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Proceso de Análisis Integral de Disponibilidad y
Confiabilidad como Soporte para el Mejoramiento
Continuo de las Empresas
Ing. Rosendo Huerta
Director de Confiabilidad – John Crane Latin America
E-mail: rhuerta@johncrane.com, huertar@cantv.net
Resumen
Muchas personas asocian la confiabilidad y la disponibilidad de los activos físicos de forma
directa y exclusiva con la gestión de mantenimiento, sin embargo, las verdaderas causas
raíces de los problemas de disponibilidad y confiabilidad, normalmente comienzan mucho
antes de que el mantenimiento sea requerido.
La confiabilidad es concebida durante la etapa de diseño por el equipo o personal de
ingeniería, donde aspectos claves como la confiabilidad intrínseca de cada componente y la
mantenibilidad deben ser consideradas. Luego la confiabilidad de los activos será
condicionada por las mejores prácticas que se hayan incorporado durante la etapa de
construcción, montaje e instalación. Posteriormente es operaciones quien con sus políticas y
prácticas de trabajo, ajustarán el buen funcionamiento sin fallas de los equipos y sistemas.
Por último es la gerencia de mantenimiento la encargada de sostener la confiabilidad
requerida por el proceso, mediante sus lineamientos para la restauración de los activos para
que cumplan con las funciones para las cuales han sido concebidos.
Lo anteriormente señalado, indica que la confiabilidad y disponibilidad tiene un ciclo de vida,
el cual está relacionado a través de la interacción entre los procesos de: Diseño –
Construcción - Montaje – Operación y Mantenimiento de los activos que engranan un proceso
productivo.
El modelo propuesto muestra como ambos conceptos deben ser manejados de forma
integral, mostrando un caso real para la construcción de una planta de compresión de gas
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y otra de manejo de efluentes donde las recomendaciones emitidas facilitaron mejoras en
el diseño y el cumplimiento de las metas trazadas. Se hace énfasis en como para cualquier
tipo de industria este tipo de análisis puede ser incorporado para el aseguramiento de la
confiabilidad y disponibilidad de los activos físicos.
I. INTRODUCCIÓN.
Las industrias en los últimos años, han orientado sus esfuerzos en maximizar sus ganancias,
utilizando para ello diferentes enfoques que le faciliten la toma de decisiones para realizar
inversiones asertivas y de máxima rentabilidad. Fusiones entre grandes corporaciones,
estilos de conducción de negocios como la Gerencia Integral de Activos, cuantificación del
riesgo para evaluar escenarios, son sin duda un ejemplo directo de tal situación, donde cada
una de ellas tiene como finalidad implícita o explícitamente la inversión de millones de dólares
para reducir los costos y aumentar los márgenes de ganancias.
Ante la común complejidad de las operaciones en las industrial de hoy día, resulta necesario
crear métodos claros que guíen hacia una efectiva solución de los problemas que tienen
mayor impacto sobre las pérdidas de producción, costos de mantenimiento, Seguridad,
Higiene, Ambiente y en general sobre la Confiabilidad Operacional de los sistemas,
instalaciones, equipos y dispositivos.
Los principios de Confiabilidad se basan en analizar los desperdicios ocasionados por las
“fallas”, estableciendo el control y prevención de las mismas, para mejorar la efectividad y
rentabilidad del negocio. A menudo, estamos muy cerca del problema y no podemos
observar el escenario del costo vs. el beneficio en su globalidad. Para mejorar, necesitamos
desglosar las posibles áreas de costos y de los beneficios correspondientes para poder
examinar de manera critica “cuanto logramos” en relación con “cuanto gastamos”. Es a
través de metodologías y herramientas de Confiabilidad que podemos soportar
adecuadamente la toma de decisiones.
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El modelo propuesto tiene como objetivo fundamental, maximizar la rentabilidad del ciclo de
vida de los activos mediante la aplicación de ingeniería de confiabilidad, tanto en la fase de
diseño, como durante su fase operación, apuntando hacia el cumplimiento de las metas de
producción, la reducción de costos totales de operación e impacto ambiental y al aumento de
la disponibilidad de los elementos que componen el activo.
II. ANTECEDENTES
Con la finalidad de mejorar la rentabilidad y efectividad de los procesos productivos, las
empresas modernas vienen incorporando dentro de sus estrategias de trabajo principios y
herramientas de Confiabilidad e Ingeniería de Mantenimiento para alcanzar sus metas a un
costo óptimo, a la vez de fortalecer la pericia técnica, humana y operativa de su personal.
Confiabilidad, es la probabilidad de que una unidad realice su función hasta un tiempo
especificado bajo las condiciones de uso definidas, debido a éste concepto, es claro que la
confiabilidad se puede evaluar solo conociendo el comportamiento espera del activo en
servicio por cierto tiempo, por lo tanto, es relevante conocer el ciclo de vida de los activos con
los que trabajamos.
La estadística proporciona herramientas importantes para la evaluación, la mejora, el diseño,
el pronóstico y el mantenimiento de la confiabilidad. Entre las respuestas que se obtienen al
fallar un equipo, los datos que se destacan para realizar el estudio de confiabilidad son los
tiempos de falla, los cuales son estudiados estadísticamente por medio de las distribuciones
Normal, Exponencial, Log-normal, Weibull o alguna otra que se adapte al estudio de los datos
recolectados. Un punto importante estudiado para el aumento de la confiabilidad en los
sistemas, es la distribución de activos redundantes conectados en serie o paralelo con
aquellos que cumplen la función principal.
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La idea del presente proyecto es estimar el nivel de disponibilidad y confiabilidad de una
planta de manejo de gas nueva, basándose en datos genéricos del comportamiento de fallas
y tiempos de reparación de procesos, sistemas y equipos similares, según reconocidos
estándares internacionales, que permitan simular condiciones reales, para poder pronosticar
el desempeño operacional, consideraciones adicionales de diseño y posibles estrategias de
mantenimiento.
III. MARCO CONCEPTUAL.
1. CONCEPTOS BÁSICOS
1.1. Confiabilidad.
La confiabilidad se define como la probabilidad de que un sistema, equipo o componente lleve
a cabo su función adecuadamente durante un periodo dado bajo condiciones de operaciones
previamente definidas y constantes.
