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La Industria de Minería de Hierro: Perspectivas a Corto y Mediano Plazo I+D+i: Capacidad de Despacho de Mineral de Hierro al Mercado Nacional en CVG Ferrominera Orinoco, C.A

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En esta sección presentamos los desarrollos, innovaciones e investigaciones know how plasmados en papel, tanto de los trabajadores de CVG Ferrominera Orinoco, C.A. como de las empresas hermanas de la Corporación Venezolana de Guayana y academias en pro de las mejoras de los procesos operativos y administrativos de la industria del Hierro y el Acero.

Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento CVG Ferrominera Orinoco, C.A.

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CAPACIDAD DE DESPACHO DE MINERAL DE HIERRO AL MERCADO NACIONAL EN C.V.G. FERROMINERA ORINOCO, C.A.

REVISTA MUNDO FERROSIDERÚRGICO | AÑO X | NÚMERO 41 | ABRIL 2021

Artículo de Investigación:

CAPACIDAD DE DESPACHO DE MINERAL DE HIERRO AL MERCADO NACIONAL DE C.V.G.FERROMINERA ORINOCO, C.A.

McS Contreras, Jorge1, Ing. Villarroel, Rafael 2, Ing. Eurea, Franklin 3

1 .Ingeniero Industrial. Maestría en Operaciones y Producción. Docente de Universidad Nacional Experimental de Guayana (UNEG) 2 MSc. Magister en Sistema. Maestrías en Operaciones y Producción. Asesor Técnico de PMH. Instructor Interno de FERROMINERA 3 Ingeniero Industrial. Tesista. Gerencia de Ferrocarril en C.V.G. Ferrominera Orinoco, C.A.

Entregado: Octubre 2020 Aprobado: Abril 2021

Correspondencia: Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento C.V.G. Ferrominera Orinoco, C.A. | Ciudad Guayana, Estado Bolívar, Venezuela Teléfonos de contacto: +58 930.43.44

Resumen:

El siguiente trabajo consiste en establecer la capacidad de despacho de mineral de hierro que posee el sistema ferroviario de la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz al mercado nacional, utilizando un modelo de simulación, teniendo en cuenta, todas las demoras que ocurren en los despachos de trenes, con la finalidad de obtener un resultado lo más cercano a la realidad de estudio. Así mismo, se identifican cada uno de los componentes de la línea férrea que intervienen en el proceso de despacho de trenes del área de estudio; además se obtienen cada uno de los tiempos asociados a las actividades de carga, transporte cargado, descarga y transporte vacío que forman parte del ciclo de despacho de trenes, así como también los tiempos de las demoras presentadas en las corridas de trenes, para así obtener cada una de las distribuciones probabilísticas que forman parte del modelo de simulación. Posteriormente se formuló un modelo de simulación, utilizando el Software de Simulación Arena (Uso Académico), que fuera capaz de representar la realidad del sistema ferroviario al mercado nacional, permitiendo realizar los análisis correspondientes de los resultados obtenidos. Este estudio permitirá realizar la planificación de los despachos de trenes al mercado nacional a corto, mediano y largo plazo, garantizando así el cumplimiento de las metas establecidas. Por otro lado se podrán evaluar distintos escenarios para mejorar la entrega del mineral de hierro al mercado nacional, y así aumentar el rendimiento de la empresa.

Palabras claves: Capacidad, simulación, despacho nacional, Planificación de la producción.

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Abstract:

The following work consists of establishing the iron ore dispatch capacity that the railway system of the Puerto Ordaz Railway Management has to the national market, using a simulation model, taking into account all the delays that occur in train dispatches, in order to obtain a result as close to the reality of the study. Likewise, each of the components of the railway line that intervene in the process of dispatching trains from the study area are identified; In addition, each of the times associated with the activities of loading, loaded transport, unloading and empty transport that are part of the train dispatch cycle are obtained, as well as the times of the delays presented in the train runs, in order to obtain each of the probabilistic distributions that are part of the simulation model. Subsequently, a simulation model was formulated, using the Arena Simulation Software (Academic Use), which was capable of representing the reality of the railway system to the national market, allowing the corresponding analysis of the results obtained. This study will allow the planning of train dispatches to the national market in the short, medium and long term, thus guaranteeing compliance with the established goals. On the other hand, different scenarios can be evaluated to improve the delivery of iron ore to the domestic market, and thus increase the company's performance. .

Keywords: Capacity, National Office, Production Planning, Simulation .

1. Introducción CVG Ferrominera Orinoco, C.A. es una empresa que se encuentra ubicada en Venezuela, específicamente en el Estado Bolívar, donde su proceso productivo se caracteriza por la extracción, procesamiento, comercialización y venta de mineral de hierro, a través de la vía férrea, buques de carga y camiones tipo volquetas.

La empresa cuenta con una planta de Procesamiento de Mineral de Hierro (PMH), la cual se encuentra situada en Puerto Ordaz, y esta se encarga de procesar, distribuir y apilar el mineral de hierro hacia los distintos puntos de despacho, como lo son: el área panel 8, donde son cargados los trenes que son despachados al mercado nacional a través de la vía férrea; los camiones roqueros que son cargados desde cada una de las diferentes pilas y la carga de los buques en el puerto de carga para ser despachados al mercado internacional.

En la actualidad la empresa se encuentra presentando dificultades en el despacho de mineral de hierro a través de la vía férrea hacia los diferentes clientes nacionales (SIDOR, Planta de Pellas de Ferrominera, Orinoco Iron, COMSIGUA y Muelle de Palúa), ante esto la Superintendencia de Operaciones Ferroviarias Puerto Ordaz requiere estimar la capacidad de despacho de trenes al mercado nacional, utilizando los datos suministrados por la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz, donde se especifica las corridas de trenes desde enero hasta julio del 2018, mediante la utilización del Software de Simulación Arena 14.0 (Uso Académico).

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Se podrá realizar un modelo de simulación para representar el sistema ferroviario en las actividades de carga, transporte cargado y descarga, según los datos que se encuentran en el reporte (Ciclos de Trenes de Productos) suministrado por la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz, y así obtener la capacidad real de despacho de trenes a través de la vía férrea.

