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LOGOVIII Encuentro en Gestión de Activos FísicosCampus San Joaquín, 18 de junio de 2010PAM Lab UC
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Centro de MineríaPontificia Universidad Católicade Chile
Optimización de condiciones de operación e intervalos de mantenimiento para tubos de
hornos reformadores de refinerías
Alejandro Martínez
Centro de MineríaPontificia Universidad Católicade Chile
VIII Encuentro en Gestión de Activos FísicosCampus San Joaquín, 18 de junio de 2010PAM Lab UC
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Contenido
¿Cómo optimizar las condiciones de producción junto al intervalo entre mantenimiento preventivo?
Aplicación: Tubos de hornos reformadores
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Descripción del problema
Intervenciones Sub-componente: correctivas Componente: preventivas (programados)
Equipo
Sub-componente
Componente
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Descripción del problema
Efecto de la temperatura
Temperatura (K)
Pro
ducció
n
Edad
Confiabilid
ad
T2
T2 > T1
T1
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Problema de optimización
Compromisos entre operación y mantenimiento
Muchas intervenciones preventivas
Muchas intervenciones correctivas
Mayor vida de subcomponentes Mayor producción
Tiempo entre intervenciones
Temperatura
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Problema de optimización
Edad (ut)
um
Ingresos
Costos
Margen
Temperatura constante
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Problema de optimización
Edad (ut)
um
Ingresos
Costos
Margen
Temperatura constante
Temperatura (K)
um Ingresos
Costos
Margen
Intervalo entre intervenciones constante
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Modelo de optimización
Criterio: margen por unidad de tiempo
0
Trc Trp
Tp
Trc Trc
0 Edad componente
Fallas
subcomponentes
Intervención
preventiva
Periodo de tiempo
de interés
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Modelo de optimización
Ingresos i = producción x precio x disponibilidad
Temperatura (K)
Ing
reso
s
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Modelo de optimización
Ingresos i = producción x precio x disponibilidad
Temperatura (K)
Ing
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Edad (ut)
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Modelo de optimización
Costos c = intervenciones correctivas + intervención preventiva
Temperatura (K)
Co
sto
s
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Modelo de optimización
Costos c = intervenciones correctivas + intervención preventiva
Temperatura (K)
Co
sto
s
Edad (ut)
Co
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Estudio de caso
Horno reformador en refinería Tubos para producir hidrógeno
Efecto de la temperatura Más producción Modo de falla principal: creep
Política base Operación: 945 K Interv. preventivas: 7 años
Basado en: E.A. Elsayed, “Mean Residual Life and Optimal Operating Conditions for Industrial Furnace Tubes”
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Análisis Weibull
Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K
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Análisis Weibull
Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K
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Rango operacional
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Parámetros esenciales
Parámetro Valor UnidadCosto i. correctiva 10.000 USD
Costo i. preventiva 4.000.000 USD
Duración i. correctiva 0,004 años op.
Duración i. preventiva 0,08 años op.
Producción nominal 1.000.000 barriles/año op.
Precio 2 USD/barril
Número de tubos 3.000 tubos
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Política óptima
Óptimo• 1006 K• 4,75 años• 590.000 USD/año
Ahorro• 38.000 USD/año
2 4 6 8 10
900
1000
1100-30
-20
-10
0
10
Edad (ut)
Temperatura (K
)
Marg
en (
um
/ut)
-20
-15
-10
-5
0
5 um/ut
1 um = 100.000 USD
1 ut = 1 año
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Política óptima
950 1000 1050 1100 1150 1200 12500
5
10
15
20
25
30
Temperatura (K)
Flu
jo (
um
/ut)
@ 4.75 ut
5.86
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Política óptima
950 1000 1050 1100 1150 1200 12500
5
10
15
20
25
30
Temperatura (K)
Flu
jo (
um
/ut)
@ 4.75 ut
5.86
2 4 6 8 10 120
5
10
15
20
25
30
Edad (ut)
Flu
jo (
um
/ut)
@ 1006 K
5.86 Margen
Ingresos
Costos
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Disponibilidad
24
68
1012
900
1000
1100
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Dis
ponib
ilidad
Temperatura (K)
Edad
(ut) 0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
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Productividad
2 4 6
1000
1200
0
1
2
3
Tem
pera
tura
(K
)
Edad (ut)
Pro
ductivid
ad n
orm
aliz
ada
0.5
1
1.5
2
2.5
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Conclusión
Decisiones integradas, con criterios de negocio Gestión de activos físicos
Operaciones
Finanzas
Mantenimiento
MantenimientoOperacionesFinanzas
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Referencias
E.A. Elsayed, “Mean Residual Life and Optimal Operating Conditions for Industrial Furnace Tubes”, Cap. 22, In W.R. Blishke, DNP Murhty Eds., 2003.
R. Pascual, “El arte de mantener” (versión 2010) http://www.ing.puc.cl/rpascual/
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