HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA SIMULAR EL …
69
HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA SIMULAR EL DESEMPEÑO DE LAS PLANTAS OPERATIVAS DE LA REFINERIA DE CARTAGENA MARLON FREDY SOTO URBINA UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL BOGOTA, DICIEMBRE DE 2011
Transcript of HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA SIMULAR EL …
1
HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA SIMULAR EL DESEMPEÑO DE LAS
PLANTAS OPERATIVAS DE LA REFINERIA DE CARTAGENA
MARLON FREDY SOTO URBINA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL
BOGOTA, DICIEMBRE DE 2011
2
HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA SIMULAR EL DESEMPEÑO DE LAS
PLANTAS OPERATIVAS DE LA REFINERIA DE CARTAGENA
MARLON FREDY SOTO URBINA
Líder de Confiabilidad GRC
Gerencia Refinería de Cartagena
Código: 199717515
DIRECTOR UNIANDES
Dr. MAURICIO SANCHEZ
Profesor Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
Asesor en Riesgo y Confiabilidad
ASESOR ECOPETROL
MSc. RONALD PATERNINA
Jefe Departamento Programación de la Producción
Gerencia Refinería de Cartagena
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL
BOGOTA, DICIEMBRE DE 2011
3
DEDICATORIA
A mi amada esposa Diana A mis hijos: Kevin, Xávier y Johan
A mis padres Abel y Paula, y hermanos Todos ellos, fuente inagotable de inspiración y destino de mi amor
4
Llegará una época en la que una investigación diligente y prolongada sacará a la luz cosas que hoy están ocultas. La vida de una sola persona, aunque estuviera toda ella dedicada al cielo, sería insuficiente para investigar una materia tan vasta… Por lo tanto este conocimiento sólo se podrá desarrollar a lo largo de sucesivas edades. Llegará una época en la que nuestros descendientes se asombrarán de que ignoráramos cosas que para ellos son tan claras… Muchos son los descubrimientos reservados para las épocas futuras, cuando se haya borrado el recuerdo de nosotros. Nuestro universo sería una cosa muy limitada si no ofreciera a cada época algo que investigar… La naturaleza no revela sus misterios de una vez para siempre.
SÉNECA, Cuestiones Naturales,
Libro 7, siglo primero. Tomado de Cosmos – Carl Sagan
“La ventaja de un país es producto de las decisiones que toma, no del ADN de su población”.
Daniel H. Pink.
5
AGRADECIMIENTOS
El autor expresa sus agradecimientos a:
ECOPETROL S.A. por los programas de desarrollo de talento humano, con los
que siempre ha contado, muy necesarios hoy en día para enfrentar los retos,
enmarcados dentro de la misión y visión, que nos hemos propuesto llevar a cabo
como organización..
La Gerencia de Refinería de Cartagena (GRC) de ECOPETROL S.A., en especial
a la Gerencia Técnica, Planeación del Negocio, Operaciones y áreas de
Confiabilidad y Gestión de Riesgo, por la ayuda manifestada en la elaboración del
presente trabajo.
Universidad de Los Andes, por recibirme nuevamente en sus claustros
académicos y por permitirme recordar, que todos los días debemos aprender y
mejorar.
Dr. Mauricio Sánchez, Profesor de la Universidad y Director del presente
proyecto, por su apoyo permanente manifestado en el desarrollo del trabajo.
MSc. Ronald Paternina, Jefe de Departamento Planeación y Asesor Ecopetrol
S.A., por su experiencia e información entregada.
Ing. Jorge Granada, Gerente KNAR SAS. Asesoría prestada en algunos de
conceptos aplicados.
6
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1
1. GENERALIDADES ........................................................................................... 3
1.1. REFINACION DE PETROLEO ......................................................................... 3
1.1.1. Separación física ....................................................................................... 3
1.1.2. Ruptura de moléculas ................................................................................ 4
1.1.3. Reacciones químicas ................................................................................. 4
1.2. ENTORNO DEL NEGOCIO DE LA REFINACION. .......................................... 4
1.3. ESQUEMA ACTUAL REFINERIA DE CARTAGENA ....................................... 5
1.4. BALANCE DE PRODUCTOS Y CONVERSION ............................................ 10
2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ............................................................... 10
2.1. SITUACIÓN ACTUAL ..................................................................................... 10
2.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ...................................................................... 13
2.3. PREGUNTA DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................... 14
2.4. BRECHA DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................ 14
3. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ...................................... 15
3.1. MODELO CONCEPTUAL .............................................................................. 15
3.2. MÉTODO DE TRABAJO ................................................................................ 16
4. ESTRUCTURACIÓN DE LA SITUACIÓN ...................................................... 20
4.1. OBJETIVOS ................................................................................................... 20
4.1.1. Objetivo General ...................................................................................... 20
4.1.2. Objetivos Específicos ............................................................................... 20
4.2. ALCANCE DEL TRABAJO ............................................................................. 20
4.3. DEFINICIÓN DEL SISTEMA .......................................................................... 21
4.4. IDENTIFICACIÓN DE ALTERNATIVAS (ESCENARIOS) .............................. 22
4.5. DEFINICIÓN DE LOS ACTORES PRINCIPALES .......................................... 23
4.6. VARIABLES RELEVANTES DE LA SITUACIÓN ........................................... 25
4.6.1. Variables de decisión ............................................................................... 25
4.6.2. Otras variables ......................................................................................... 28
5. OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN ............................................................ 29
6. FORMULACIÓN Y CORRIDA DEL MODELO ................................................ 30
6.1. PRELIMINARES ............................................................................................. 30
6.1.1. Factores que afectan la Disponibilidad Operacional. ............................... 31
6.1.2. Estructura para Evaluar el Mejor Escenario. ............................................ 31
6.2. IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO PARA EVALUAR ESCENARIOS .......... 35
6.2.1. Factores que afectan los Escenarios a Evaluar. ...................................... 35
6.2.2. Selección del Mejor Escenario, Corrida en Crystal Ball. .......................... 40
7
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................. 45
8. REFLEXIÓN ................................................................................................... 46
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ...................................................................... 47
ANEXOS
ANEXO I. MISIÓN Y VISIÓN DE ECOPETROL (CADENA DE VALOR) ............. 49
