diseÑo de un modelo matemÁtico para el anÁlisis del
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UNEXPO. S. Madrid, F. Martínez. DISEÑO DE UN MODELO MATEMÁTICO PARA EL ANÁLISIS
DEL COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRADO DE TRANSPORTE DEL MINERAL
BAUXITA EN LA EMPRESA C.V.G. BAUXILUM.
X Jornadas de Investigación UNEXPO 2012
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Resumen— El presente trabajo consistió en un
análisis de investigación de operaciones para
diagnosticar el comportamiento del ciclo de
transporte de bauxita y diseñar medidas para
mejorar el desempeño del ciclo en la empresa
C.V.G. Bauxilum C.A; éste estudio fue realizado en
la Gerencia Ingeniería Industrial, basado en una
investigación del tipo proyecto factible, con un
diseño no experimental de campo. La recolección de
la información se realizó empleando técnicas como
la observación directa, fuentes de datos primarias y
secundarias, y entrevistas; con estos datos se
procedió a diseñar en el software de simulación
Arena 10.0 un modelo del sistema objeto de estudio,
mediante el cual se obtuvieron resultados acerca del
comportamiento del ciclo de transporte de bauxita
como un sistema de cola. Luego, se analizaron las
medidas de desempeño del mismo y en función de
ello se realizó un análisis de sensibilidad que
permitió el establecimiento de propuestas de
operación orientadas a maximizar la eficiencia del
ciclo.
Palabras Clave—— Gabarras, bauxita,
empujadores, ciclo, simulación.
I. INTRODUCCIÓN
C.V.G. Bauxilum como industria integrada del
aluminio, a través de las Operadoras de Bauxita y
Alúmina, tiene como misión la extracción del
mineral de bauxita de Los Pijiguaos y refinarlo en
Ciudad Guayana para la obtención de alúmina de
grado metalúrgico.
El proceso de producción de la bauxita se inicia
con la explotación por métodos convencionales de
las minas a cielo abierto. La bauxita es extraída
directamente de los diferentes bloques de la mina,
con el objeto de obtener la calidad requerida del
mineral. Posteriormente se realiza el acarreo del
mineral con camiones roqueros a la estación de
trituración y luego al área de homogenización. El
mineral es transferido por ferrocarril desde el área
de homogeneización hasta el puerto El Jobal. El
área de almacenamiento está constituida por cuatro
(4) patios de apilado; apiladores y recuperadores;
una cinta transportadora; un cargador de gabarras
móvil.
Finalmente el mineral es transportado por vía
fluvial, dispuesto en trenes de gabarras que son
propulsadas por empujadores, desde el puerto El
Jobal hasta la planta de alúmina en Ciudad
Guayana, en un recorrido de 650 Km.
Dicho sistema de transporte de bauxita ha sido
utilizado desde hace 18 años por C.V.G. Bauxilum,
incluyendo en los últimos años algunos cambios en
el mismo, con el fin de adaptarse a nuevas
circunstancias con la construcción del segundo
puente sobre el Río Orinoco, y un conjunto de
factores que en cierta forma han alterado las
actividades en el sistema.
El presente estudio está orientado al análisis del
sistema integrado de transporte del mineral bauxita,
ya que las metas anuales para el mismo se han visto
afectadas, sobre todo para el año 2010. Para dicho
análisis se diseñó un modelo matemático que
representa dicha situación y se utilizó como base los
datos históricos de la temporada, de esta manera se
pudo examinar en forma detallada el
comportamiento del sistema de transporte y se
aplicó un análisis de sensibilidad para establecer
propuestas de funcionamiento orientadas a
DISEÑO DE UN MODELO MATEMÁTICO PARA EL ANÁLISIS DEL
COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA INTEGRADO DE TRANSPORTE DEL
MINERAL BAUXITA EN LA EMPRESA C.V.G. BAUXILUM
Madrid, Shindey; Martínez, Félix.
Universidad Nacional Experimental Politécnica ―Antonio José de Sucre‖ (UNEXPO)
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maximizar la eficiencia del ciclo.
De acuerdo con la finalidad del estudio, el trabajo
de grado está estructurado de la siguiente manera:
El artículo se organiza de la siguiente manera: la
sección 2 Desarrollo, conformado por: el Problema,
Generalidades de la empresa, Marco teórico, Marco
metodológico, Situación actual, Diseño del modelo
de simulación, Resultados y discusión, Análisis de
sensibilidad y, finalmente, se presentan las
conclusiones y recomendaciones.
II. DESARROLLO
1. Planteamiento del Problema
C.V.G. Bauxilum, es una empresa conformada
por dos (02) operadoras, una ubicada en Los
Pijiguaos que se encarga de la explotación de las
minas y extracción del mineral bauxita, el cual es
posteriormente trasladado a la otra operadora
ubicada en la zona industrial Matanzas, Ciudad
Guayana, ésta última se encarga de transformar
dicha materia prima a través del proceso químico
Bayer, y así obtener finalmente Alúmina de grado
metalúrgico.
El traslado de bauxita desde El Jobal, en Los
Pijiguaos, hasta donde es finalmente descargada en
Matanzas, se realiza vía fluvial, en trenes de
gabarras que son empujadas por embarcaciones, y
sólo durante los meses del año cuando el nivel de
río Orinoco sube lo suficiente para ser navegable.
Por esta circunstancia el traslado de bauxita se
realiza durante ocho (08) meses del año, el cual es
un período comprendido desde mayo hasta
diciembre, en el cual se debe almacenar el mineral
en la planta para los meses restantes.
C.V.G. Bauxilum actualmente mantiene contratos
vigentes con dos (02) empresas transportistas
encargadas del traslado vía fluvial del mineral
bauxita; Dichas empresas cuentan con una serie de
activos propios como empujadores, gabarras entre
otros, necesarios para dar cabal cumplimiento a su
misión como empresas transportistas.
Durante más de 18 años el sistema de transporte
de bauxita ha funcionado a plenitud, sin embargo,
en la actualidad se presentan un conjunto de factores
(climático, siniestros de equipos, entre otros) que
han alterado las actividades normales del sistema.
Es importante destacar que a partir del año 2003
con la construcción del segundo puente sobre el río
Orinoco, el sistema de navegación con los trenes de
gabarras, se vio modificado debido al estrecho
espacio existente entre los pilares del tramo
principal del puente y la corriente del río que según
el INEA (Instituto Nacional de Espacio Acuático),
no hace posible la navegación de los trenes, que por
lo general se conforman entre 20 y 25 gabarras, por
lo que el arribo y zarpe de los empujadores con los
trenes ya conformados se empezó a realizar desde la
milla 201.
A su vez se integraron en el proceso las llamadas
―actividades complementarias‖ las cuales
comprenden las actividades de trasladar las gabarras
vacías en grupo de cuatro (04) o seis (06) desde la
milla 192, de manera de conformar el tren en la
milla 201; Para el proceso de descarga, una vez que
el empujador arriba a la milla 201 con el tren
cargado, entran en el proceso las actividades
complementarias para trasladar las gabarras
cargadas de igual forma en grupos de cuatro (04) o
seis (06), hasta la milla 192, que es donde se realiza
la descarga del mineral. Dichas actividades
complementarias son realizadas por empujadores de
apoyo, dos (02) por cada empresa transportista.
Por otro lado, el 08/02/2010 el
apilador/recuperador STR-71-201, equipo que se
utiliza para apilar y recuperar bauxita en el patio
principal de almacenamiento (PA3) con una
capacidad de 1.000.000 de toneladas, sufrió un
siniestro, quedando fuera de servicio, por lo que
C.V.G. Bauxilum se vio limitada en su capacidad de
descarga, debido a las restricciones de
almacenamiento, lo cual terminó afectando las
metas anuales de transporte de bauxita.
