conf desde el diseño mpr aciem

SEMINARIO II 1

Mse.: JOSE LUIS DELGADO R.GERENTE DE INGENIERIA DE ACTIVOS

MPR ANDINA, S.A.

CONFIABILIDADDESDE EL DISEÑO

CONFIABILIDADCONFIABILIDADDESDE EL DISEÑDESDE EL DISEÑOO

INGENIERIA DE ACTIVOS PARA EL MANTENIMIENTO

OBJETIVOOBJETIVO

Presentar una propuesta Presentar una propuestametodológica metodológica que muestre lasventajas de la aplicación deherramientas de Confiabilidaddesde el proceso de diseño deSistemas Industriales deSeguridad, comoomo herramienta herramientapara mejorar la toma depara mejorar la toma dedecisiones que involucrendecisiones que involucrendisponibilidad de plantas,disponibilidad de plantas,confiabilidad de sistemas yconfiabilidad de sistemas yrentabilidad del negocio.rentabilidad del negocio.

CONTENIDOCONTENIDO

√ Definiciones Confiabilidad desde el Diseño (CDD)

√ Ventajas Aplicación CDD

√Propuesta Incorporación CDD en Fases del Proyecto

√ Caso Práctico: Diseño de SIS de Alta Rentabilidad

Ø Definiciones

Ø Metodología Implantada

Ø Análisis

Ø Conclusiones

√ Ingeniería de Activos

√ Recomendaciones

SEMINARIO II 2

INTRODUCCIONINTRODUCCION

• MayorDisponibilidad

• Equipos masduradero

• Menores Costos• Reparar sise rompe

1940 1950 1960 1970 1980 1990 20001940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Siglo 21 Siglo 21

• Mejoras en Disponibilidad yConfiabilidad

• Operaciones mas seguras

• Mayor Calidad

• Preocupacion por elAmbiente

• Maximizar ContinuidadOperacional

• Costos Aun menores

“Saltando a una Nueva Era…Un Compromiso hacia el Exito”C

on

fiab

ilid

adC

on

fiab

ilid

ad

Fuente: Derivado de RCM II, J. Moubray, 1997

•Rentabilidad comoObjetivo

•Conocimiento comoActivo

•Confiabilidad comoCultura

•Ambiente y Seguridadtan importantes comoProduccion

•Mantenimiento comoGenerador de Ingresos

¿QUE ES CONFIABILIDADDESDE EL DISEÑO?

¿QUE ES CONFIABILIDAD¿QUE ES CONFIABILIDADDESDE EL DISEÑDESDE EL DISEÑO?O?

DEFINICIONESDEFINICIONES

CONFIABILIDAD DESDE EL DISEÑO

AplicaciAplicacióón de herramientas y metodologn de herramientas y metodologííasasbasadas en maximizar la utilizacibasadas en maximizar la utilizacióón del activon del activoa un costo efectivo desde las fases previas aa un costo efectivo desde las fases previas asu seleccisu seleccióón garantizando su disponibilidad,n garantizando su disponibilidad,confiabilidad y confiabilidad y mantenibilidadmantenibilidad a lo largo del a lo largo delciclo de vida, estableciendo el balance ciclo de vida, estableciendo el balance óóptimoptimoentre las funciones a desempeentre las funciones a desempeññar y laar y lainversiinversióón requerida para ejecutarlas.n requerida para ejecutarlas.

COSTO MANT CORR. + IMPACTO EN PROD. + IMPACTO AMBIENTALCOSTOS DE LA BAJA CONFIABIL IDAD = R IESGOCOSTOS DE LA BAJA CONFIABIL IDAD = RIESGO

COSTO MANT CORR. + IMPACTO EN PROD. + IMPACTO AMBIENTALCOSTOS DE LA BAJA CONFIABIL IDAD = R IESGOCOSTOS DE LA BAJA CONFIABIL IDAD = RIESGO

COSTO OPERACIÓN + MANT. PLANIF .COSTO OPERACIÓN + MANT. PLANIF .

C A P E X O P E X

C O S T O S D E DESARROLLO

COSTOS DE INVERSION

C O S T O S D E OPERACION

TIEMPO (AÑOS)

INVESTIGACIONINVESTIGACION

DISEÑODISEÑO

CONSTRUCCION.CONSTRUCCION.D E S I N C O R P O R A C I O ND E S I N C O R P O R A C I O N

C O M P R A S .C O M P R A S .

H O YH O Y FUTUROVPN1VPN1

SEMINARIO II 3

DEFINICIONESDEFINICIONES

FASES DEL DISEÑOEstablecimiento de la necesidad

Aceptación del Problema

Descripción

Concepción del sistema

Estudio defactibilidad

Formación del sistema

FabricaciónConstrucción

Evaluaciónfinal

Análisis

Diagnóstico

Técnica

Económica

Visualización

Conceptualización

Definición

Implantación

Puesta en MarchaOperación

FASES DEL PROYECTO

ATRAPANDO LA OPORTUNIDADATRAPANDO LA OPORTUNIDAD

CICLOVIDA

REQUERIMIENTOSREQUERIMIENTOS COSTOSCOSTOS

PARAMETROS DE DESEMPEÑOPARAMETROS DE DESEMPEÑO

SEGURIDADSEGURIDAD CALIDADCALIDAD

MantenibilidadMantenibilidad

(MTTR)(MTTR)

ConfiabilidadConfiabilidad

((FunciónFunción))

OperabilidadOperabilidad

((EficienciaEficiencia))

ProducciónProducción

((SalidasSalidas))

GananciasGanancias

($)($)

DisponibilidadDisponibilidad

(Uptime)(Uptime)

OperabilidadOperabilidad

PromedioIndustria

1.20

1.00

0.70

1.06IndicadorIndustria

AREA DE OPORTUNIDADAREA DE OPORTUNIDAD

TiempoTiempo CicloCiclo (%) (%)

PromedioIndustria

0.70

1.00

1.20

IndicadorIndustria

CostosCostos

PromedioIndustria

$0.72

$1.00

$1.25

IndicadorIndustria

FuenteFuente: Design for Maintainability Guidebook: Design for Maintainability Guidebook, IR142-2, 1999, IR142-2, 1999

