Gua FPCQue es el FPC?Es un paquete software programa, de anlisis de produccin y costos de flota .Para que sirve el FPC?Sirve para asistir al usuario en PREDECIR la productividad de la flota, tiempo requerido para realizar el trabajo y costos para hacer el trabajo dado bajo una variedad de condiciones. Dado que el propsito bsico de este programa es predecir con gran detalle la productividad y costos de una flota dada o flotas de equipos, varios factores de eficiencia estn incorporados para mejorar el potencial el calculo de la productividad potencial del equipo a un ritmo alcanzable en un largo periodo de tiempo.

Incluyen factores de Eficiencia el Programa FPC?

FUNDAMENTOS DEL FPCQue es una flota (Fleet)?Equipos requeridos para realizar movimiento de tierras y equipos auxiliares que mejoran las condiciones de operacin de los equipos que realizan el movimiento de tierras.Transportador (Hauler) : es todo equipo que tiene la capacidad de transportar material de un punto a otro. El mas comn de los haulers es el camin (Truck).Equipo de Carguio ( Loader ) : es todo equipo que tiene la capacidad de levantar y colocar material de un punto a otro. Tenemos aqu cargadores frontales, palas hidraulicas, cables etc...., retro escavadoras...Equipo de Movimiento de TierrasEquipo Auxiliar o SoporteConformado por equipos como camiones sisterna, motoniveladoras, compactadoras, cuya funcin consiste en mantener en buen estado las rutas de los transportadores ( Haulers ).

El FPC esta diseado para predecir la productividad de cada tipo de flota , combinacin Loader/ Hauler, de tal manera que se pueden hacer comparaciones directas entre los varios tipos de flota en cualquier comparacin de flota que se necesite hacer. El mtodo usado es de plantear casos por ejemplo Camion/Cargador versus volquetes articulado/ Retroescavadora, esto es tomado de la aproximacin general desarrollada e ilustrada en el Manual de Performance de Caterpillar.Comparaciones de FlotaQue es una Ruta, (Course) ?Una ruta en el FPC define las condiciones del transporte de material desde el rea de carguio (loaded Area) hacia el rea de descarga (Dump Area) y el retorno vaco para recibir otra carga.Una ruta usualmente representa las condiciones promedio del transporte para una cantidad de material dado llevado de un centro de masa a ser removido en el rea de carguio a un centro de masa donde el material es vertido en el rea de descarga.

Nota: Romper de los grandes bloques en pequeos bloques ajusta las condiciones de transporte logrando que probablemente sea mejorada la exactitud de la estimacin de produccin.

Ambos el viaje cargado como el retorno vaco deben ser divididos en segmentos por cada singularidad, como resistencia a la rodadura, cambios en los limites de velocidad permitidos etc......Criterio para definir tramos o segmentos dentro de la RutaCada segmento debe ser definida por la distancia, resistencia a la rodadura, pendiente y velocidades limite ( sin hay alguna). La Resistencia a la rodadura es la resistencia hacia el movimiento de avance y es medido como un porcentaje del peso del transportador hauler.La resistencia por pendiente tambin es medido en porcentaje. Cuando baja segmentos con pendiente estos son definidos como porcentaje negativo. Los limites de velocidad son normalmente usados para los extremos del turno, bajadas de pendientes, rugosidad del terreno intersecciones etc.....Otra variable muy importante para la ruta es la cantidad dictada por la magnitud del trabajo a ser hecho, y la perdida de densidad es usada para la estimacin de las cucharas de los cargadores.