Ahora bien, la principal inquietud que se deriva
de la situación planteada para el año 2010, es
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examinar de cerca tanto el comportamiento dado en
el sistema integrado de transporte de bauxita, como
los factores que de alguna manera pudieron afectar
al mismo.
Tomando en cuenta lo anterior, la Gerencia
Manejo de Materiales solicitó a la Gerencia
Ingeniería Industrial, realizar un estudio de las
estadísticas llevadas para el control de movimiento
de trenes de la temporada 2010, a objeto de analizar
las diferentes etapas que comprenden el ciclo
completo de transporte de bauxita, lo cual incluye
los procesos integrados de carga, transporte y
descarga del mineral.
Además se pretende determinar los factores que
influyeron en la ineficiencia del mismo, y de esta
manera establecer propuestas de cambio que se
orienten a la mejora de dichos procesos,
estableciendo las variables óptimas bajo las cuales
se deberían efectuar las actividades, garantizando el
cumplimiento de tonelaje mínimo a transportar.
1.Objetivos
1.1.Objetivo General
Diseñar un modelo matemático para analizar el
comportamiento del sistema integrado de transporte
de bauxita en la empresa C.V.G. Bauxilum.
1.2 Objetivos Específicos
Diagnosticar la situación actual del sistema
integrado de transporte y de bauxita en
C.V.G. Bauxilum.
Determinar las diferentes variables que
intervienen en el desarrollo de los procesos
de carga, transporte y descarga de bauxita.
Formular la lógica de un modelo matemático
que represente el comportamiento para el
año 2010 del sistema.
Validar el modelo matemático.
Derivar del modelo de simulación una
solución referida a dicho comportamiento
del sistema.
Aplicar un análisis de sensibilidad para
evaluar distintos escenarios posibles de
operación que maximicen la eficiencia del
sistema.
1.3 Justificación
Realizar un diagnóstico detallado acerca del
comportamiento del sistema de transporte de
bauxita para el año 2010, donde se puedan
identificar los factores que pudieron incidir en el
desempeño del mismo y de esta manera determinar
las condiciones óptimas para el desarrollo del
proceso, esto, es de gran utilidad para la empresa, ya
que permite la toma de decisiones que conllevan
diversos beneficios como: menores costos en las
inversiones de dichos procesos, el almacenaje del
mineral para meses venideros, el normal
funcionamiento para el proceso de alimentación a la
planta y cumplimiento de los contratos establecidos
con terceros.
1.4 Alcance
La presente investigación abarcará un estudio
comparativo basado en el análisis del
comportamiento del sistema integrado de transporte
del mineral bauxita, para los años 2007 y 2010, a
través de la elaboración de un modelo de simulación
que permita estudiar las operaciones fluviales. Esto
incluye un análisis estadístico basado en datos
históricos de los tiempos de operación de los
procesos de carga, transporte y descarga para validar
la situación en el año 2010, y que serán tomados
como datos de entrada para desarrollar la
simulación. Los resultados obtenidos reflejarán el
comportamiento del sistema para el año 2010, a
partir del cual se modificarán las variables del
modelo estableciendo posibles escenarios de
operación que servirán de apoyo para la toma de
decisiones y plantear propuestas de mejora
orientadas principalmente a cumplir los
compromisos propios de la Empresa con respecto a
la producción.
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2 Generalidades de la empresa
C.V.G. Bauxilum como industria integrada del
aluminio, a través de las Operadoras de Bauxita y
Alúmina, tiene como misión la extracción del
mineral de bauxita de los Pijiguaos y refinarlo en
Ciudad Guayana para la obtención de alúmina de
grado metalúrgico.
2.1 Ubicación geográfica
C.V.G. Bauxilum – Matanzas, se encuentra
ubicada al Sur Oriente del país, en ciudad Guayana
– Estado Bolívar, en la Zona Industrial Matanzas,
parcela 523-01-02, Avenida Fuerzas Armadas,
frente a la empresa C.V.G. Venalum; sobre el
margen derecho del Río Orinoco, aproximadamente
a 350 kilómetros de su desembocadura y a 17
kilómetros de su confluencia con el Río Caroní.
Cubre un área de 841.000 metros cuadrados.
2.2 Marco teórico
2.2.1 Antecedentes de la investigación
Para desarrollar este estudio, fue útil la revisión
de investigaciones anteriores que aplicaron la teoría
de colas y teoría de la simulación a las actividades
de transporte fluvial. Estos trabajos sirvieron de
referencia y sustento para dar solución a la
problemática planteada, entre ellos se tiene los
siguientes:
Por otra parte, Rondón en su trabajo titulado [4]
―Diseño de un modelo lógico matemático para la
optimización del ciclo de acarreo de mineral de
hierro en la empresa C.V.G. Ferrominera Orinoco,
C.A." también aportó información de interés para
esta investigación ya que consistió en un análisis de
investigación de operaciones para optimizar las
medidas de desempeño del ciclo de acarreo de
mineral de hierro en la empresa CVG Ferrominera
Orinoco C.A; en el cual se procedió a diseñar en el
software de simulación Arena 10.0, un modelo del
sistema objeto de estudio, mediante el cual se
obtuvieron resultados acerca del comportamiento
actual del ciclo de acarreo. Luego, se realizó un
análisis de sensibilidad que permitió el
establecimiento de propuestas de operación
orientadas a maximizar la eficiencia del ciclo.
2.2.2 Teoría de sistemas
Prawda en [6] define que un sistema ―es una
colección de componentes que interactúan entre sí
como una unidad, para la consecución de un
propósito explicito, o implícitamente definido‖. En
los procesos de simulación de cualquier sistema se
deben definir los siguientes parámetros:
Componentes: Cualquier parte importante del
sistema. (Un sistema puede tener varios
componentes).
Atributo: Se refiere a las propiedades de
cualquier sistema. (Un componente puede
tener varios atributos).
Actividad: Cualquier proceso que causa
cambios en el sistema.
Estado del sistema: Descripción de los
componentes, sus atributos y actividades de
un sistema, en un determinado periodo de
tiempo.
2.2.3 Teoría de Simulación
Según Kelton, Sadowski & Sadowski [3], la
simulación ―es una amplia colección de métodos y
aplicaciones, que permiten imitar el
comportamiento de un sistema real. La simulación,
puede ser un término extremadamente general, que
se aplica en muchos campos, industrias y otras
aplicaciones‖.
Simulación de eventos discretos
Como Taha indica precisa en [7], los modelos
discretos están relacionados principalmente con el
estudio de líneas de espera, cuyo objetivo es
determinar medidas como el tiempo de espera
promedio y el tamaño de la cola. Esas medidas solo
cambian cuando entra o sale un cliente al sistema.
En todos los demás momentos nada sucede en el
sistema, desde el punto de vista de reunir datos
estadísticos.
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2.2.4 Modelo de simulación
Como definen Kelton, Sadowski & Sadowski en
[3], es la representación de un sistema desarrollado
con el propósito de estudiar ese sistema. El modelo
debe ser lo suficientemente detallado o válido para
que sirva como base para tomar una decisión tal y
como si se tratara de un experimento en el sistema
real.
Un modelo de simulación es definido también
como un modelo descriptivo de un proceso o
sistema, que usualmente incluye parámetros para
representar diferentes configuraciones del sistema o
proceso. Puede ser usado para experimentar, evaluar
y comparar muchos escenarios alternativos. Los
resultados que entrega son la predicción del
rendimiento e identificación de los problemas del
sistema (ver Figura 1).
