Modelo de automatización para la interpretación del diseño geométrico de caminos usando redes neuronales con transferencia de conocimiento aplicado a la Industria de la Minería.

Abstract

A lo largo de la historia, la minería ha sido una actividad esencial en el desarrollo económico de Chile, durante el año 2022 esta industria significó un 12% del PIB, 60% de las exportaciones y aproximadamente un 10% de la participación de empleo total (BancoCentral, 2022). Es importante reconocer que gran parte de este aporte recae sobre la rentabilidad operacional de las empresas del sector, donde la principal palanca es la diferencia entre el precio del cobre y sus costos de producción. Dentro de los factores que afectan la productividad se encuentran: El factor político a través de leyes para la industria minera, lo que para el año 2018, provocó una caída de 289 mil toneladas de producción de cobre en comparación al año anterior (Reporteminero, 2019). También se presentan factores logísticos que empiezan a hacer mayor peso en los costos operacionales. Entre los principales, la expansión en las dimensiones en los rajos, que se hacen más largos y profundos generando un impacto directo en los factores críticos operacionales como la energía, agua y combustible. Además, se deben considerar los cuellos de botella en la velocidad, cantidad de material trasladado y tiempos de operación (Curry y col., 2014). Debido a lo anterior, notamos que, el éxito financiero de sus operaciones está fuertemente correlacionado con el rendimiento óptimo de sus sistemas. Es así como se desprende la importancia de una gestión dentro de los aspectos críticos. Según la OCDE, entre 1993 a 2015, se ha observado un descenso en el promedio anual del 4,7% en la productividad en Chile, llevando al punto que se requiere mas del doble de tiempo en comparación con países desarrollados para realizar la misma labor minera. Por ejemplo, en Chile se necesitan en promedio 67 horas para mover mil toneladas de material mientras que, en países como Suecia, Canadá, Australia y Estados unidos, rondan las 30 horas promedio. Dentro del mismo informe, la OCDE señala que una de las claves para mejorar la productividad es la investigación y desarrollo constante de las tecnologías junto a la innovación, donde Chile nuevamente se queda rezagado considerando que su valor agregado en minería respecto a estas materias es aproximadamente del 0,15% lo que está muy alejado del 2% de Australia, 1,5% de Estados Unidos y el 1% en Suecia (Reporteminero, 2018). Dentro de los costos de esta industria, esta el costo de transporte de material, el cual engloba: Inversión en activos tales como camiones y caminos mineros, consumo de insumos y mantención de los activos. Estos oscilan en promedio entre el 40% y 50% del costo total para minas profundas a rajo abierto.(InvestChile, 2021). Con respecto a la envergadura del impacto de estos costos, las empresas mineras se enfocan en optimizar la productividad y la reducción de costos, en donde, la capacidad de movilizar grandes volúmenes de material de forma eficaz pasa a ser esencial. En este contexto, los caminos mineros, los camiones y palas deberían ser considerados un activo importante dentro de la operación minera. Debido a que una buena construcción y prácticas de mantención son claves para operar con una flota de camiones a un costo eficiente (Regensburg & Tannant, 2001a). En efecto, las condiciones de un camino minero pueden afectar el desempeño de una mina tanto del lado de los costos como del lado de la productividad. Lo anterior se puede ver reflejado en la forma en la cual afecta a las condiciones de los factores críticos, tales como la velocidad de los camiones, un ejemplo de esto es el concepto de resistencia a la rodadura o sea la resistencia que ejerce el camino sobre la rotación de las ruedas de los vehículos, elemento que depende directamente del estado de los caminos y el cual presenta un comportamiento inversamente proporcional respecto a la velocidad máxima de los camiones y directo respecto al gasto de combustible. En otras palabras, a medida que aumenta la resistencia a la rodadura los camiones son incapaces de alcanzar su velocidad máxima, generando una menor productividad. Así mismo, el gasto de combustible aumenta significativamente provocando mayores costos. En un de caso estudio se determina que un aumento del 2% en la resistencia a la rodadura puede generar una disminución del 26% de la velocidad máxima de un camión con una carga límite de 400 toneladas (Soofastaei y col., 2015).