ABCDEPara el segmento ABDistancia: 100mPendiente: 6%Rugosidad:3%Como se define una RutaPara el segmento BCDistancia: 150mPendiente: 8%Rugosidad:2%Para el segmento CDDistancia: 120mPendiente: 9%Rugosidad:4%Para el segmento DEDistancia: 200mPendiente: 7%Rugosidad:5%Nota: La resistencia al movimiento depende de la pendiente en el tramo y la resistencia a la rodadura en el tramo. Luego para el clculo de la resistencia al movimiento se calcula un total Pendiente Total, ente la pendiente y la resistencia a la rodadura esto se hace sumando ambos porcentajes. Pero cuidado que estas se suman cuando van de A hacia E pero cuando retornan las pendientes son negativas y la rugosidad siempre ser positiva porque se opone al movimiento, esto es cuando van de E hacia A.Por Pendiente (+/-)Por resistencia a la RodaduraPor ejemplo en el segmento AB la pendiente total seria de 9%En el Retorno el segmento BA la pendiente total seria -3%

Clculos de Costo y Produccin en FPCClculos Bsicos del Transportador HaulerTC = Tiempo de Carguo TVC = Tiempo Viaje CargadoTD = Tiempo de descarga TVD = Tiempo de Viaje descargado

Ida CargadoRetorno VacoArea de Carguio (Load Area)Area de Descarga ( Dump Area)Punto EPunto ATiempos FijosTiempos Variables

Una estimacin de la produccin de cualquier transportador hauler es necesario para establecer los tiempos de para cada elemento del ciclo o Ruta.El tiempo de carguio depende de la herramienta de carguio (Loader) eje (Cargador Frontal, Pala etc.....)El tiempo del Transportador (Hauler) consiste en el tiempo de Ida (cargado), mas el tiempo de retorno (vaco). Este tiempo depende mucho de la distancia a transportar , la condicin del camino , las pendientes sobre las cuales los Transportadores Haulers, acarrean el material.La aceleracin de un transportador hauler determina, la velocidad resultante y los tiempos de viaje. Esta aceleracin esta basada en la diferencia entre la fuerza de traccin disponible (Rimpull) y la resistencia a la resistencia al movimiento, para una velocidad dada.Fuerza Velocidad Fuerza de Traccin Disponible( Rimpull)Fuerza de Resistencia al Movimiento

La fuerza de Traccin Disponible (Rimpull) : Es la fuerza que el motor puede entregar en el punto de contacto de las ruedas motrices con el suelo.La Fuerza de Resistencia al Movimiento : Es la fuerza que se opone al movimiento de las ruedas, y esta compuesta por la resistencia a la rodadura y la resistencia debida a la pendiente.Direccin del movimientoResistencia al MovimientoFuerza de Traccin

Como se calcula la Fuerza de Resistencia al movimiento?Resistencia al movimiento = Efecto de la Pendiente + Resistencia a la rodadura. Dado que la pendiente es algo ya definido nos ocupamos de la resistencia a la rodadura.La Resistencia a la Rodadura, esta compuesta, por la friccin de elementos giratorios y por el efecto retardador causado por la penetracin del neumtico y la flexin de los mismos bajo la carga.Sin efecto retardadorCon efecto retardadorCada tipo de terreno se caracteriza por un coeficiente que se obtiene experimentalmentePara calcular la resistencia por rodadura se suman la resistencia por friccin y el efecto de retardador esto el FPC lo realiza automticamente porque tiene la curva caracterstica del equipo. Para el efecto retardador selecciona un valor promedio pero esto es opcional ya que tienes la posibilidad de colocar otro valor. Por esta razn cuando se quieres introducir mas equipos en la base de datos de FPC se necesita la curva caracterstica para el calculo de la resistencia por friccin para la Resistencia a la rodadura.