Figura 1. Esquema de un modelo de simulación
Law y Kelton en [3], plantean una serie de pasos
o estructura básica a seguir para realizar un
completo y ordenado estudio de simulación. Las
fases propuestas van desde el reconocimiento y
formulación del problema, hasta la final
presentación de los resultados obtenidos. Los pasos
que estos autores plantean son los siguientes:
1. Comprensión del sistema real y planteamiento
claro de los objetivos del estudio.
2. Recogida de datos y formulación del modelo
conceptual.
3. Creación del programa utilizando el software
adecuado.
4. Verificación del programa: ¿Refleja realmente
el modelo conceptual deseado?
5. Validación del modelo: ¿El modelo representa
fielmente el sistema real?
6. Experimentación.
7. Análisis de los resultados de la simulación.
8. Presentación de las conclusiones del estudio.
2.3 Marco metodológico
2.3.1 Tipo de investigación
De acuerdo con la problemática que se plantea, la
presente investigación se establece como Proyecto
Factible, que de acuerdo con el Manual para la
Presentación de Trabajos de Grado de la
Universidad Pedagógica Experimental Libertador -
UPEL- en [8], consiste en:
―La elaboración de una propuesta de un modelo
operativo viable o una solución posible a un
problema de tipo práctico para satisfacer
necesidades de una institución o grupo social. La
propuesta debe tener apoyo, bien sea en una
investigación de campo, o en una investigación de
tipo documental; y debe referirse a la formulación
de políticas, programas, métodos o procesos‖.
Tomando en cuenta lo anterior, este es el tipo de
investigación más idónea debido a que, con la
realización de este estudio se plantearán propuestas
orientadas a la mejora u optimización del sistema
integrado de transporte del mineral bauxita de la
empresa, basado en el análisis de datos históricos.
Además es descriptiva pues, pretende registrar
datos históricos acerca del transporte de bauxita,
analizar e interpretar la situación actual del proceso.
2.3.2 Diseño de la investigación
El diseño de la investigación viene a ser la
estrategia general que se adoptó para responder al
problema planteado, en el caso de este estudio
corresponde a un diseño no experimental que según
Rojas en [5]: ―Las investigaciones por muestra con
diseño no experimental suponen la comprobación
empírica de un conjunto de preguntas de
investigación, las cuales se desprenden de los
objetivos de investigación‖.
De acuerdo con lo anterior, este tipo de diseño de
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investigación es el que más se adapta al presente
estudio pues, a través del análisis y procesamiento
de las variables que se tienen por medio de la
simulación se dará respuesta a cada uno de los
objetivos planteados.
2.3.3 Población y muestra
Para dar respuesta al problema planteado es
necesario establecer la población objetivo. De
acuerdo con Arias en [1] esta es considerada: ―un
conjunto finito o infinito de elementos con
características comunes para los cuales serán
extensivas las conclusiones de la investigación‖.
La población está delimitada por el problema y
los objetivos de estudio, es por ello, que en el caso
de esta investigación corresponde a las etapas que
forman parte del ciclo de transporte del mineral
bauxita entre las cuales se tiene:
Operaciones de carga en el Jobal – Los
Pijiguaos.
Navegación Los Pijiguaos – Milla 201,
Matanzas.
Actividades complementarias, navegación
Milla 201 – Milla 192.
Operaciones de descarga en la Milla 192.
En vista de que el ciclo de transporte será
estudiado a plenitud para comprender el desempeño
de todo el sistema, la muestra es coincidente con la
población objetivo.
2.3.4 Recursos
Para el desarrollo y la estructura formal de este
trabajo se utilizaron como apoyo lo siguiente:
Software Word: por medio de éste se pudo
desarrollar de forma consecuente la
estructura del presente informe.
Software Excel: A través de éste se elaboró la
base de datos correspondiente a los tiempos
de ejecución de las etapas del ciclo, datos
que servirán para alimentar el programa de
simulación.
Software Arena: Con la utilización de esta
herramienta se simulará el comportamiento
del sistema real, y se obtendrán medidas de
eficiencia del sistema a través del diseño de
un modelo.
2.3.4 Procedimiento
A continuación se muestra el procedimiento que
se llevó a cabo para la obtención y análisis de la
información manejada para la presente
investigación:
1. Recopilación de la información bibliográfica
sobre el control y movimiento de trenes de bauxita
para los años 2007 y 2010.
2. Entrevista con el personal de la
Superintendencia Operaciones Portuarias, con el fin
de conocer aspectos relacionados con los procesos
de carga, transporte y descarga de bauxita.
3. Revisión de informes de años anteriores,
relacionados al transporte de bauxita, con el fin de
analizar la metodología utilizada por la Gerencia
Ingeniería Industrial de C.V.G. Bauxilum.
4. Tabular la información recolectada a fin de
elaborar una base de datos que posteriormente serán
introducidos en el programa de simulación.
5. Diagnóstico y análisis de la situación del
sistema integrado de transporte del mineral bauxita
para el año 2010.
6. Formulación de un modelo lógico-matemático
que idealice el ciclo que cumplen los trenes de
gabarras, y permita la optimización del mismo.
7. Validación del modelo matemático.
8. Derivar de dicho modelo, una solución que
permita conocer el desempeño del sistema.
9. Aplicar un análisis de sensibilidad para evaluar
distintos escenarios de operación que maximicen la
eficiencia del sistema.
10. Establecer una propuesta de mejora en
función de los resultados obtenidos del estudio.
2.4 Situación actual
Para dar respuesta a la problemática planteada se
hace necesario conocer el sistema en estudio, sus
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características, componentes y atributos a través de
los cuales dichos componentes se interrelacionan y
hacen posible el cumplimiento del propósito de
diseño.
2.4.1 Características del sistema integrado de
transporte de bauxita
El sistema integrado de transporte de bauxita y
todos los procesos que lo conforman, son
considerados por C.V.G. Bauxilum fundamentales
para el suministro de la principal materia prima y
buen funcionamiento de la planta. Sus
características son:
El sistema está conformado por seis (06)
empujadores principales, encargados de la
navegación entre Matanzas y Los Pijiguaos,
cuatro (04) empujadores de apoyo, los
cuales se encargan de ejecutar las
actividades complementarias en Matanzas, y
146 gabarras en operación.
Su propósito es el traslado del mineral
bauxita, el cual representa la principal
materia prima de la planta, desde el puerto
El Jobal en Los Pijiguaos, hasta la planta de
alúmina en Matanzas, Ciudad Guayana.
La navegación se realiza a través del Río
Orinoco, en un recorrido de 650 km.
El sistema fue diseñado para transportar a
través de los trenes de gabarras y los
empujadores, un mínimo de 4.600.000
toneladas de bauxita anualmente.
2.4.2 Componentes del sistema integrado de
transporte de bauxita
2.4.3 Muelle de descarga
El muelle de descarga de C.V.G. Bauxilum se
encuentra ubicado en el margen derecho del río
Orinoco, en la milla 192 y posee una estructura de
acero; consta de dos (02) grúas (GMS-2 y GMS-3)
encargadas de ejecutar las operaciones de descarga
de gabarras. En él atracan tres (03) gabarras a la
vez, cada una de 60m de largo, de las cuales una se
encuentra en espera para iniciar la descarga,
mientras las otras dos están en medio del proceso
con las dos grúas mencionadas anteriormente
trabajando simultáneamente.