ANEXO II. GESTION DE RIESGOS Y OPORTUNIDADES ................................ 50
ANEXO III. SOCIOS DEL PROYECTO ............................................................... 52
ANEXO IV. EGRESOS E INGRESOS TIPICOS (MARGEN) ............................... 53
ANEXO V. ENTORNO DE REFINACIÓN ............................................................ 56
8
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Entorno de la Refinería de Cartagena (Ecopetrol S.A. 2007) ..................... 6
Figura 2. Esquema actual de la Refinería de Cartagena (Ecopetrol S.A. 2007) ...... 7
Figura 3. Balance de Productos de la conversión ....................................................... 10
Figura 4. Sistema de Gerenciamiento de la Confiabilidad (Ecopetrol 2005) ........... 11
Figura 5. Histórico de Eventos o Incidentes con Apagadas de Planta ..................... 12
Figura 6. Disponibilidad Operacional de la Refinería .................................................. 12
Figura 7. Brecha económica de la Situación ................................................................ 15
Figura 8. Metodología Análisis y Toma de Decisiones (Castillo, M. 2006) .............. 16
Figura 9. Mapa conceptual de Componentes y Conexiones del Proyecto .............. 17
Figura 10. Caracterización de variables necesarias de las plantas .......................... 18
Figura 11. Macro-modelo para gestión y toma de decisiones ................................... 19
Figura 12. Sistema a evaluar, Plantas contempladas ................................................. 21
Figura 13. Utilidades ......................................................................................................... 25
Figura 14. Distribuciones de No-Disponibilidad de Plantas ....................................... 26
Figura 15. Disponibilidad Operacional de Plantas ....................................................... 28
Figura 16. Estructuración del Modelo para el Manejo de los Escenarios ................ 30
Figura 17. Factores que afectan la Disponibilidad Operacional ................................ 39
Figura 18. Resultados Obtenidos del Diagrama de Influencia ................................... 40
Figura 19. Simulador del desempeño económico de las plantas .............................. 41
Figura 20. Resultados Escenario 0. Sin Riesgo ........................................................... 41
Figura 21. Resultados Escenario 1. Con Riesgo asociado. ....................................... 42
Figura 22. Resultados Escenario 2. Con Riesgo asociado. ....................................... 42
Figura 23. Resultados Escenario 3. Con Riesgo asociado. ....................................... 43
Figura 24. Resultados Escenario 4. Con Riesgo asociado. ....................................... 43
Figura 25. Todos los Escenarios. Con Riesgo asociado. ........................................... 44
Figura 26. Misión y Visión de Ecopetrol S.A. Anexo I ................................................. 49
Figura 27. Cadena de valor de Ecopetrol S.A. I ........................................................... 49
Figura 28. Gestión de Riesgos en Ecopetrol. Anexo II ............................................... 50
Figura 29. Mapa de Riesgos de Ecopetrol. Anexo II ................................................... 51
Figura 30. Socios del Proyecto. Anexo III ..................................................................... 52
Figura 31. Egresos, ingresos y margen Febrero/11. Anexo IV .................................. 54
Figura 32. Comportamiento de los costos. Anexo IV .................................................. 54
Figura 33. Comportamiento de los ingresos. Anexo IV ............................................... 55
Figura 34. Recio del Crudo. Anexo V ............................................................................. 56
Figura 35. Precio de Productos. Anexo V ..................................................................... 57
Figura 36. Márgenes de Refinación. Anexo V .............................................................. 57
9
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Ejemplo de Indicador Clave de Desempeño (2011) GRC ....................... 12
Tabla 2. Ejemplo de Pronóstico de la Disponibilidad Años Futuros (2012) ........... 14
Tabla 3. Actores Involucrados en el Macro-modelo .............................................. 23
Tabla 4. Eventos de Caídas de Planta (No - Confiabilidad) .................................. 26
Tabla 5. No - Disponibilidad de las Plantas .......................................................... 26
Tabla 6. Disponibilidad Mecánica y Operacional .................................................. 27
Tabla 7. Registro de los Días de Parada No Programada .................................... 27
Tabla 8. Cuadro Comparativo de los Escenarios Evaluados ................................ 44
Tabla 9. Egresos, Ingresos y Margen históricos. Anexo IV ................................... 53
Tabla 10. Capacidad mundial de refinación. Anexo V .......................................... 56
1
INTRODUCCIÓN
El negocio del petróleo a nivel mundial es muy dinámico, en estos tiempos de
turbulencia energética son pocos los que se atreven a predecir los precios del
petróleo, las variables son muchas y bien complejas. Existen muchos factores
involucrados, el crecimiento poblacional y económico, la demanda creciente,
búsqueda de seguridad de abastecimiento, nacionalismos y problemas
geopolíticos, las tensiones en el Medio Oriente, altos precios de los energéticos,
el cambio climático y nuevas tecnologías. En la oferta existe una gran actividad
exploratoria, los proyectos de otros energéticos emergen cada día, con énfasis en
los de energía renovables que buscan diversificar y mitigar el tema del
calentamiento global.
América Latina y el Caribe también están comprometidos con la dinámica
energética global, es una región, que a pesar de su gran potencial de producción
de energía, está muy desbalanceada en lo relacionado a la disponibilidad y
demanda de energéticos. La mayoría de los países de Suramérica y México son
productores, incluso exportadores, de petróleo. Los del Caribe y de
Centroamérica son importadores de petróleo y sus derivados y son muy
dependientes de ellos. De hecho, casi todos los países de la región son
importadores de derivados del petróleo, en especial diesel, lo que hace notar una
gran deficiencia en su capacidad de refinación.
Los precios del petróleo siguen elevados y la demanda continuará creciente,
debido principalmente al crecimiento poblacional y económico sostenido,
especialmente de China, India y otros países asiáticos. Estos actúan como una
especie de locomotora para el resto del planeta, y también lo hacen Latinoamérica
y el Caribe, que viene sustentando tasas de crecimiento económicas promedio del
orden del 5% durante en los últimos años. En los análisis que se realizan en la
industria internacional de la refinación, incluido el mercado especulativo de la
oferta y la demanda, lo que aconteció con la capacidad y márgenes de refinación,
los precios de los derivados antes de la crisis económica del 2008, registraron
niveles récord de márgenes de de refinación, alrededor de los 20 y 25 dólares por
barril procesado. Sin embargo en los últimos años, los márgenes se apretaron
bastante, mostrando valores entre los 2 y 10 dólares por barril y en algunos casos
inferiores, esto motivó a que muchas refinerías a nivel mundial cerraran.
