Artículo 1: Paso 1: Definir las reservas y evaluar las estrategias

La planificación de extracción estratégica se centra en la planificación de la producción a largo plazo con el fin de maximizar el valor derivado de la explotación de un yacimiento. Esto puede parecer sencillo, pero no lo es, porque ¿cómo se puede esperar que una mina mantenga su valor durante toda su vida útil, cuando los precios de los metales y los costes de los recursos no son constantes, y suben y bajan con el tiempo?

Un buen plan estratégico de explotación minera comienza con el diseño de una mina eficiente que sea capaz de maximizar el valor obtenido a través de sus activos en el largo plazo, aunque cambien las circunstancias, y eso depende de tener una base para el plan que defina con precisión las reservas y establezca las mejores estrategias de puesta en marcha y crecimiento posibles.

NPV como KPI principal

El enfoque estándar para desarrollar un plan de extracción estratégico es evaluar un proyecto minero –ya sea a cielo abierto o subterráneo, aunque en esta serie de posts nos centraremos en la minería a cielo abierto– conforme al valor actual neto (NPV). Esto significa que el NPV, que se calcula aplicando una tasa de descuento progresiva a los flujos de caja basada tanto en el beneficio que debe obtenerse del proyecto minero como en sus riesgos, se convierte en el principal indicador clave de rendimiento (KPI) del plan.

Como el principal KPI, el objetivo de maximizar el NPV impulsa las decisiones sobre dónde comenzar la extracción y cómo guiar la secuencia. Al mismo tiempo, no obstante, el planificador de la mina hará un seguimiento de otros KPI esenciales para evaluar la viabilidad de un plan de explotación, como la relación de desbroce, el índice de utilización de la planta de procesamiento, las calidades y los balances de materiales, entre otros.

Método tradicional para definir las reservas y determinar la secuencia

Tradicionalmente, los planificadores mineros definen las reservas mediante la ejecución del algoritmo de Lerchs-Grossmann (L&G), que identifica una envolvente económica (“pit”, tajo o rajo) limitada a los ángulos de pendiente máxima, que maximizará el flujo de caja total no descontado. Una vez identificado el pit final, el planificador crea una secuencia para llegar al mismo creando envolventes anidadas usando el mismo algoritmo, pero restringiendo el volumen de las envolventes de salida o ajustando la valoración del modelo de bloques mediante factores de ingresos (RF).

Para seleccionar un subconjunto de pits anidados que sirvan como expansiones sucesivas (“pushbacks”) hacia el pit final, el planificador de la mina crea algunos cronogramas preliminares, a menudo utilizando los modelos "mejor caso", "peor caso" y "plazo fijo". La programación de tipo "mejor caso" supone una extracción pit por pit (normalmente no factible); la programación de tipo "peor caso" supone una extracción banco por banco del rajo final (rara vez se utiliza); la programación de tipo "desfase fijo" (utilizada con mayor frecuencia) retrasa la extracción de un número fijo de bancos entre envolventes anidadas consecutivas, utilizando un secuenciador definido manualmente.

Problema asociado a este enfoque

El principal problema al que se enfrentan los planificadores de minas con este enfoque tradicional es que, la mayoría de las veces, los pits anidados disponibles para que el planificador los seleccione como pushbacks no son viables desde el punto de vista operativo, y eso puede requerir a su vez:

• la explotación de múltiples envolventes satélite en los primeros períodos de la vida útil de la mina
• contar con una envolvente inicial de gran tamaño, incluso para pequeños incrementos del factor de ingresos
• seguir una secuencia concéntrica, que requiere varios frentes de extracción, o bien
• formas y tamaños de pushback complicados, que pueden ser difíciles de implementar.

En la mayoría de los casos, el planificador tratará de superar estos problemas creando diseños de expansiones factibles basados vagamente en un conjunto de envolventes anidadas y dividiendo y combinando dichas envolventes.

Sin embargo, esta etapa de diseño tan laboriosa, tal vez involuntariamente, a menudo sella la decisión de utilizar una secuencia de pushbacks basada en el algoritmo L&G limitado por RF, en lugar de buscar otras posibles secuencias hacia la misma envolvente final. Y, puesto que el enfoque tradicional se basa en maximizar el flujo de caja no descontado para niveles de precios simulados a través de diferentes RF, esto significa que no hay garantía de que la secuencia obtenida maximice el NPV y podría no estar alineada con otros KPI centrados en la viabilidad del escenario de planificación.

Un enfoque más flexible

Un enfoque más flexible, que normalmente resuelve los problemas relacionados con la geometría, habituales en el enfoque tradicional, consiste en modificar el algoritmo de L&G incorporando primero un punto de partida y una dirección para la extracción, y creando, a continuación, una programación de la secuencia que pueda alinearse mejor con los requisitos estratégicos del proyecto minero.

Para probar este enfoque, hemos combinado el software de planificación de extracción estratégica GEOVIA Whittle con las herramientas de automatización de procesos de SIMULIA para ver qué sucedería si probamos cientos de puntos de partida en diversas direcciones.

En cada prueba, nuestro objetivo era generar de 1600 a 2400 escenarios, lo que nos permitiría elaborar un "mapa de valor" con el que identificar fácilmente la mejor región de partida y las direcciones correspondientes, basándonos en una evaluación de los calendarios estratégicos preliminares de cada combinación.

Descubrimos que, con esta metodología, podíamos comparar enfoques direccionales teniendo en cuenta otros componentes vitales de un plan de extracción, como condicionantes espaciales, la tasa de profundización (sinking rate) y otros KPI que reflejen la factibilidad, así como también el NPV. Esto, a su vez, nos ofreció la posibilidad de decidir las ubicaciones de mayor rendimiento, sin estar atados a la secuencia definida por las envolventes anidadas usando incrementos de RF.

Conclusiones

Con este enfoque más flexible, hemos llegado a la conclusión de que:

• al menos un punto de partida y una dirección de explotación pueden suponer un mayor NPV (normalmente entre el 5 % y el 10 %) y una mejor alineación con los KPI asociados a la viabilidad del plan minero
• es común encontrar más de un escenario que puede sostener sus valores de manera diferente (por ejemplo, secuencias de relación alta calidad inicial frente a alta recuperación inicial frente a bajo desbroce inicial)
• si bien a veces no hubo un aumento significativo en el NPV, a menudo pudimos identificar estrategias más viables con las que se lograba el mismo NPV que con el método tradicional
• las estrategias direccionales son más fáciles de seguir durante el proceso de diseño, lo que da lugar a una menor pérdida de valor al momento de comparar los pits diseñados con las envolventes producidas por GEOVIA Whittle.

En el artículo 2 de esta serie, puede leer acerca de cómo escalar el "cerro de valor" mediante la determinación de la escala óptima de producción minera.

​​​​​​​​​​​​​Joaquín ROMERO is a Mining Industry Process Consultant at Dassault Systèmes GEOVIA with 5 years of experience in Industry and Consulting. Joaquin holds a BEng and MEng in Mining Engineering specialized in the use of simulation techniques for robust strategic planning (SMP) for open pit and panel caving mines. Joaquín´s experience began as an intern at Dassault Systèmes, playing a key role in the development of the SMP-OP methodology using GEOVIA Whittle and SIMULIA Isight. After his internship in 3DS, Joaquín extended his knowledge towards underground panel caving operations as an Extraction Process Chief at CODELCO’s El Teniente Mine. Joaquin returned to the 3DS GEOVIA Services team to help customers such as VALE, ARGOS and CHINALCO among others, with the implementation of SMP.