Para llevar a cabo el estudio de esta probabilidad se toman datos y parámetros que afectan
directamente la confiabilidad, entre ciertos parámetros están el ambiente, la temperatura y
presiones, entre otros que influyen en el sistema. Sin embargo, la teoría que aplica la
confiabilidad como una herramienta para el buen desempeño de los activos, se ocupa
principalmente de las fallas de los sistemas, no obstante, no indaga tanto en los fenómenos
que las causan como en la frecuencia con que ocurren. No es una teoría física de las fallas,
sino una teoría estadística. Por lo que los datos que se toman para el análisis, son
principalmente los “tiempos” relacionados con el activo, los cuales juegan un papel
fundamental. Como conceptos principales tenemos entonces:
Tiempo entre fallas (TBF- time between failure): Es el tiempo trascurrido entre una
falla y la siguiente. En el cálculo de la confiabilidad, éste factor es uno de los más
utilizados, la data se toma para el tiempo promedio entre fallas – TPEF o MTBF- el
cual indica el intervalo de tiempo más probable entre un arranque y la aparición de
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una falla. Su relación se encuentra en que mientras mayor sea su valor, mayor es la
confiabilidad del componente o equipo.
Tiempo hasta la falla (TTF, en sus siglas en ingles – time to failure): Usado en
equipos no reparables, es el tiempo desde que el equipo comienza a operar en
condiciones normales hasta el momento en que ocurre la falla.
Tiempo para reparar (TTR- time to repair): Es el tiempo tomado para reparar el
activo que ha fallado.
1.2. Falla
Es un hecho no previsible inherente a un sistema que desvía su comportamiento al descrito
en su especificación y que en la mayoría de los casos impide que éste cumpla su misión.
Existen diferentes tipos de fallas:
Totales: Son aquellas que causan incapacidad total del equipo.
Parciales: Son definidas como tales, aquellas que causan la degradación del
servicio pero no incapacitan el funcionamiento total del equipo.
Súbitas: son aquellas que ocurren instantáneamente.
Progresivas: Es cuando el equipo presenta síntomas y por lo que la falla se
presenta gradualmente.
1.3. Disponibilidad Inherente (%DI)
La Disponibilidad Inherente representa el porcentaje del tiempo que un equipo está en
condiciones de operar durante un período de análisis, teniendo en cuenta sólo los paros no
programados. El objetivo de este indicador es medir la Disponibilidad Inherente de los
equipos, con la finalidad de incrementarla, ya que en la medida que esto ocurra, significará
que se disminuye el tiempo de los paros por falla o paros no programados del equipo.
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1.4. Disponibilidad Operacional (%DO)
La Disponibilidad Operacional representa el porcentaje de tiempo que el equipo quedó a
disponibilidad del área de Operación para desempeñar su función en un período de análisis.
Teniendo en cuenta el tiempo que el equipo está fuera de operación por paros programados y
no programados. El objetivo de este indicador es medir el desempeño de los equipos y la
eficiencia en la gestión de mantenimiento, de manera conjunta, comparándolos contra los
objetivos y metas del negocio, con la finalidad que Operación tenga cada vez más tiempo el
equipo disponible y que éste pueda realizar la función para la que fue diseñado.
1.5. Utilización del Equipo (UT)
La Utilización del equipo permite conocer el porcentaje del tiempo que un equipo estuvo
operando en un período de análisis. El objetivo de este indicador es comparar la capacidad
usada contra la instalada, con la finalidad de optimizarla.
1.6. Mantenibilidad y Disponibilidad vs. Confiabilidad
La mantenibilidad que se define como la probabilidad de que un activo sea devuelto a un
estado en el que pueda cumplir su misión en un tiempo dado, luego de la aparición de una
falla y cuando el mantenimiento es realizado bajo las condiciones, con los medios y bajo los
procedimientos preestablecidos; y la disponibilidad definida como la probabilidad de que el
equipo se encuentre en condiciones de cumplir su misión en un instante cualquiera; se
encuentran relacionados a la confiabilidad por medio de los tiempos anteriormente definidos y
lo podemos observar en el comportamiento en la figura 1.
Falla
TTF TBF
TTR
Operación
Normal
Vida del Activo
(Tiempo)
Falla
TTF TBF
TTR
Operación
Normal
Falla
TTF TBF
TTR
Falla
TTF TBF
TTR
Operación
Normal
Vida del Activo
(Tiempo)
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Figura 1. Tiempos usados en el RAMS
1.7. Rata de Falla
Indica la frecuencia de ocurrencia de las fallas, se define como la probabilidad casi inmediata
de falla de un equipo al llegar el tiempo t de operación.
3. Índices de Disponibilidad y Confiabilidad.
Un concepto aritmético simple es muy útil para empezar a ver la disponibilidad y confiabilidad,
utilizando los tiempos medios para la falla (MTTF) o tiempos medios entre falla (MTBF).
Estos tiempos promedios son a menudo calculados aritméticamente de la suma de los
tiempos para fallar dividido entre el número de fallas.
La confiabilidad es observada cuando el tiempo medio para fallas (MTTF) para equipos no
reparables o tiempo medio entre fallas (MTBF) para equipos reparables es muy largo
comparado con el tiempo en el que se requiere que esté funcionando el equipo. Igualmente,
pequeños valores para índices de tiempo medio, comparado al tiempo requerido de trabajo,
refleja no-confiabilidad.
Es importante entender que el MTBF puede ser muy diferente en un mismo equipo,
dependiendo de la calidad de su instalación, los estándares operacionales y por supuesto de
la calidad del mantenimiento.
La precisión de estos simples índices es mejorada cuando grandes cantidades de data son
procesadas usando herramientas estadísticas bien conocidas. Cuando sólo un pequeño
volumen de data es disponible, es mejor analizar la data usando técnicas de análisis Weibull
para llegar a los valores de MTBF o MTTF.
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Para el caso de este estudio, se utilizaron referencias internacionales de tiempos de fallas,
tiempos operativos y tiempos de reparación, los cuales fueron analizados baja escenarios
múltiples con herramientas probabilísticas de cálculos.