SEMINARIO II 4

AREA DE OPORTUNIDADAREA DE OPORTUNIDAD

PROCESO DE DISEÑOPROCESO DE DISEÑO

VISUALIZARVISUALIZAR CONCEPTUALIZARCONCEPTUALIZAR DEFINIRDEFINIR IMPLANTARIMPLANTAR OPERAROPERAR

FASES DEL PROYECTOFASES DEL PROYECTO

CONTRATACION EJECUCION OPERACION

IDENTIFICACION

PROYECTO

ALINEACION

CON PLAN

DE NEGOCIO

SELECCIÓN

MEJOR (ES)

OPCIÓN (ES)

MAYOR

PRECISIÓN DE

ESTIMADOS

DEFINICIÓN

COMPLETA

ALCANCE

Y P.E.P. CLASE

PRESUPUESTO

CONTRATACION

APROBACIONPROYECTO

OTORGAMIENTOBUENA-PRO

MATERIALIZACION

P.E.P. HASTA

COMPLETACION

MECANICA

OPERACIÓN ANALISIS

CUMPLIMIENTO

EXPECTATIVAS

DE NEGOCIO

+

-- DEFINICION Y DESARROLLO

+

OP

OR

TU

NID

AD

DE

SE

MB

OLS

OS

NECESIDADCONCEPCION

SISTEMA NECESIDAD

CONFORMAR

SISTEMA

INSTALACION

SISTEMANECESIDADOPERACION

Fuente: Derivado de GGPIC, PDVSA, 1997

ALGUNA SEMEJANZA...ALGUNA SEMEJANZA...

DISEÑO

MANTENIMIENTO

PREGUNTAS...PREGUNTAS...

ØØ ¿En el diseño o adquisición de un activo, seconsulta acerca de los modelos de equipos utilizados,su desempeño y facilidades de reparaci ón?

Ø ¿Existe algún mecanismo de retroalimentación dela información del mantenimiento disponible para elresponsable del proyecto o la modificación?

Ø ¿En la selección del activo, se consideran loscostos asociados a la operación y el mantenimiento?

Ø ¿Entre los costos de mantenimiento se incluye unaestimación del impacto que la nueva instalacióntendrá sobre la gestión del mantenimiento?

SEMINARIO II 5

PREGUNTASPREGUNTAS

¿¿En que porcentajeEn que porcentajelas acciones del MCClas acciones del MCCarrojan un redisearrojan un rediseñño?o?

15 – 20%

La falla del activo tiene unefecto directo e inversosobre la seguridad o afectaoperaciones críticas

Equipo esMantenible?

Puede el rediseñosolventar permanente-mente y en forma costoefectiva la falla?

Existe una tecnología de Monitoreo deCondición (ej : vibración, termografía) quegenere alertas suficientes como para impedirla ocurrencia de la falla?

REDISEÑO

MANTENIMIENTOPROACTIVO

Existe una tarea PM efectivaque minimice la fallafuncional?

Se justifican los costos ynecesidad de Monitoreo de

Condición

Se justifican los costos y necesidad deRedundancia

Acepta Riesgo deFalla

CORRER HASTA LAFALLA

Instala equiposredundante

MANTENIMIENTOPROACTIVO

Definir tareas yPlanes de Mantto.

MANTENIMIENTOPREVENTIVO

Definir tareas CM yPlan de Mantto.

MANTENIMIENTOPREDICTIVO

SI

SI

SISI

SI

SI

NO

NONO

NO SI

NO

NO

NO

VENTAJAS CONFIABILIDADDESDE EL DISEÑO

VENTAJAS CONFIABILIDADVENTAJAS CONFIABILIDADDESDE EL DISEÑDESDE EL DISEÑOO

VENTAJASVENTAJAS

Ø Permite establecer la causa raíz de un granporcentaje de fallas corrientes o catastróficasatribuidas a mala operación o mantenimiento.

Ø Facilita las labores de operarios y personal demantenimiento, disminuyendo los erroreshumanos y tiempos de mantenimiento.

Ø Un buen diseño se hace sobre la base de unavida útil determinada del activo, permitiendoestablecer tempranamente las acciones deatención de fallas a lo largo del ciclo de vida ymitigando las consecuencias.

Ø Se adapta al ambiente y a los recursosdisponibles.

SEMINARIO II 6

VENTAJASVENTAJAS

Ø Mejoras en costos y tiempo de ciclo, ofrecenbeneficios conjuntos y de alto impacto.

Ø Diseño basado en confiabilidad permiteintegrar el conocimiento operativo y demantenimiento desde las fases tempranas delproyecto.

Ø Disminuir re-trabajos y cambios de alcance enla ejecución de proyectos.

Ø Disminuir costos mayores de mantenimiento

ØMenores costos del ciclo de vida

ALGUNAS REGLAS DE DISEÑOALGUNAS REGLAS DE DISEÑO1. Establecer requerimientos y características2. Identificar aspectos claves3. Desarrollar alternativas razonables para cada aspecto clave4. Estudiar alternativas hasta que la selección sea clara, racional y

óptima5. Divulgar la selección en busca de la opinión de expertos en c/u de

las áreas que el diseño involucre6. Incorporar comentarios de personal de mantenimiento, manufactura

y operaciones, en c/u de las fases del diseño7. Contemplar las implicaciones económicas en cada toma de

decisión a lo largo de las diferentes etapas8. Minimizar el número de componentes que conforman el diseño final9. Considerar las consecuencias de la falla en cada fase de decisión10.Diseñar en términos de la función del activo11.Establecer procesos de análisis estadísticos en c/fase de decisión

PROPUESTAINCORPORACION CDDFASES DEL PROYECTO

PROPUESTAPROPUESTAINCORPORACION CDDINCORPORACION CDDFASES DEL PROYECTOFASES DEL PROYECTO

SEMINARIO II 7

EJECUCION DE PROYECTOSEJECUCION DE PROYECTOS

ESQUEMA ACTUAL

GENERAR

SOLUCIONES

OPTIMIZAR

ESCOGERSOLUCION

CALCULAR

COSTOS

ANALISIS

ESTATICO

OPTIMIZAR

DISEÑOFINAL

ARBOL DEFALLAS

OPTIMIZAR

CALCULAR

COSTOS

ANALISIS

ESTATICO OPTIMIZAR

CONCEPTUALIZACION

DEFINICION

LAZO PRINCIPAL

LAZO SECUNDARIO

MODELO A IMPLANTARMODELO A IMPLANTAR

DISEÑO DE SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD CON ALTA RENTABILIDAD

ESQUEMA DE EJECUCION NUEVOS PROYECTOS

CONCEPTUALIZACION

APP: Aná lisis Preliminar dePeligros

ACRB: Análisis CostoRiesgo Beneficio

o IBR: Inspección Basada enRiesgo

RAM

Directrices demantenimiento

Especificar desempeñom ínimo esperado y deprotección de los activos a seradquiridos.

