IX Congreso de Confiabilidad
ESTUDIOS DE CONFIABILIDAD APLICADOS A INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN DE LA INDUSTRIA PETROLERA
RAFAEL MELO GONZÁLEZ INSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEO MÉXICO
HECTOR TOLEDO MATUS PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCION PETRÓLEOS MEXICANOS MÉXICO
Universidad de Navarra Escuela Superior de Ingenieros
28 y 29 de noviembre del 2007 Donostia-San Sebastián, España
2004OPERACIONAL CONFIABILIDAD
CARTERA METODOLOGICA
RCM INSPECCION BASADA EN RIESGO OPTIMIZACION COSTO RIESGO ANALISIS CAUSA RAIZ ANALISIS DEL COSTO DEL CICLO DE VIDA
S D A VI GIA IDA RA OLO BIL O A EJ D I M ETO ONF M C DE
ANALISIS DE CRITICIDAD DETECCION DE OPORTUNIDADES ANALISIS DE CONFIABILIDAD BASADO EN LA HISTORIA DE FALLAS ANALISIS DE CONFIABILIDAD BASADA EN LA CONDICION ANALISIS DE CONFIABILIDAD PARA SISTEMAS ANALISIS DE TOLERANCIA DE DEFECTOS ANALISIS DINAMICOS DE RIESGO DIAGNOSTICOS INTEGRADOS GERENCIA DE INCERTIDUMBRE
DIAGNOSTICO
INVENTARIOS BASADOS EN CONFIABILIDAD
CONFIABILIDAD OPERACIONAL FACTIBILIDAD TECNICO-ECONOMICA
M EJ O N TE U RA CN EV V OL A IA OG IA
MEJORAS OPERACIONALES INNOVACIONES TECNOLÓGICAS PATENTES COMPARTIDAS EVALUACIÓN DE PRODUCTOS PROYECTOS TECNOLÓGICOS ECOEFICIENCIA ANÁLISIS TÉCNICOS GERENCIA DEL CONOCIMIENTO
2006
2007
Modelo de Confiabilidad Operacional de PEP Confiabilidad Humana Conocimiento Motivación Destrezas y recursos
Mantenibilidad de Equipos Accesibilidad Modularidad Disminución de MTTR
Confiabilidad Operacional Confiabilidad de procesos
Confiabilidad de Equipos
Operación dentro de parámetros Entendimiento de procedimientos
Estrategias Extender MTBF
ORGANIZACIÓN TECNOLOGIA DE INFORMACION SAP R/3 SEGURIDAD, SALUD Y PROTECCION AMBIENTAL
ANTECEDENTES 2004
El Sistema de Administración del Mantenimiento (SAM) de PEMEX, en el entregable 2.1.2 “Prototipo de manuales del Sistema de Administración del Mantenimiento para cada subsidiaria y a nivel PEMEX” Etapa 2 – Modelo: Recomendaba el uso de metodologías de vanguardia para optimizar el mantenimiento en las diferentes instalaciones de los Activos de PEP.
OBJETIVO 2004
OBJETIVO
Desarrollar un proyecto de mantenimiento centrado en confiabilidad para mejorar la confiabilidad operacional reduciendo las frecuencias de fallas de los equipos dinámicos.
ALCANCE 2004
Para lograr el objetivo antes mencionado se elaboraron: • Bases de Datos de Tasa de Fallas de los equipos seleccionados. • Análisis de Modos y Efectos de Fallas (FMEA). • Estudio de mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM). • Matrices de frecuencia-severidad. • Construcción y simulación de modelos de confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad.
METODOLOGÍA PROPUESTA EN 2004
CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE MODELOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD
MATRICES DE FRECUENCIASEVERIDAD E ÍNDICES DE DESEMPEÑO
ESTUDIOS DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (RCM)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS (FMEA)
2005 BASE DE DATOS DE TASAS DE FALLAS
BASE DE DATOS DE TASAS DE FALLAS
Recolección de Información relacionada a las fallas Internas y externas que provocan los paros aleatorios de los equipos
MTBF MTBF
Bitácoras de Operación y Mantenimiento de los Equipos seleccionados
OPERACION
MTTR MTTR
FABRICANTE
ll
FALLAS
MTTF MTTF
ALEATORIAS INST. Y CONTOL.
MECANICAS
AMBIENTALES
SEGURIDAD
CONFIABILIDAD
MANTENIMIENTO
BASE DE DATOS DE TASAS DE FALLAS
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA)
2004 Los estudios de FMEA para los Equipos rotatorios seleccionados se desarrollarán de acuerdo con los lineamientos y criterios que aparecen en: • SAE Standar JA-1011: “Evaluation criteria for Reliability Centered Maintenance Process”. 1999. • SAE Standar JA-1012: “A Guide to the ReliabilityCentered Maintenance (RCM) Standard”. 2002. • ISO 14224: Petroleum and natural gas industries – Collection and exchange of reliability and maintenance data for equipment. 1999.