12345Aqu podemos ver como afecta la resistencia al movimiento sobre la fuerza de traccin disponible produciendo las curvas de velocidad mostradas para cada segmento de la ruta.EFECTO DE LA RESISTENCIA AL MOVIMIENTO

Hoja1

Distancia en piesVelocidad en MPHTiempo en min

200.0000.000

800.8000.200

3404.0000.400

5205.9000.600

7908.0000.800

103010.0001.000

124012.0001.200

136014.0001.400

142014.5001.438

N segmento12345

Distancia en pies320160180680120

Resistencia a la Rodadura5%3%2%2%2%

Pendiente3%2%7%9%0%

Hoja1

Velocidad Tiempo vs Distancia

Distancia en pies

Tiempo en minutos

Hoja2

Hoja3

Por lo mostrado en la grfica anterior queda claro que los tiempos de ciclo son estimados por programas de computadora para varios aos calculando la aceleracin y desaceleracin basado en la fuerza de traccin y velocidades caractersticas tanto para viaje cargado como viaje vaco, bajo diversas condiciones.Produccin del Camion (Truck as Hauler) : Si no hay espera para el carguio la productividad puede ser calculada dividiendo la carga til (payload) entre el tiempo de ciclo, esto comprende el ciclo de la herramienta cargadora(loader), el tiempo del viaje con carga, la descarga y el retorno vaco. Las unidades estn normalmente expresadas en Toneladas por hora, metros cbicos por hora o yardas cubicas por hora.Este calculo supone que la productividad es 100% eficiente.

Clculos Bsicos para la Herramienta Cargadora (Loader)Viaje CargadoViaje VacoDescargaEl tiempo de ciclo de un cargador puede ser calculado sumando el tiempo que le toma al cargador en cargar en el viaje para descargar, la descarga y el retorno para volver a cargar. Giro CargadoGiro VacoDescargaEl tiempo de ciclo de una pala puede ser calculado sumando el tiempo que le toma a la pala en cargar en el giro para descargar, la descarga y el giro para volver a cargar.

Acoplamiento de Cargadores y camiones (Loader/Hauler Size Mach)Para el tipo de cuchara de u cargador, es importante acoplar el tamao de la cuchara del cargador con el tamao de la tolva del camion. Normalmente de 3 a 4 cucharadas deberan ser suficientes para llenar la tolva del camion.Potencial de Produccin de Cargador y Camion (Potencial Loader and Hauler Production)Cuando FPC combina el ciclo de cargador y camion es posible estimar la produccin de flota. El tiempo de carga de un camion esta conformado por el tiempo de carga del camion que comienza con la primera cucharada que hasta la ultima cucharada sobre el camion.

El tiempo de intercambio es el tiempo de cambio de un camion a otro.

El tiempo de ciclo de cargador es la suma del tiempo de carga de un camion mas el tiempo de intercambio.Normalmente el tiempo de intercambio de camiones es grande comparado con el tiempo que le toma al cargador colocar una cucharada.

Donde el tiempo de ciclo del camion esta constituido por:El tiempo de ciclo de cargador (tiempo de carga mas intercambio de camion)Tiempo de viaje cargadoTiempo de Descarga y ManiobrasTiempo de retorno descargado123456780Numero de VolquetesProduccin potencial del cargadorProduccin potencial de los camionesPunto de Acoplamiento PerfectoTon / hProductividad

Factores que reducen la Produccin El propsito primario del FPC es obtener valores realistas de produccin y costos para una flota dada,bajo condiciones de operacin.El Potencial de produccin de los equipos de carguio y acarreo es mas alto de lo que se logra en en una situacin real. Por ello el FPC considera los siguientes factores que reducen la produccin.1.Desacoplamiento y agrupamiento (Mismatch and Bunching)2.Eficiencia del Operador (Operator Efficency)3.Disponibilidad de Equipo (Equipment Avaibality)

Interaccin Carguio/Acarreo1.1 Acoplamiento (Mismatch)Tpicamente el ciclo del camion es mas grande que el ciclo del cargador. Esto significa que muchos camiones pueden ser cargados por la misma herramienta cargadora.Si la distancia de acarreo esta dada de modo que el tiempo de ciclo para el camion sea de 15 in y el ciclo promedio del cargador es de 3 in, esto significa que el cargador puede trabajar con 5 camiones que no tendran que esperar a ser cargados, y el cargador no tendra que esperar a que aparezcan los camiones. Al tener el numero ideal de cargadores y camiones se tiene un acoplamiento ideal (matching), de camiones con cargadores y si tu tienes muchos camiones o pocos camiones, existe un valor de acoplamiento expresado en el FPC por Acoplamiento de Flota (Fleet Match)