Determinar viabilidadeconómica del proyecto èLCC: Costo del ciclo de Vida.

Realizar una Evaluación deS itio y de R iesgo Ambiental(ESDRA).

DEFINICION

• Definir guías del dise ño

• Análisis Cuantitativo deR iesgo ( ACR) .

Necesidad de un SistemaInstrumentado de Seguridad(SIS) y el correspondienteNivel de Integridad deSeguridad (S I L) de lainstalación.

Realizar estudio deM antenimiento Centrado enConfiabilidad (MCC) enconjunto al análisis HAZOP èHAZROP .

GENERAR SOLUCIONES

OPTIMIZAR

ESCOGER SOLUCION

ANALISIS SENSIBILDAD

ANALISIS ESTATICO

OPTIMIZAR

DISEÑO FINAL

ARBOL DE FALLAS

OPTIMIZAR

CALCULAR COSTOS

ANALISIS ESTATICO OPTIMIZAR

CONCEPTUALIZACION

DEFINICION

ARBOL DE FALLAS

CALCULAR COSTOS

LAZO PRINCIPAL

LAZO SECUNDARIO

LAZO PRINCIPAL

ARBOL DE EVENTOS

CALCULAR COSTOS

CONFIABILIDAD DESDE EL DISEÑO

CONFIABILIDAD DESDECONFIABILIDAD DESDE EL DISEÑO EL DISEÑO

DISEÑO DE SISTEMAS DEDISEÑO DE SISTEMAS DESEGURIDAD DE ALTA RENTABILIDADSEGURIDAD DE ALTA RENTABILIDAD

CASO PRACTICOCASO PRACTICO

EN EQUIPOS SOMETIDOS AEN EQUIPOS SOMETIDOS AGAS Y FUEGOGAS Y FUEGO

SEMINARIO II 8

OBJETIVOSOBJETIVOS

•• Generar un modelo para la instrumentaciGenerar un modelo para la instrumentacióón den deherramientas de confiabilidad en normas deherramientas de confiabilidad en normas dedisediseñño en equipos sometidos a fuego.o en equipos sometidos a fuego.

•• Aplicar metodologAplicar metodologíía disea diseññada a caso prada a caso prááctico.ctico.Horno tipo Horno tipo ““FireFire Box Box””, m, múúltiples quemadores.ltiples quemadores.

•• Jerarquizar las diferentes opciones de mejoraJerarquizar las diferentes opciones de mejoradel disedel diseñño, partiendo de la evaluacio, partiendo de la evaluacióón den deriesgos de la instalaciriesgos de la instalacióón actual.n actual.


IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIONIMPORTANCIA Y JUSTIFICACION

•• AplicaciAplicacióón de normas de seguridad, higiene yn de normas de seguridad, higiene yambiente cada vez mambiente cada vez máás estrictas. Se requieres estrictas. Se requiererealizar inversiones bajo un contexto derealizar inversiones bajo un contexto decostos restringido.costos restringido.

•• El modelo propuesto persigue unaEl modelo propuesto persigue unadisminucidisminucióón sobre la inversin sobre la inversióón inicial deln inicial delsistema a implementar, sin menoscabo de lassistema a implementar, sin menoscabo de lasfunciones del mismo.funciones del mismo.

•• Se requiere una metodologSe requiere una metodologíía que permita ela que permita elbalance balance óóptimo entre la complejidad de lasptimo entre la complejidad de lasfunciones de proteccifunciones de proteccióón y la inversin y la inversióónnrequerida para implementar las mismas.requerida para implementar las mismas.


IDENTIFICAR REQUERIMIENTOSIDENTIFICAR REQUERIMIENTOS


Accidentes industriales•Bhopal•Kuwait•Piper Alpha•Tailandia

•OSHA•EPA•Industrias•Comunidad

Normas-Standards

•Proteger al personal y al medioambiente.

•Reducir costos de producción yaquellos debidos daños en el equipo.•Evitar impactos negativos sobre laimagen corporativa.

•Creciente complejidad de losprocesos industriales

Gerencia del Riesgo

•Manejo y control de las situaciones depeligro a trav és de medidas de seguridady precauci ón.•Instalaci ón de esquemas de control yseguridad más estrictos

•Balance entre seguridad y producci ón

SEMINARIO II 9

IDENTIFICAR REQUERIMIENTOSIDENTIFICAR REQUERIMIENTOS


Especificación43%

Instalación y Puesta en

Marcha6%

Cambios post. Arranque

21%

Operación y Mantto.

15%

Diseño e Implantación

15%

FALLAS EN SISTEMAS DE PROTECCION

HSE. Health, Safety and Environmental Agency

Sobre-Diseño67%

Sub-Diseño6%

Diseño OK27%

Estudio Shell . Medio Oriente

ASPECTOS CLAVESASPECTOS CLAVES

SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD (SIS)


ISA S84

IEC 1508

SIL. NIVEL INTEGRADO DE SEGURIDAD

NIVEL INTEGRADO DE SEGURIDAD (SIL)


• La revisión detallada del proceso

• La especificación de soluciones de seguridad que limitenlos riesgos del mismo

• La identificación de la solución óptima de seguridad

ASPECTOS CLAVESASPECTOS CLAVES

SEMINARIO II 10

METODOLOGIAMETODOLOGIA

DEFINIR IMPLANTAR OPERARVISUALIZAR CONCEPTUALIZAR

NECESIDAD CONCEPCION

SISTEMA

CONFORMAR

SISTEMA

INGENIERIA DELSISTEMA

ANALISIS DE RIESGOSY PELIGROS

REQUERIMIENTOSSEGURIDAD

ARQUITECTURASEGURIDAD/ FUNC.