2.4.4 Milla 201
La milla 201 del río Orinoco es un punto de
amarre cercano al muelle de descarga de C.V.G.
Bauxilum (milla 192), el cual fue establecido en la
temporada de navegación del año 2003 con la
construcción del segundo puente sobre el río
Orinoco.
La milla 201 es una estación donde se llevan a
cabo actividades como la conformación y acople de
los trenes vacíos que deben zarpar hacia El Jobal y
el desacople y desarme de los trenes cargados que
arriban y que posteriormente deben ser descargados
en el muelle de C.V.G. Bauxilum.
Esta estación o punto de amarre fue establecida
como tal y destinada para las actividades antes
mencionadas, debido a la imposibilidad de navegar
a través de los pilares principales del puente
Orinokia, con un tren completo de gabarras.
2.4.5. Muelle de carga
El muelle de carga de C.V.G. Bauxilum se
encuentra ubicado en el margen derecho del río
Orinoco, en la milla 545, en el puerto El Jobal. (Ver
Figura 5.4). Es un muelle de dos (02) puestos fijos,
con estructura y pilotes de concreto armado. En
cuanto al puesto de atraque, posee una rampa para
carga general. Las operaciones de carga en las
gabarras son ejecutadas por un cargador móvil
continuo de 3.600 TM/HR para formar trenes de 16,
20 o 25 gabarras para un total por viaje de 35.000 a
45.000 TM.
Las embarcaciones encargadas de realizar el
transporte de trenes de gabarras, río arriba y río
abajo, son llamadas empujadores o
motoempujadores.
Hoy en día se tiene una disponibilidad de seis (06)
empujadores principales o de travesía, de los cuales
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tres pertenecen a la empresa transportista TMCA y
los otros tres a la empresa ACBL.
Por otro lado, en el muelle de carga en el Jobal y
en el de descarga en Matanzas, funcionan otros
empujadores más pequeños y de menor capacidad,
denominados como empujadores de apoyo, que se
encargan del traslado de gabarras en cortas
distancias.
2.4.5 Trenes de gabarras
El transporte fluvial de bauxita a través del río
Orinoco es hecho a través de convoyes o grupos de
16, 20 y 25 gabarras de 1.500 - 2.000 t cada una con
1 ó 2 empujadores.
Actualmente se opera con un total de 146
gabarras, de las cuales 71 corresponden a la empresa
transportista TMCA y 75 gabarras a la empresa
ACBL.
2.4.6 Canales de información del sistema
Una vez estudiados los componentes que
conforman el sistema integrado de transporte de
bauxita y los atributos que poseen cada uno, es
importante dar a conocer el medio a través del cual
se interrelacionan estos componentes. En este caso,
el medio o vía de comunicación es el río Orinoco.
El Río Orinoco constituye un canal de vital
importancia, dado que es la salida al mundo de la
producción de la Zona de Desarrollo de Guayana, y
es también la entrada en donde se reciben los
insumos necesarios para las diferentes Industrias.
Este es una arteria fluvial indispensable para la vida
económica de Ciudad Guayana y constituye uno de
los elementos de transporte de menor costo y alta
eficiencia.
2.5. Ciclo de transporte del mineral bauxita
2.5.1 Descripción del ciclo de transporte
Es definido como una serie de eventos operativos
realizados por los trenes de gabarras y los
empujadores, el cual comprende un viaje de ida al
puerto El Jobal, el proceso de carga del tren, un
viaje de vuelta a Matanzas y el proceso de descarga.
De manera general, el ciclo de transporte involucra
las siguientes actividades:
1. Acople de gabarras vacías para conformar el
tren, en la milla 201 en Matanzas.
2. Navegación desde la milla 201 hasta el puerto
El Jobal, con el tren de gabarras vacías propulsado
por el empujador.
3. Carga del mineral bauxita en el tren de
gabarras, en el puerto El Jobal.
4. Transporte del mineral bauxita en los trenes,
desde el muelle de carga en el puerto El Jobal hasta
la milla 201, en Matanzas.
5. Desacople del tren de gabarras cargadas, en
grupos de cuatro (04) o seis (06) gabarras, para ser
acopladas a empujadores de apoyo.
6. Traslado de grupos de cuatro (04) a seis (06)
gabarras cargadas, propulsadas por empujadores de
apoyo desde la milla 201 hasta los puntos de
amarre, ubicados en los alrededores del muelle de
descarga en la Milla 192.
7. Descarga del mineral bauxita mediante los
sistemas de grúas.
8. Las gabarras que van siendo descargadas son
llevadas a los puntos de amarre, por los
empujadores de apoyo, hasta completar grupos de
seis (06) gabarras.
9. Traslado de grupos de gabarras (de cuatro (04)
a seis (06) gabarras) vacías propulsadas por los
empujadores de apoyo, desde los puntos de amarre
cercanos al muelle de descarga hasta la milla 201,
donde serán atrincadas nuevamente para formar un
tren y continuar el ciclo.
Tomando en cuenta lo anterior, el ciclo de
transporte de bauxita se puede describir
detalladamente de la siguiente manera:
Inicia en la milla 201 del Río Orinoco, una vez
que ha sido conformado el tren de gabarras vacías,
en el cual son acopladas entre 16 y 25 gabarras al
empujador que se encarga de propulsarlas hasta el
puerto El Jobal, en Los Pijiguaos, en el cual se
realizan las operaciones de carga de bauxita.
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143
El mineral bauxita a despachar proviene de las
pilas ubicadas en cuatro (04) patios de apilado con
capacidad de 150.000 t cada uno, que a través de un
sistema compuesto por equipos apiladores, de
recuperación, cintas transportadoras y un cargador
de gabarras móvil, retiran el mineral de las pilas y lo
trasladan hasta las gabarras vacías; además de ello
cuentan con una balanza de pesaje que registra la
cantidad de mineral despachada.
Culminadas las operaciones de carga, se elaboran
los documentos de despacho y se da la orden de
zarpe, el tren cargado de mineral se dirige río abajo
rumbo a la milla 201 en Matanzas.
Una vez que el empujador y el respectivo tren
cargado se encuentran en las cercanías de la milla
201, se da la orden de atraque en la misma, y se da
inicio a las actividades complementarias, las cuales
consisten en desacoplar el tren un grupos de cuatro
(04) o seis (06) gabarras, para ser acoplados a
empujadores de apoyo que se encargan de su
traslado hacia los puntos de amarre en los
alrededores del muelle de descarga en la milla 192.
La ejecución de las actividades complementarias
se incluyó dentro del sistema integrado de
transporte de bauxita a partir del año 2003, con la
construcción del segundo puente sobre el río
Orinoco, ya que no es posible navegar a través de
los pilares base del tramo principal del puente, con
trenes de gabarras completos (entre 25 y 30
gabarras), por tanto, se establece una estación en la
milla 201, desde donde se realizan las operaciones
de acople y desacople de los trenes, por los
empujadores de apoyo, y se ejecuta el zarpe y arribo
de los empujadores principales con los trenes
completos.
Una vez cumplidas las actividades
complementarias, las gabarras acopladas a los
empujadores de apoyo son atracadas en el punto de
amarre correspondiente para cada empresa
transportista, mientras se descargan las gabarras
dispuestas en el muelle de descarga.
Finalmente se da por concluido el ciclo cuando
las gabarras que ya han sido descargadas son
acopladas nuevamente en grupos de cuatro (04) o
seis (06) a los empujadores de apoyo, para ser
trasladadas hasta la milla 201 donde conformaran
un nuevo tren.