IV. PROCEDIMIENTO DE TRABAJO. EL MODELO PROPUESTO
La Metodología esta concentrada en utilizar los principios de Ingeniería de Confiabilidad e
Ingeniería de Mantenimiento para estimar el valor esperado de disponibilidad y confiabilidad
de sistemas industriales, donde el arreglo matemático para las simulaciones y cálculo de los
parámetros se concentra inicialmente en los componentes principales del sistema,
fundamentalmente en los equipos rotativos y estacionarios, manejando a discreción los
componentes de electricidad, instrumentación y control.
El procedimiento de trabajo se desarrolla en seis Fases, las cuales permiten un análisis
integral para establecer conclusiones contundentes y recomendaciones adaptadas a la
realidad de las empresas. A continuación se indican y explican cada una de las fases:
FASE I Evaluación General del Sistema: esta fase esta enmarcada en
analizar el funcionamiento integral del sistema, contabilización del número
de activos presentes, configuraciones entre equipos, modalidad de
operación, y en línea general todo el dimensionamiento del proyecto.
Esta etapa se realiza ajustando totalmente la información de planos y
esquemáticos suministrada por la empresa dueña del proceso, y la cual
debe ser cuidadosamente validada en campo.
FASE II Diseño del Arreglo Físico del Sistema: en esta fase se
estructura el diagrama funcional, para considerar los arreglos en serie y
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paralelo de la instalación, que permita una vez estimados los valores
individuales de disponibilidad y confiabilidad de cada componente, simular
y calcular la disponibilidad y confiabilidad total del sistema así como la de
cada uno de los subprocesos. Este diagrama funcional, se debe basar en
los planos reales de la instalación, y donde se deben considerar todos los
equipos principales (estáticos y dinámicos) así como los auxiliares.
FASE III Revisión de Referencias Internacionales y/o históricos
reales del sistema: esta fase consiste en la exhaustiva evaluación de
datos, tales como valores de reconocidas fuentes de información
internacional para los tiempos operativos, tiempos para reparar, tempos
entre falla, entre otros aspectos, en función del contexto operativo del
sistema objeto de estudio, así como de las marcas y especificaciones
técnicas de los equipos; indudablemente para el caso de instalaciones
con historia, el proceso se traduce en el manejos de datos reales, pero
indudablemente la comparación con dichos estándares internaciones
genera gran valor para la simulación de distintos escenarios. Dentro de
posibles referencias a ser consultadas destacan: Offshore Reliability Data,
Reliability Handbook, Reliability Technology, Failure Rates of Mechanical
Components, MIL STD 721. De las fuentes de información, se deben
generar tablas con valores tratados estadísticamente, que sirvan de
alimentación para los cálculos de disponibilidad y confiabilidad de cada
componente y posteriormente la del sistema.
FASE IV Estimado de la Disponibilidad y Confiabilidad Global del
Sistema: esta es la fase clave para la emisión de recomendaciones,
donde se deben ejecutar simulaciones múltiples, considerando escenarios
optimista, pesimista y más probable, donde se estiman inicialmente los
valores de disponibilidad y confiabilidad para cada uno de los
componentes que integran el arreglo físico del sistema, y luego previo
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propagación y cuantificación de la incertidumbre, se pudo calcular la
confiabilidad y disponibilidad total del sistema así como de los tres
subprocesos: gas, condensado y agua de efluentes. Adicionalmente se
indica el nivel de certeza de cumplimiento de los valores estimados.
Todos los cálculos realizados se deben manejar probabilísticamente,
soportados con modelos matemáticos probados en software, tales como:
Math Cad, Crystal Ball, entre otros.
FASE V Estimado de la Capacidad Efectiva del Sistema: en esta fase
se simula el comportamiento de rendimiento del sistema a través del
efecto de las paradas programadas y no programadas, sobre la capacidad
efectiva de producción del sistema (capacidad real). Se utiliza un proceso
de simulación basado en el método de Monte Carlo, logrando así la
generación probabilística de los eventos de paradas no programadas
(fallas), con base en los historiales de comportamiento de sistemas de
referencia registrados en bases de datos internacionales. Igualmente se
consideran las paradas programadas (plan de mantenimiento).
FASE VI Conclusiones y Recomendaciones: en función de los
resultados alcanzados, se establecen las respectivas conclusiones
indicando puntos claves de atención. De igual forma se emiten
recomendaciones orientadas a mejorar el comportamiento global del
sistema.
V. CÁLCULO DE DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD. Caso de
Aplicación.
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TO TFS
46 2
51 4
59 3
67 1
78 5
81 4
88 5
97 6
102 2
107 1
112 5
119 4
121 3
124 5
129 4
131 4
134 5
136 3
136 5
139 4
Comportamiento del TFS con respecto al número de
eventos
1
1,5
Tomando datos genéricos del comportamiento
Típico de equipos en base a información tomada
del OREDA, Reliability Handbook, entre otros,
se generaron datos aleatorios tanto para los
tiempos operativos (TO), como de los tiempos
fuera de servicio (TFS), con los cuales se estimó
la disponibilidad y confiabilidad de cada uno de
los equipos principales que componen el sistema.
La tabla 1, muestra un set de datos para uno
de los equipos rotativos del sistema, luego de ser
tratados probabilísticamente, y con los cuales
utilizando las expresiones matemáticas que se
explicaron en el Marco Conceptual, permitieron
estimar la disponibilidad y confiabilidad esperada
de cada equipo.
Tabla 1
Para la estimación de los parámetros requeridos para el cálculo, se utilizaron distribuciones
de probabilidad que se adecuaran al comportamiento de equipos reparables, obteniéndose
resultados como los mostrados en la figura 2.
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DISPONIBILIDAD CONFIABILIDAD
95,35 93,86
95,97 94,21
96,48 94,71
94 96
Figura 2. Comportamiento de los tiempos fuera de servicio.
Para el cálculo de la Disponibilidad y Confiabilidad de cada uno de los equipos, de los
procesos de manejo de gas, condensado y agua efluente y los totales de la instalación, se
manejaron simulaciones con escenarios, optimista, esperado (más probable) y pesimista (ver
tabla 2), los cuales fueron caracterizados probabilisticamente (ver figura 3) y calculados
finalmente considerando su arreglo en el sistema (serie o paralelo).