ESPECIFICAS

EVALUAR OPCIONES

SIL / ACRB?

DISEÑO BASICO

REDISEÑONO

MODELO DE DECISIONA CONSTRUIR

INSTALACION

SISTEMA

INSTALACION /COMMISIONING

PRUEBAS SAT

PRUEBAS FAT

OPERACION

PRUEBASFUNCIONALES

PROCESO DE DISEÑO




CUALITATIVO

“4” -Impacto Catastrófico en la Comunidad.

“3”- Protección a Empleados y Comunidad.

“2”- Mayor Protección a la Propiedad y a la Producci ón.Posibles lesiones a los empleados.

“1”- Protección menor a la propiedad y producción.

CUANTITATIVO

( )T

dtePFD

T

t

t

avg∫ =

−−

= 01

λ

)(10 PFDavgLogSIL −=

BASES DEL DISEÑOBASES DEL DISEÑO

BASES DEL DISEÑOBASES DEL DISEÑO



SEMI-CUANTITATIVO

•Identificar escenarios de riesgo.

•Identificar los eventos básicos para cadaescenario.

•Desarrollar un análisis de consecuencias.

•Asignar un rango de severidad para cadaconsecuencia.

•Evaluar los riesgos y sus consecuencias.

•Establecer requerimientos SIS

D E F I N I R IMPLANTAR OPERARV I S U A L I Z A R C O N C E P T U A L I Z A R D E F I N I R IMPLANTAR OPERARV I S U A L I Z A R C O N C E P T U A L I Z A R

NECESIDADNECESIDAD C O N C E P C I O N

S I S T E M A

C O N C E P C I O N

S I S T E M A

C O N F O R M A R

S I S T E M A

C O N F O R M A R

S I S T E M A

INSTALACION

SISTEMAOPERACION

P R O C E S O D E D I S E Ñ O

SEMINARIO II 11

APLICACIÓN DE HERRAMIENTAS CDD

•Identificar escenarios deriesgo.

•Identificar los eventos básicospara cada escenario.

•Desarrollar un análisis deconsecuencias.

•Asignar un rango de severidadpara cada consecuencia.

•Evaluar los riesgos y susconsecuencias.


ØAnálisis HAZROP

ØDiagrama de Bloques / Arbol deFallas

ØEstimación probabilística delRiesgo

ØMatriz de Severidad

ØEstimaciones económicas enbase a ACRB y Costos LCC

ØJerarquización de alternativas deDiseño

ANALISIS SEMICUANTITATIVOANALISIS SEMICUANTITATIVO








ØAnálisis HAZROP









IDENTIFICAR PELIGROSDEL PROCESO

•Causas

•Consecuencias

•Nivel demanda

•Frecuencia

•Probabilidad falla

•Facilidades intervención

•Acciones de Mantenimiento

SEMINARIO II 12








ØAnálisis HAZROP









OR

PARADA

SISTEMA AIRE

FORZADO

SISTEMA AGUA DE

ALIMENTACIÓN

AND DAMPER

MOTOR

GOBERNADORTURBINA

ENTRADA VAPOR

DIVISOR DE FLUJO

BOMBAS DE COMBUSTIBLE

SISTEMA COMBUSTIBLE

LÍQUIDO

LINEAS DE ALIMENTACIÓN

S/E PRINCIPAL

SISTEMA COMBUSTIBLE

GAS

BOMBA PRINCIPAL

BOMBA AUXILIAR

INSTRUMENTOS DE CAMPO

CONTROL CENTRAL

SISTEMA CONTROL MOD-300

ELEMENTOS DE CAMPO

SISTEMA DE CONTROL

SISTEMA PARADA DE

EMERGENCIA

SISTEMA SUPRVISOR

INTERFAZDCS

TURBINA

OR OR

OR

OR

AND

OR

OR









ØAnálisis HAZROP







SEMINARIO II 13



Cálculo de Riesgo Determinístico -Distribuído

- Modo de Falla- Registros de fallas- Propagación de Incertidumbre- Procesos General de Restauración.

Frecuencia de Fallas Estimación de Consecuencias

Distribuído Determinístico

- Modo de Falla- Registros de fallas- FMEA.- Arbol de Fallas.- Arbol de Eventos.- Mod. Matemáticos.

SHA Operac. No Operac.

- Daños a Personas, Materiales y Ambiente: - Radiación. - Tóxicos. - Explosión. - Derrames.

- Producción Afectada.- Costos de Oportunidad- Producto f/especif.- Costo de Reest. Función.- Ineficiencia

- Costo de Reestablecer la Función.

Determinístico/Distribuído




CALCULO FREC./PROB. FALLA

DATA

HISTORICA

DATA

CONDICION

DATA

TECNICA

• EDAD

• HISTORIAL DE FALLAS

• HISTORIAL DE SERVICIOS

• HISTORIAL DE

REPARACIONES

• ESPESORES

• POTENCIALES

• AUTODIAGNOSTICO

• RECUBRIMIENTO

• CORROSION EXTERNA

• LIMITES OPERATIVOS

• COMPOSICION

•DATOS DEL PROCESO

• UBICACIÓN

• IMPACTO

PLATAFORMA DE ANALISIS

FRECUENCIA /PROBABILIDADDE FALLA

BASADO ENHISTORIALDE FALLAS

BASADO ENDATOS DECONDICION

BASADO ENCOMPARACIONCONESTANDARES

• PRACTICAS

• NORMAS

• ESTANDARES

CALCULO

0 0.05 0.1 0.15 0 . 2 0.250

20

40

60Modelo de interferencia de Carga- Resistencia

Espesor

Distribucion de la condicion medida

en el equipo

Distribucion de la condicion limite o

criterio de rechazo

µs µr

0 0.05 0.1 0.15 0 . 2 0.250

20

40

60Modelo de interferencia de Carga- Resistencia

Espesor

Distribucion de la condicion medida

en el equipo

Distribucion de la condicion limite o

criterio de rechazo

µs µr

Parameter Estimatesµ σ

PrPa 4.7E-01 1.33E-01ML 4.7E-01 1.29E-01

Least Square Equation:y = 7.5E+00 x -3.5E+00

Bq Life q, % B

q

99% 7.82E-01Reliability t R(t)