Por consiguiente, con el modelo de simulación formulado, le permitirá a la empresa realizar estimaciones de acuerdo a la capacidad de transporte, en corto, mediano y largo plazo, de acuerdo a las condiciones operativas en las que se encuentren las actividades de despacho de trenes, también se podrán evaluar distintos escenarios que ayudarán en la toma de decisiones con la finalidad de mejorar el rendimiento en los despachos hacia el mercado nacional.

2. Objetivo General Establecer la capacidad de despacho de mineral de hierro al mercado nacional de la empresa CVG Ferrominera Orinoco, C.A. mediante un modelo de simulación.

3. Objetivos Específicos Identificar en la vía férrea los componentes que integran el despacho de mineral de hierro para el mercado nacional. Establecer los tiempos de las actividades y demoras que condicionan el transporte de mineral de hierro hacia los clientes nacionales. Establecer los distintos escenarios de evaluación del despacho de mineral de hierro hacia los clientes nacionales. Determinar la capacidad de despacho de mineral de hierro al mercado nacional en función de los distintos escenarios.

4. Justificación Con la formulación de un modelo de simulación para los despachos realizados a través de la vía férrea para el mercado nacional, la empresa tendrá una estimación de la capacidad de transporte, real adaptada a la disponibilidad de equipos y mano de obra, así mismo; podrá ajustarse a los posibles cambios que puedan presentarse a futuro, con la finalidad de garantizar el aprovechamiento de los recursos y dar cumplimiento a las metas establecidas. Adicionalmente, el modelo de simulación permitirá hacer estimaciones por turno, día, semanas, meses, y anual, incluyendo las diferentes condiciones y demoras que puedan ocurrir en los despachos de trenes realizados hacia los clientes nacionales. Con los resultados obtenidos se podrán realizar análisis respectivos, con el objetivo de realizar acciones correctivas y preventivas que permitan la recuperación de locomotoras, vagones, vía férrea y la capacitación de nuevos operarios, esto con el objetivo de adaptarse a la demanda del mercado nacional, mejorando así el rendimiento del despacho nacional.

5. Marco Teórico

Planeación estratégica

Según Chiavenato (2006), este explica que la planeación estratégica “se refiere a la manera como una empresa intenta aplicar una determinada estrategia para alcanzar los objetivos propuestos”. (p.203).

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Es generalmente una planeación global y a largo plazo. tendencias actuales de diversos fenómenos naturales”. (p.3).

Capacidad

Según Chase, Jacobs y Aquilano (2009), sobre la capacidad indican que puede definirse como “la cantidad de recursos disponibles que se requerirán para la producción, dentro de un período concreto”. (p.122)

Capacidad de diseño

De acuerdo a Betancourt (2016), “La capacidad de diseño se conoce como mejor nivel de operación. Es la máxima producción teórica que se puede alcanzar bajo condiciones ideales”.

Capacidad real

Betancourt (2016), expresa que: “La capacidad real es la producción real conseguida en un período determinado, considerando todos los aspectos restrictivos del proceso".

Simulación

Kelton, Sadowski, y Sturrock (2008), se refieren a la simulación como “un gran conjunto de métodos y aplicaciones que buscan imitar el comportamiento de sistemas reales, generalmente en una computadora con un software apropiado”. (p.1)

Distribución de probabilidad

Lourdes (2015), Señala que una distribución de probabilidad “indica toda la gama de valores que pueden representarse como resultado de un experimento si éste se llevase a cabo. Es decir, describe la probabilidad de que un evento se realice en el futuro, constituye una herramienta fundamental para la prospectiva, puesto que se puede diseñar un escenario de acontecimientos futuros considerando las

Modelo

Fábregas, Wadnipar, Paternina y Mancilla (2003), indican que un modelo “es una representación de la realidad que se desarrolla con el propósito de estudiarla. En la mayoría de los análisis no es necesario considerar todos los detalles; de tal manera, el modelo no solo es un sustituto de la realidad, sino también una simplificación de ella”. (p.7)

Disponibilidad

Jiménez (2011), expone que la disponibilidad “es la capacidad de un activo o componente para estar en un estado (arriba) para realizar una función requerida bajo condiciones dadas en un instante dado de tiempo o durante un determinado intervalo de tiempo, asumiendo que los recursos externos necesarios se han proporcionado”.

Paquete de simulación Arena

Según Fábregas et al. (2003), explican que el paquete de simulación Arena; es un sistema que provee un entorno integrado para construir modelos de simulación en una amplia variedad de campos; integra, en un ambiente fácilmente comprensible, todas las funciones necesarias para el desarrollo de una simulación exitosa (animaciones, análisis de entrada y salida de datos y verificación del modelo. (p.3)

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6. Metodología

Con la finalidad de garantizar el cumplimiento de los objetivos se realizará la investigación bajo el siguiente procedimiento:

1. Identificar cada uno de los componentes que integran las actividades de despacho de mineral de hierro hacia los clientes nacionales, mediante visitas al área operativa y recolección de material bibliográfico, reportes, informes, entre otros, para así conocer de forma específica los equipos ferroviarios (las locomotoras y vagones) y vía férrea.

2. Tabular a través del reporte suministrado por la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz (Ciclos de Trenes de Productos 2018) los tiempos asociados a las actividades y demoras ocurridas en los despachos de trenes con el propósito de obtener las diferentes distribuciones probabilísticas que se usarán en el modelo lógico de simulación.

3. Realizar la estructura lógica del despacho de mineral de hierro desde el área panel 8 hacia los clientes nacionales utilizando el Software de Simulación Arena (Uso Académico), a demás los diferentes módulos que nos ofrece el software de simulación. 7. Resultados

IDENTIFICAR LOS COMPONENTES QUE INTEGRAN LA VIA FERREA PARA EL DESPACHO DE MINERAL DE HIERRO PARA EL MERCADO NACIONAL.