Dentro de este difícil escenario energético, Ecopetrol S.A. se está catapultando
como una organización que quiere competir con las grandes ligas, esto genera
2
enormes expectativas para la economía colombiana y demás contexto nacional.
Sin embargo la tarea para el campo de la refinación hoy es más difícil que en los
años de bonanza.
Las refinerías son complejos industriales con muchas plantas, procesos, equipos,
disciplinas profesionales con muchas interacciones (técnicas, administrativas y
humanas entre otras), con riesgos y oportunidades que bien administrados y
aprovechadas permiten hacer de este negocio, un negocio rentable. Es por esto
que el presente trabajo pretende hacer un aporte a este aprovechamiento para
que las situaciones que se articulan día a día en el mundo de la refinación, nos
permitan sacar la mejor ventaja para los propósitos que el negocio se plantea.
Aunque la Refinería Cartagena en temas de disponibilidad de plantas para poder
cargar los crudos que se procesan diariamente ha mostrado un notable
mejoramiento en los últimos años, con valores cercanos a los primeros de la
clase, en ocasiones las fluctuaciones de la materia prima y los productos
procesados, generan otro tipo de situaciones que se escapan del manejo de las
personas que administran la confiabilidad y el gerenciamiento de los activos.
Estas situaciones nos ofrecen una abanico amplio de alternativas que nos dicen
de una u otra manera que los programas operativos, de mantenimiento, de
confiabilidad y demás, deben ser adaptativos, es decir, aprovechar la
disponibilidad de los activos en momentos en que los márgenes de refinación se
muestren atractivos para nuestro negocio, y aprovechar y realizar los
mantenimientos requeridos, cuando la situación esté apuntando en la otra
dirección. No hay que dejar de lado, que las plantas no son elásticas y que los
programas requeridos hay que aplicárselos con los estándares y mejores
prácticas vigentes.
El presente trabajo pretende ofrecer una herramienta que pone a hablar a las
personas que generan los programas de producción para cargar las plantas y los
que generan las estrategias de mantenimiento y confiabilidad de esas plantas, es
un momento de verdad, benéfico para los intereses de la organización.
.
3
1. GENERALIDADES
1.1. REFINACION DE PETROLEO
La Refinación es un proceso clave de conversión del Petróleo que se encarga de
la transformación del crudo en productos derivados, combustibles y materias
primas petroquímicas, útiles para la humanidad.
Es un negocio intensivo en capital y tecnología que involucra tres tipos de
procesos, separación, transformación y purificación, mediante los cuales el
petróleo crudo es convertido en productos útiles con innumerables usos, que van
desde la simple combustión en una lámpara hasta la fabricación de productos
intermedios, que a su vez, son la materia prima para la obtención de otros
productos industriales.
La función de una refinería es transformar el petróleo en productos derivados que
satisfagan la demanda en calidad y cantidad. Cabe anotar que tal demanda es
variable con el tiempo, tanto en el volumen total de derivados como en la
estructura de la canasta de productos.
Los derivados, son los productos obtenidos directamente de la destilación del
petróleo. Una refinería fabrica tres clases de derivados:
Productos terminados, pueden ser suministrados directamente al consumo
Productos semiterminados, que pueden servir de base a ciertos productos
después de mejorar su calidad mediante adictivos
Subproductos o productos intermedios, como la nafta virgen, que sirve como la
materia prima petroquímica.
La estructura de cada refinería debe tener en cuenta todas las diferentes
características del crudo, sin embargo hay algunas que no lo pueden hacer.
1.1.1. Separación física
Es el recobro de fracciones del petróleo por medio de aplicación de calor,
aprovechando sus diferencias en puntos de ebullición. Este proceso se
denomina de destilación. Ejemplos: unidades de crudo, fraccionamiento de
productos, separadoras.
4
1.1.2. Ruptura de moléculas
Conversión de hidrocarburos de gran tamaño y complejidad a unos de menor tamaño y más útiles. Se puede realizar a través de un proceso térmico o catalítico.
1.1.3. Reacciones químicas
Procesos de transformación de unas moléculas en otras totalmente diferentes.
Ejemplos: alquilación, polimerización, des-hidrogenación y procesos
petroquímicos.
1.2. ENTORNO DEL NEGOCIO DE LA REFINACION.
La región latinoamericana produce aproximadamente 9% del total mundial de
crudo. Venezuela y Brasil son los dos países que mayor producción aportan
(38% y 28%, respectivamente) y le siguen, en orden de importancia, Argentina,
Colombia y Ecuador, con porcentajes del 10%, 9% y 8% respectivamente. Las
reservas mundiales de crudo de la zona se ubican en el 10% y esto la convierte
en la segunda región de reservas con mayor prospectiva.
En 2008, el mercado del petróleo mostró un récord en la producción mundial de
crudo, con 81.8 MBl/d. En la región, se recuperó la tendencia positiva gracias al
aporte de la nueva producción de Brasil, Colombia y Perú. El precio del crudo y
sus derivados, alcanzaron récord históricos en su cotización antes de la llegada
de la crisis financiera global. Los precios de 2008 tuvieron una marca histórica, no
sólo en el precio del crudo sino también en márgenes de refinación, que
alcanzaron los US $20/Bl. Esta situación incentivó planes ambiciosos de
exploración y producción de petróleo y ampliaciones en refinerías. Con esto
también, cobró auge el desarrollo de energías renovables. Este panorama ha
permitido hacer apreciaciones de los expertos, relacionadas con que el
abastecimiento de crudo no será una limitante para el desarrollo de la industria de
la refinación en Latinoamérica y por tanto, la atención deberá orientarse a
desarrollar logísticas de abastecimiento y procesamiento de nuevas calidades de
crudo.