3.01E-01 90.0%

0.00E+00

2.00E-01

4.00E-01

6.00E-01

8.00E-01

1.00E+00

1.20E+00

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1Back to Data Analysis page

Least Square Fit

CDF

Reliability

Failure Rate

PDF

PROBABILIDAD DE FALLA



CALCULO CONSECUENCIAS

DATA

HISTORICA

DATA

TECNICA

•REGISTROS DEACCIDENTES/

INCIDENTES

•HISTORIAL DE COSTOSASOCIADOS

• CAPACIDAD PROD

• COMPOSICION FLUIDO

• DATOS DEL PROCESO

• UBICACIÓN

• IMPACTO

DATA PLATAFORMA DE ANALISIS

CONSECUENCIASTOTALES

BASADO ENHISTORIAL

BASADO ENCOMPARACIONCONESTANDARES

• PRACTICAS

• NORMAS

• ESTANDARES

CALCULO

SEMINARIO II 14








ØAnálisis HAZROP










DESPRECIABLE MARGINAL CRITICA CATASTROFICA

MUY PROBABLE 80% - 100%

PROBABLE 10% - 80%

POSIBLE1% - 10%

IMPROBABLE 0.1% - 1%

EXTREMO IMPROBABLE

<0.1%

PR

OB

AB

ILID

AD

SEVERIDAD








ØAnálisis HAZROP







SEMINARIO II 15


0 1 2 3 4 5t=20 añost=20 años

0 1 2 3 4 5t=20 añost=20 años

Qo x Precio de VentaQo x Precio de Venta

CapexCapexCapex

Riesgo (Ri )(egresos potenciales por fallas)



Costos de OperaciónCostos de Operación

2. Estimación Probabilistica Tasa de Declinación y Perfil Producción (Q 1, , Q2, , Q3, , …... Q20)

3. Estimación probabilística del Costo de Perforacion

4. Considerar Costos de Operación y Mantenimiento (MAEP)

5. Estimación probabilística del Riesgo (Egresos Potenciales por Fallas)

1. Estimación probabilistica Tasa Inicial de Producción (Qo) INGRESOSINGRESOS

CAPEXCAPEX

EGRESOSEGRESOS

HORIZONTE HORIZONTE ECONOMICOECONOMICO

Ingresos

Egresos

Ingresos

Egresos

Q i x Precio de VentaQ i x Precio de Venta

.000

.024

.047

.071

.094

-3 , 0 0 0 . 0 0 -500.00 2,000.00 4,500.00 7,000.00 VPN.000

.024

.047

.071

.094

-3 , 0 0 0 . 0 0 -500.00 2,000.00 4,500.00 7,000.00 VPN

MODELO PROBABILISTICO DE EVALUACION ECONOMICA










ØAnálisis HAZROP







MARCO METODOLOGICOMARCO METODOLOGICO


APLICACIÓN HERRAMIENTAS CDD

0.40 0.48 0.57 0.65 0.73

Declinación

Diagrama de SensibilidadDiagrama de Sensibilidad

Simulación MontecarloSimulación Montecarlo

Frequency Chart

Certainty is 63.58% from2,330,000.00t o + Infinity $

.000

.005

.010

.015

.019

0

24.25

48.5

72.75

9 7

500,000.00 1,625,000.00 2,750,000.00 3,875,000.00 5,000,000.00

5,000Trials 50OutliersForecast : Impacto Total año 10

Target Forecast: tasa de producción

Skin - . 6 9

A N P . 4 7

R F T . 3 5

P e r m e a b i l i d a d . 3 3

V i s c o s i d a d - . 0 7

Pwf - . 0 3

B o - . 0 0

$ / b a r r i l - . 0 0

D e c l i n a c i ó n - . 0 0

- 1 - 0 . 5 0 0 . 5 1

M e a s u r e d b y R a n k C o r r e l a t i o n

S e n s i t i v i t y C h a r t

Pr(VPN <0)

VPNE

A

(Igual riesgo, mayor VPN)

E

B C D(menor riesgo, igual

VPN)

SEMINARIO II 16

METODOLOGIA FINALMETODOLOGIA FINAL

(1) Determinístico (2) Distribuido

ARBOL DEFALLAS

AMEF - MCC

PROPAGACIONINCERTIDUMBRE

DISEÑO SIL-ACRB

COSTOSOPERACION

EVALUACION RIESGO

Cuantif . del Riesgo

Frecuencia Consec .

(2)

(2)

SIS 1

SIS 1SIS 1

DIFERENTES SOLUCIONES A CLASIFICAR A PARTIR DEL VPN

COSTOSMANTTO.

(2)

INFORMACION

DISEÑO SIL

EVALUACIONRIESGO

Cuantif . del Riesgo

Frecuencia Consecuencias

(1)

Nivel RiesgoIntolerable? NO

SI

REDISEÑO

DISEÑO SIS

IMPLANTARDISEÑO DE SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD CON ALTA RENTABILIDAD

MARCO METODOLOGICOMARCO METODOLOGICO


FLUJOGRAMAFLUJOGRAMA

ESTIMACION DE LA TASA DE CRUDOMANEJADO POR EL HORNO BASADO EN OPINION

DE EXPERTOS

ESTIMACION PROBABILISTICA DE LAPERDIDA DE EFIICIENCIA DEL EQUIPODESDE EL AÑO “1” HASTA EL AÑO “n”(Q1 , Q2 , Q3 , .... Qn)

INICIOINICIO

INGRESOSINGRESOS

CAPEXCAPEX

EGRESOSEGRESOS

VPN VPN

ESTIMACION PROBABILISTICADEL INGRESO BRUTO DESDEEL AÑO “1” HASTA EL AÑO “n”(ING 1 , ING 2... INGn)

BASADO EN OPINIONDE EXPERTOS

ESTIMACION PROBABILISTICADEL VPNVPNnn DEL PROYECTOY CALCULO DEL INDICE DEINDICE DEJERARQUIZACIONJERARQUIZACION

ESTIMACION PROBABILISTICADEL “CAPEX” O “INVERSIONINICIAL”

ESTIMACION PROBABILISTICADE LOS EGRESOS DESDE ELAÑO “1” HASTA EL AÑO “n”(EGR1 , EGR2... EGRn)

ESTIMACION DECOSTOS

ESTIMACION DERIESGOS

RESULTADOSRESULTADOS


Titulo : Evaluación Sistema de Protección Horno Vertical Unidad de Crudo.