Para realizar el despacho de mineral de hierro a través de la línea férrea, se identificaron los componentes esenciales para la ejecución del ciclo, los cuales son los siguientes:

Vía Férrea

CVG Ferrominera Orinoco, C.A. cuenta con 340 Km de vía férrea dentro de los cuales el despacho de mineral de hierro al mercado nacional se realiza por medio de las líneas férreas que van hacia los patios de SIDOR, Orinoco Iron, Planta de Pellas de Ferrominera Orinoco (PPFMO), COMSIGUA y la transferencia al Muelle de Palúa.

Fuente: CVG Ferrominera

4. Hacer la revisión constante del modelo lógico de simulación, para que se asemeje, lo más cerca posible a la realidad de estudio.

5. Una vez realizado el modelo lógico de simulación, efectuar las corridas correspondientes, para establecer la capacidad de despacho incluyendo distintos escenarios, demoras y restricciones que puedan afectar la capacidad de despacho a futuro y así tomar las medidas correctivas y preventivas para el cumplimiento de las metas establecidas en el plan estratégico de la empresa.

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La entrega del mineral de hierro se realiza en los patios de los clientes nacionales, los cuales cuentan con las siguientes características en lo que se refiere a vía férrea. (Ver tabla N° 1).

Tabla N° 1. Kilómetros de vía y cambiavías del área Puerto Ordaz.

Fuente: Datos suministrados por la Superintendencia de Operaciones Ferroviarias Puerto Ordaz.

Patio Puerto Ordaz:

Para el despacho nacional de mineral de hierro cuenta con un área denominada panel 8, con 4 tolvas con capacidad de 1500 toneladas cada una, donde el mineral de hierro es almacenado para posteriormente cargar los vagones que serán despachados al mercado nacional.

Patio Planta de Pellas de FERROMINERA:

Posee una línea férrea para la descarga del mineral fino, a través de una fosa y una línea férrea para el cargado de pellas.

Las maniobras respectivas para realizar el despacho de mineral de hierro hacia Planta de Pellas de FERROMINERA, inicia con la corrida del tren desde el patio Puerto Ordaz, a partir del Km 2+820 de la vía férrea, donde el tren tiene una velocidad máxima permitida de 45 Km/h en la línea principal, cuando llega al Km 8+900 debe hacer una reducción de 10 Km/h hasta detener el tren, con el fin de solicitar autorización a los controladores de tráfico de trenes para hacer uso del cambiavías que se encuentra en dicho punto, para realizar la maniobra de empujar el tren para entrar a la línea férrea que conduce al patio, lo cual consiste en que la locomotora de cola sea la líder (teniendo en cuenta que el tren se encuentre conformado por dos locomotoras).

Luego de entrar al patio la velocidad del tren es de cinco (5) y un (1) Km/h hasta detenerse, donde se espera al personal de para hacer entrega de la planilla de despacho, posteriormente el tren es ubicado en la fosa de finos para realizar la descarga en movimiento. Por otra parte la fosa de mineral fino para descargar el mineral de hierro tiene una capacidad para 78 vagones tolvas equivalente a 7.000 toneladas de mineral de hierro.

Patio COMSIGUA:

Posee una línea férrea de descarga para el mineral grueso, en el sector denominado Punta de Cuchillo.

El transporte del mineral grueso se realiza luego de las actividades correspondientes de acople del tren y cargado de mineral grueso en los vagones volteo en el patio Puerto Ordaz, donde posteriormente se realizan las maniobras para salir del patio Puerto Ordaz dirigiendo el tren hacia el Km 2+820, en dicho punto el tren se desplaza a una velocidad de 45 Km/h a través de la línea principal hasta llegar al Km 8+900 donde reduce su velocidad a 10 Km/h hasta detenerse y solicita autorización a los controladores de tráfico de trenes para maniobrar en el cambiavías que direcciona al tren al sector Punta de Cuchillo de mineral grueso de COMSIGUA la maniobra realizada

Cambiavías Kilómetros de vía

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es empujar el tren para entrar a la doble línea del patio denominada Punta de Cuchillo, donde la velocidad está permitida entre cinco (5) y un (1) Km/h hasta detenerse, para así esperar al personal de COMSIGUA, y entregar la planilla de despacho y realizar el volteo de los vagones, de tal forma que quede apilado y ser movido por payloder hasta los equipos de procesamiento de COMSIGUA. El patio tiene una capacidad para descargar 15 vagones equivalentes a 1.300 toneladas de mineral de hierro.

Patio Orinoco Iron:

Su patio se encuentra conformado por una fosa descarga para el despacho del mineral de hierro fino, una tolva para la carga de briquetas y otra tolva para la carga de mineral de hierro ultra-fino.

El despacho de esta ruta se realiza con el tren cargado realizando las maniobras para salir del patio Puerto Ordaz, en el momento que el tren llega al Km 2+800 de la vía férrea, solicita autorización a los controladores de tráfico de trenes para usar el cambiavías que direcciona hacia la línea férrea que va hacia SIDOR (Way), donde el tren marcha a una velocidad de entre diez (10) y cuarenta y cinco (45) Km/h, realiza una reducción en el desvío SIDOR a 10 Km/h solo para verificar con despacho el retorno de otro tren que se encuentre de regreso al patio Puerto Ordaz, luego continua la ruta y toma el cambiavías en el Km 11+800 para entrar al patio de Orinoco Iron, dentro del patio la velocidad máxima permitida es de cinco (5) y un (1) Km/h. Una vez dentro del patio se deben posicionar dos (2) cambiavías que dirigen al tren hasta la fosa de finos donde se espera al personal de Orinoco Iron para hacer entrega de la planilla de despacho y esperar la autorización para descargar los vagones correspondientes. La línea férrea de descarga de finos tiene capacidad para 42 vagones tolvas equivalente a 3.738 toneladas.

Patio Muelle de Palúa:

Posee dos líneas de llegada dentro de su patio, y este contiene una fosa de almacenamiento para mineral de hierro fino y una fosa para almacenar briquetas, provenientes de los distintos clientes nacionales, así como también de la planta donde se realiza el estudio.

Se realiza la transferencia al muelle de Palúa, realizando las maniobras para posicionar el tren desde el patio Puerto Ordaz hasta el Km 3+300, punto donde se encuentra el cambiavías del proyecto angosturita, en dicho punto se detiene el tren y se solicita autorización a despacho para maniobrar en dicho cambiavías.