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA)
GAS COMBUSTIBLE
ACONDICIONAMIENTO DE GAS DE ENTRADA
SISTEMA DE ARRANQUE
ACONDICIONAMIENTO INTERETAPAS
ACCIONADOR
TRANSMISIÓN
SISTEMA DE LUBRICACIÓN
ENFRIAMIENTO
MONITOREO Y CONTROL
1° ETAPA
SISTEMA DE SELLOS
POTENCIA INSTRUMENTACION REMOTA
2° ETAPA
POST ENFRIADOR
MISCELANEOS
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA)
Hoja de trabajo de FMEA para el Generador de Gases de un Turbocompresor
ESTUDIO DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD
2004 Los estudios de RCM se desarrollaron de acuerdo con las siguientes prácticas recomendadas, las cuales están alineadas con el Sistema de Administración del Mantenimiento (SAM): NAVAIR 00-25-403: “Guidelines for the Naval Aviation Reliability-Centered Maintenance Process”. 2003. “Fundamentals of RCM Analysis. Student guide”. Naval Air System Command. 2003. SAE Standar J1011: “ Evaluation criteria for Reliability Centered Maintenance Process”. 1999. Rausand, Marvin: “Reliability Centered Maintenance”. Reliability Engineering and System Safety, 60,(121-132). 1998. Moulbray, John: “Reliability-centered Maintenance”. Industrial Press. 1997. Smith, Anthony M. and Glenn R. Hinchcliffe: “RCM-Gateway to World Class Maintenance”. Elsevier. 2004.
ESTUDIO DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD PLANEACIÓN Y PREPARACIÓN 1. Integración del grupo PEP / IMP.
4. Identificar y documentar el proceso de revisión.
2. Identificación de instalaciones y equipos críticos para analizar.
5. Orientación / entrenamiento.
3. Priorizar las instalaciones y equipos críticos.
6. Reglas, suposiciones, restricciones y exclusiones.
Resultados Resultados Análisis Análisis / / Plan Plan RCM RCM
ANÁLISIS 1. Junta de arranque del grupo de trabajo PEP / IMP. 2. Recopilación de información requerida. 3. Fragmentación de los equipos críticos seleccionados. 4. Funciones. 5. Falla funcional. FMEA 6. Modo de falla. SAE-JA1011 7. Efectos de las fallas. SAE-JA1012 8. Consecuencias de las fallas. 9. Evaluación de tareas. 10.Selección de tareas.
ISO-14224
Requerimientos Requerimientos de mantenimiento de mantenimiento
IMPLEMENTAR RESULTADOS 1. 2.
Plan de mantenimiento. Implementación del Plan de mantenimiento.
Programa Programade de mantenimiento mantenimiento
MEJORA CONTINUA 1. 2. 3. 4. 5.
Acciones emergentes. Exploración de la edad. Cambios en hardware. Análisis de tendencias / degradación. Revisión de documentos.
Datos Datos
ESTUDIO DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD
MATRICES DE FRECUENCIA-SEVERIDAD
2004 Severidad Catastrofica Muerte(s) Daños al sistema mayores a un millon de dolares.
Critica Lesiones severas Daños al sistema entre $100,000 y $1,000,000
Marginal Lesiones menores Daños al sistema ente $10,000 y $100,000
Despreciable Lesiones insignificantes Daños al sistema menores de $10,000
Fuente: NAVAIR 00-25-403
Severidad Frecuente 1 en 1000 Hrs.
Probable 1 en 10,000 hrs.
Ocasional 1 en 100,000 hrs.
Remota 1 en 1,000,000 hrs.
Improbable Menos de 1 en 1,000,000 hrs.
MATRICES DE FRECUENCIA-SEVERIDAD
Severidad
La criticidad es un parámetro que permite priorizar las actividades de mantenimiento al relacionar la frecuencia de un evento potencial no deseado con sus consecuencias probables con el apoyo de la hoja de información y la siguiente tabla.
Catastrófica
Alto
Alto
Alto
Medio
Bajo
Crítica
Alto
Alto
Medio
Bajo
Aceptable
Marginal
Medio
Medio
Bajo
Aceptable
Aceptable
Despreciable
Bajo
Aceptable
Aceptable
Aceptable
Aceptable
Frecuente
Probable
Ocasional
Remota
Improbable
Frecuencia
Fuente: NAVAIR 00-25-403
MATRICES DE FRECUENCIA-SEVERIDAD
Criticidad de los Efectos Potenciales de cada Modo de Falla del Generador de Gases de un Turbocompresor.