Deduccin InicialTiempo entre CamionesTiempo de Ciclo del cargadorAcoplamiento de Flota (Fleet Macth) =Al multiplicar por el numero de camiones en el numerador y el denominador obtenemos la exprecion tpica.Donde un valor menor a uno de Fleet Mach indica que el cargador esta trabajando ineficientemente debido a que hay pocos volquetes y el cargador espera a que aparezcan los volquetes.Un valor mayor que uno indica que los camiones esperan a ser cargados porque el cargador no tiene la capacidad para cargarlos en el tiempo de ciclo de cargador que tiene.Acoplamiento de Flota (Fleet Macth) =Tiempo de Ciclo del camionNumero de camiones X Tiempo de Ciclo del cargadorResumiendo Fleet Match=1, conclusin el Acoplamiento es Perfecto (Mismatch) Fleet Match1, conclusin muchos volquetes para el cargador.

Grfica Eficiencia de Acoplamiento vs Acoplamiento de Flota(Mismatch Efficency vs. Fleet Match) 0.10.20.30.50.60.70.80.91.00.00.41.11.21.3Acoplamiento de Flota(Fleet Match)0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%Eficiencia de Acoplamiento(Mismatch Efficency)Fleet Mach1, exceso de camionesFleet Mach=1, Acoplamiento perfectoEl cargador espera a los camionesLos camiones esperan al cargador

Con nuestro ejemplo de 15 min de ciclo de camion y 3 min de ciclo de cargador si nosotros hubieramos usado 4 camiones en vez de 5 estaramos trabajando con una eficiencia de 80% del cargador y 100% de eficiencia de los camiones, la eficiencia de la flota seria la eficiencia del cargador por la eficiencia del Camion de all que la eficiencia de flota es 80%.Nota: Los factores de eficiencia son puramente matemticos, basados en el tiempo de ciclo promedio del camion y el cargador.1.2 Agrupamiento (Bunching)En las operaciones, el tiempo de ciclo nunca es constante, pero cada cambio esta basado en las condiciones en las que se lleva la operacin. Por ejemplo en un instante un camion llega exactamente un tiempo de ciclo de 15 min, otro camion podra tener un tiempo de ciclo de 15.5 min y el siguiente camion podra tener 14.1 min etc.... Muchas factores crean variaciones en el ciclo de camiones tales como:1. Intersecciones 2. Curvas3. Cambios en la zona de descarga4. Cambios en la ubicacin de la zona de carga5. Intercambios de camiones (sale el Numero 15 y entra el numero 21)

El ciclo del cargador tambin tiene varios factores por el cual puede cambiar:1. Cambios en el material mineral, desmonte, granulometra etc2. Maniobras etcHace muchos aos Caterpillar condujo varios estudios en profundidad sobre ciclos, y en los ltimos aos continua haciendolos. Determinando la variacin de los ciclos bajo diferentes condiciones actuales de operacin. Los estudios de ciclo toman grandes periodos de tiempo.

Esta variacin de ciclo esta relacionada con la perdida de productividad atribuida al Agrupamiento.En aos recientes los monitores de carga til (Payload) de los camiones se usan para determinar el ciclo individual para cada camion atravez de varias guardias de operacin.Un estadstico llamado coeficiente de variacin puede ser calculado para determinar la cantidad de variacin de tiempo de ciclo. El coeficiente de variacin es un rango de la desviacin estndar de la media( o promedio) del tiempo de ciclo.El coeficiente de variacin encontrado varia de valores tan bajos como 10% a muy altos como 20%.

