IX Congreso de Confiabilidad

ESTUDIOS DE CONFIABILIDAD APLICADOS A INSTALACIONES DE

PRODUCCIÓN DE LA INDUSTRIA PETROLERA

HECTOR TOLEDO MATUSPEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIONPETRÓLEOS MEXICANOSMÉXICO

RAFAEL MELO GONZÁLEZINSTITUTO MEXICANO DEL PETRÓLEOMÉXICO

28 y 29 de noviembre del 2007Donostia-San Sebastián, España

Universidad de NavarraEscuela Superior de Ingenieros

CONFIABILIDAD OPERACIONAL2004

MEJORA VIA

METODOLOGIAS

DE CONFIABILIDAD

RCM

INSPECCION BASADA EN RIESGO

OPTIMIZACION COSTO RIESGO

ANALISIS CAUSA RAIZ

ANALISIS DEL COSTO DEL CICLO DE VIDA

INVENTARIOS BASADOS EN CONFIABILIDAD

MEJORA VIANUEVA

TECNOLOGIA

DIAGNOSTICO

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

CONFIABILIDADCONFIABILIDADOPERACIONALOPERACIONAL

CARTERA METODOLOGICACARTERA METODOLOGICA

FACTIBILIDAD TECNICO-ECONOMICA

MEJORAS OPERACIONALES

INNOVACIONES TECNOLÓGICAS

PATENTES COMPARTIDAS

EVALUACIÓN DE PRODUCTOS

PROYECTOS TECNOLÓGICOS

ECOEFICIENCIA

ANÁLISIS TÉCNICOS

GERENCIA DEL CONOCIMIENTO

MEJORA VIA

METODOLOGIAS

DE CONFIABILIDAD

MEJORA VIA

METODOLOGIAS

DE CONFIABILIDAD

RCM

INSPECCION BASADA EN RIESGO

OPTIMIZACION COSTO RIESGO

ANALISIS CAUSA RAIZ

ANALISIS DEL COSTO DEL CICLO DE VIDA

INVENTARIOS BASADOS EN CONFIABILIDAD

MEJORA VIANUEVA

TECNOLOGIA

MEJORA VIANUEVA

TECNOLOGIA

DIAGNOSTICODIAGNOSTICO

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

CONFIABILIDADCONFIABILIDADOPERACIONALOPERACIONAL

CARTERA METODOLOGICACARTERA METODOLOGICA

FACTIBILIDAD TECNICO-ECONOMICA

MEJORAS OPERACIONALES

INNOVACIONES TECNOLÓGICAS

PATENTES COMPARTIDAS

EVALUACIÓN DE PRODUCTOS

PROYECTOS TECNOLÓGICOS

ECOEFICIENCIA

ANÁLISIS TÉCNICOS

GERENCIA DEL CONOCIMIENTO

2006

Modelo de Confiabilidad Operacional de PEP

Confiabilidad HumanaConocimiento

MotivaciónDestrezas y recursos

Mantenibilidad de EquiposAccesibilidadModularidad

Confiabilidad de procesos

Operación dentro de parámetros

Entendimiento de procedimientos

Confiabilidad de Equipos

EstrategiasExtender MTBF

ConfiabilidadOperacional

Disminución de MTTR

TECNOLOGIA DE INFORMACION SAP R/3

ORGANIZACIÓN

SEGURIDAD, SALUD Y PROTECCION AMBIENTAL

2007

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.

ANTECEDENTES2004

Desarrollar un proyecto de mantenimiento centrado en confiabilidad para mejorar la confiabilidad operacional reduciendo las frecuencias de fallas de los equipos dinámicos.

OBJETIVO2004

OBJETIVO

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.