Antecedentes : El diseño del sistema de protecci ón y seguridad para esteequipo sometido a gas y fuego, está basado en la aplicación de las normasPDVSA K-337 y NFPA72. Acordado por expertos como SIL 2.

Hipótesis: E l número de instrumentos utilizados para satisfacer losrequerimientos de la norma NFPA8502& en sistemas de múltiplesquemadores, así como la alta tasa de fallas de los instrumentos para ladetección de llama disminuye la confiabilidad del sistema, haciendo lopropenso a fallas recurrentes y generando elevadas pérdidas económicas.

Opciones a Evaluar:

• Opción 1: Rediseño, validando la eliminaci ón o disminuci ón deprestaciones de la configuraci ón de los equipos ya instalados.

• Opción 2: Mantener el diseño actual. No hacer nada.

• Opción 3: Rediseño, validando la inclusión o incremento de prestacionesde la configuración de los equipos ya instalados.

CASO PRACTICO

SEMINARIO II 17

PFD Lógica

λ sis =3* λ Ls2

PFD lógica Determinístico = 1.63E-08P10 P50 P90

PFD lógica Probabilistico= 1.63E-08 7.93642E-09 1.77467E-08 3.29995E-08

ESTIMACION PROBABILIDAD DE FALLAS



SIS FALLA EN CORTE

GAS AL HORNO

SENSORES

VALV`S. PPAL CORTE QUEMADORES

Blq1Blq1

LOGICA

VALV’S. PPAL CORTE PILOTOS

Blq2Blq2 DesvDesv Blq2Blq2 DesvDesv

ELEMENTO FINAL

2oo32oo3

Blq1Blq1

CONFG.

2oo8

HG

F

DC

E

B A

HG

F

DC

E

B

HG

F

D CE

HG

FDE

HG

F EH

G F H G

OR1

OR2OR3

OR7

OR4

OR7OR6OR5

G1

G3G2

AA

AA

AA

BB

G5G4

CALCULO SIL

PFD elementos de salidaG3=G6+G7

yG6=G8=G9*G10 ,pero al ser los mismos elementos idénticos para cada bloque, válvulas y solenoides se tiene:

G9=G10

yG9= λBl1_P +λSOL_P ,con lo que:G6=( λBl1_P +λSOL_P)*(λBl1_P +λSOL_P )

Del árbol se tiene además, queG6=G7 al ser los mismos elementos idénticos para cada bloque, válvulas y solenoides de quemadoresFinalmenteG3=2*[( λBl1_P +λSOL_P)*(λBl1_P +λSOL_P)]

PFD elementos de salidaDeterminístico= 4.59E-11P10 P50 P90

PFD elementos de salidaProbabilistico = 4.59E-11 4.29728E-11 8.69729E-11 1.74468E-10

G 1 = G 2 + G 3 + S I S

PFD sensores

G 2 = O R 1 + O R 2 + O R 3 + O R 4 + O R 5 + O R 6 + O R 7 , d o n d e O R 1 = A B + A C + A D + A E + A F + A G + A HO R 2 = B C + B D + B E + B F + B G + B HO R 3 = C D + C E + C F + C G + C HO R 4 = D E + D F + D G + D HO R 5 = E F + E G + E HO R 6 = F G + F HO R 7 = G H

, p e r o a l s e r l o s m i s m o s s e n s o r e s p a r a c a d a b l o q u e , s e t i e n e q u e l a t a s a d e f a l l a s λ será la misma:

O R 1 = 7 λ A2

O R 2 = 6 λ A2

O R 3 = 5 λ A2

O R 4 = 4 λ A2

O R 5 = 3 λ A2

O R 6 = 2 λ A2

O R 7 = λ A2

, c o n l o q u eG 2 = 2 8 λ A

2 ,u t i l i zando los da tos de fa l l a de la tab la anexa . Tenemos,P F D s e n s o r e s Determiníst ico= 4 . 1 5 E - 1 0

P10 P50 P90P F D s e n s o r e s Probabilistico = 4 . 1 5 E - 1 0 1 . 7 5 4 1 4 E - 1 0 4 . 7 3 2 6 7 E - 1 0 1 . 0 2 6 9 7 E - 0 9

Estimación Probabilidad de Falla en Demanda del Sistema

Evaluación Determinística Fallas a los xx añosPFD sensores= 4.15E-10 275053.011

PFD lógica= 1.63E-08 6986.536229PFD elementos de salida= 4.59E-11 2487682.043

PFD Sistema 1.68E-08 6794.859084

Evaluación Probabilística P10 P50 P90

PFD sensores= 3.08E-05 1.75414E-10 4.73267E-10 1.02697E-09

PFD lógica= 1.63E-08 7.93642E-09 1.77467E-08 3.29995E-08

PFD elementos de salida= 4.59E-11 4.29728E-11 8.69729E-11 1.74468E-10

PFD Sistema 1.68E-08 8.49336E-09 1.83136E-08 3.3434E-08Fallas por año 0.00014717

ESTIMACION PROBABILIDAD DE FALLAS



CALCULO SIL

Frequency Chart

. 0 0 0

. 0 0 6

. 0 1 1

. 0 1 7

. 0 2 2

0

5.5

1 1

16.5

2 2

3.89E-9 1.46E-8 2.53E -8 3.61E-8 4.68E-8

1,000 Trials 990 Displayed

Forecast: PFD Sistema_OP3

PFD Determinístico: 1.64E -08

F o r e c a s t : P F D S i s t e m a _ O P 1

0

5

1 0

1 5

2 0

2 5

3 0

1 . 1 5 E - 0 5 2 . 0 9 E - 0 5 3 . 0 4 E - 0 5 3 . 9 8 E - 0 5 4 . 9 2 E - 0 5

Fre

qu

ency

PFD Determinístico: 3,08 E -05Frequency Chart

.000

.007

.015

.022

.029

0

4.08E-9 1.46E - 8 2.51E-8 3.56E-8 4.62E -8

1,000 Trials

PFD Determinístico: 1.68E-08

Forecast: PFD Sistema_OP2

OPCION 2

OPCION 3

Distribución Probabilidad

en demanda

SIL2 (PFD>10E-03)