2.6 Diseño del modelo de simulación
2.6.1 Definición del sistema objeto de estudio
A través de la simulación del sistema integrado de
transporte de bauxita se describió dicho proceso y
las operaciones que lo conforman; para ello es
necesario diseñar un modelo representativo, en base
al cual se va a experimentar, evaluar y comparar
escenarios alternativos de operación, luego los
resultados obtenidos indicarán el rendimiento del
sistema y se podrán identificar los problemas en el
mismo. A continuación se muestra el sistema objeto
de estudio (Ver Figura 2).
Figura 2. Modelo de Simulación del Ciclo de
transporte de bauxita de la empresa C.V.G.
Bauxilum.
Para iniciar la corrida se especificó como
horizonte de tiempo una temporada de navegación,
es decir, 240 días, con un número de replicaciones
igual a 35 de manera tal que los resultados de la
corrida puedan ser más confiables y tomando en
cuenta un período de calentamiento de 3 meses
equivalente a 90 días.
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144
2.6.2 Modelos de Optimización
Una vez obtenidos los resultados del
funcionamiento actual del sistema integrado de
transporte de bauxita, referidos a los tiempos de
operación de los empujadores, flujo de clientes
(trenes) en el sistema, así como el nivel de
inventario en cuanto a las toneladas transportadas,
estos fueron analizados detalladamente observando
así las áreas de menor eficiencia. En función de ello
se diseñaron propuestas de optimización basadas en
la evaluación de distintos escenarios de operación.
Para la obtención y manejo de estos escenarios, se
utilizó la herramienta del Software Arena 10.0,
denominada Process Analyzer (Analizador de
Procesos), mediante la cual se diseñaron y
evaluaron los escenarios de operación; se
manipularon las variables de control más
importantes que pudieran maximizar o minimizar
las medidas de desempeño o variables de respuesta,
y así poder tomar decisiones en función de varias
alternativas.
Figura 3. Pantalla de la herramienta Process
Analyzer
En la Figura 3, se muestra la pantalla de la
herramienta Process Analyzer, la cual se divide en
tres (03) aspectos, los referidos a las propiedades de
los escenarios indicándose el nombre de escenario y
el número de replicaciones; luego las columna
referida a las variables de control que serán
modificadas para evaluar los cambios en las
variables de respuesta o medidas de desempeño.
2.7 Resultados
Una vez realizada la corrida de simulación se
obtuvieron los resultados de la situación actual del
ciclo de transporte de bauxita, y en función de ello
se establecieron los cambios necesarios, en busca de
optimizar el proceso objeto de estudio.
2.7.1 Resultados de la simulación
2.7.1.1 Tiempo total promedio en el sistema de
los empujadores de la empresa TMCA
Tabla I. Tiempo total promedio de los
empujadores TMCA.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Tiempo de
servicio (carga) 15,20 0,63 5,27
Tiempo de
navegación 54,47 2,26 18,92
Tiempo de
espera 218,21 9,09 75,79
Tiempo Total 287,88 11,98 100
Gráfico 1. Tiempo total promedio de
empujadores de TMCA.
Los resultados de la Tabla I y del Gráfico 1
indican que el tiempo total promedio que tarda un
empujador perteneciente a la empresa TMCA en
realizar el ciclo de transporte de bauxita,
corresponde a 287,88 horas, aproximadamente
11,98 días. Este tiempo está constituido a su vez por
el tiempo de servicio en el sistema con 15,20 horas,
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aproximadamente 0,63 días, el tiempo de
navegación en el sistema con 54,47 horas
aproximadamente 2,26 días y el tiempo de espera en
el sistema con un promedio de 218,21 horas
aproximadamente 9,09 días.
Es importante destacar que el tiempo de servicio
representa solamente el tiempo de carga del tren que
transporta el empujador en cuestión, el tiempo de
descarga no es tomado como parte del tiempo del
empujador en el sistema, pues, las operaciones de
descarga de los trenes son llevadas a cabo de
manera independiente al empujador que los
transporta.
Respecto a los resultados se puede apreciar que el
tiempo de espera representa la mayor proporción del
tiempo total promedio con un 75,79% lo que
demuestra la existencia de actividades u
operaciones que ocasionan ineficiencia en el ciclo.
Esto se debe principalmente a que el empujador
invierte mucho tiempo en Matanzas para reiniciar la
travesía.
2.7.1.2 Tiempo de espera promedio de los
empujadores de la empresa TMCA
Tabla II. Tiempo de espera promedio de los
empujadores TMCA.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Operaciones de
carga 100,99 4,20 46,28
Tiempo en
Matanzas 117,22 4,88 53,71
Tiempo Total 218,21 9,09 100
Gráfico 2. Tiempos de espera promedio de los
empujadores TMCA.
En los resultados de la Tabla 2 y del Gráfico 2, se
indica que el tiempo de espera promedio en el
sistema es de 218,21 horas aproximadamente 9,09
días; en el cual el 53,71% del tiempo
correspondiente a 117,22 horas aproximadamente
4,88 días; esto se debe a la estadía en Matanzas una
vez que ha arribado con un tren cargado, y debe
esperar por un nuevo tren vacío para reiniciar la
travesía. La principal consecuencia que se deriva de
este comportamiento es que a mayor tiempo pase el
empujador en Matanzas, aumentará el tiempo de
ciclo, lo que ocasiona la disminución en la cantidad
de viajes que realizará durante la temporada.
2.7.1.3 Tiempo total promedio en el sistema de
los empujadores de la empresa ACBL
Tabla III. Tiempo total promedio de los
empujadores ACBL.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Tiempo de
servicio (carga) 22,60 0,94 9,32
Tiempo de
navegación 54,60 2,27 22,53
Tiempo de
espera 165,13 6,88 68,14
Tiempo Total 242,33 10,09 100
Gráfico 3. Tiempo total promedio de
empujadores ACBL.
Los resultados de la Tabla 3 y del Gráfico 3,
indican que el tiempo total promedio que tarda un
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empujador de la empresa ACBL en realizar el ciclo
corresponde a 242,33 horas, aproximadamente
10,09 días. Este tiempo está constituido a su vez por
el tiempo de servicio en el sistema con 22,60 horas,
aproximadamente 0,94 días y que de igual forma
para TMCA representa únicamente las actividades
de carga, el tiempo de navegación en el sistema con
54,60 horas aproximadamente 2,27 días y el tiempo
de espera en el sistema con un promedio de 165,13
horas aproximadamente 6,88 días.
De esta manera, el tiempo de espera representa la
mayor proporción del tiempo total promedio con un
68,14% lo que señala la existencia de actividades
que pueden estar ocasionando demoras en el ciclo.
De igual modo, del comportamiento ya expuesto
para los empujadores de TMCA, los de la empresa
ACBL presentan la misma situación.
2.7.1.4 Tiempo de espera promedio de los
empujadores de la empresa ACBL
Tabla IV. Tiempo de espera promedio de
empujadores ACBL.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Operaciones de
carga 78,51 3,27 47,54
Tiempo en
Matanzas 86,62 3,60 52,45
Tiempo Total 165,13 6,87 100
Gráfico 4. Tiempos de espera promedio de los
empujadores ACBL.
En los resultados de la Tabla IV y del Gráfico 4,
se indica que el tiempo de espera promedio en el
sistema es de 165,13 horas aproximadamente 6,87
días; en el cual el 52,45% del tiempo
correspondiente a 86,62 horas aproximadamente
3,60 días; esto se debe a la estadía en Matanzas de
los empujadores para reiniciar la travesía con un
nuevo tren vacío.