ALCANCE2004

ANÁLISIS DE MODOS YEFECTOS DE FALLAS

(FMEA)

BASE DE DATOS DETASAS DE FALLAS

MATRICES DE FRECUENCIA-SEVERIDAD E ÍNDICES DE

DESEMPEÑO

CONSTRUCCIÓN YSIMULACIÓN DE

MODELOS DECONFIABILIDAD

Y DISPONIBILIDAD

ESTUDIOS DEMANTENIMIENTO

CENTRADO ENCONFIABILIDAD (RCM)

2005

METODOLOGÍA PROPUESTA EN 2004

Recolección de Información relacionada a las fallasInternas y externas que provocan los paros aleatoriosde los equipos

Bitácoras de Operación y Mantenimiento de los Equipos

seleccionados

AMBIENTALES

FABRICANTE

FALLAS

ALEATORIAS

INST. Y

CONTOL.

OPERACION

MECANICAS

SEGURIDADSEGURIDAD CONFIABILIDADCONFIABILIDAD MANTENIMIENTOMANTENIMIENTO

ll

MTTRMTTR

MTTFMTTF

MTBFMTBF

BASE DE DATOS DE TASAS DE FALLAS

BASE DE DATOS DE TASAS DE FALLAS

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 Reliability-Centered Maintenance (RCM) Standard”. 2002.

• ISO 14224: Petroleum and natural gas industries –Collection and exchange of reliability and maintenance data for equipment. 1999.

2004

ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA)

ACONDICIONAMIENTO DE GAS DE ENTRADA

MISCELANEOS

ACONDICIONAMIENTO INTERETAPAS

ACCIONADOR

TRANSMISIÓN

SISTEMA DE SELLOS

INSTRUMENTACION REMOTA

GAS COMBUSTIBLE

ENFRIAMIENTO POTENCIA

MONITOREO Y CONTROL

POST ENFRIADOR

1° ETAPA

2° ETAPA

SISTEMA DE LUBRICACIÓN

SISTEMA DE ARRANQUE

ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA)

Hoja de trabajo de FMEA para el Generador de Gases de un Turbocompresor

ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA)

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-CenteredMaintenance 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

2004

PLANEACIÓN Y PREPARACIÓN

ANÁLISIS

Análisis / Plan RCM

Análisis / Plan RCM

Requerimientos de mantenimientoRequerimientos

de mantenimiento

Programa de mantenimiento Programa de

mantenimiento

DatosDatos

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.6. Modo de falla.7. Efectos de las fallas.8. Consecuencias de las fallas.9. Evaluación de tareas.10.Selección de tareas.

1. Plan de mantenimiento.2. Implementación del Plan de mantenimiento.

ResultadosResultados

IMPLEMENTAR RESULTADOS

1. Acciones emergentes.2. Exploración de la edad.3. Cambios en hardware.4. Análisis de tendencias / degradación.5. Revisión de documentos.

MEJORA CONTINUA

FMEA

6. Reglas, suposiciones, restricciones y exclusiones.

3. Priorizar las instalaciones y equipos críticos.

5. Orientación / entrenamiento.2. Identificación de instalaciones y equipos críticos para analizar.

4. Identificar y documentar el proceso de revisión.

1. Integración del grupo PEP / IMP.

ISO-14224

SAE-JA1011SAE-JA1012

ESTUDIO DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD

ESTUDIO DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD

SeveridadCatastrofica

Muerte(s)Daños al sistema mayores a un millon de dolares.

CriticaLesiones severasDaños al sistema entre $100,000 y $1,000,000

MarginalLesiones menoresDaños al sistema ente $10,000 y $100,000

DespreciableLesiones insignificantesDaños al sistema menores de $10,000

SeveridadFrecuente

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.

2004

Fuente: NAVAIR 00-25-403

MATRICES DE FRECUENCIA-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.

Aceptable

Bajo Aceptable Aceptable Aceptable Aceptable

Medio Medio Bajo Aceptable

Bajo

Alto Alto Medio Bajo Aceptable

Alto Alto Alto Medio

Sev

erid

ad

Catastrófica

Crítica

Marginal

Despreciable

ImprobableFrecuencia

Frecuente Probable Ocasional Remota

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.