En casi todos los países, gran parte de la renta petrolera es destinada al tesoro
nacional y nuevas inversiones, esto representa activos importantes para el
desarrollo de las economías, que enfrentan una demanda creciente.
La industria de la refinación en Latinoamérica ha sido desarrollada por empresas
nacionales, tanto estatales, mixtas como privadas y está fuertemente relacionada
5
con los países abastecedores, una característica común del Downstream. En
nuestra región existen 33 refinerías competitivas con capacidad para procesar
5’800.000 barriles por día. Entre 1998 y 2008 la demanda de productos en la
región aumentó un 20%, que representa un 5% más que el crecimiento de la
demanda global de canasta de productos. La tendencia en el consumo en
Latinoamérica se ha incrementado alrededor del 11% en los últimos 2 años, la
capacidad de refinación se ha mantenido constante, por lo que en varios países
se ha generado la necesidad de importar productos.
De la observación de los esquemas instalados en las diferentes refinerías de la
región se puede decir que las alternativas de abastecimiento de combustibles no
se restringen a aumentos de capacidad de destilación, sino a importantes
posibilidades de completar los esquemas de refinado para “exprimir el fondo del
barril”. Las posibilidades de realizarlo son altas mediante inversiones de
conversión y mejora, y en los próximos años la industria requerirá fuertes
inversiones para su desarrollo, situación que ya están experimentando las
refinerías de Cartagena y Barrancabermeja de Ecopetrol S.A.
El Caribe como centro de actividad petrolera: Una notable característica que
presenta la zona del Caribe es la de ser un espacio donde se produce, refina y
transporta el petróleo, lo cual es un complemento a la dimensión geopolítica del
sector, ya de por sí notoria por la importante situación estratégica y la ruta
obligatoria de distintos orígenes y destinos en la navegación internacional.
La refinación de petróleo en esta zona (incluida la del Golfo de Méjico) ha sido
dinámica por los diferentes eventos geopolíticos registrados a través de la historia
y a pesar de algunas recesiones y crisis económicas mundiales, se percibe una
tendencia a incrementarse paulatinamente y a crear nuevos actores. En la Figura
1, puede identificarse plenamente las capacidades de refinación de los diferentes
países que convergen en el sector, donde la refinería de Cartagena, muestra una
posición privilegiada para ser un gran jugador.
1.3. ESQUEMA ACTUAL REFINERIA DE CARTAGENA
La refinería de Cartagena, actualmente una refinería de baja conversión, está
ubicada en la Zona Industrial de Mamonal, una de las más importantes del País y
de Latinoamérica. La zona de Mamonal comprende un grupo de empresas en su
mayoría químicas, petroquímicas y de servicios, que se instalaron en el área con
posterioridad a la refinería, visualizando las oportunidades y negocios potenciales.
6
Figura 1. Entorno de la Refinería de Cartagena (Ecopetrol S.A. 2007)
El área, ubicada a media hora de Cartagena, cuenta hoy con más de 60 plantas,
varias de ellas pertenecen a empresas que figuran entre las 100 más grandes del
País: GRC, Exxon Mobil, Texaco, Petroquímica Colombiana y Propilco.
La Figura 2, Esquema actual de la Refinería Cartagena, presenta el flujo de los
procesos de refinación y las diferentes unidades o plantas industriales:
Almacenamiento de Materias Primas y Productos (MPP)
Unidad de Destilación Combinada (UDC - Crudo)
Unidad de Visco Reductora (UVR).
Unidad de Ruptura Catalítica (URC - Cracking Modelo IV).
Unidad de Polimerización (POL)
Unidad Ambiental de Azufre (AZU)
Unidad de Servicios industriales (USI)
Unidad de Tratamientos de Productos y Aguas Residuales
MPP: Esta sección es la encargada de recibir el crudo vía Oleoducto Coveñas -
Cartagena, suministrar la carga a la UDC y manejar las corrientes de productos
provenientes de las diferentes unidades, con el fin de almacenarlos dentro de
7
especificaciones y asegurar el inventario necesario para el normal abastecimiento
de combustibles a la Zona Norte del País.
Figura 2. Esquema actual de la Refinería de Cartagena (Ecopetrol S.A. 2007)
UDC: El primer paso en el refinamiento del petróleo es la separación del crudo en
varias fracciones o “cortes” usando las torres de destilación atmosférica y la torre
de vacío. Las fracciones o cortes obtenidos durante este proceso se obtienen
gracias a los diferentes rangos de ebullición los cuales pueden ser clasificados
basándose en una disminución de volatilidad de los gases: destilados livianos,
destilados medios, gases líquidos y residuos.
La Unidad de Crudo tiene capacidad de diseño de 80 KB/d de crudo mediante un
proceso de destilación combinada. En la primera etapa, la de destilación
atmosférica, el crudo se somete a calentamiento en hornos para luego
fraccionarse en la torre caliente, donde se obtienen el gasóleo atmosférico y el
aceite combustible para motores (ACPM). Los gases de cima pasan a la torre
atmosférica para continuar la destilación y obtener el queroseno, turbo
combustible, naftas y gases. Los fondos de la torre caliente se denominan crudo
reducido.
8
La segunda etapa del proceso es la destilación al vacío. El crudo reducido pasa
por unos hornos donde se calientan para luego fraccionarse en la torre de vacío, y
así recuperar los gasóleos liviano y pesado. El producto de fondos o residuo
pesado es enviado como carga a la UVR para un mayor aprovechamiento. Los
gasóleos producidos en crudo sirven como materia prima a la URC.
UVR: La unidad tiene capacidad para procesar 18 KB/d de fondos de vacío
provenientes de las planta de crudo. Visco-reducción es el proceso por el cual una
carga pesada compuesta por hidrocarburos pesados de cadenas largas se
descompone parcialmente en otras cadenas de hidrocarburos de menor y mayor
peso molecular (condensación) con relación a la carga original. Esto sucede
mediante una reacción de ruptura térmica con reacciones secundarias de
condensación. Este proceso recibe su energía del horno de visco-reducción. Su
resultante son los niveles de conversión que determinan el paso de la carga a
fracciones de nafta, queroseno y gasóleo (destilados).