Una vez en posición para avanzar de frente a la vía férrea que direcciona hacia el patio del Muelle de Palúa la velocidad máxima permitida es de 30 Km/h, luego de la llegada del tren hasta el patio se solicita autorización a despacho para maniobrar en alguna de las dos líneas férreas disponibles, donde la velocidad permitida está entre cinco (5) y un (1) Km/h para posicionar el tren en la cantera de descarga de finos, para ello se espera a la llegada del personal del Muelle de Palúa para realizar la entrega de la planilla de despacho y luego solicitar autorización para iniciar la descarga de los vagones.

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Los vagones que pueden ser ubicados en la cantera para descargar el mineral de hierro son ocho (8), es decir, se pueden descargar mientras el tren se encuentra en movimiento, en la línea férrea después de la entrada a la línea Palúa tiene una capacidad para 35 vagones tolvas equivalentes a 3.115 toneladas.

Patio SIDOR:

Tiene en su línea férrea una fosa para la descarga de mineral de hierro fino, y una tolva para la carga de pellas.

El despacho del tren cargado con mineral de hierro fino se realiza con las maniobras para acoplar las locomotoras y los vagones; para así realizar la carga del tren en el área panel 8 y luego salir del patio Puerto Ordaz en el Km 2+820, donde se encuentra con el primer cambiavías para entrar en la línea que va hacia SIDOR (Way), donde solicita autorización a los controladores de tráfico de trenes para maniobrar en dicho cambiavías, a partir de ese punto la velocidad máxima hasta llegar a Sidor es de 35 Km/h, luego al llegar al Km 15+316 punto donde se encuentra la entrada al patio de Sidor, la velocidad del tren se reduce entre Cinco (5) y un (1) Km/h hasta detenerse para esperar al personal, hacer la entrega de la planilla de despacho y solicitar la autorización de despacho para posicionarse en la fosa de finos y realizar la descarga de los vagones tolvas; el tren realiza la descarga en movimiento mientras que el conductor va activando el mecanismo de descarga de cada uno de los vagones tolvas, el tren se mueve hacia el Km 16+600 hasta terminar de descargar todo el material.

Luego de realizada la descarga se realiza la maniobra de mover la locomotora desde la punta hasta la cola del tren, para retornar hacia el patio Puerto Ordaz. La línea férrea para descargar en la fosa de finos tiene una capacidad para 65 vagones tolvas equivalente a 5.785 toneladas.

Esta ruta cuenta con dos cambiavías, uno en el Km 7 y otro en el Km 8 (Desvío Sidor), los cuales permiten que un tren se desvié para así dar paso a otro tren, y luego el tren que tomó el desvío pueda seguir su ruta, en este punto existe una reducción de 10 Km/h antes de llegar al patio de SIDOR. El tiempo promedio de esperar para que pase un tren por el desvío, es aproximadamente 30 minutos. Por otro lado, se realizó un cuadro resumen para unificar las capacidades de recepción de los clientes nacionales. (Ver tabla N° 2)

Tabla N° 2 Capacidad de recepción de los

clientes. Fuente: Elaborado por el autor

A continuación, en la topología general de la vía férrea de la empresa se indica con un rectángulo redondeado (Contorno Marrón) el área correspondiente al estudio realizado. (Ver figura N° 1).

Capacidad de recepción de los clientes nacionales

Vagones Toneladas 65 5.785 CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y GESTIÓN DEL CONOCIMIENTO PÁG 31

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Locomotoras

El despacho del mineral de hierro lo pueden realizar diferentes locomotoras, donde su distinción se visualiza por medio del modelo y el número de identificación que poseen; por otro lado se denomina locomotora al material rodante con motor que se utiliza para dar tracción a los trenes. (Ver figura N° 3).

Figura N° 1. Sistema Ferroviario Interconexión Puerto Ordaz - Ciudad Piar – Puerto de Palua. Fuente: Intranet FMO

Con la finalidad de visualizar el área de estudio de la investigación de forma específica, se realizó una ilustración del sistema ferroviario utilizado para despachar mineral de hierro hacia los clientes nacionales. (Ver figura N° 2)

Figura Nº 2. Diagrama de flujo del sistema ferroviario hacia los clientes nacionales.

Figura Nº 3. Locomotora 1065. CVG Ferrominera Orinoco, C.A. Fuente: Intranet FMO.

Dentro de las locomotoras que posee la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz son las siguientes:

SD-38, SD-38-2 y SD38-2TC: Este tipo de locomotoras tienen una potencia de 2000 HP, siendo la de menor potencia en comparación con los otros modelos; tienen una velocidad máxima de 85 KPH, un peso de 390.000 libras y miden 20,32 metros de largo.

SD70M: Estas locomotoras poseen una potencia de 4000 HP, una velocidad máxima de 112 KPH un peso de 398000 libras y miden de largo 22 metros.

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SD70ACE: La potencia a la cual operan estas locomotoras es de 4300 HP, poseen una velocidad máxima de 112 KPH, un peso de 415000 libras y mide de largo 22,70 metros.

AC4400CW: Este modelo opera a una potencia de 4400 HP, una velocidad máxima de 120 KPH, un peso de 420000 libras y mide 22,30 metros de largo.

El inventario de cada una de estas locomotoras se organizó en la tabla N° 3.

Tabla N° 3. Inventario de locomotoras de CVG Ferrominera Orinoco, C.A. Tabla N° 4. Orden de Tren

Fuente: Datos suministrados por la Superintendencia de Operaciones Ferroviarias Puerto Ordaz

Fuente: Datos suministrados por la Superintendencia de Operaciones Ferroviarias Puerto Ordaz

La velocidad de las locomotoras a través de la vía férrea se encuentra señaladas en la orden de tren emitida por la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz, donde se expresa la velocidad mínima y máxima a la cual se puede maniobrar en los distintos puntos de la vía férrea. (Ver tabla N° 4).

