueda de secuencia óptima de extracción. En este caso, antes de asignar las excavadoras, podemos ejecutar un cálculo automático para verificar si los objetivos diarios deseados son alcanzables.

Análisis de resultados para la mejora continua

• Entonces, ¿cómo deberían verse los resultados de nuestra planificación?
• ¿Qué necesitamos ver de forma clara y transparente?
• ¿Qué indica que el plan es exitoso?

Todas estas respuestas se encuentran en la etapa de análisis de resultados. El primer y más representativo producto es el gráfico principal de RoM (Run of Mine). Una evaluación detallada de todos los resultados debe proceder solo después de que el planificador esté satisfecho con este gráfico. Si no es así, el análisis debe realizarse en la dirección opuesta - para identificar qué impide que el plan alcance los objetivos previstos.

Ahora, veamos el gráfico.

Puede verse algo así. El requisito clave es que incluya todos los indicadores esenciales: la cantidad de material valioso, la cantidad de estéril y la calidad. También se pueden agregar desgloses adicionales por tipos de roca, lo que hace el gráfico aún más informativo.

En nuestro paquete estándar, este gráfico se incluye por defecto, ya que es uno de los principales productos. También proporcionamos gráficos que muestran la distribución de la extracción de material - ya sea por excavadoras o por áreas. Esta información ayuda a determinar, a nivel general, si el plan se ha estructurado correctamente.

Estos gráficos son “en vivo”, lo que significa que podemos seleccionar cualquier indicador que queramos visualizar, y los datos se actualizarán instantáneamente. El siguiente tipo de producto analítico son las tablas - la parte más detallada y exigente, ya que contienen todos los matices y respuestas a la mayoría de las preguntas.

Tenemos varias tablas preparadas, y muestran lo siguiente:

1. Reporte de rendimiento de excavadoras en las áreas. Muestra, para cada intervalo de tiempo, qué excavadora extrajo qué volumen de material y con qué calidad.
2. Reporte de participación de áreas en el proceso de acarreo. Muestra de qué área y banco, durante qué período, qué volumen y calidad de material fue transportado.
3. Reportes de red de acarreo. Estos son extremadamente importantes, y la mayor parte del enfoque analítico debe centrarse aquí. 3.1 Reporte categorizado por puntos de carguío y tipos de material. Estos dos indicadores están separados. Todos los demás - como equipo de extracción, puntos de descarga, etc. - se agrupan, y los valores numéricos se calculan mediante promedios ponderados o métodos acumulativos, según el indicador. 3.2 Reporte categorizado por puntos de descarga, con todos los demás indicadores agregados de forma análoga al punto anterior. 3.3 Reporte categorizado por tipos de material. 3.4 Reporte de seguimiento del material transportado desde acopios a plantas de procesamiento. 3.5 Reporte general que combina todos los datos según los intervalos de explotación.

Los reportes de la sección 3 también calculan parámetros adicionales como las toneladas-kilómetro de transporte de material (TKM), altura de elevación y distancia de acarreo. Estos parámetros están entre los más importantes para el análisis y la toma de decisiones. Cuando sea necesario, cualquier tabla resultante puede usarse para generar un gráfico o exportarse a Excel para un análisis más profundo.

Otra funcionalidad útil es la capacidad de crear columnas virtuales. Estas columnas pueden contener cualquier fórmula para cálculos adicionales - incluso cálculos de producción de producto final. Para ello, solo se necesita la relación entre la calidad del material y la recuperación del producto, más el coeficiente de recuperación correspondiente y otros factores opcionales.

Una de las capacidades especiales de nuestro módulo de planificación es la red de acarreo. Se configura para satisfacer todas las restricciones definidas mientras selecciona la ruta de acarreo más corta.

Esta tarea es universal: puede evaluar cualquier escenario configurado, incluyendo restricciones de calidad en acopios o en la planta, capacidad máxima de acopio por intervalo, y más. También puede distribuir automáticamente los flujos de acarreo entre acopios según criterios de optimalidad.

Resumamos lo que proporciona un enfoque integral de planificación en K-MINE:

1. Cobertura completa de todo el ciclo de planificación minera - desde la planificación estratégica a largo plazo hasta los planes semanales y diarios a corto plazo, incluyendo sus diseños.
2. Transición fluida de una etapa de planificación a otra.
3. Información detallada y transparente para el análisis de resultados y la toma de decisiones informadas en situaciones complejas, gracias a que el ciclo completo de planificación se maneja en un solo entorno.
4. Sin necesidad de múltiples herramientas de software ni conversiones de formato de datos para mantener la continuidad del flujo de trabajo.
5. Maximización de la rentabilidad mediante la selección del escenario de desarrollo óptimo - logrado a través de módulos de planificación y diseño y la capacidad de crear numerosos escenarios.
6. Estabilización de la calidad del mineral entregado a la planta de procesamiento, reduciendo los costos de producción mediante una mejor mezcla.
7. Mayor eficiencia de los equipos al minimizar reubicaciones innecesarias.
8. Capacidades adicionales habilitadas por la integración de todos los módulos en un solo entorno construido sobre una base de datos unificada.
9. Reducción de riesgos y resultados negativos mediante la identificación temprana de problemas potenciales y medidas correctivas oportunas.
10. Maximización de la recuperación de recursos mediante un diseño óptimo de extracción - y mucho más.