Seve

ridad

C a ta s t r ó f ic a

M a r g in a l 1 A 3 , 1 D 1 , 1 D 3 , 1 E 1

C r í t ic a 1 A 1

1 A 4 , 1 C 2 , 1 D 4 , 1 E 2 , 1 E 3

M e n o r 1 A 2 , 1 B 1 , 1 B 2 , 1 C 1 , 1 D 2 1 B 3 , 1 F 1 , 1 F 2

Im p r o b a b leF r e c u e n c ia

F r e c u e n te P r o b a b le O c a s io n a l R e m o ta

MATRICES DE FRECUENCIA-SEVERIDAD

Criticidad de los Efectos Potenciales de Cada Modo de Falla Del Generador de Gases de un Turbocompresor.

Desgaste de la zapata causada por la erosión de los gases calientes.1F2

Desgaste de punta alabes por más de 30,000 horas de trabajo.1F1

Deflexión de la zapata.1E3

Temperatura en la turbina gasógena mayor a 1500°F.1E2

Juego radial mayor a 0.006”.1E1

Pérdida de material en alabes de turbina de potencia.1D4

Desbalanceo de la flecha de acoplamiento de la TP con el incrementador de velocidad.1D3

Falla del sensor de vibración.1D2

Desalineación de la TP con el incrementador de velocidad.1D1

Falla del paro por sobrevelocidad Z-353.1C2

Falla del pickup de velocidad.1C1

Claro entre zapata y punta de alabes mayor a 0.055”1B3

Falla del pickup de velocidad.1B2

Sensor (pickup) de velocidad descalibrado.1B1

Amarre de la chumacera radial.1A4

Amarre del incrementador de velocidad.1A3

Desgaste de chumaceras.1A2

Desprendimiento de alabes.1A1

Modos de FallaIdentificación

MATRICES DE FRECUENCIA-SEVERIDAD

Sistema de Compresión

CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE MODELOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD

CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE MODELOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD

CONSTRUCCIÓN Y SIMULACIÓN DE MODELOS DE CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD

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 676,933horas, de las cuales 6,806 son fallas reportadas

Los tipos de fallas que más se presentaron fueron:VibraciónAlta 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

Del total de modos de falla encontrados, 60 son problemas operativos oproblemas ajenos a la instalación, que causan una falla funcional al sistema.

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.

De la taxonomía de los equipos, realizada en base a la norma ISO-14224, se obtuvieron:�4 clases de equipo�8 unidades de equipo�83 sub-unidades

2005

FMEAFMEA

2005

Optimizar los programas de mantenimiento de los equipos dinámicos en su contexto actual de operación

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.

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%.

Algunas tareas de mantenimiento preventivo no se ejecutaban en los periodos programados.

2005

RCM

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.

2005

Modelo de Confiabilidad Operacional de PEP

Confiabilidad HumanaConocimiento

MotivaciónDestrezas y recursos

Mantenibilidad de EquiposAccesibilidadModularidad

Confiabilidad de procesos

Operación dentro de parámetros

Entendimiento de procedimientos

Confiabilidad de Equipos

EstrategiasExtender MTBF

ConfiabilidadOperacional

Disminución de MTTR

TECNOLOGIA DE INFORMACION SAP R/3

ORGANIZACIÓN

SEGURIDAD, SALUD Y PROTECCION AMBIENTAL

2007

GRACIAS

Sistema de Confiabilidad Operacional

SubdirecciSubdireccióón de Distribucin de Distribucióón y Comercializacin y Comercializacióónn