Vagones: los vagones forman parte fundamental en el despacho de mineral de hierro, pues son utilizados para cargar el mineral fino, grueso, pellas y briquetas que se trasladan a los diferentes clientes, la empresa cuenta con los siguientes:

Inventario

Vagones Góndolas: Son utilizados para el transporte de mineral de hierro no procesado desde la mina hasta la planta de procesamiento en Puerto Ordaz, tienen un largo de 9,448 metros. Tienen una capacidad de 90 toneladas.

(Ver figura N° 4).

Figura N° 4. Vagón Góndola. Fuente: Intranet FMO

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Vagones Tolvas: Son los utilizados generalmente para el traslado de mineral fino hacia los clientes nacionales, puesto que poseen un mecanismo de descarga por gravedad que permite que el mineral fino sea depositado en las fosas de almacenamiento

Estos miden de largo 11,316 metros, ancho 3,217 metros, alto 3,810 metros y tienen una capacidad de 89 toneladas. (Ver figura N° 5)

Figura N° 5. Dibujo de Vagón tolva Fuente: Intranet FMO

Vagones Volteo: Estos vagones son los utilizados para el trasladado de mineral de hierro grueso, estos poseen una capacidad de 70 y 50 toneladas. (Ver figura N° 6). El inventario de vagones con los que cuenta la empresa es el siguiente: Total de vagones góndola existentes: 1142 Vagones góndolas operativas: 583. Vagones góndolas fuera de servicio: 559. Total de vagones tolvas existentes: 1035. Vagones tolvas operativas: 396. Vagones tolvas fuera de servicio: 639 Total de vagones volteo: 39.

Figura N° 6. Vagón Volteo. Fuente: Intranet FMO

ESTABLECER LOS TIEMPOS DE LAS A C T I V I D AD E S Y D E M O R AS Q U E CONDICIONAN EL TRANSPORTE DE MINERAL DE HIERRO HACIA LOS CLIENTES NACIONALES

Para la determinación de los tiempos de las actividades hacia el despacho nacional (SIDOR, Orinoco Iron, Planta de Pellas de FERROMINERA (PPFMO), COMSIGUA y la transferencia de mineral al Muelle de Palúa) se tomaron en cuenta las variables de Carga, Transporte Cargado, Descarga y Transporte vacío, las cuales se muestran en el reporte suministrado por la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz llamado Ciclos de trenes de productos, reporte elaborado con la información que se encuentra en el sistema SAP.

Los datos referentes a los ciclos de trenes de productos, fueron tabulados en una hoja de cálculo de excel, agrupando toda la información para ordenarla y clasificarla en diferentes tablas con la finalidad de realizar los cálculos para los tiempos de carga, transporte cargado, descarga y transporte vacío.

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Los datos ordenados nuevamente contienen los siguientes ítems: Ruta de transporte, número de transporte, Vagones, Fecha, HR posición (hora de posición), HR inicio (hora de inicio), HR final (Hora final), TPO. Etapa [h]: mm (formato hora y minutos), TPO. Etapa (min) (formato en minutos) y TPO Etapa (horas) (formato horas totales).

Luego de organizar las tablas de los despachos correspondientes hacia SIDOR, Orinoco Iron, Planta de Pellas de FERROMINERA (PPFMO), COMSIGUA y la transferencia de mineral al Muelle de Palúa, se elaboraron tablas con los tiempos en formato horas totales (TPO. Etapa horas) de las actividades de carga, transporte cargado, descarga y transporte vacío.

Al agrupar los datos de los tiempos en tablas resumen, se procedió a seleccionar los tiempos de etapa de cada una de las actividades (Carga, Transporte Cargado, Descarga y Transporte Vacío) y guardarlos en documentos con formato *.txt en un bloc de notas, con la finalidad de analizar los datos usando la herramienta Input Analyzer del Software Arena 14.0 (Uso Académico).

Carga

La actividad de carga, consiste en la llegada del tren hacia el área panel 8, donde se encuentran cuatro (4) tolvas con capacidad de mil quinientas toneladas (1500 Ton) cada una, donde se posiciona el tren para iniciar con el llenado de cada uno de los vagones, por otro lado la carga se realiza con el tren en movimiento, por lo que el operador de turno del área panel 8 debe estar atento para garantizar el llenado correcto de cada uno de los vagones.

Transporte Cargado

La actividad de transporte cargado, consiste en la salida del tren con los vagones cargados en el área panel 8, posteriormente el tren sale del patio e inicia su recorrido a través de la línea férrea hasta llegar al patio del cliente que le será despachado el mineral de hierro fino.

Descarga

La actividad de descarga, corresponde al posicionamiento del tren en la fosa de almacenamiento de cada cliente, para así iniciar la descarga desde el primer vagón tolva hasta el último vagón tolva, así mismo con los vagones volteo, cabe destacar que para los vagones tolvas, esta descarga se realiza con el tren en movimiento y en el caso de los vagones volteo estos son volteados en pilas formando una línea de pilas en la zona de descarga.

Transporte Vacío

La actividad de transporte vacío corresponde al regreso del tren hacia el patio Puerto Ordaz cuando haya culminado la descarga de mineral de hierro en los patios de los clientes nacionales. Todas las distribuciones estadísticas asociadas a las actividades de carga transporte cargado, descarga y transporte vacío se agruparon en una tabla resumen donde se muestran los resultados para cada tipo de cliente. (Ver tabla

5 y 6)

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Tabla N° 5. Distribuciones probabilísticas para las actividades de Carga y Transporte Cargado.

Fuente: Elaborado por el autor

Tabla N° 6. Distribuciones probabilísticas para las actividades de Descarga y Transporte Vacío. Para ello se ordenó con la siguiente información: Fecha, Ruta de transporte, Número de transporte, H – Inicio, H – Final, Total TDD al (resultado de hora y minutos, resultado en minutos y resultado en horas totales).

Cabe destacar que no se encontraron demoras registradas en los patios de descarga en COMSIGUA, Muelle de Palúa y Planta de Pellas de FERROMINERA.