URC: La ruptura catalítica con una capacidad de 28 KB/d, es un proceso de
refinación por el cual varios gasóleos son separados (ruptura) en compuestos de
hidrocarburos más simples por medio de el uso de calor extremo, presión y
químicos catalíticos. Esencialmente, este proceso cambia las cadenas largas de
las moléculas de hidrocarburos, las cuales son de menor valor, hacia cadenas
más pequeñas para producir gasolinas de alto octanaje, aceites combustibles
livianos y gases ricos en oleofinas.
El proceso de ruptura catalítica convierte una mezcla de gasóleos vírgenes de la
UDC y gasóleos de UVR en gasolinas de alto octanaje, aceites combustibles
livianos y gases ricos en oleofinas. La unidad es de tecnología EXXON (Modelo
IV).
En el proceso, la mezcla de gasóleos de alto peso molecular se pone en contacto
con un catalizador a alta temperatura (~1320°F) para lograr el rompimiento de las
moléculas del gasóleo y convertirlas en productos. El catalizador usado es un fino
polvo compuesto de sílice y alúmina, que fluye en la unidad como líquido, entre un
reactor y un regenerador.
POL: Esta unidad une las moléculas pequeñas de oleofinas para formar gasolina.
El proceso es una reacción que se produce en presencia de un catalizador de
ácido ortofosfórico, el cual es selectivo sólo a los hidrocarburos insaturados y
produce gasolina de alto octanaje. Los gases que no reaccionan, hidrocarburos
saturados, es lo que comúnmente se conoce como combustible doméstico o gas
licuado del petróleo (GLP).
9
AZU: Esta unidad recupera el azufre a partir de los gases ácidos provenientes de
las secciones de Amina que tratan el gas combustible y la carga de POL.
La unidad está diseñada para producir entre 10 y 35 toneladas métricas por día
de azufre líquido. El proceso consta de un horno de reacción donde se alimenta el
gas ácido y es sometido a combustión con aire. Posteriormente, los gases de
combustión pasan a través de una serie de condensadores, donde se concentran
los vapores de azufre producidos a través de convertidores, donde ocurre la
reacción principal para formar azufre libre. Dentro de estos convertidores hay un
lecho catalizador compuesto de alúmina que tiene una vida útil de 5 años
aproximadamente.
USI: Esta unidad produce los servicios que la refinería requiere para las unidades
de proceso tales como: agua, vapor, electricidad, aire y gas combustible. En los
cuatro primeros, el distrito se autoabastece y en el último, se complementa con la
compra de gas natural. Incluye los siguientes servicios:
Agua. El agua cruda se trata con productos químicos para producir agua
apta para los diferentes consumos como son enfriamientos, generación de
vapor y consumo humano.
Vapor: La unidad genera vapor de alta presión (600 Psi) en calderas y se
usa básicamente para producir electricidad y mover turbinas de diferentes
equipos en las unidades de proceso.
Electricidad: La electricidad (22.5Mw) es generada por turbogeneradores
que operan con vapor de alta presión y distribuida a toda la refinería. El
sistema de generación está interconectado a la red eléctrica externa para
situaciones emergentes.
Aire: El aire para los procesos se obtiene mediante compresores que lo
toman de la atmósfera y le elevan la presión para usarlo como aire de
mantenimiento industrial y como aire de instrumentos, previamente secado.
Gas Combustible: El combustible que se quema en los hornos de UDC,
UVR y en las calderas de USI, es el resultado de una mezcla de gas
producido en las Plantas de Proceso y Gas Natural comprado a
PROMIGAS S.A.
Finalmente se tiene la Unidad de Tratamiento de Productos y Aguas Residuales
es necesaria para remover los contaminantes en el agua de los procesos.
10
1.4. BALANCE DE PRODUCTOS Y CONVERSION
El balance de los productos de conversión, ver Figura 3, es alrededor del 76%
para una refinería de baja conversión como la de Cartagena, esto significa que de
1 barril de crudo cargado, el rendimiento de productos blancos que son Gas
Licuado del Petróleo (GLP), Gasolinas y Medios (ACPM, Jet, Kerosene, etc.)
corresponde al 76% del total refinado. El 24% restante lo conforman el
combustóleo y demás fondos del proceso.
Figura 3. Balance de Productos de la conversión
Una carga típica de 80.00 KB/d puede resultar en: GLP (1.61), Propileno (1.81),
Butano (2.2), Gasolinas (26.10), Jet (6.45), ACPM (21.81), Combustóleo (17.86) y
Otros (2.16)
2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN
2.1. SITUACIÓN ACTUAL
La refinería de Cartagena cuenta con un modelo de Gerenciamiento de la
Confiabilidad Operacional y la Integridad de sus activos, ver Figura 4, en la que
todas las dependencias (Operaciones, Mantenimiento, Confiabilidad, etc.) y
procesos (Gerenciamiento de Activos, HSE1, Efectividad Organizacional,
Abastecimiento, Proyectos, etc.) articulan la gestión y su efectividad a través del
modelo mostrado.
1 Health, Safety and Enviroment (Salud Ocupacional, Seguridad Industrial y Ambiente).
76%
CONVERSIÓN
A PRODUCTOS
MÁS VALIOSOS
(Rendimiento
de Productos
Blancos, RPB)
MEDIOS
35%
ACPM.- Jet-AKerosene
24%COMBUSTOLEO
41 %GLP Y GASOLINAS
11
La responsabilidad de la confiabilidad está claramente definida y es mirada por
todos como una responsabilidad inmersa en todas las dependencias y procesos
por lo cual existe una conciencia generalizada de que cada uno con su trabajo
aporta a la confiabilidad de los activos, sistemas y procesos, y por ende a su
productividad.
Este modelo también ha permitido que se gestionen buenas prácticas
fundamentadas en metodologías vigentes, como lo son los análisis de causa raíz,
aplicados sobre situaciones eventuales que desvían negativamente los resultados
esperados por la refinería; estrategias de inspección para el equipo presurizado,
basadas en análisis de riesgos y el monitoreo de las ventanas de Integridad de la
Operación, programas de mantenimiento para las plantas, sistemas y equipos,
basados en las recomendaciones de los fabricantes y la experiencia de la
refinería, alineados con un enfoque basado en el riesgo e impacto sobre los
resultados del negocio.