La Confiabilidad Operacional tiene el mismo valor que la SSPA

TECNOLOGIA DE INFORM ACION SAP R/3

ORGANIZACIÓN

SEGURID AD, SALUD Y PROTECCION AM BIENTAL

PROCESO DE M ANTENIMIENTO

ConfiabilidadConfiabilidadOperacionalOperacional

Confiabilidad HumanaConocimiento

MotivaciónDestrezas y recursos

Mantenibilidad de Equipos

AccesibilidadModularidad

Confiabilidad de procesos

Operación dentro de parámetros

Entendimiento de procedimientos

Confiabilidad de Equipos

EstrategiasExtender MTTF

ConfiabilidadConfiabilidadOperacionalOperacional

Disminución de MTTR

TECNOLOGIA DE INFORM ACION SAP R/3

ORGANIZACIÓN

SEGURID AD, SALUD Y PROTECCION AM BIENTAL

PROCESO DE M ANTENIMIENTO

ConfiabilidadConfiabilidadOperacionalOperacional

Confiabilidad HumanaConocimiento

MotivaciónDestrezas y recursos

Mantenibilidad de Equipos

AccesibilidadModularidad

Confiabilidad de procesos

Operación dentro de parámetros

Entendimiento de procedimientos

Confiabilidad de Equipos

EstrategiasExtender MTTF

ConfiabilidadConfiabilidadOperacionalOperacional

Disminución de MTTR

Empresa Eficientey Segura

Empresa Eficientey Segura

Confiabilidad humana

Confiabilidad de procesos

Confiabilidad de equipos y

ductos

Proceso de mantenimientoOrganización SAP R/3Mantenibilidad

de equipos

Fases de Evolución del SCO

Ciclo de mejora continua

PLANEARGuías, Procedimientos, Lineamientos

HACERImplantar

VERIFICARRESULTADOS OPERATIVOS

¿Se obtuvieron los resultados

esperados?

ACTUAREstablecer

ACTUARAjustes

Las Guías, Procedimientos y

Lineamientos

SI

NO

Fase PlaneacionFase Implantación

Fase verificación

Fase de Ajustes

Fase Sistematización

Nuevos EstándaresVerificación la

Aplicación

GAMGAM/GOCP

GAM/GO

GAM/GO

CP

GAM/GO

Sistema de Confiabilidad Operacional

Confiabilidad Humana

Confiabilidad de Procesos

Confiabilidad de Equipos y

Ductos

Proceso de MantenimientoOrganización SAP R/3Mantenibilidad

de Equipos

Centro de Atención a

Usuarios (CAU)

Capacitación

Perfiles y Licencias

Infraestructura e Interfases

Procedimientos, guías y Cultura

del Dato

Mapa de Proceso de Mantenimiento

Guías del Proceso de

Mantenimiento

Metodologías de Confiabilidad

PAID

Buenas Prácticas de Mantenimiento

Lineamientos para la

Mantenibilidad

Criterios de Mantenibilidad

Contexto Operacional

Mapa de Proceso de Operación

Procedimientos Operativos

Buenas Prácticas de Operación

Recursos para el desempeño

Conocimiento y destrezas

Motivación

Órganos Rectores

Estructura Organizacional

Equipos de Trabajo

Liderazgo

Plan de Implantación

Comunicación y Difusión

Organización Estructurada Implantación Asesoría Evaluación

• 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

• 1 Cuerpo de Gobierno Estratégico

• 1 Cuerpo de Gobierno Táctico

• 7 Equipos de Trabajo para elaboración de guías

• Equipos Naturales de Trabajo en los Centros de Proceso

• Implantación por Centro de Proceso

• Implantación por elemento

• Elaboración de guías, lineamientos, procedimientos

• Aplicación de guías, lineamientos, procedimientos

• Primera Etapa.-Instalaciones y ductos AAA

• Segunda etapa.-Instalaciones y ductos AA y A

• Soporte para elaboración de guías, lineamientos, políticas y procedimientos

• Soporte durante la implantación

• Talleres para la aplicación de guías, lineamientos, políticas y procedimientos

• Presentación de avances

• Revisiones de control

• Sistema para el registro de información y avances