Posteriormente se procedió a determinar el tipo de distribución probabilística de las demoras para cada tipo de evento, teniendo en cuenta que las demoras que se encontraran menor a treinta (30) ocurrencias se les asignó una distribución probabilística uniforme (Min, Máx.) o Triangular (Min, Med, Máx.), debido a que la herramienta utilizada fue el Input Analyzer del Software Arena 14.0 no admite datos menores a treinta (30), para las demoras que se encuentren mayores de 30 datos que se utilizó en la herramienta Input Analyzer del Software Arena 14.0 (Uso Académico), para así determinar su distribución probabilística. (Ver

Figura N° 7 y 8).

Fuente: Elaborado por el autor

Probabilidad de duración de demoras

Los tiempos de demora (TDD) son todos aquellos eventos inesperados que pueden retrasar o paralizar las operaciones de despacho de trenes, hacia los clientes nacionales, estos son registrados en una hoja de despachos que se elabora en la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz, y luego son registrados por un planificador al sistema mySAP de la empresa, para este estudio los tiempos de demoras fueron recolectados del reporte llamado Ciclos de Trenes de Productos.

La información recolectada fue organizada nuevamente en una hoja de cálculo de excel con la finalidad de mantener el orden en los datos y omitir información que no fuera de relevancia para el estudio.

TRANSPORTE CARGADO TRANSPORTE VACIO

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Figura N° 7. Resultado obtenido del Input Analyzer para demora en el Área Panel 8, Distribución LOGN (3.48, 4.17). Elaborado por el autor

Figura N° 8. Resultado obtenido del Input Analyzer para demora en el patio de Orinoco Iron, Distribución EXPO (3.5). Elaborado por el autor Tabla N° 7. Resumen de distribuciones probabilísticas de los tiempos de demoras (TDD) determinadas para los despachos de trenes.

Fuente: Datos del Sistema SAP, Elaborado por el autor

Probabilidad de ocurrencia de demora

De la misma forma se organizaron los datos para obtener la distribución probabilística de los tiempos de ocurrencia de las demoras (TOD) para cada tipo de evento, el cual se refiere al tiempo que transcurre en volver a presentarse una demora en las actividades del proceso de despacho de trenes. Para este cálculo se procedió a tomar la fecha y hora de finalización de la primera demora menos la fecha y hora de inicio de la segunda demora. (Ver Tabla N° 8). Tabla N° 8. Cálculo para el tiempo de ocurrencia de demoras (TOD), demoras Sidor.

Con el fin de organizar cada una de las distribuciones estadísticas se realizó una tabla donde se muestra el Tipo de evento, Distribución y Expresión de cada una de las demoras analizadas de los despachos de trenes. (Ver tabla N° 7).

Fuente: Datos del Sistema SAP, Elaborado por el autor

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Se analizaron los tiempos de ocurrencias de demoras (TOD) con la herramienta Input Analyzer, por lo que se obtuvieron las distribuciones probabilísticas. (Ver Figura N° 9).

Tabla N° 9. Resumen de distribuciones probabilísticas de tiempos de ocurrencia de demoras (TOD) para los despachos de trenes.

Figura N° 9. Resultado obtenido del Input Analyzer para el tiempo de ocurrencia de demora (TOD) en el Área Panel 8, Distribución WEIB(49.9, 0.762). Elaborado por el autor Fuente: Datos del Sistema SAP, Elaborado por el autor

Vagones conformados para cada tipo de cliente nacional

La conformación de trenes, corresponde al utilizado para realizar el despacho de mineral de hierro a los clientes nacionales, y por ende; se encuentra relacionado con la cantidad de locomotoras y vagones por los cuales estará conformado el tren que realizara el despacho hacia los distintos patios de almacenamiento de mineral de hierro.

En cuanto a la cantidad de vagones disponibles, actualmente se encuentran conformando trenes de acuerdo a lo que especifique los clientes (SIDOR, Planta de Pellas de FERROMINERA, Orinoco Iron, COMSIGUA y Muelle de Palúa), por lo que se determinó la distribución probabilística de los vagones que son conformados para cada uno.

Figura N° 10. Resultado obtenido del Input Analyzer para el tiempo de ocurrencia de demora (TOD) en el Patio de Orinoco Iron, Distribución LOGN (141,454). Elaborado por el autor Los resultados correspondientes a los tiempos de ocurrencia de las demoras fueron organizados en una tabla resumen. (Ver tabla N° 9).

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Descarga y Transporte vacío.

Luego de seleccionar cada uno de los vagones que se despachan para cada cliente, se procedió a determinar la distribución probabilística para los vagones conformados, tomando en cuenta que para los clientes donde hubo poca cantidad de datos se asumió una distribución uniforme (Min, Máx.), y para los clientes donde superaran los 30 datos se utilizó la herramienta Input Analyzer del software Arena 14.0 (Uso Académico). Se realizó una tabla resumen donde se encuentran cada uno de los resultados obtenidos en cuanto a los vagones conformados desde enero hasta julio del 2018 para cada cliente. (Ver tabla N° 10).

Tabla N° 10. Resumen de distribuciones probabilística de vagones conformados para cada cliente nacional.

Fuente: Reporte de Ciclos de Trenes de Productos.

ESTABLECER LOS DISTINTOS ESCENARIOS DE EVALUACIÓN DEL DESPACHO DE MINERAL DE HIERRO HACIA LOS CLIENTES NACIONALES

Con la finalidad de obtener resultados para el análisis se establecieron cinco (5) escenarios para la evaluación del sistema ferroviario hacia los clientes nacionales de la siguiente forma:

Corrida de 7296 horas, teniendo en cuenta que son las horas efectivas de un año, debido a que las operaciones ferroviarias son un proceso continuo que no se detiene; donde un mes consta de treinta (30) días y setenta y seis (76) turnos de trabajo. Obteniendo seiscientas ocho (608) horas efectivas mensuales, el cual se multiplica por doce (12) meses y así se obtienen las 7296 horas.

1. Tolvas cargadas de mineral de hierro del área panel 8.

2. Despacho de mineral hacia SIDOR, Muelle de Palúa, Orinoco Iron, Planta de Pellas de Ferrominera (PPFMO) y COMSIGUA.

3. Los vagones que conforman el tren hacia

SIDOR, tendrán una distribución probabilística NORM (33,5).