Tabla 2
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Figura 3. Caracterización probabilística de los escenario de simulación
En la figura 4, se muestra el manejo probabilística de la confiabilidad total del sistema para el
escenario del año 1 (confiabilidad para un tiempo de 365 días), donde se aprecia que los
valores más probables de confiabilidad están alrededor del 94%.
Figura 4. Estimado probabilístico de la confiabilidad del sistema.
A continuación, se muestran los resultados de disponibilidad y confiabilidad para cada uno de
los nodos de gas, condensado y agua efluentes, y finalmente el estimado total del sistema,
considerando una certeza del 75 % para los valores indicados.
Sub-proceso Gas (Nodo Gas)
Año 1 Año 2 Año 3
Disponibilidad (%) 0,67 ~ 0,83 0,67 ~ 0,83 0,67 ~ 0,83
Confiabililidad (%) 0,52 ~ 0,64 0,52 ~ 0,64 0,52 ~ 0,64
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Año1 Año2 Año3
Disponibilidad(%) 0,90~0,99 0,90~0,99 0,90~0,99
Confiabililidad(%) 0,89~0,98 0,89~0,98 0,89~0,98
Este sub-proceso es el que tiene mayor incidencia en la confiabilidad y disponibilidad del
proceso principal, debido básicamente a que dispone de mayor número de equipos y utiliza
un arreglo fundamentalmente en serie, donde cualquier falla individual afecta directamente la
funcionalidad del sistema, adicionalmente existen equipos donde su rata de fallas es mayor
como lo son los equipos dinámicos. En consecuencia es necesario establecer un plan de
mantenimiento optimizado basado en Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad, que
permita minimizar el riesgo de ocurrencia de fallas y tomando especial atención en los modos
de fallas que tengan altas consecuencias para el proceso.
Sub-proceso de Agua de Efluentes (Nodo Agua de Efluentes)
Este sub-proceso
afecta en menor
grado la confiabilidad
y disponibilidad del
proceso principal, aunque
utiliza un arreglo en serie la
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cantidad de equipos es muy
baja respecto al resto del
sistema.
Para el cálculo de disponibilidad y confiabilidad se utilizaron los valores de cada uno de los
subproceso que constituyen el sistema.
En los gráficos anteriores se puede apreciar un considerable impacto de los años 2 y 4,
debido básicamente a las paradas por mantenimiento preventivos niveles 4 y nivel 5, en
los años 2 y 4 respectivamente, demostrando que el efecto de las paradas programadas y
no programadas en el sistema, dan origen a una compresión de gas sostenida de 51,4
MMFSCD, durante los dos primeros años de operación de la instalación, disminuyendo a
50,0 MMFSCD para los años 3 y 4.
Básicamente este efecto sobre la capacidad efectiva del sistema de compresión está
originado por la Disponibilidad Operacional del sistema y sus complementos de
indisponibilidad por fallas e indisponibilidad por paros programados (plan de
mantenimiento), tal como se aprecia en la figura 5.
Indisponibilidad Esperada Sistema de Compresion (MMSCFD)
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
16%
1 2 3 4
Tiempo (Anos)
MMSCFD
Por Fallas (%)
Por Mantenimiento (%)
Total (%)
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Figura 5. Indisponibilidad Operacional del Sistema.
Con base en el análisis de sensibilidad, se establecieron los escenarios optimista y
pesimista para el cálculo de capacidad efectiva del sistema de compresión, tal como se
muestra en las figuras 6 y 7 como ejemplo del caso analizado 6 y 7.
Capacidad Efectiva Sistema de Compresion (MMSCFD)
50,0
50,5
51,0
51,5
52,0
52,5
53,0
53,5
54,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47
Tiempo (meses)
MMSCFD
Cap Efectiva Compresion
Gráfico 6. Pronóstico de Capacidad Efectiva Esperado. Caso Optimista
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Indisponibilidad Esperada Sistema de Compresion (MMSCFD)
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
1 2 3 4
Tiempo (Anos)
MMSCFD
Por Fallas (%)
Por Mantenimiento (%)
Total (%)
Gráfico 7. Indisponibilidad Operacional del Sistema. Caso Optimista
VI. CONCLUSIONES.
El nodo que afecta más los resultados totales del sistema, tiende a ser aquel cuyo
diseño posee mas arreglos en serie además de contener los equipos rotativos cuyos
valores de disponibilidad y confiabilidad tanto históricos como de diseño son
inferiores a los equipos estáticos.
Un estimado de la disponibilidad y confiabilidad del sistema considerando la
influencia de los sistemas de instrumentación, protección, control, electricidad refleja
que los valores finales del sistema pueden disminuir mínimo en un 10%, lo cual es un
punto de atención importante a ser considerado dentro de este tipo de análisis.
En el pronóstico de comportamiento de capacidad efectiva de un proceso productivo,
la indisponibilidad operacional por mantenimiento planeado como la indisponibilidad
operacional por fallas, deben ser analizadas independientemente y en conjunto, con
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la finalidad de poder diagnosticar y predecir estrategias que aseguren el
cumplimiento de las metas de producción.
El efecto del plan de mantenimiento preventivo y correctivo sobre la capacidad
efectiva del sistema evidencia la necesidad de análisis de mantenibilidad en los
sistemas y subsistemas, en la búsqueda por disminuir los tiempos de parada por
mantenimiento.
VII. RECOMENDACIONES.
Es necesario avaluar siempre el nivel de redundancia de los sistemas, verificando la
incidencia de un posible respaldo que minimice el impacto de las paradas
programadas.
Realizar siempre una evaluación costo riesgo beneficio, para la justificación
económica de adquisición de un equipo spare (Driver), con base en la disminución de
los tiempos de paro programado y fallas.
Es oportuno el diseño del plan detallado de mantenimiento para el sistema que se
analiza, empleando metodologías tales como Mantenimiento Centrado en
Confiabilidad (RCM), Inspección Basada en Riesgo (IBR) y Optimización Costo
Riesgo Beneficio, el cual es fundamental para establecer una estrategia que permita
los niveles requeridos de disponibilidad y confiabilidad del proceso productivo, y que
representa la base inicial para las estimaciones de recursos, materiales, personal,
máquinas y herramientas, dimensionamiento de la función de mantenimiento, entre
otros aspectos,
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VIII. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS TÉCNICAS.
o OREDA-2000: Offshore Reliability Data Handbook, Penn Well Publishing Company
and distributed by DNV Technial.
o MIL-STD-721. 1991. Military Standard Definitions of Terms For Reliability and
Maintainability, Springfield, VA: National Technical Information Service of the U.S.