C a ta s tr ó f ic a
C r í t ic a Severidad
1A1
M a r g in a l
1A3, 1D1, 1D3, 1E1
1A4, 1C 2, 1D 4, 1E2, 1E3
M enor
1A2, 1B1, 1B2, 1C1, 1D2
1B3, 1F1, 1F2
F re c u e n te
P r o b a b le
O c a s io n a l F r e c u e n c ia
R e m o ta
Im p r o b a b le
MATRICES DE FRECUENCIA-SEVERIDAD
Criticidad de los Efectos Potenciales de Cada Modo de Falla Del Generador de Gases de un Turbocompresor. Identificación
Modos de Falla
1A1
Desprendimiento de alabes.
1A2
Desgaste de chumaceras.
1A3
Amarre del incrementador de velocidad.
1A4
Amarre de la chumacera radial.
1B1
Sensor (pickup) de velocidad descalibrado.
1B2
Falla del pickup de velocidad.
1B3
Claro entre zapata y punta de alabes mayor a 0.055”
1C1
Falla del pickup de velocidad.
1C2
Falla del paro por sobrevelocidad Z-353.
1D1
Desalineación de la TP con el incrementador de velocidad.
1D2
Falla del sensor de vibración.
1D3
Desbalanceo de la flecha de acoplamiento de la TP con el incrementador de velocidad.
1D4
Pérdida de material en alabes de turbina de potencia.
1E1
Juego radial mayor a 0.006”.
1E2
Temperatura en la turbina gasógena mayor a 1500°F.
1E3
Deflexión de la zapata.
1F1
Desgaste de punta alabes por más de 30,000 horas de trabajo.
1F2
Desgaste de la zapata causada por la erosión de los gases calientes.
CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE MODELOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD
Sistema de Compresión
CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE MODELOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD
CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE MODELOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD
2005 TASA DE FALLAS Se elaboro una base de datos de tasa de fallas para agrupar y analizar las causas o condiciones que llevaron a los equipos a fallar en las instalaciones de Paredón y Poza Rica II
Registro no uniforme de las causas de paro en las bitácoras de operación y mantenimiento.
Se analizaron un total de 676,933 horas, de las cuales 6,806 son fallas reportadas
Los tipos de fallas que más se presentaron fueron: Vibración Alta temperatura
La distribución que mejor modelo la mayoría de las fallas fue la Weibull. Esto nos indican que el número de ocurrencia de fallas puede aumentar o disminuir con el tiempo.
Los Procedimientos Operativos no estaban actualizados En muchos de los casos, el refaccionamiento no era el adecuado ni oportuno. Algunos equipos tienen más de 20 años en operación
2005
Tasa de Fallas
2005
FMEA Identificar los efectos o consecuencias de los modos de falla de los equipos dinámicos en su contexto operacional
De la taxonomía de los equipos, realizada en base a la norma ISO14224, se obtuvieron: 4 clases de equipo 8 unidades de equipo 83 sub-unidades
Se encontraron un total de 2,045 modos de fallas, algunos de los cuales se repiten, de tal forma que se tuvieron un total de 1,067 modos de falla distintos.
Del total de modos de falla encontrados, 60 son problemas operativos o problemas ajenos a la instalación, que causan una falla funcional al sistema.
2005 FMEA
2005 RCM Optimizar los programas de mantenimiento de los equipos dinámicos en su contexto actual de operación
Algunas tareas de mantenimiento preventivo no se ejecutaban en los periodos programados.
Del análisis de RCM se obtuvieron las siguientes tareas de mantenimiento: Tareas a condición (inspección y mantenimiento predictivo), 38%. Reacondicionamiento cíclico, 26%. Sustitución cíclica, 5%. Búsqueda de fallas, 3%. Mantenimiento correctivo (operar hasta la falla), 28%.
Las frecuencias de mantenimiento se modificaron en un 12%, lo que se refleja en un ahorro en costos de mantenimiento del 7.6% anual
Algunos programas de mantenimiento no estaban actualizados. No se contaba con programas de monitoreo de condición.
2005 RBD Determinar la confiabilidad de los sistemas de manejo de hidrocarburos, en función de la configuración, tiempos fuera de operación y tiempos de reparación de sus equipos El análisis de RBD se realizó para los siguientes sistemas: Manejo de crudo Manejo de gas Manejo de condensados Inyección de agua
La confiabilidad de los sistemas estaba entre 1 y 0.976 La confiabilidad de los equipos estaba entre 0.206 y 0.789 .