Los planes de acción resultantes de la aplicación del modelo, actualmente están
alineados con los objetivos y metas del negocio, se tiene indicadores, ver ejemplo
en la Tabla 1 y Figuras 5 y 6, que muestran la evolución del logro de los
resultados y la generación de recomendaciones para ajustar desviaciones.
Figura 4. Sistema de Gerenciamiento de la Confiabilidad (Ecopetrol 2005)
12
Actualmente también se tienen estudios de benchmarking2 que se realizan
periódicamente con firmas internacionales, en los que se comparan los procesos
e indicadores claves de la refinería de Cartagena, con otras refinerías del mundo.
Tabla 1. Ejemplo de Indicador Clave de Desempeño (2011) GRC
Figura 5. Histórico de Eventos o Incidentes con Apagadas de Planta
Figura 6. Disponibilidad Operacional de la Refinería
2 Proceso sistemático y continuo que evalúa comparativamente los productos, servicios y procesos
de las organizaciones.
50
23 22 19 15 11 14 108
0
10
20
30
40
50
60
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
No
. de
eve
nto
s
Años
EVENTOS DE LA GRC 2003-2011
95.9% 96.1%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
% D.Op. Real
% D.Op. Prog
DISPONIBILIDAD OPERACIONAL
2009 2010 2011
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
98.2% 98.0% 96.9% 98.2% 98.2% 98.2% 98.2% 98.2% 98.2% 98.2% 98.2% 98.2%
100.0% 100.0% 64.8% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 100.0% 57.3% 99.6% 50.0% 99.6%
97.6% 97.4% 97.6% 97.5% 97.6% 97.5% 97.6% 97.0% 96.9% 97.1% 87.5% 97.1%
97.6% 97.4% 97.6% 97.5% 97.6% 97.5% 97.6% 96.6% 97.6% 96.6% 97.5% 96.6%
98.1% 97.9% 92.9% 98.1% 98.1% 98.1% 98.1% 97.7% 91.9% 97.7% 86.3% 97.7%
URC
POL
Disponibilidad Operacional Real 2011
UNIDADES
UDC
UVR
13
2.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Si se mira la organización como un gran sistema dinámico, con una estrategia de
control de lazo cerrado, con controladores que direccionan la gestión del sistema,
con actuadores que ejecuten y desarrollan las actividades enmarcadas dentro de
la estrategia y con sensores que permitan detectar y medir el desempeño para
retroalimentarlo y reajustar el rumbo y así asegurarlo; se obtendría una
organización auto controlada; el sistema de gerenciamiento de la confiabilidad
operacional ha permitido lograr todo eso, por tal motivo las actividades generadas
de este sistema son parte de la gestión integrada de la organización, ya que se
contribuye de manera directa con el resultado esperado del negocio.
El éxito de una organización radica en su capacidad de coordinarse a sí misma
para lograr la maximización de su productividad con una utilización óptima de
recursos. Sin embargo, para todo sistema siempre van a existir múltiples factores
externos y/o internos que lo pueden perturbar y si la estrategia de aseguramiento
no tiene los elementos correctos para enfrentar esas amenazas, lo podrían
desestabilizar. Uno de esos elementos considerados está en contar con la
correcta estimación de las situaciones futuras para así proyectar con una menor
incertidumbre los pronósticos de disponibilidad y producción de las plantas.
Hoy en día se cuenta con herramientas probabilísticas y plataformas informáticas
que aprovechan eficazmente la situación actual y pasada para simular el futuro,
detectar restricciones de manera anticipada, tener la posibilidad de corregir y
prevenir eventos potenciales, poder alinear esfuerzos para así reaccionar
eficazmente ante cualquier variación del entorno.
Los pronósticos, ver Tabla 2, para situaciones futuras, estructurar compromisos,
solicitar y justificar recursos, se elaboran con base en la intuición colectiva del
sistema y no con base en un modelo o herramienta que permita obtener
proyecciones con un mayor nivel de confianza.
En otras palabras, los pronósticos efectuados se realizan con el conocimiento
existente de la organización (operadores, mantenedores, ingenieros, etc.) con el
apoyo de algún asesor externo de manera casual y la metodología utilizada no
aplica técnicas ni estimaciones estructuradas. Por este motivo el mayor problema
radica en la proyección de recursos para las necesidades futuras, ya que el
acierto en algunas ocasiones es apenas aceptable (resultados sobrevalorados o
subvalorados) porque las justificaciones y presupuestos no tienen parámetros que
dibujen la confianza y exactitud del pronóstico. Por lo anterior el riesgo, ver Anexo
II, de no cumplir con los programas bajo las circunstancias actuales será mayor
de si se tuviese una metodología mas estructurada.
14
Tabla 2. Ejemplo de Pronóstico de la Disponibilidad Años Futuros (2012)
2.3. PREGUNTA DE LA INVESTIGACIÓN
¿Cómo generar pronósticos estructurados del Desempeño de las plantas de la
refinería de Cartagena para obtener proyecciones con un mayor nivel de
confianza? que permitan detectar restricciones y problemas (externos / internos)
de manera anticipada y así tener la posibilidad de alinear esfuerzos y generar
acciones proactivas que logren corregir, prevenir y/o mitigar el impacto de esos
eventos potenciales.
2.4. BRECHA DE LA INVESTIGACIÓN
Los brecha identificada en el presente trabajo, las acciones resultantes en el
desarrollo y la capacidad que la refinería de Cartagena tiene para implementar
mejoras, permitirá que se logren dar grandes pasos hacia adelante, entre ellos:
Aprender a identificar y caracterizar escenarios.
Generar pronósticos con mejor estructura
Aprovechar las oportunidades que el entorno ofrece.
Identificar mejor, los riesgos asociados y aplicarles un plan de tratamiento más
acertado, asegurando las acciones sinérgicamente.
Tomar decisiones con alto nivel de incertidumbre.