Department of Commerce.
o Kececioglu, Dimitri. 1991, Reliability Engineering Handbook, Volume 1, Prentice
Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.

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  • 1. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Proceso de Análisis Integral de Disponibilidad y Confiabilidad como Soporte para el Mejoramiento Continuo de las Empresas Ing. Rosendo Huerta Director de Confiabilidad – John Crane Latin America E-mail: rhuerta@johncrane.com, huertar@cantv.net Resumen Muchas personas asocian la confiabilidad y la disponibilidad de los activos físicos de forma directa y exclusiva con la gestión de mantenimiento, sin embargo, las verdaderas causas raíces de los problemas de disponibilidad y confiabilidad, normalmente comienzan mucho antes de que el mantenimiento sea requerido. La confiabilidad es concebida durante la etapa de diseño por el equipo o personal de ingeniería, donde aspectos claves como la confiabilidad intrínseca de cada componente y la mantenibilidad deben ser consideradas. Luego la confiabilidad de los activos será condicionada por las mejores prácticas que se hayan incorporado durante la etapa de construcción, montaje e instalación. Posteriormente es operaciones quien con sus políticas y prácticas de trabajo, ajustarán el buen funcionamiento sin fallas de los equipos y sistemas. Por último es la gerencia de mantenimiento la encargada de sostener la confiabilidad requerida por el proceso, mediante sus lineamientos para la restauración de los activos para que cumplan con las funciones para las cuales han sido concebidos. Lo anteriormente señalado, indica que la confiabilidad y disponibilidad tiene un ciclo de vida, el cual está relacionado a través de la interacción entre los procesos de: Diseño – Construcción - Montaje – Operación y Mantenimiento de los activos que engranan un proceso productivo. El modelo propuesto muestra como ambos conceptos deben ser manejados de forma integral, mostrando un caso real para la construcción de una planta de compresión de gas
  • 2. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX y otra de manejo de efluentes donde las recomendaciones emitidas facilitaron mejoras en el diseño y el cumplimiento de las metas trazadas. Se hace énfasis en como para cualquier tipo de industria este tipo de análisis puede ser incorporado para el aseguramiento de la confiabilidad y disponibilidad de los activos físicos. I. INTRODUCCIÓN. Las industrias en los últimos años, han orientado sus esfuerzos en maximizar sus ganancias, utilizando para ello diferentes enfoques que le faciliten la toma de decisiones para realizar inversiones asertivas y de máxima rentabilidad. Fusiones entre grandes corporaciones, estilos de conducción de negocios como la Gerencia Integral de Activos, cuantificación del riesgo para evaluar escenarios, son sin duda un ejemplo directo de tal situación, donde cada una de ellas tiene como finalidad implícita o explícitamente la inversión de millones de dólares para reducir los costos y aumentar los márgenes de ganancias. Ante la común complejidad de las operaciones en las industrial de hoy día, resulta necesario crear métodos claros que guíen hacia una efectiva solución de los problemas que tienen mayor impacto sobre las pérdidas de producción, costos de mantenimiento, Seguridad, Higiene, Ambiente y en general sobre la Confiabilidad Operacional de los sistemas, instalaciones, equipos y dispositivos. Los principios de Confiabilidad se basan en analizar los desperdicios ocasionados por las “fallas”, estableciendo el control y prevención de las mismas, para mejorar la efectividad y rentabilidad del negocio. A menudo, estamos muy cerca del problema y no podemos observar el escenario del costo vs. el beneficio en su globalidad. Para mejorar, necesitamos desglosar las posibles áreas de costos y de los beneficios correspondientes para poder examinar de manera critica “cuanto logramos” en relación con “cuanto gastamos”. Es a través de metodologías y herramientas de Confiabilidad que podemos soportar adecuadamente la toma de decisiones.
  • 3. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX El modelo propuesto tiene como objetivo fundamental, maximizar la rentabilidad del ciclo de vida de los activos mediante la aplicación de ingeniería de confiabilidad, tanto en la fase de diseño, como durante su fase operación, apuntando hacia el cumplimiento de las metas de producción, la reducción de costos totales de operación e impacto ambiental y al aumento de la disponibilidad de los elementos que componen el activo. II. ANTECEDENTES Con la finalidad de mejorar la rentabilidad y efectividad de los procesos productivos, las empresas modernas vienen incorporando dentro de sus estrategias de trabajo principios y herramientas de Confiabilidad e Ingeniería de Mantenimiento para alcanzar sus metas a un costo óptimo, a la vez de fortalecer la pericia técnica, humana y operativa de su personal. Confiabilidad, es la probabilidad de que una unidad realice su función hasta un tiempo especificado bajo las condiciones de uso definidas, debido a éste concepto, es claro que la confiabilidad se puede evaluar solo conociendo el comportamiento espera del activo en servicio por cierto tiempo, por lo tanto, es relevante conocer el ciclo de vida de los activos con los que trabajamos. La estadística proporciona herramientas importantes para la evaluación, la mejora, el diseño, el pronóstico y el mantenimiento de la confiabilidad. Entre las respuestas que se obtienen al fallar un equipo, los datos que se destacan para realizar el estudio de confiabilidad son los tiempos de falla, los cuales son estudiados estadísticamente por medio de las distribuciones Normal, Exponencial, Log-normal, Weibull o alguna otra que se adapte al estudio de los datos recolectados. Un punto importante estudiado para el aumento de la confiabilidad en los sistemas, es la distribución de activos redundantes conectados en serie o paralelo con aquellos que cumplen la función principal.