El otro 47,54% del tiempo correspondiente a
78,51 horas aproximadamente 3,27 días, viene dado
por la seria de tiempos de espera o demoras que se
presentan durante la ejecución de las operaciones de
carga como espera por disponibilidad del muelle y
preparación de los documentos de la carga.
2.7.1.5 Tiempo total promedio de los trenes en
el sistema
En la siguiente Tabla se presenta un resumen de
los resultados obtenidos en el modelo de simulación
en lo relacionado con los tiempos de los diferentes
tipos de trenes dentro del sistema.
Tabla V. Tiempo total promedio de trenes.
Tiempos
Promedios
Trene
s 16
gabarras
Trene
s 20
gabarras
Trene
s 25
gabarras
Tiempo de servicio
(Hrs) 39,39 48,39 57,39
Operaciones
de carga (%)
Operaciones
de descarga
(%)
38,58
61,41
39,05
60,94
39,37
60,62
Tiempo de
navegación (Hrs) 54,53 54,53 54,53
Tiempo de espera
(Hrs) 182,23 177,58 163,36
Operaciones
de carga (%)
Operaciones
de descarga
(%)
8,70
91,29
7,19
92,82
6,90
93,09
Tiempo Total
(Hrs) 276,15 280,50 275,28
En los resultados que se muestran en la Tabla V,
se indica para cada tipo de tren de acuerdo a su
tamaño los diferentes tiempos que conforman el
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tiempo total en el sistema. El mismo análisis se
realizó anteriormente para los empujadores, sin
embargo la decisión de aplicarlo igualmente para
los trenes es debido a que las operaciones de
descarga forman parte únicamente del tiempo de
servicio de los trenes y no de los empujadores. Esto
ocurre debido a que los empujadores una vez que
arriban con su respectivo tren cargado, ambos se
separan y a partir de ese momento toman diferentes
destinos, dejando de depender el uno del otro. Es así
como el empujador pasa a la espera de un tren vacío
para poder zarpar nuevamente y por otro lado el tren
cargado entra en espera para ser sometido a las
operaciones de descarga en el muelle.
Para los trenes conformados por 16 gabarras se
muestra un promedio del tiempo de servicio de
39,39 horas de las cuales el 38,58% representan las
actividades de carga y en mayor proporción de
tiempo están las actividades de descarga con el
61,41% del tiempo de servicio. En cuanto al tiempo
de espera el promedio es de 182,23 horas de las
cuales el 91,29% es de espera durante el proceso de
descarga.
En relación a los trenes conformados por 25
gabarras en la Tabla V, se indica que en promedio el
tiempo de servicio es de 48,39 horas de las cuales el
39,05% corresponde a las operaciones de carga y el
60,94% a las operaciones de descarga. Por otro lado
el promedio de tiempo de espera es de 177,58 horas
de las cuales el 92,82% recae en las esperas o
demoras durante el proceso de descarga.
Para los trenes constituidos por 25 gabarras los
resultados en cuanto a cantidad de horas y
porcentajes de servicios o esperas son similares a
los obtenidos para los trenes anteriores. El promedio
de tiempo de servicio es de 57,39 horas del cual el
60,62% corresponde a las operaciones de descarga.
El promedio de tiempo de espera es de 163,36 horas
del cual la mayor proporción pertenece a las esperas
durante las actividades de descarga con un 93,03%
del tiempo.
Como se puede observar en la Tabla V de
resumen de resultados, el tiempo total en el sistema
para los tres tipos de trenes es muy similar variando
entre 275 horas y 280 horas. De igual modo es
evidente las repetidas proporciones de porcentajes
dentro de los tiempos de servicio y de espera,
resultando con mayores porcentajes de tiempo las
actividades de descarga tanto para los tiempos de
servicio como los tiempos de espera.
A continuación se presenta de forma detallada los
datos que se acaban de mostrar, especificando en los
datos las horas, días y porcentajes que los
constituyan, así como también gráficos que
representen dichos resultados.
2.7.1.6 Tiempo total promedio en el sistema de
los trenes de 16 gabarras
Tabla VI Tiempo total promedio de trenes de
16 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Tiempo de
servicio 39,39 1,64 14,26
Tiempo de
navegación 54,53 2,27 19,74
Tiempo de
espera 182,23 7,59 65,98
Tiempo Total 276,15 11,50 100
Gráfico 5. Tiempo total promedio de trenes de
16 gabarras.
En los resultados de la Tabla VI y el Gráfico 5, se
muestra que el tiempo de espera para los trenes de
16 gabarras es de 65,98%, es decir, 182,23 horas
que equivalen a 7,25 días aproximadamente.
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7.1.7 Tiempo de servicio promedio de los trenes
de 16 gabarras
Tabla VII. Tiempo de servicio promedio de
trenes de 16 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Operaciones
de Carga 15,20 0,63 38,58
Operaciones
de Descarga 24,19 1 61,41
Tiempo Total 39,39 1,63 100
Gráfico 6. Tiempo de servicio promedio de
trenes de 16 gabarras.
De los resultados que se presentan en la Tabla 7 y
el Gráfico 6 se puede observar que del tiempo de
servicio para los trenes de 16 gabarras, que está
constituido por las operaciones de carga y descarga,
las actividades con mayor proporción son las de
descarga con un 61.41%, es decir, 24,19 horas.
2.7.1.8 Tiempo de espera promedio de los
trenes de 16 gabarras
Tabla VIII. Tiempo de espera promedio de
trenes de 16 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Operaciones
de Carga 15,87 0,66 8,70
Operaciones
de Descarga 166,36 6,93 91,29
Tiempo Total 182,23 7,59 100
Gráfico 7 Tiempo de espera promedio de
trenes de 16 gabarras.
En cuanto a los tiempos de espera, de acuerdo a
los resultados de la Tabla 8 y el Gráfico 7, se puede
decir que el 91,29% del tiempo total corresponde a
tiempos de espera producidos durante el desarrollo
de las operaciones de descarga.
2.7.1.9 Tiempo total promedio en el sistema de
los trenes de 20 gabarras.
Tabla IX. Tiempo total promedio de trenes de 20
gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Tiempo de
servicio 48,39 2,01 17,25
Tiempo de
navegación 54,53 2,27 19,44
Tiempo de
espera 177,58 7,39 63,30
Tiempo Total 280,5 11,68 100
Gráfico 8. Tiempo total promedio de trenes de
20 gabarras.
Para los trenes de 20 gabarras, se presentan los
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resultados en la Tabla 9 y el Gráfico 8, donde el
tiempo de servicio representa el 17,25% del tiempo
total, el tiempo de navegación es del 19,44% y por
último el tiempo de espera con la mayor proporción
del tiempo con un 63,30%.
2.7.1.10 Tiempo de servicio promedio de los
trenes de 20 gabarras
Tabla 7.10 Tiempo de servicio promedio de
trenes de 20 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promedi
o (Horas)
Promedi
o (Días)
Porcenta
je (%)
Operaciones
de Carga 18,90 0,78 39,05
Operaciones
de Descarga 29,49 1,22 60,94
Tiempo Total 48,39 2,01 100
Gráfico 9 Tiempo de servicio promedio de
trenes de 20 gabarras.
Fuente. Autor
El tiempo de servicio promedio para los trenes de
20 gabarras está constituido en el 39,05% por las
operaciones de carga y en un 60,94% en las
operaciones de descarga de bauxita. (Ver Tabla 10 y
Gráfico 9).