Con el siguiente ejemplo, tomado de la simulación realizada, ver Figura 7,
económicamente se puede prever que aplicando este tipo de herramientas, se
obtendrán beneficios atractivos para la refinería. La diferencia entre los dos
escenarios es del orden de los US $1.5 / Bl, con un nivel de confianza de
alrededor del 60%.
1A 1B 1C Disp. Oper (%) Disp. Mec (%)
CRUDO ATMOSFERICA (KBDC) 6.64 3.00 0.80 97.14% 97.36%
CRUDO VACIO (KBDC) 6.64 0.80 3.00 97.14% 97.96%
VISCORREDUCTORA (KBDC) 34.00 0.00 9.00 88.22% 90.68%
CRACKING (KBDC) 8.82 1.00 2.00 96.76% 97.31%
POLIGASOLINA (KBDC) 8.82 0.50 3.00 96.62% 97.45%
PRODUCCION AZUFRE (TON/D) 8.82 3.00 3.00 95.94% 96.76%
GENERACION DE VAPOR (KLBH) 0.00 0.00 0.87 99.76% 100.00%
GEN. ELECT. TURBINAS CONDENSACION (KW) 0.00 0.00 0.03 99.99% 100.00%
TOTALES GRC AÑO 73.75 8.30 21.70 96.10% 96.81%
DPNP 30.00
2012Categoría Parada no Progr. DISPONIBILIDAD
15
Figura 7. Brecha económica de la Situación
3. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN
La metodología aplicada para abordar el presente trabajo de investigación fue la
propuesta por Castillo (2006), ver Figura 8, con algunos ajustes menores para el
caso desarrollado, esta metodología tiene un alto componente práctico, es
enfocada hacia la toma de decisiones y ha tenido una gran aplicación en
proyectos de investigación y consultoría de un buen número de problemas en
diversas organizaciones.
3.1. MODELO CONCEPTUAL
En el mapa conceptual, elaborado con la aplicación IHMC CmapTools, ver Figura
9, se muestran los diferentes componentes y conexiones que el presente trabajo
ha integrado.
Comienza con la necesidad planteada, el Pronóstico del Desempeño de Plantas
la cual está comprendida por componentes que actualmente se gestionan como lo
son la Carga de las plantas, los Precios, las Ventas, la Confiabilidad Operacional
y la Disponibilidad de las plantas. El requerimiento que se plantea está
directamente relacionado con la esencia de la pregunta de investigación, el cuál
involucra la generación del pronóstico basado en la caracterización de factores,
16
variables y elementos que podrían afectar la variable principal y así tener el
estimativo de manera estructurada. Finalmente un último componente que el
modelo integrará, está relacionado con las metodologías y herramientas vistas en
los cursos de la maestría y desarrollos de otras referencias, que se utilizarán e
integrarán para resolver el problema.
Figura 8. Metodología Análisis y Toma de Decisiones (Castillo, M. 2006)
3.2. MÉTODO DE TRABAJO
Se exploraron algunas herramientas, metodologías y aplicaciones para
proponer obtener una herramienta de simulación y pronóstico adecuada a la
necesidad.
Se caracterizaron las variables necesarias de las plantas, ver Figura 10.
a. Definieron las variables objetivos a estimar o pronosticar.
b. Establecieron otras variables que permitieron definir las variables objetivo
c. Revisaron los resultados históricos pertinentes a la estructura de
información propuesta (Costos, datos de disponibilidad y confiabilidad,
duración de intervenciones, factores que favorecieron y no favorecieron el
desempeño, etc.).
d. Revisaron las interacciones entre las plantas y sus afectaciones.
e. Definió la variable tiempo para cada situación que se plantee.
Recolectó la información estadística de las plantas, tanto de los datos de las
variables objetivo, como la de los factores que intervienen y afectan.
17
Figura 9. Mapa conceptual de Componentes y Conexiones del Proyecto
18
Figura 10. Caracterización de variables necesarias de las plantas
Diseñó un modelo para establecer relaciones y correlaciones de variables.
a. Definió estructura e Interacción de los bloques.
b. Estimó porcentaje de confianza de los resultados.
c. Definieron los parámetros de la herramienta computacional para hacer los
cálculos y estimaciones, entre ellos, robustez, eficacia, flexibilidad, etc.
Desarrolló una herramienta para simular los resultados futuros potenciales.
a. Se definieron escenarios a evaluar.
b. Se establecieron los riesgos que podrían afectar.
c. Realizaron pronósticos de desempeño económico, confiabilidad y
disponibilidad de plantas.
Diseñó un macro-modelo para integrar el modelo de la implementación y el
simulador, a la gestión de la refinería, ver Figura 11. Se describe de manera
sintetizada como debe quedar implementada la herramienta y modelo dentro
del gran modelo de gestión existente de la refinería. Los elementos que lo
constituyen son: El comité de direccionamiento, liderado por el departamento
de Programación de la Producción; las plantas operativas que incluyen la
operación, el mantenimiento, el soporte de confiabilidad y los demás apoyos
que se le dan rutinariamente a las plantas; la estructura de control de gestión
(ECG) que contiene todos los comités y responsables que soportan la
refinería; y el modelo y simulador desarrollados. En el capítulo 4.5 se da una
descripción de los actores involucrados.
19
Figura 11. Macro-modelo para gestión y toma de decisiones
El comité de direccionamiento, que articula esquema de producción propuesto
con la refinería, le entregaría al simulador la siguiente información:
Compromisos Producción.
Crudos a Cargar.
Precios de materias primas y productos.
Costos fijos y variables.
Información histórica para actualizar permanente el modelo y el simulador.
Inversiones y Regulaciones.
Pronósticos de las variables del negocio.
Riesgos, Oportunidades y Amenazas del entorno.
El modelo configurado le debería entregar también al simulador la Condición y
Desempeño de las plantas, entre ellos:
Cómo se están comportando los Servicios Industriales.
La Condición, Integridad, Aptitud para Operar de las plantas
Tiempos de Corrida, Disponibilidad y Confiabilidad de cada planta.
Escenarios a Valorar, Riesgos y Ajustes (nuevas situaciones / variables)
Compromisos de Mantenimiento Rutinario y Paradas Planta.
Competencias Técnicas aplicadas.