Desviacin estndar de los tiempos de CicloPromedio de los tiempos de cicloCoeficiente de Variacin en %X 10010% < CV < 20%

Esto indica que el punto de acoplamiento perfecto corresponder a un 10 a 20% menos de productividad, aunque los valores medios de los tiempos de ciclo de los volquetes y cargador indican que se estuviera trabajando con el 100% de productividad.Esto indica que si hubiera desacoplamiento esto es trabajando pocos o demasiados volquetes con el cargador el efecto de agrupamiento seria mnimo. Esto puede explicarse reconociendo lgicamente que reconociendo que si existen pocos volquetes y estos no retornan al cargador en un intervalo de tiempo dado, y el tiempo de espera no esta tan prximo como el que correspondera al punto de acoplamiento perfecto. O cuando existen demasiados vehculos de transporte y por ejemplo el hecho de que alguno no retorne en el tiempo previsto tiene poca importancia al encontrarse otros disponibles para ser cargados.

Con el propsito de estimar estas situaciones FPC incorpora a partir de la versin 2.0 tres rangos de agrupamiento. Estos rangos son el mnimo, medio y mximo agrupamiento, basados en observaciones de campo de los tiempos de ciclo. Para estimaciones en general es razonable suponer un agrupamiento medio. Si el estudio de los tiempos de ciclo muestra un agrupamiento menor o mayor que el medio entonces se podrn incorporar los valores mnimos o mximos. Nuestra opcin es cambiar la correccin por agrupamientos a ninguno y as evitar las variaciones de tiempo de ciclo.Las Correcciones por desacoplamiento y agrupamiento incorporadas en el FPC constituyen un buen mtodo emprico para ajustar la productividad a largo plazo suponiendo una fuente de carga y vertido nicos. Si existen varios puntos de vertido entonces aparece el agrupamiento, y la productividad de flota ser afectada negativamente. Tambin, si las condiciones de vertido de los volquetes estn limitadas, por ejemplo cuando se descarga en una chancadora, la productividad de la flota caer por debajo de la capacidad terica mxima.

Grfica Eficiencia de Agrupamiento vs Acoplamiento de Flota(Bunching Efficency vs. Fleet Match) 0.10.20.30.50.60.70.80.91.00.00.41.11.21.3(Fleet Match)70.00%80.00%90.00%100.00%(Bunching Efficency)El cargador espera a los camionesAcoplamiento de FlotaEficiencia de Agrupamiento75.00%85.00%MnimoMedioMximoAgrupamientos del FPC

Segunda ParteDesacoplamiento de cargador y eficiencia de agrupamiento vs Acoplamiento de Flota(Loader Mismatch and Bunching Efficency vs. Fleet Match) 0.10.20.30.50.60.70.80.91.00.00.41.11.21.3Acoplamiento de Flota(Fleet Match)0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%Eficiencia de la Cargadora(Loader Efficency)Sin Agrupamiento Agrupamiento Mnimo Agrupamiento Medio Agrupamiento MximoAgrupamiento (Bunching)

Grfica Eficiencia de Desacoplamiento Agrupamiento de Camiones vs Acoplamiento de Flota(Hauler Mismatch and Bunching Efficency vs. Fleet Match) 0.10.20.30.50.60.70.80.91.00.00.41.11.21.3Acoplamiento de Flota(Fleet Match)0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%100.00%Eficiencia de Desacoplamiento agrupamiento de Camiones(Hauler Mismatch and Bunching Efficency )1.4MnimoMedioMximoAgrupamientos del FPCSin Agrupamiento

Eficiencia del Operador de VolquetesUn operador no siempre usa su equipo con el mximo rendimiento. A travs de estudios donde se simula el transporte con volquetes y se comparan con los resultados reales se obtienen los factores de eficiencia promedio de los operadores, excluyendo cualquier tiempo de espera durante la carga.Generalmente, los trayectos cortos incluyen tramos deficientes o con terrenos blandos, cruces, etc, que hacen que las productividades sean mas bajas que con los recorridos largos. La eficiencia del operador usada en el programa FPC se basa sobre una distancia de transporte en un sentido, tal como se muestra en la figura Distancia de Transporte en Miles de PiesPorcentajeEficiencia del OperadorProductividad PotencialProductividad RealEstos valores pueden cambiarse a partir de la experiencia propia. La eficiencia de trabajo de carga se determinara a partir del tiempo de ciclo de carga bsico que es usando el FPC para calcular el tiempo de carga de un camion. Este tiempo de ciclo reflejara el relevo medio del operador en lugar de la capacidad del cargador.