4. Los vagones que conforman el tren hacia el Muelle de Palúa, tendrán una distribución probabilística UNIF (21,35).

Vagones Conformados

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5. Los vagones que conforman el tren hacia

Orinoco Iron, tendrán una distribución probabilística POIS (31).

6. Los vagones que conforman el tren hacia

Orinoco Iron, tendrán una distribución probabilística UNIF (16, 38).

7. Los vagones que conforman el tren hacia

COMSIGUA, tendrán una distribución probabilística POIS (9).

8. Se realizó una corrida sin demoras y otra con demoras.

Así mismo, para el escenario 1 se realizó la corrida usando un (1) tren despachando para todos los clientes; en el escenario 2 se realizó la corrida usando dos (2) trenes para todos los clientes; continuando con el escenario 3 se realizó la corrida usando tres (3) trenes para todos los clientes; luego en el escenario 4 se realizó la corrida usando cuatro (4) trenes para todos los clientes; y el escenario 5 se realizó la corrida usando cinco (5) trenes para todos los clientes nacionales.

Nivel de confianza de las corridas

El reporte que se muestra al finalizar cada corrida en el Simulador Arena 14.0 (Uso Académico) contiene un campo llamado “Half Width” o “Semirango”, el cual señala tres tipos de respuesta, los cuales se definen a continuación: Esa suposición puede ser vulnerable si el número de muestras es muy pequeño. Si ese es el caso, Arena devolverá el mensaje de “Insufficient” indicando que no hay datos suficientes para calcular este valor. Por tal motivo se recomienda ejecutar la simulación por más tiempo.

Correllated (Correlacionado): La fórmula manejada para deducir este campo requiere que las muestras se distribuyan en forma independiente. Si se determina que los datos se correlacionan, Arena devolverá el mensaje “Correllated” indicando que no hay datos suficientes para calcular este valor. De presentarse este caso se recomienda ejecutar la simulación por más tiempo.

Un valor: Si solo aparece un valor en este campo, con dicho valor se puede realizar un intervalo de confianza, donde se puede interpretar que en el 95% de los ensayos repetidos, la media de la muestra que se registra dentro del intervalo muestral es más o menos el ancho de la media.

La cantidad de réplicas para la simulación fue determinada por medio de la formula estadística “cálculo del tamaño de la muestra finita”, así mismo se consideró las 7296 horas efectivas de trabajo al año para las corridas, como se explica en los escenarios anteriormente descritos. Para el cálculo del tamaño de la muestra finita, se consideró como población la mayor cantidad de trenes despachados hacia los clientes nacionales, en este caso cinco (5) trenes, asignando un nivel de confianza del 95% y un error del 1%.

Insufficient (Insuficiente): La fórmula utilizada para calcular este campo requiere que la muestra se distribuya de forma normal.

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La fórmula usada para el cálculo de la muestra de poblaciones finitas es la siguiente:

Donde:

n:Tamaño de la muestra buscado.

N: Tamaño de la población

Parámetro estadístico que depende nivel de confianza. Si el nivel de confianza Zα fuese del 95% el coeficiente sería 1.96.

e: Error de estimación máximo aceptado.

p: Probabilidad de que ocurra el evento establecido.

q: (1- p): Probabilidad de que no ocurra el evento establecido.

Las probabilidades de que el evento pueda ocurrir o no son de un 50% obteniendo que: El resultado obtenido nos indica que el número mínimo de réplicas a establecer en las corridas del modelo de simulación para cada escenario, es de 5 réplicas; pero con la finalidad de obtener una mayor confianza en los resultados se realizaron las corridas de la simulación con 52 réplicas para todos los escenarios.

DETERMIN AR LA C AP ACID AD DE DESPACHO DE MINERAL DE HIERRO AL MERCADO NACIONAL EN FUNCIÓN DE LOS DISTINTOS ESCENARIOS

Luego de realizar la parametrización de cada uno de los escenarios del modelo de simulación se muestra a continuación los resultados obtenidos en cada uno de estos escenarios comparando las toneladas despachadas al año de cada uno de los escenarios sin demora y con demoras (Ver gráfica N° 1 y 2).

Comparando las toneladas de mineral de hierro que pueden ser despachadas en cada escenario, se recomienda a la empresa emplear la alternativa del escenario 3 usando tres (3) trenes con lotes de 33 vagones para Sidor, Palúa lotes entre 21 y 35 vagones, Orinoco Iron lotes de 31 vagones, Planta de Pellas de FERROMINERA lotes entre 16 y 38 vagones y COMSIGUA lotes de 9 vagones, así despachar a todos los clientes nacionales un total de 12.900.571 toneladas de mineral de hierro (escenario con demoras) y 12.192.824 toneladas de mineral de hierro (escenario sin demoras) con la finalidad de dar cumplimiento a los requerimientos del Plan Estratégico 2018 – 2023 de la empresa, siendo que en el año 2018 tuvo una meta establecida para transportar 9.016.000 toneladas.

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Gráfica N° 1 Comparación toneladas transportadas de cada escenario sin demoras. Fuente: Elaborado por el autor. Tabla N° 11. Resumen de distribuciones probabilística de vagones conformados para cada cliente nacional.

Gráfica N° 2 Comparación toneladas transportadas de cada escenario con demoras. Fuente: Elaborado por el autor. En lo que respecta a estas metas de despacho, se recomienda usar la alternativa más factible mostrada en el escenario 5, que usando cinco trenes; como se distribuyen en la tabla N° 12.

Tabla N° 12. Distribución de vagones que corresponde a cada cliente nacional.

Logrando así el cumplimiento de las metas planificadas para los periodos de tiempos antes mencionados.

Teniendo en cuenta que se deben realizar los mantenimientos correspondientes a las locomotoras, vagones y vía férrea, para así evitar una disminución en la producción que pueda afectar los planes establecidos. Además en el Plan Estratégico para el año 2019 tienen una meta de despachar 12.359.000 toneladas de mineral de hierro, por lo que se recomienda implantar la misma alternativa de conformación de trenes del escenario 3 para dar cumplimiento a los requisitos de transporte.