2.7.1.11 Tiempo de espera promedio de los
trenes de 20 gabarras
Tabla 11. Tiempo de espera promedio de
trenes de 20 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Operaciones de
Carga 12,75 0,53 7,19
Operaciones de
Descarga 164,83 6,86 92,82
Tiempo Total 177,58 7,39 100
Gráfico 10. Tiempo de espera promedio de trenes
de 20 gabarras.
En cuanto al tiempo de espera promedio para los
trenes de 20 gabarras, según los resultados
mostrados en la Tabla 11 y el Gráfico 10, la mayor
parte del tiempo de espera se da durante las
operaciones de descarga con un 92,82% equivalente
a 164,83 horas, es decir, 6,86 días
aproximadamente.
2.7.1.12 Tiempo total promedio en el sistema
de los trenes de 25 gabarras
Tabla 12. Tiempo total promedio de trenes de
25 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Tiempo de
servicio 57,39 2,39 20,84
Tiempo de
navegación 54,53 2,27 19,80
Tiempo de
espera 163,36 6,80 59,35
Tiempo Total 275,28 11,47 100
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150
Gráfico 11. Tiempo total promedio de trenes
de 25 gabarras.
Para los trenes conformados por 25 gabarras, se
puede observar en la Tabla 12 y el Gráfico 11 que el
tiempo promedio de servicio es de 20,83%, el
tiempo de navegación es de 19,80% y por último el
tiempo promedio de espera es de 59,35%.
2.7.1.13 Tiempo de servicio promedio de los
trenes de 25 gabarras
Tabla 13 Tiempo de servicio promedio de trenes
de 25 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Operaciones de
Carga 22,60 0,94 39,37
Operaciones de
Descarga 34,79 1,44 60,62
Tiempo Total 57,39 2,39 100
Gráfico 12 Tiempo de servicio promedio de trenes
de 25 gabarras.
En lo referente al tiempo de servicio de los trenes
conformados por 25 gabarras, de los resultados de la
Tabla 13 y el Gráfico 12, se puede observar que la
mayor parte del tiempo se consume durante las
operaciones de descarga con un 60,62% que
equivale a 34,79 horas, lo cual representa 1,44 días
aproximadamente.
2.7.1.14 Tiempo de espera promedio de los
trenes de 25 gabarras
Tabla 14 Tiempo de espera promedio de trenes de
25 gabarras.
Tiempos
Promedios
Promed
io (Horas)
Promed
io (Días)
Porcent
aje (%)
Operaciones de
Carga 11,28 0,47 6,90
Operaciones de
Descarga 152,08 6,33 93,09
Tiempo Total 163,36 6,80 100
Gráfico 13 Tiempo de espera promedio de trenes
de 25 gabarras.
El tiempo de espera promedio para los trenes
conformados por 25 gabarras es de 163,36 horas
que equivale a 6,80 días aproximadamente, de las
cuales el 93,09%, es decir, 152,08 horas, ocurren
durante el desarrollo de las operaciones de descarga
de bauxita. (Ver Tabla 14 y Gráfico 13)
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151
2.7.1.15 Porcentaje de utilización de los
recursos
Tabla 17. Porcentaje de utilización de los recursos
Recursos Promedio
Equipo de apoyo TMCA1 0,84
Equipo de apoyo TMCA2 0,81
Equipo de apoyo ACBL1 0,79
Equipo de apoyo ACBL2 0,60
Muelle Jobal 0,63
Muelle Matanzas 0,98
Gráfico 15. Porcentaje de utilización de los
recursos
De los resultados de la Tabla 17 y del Gráfico 15,
se tiene que de los recursos que posee el sistema, el
que tiene un mayor porcentaje de utilización es el
muelle de descarga en Matanzas debido a que se
mantiene con frecuencia en operatividad
descargando los diferentes tipos de trenes, con 98%
de utilización, a pesar de que se encuentra en
operatividad un solo puesto de descarga. Luego de
los recursos llamados equipos de apoyo se puede
notar que el porcentaje de utilización entre los
mismos es muy similar, indicando su operatividad
por igual. Para el Muelle El Jobal donde se efectúan
las operaciones de carga, el porcentaje de utilización
es de 63% lo que indica una menor proporción de
uso con respecto al muelle de descarga.
2.7.2 Validación del modelo matemático
Una vez arrojado una serie de datos estadísticos a
partir de la corrida del modelo de simulación, éstos
fueron comparados con el registro de datos real del
ciclo de transporte de bauxita perteneciente al año
2010, con el propósito de verificar la similitud y
confiabilidad de la data proporcionada por el
software Arena 10.0. (Ver Tabla 7.19).
Tabla 18. Comparación entre los datos históricos
reales del año 2010 y la estadística del modelo.
Servici
o (hrs)
Esper
a (hrs)
Cicl
o (hrs)
Tonelada
s
Datos
históricos
2010
51,64 178,57 273,
4
2.432.85
6
Modelo 48,39 174,39 265,
1
2.271.74
3
En la Tabla 7.18 se puede observar la
comparación entre los promedios de los datos
estadísticos arrojados por el modelo matemático y
los datos históricos, de acuerdo con esto se puede
decir que en lo referente al tiempo de servicio el
cual comprende las operaciones de carga y descarga
la diferencia de los resultados es de 6,29%. Para los
tiempos de espera la comparación entre los
promedios de los datos reales y los del modelo
resultan en una diferencia del 2,39%. En cuanto al
tiempo total de ciclo la diferencia es de 3,03% entre
las estadísticas del año 2010 y la resultante del
modelo. Por último se tiene que el promedio de
toneladas transportadas según los datos reales
supera en apenas 6,62% al promedio de toneladas
de bauxita obtenido en las estadísticas del modelo
de simulación.
De acuerdo con lo anterior, se puede decir que la
diferencia entre los promedios históricos y los del
modelo, de las variables más importantes del
sistema es aceptable y hace de la data proporcionada
por el modelo de matemático una estadística
confiable, con la que se podría describir la situación
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en estudio y en base a eso presentar las propuestas
de optimización pertinentes.
2.7.3 Análisis de Sensibilidad para la
optimización del ciclo de transporte de bauxita
Este análisis consiste en evaluar el
comportamiento del modelo ante variaciones en los
parámetros más importantes del sistema.
Independientemente de la variable de control, las
medidas de desempeño a considerar son las
siguientes:
Número de empujadores que salen del sistema.
Número de empujadores en cola.
Tiempo de espera de los trenes para ser atendidos.
% de utilización de los recursos.
Cantidad de viajes realizados por los
empujadores.
Toneladas despachadas por la estación de
transferencia.
2.7.3.1 Propuesta de Optimización 1:
Transportar sólo trenes de 20 y 25 gabarras para
cada empresa respectivamente
Esta propuesta consiste en modificar las
configuraciones de los diferentes trenes que son
transportados por cada empresa, quedando así para
la empresa TMCA el transporte únicamente de
trenes de 20 gabarras, y para la empresa ACBL el
transporte de sólo trenes conformados por 25
gabarras. La diferencia de configuración de trenes
entre las empresas se debe a la capacidad y potencia
de los empujadores que posee cada una. El resultado
arrojado por la herramienta Process Analyzer se
puede ver en la tabla 19.
Tabla 19 Resultados Propuesta 1 de
Optimización.
Escenario
Configuración de trenes:
% de salida Trenes
16 20
N° de
Viajes
TMCA ACBL
Tiempo de viaje
promedio (hrs)
TMCA ACBL
Cola
descarga
tren de
20 25
Toneladas
transportadas
TMCA ACBL
Situación
actual 0,4848 0,1053 30 36 149,17 127,86 1 1 841.044 1.430.699
Propuesta
1 0 0 30 36 149,77 127,55 1 1 960.702 1.458.241
De la Tabla19, se puede observar el
comportamiento de las variables de respuesta al
modificar la variable de control denominada
configuración de trenes; obteniendo los siguientes
resultados:
El número de viajes por temporada no tuvo
variaciones para ninguna de las empresas
transportistas.