Disponibilidad de FlotaLa disponibilidad es el porcentaje de tiempo que las unidades estn disponibles para trabajar durante el tiempo programado. La disponibilidad global de la flota se ve reducida al multiplicar la disponibilidad de las horas de transporte por la disponibilidad del cargador. Por Ejemplo si la disponibilidad media de los camiones es de 90% y de la Pala de al menos 90%, la disponibilidad de la flota ser del 81%.Cuando todos los equipos estn trabajando es cuando se producir el mayor ritmo.Cuando el equipo de carga se avere la produccin caer a cero. Cuando en un momento estn en funcionamiento pocos camiones, la produccin ser menor que la mxima posible.Aunque el FPC no tiene en cuenta el efecto de un cargador de repuesto sobre la productividad global, se ajustara por el efecto de volquetes en exceso con relacin a un Fleet Match=1. Cuando el acoplamiento de Flota sea superior a 1, se usara la teora de la teora probabilistica binomial, para elevar la disponibilidad efectiva e los camiones y ajustarla as a las condiciones de carga. Si el acoplamiento de flota es muy superior a 1, la disponibilidad de las unidades de transporte se aproximaran al 100%, y la efectividad de la flota se asimilara a la disponibilidad del equipo de carga. Con grandes flotas de camiones esto tiene un gran efecto en la productividad global de la flota y el costo mnimo por tonelada.

Tiempo Requerido para hacer el TrabajoEl segundo objetivo del FPC es determinar el tiempo requerido para mover una cantidad dada de material una vez que el ratio de produccion por hora programada haya sido establecida por una flota dada en una ruta dada.El tiempo requerido es etimado en horas programadas y pueden ser expresadas como el numero de guardias, dias, semanas, meses o aos.Tu podrias revertir el proceso y establecer el maximo de horas programadas ( o minimo ratio de produccion por hora programada) disponiblepara el movimiento de una cantidad de material.El objetivo es que determinando el minimo de flota requerido para mover ese material con las restricciones de tiempo. Usualmente en mineria y movimientos de tierra el trabajo es dividido en mas de una ruta entonces la flota debe ser determinada por la cantidad de material a mover por todas las rutas que definen el trabajo a ser hecho en un trabajo dado en un ao dado, etc.Viendo el tiempo de flota disponible para la operacin. Es necesario ver todos los factores que reducen la disponibilidad de maquina en horas programadas.

En la figura se ilustra como en una operacin minera trabajando las 24 horas por dia y 7 dias a la semana podemos ver que anualmente enpesariamos con 8769 horas, el tiempo de horas programadas esta reducido a 8480 considerando feriados climas inesperados. La perdida de utilizacin por cambio de turno o almuerzo programado y reparaciones etc. Reduce las horas programadas a 7632 de horas maquina programadas. Este podra ser como el mximo numero de horas recomendadas por el FPC. Estas horas posteriormente podran ser reducidas por disponibilidad de maquina o el tiempo que la maquina este esperando por operar.Asumiendo 95% de disponibilidad por guardia, las horas operativas maquina podran ser 7250. Durante esas 7250 horas los factores de eficiencia de trabajo, Acoplamiento , Agrupamiento y eficiencia de operador reduce el potencial de produccin de la maquina para una hora promedio por maquina.Como se describi al comienzo, FPC aplica los factores de eficiencia del trabajo y la disponibilidad por guardia para ambos cargadores y camiones en una flota que llega a la produccin de flota por hora programada.Tiempo ProductivoPerdida por Disponibilidad de Maquina