Por otro lado, las metas para transportar el mineral de hierro desde el año 2020 al 2023 se presentan en la tabla N° 11.

Toneladas Transportadas Corrida sin DemorasAño Meta (Tn)Clientes N° VagonesToneladas Transportadas

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8. Conclusiones

Se obtuvo la información correspondiente de cada uno de los componentes que se encuentran relacionados con el despacho de mineral de hierro hacia el mercado nacional, dentro de los cuales se encuentran: los inventarios y características principales de las locomotoras y vagones, los kilómetros de vía férrea y características de los patios de los clientes nacionales, así mismo como las velocidades mínimas y máximas permitidas en los diferentes tramos de la vía férrea, por lo tanto está información fue de relevancia para conocer el proceso de despacho de mineral de hierro del mercado nacional y que fue base para la construcción del modelo lógico de simulación.

Se determinaron cada uno de los tiempos asociados a las actividades de carga, transporte cargado, descarga y transporte vacío de cada uno de los clientes nacionales, así como también los tiempos de las demoras que ocurren en los despachos de mineral de hierro, donde se determinaron los tiempos de duración de las demoras (TDD) y los tiempos de ocurrencia de las demoras (TOD), esto teniendo como fuente el reporte “Ciclos de Trenes de Productos”, el cual fue suministrado por la Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz. Por otra parte se obtuvo las distribuciones probabilísticas de los tiempos de las actividades de carga, transporte cargado y descarga, demoras que ocurren en el proceso y la cantidad de vagones por la cual estarán conformados los trenes que van hacia el despacho nacional, información que será parte del modelo lógico de simulación del despacho de mineral de hierro hacia el mercado nacional. Se formuló un modelo lógico de simulación que pueda representar cada una de las actividades de carga, transporte cargado, descarga y transporte vacío, en lo que se refiere al despacho de mineral de hierro a través de la vía férrea, con la finalidad de obtener la capacidad de despacho real que se tiene para transportar los productos, con la finalidad de conocer cualquier fenómeno o variable que se pueda cambiar, y así conocer las capacidades dentro del sistema para distintos escenarios.

Se estableció el criterio de conformación de trenes, donde se usaran lotes de 33 vagones para SIDOR, entre 21 y 35 vagones para Palúa, para Orinoco Iron 31 vagones, Planta de pellas de FERROMINERA entre 16 y 38 vagones y COMSIGUA 9 vagones; así mismo, un (1) tren para todos los clientes en el escenario 1, dos (2) trenes para todos los clientes en el escenario 2, tres (3) trenes para todos los clientes en el escenario 3, cuatro (4) trenes para todos los clientes en el escenario 4 y cinco trenes para todos los clientes en el escenario 5, en total se realizaron cinco escenarios, teniendo en cuenta las horas efectivas de trabajo, las tolvas del área Panel 8 cargadas y la cantidad de trenes de mineral de hierro despachados para cada escenario, lo que permitirá obtener distintos resultados para su evaluación.

Se determinaron cada uno de los escenarios de evaluación, donde el escenario 5 resulta la alternativa más factible, realizando el despacho de cinco (5) trenes para todos los clientes, donde se obtuvo que la capacidad sin demoras por turno es de 14.430 toneladas por día 50.984 toneladas por semana, 355.056 toneladas por mes, 1.449.614 toneladas y al año 17.487.563 toneladas; por otro lado, en el escenario

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con demoras, la capacidad por turno es de 12.240 toneladas por día, 47.094 toneladas por semana, 332.910 toneladas por mes, 1.354.255 toneladas y al año 16.422.292 toneladas, con la finalidad de responder a las metas de producción que se encuentran establecidas en el Plan Estratégico 2018 – 2023 para el año 2020.

9. Recomendaciones

1. Realizar acciones correctivas y preventivas para la recuperación de locomotoras, vagones y vía férrea para mejorar el rendimiento en el proceso de despacho al mercado nacional.

2. Realizar la adquisición de la licencia del

Software de Simulación Arena en la

Gerencia de Ferrocarril Puerto Ordaz, con la intención de continuar realizando estudios relevantes para la organización.

3. Ofrecer reportes estadísticos detallados de lo que ocurre en los tramos de la vía férrea, con la finalidad de implementarlos en el modelo lógico de simulación del despacho de mineral de hierro al mercado nacional

4. Realizar la unión de los modelos lógicos de simulación del despacho de mineral de hierro al mercado nacional y el transporte de mineral de hierro desde la mina hasta

Puerto Ordaz, para así tener un modelo de simulación completo de lo que representa vía férrea, y con esto obtener resultados más exactos o aproximados a la realidad. 5. Implementar en la topología de la vía férrea disponible en la empresa, las distancias en kilómetros (Km) de los desvíos que se encuentran en los patios de los clientes nacionales.

6. Realizar el registro de las demoras indicando el tramo de la vía férrea donde ocurrió el evento, para así poder realizar análisis más precisos en los tramos donde se vea afectado el despacho de mineral de hierro al mercado nacional.

7. Utilizar el modelo de simulación formulado para la toma de decisiones, y así tener una planificación de la producción de acuerdo a la disponibilidad de equipos que se encuentren operativos.

10. Referencias Bibliográficas

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La revista Mundo Ferrosiderúrgico es una publicación de corte científico y tecnológico de la Gerencia Centro de Investigación y Gestión del Conocimiento de CVG Ferrominera Orinoco, C.A.

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Promover la investigación, para la generación aplicación y divulgación de conocimientos, técnicas y tecnologías, con base a las necesidades de la organización en materia de ciencia, tecnología e innovación, mediante el fortalecimiento de las actividades de desarrollo tecnológico, vigilancia y resguardo de la información, transferencia y consolidación de redes de conocimientos y de apoyo en la ejecución y seguimiento de proyectos conjuntos de investigación, desarrollo e innovación; a los fines de incrementar el capital humano y aumentar su valor dentro del entorno organizacional, mejorar continuamente los procesos y la competitividad; así como fortalecer las redes entre los actores regionales, nacionales e internacionales, asociados a la gestión tecnológica.