En Paredón, se tenían más equipos de respaldo, que los necesarios. En Paredón, se analizó, como alternativa, la desincorporación de cuatro turbocompresores. La confiabilidad del sistema resultó de 0.997
La desincorporación de 4 turbocompresores en Paredón, llevo a un ahorro significativo en el costo de mantenimiento y refaccionamiento anual del 14.8%.
En el contexto operacional que se tenia, se operaban y mantenían mas equipos de los necesarios para la producción manejada. Como sistema, las instalaciones presentaban una confiabilidad alta.
2007
Modelo de Confiabilidad Operacional de PEP Confiabilidad Humana Conocimiento Motivación Destrezas y recursos
Mantenibilidad de Equipos Accesibilidad Modularidad Disminución de MTTR
Confiabilidad Operacional Confiabilidad de procesos
Confiabilidad de Equipos
Operación dentro de parámetros Entendimiento de procedimientos
Estrategias Extender MTBF
ORGANIZACIÓN TECNOLOGIA DE INFORMACION SAP R/3 SEGURIDAD, SALUD Y PROTECCION AMBIENTAL
GRACIAS
Sistema de Confiabilidad Operacional
Subdirección de Distribución y Comercialización
La Confiabilidad Operacional tiene el mismo valor que la SSPA
C onfiabilidad H um ana C onocim iento M otivación D estrezas y recursos
M antenibilidad de Equipos Accesibilidad M od ularidad D ism inución de M TTR
C onfiabilidad O peracional C onfiabilidad de procesos
C onfiabilidad de Equipos
O peración dentro de parám etros Entendim iento de procedim ientos
E strategias E xtender M TTF
P R O C E S O D E M AN TE N IM IE NTO O RG AN IZ ACIÓ N TE C N O LO G IA D E IN FO RM ACIO N S AP R/3 SE G U R ID AD, S AL U D Y PR O TE C CIO N AM B IEN TAL
Empresa Empresa Eficiente Eficiente yy Segura Segura
Fases de Evolución del SCO Organización
Confiabilidad humana
Confiabilidad de procesos
Confiabilidad de equipos y ductos
Mantenibilidad de equipos
Proceso de mantenimiento
SAP R/3
Fase verificación Fase Planeacion PLANEAR Guías, Procedimientos, Lineamientos
GAM/GO GAM
Fase Sistematización
Fase Implantación VERIFICAR RESULTADOS OPERATIVOS
HACER Implantar
¿Se obtuvieron los resultados esperados?
Verificación la Aplicación
ACTUAR Establecer
Nuevos Estándares
CP GAM/GO NO
ACTUAR Ajustes
GAM/GO
SI
CP GAM/GO
Las Guías, Procedimientos y Lineamientos
Fase de Ajustes
Ciclo de mejora continua
Sistema de Confiabilidad Operacional
Organización
Confiabilidad Humana
Confiabilidad de Procesos
Mantenibilidad de Equipos
Confiabilidad de Equipos y Ductos
Proceso de Mantenimiento
SAP R/3
Estructura Organizacional
Conocimiento y destrezas
Mapa de Proceso de Operación
Lineamientos para la Mantenibilidad
Metodologías de Confiabilidad
Mapa de Proceso de Mantenimiento
Capacitación
Órganos Rectores
Recursos para el desempeño
Contexto Operacional
Criterios de Mantenibilidad
PAID
Guías del Proceso de Mantenimiento
Centro de Atención a Usuarios (CAU)
Equipos de Trabajo
Motivación
Procedimientos Operativos
Liderazgo
Buenas Prácticas de Operación
Buenas Prácticas de Mantenimiento
Perfiles y Licencias
Procedimientos, guías y Cultura del Dato
Infraestructura e Interfases
Plan de Implantación Comunicación y Difusión • Presentaciones a la DG • Presentaciones a Subdirectores y Gerentes • Talleres a Coordinadores • Talleres a personal profesionista de Operación, Mantenimiento y áreas soporte • Medios electrónicos de difusión
Organización Estructurada
Implantación
• 1 Cuerpo de Gobierno Estratégico
• Implantación por Centro de Proceso
• 1 Cuerpo de Gobierno Táctico
• Implantación por elemento
• 7 Equipos de Trabajo para elaboración de guías
• Elaboración de guías, lineamientos, procedimientos
• Equipos Naturales de Trabajo en los Centros de Proceso
• Aplicación de guías, lineamientos, procedimientos • Primera Etapa.Instalaciones y ductos AAA • Segunda etapa.Instalaciones y ductos AA y A
Asesoría
• Soporte para elaboración de guías, lineamientos, políticas y procedimientos • Soporte durante la implantación • Talleres para la aplicación de guías, lineamientos, políticas y procedimientos
Evaluación
• Presentación de avances • Revisiones de control • Sistema para el registro de información y avances