PROBABILIDAD DE FALLAS

Frequency Char t

. 0 0 0

. 0 0 7

. 0 1 3

. 0 2 0

. 0 2 6

0

6 . 5

1 3

1 9 . 5

2 6

4 . 2 6 E -9 2.81E-8 5.19E-8 7.57E-8 9.95E-8

1 ,000 Trials 9 7 9 Displayed

Forecast : P F D S i s t e m a _ _ O P 3 F C

P F C D e t e r m i n í s t i c o : 1 . 7 7 E -0 8

Distr ibución Probabi l idad de Fal las Cr ít icas

Frequency Char t

. 0 0 0

. 0 0 7

. 0 1 4

. 0 2 0

. 0 2 7

0

6.75

13.5

20.25

27

1.23E-8 1.05E-7 1.98E-7 2.91E-7 3.84E-7

1 ,000 T r i a l s 980 Displayed


PFC D e t e r m i n í s t i c o : 1 . 9 9 E -0 8

PFC D e t e r m i n í s t i c o : 7 . 1 9 E -0 5

F r e q u e n c y C h a r t

.000

.006

.013

.019

.025

0

6.25

12.5

18.75

2 5

5.43E -5 2.81E -4 5.08E -4 7 . 3 4 E -4 9 . 6 1 E -4

1,000 Trials1,000 D i s p l a y e d

Forecast: PFD Sistema__OP1FC

OPCION 1

OPCION 3

OPCION 2

SEMINARIO II 18



ESTIMACION PROBABILISTICA DE COSTOS

Costos de Adquisición: Costo Capital [US$], Costo compra activo Costos de Gerencia (Overhead) [US$], Costos Fijos asociados a Gerencia y dirección Costos de Ingeniería de Diseño [US$], Costo horas hombre Personal de Ejecución Costos de Ingeniería de Campo [US$], Costo horas hombre Personal de Ejecución

Costos Logísticos Almacén e Inventario de Repuestos[US$], Costo horas hombre Personal de Almacén, facilidadesde almacenaje

Costos de Construcción e Instalación [US$], Costo implantación e infraestructura

Costos de Adiestramiento[US$], Costo Adiestramiento Personal Operaciones yMantenimiento

Costos de Documentación [US$], Costo planos, documentos electrónicos e impresos

Costos de Operación:

Mantenimiento Programado[US$], Costo labor, materiales, logísticos mantenimientopreventivo

Costos recurrentes anuales [US$], Costo labor, materiales, logísticos operacionales

Otros costos periódicos[US$],Costo labor, materiales, logísticosmantto. extraordinarios(paradas de plantas).

Costos de Desincorporación

[US$], Costo labor, materiales, logísticos para desincorporacióndel activo

Ahorros:

Ahorros anuales[US$], Beneficios económicos (tangibles) por aplicación demejorasCALCULO LCC



ESTIMACION PROBABILISTICA DE CONSECUENCIASC onsecuenc ias O b s e r v a c i ó n V a l o r a c o n s i d e r a r

Pérd idas de P roducc ión (Es t imada en 10MBBld , a un cos to de 8 , 6 U S $ )

Parada de l Ho rno po r más de 8 horas . Se es t imara a par t i r de la probabi l idad de fa l las cr í t icas del s is tema por e l impacto en la p roducc ión .

1 0 0 0 0x8,6xEficiencia

Impac to sobre las pe rsonas Probabi l idad de Fogonazos, s in e m b a r g o , n o e s u n á r e a pe rmanen temen te a tend ida , po r l o que es muy ba ja l a p robab i l i dad de ocu r renc ia .

No aplica

Impac to sobre e l amb ien te Combust ión incomple ta , o r ig inando e m a n a c iones de CO2 y con tam inan tes a la a tmósfera mul t ip l icado por la probabi l idad de fal las crí t icas.

M i n : 1 0 0 0 U S $ M á x : 1 0 0 0 0 U S $

Cos tos de Repa rac ión Depende de la g ravedad de la fa l la . Cons ide rando que es tamos eva luando una nueva ins ta lac ión se cons ide ra ran fa l l as cuyo impac to económico no sea mayor a 10000US$ mul t ip l icado por la probabi l idad de fal las crí t icas.

M i n : 1 0 0 0 U S $ M á x : 1 0 0 0 0 U S $

Pérd ida de Mercado No se es t ima dada la ex is tenc ia de una ba ter ía de o t ros t res hornos que pueden garan t i za r la a l imentac ión a la U n i d a d a g u a s a b a j o .

No aplica

Pérd i da de Repu tac i ón Idem anter io r No aplica

Pérd idas de Ven ta jas Tecno lóg i cas

Idem anter io r No aplica



ESTIMACION PROBABILISTICA DE CONSECUENCIAS

Media Desv. Estd. Dist. Capac. Proces. Min Máx10 0.5 10 1000 10000

Min Más Probable Máx Dist. Margen Proc. Min Más Probable MáxMargen Proces. de Crudo ($) 2.3 3 3.5 3 Pérdida Eficiencia 2% 3 % 3.50%

Min Máx Dist. Impacto Ambientasl Media Desv. Estd.