  • 4. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX La idea del presente proyecto es estimar el nivel de disponibilidad y confiabilidad de una planta de manejo de gas nueva, basándose en datos genéricos del comportamiento de fallas y tiempos de reparación de procesos, sistemas y equipos similares, según reconocidos estándares internacionales, que permitan simular condiciones reales, para poder pronosticar el desempeño operacional, consideraciones adicionales de diseño y posibles estrategias de mantenimiento. III. MARCO CONCEPTUAL. 1. CONCEPTOS BÁSICOS 1.1. Confiabilidad. La confiabilidad se define como la probabilidad de que un sistema, equipo o componente lleve a cabo su función adecuadamente durante un periodo dado bajo condiciones de operaciones previamente definidas y constantes. Para llevar a cabo el estudio de esta probabilidad se toman datos y parámetros que afectan directamente la confiabilidad, entre ciertos parámetros están el ambiente, la temperatura y presiones, entre otros que influyen en el sistema. Sin embargo, la teoría que aplica la confiabilidad como una herramienta para el buen desempeño de los activos, se ocupa principalmente de las fallas de los sistemas, no obstante, no indaga tanto en los fenómenos que las causan como en la frecuencia con que ocurren. No es una teoría física de las fallas, sino una teoría estadística. Por lo que los datos que se toman para el análisis, son principalmente los “tiempos” relacionados con el activo, los cuales juegan un papel fundamental. Como conceptos principales tenemos entonces: Tiempo entre fallas (TBF- time between failure): Es el tiempo trascurrido entre una falla y la siguiente. En el cálculo de la confiabilidad, éste factor es uno de los más utilizados, la data se toma para el tiempo promedio entre fallas – TPEF o MTBF- el cual indica el intervalo de tiempo más probable entre un arranque y la aparición de
  • 5. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX una falla. Su relación se encuentra en que mientras mayor sea su valor, mayor es la confiabilidad del componente o equipo. Tiempo hasta la falla (TTF, en sus siglas en ingles – time to failure): Usado en equipos no reparables, es el tiempo desde que el equipo comienza a operar en condiciones normales hasta el momento en que ocurre la falla. Tiempo para reparar (TTR- time to repair): Es el tiempo tomado para reparar el activo que ha fallado. 1.2. Falla Es un hecho no previsible inherente a un sistema que desvía su comportamiento al descrito en su especificación y que en la mayoría de los casos impide que éste cumpla su misión. Existen diferentes tipos de fallas: Totales: Son aquellas que causan incapacidad total del equipo. Parciales: Son definidas como tales, aquellas que causan la degradación del servicio pero no incapacitan el funcionamiento total del equipo. Súbitas: son aquellas que ocurren instantáneamente. Progresivas: Es cuando el equipo presenta síntomas y por lo que la falla se presenta gradualmente. 1.3. Disponibilidad Inherente (%DI) La Disponibilidad Inherente representa el porcentaje del tiempo que un equipo está en condiciones de operar durante un período de análisis, teniendo en cuenta sólo los paros no programados. El objetivo de este indicador es medir la Disponibilidad Inherente de los equipos, con la finalidad de incrementarla, ya que en la medida que esto ocurra, significará que se disminuye el tiempo de los paros por falla o paros no programados del equipo.
  • 6. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX 1.4. Disponibilidad Operacional (%DO) La Disponibilidad Operacional representa el porcentaje de tiempo que el equipo quedó a disponibilidad del área de Operación para desempeñar su función en un período de análisis. Teniendo en cuenta el tiempo que el equipo está fuera de operación por paros programados y no programados. El objetivo de este indicador es medir el desempeño de los equipos y la eficiencia en la gestión de mantenimiento, de manera conjunta, comparándolos contra los objetivos y metas del negocio, con la finalidad que Operación tenga cada vez más tiempo el equipo disponible y que éste pueda realizar la función para la que fue diseñado. 1.5. Utilización del Equipo (UT) La Utilización del equipo permite conocer el porcentaje del tiempo que un equipo estuvo operando en un período de análisis. El objetivo de este indicador es comparar la capacidad usada contra la instalada, con la finalidad de optimizarla. 1.6. Mantenibilidad y Disponibilidad vs. Confiabilidad La mantenibilidad que se define como la probabilidad de que un activo sea devuelto a un estado en el que pueda cumplir su misión en un tiempo dado, luego de la aparición de una falla y cuando el mantenimiento es realizado bajo las condiciones, con los medios y bajo los procedimientos preestablecidos; y la disponibilidad definida como la probabilidad de que el equipo se encuentre en condiciones de cumplir su misión en un instante cualquiera; se encuentran relacionados a la confiabilidad por medio de los tiempos anteriormente definidos y lo podemos observar en el comportamiento en la figura 1. Falla TTF TBF TTR Operación Normal Vida del Activo (Tiempo) Falla TTF TBF TTR Operación Normal Falla TTF TBF TTR Falla TTF TBF TTR Operación Normal Vida del Activo (Tiempo)
  • 7. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Figura 1. Tiempos usados en el RAMS 1.7. Rata de Falla Indica la frecuencia de ocurrencia de las fallas, se define como la probabilidad casi inmediata de falla de un equipo al llegar el tiempo t de operación. 3. Índices de Disponibilidad y Confiabilidad. Un concepto aritmético simple es muy útil para empezar a ver la disponibilidad y confiabilidad, utilizando los tiempos medios para la falla (MTTF) o tiempos medios entre falla (MTBF). Estos tiempos promedios son a menudo calculados aritméticamente de la suma de los tiempos para fallar dividido entre el número de fallas. La confiabilidad es observada cuando el tiempo medio para fallas (MTTF) para equipos no reparables o tiempo medio entre fallas (MTBF) para equipos reparables es muy largo comparado con el tiempo en el que se requiere que esté funcionando el equipo. Igualmente, pequeños valores para índices de tiempo medio, comparado al tiempo requerido de trabajo, refleja no-confiabilidad. Es importante entender que el MTBF puede ser muy diferente en un mismo equipo, dependiendo de la calidad de su instalación, los estándares operacionales y por supuesto de la calidad del mantenimiento. La precisión de estos simples índices es mejorada cuando grandes cantidades de data son procesadas usando herramientas estadísticas bien conocidas. Cuando sólo un pequeño volumen de data es disponible, es mejor analizar la data usando técnicas de análisis Weibull para llegar a los valores de MTBF o MTTF.
