Matemáticas aplicadas al servicio de la minería: casos cercanos que producen grandes ahorros

No hay que ir muy lejos para encontrar casos exitosos de aplicaciones con modelos matemáticos de optimización de uso en la minería, que producen enormes ahorros a esta industria. No solo aplicables en la planeación minera, sino en extracción y procesamiento de los minerales.

Un caso reconocido mundialmente es el de COLDELCO (Ver por ejemplo http://www.captura.uchile.cl/bitstream/handle/2250/16565/Epstein_Rafael_Optimizing.pdf?sequence=1), empresa estatal chilena reconocida por ser la primera productora de cobre en el mundo.

Todo empezó en el año 1999 cuando CODELCO decidió establecer una alianza con las universidades públicas para desarrollar un modelo de planificación a largo plazo. El propósito de este modelo fue ayudar en la toma de decisiones de largo plazo como:

  • Determinar en qué momento transformar una mina de tajo abierto (Ver http://es.wikipedia.org/wiki/Mina_a_cielo_abierto) a subterránea.
  • Decidir qué reservas explotar en el siguiente año.
  • Decidir dónde ubicar una planta concentradora de cobre.

Éste modelo se implementó inicialmente en la mina EL TENIENTE, y al día de hoy, se le atribuye un aumento de utilidades de 100 millones de dólares solo en esa mina. Cabe destacar que esta aplicación aún sigue en uso, y en los últimos años fue utilizado para tomar la decisión de retrasar la conversión de la mina CHUQUICAMATA, de tajo abierto a subterránea. Es importante añadir, que los funcionarios de CODELCO afirman que éste modelo les ha permitido realizar control ambiental, cosa que no se podía hacer cuando el proceso de planificación era totalmente manual.

Otro caso cercano, pero reconocido mundialmente es el de la multinacional brasilera VALE. VALE es la segunda empresa minera más grande del mundo, y es la primera productora de hierro en el mundo. Una de las aplicaciones de investigación de operaciones implementadas por vale, consta de un modelo matemático de optimización con el objetivo de asignar equipos a áreas de trabajo (Descargar  www.researchgate.net/publication/221526752_Concurrent_simulation_and_optimization_models_for_mining_planning/file/79e415124c283e4ddb.pdf). En este caso la solución permite la asignación óptima de equipos (palas y camiones) a las áreas de trabajo en el tiempo, teniendo en cuenta la calidad estimada de los minerales extraídos, y los costos, como se puede ver en la siguiente figura:

Caso Vale

El modelo asignación de equipos fue validado inicialmente en el complejo minero de aguas claras en el año 2006. Después de su implementación VALE reportó una reducción de costos de 4.97% con respecto al 2005, adicionalmente VALE reportó beneficios secundarios como el aumento de fiabilidad de los planes, la implementación de la cultura de planear antes de ejecutar, el análisis de múltiples escenarios de manera rápida, entre otros.

Existen muchos casos exitosos de implementación de soluciones basadas en matemáticas aplicadas para procesos distintos a la exploración de yacimientos. Además de Brasil y Chile que han empezado a utilizarlas con gran éxito, en el mundo son de uso generalizado. Aunque según mi experiencia, los tomadores de decisiones en países como Colombia y Perú, siguen pensando que las matemáticas aplicadas solo se utilizan en el proceso de exploración, y dejan de lado todos los procesos posteriores (extracción, concentración, refinación, transporte,…,) y con esto pierden la posibilidad de obtener beneficios importantísimos.

Según un informe presentado por el ministerio de minas y energía (Ver http://www.minminas.gov.co/minminas/downloads/archivosEventos/6556.pdf) la demanda de minerales metálicos y no metálicos seguirá en aumento durante los próximos años. Por otro lado, las reservas conocidas exigen mayores costos de producción. Teniendo en cuenta estas proyecciones y observaciones, parece inevitable pensar en la necesidad de utilizar técnicas de investigación de operaciones.

En el artículo “A Review of Operations Research in Mine Planning” dividen las aplicaciones, que van desde optimización matemática hasta planeación para el proceso de extracción en el sector minero, en las siguientes categorías:

  • Diseño del último pit (Ultimate pit design)
  • Secuenciamiento de bloques (Block-sequencing models); y
  • Asignación de recursos a áreas de trabajo (Equipment-Allocation)

Existen las siguientes aplicaciones para los procesos posteriores a la extracción

  • Mezcla de concentrados minerales (Ore Blending)
  • Programación de medios de transporte multimodales
  • Configuración de la red logística
  • Programación de plantas de procesamiento

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