Martinez egaf8

Optimización de condiciones de operación e
intervalos de mantenimiento para tubos de
hornos reformadores de reﬁnerías

Alejandro Martínez

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VIII Encuentro en Gestión de Activos Físicos Centro de Minería
PAM Lab UC Campus San Joaquín, 18 de junio de 2010 Pontificia Universidad Católica
www.egaf.cl de Chile

Contenido

 ¿Cómo optimizar las condiciones de producción junto al
intervalo entre mantenimiento preventivo?

 Aplicación:
Tubos de hornos reformadores


Descripción del problema

 Intervenciones
 Sub-componente: correctivas
 Componente: preventivas (programados)
Equipo
Componente

Sub-componente


Descripción del problema

 Efecto de la temperatura

T2 > T1
Producción

Conﬁabilidad
T1

T2

Temperatura (K)
Edad

Problema de optimización

 Compromisos entre operación y mantenimiento

Muchas intervenciones Muchas intervenciones
preventivas correctivas
Tiempo entre intervenciones

Mayor vida de
Mayor producción
subcomponentes
Temperatura



Temperatura constante

Ingresos
um

Costos

Margen

Edad (ut)



Temperatura constante Intervalo entre intervenciones constante

Ingresos Costos

um
um

Ingresos

Costos

Margen
Margen

Edad (ut) Temperatura (K)


Modelo de optimización

 Criterio: margen por unidad de tiempo
Fallas Intervención
subcomponentes preventiva

Trc Trc Trc Trp

0 Tp 0 Edad componente

Periodo de tiempo
de interés


 Ingresos
i = producción x precio x disponibilidad
Ingresos

Temperatura (K)



 Ingresos
i = producción x precio x disponibilidad
Ingresos

Ingresos

Temperatura (K) Edad (ut)



 Costos
c = intervenciones correctivas + intervención preventiva
Costos

Temperatura (K)



 Costos
c = intervenciones correctivas + intervención preventiva
Costos

Costos



Estudio de caso

 Horno reformador en reﬁnería
 Tubos para producir hidrógeno

 Efecto de la temperatura
 Más producción
 Modo de falla principal: creep

 Política base
Basado en: E.A. Elsayed,
 Operación: 945 K “Mean Residual Life and
Optimal Operating Conditions
 Interv. preventivas: 7 años for Industrial Furnace Tubes”


Análisis Weibull

 Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K

! cte.
"1 "2
'#$

(#$

$#$
!&#$ !'#$ !(#$ $#$ (#$ '#$
)*+-)*+.+

!(#$

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!%#$

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)*+,+

Análisis Weibull

 Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K

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Rango operacional
"1 "2
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)*+,+

Parámetros esenciales

Parámetro Valor Unidad
Costo 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


Política óptima
5 um/ut
10  Óptimo
0
0 • 1006 K
Margen (um/ut)

• 4,75 años
-10 -5
• 590.000 USD/año
-20
-10
-30
1100
-15
 Ahorro
• 38.000 USD/año
Te
m

1000
pe

-20
ra

8 10
tu

6
ra

900 2 4 1 um = 100.000 USD
(K

Edad (ut)
1 ut = 1 año
)


Política óptima

@ 4.75 ut
30

25

20
Flujo (um/ut)

15

10
5.86
5

0
950 1000 1050 1100 1150 1200 1250
Temperatura (K)


Política óptima

@ 4.75 ut @ 1006 K
30 30

25 25

20 20

Flujo (um/ut)
Flujo (um/ut)

Ingresos
15 15
Costos
10 10
5.86 5.86
5 Margen
5

0 0
950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 2 4 6 8 10 12


Disponibilidad

0.8

1
0.7
0.8
Disponibilidad

0.6 0.6

0.4 0.5
2
0.2 4
900 6 t) 0.4
8 (u
1000 ad
10 Ed
1100 12
Temperatura (K)


Productividad

2.5

2
3
Productividad normalizada

1.5
2

1
1 1200

(K)
ra
atu
0.5
0 1000

per
Tem
2 4 6
Edad (ut)


Conclusión

Mantenimiento

Fi Finanzas Operaciones Mantenimiento
n
O

an
pe

za
ra

s
ci
ne o
s

 Decisiones integradas, con criterios de negocio
 Gestión de activos físicos


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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