  • 8. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Para el caso de este estudio, se utilizaron referencias internacionales de tiempos de fallas, tiempos operativos y tiempos de reparación, los cuales fueron analizados baja escenarios múltiples con herramientas probabilísticas de cálculos. IV. PROCEDIMIENTO DE TRABAJO. EL MODELO PROPUESTO La Metodología esta concentrada en utilizar los principios de Ingeniería de Confiabilidad e Ingeniería de Mantenimiento para estimar el valor esperado de disponibilidad y confiabilidad de sistemas industriales, donde el arreglo matemático para las simulaciones y cálculo de los parámetros se concentra inicialmente en los componentes principales del sistema, fundamentalmente en los equipos rotativos y estacionarios, manejando a discreción los componentes de electricidad, instrumentación y control. El procedimiento de trabajo se desarrolla en seis Fases, las cuales permiten un análisis integral para establecer conclusiones contundentes y recomendaciones adaptadas a la realidad de las empresas. A continuación se indican y explican cada una de las fases: FASE I Evaluación General del Sistema: esta fase esta enmarcada en analizar el funcionamiento integral del sistema, contabilización del número de activos presentes, configuraciones entre equipos, modalidad de operación, y en línea general todo el dimensionamiento del proyecto. Esta etapa se realiza ajustando totalmente la información de planos y esquemáticos suministrada por la empresa dueña del proceso, y la cual debe ser cuidadosamente validada en campo. FASE II Diseño del Arreglo Físico del Sistema: en esta fase se estructura el diagrama funcional, para considerar los arreglos en serie y
  • 9. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX paralelo de la instalación, que permita una vez estimados los valores individuales de disponibilidad y confiabilidad de cada componente, simular y calcular la disponibilidad y confiabilidad total del sistema así como la de cada uno de los subprocesos. Este diagrama funcional, se debe basar en los planos reales de la instalación, y donde se deben considerar todos los equipos principales (estáticos y dinámicos) así como los auxiliares. FASE III Revisión de Referencias Internacionales y/o históricos reales del sistema: esta fase consiste en la exhaustiva evaluación de datos, tales como valores de reconocidas fuentes de información internacional para los tiempos operativos, tiempos para reparar, tempos entre falla, entre otros aspectos, en función del contexto operativo del sistema objeto de estudio, así como de las marcas y especificaciones técnicas de los equipos; indudablemente para el caso de instalaciones con historia, el proceso se traduce en el manejos de datos reales, pero indudablemente la comparación con dichos estándares internaciones genera gran valor para la simulación de distintos escenarios. Dentro de posibles referencias a ser consultadas destacan: Offshore Reliability Data, Reliability Handbook, Reliability Technology, Failure Rates of Mechanical Components, MIL STD 721. De las fuentes de información, se deben generar tablas con valores tratados estadísticamente, que sirvan de alimentación para los cálculos de disponibilidad y confiabilidad de cada componente y posteriormente la del sistema. FASE IV Estimado de la Disponibilidad y Confiabilidad Global del Sistema: esta es la fase clave para la emisión de recomendaciones, donde se deben ejecutar simulaciones múltiples, considerando escenarios optimista, pesimista y más probable, donde se estiman inicialmente los valores de disponibilidad y confiabilidad para cada uno de los componentes que integran el arreglo físico del sistema, y luego previo
  • 10. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX propagación y cuantificación de la incertidumbre, se pudo calcular la confiabilidad y disponibilidad total del sistema así como de los tres subprocesos: gas, condensado y agua de efluentes. Adicionalmente se indica el nivel de certeza de cumplimiento de los valores estimados. Todos los cálculos realizados se deben manejar probabilísticamente, soportados con modelos matemáticos probados en software, tales como: Math Cad, Crystal Ball, entre otros. FASE V Estimado de la Capacidad Efectiva del Sistema: en esta fase se simula el comportamiento de rendimiento del sistema a través del efecto de las paradas programadas y no programadas, sobre la capacidad efectiva de producción del sistema (capacidad real). Se utiliza un proceso de simulación basado en el método de Monte Carlo, logrando así la generación probabilística de los eventos de paradas no programadas (fallas), con base en los historiales de comportamiento de sistemas de referencia registrados en bases de datos internacionales. Igualmente se consideran las paradas programadas (plan de mantenimiento). FASE VI Conclusiones y Recomendaciones: en función de los resultados alcanzados, se establecen las respectivas conclusiones indicando puntos claves de atención. De igual forma se emiten recomendaciones orientadas a mejorar el comportamiento global del sistema. V. CÁLCULO DE DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD. Caso de Aplicación.
  • 11. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX TO TFS 46 2 51 4 59 3 67 1 78 5 81 4 88 5 97 6 102 2 107 1 112 5 119 4 121 3 124 5 129 4 131 4 134 5 136 3 136 5 139 4 Comportamiento del TFS con respecto al número de eventos 1 1,5 Tomando datos genéricos del comportamiento Típico de equipos en base a información tomada del OREDA, Reliability Handbook, entre otros, se generaron datos aleatorios tanto para los tiempos operativos (TO), como de los tiempos fuera de servicio (TFS), con los cuales se estimó la disponibilidad y confiabilidad de cada uno de los equipos principales que componen el sistema. La tabla 1, muestra un set de datos para uno de los equipos rotativos del sistema, luego de ser tratados probabilísticamente, y con los cuales utilizando las expresiones matemáticas que se explicaron en el Marco Conceptual, permitieron estimar la disponibilidad y confiabilidad esperada de cada equipo. Tabla 1 Para la estimación de los parámetros requeridos para el cálculo, se utilizaron distribuciones de probabilidad que se adecuaran al comportamiento de equipos reparables, obteniéndose resultados como los mostrados en la figura 2.