El tiempo promedio de viaje tanto para TMCA
como para ACBL no varió significativamente.
El tamaño de la cola para el proceso de descarga
de los trenes se mantiene con el mismo número
tanto para trenes conformados por 20 gabarras,
como para las los 25 gabarras.
La cantidad de toneladas de bauxita transportadas
por la empresa TMCA aumentó en un 14,22% de
841.044 t a 960.702t por temporada. En el caso de
la empresa ACBL se observó un aumento de 1,92%
de las toneladas transportadas por temporada, de
1.430.699t a 1.458.241t de bauxita.
2.7.3.2 Propuesta de Optimización 2:
Aumentar el número de viajes por empujador
Esta propuesta consiste en aumentar los viajes que
realiza cada empujador, basándose en estadísticas
del año 2007 donde hubo un desempeño bastante
satisfactorio para C.V.G. Bauxilum. El resultado
arrojado por la herramienta Process Analyzer se
puede ver en la tabla 7.21.
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Tabla 20. Resultados Propuesta 2 de
Optimización.
Escenario
N° de
Viajes
TMCA
ACBL
Tiempo de viaje
promedio (hrs)
TMCA ACBL
Cola en
descarga de
trenes
16 20 25
%
Utilización
de muelles:
Jobal MTZ
Toneladas
Transportadas
TMCA ACBL
Situación
actual 30 36 149,17 127,86 1 1 1 0,61 0,97 841.044 1.430.699
Propuesta 2 54 62 108,33 96,33 1 2 3 0,91 0,99 1.738.851 2.512.795
Los resultados de la Tabla 20 indican el
comportamiento de las variables de respuesta una
vez que se realizaron modificaciones en las
variables de control referidas a los tiempos de
estadía en Matanzas de los empujadores, y el
número de viajes realizados por temporada, a
continuación se presentan los resultados en las
medidas de desempeño:
El tiempo promedio de viaje por temporada
disminuyó notablemente para ambas empresas. En
el caso de la empresa TMCA el tiempo promedio de
viaje disminuyó en un 27,37%, de 149,17 horas a
108,33 horas por viaje. Para la empresa ACBL se
observó una disminución en un 24,65% del tiempo
promedio de viaje, de 127,86 horas a 96,33 horas.
En cuanto al tamaño de cola en el proceso de
descarga para los trenes conformados por 16
gabarras se mantiene igual, con un tren en cola, en
el caso de trenes conformados por 20 gabarras se
observa un aumento de un tren a dos (02) trenes en
cola. Por otro lado, para los trenes de 25 gabarras el
tamaño de la cola aumentó de dos (02) trenes a tres
(03) trenes en cola para iniciar el proceso de
descarga.
El porcentaje de utilización de los recursos
denominados como Muelle El Jobal y Muelle
Matanzas, tuvo un mínimo aumento de 0,61 a 0,91;
y de 0,97 a 0,99 respectivamente.
Con relación al total de toneladas de bauxita
transportadas por temporada, se da un aumento
notable en el total transportado por cada empresa.
Para la empresa TMCA se observa un importante
aumento del 106% de las toneladas transportadas,
de 841.044t a 1.738.851t. En el caso de la empresa
ACBL el total de toneladas de bauxita transportadas
por temporada aumentó en un 75,63%, de
1.430.699t a 2.512.795t.
Tabla 21. Resumen de las propuestas de
Optimización
Escenario
N° de
Viajes
TMCA
ACBL
Tiempo de viaje
promedio (hrs)
TMCA ACBL
Cola en
descarga de
trenes
16 20 25
%
Utilización
de muelles:
Jobal MTZ
Toneladas
Transportadas
TMCA ACBL
Situación
actual 30 36 149,17 127,86 1 1 1 0,61 0,97 841.044 1.430.699
Propuesta 1 30 36 149,77 127,55 0 1 1 0,65 0,96 960.702 1.458.241
Propuesta 2 54 62 108,33 96,33 1 2 3 0,91 0,99 1.738.851 2.512.795
En la Tabla 21, se observa la situación actual y las
propuestas, en función de ello se evaluaron las
distintas variables de respuesta y se observó que la
propuesta 2 es la que arroja mejores resultados en
las variables de desempeño, es decir las que genera
la mayor eficiencia del sistema.
III. CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos se pudo
determinar:
El tiempo de ciclo del sistema y el total de
toneladas de bauxita a transportar se ve afectado
principalmente por el tiempo de espera durante las
operaciones de descarga, la gran cantidad de tiempo
que permanecen los empujadores en Matanzas y los
pocos viajes que éstos realizan.
Durante el desarrollo de las diferentes actividades
que comprenden el ciclo de transporte de bauxita,
intervienen ciertas variables como la disponibilidad
de gabarras, empujadores, recursos, la configuración
de los trenes y la época del año.
El modelo matemático diseñado cumple con la
lógica real del sistema integrado de transporte de
bauxita y representa el comportamiento específico
del año 2010.
Los datos estadísticos proporcionados por el
modelo matemático se establecieron como de tipo
confiables al guardar similitud con los datos
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históricos reales.
La segunda propuesta de optimización presentada
referida al aumento de viajes por empujador es la
que muestra resultados más favorecedores en las
distintas variables de respuesta contempladas.
IV. RECOMENDACIONES
En función de los resultados y las conclusiones
que se obtuvieron del estudio se recomiendan las
siguientes acciones:
Tomar en consideración lo descrito y propuesto
en el presente estudio a fin de dar comienzo a un
proceso progresivo de optimización del ciclo.
Controlar el desempeño de las variables que
indican la eficiencia del ciclo de transporte de bauxita, a
través de la aplicación de técnicas de simulación que faciliten
y orienten el proceso de toma de decisiones.
Profundizar el estudio, con un análisis de las propuestas de
optimización orientadas a los costos que conllevaría la
aplicación de cada una de ellas y así facilitar la toma de
decisiones.
Llevar un control estadístico específico para las actividades
complementarias y el proceso de descarga, con el fin de
obtener datos que fortalezcan el presente estudio y los estudios
futuros.
REFERENCIAS
[1] Arias, F. El Proyecto de Investigación. Introducción a la
Metodología Científica (5ª.ed.). Caracas: Editorial Episteme.
2006.
[2] Balestrini, M. Cómo se elabora el proyecto de investigación (5ª.
ed.). Caracas: Consultores Asociados BL. 2001.
[3] Kelton, D. Simulación con software Arena. 4ta edición. México.
Ed. McGraw Hill. 2.008.
[4] Rondón, L (2011) ―Diseño de un modelo lógico matemático para
la optimización del ciclo de acarreo de mineral de hierro en la
empresa C.V.G. Ferrominera Orinoco, C.A. Trabajo de Grado de
Ingeniería. 2011.
[5] Rojas, R. Orientaciones prácticas para la elaboración de
informes de Investigación. Segunda Edición. Venezuela.
UNEXPO, 1997
[6] Prawda, J. Métodos y modelos de investigación de operaciones.
Vol. II México. Limusa.2004.
[7] Taha, H. Investigación de Operaciones. 6ª edición. México.
Prentice Hall. 1998.
[8] UPEL. Manual de trabajos de grado de especialización y
maestría y tesis doctorales, Caracas: FEDUPEL. 2006.