1000 10000 1000 30 3

Opción 1Año 0 1 2 3 4 5 6 7

Pérdida Eficiencia de Procesamiento 3 % 1 0.970445534 0.941764534 0.913931185 0.913931185 0.886920437 0.860707976 0.835270211Política Reparación Mayor 0 0 0 1 0 0 0 1Beneficios de Producción Estimados $180,280,421.74 $10,950,000.00 $10,626,378.59 $10,312,321.64 $9,185,008.41 $10,007,546.48 $9,711,778.78 $9,424,752.34 $8,394,465.62Impacto en la producción 7.88E+02 7.64E+02 7.42E+02 6.61E+02 7.20E+02 6.99E+02 6.78E+02 6.04E+02

Fallas Críticas (> 8 horas) 7.19E-05Impacto Ambiental 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02Costos Reparación 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02 7.19E-02

IMPACTO TOTAL OPCION 1 787.8614083 764.5808369 741.9883104 660.8920184 720.0634939 698.7866537 678.1386392 604.0222089

Opción 2Año 0 1 2 3 4 5 6 7

Pérdida Eficiencia de Procesamiento 3 % 1 0.970445534 0.941764534 0.913931185 0.913931185 0.886920437 0.860707976 0.835270211Política Reparación Mayor 0 0 0 1 0 0 0 1Beneficios de Producción Estimados $10,950,000.00 $10,626,378.59 $10,312,321.64 $9,185,008.41 $10,007,546.48 $9,711,778.78 $9,424,752.34 $8,394,465.62Impacto en la producción 2.18E-01 2.12E-01 2.06E-01 1.83E-01 2.00E-01 1.94E-01 1.88E-01 1.67E-01

Fallas Críticas (> 8 horas) 1.99E-08Impacto Ambiental 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05Costos Reparación 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05 1.99E-05IMPACTO TOTAL OPCION 2 0.218352302 0.211900195 0.205638776 0.183163298 0.19956241 0.193665628 0.187943122 0.167402082

Opción 3

Año 0 1 2 3 4 5 6 7Pérdida Eficiencia de Procesamiento 3 % 1 0.970445534 0.941764534 0.913931185 0.913931185 0.886920437 0.860707976 0.835270211Política Reparación Mayor 0 0 0 1 0 0 0 1Beneficios de Producción Estimados $10,950,000.00 $10,626,378.59 $10,312,321.64 $9,185,008.41 $10,007,546.48 $9,711,778.78 $9,424,752.34 $8,394,465.62Impacto en la producción 1.94E-01 1.88E-01 1.82E-01 1.62E-01 1.77E-01 1.72E-01 1.67E-01 1.48E-01

Fallas Críticas (> 8 horas) 1.77E-08

Impacto Ambiental 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05Costos Reparación 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05 1.77E-05IMPACTO TOTAL OPCION 3 0.193568333 0.187848569 0.18229785 0.162373439 0.176911179 0.171683708 0.166610732 0.148401192

Estimación de Consecuencias

Procesamiento de Crudo (MBld)

Días de ParadaImpacto sobre el Ambiente ($)

Costos de Reparación

200.618783392

0$6,775,678.14

4.87E+02

7.19E-027.19E-02

487.5704022

20

0.6187833920

$6,775,678.141.35E-01

1.99E-051.99E-05

0.135127979

20

0.6187833920

$6,775,678.141.20E-01

1.77E-051.77E-05

0.119790345

SEMINARIO II 19



ESTIMACION PROBABILISTICA DEL RIESGO


.000

.007

.013

.020

.026

0

6 . 5

13

1 9 . 5

26

4 . 2 6 E - 9 2.81E- 8 5.19E -8 7 . 5 7 E - 8 9 . 9 5 E - 8

1 , 0 0 0Tr ia ls 979 Displayed

F o r e c a s t: PFD Sistema__OP3FC

P F C D e t e r m i n í s t i c o : 1 . 7 7 E -08

Dis t r i buc ión P robab i l i dad de Fa l las Cr í t icas


.000

.007

.014

.020

.027

0

6.75

13.5

20.25

27

1 . 2 3 E - 8 1.05E- 7 1.98E -7 2 . 9 1 E - 7 3.84E- 7

1 , 0 0 0Tr ia ls 980 DisplayedF o r e c a s t: PFD Sistema__OP2FC

P F C D e t e r m i n í s t i c o :

1 . 9 9 E - 08

P F C D e t e r m i n í s t i c o : 7 .19 E - 05


. 0 0 0

. 0 0 6

. 0 1 3

. 0 1 9

. 0 2 5

0

6 . 2 5

1 2 . 5

1 8 . 7 5

25

5.43E -5 2 . 8 1 E - 4 5 . 0 8 E - 4 7.34E -4 9 . 6 1 E -4

1,000 Trials 1,000 Displayed


O P C I O N 1

O P C I O N 3

O P C I O N 2

RIESGO = PROBABILIDAD X CONSECUENCIA

CALCULO LCC



Hoja de Cálculo LCC

Opción 1: Uso sensores arreglo 1oo8

MTTF 13900.922 A ñ o s 169127.88 Meses <-- Celdas para ingreso de datos

Tasa Descuento (%)--> 12% Horizonte Proy. (años)--> 2 0 Impuestos (%)-->Valor presente Neto -$489,651

0 1 2 3 4 Costo Capital $150,000 150000

Costos de Gerencia (Overhead) $2,500 2500 Costos de Ingenier ía de Diseño $12,500 12500 Costos de Ingeniería de Campo $1,550 1550 Costos Logíst icos Almacén e Inventario de Repuestos $80,000 160000 Costos de Construcción e Instalación $85,000 85000 Costos de Adiestramiento $1,200 1200 Costos de Documentación $2,500 2500

Base x intervencion Mantenimiento Programado 1500 $1,500 $1,500 $1,500 $1,500 Costos recurrentes anuales $12,264 $12,264 $12,264 $12,264 $12,264 Otros costos periódicos 15000 $15,000 Costos de Desincorporación 5000

Ahorros anuales

Cálculo VPN & TIR: 0 1 2 3 4Costo Capital $150,000Costos $265,250 $13,764 $13,764 $13,764 $28,764Ahorros $ 0 $ 0 $ 0 $0Depreciación Lineal $7,500 $7,500 $7,500 $7,500Ganacia antes Impuestos -$21,264 -$21,264 -$21,264 -$36,264Previsión Impuestos @ 38% de Ganancias antes de Impuestos $8,080 $8,080 $8,080 $13,780Beneficio neto (puede ser ganancia o pérdida) -$13,184 -$13,184 -$13,184 -$22,484Depreciación $7,500 $7,500 $7,500 $7,500Flujo de Dinero (Beneficio Neto + Depreciación) -$415,250 -$5 ,684 -$5,684 -$5,684 -$14,984Factor de Descuento @ 12% 1.0000 0.8929 0.7972 0.7118 0.6355Valor presente -$415,250 -$5 ,075 -$4,531 -$4,046 -$9,522Riesgos: Riesgos anuales -$787.861 -$764.581 -$741.988 -$660.892 -$720.063

conf desde el diseño mpr aciem

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