  • 12. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX DISPONIBILIDAD CONFIABILIDAD 95,35 93,86 95,97 94,21 96,48 94,71 94 96 Figura 2. Comportamiento de los tiempos fuera de servicio. Para el cálculo de la Disponibilidad y Confiabilidad de cada uno de los equipos, de los procesos de manejo de gas, condensado y agua efluente y los totales de la instalación, se manejaron simulaciones con escenarios, optimista, esperado (más probable) y pesimista (ver tabla 2), los cuales fueron caracterizados probabilisticamente (ver figura 3) y calculados finalmente considerando su arreglo en el sistema (serie o paralelo). Tabla 2
  • 13. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Figura 3. Caracterización probabilística de los escenario de simulación En la figura 4, se muestra el manejo probabilística de la confiabilidad total del sistema para el escenario del año 1 (confiabilidad para un tiempo de 365 días), donde se aprecia que los valores más probables de confiabilidad están alrededor del 94%. Figura 4. Estimado probabilístico de la confiabilidad del sistema. A continuación, se muestran los resultados de disponibilidad y confiabilidad para cada uno de los nodos de gas, condensado y agua efluentes, y finalmente el estimado total del sistema, considerando una certeza del 75 % para los valores indicados. Sub-proceso Gas (Nodo Gas) Año 1 Año 2 Año 3 Disponibilidad (%) 0,67 ~ 0,83 0,67 ~ 0,83 0,67 ~ 0,83 Confiabililidad (%) 0,52 ~ 0,64 0,52 ~ 0,64 0,52 ~ 0,64
  • 14. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Año1 Año2 Año3 Disponibilidad(%) 0,90~0,99 0,90~0,99 0,90~0,99 Confiabililidad(%) 0,89~0,98 0,89~0,98 0,89~0,98 Este sub-proceso es el que tiene mayor incidencia en la confiabilidad y disponibilidad del proceso principal, debido básicamente a que dispone de mayor número de equipos y utiliza un arreglo fundamentalmente en serie, donde cualquier falla individual afecta directamente la funcionalidad del sistema, adicionalmente existen equipos donde su rata de fallas es mayor como lo son los equipos dinámicos. En consecuencia es necesario establecer un plan de mantenimiento optimizado basado en Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad, que permita minimizar el riesgo de ocurrencia de fallas y tomando especial atención en los modos de fallas que tengan altas consecuencias para el proceso. Sub-proceso de Agua de Efluentes (Nodo Agua de Efluentes) Este sub-proceso afecta en menor grado la confiabilidad y disponibilidad del proceso principal, aunque utiliza un arreglo en serie la
  • 15. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX cantidad de equipos es muy baja respecto al resto del sistema. Para el cálculo de disponibilidad y confiabilidad se utilizaron los valores de cada uno de los subproceso que constituyen el sistema. En los gráficos anteriores se puede apreciar un considerable impacto de los años 2 y 4, debido básicamente a las paradas por mantenimiento preventivos niveles 4 y nivel 5, en los años 2 y 4 respectivamente, demostrando que el efecto de las paradas programadas y no programadas en el sistema, dan origen a una compresión de gas sostenida de 51,4 MMFSCD, durante los dos primeros años de operación de la instalación, disminuyendo a 50,0 MMFSCD para los años 3 y 4. Básicamente este efecto sobre la capacidad efectiva del sistema de compresión está originado por la Disponibilidad Operacional del sistema y sus complementos de indisponibilidad por fallas e indisponibilidad por paros programados (plan de mantenimiento), tal como se aprecia en la figura 5. Indisponibilidad Esperada Sistema de Compresion (MMSCFD) 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 1 2 3 4 Tiempo (Anos) MMSCFD Por Fallas (%) Por Mantenimiento (%) Total (%)
  • 16. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Figura 5. Indisponibilidad Operacional del Sistema. Con base en el análisis de sensibilidad, se establecieron los escenarios optimista y pesimista para el cálculo de capacidad efectiva del sistema de compresión, tal como se muestra en las figuras 6 y 7 como ejemplo del caso analizado 6 y 7. Capacidad Efectiva Sistema de Compresion (MMSCFD) 50,0 50,5 51,0 51,5 52,0 52,5 53,0 53,5 54,0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 Tiempo (meses) MMSCFD Cap Efectiva Compresion Gráfico 6. Pronóstico de Capacidad Efectiva Esperado. Caso Optimista
  • 17. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Indisponibilidad Esperada Sistema de Compresion (MMSCFD) 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 1 2 3 4 Tiempo (Anos) MMSCFD Por Fallas (%) Por Mantenimiento (%) Total (%) Gráfico 7. Indisponibilidad Operacional del Sistema. Caso Optimista VI. CONCLUSIONES. El nodo que afecta más los resultados totales del sistema, tiende a ser aquel cuyo diseño posee mas arreglos en serie además de contener los equipos rotativos cuyos valores de disponibilidad y confiabilidad tanto históricos como de diseño son inferiores a los equipos estáticos. Un estimado de la disponibilidad y confiabilidad del sistema considerando la influencia de los sistemas de instrumentación, protección, control, electricidad refleja que los valores finales del sistema pueden disminuir mínimo en un 10%, lo cual es un punto de atención importante a ser considerado dentro de este tipo de análisis. En el pronóstico de comportamiento de capacidad efectiva de un proceso productivo, la indisponibilidad operacional por mantenimiento planeado como la indisponibilidad operacional por fallas, deben ser analizadas independientemente y en conjunto, con
  • 18. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX la finalidad de poder diagnosticar y predecir estrategias que aseguren el cumplimiento de las metas de producción. El efecto del plan de mantenimiento preventivo y correctivo sobre la capacidad efectiva del sistema evidencia la necesidad de análisis de mantenibilidad en los sistemas y subsistemas, en la búsqueda por disminuir los tiempos de parada por mantenimiento. VII. RECOMENDACIONES. Es necesario avaluar siempre el nivel de redundancia de los sistemas, verificando la incidencia de un posible respaldo que minimice el impacto de las paradas programadas. Realizar siempre una evaluación costo riesgo beneficio, para la justificación económica de adquisición de un equipo spare (Driver), con base en la disminución de los tiempos de paro programado y fallas. Es oportuno el diseño del plan detallado de mantenimiento para el sistema que se analiza, empleando metodologías tales como Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM), Inspección Basada en Riesgo (IBR) y Optimización Costo Riesgo Beneficio, el cual es fundamental para establecer una estrategia que permita los niveles requeridos de disponibilidad y confiabilidad del proceso productivo, y que representa la base inicial para las estimaciones de recursos, materiales, personal, máquinas y herramientas, dimensionamiento de la función de mantenimiento, entre otros aspectos,
  • 19. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX VIII. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS TÉCNICAS. o OREDA-2000: Offshore Reliability Data Handbook, Penn Well Publishing Company and distributed by DNV Technial. o MIL-STD-721. 1991. Military Standard Definitions of Terms For Reliability and Maintainability, Springfield, VA: National Technical Information Service of the U.S. Department of Commerce. o Kececioglu, Dimitri. 1991, Reliability Engineering Handbook, Volume 1, Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.