20
El simulador desarrollado, una vez tenga cargada la información, el criterio de los
expertos y responsables, se correrá y los resultados serán entregados a la ECG
para que se le hagan todos los cuestionamientos que apliquen, y si se requiere
algún ajuste, pasará nuevamente al simulador para que se corra nuevamente; de
no existir comentarios, la propuesta entregada será decisión que se tome para el
siguiente período en las unidades operativas.
4. ESTRUCTURACIÓN DE LA SITUACIÓN
4.1. OBJETIVOS
4.1.1. Objetivo General
Desarrollar e implementar una herramienta capaz de predecir y generar
elementos de juicio mas estructurados, para proponer mejores planes y asegurar
su cumplimiento dentro de la organización.
4.1.2. Objetivos Específicos
1. Administrar el riesgo, anticipándose de manera más precisa y oportuna ante
los hechos por venir.
2. Moldear el futuro de mejor manera para ser más asertivos con las decisiones a
tomar.
3. Ayudar en el gerenciamiento objetivo de los recursos.
4. Comprometer los planes de producción con un mayor grado de cumplimiento.
5. Generar sinergia entre las disciplinas, dependencias y procesos involucrados.
4.2. ALCANCE DEL TRABAJO
El presente trabajo que simula escenarios contemplando situaciones con cierto
nivel de incertidumbre, por los riesgos y oportunidades que podrían afectar al
sistema que está descrito en la siguiente sesión, permitirá obtener pronósticos de
desempeño económico (aleatorio y con un nivel de confianza), que
comparativamente podrán ser analizados para escoger la opción más conveniente
para la refinería, dentro de un modelo de gestión existente.
Este desarrollo aplicó para las unidades productivas de la Refinería de Cartagena,
entre ellas la Unidad de Destilación Combinada (UDC), la Unidad Visco Reductora
(UVR), la Unidad de Ruptura Catalítica (URC), la Unidad de Polimerización (POL),
la Unidad de Azufre (AZU) y la Unidad de Servicios Industriales (USI).
21
Parte del alcance del trabajo, también es dejar planteada la propuesta a la
organización, para que al modelo de gestión existente, se le integre el modelo y el
simulador propuestos. La integración permitirá obtener un macro-modelo más
sinérgico para la evaluación periódica de escenarios ante situaciones emergentes
de la refinería.
4.3. DEFINICIÓN DEL SISTEMA
El sistema a evaluar está definido por las unidades contempladas en el alcance,
ver Figura 12, y a continuación se describen algunas consideraciones que
justifican inclusión meritoria de algunas de ellas o la exclusión condicionada de las
demás plantas.
La planta de Azufre, es una planta en principio ambiental, sin embargo, por
comercializarse el azufre producido en su proceso y por tener un alto impacto
económico y de regulación ambiental, fue incluida como planta productiva.
Figura 12. Sistema a evaluar, Plantas contempladas
76%
CONVERSIÓN
A PRODUCTOS
MÁS VALIOSOS
(Rendimiento
de Productos
Blancos, RPB)
MEDIOS
35%
ACPM.- Jet-AKerosene
24%COMBUSTOLEO
41 %GLP Y GASOLINAS
LA REFINERIA ACTUAL
UVR
18 KBD
UDC
80 KBD
POL
7 KBD
URC
28 KBD
USI 22.5 MW
AZU 35 TON/D
22
Para el caso de USI, que es una planta que genera servicios industriales y
actualmente Ecopetrol tiene dentro de su misión el concepto global de energía,
realmente para la refinería este concepto aún no lo tiene como un factor a
comercializar. Sin embargo, por tener esta planta una gran incidencia en las
demás plantas y en la refinería en sí, se ha incluido dentro de la caracterización
de variables del presente trabajo.
Las demás plantas, denominadas habilitadoras del proceso de refinación, se les
contempló lo siguiente:
El área de MPP fue revisada y de lo evidenciado en consultas con los
responsables y de observaciones hechas al área, se notó que había una gran
flexibilidad para manejar la disponibilidad de almacenamiento; los históricos
revisados también mostraron que no había un evento visible en los últimos 5
años, en la que se haya disminuido carga en las plantas causada por alguna
causa proveniente de esta área. En el presente trabajo el área de MPP no fue
incluida como planta, y si por alguna razón sucede alguna indisponibilidad
aguas arriba o abajo del proceso, causada por éstas plantas, podrá ser
incluida en los riesgos a evaluar.
Las demás plantas Amina I y Amina II están asociadas a la condición de las
plantas de Azufre y Polimerización respectivamente. Las plantas de
Tratamiento de Procesos, Aguas Residuales y Mezcla de Productos fueron
asociadas a la planta que pudiesen afectar en un determinado caso. Para
estas plantas y el trabajo desarrollado, no fue identificado ningún caso en el
tiempo observado. Igual que en el caso anterior, si por alguna razón sucede
alguna indisponibilidad aguas arriba o abajo del proceso, causada por éstas
plantas, podrá ser incluida en los riesgos a evaluar.
De otro lado, para tener definido el sistema, las variables a evaluar están
relacionadas con las capacidades cargadas, las disponibilidades, los niveles de
confiabilidad y el desempeño económico de cada una de las plantas definidas en
el alcance.
4.4. IDENTIFICACIÓN DE ALTERNATIVAS (ESCENARIOS)
Esta etapa está asociada con la situación actual que se viva en cada momento y
pretende identificar inicialmente los escenarios a evaluar, los riesgos y
oportunidades involucrados, las condiciones representadas en la confiabilidad y
disponibilidad de cada una de las plantas involucradas y el desempeño
económico de cada planta y en general de la refinería.
23
Sistemáticamente (día a día, semana a semana, mes a mes y año a año) los
responsables de cada proceso de gestión en la refinería elaboran los pronósticos
que les corresponde, se discuten en los diferentes escenarios establecidos para
ello y se generan las acciones y programas de producción que se deben llevar a
cabo en cada planta.
El caso base está contemplando llevar a cabo una parada de planta de URC ante
las condiciones de precio de materia y productos actuales del mercado. Los
escenarios planteados son los siguientes:
Escenario 1: Carga Total de las plantas (US K$/d)
Escenario 2: Disminución Carga de URC (US K$/d)
Escenario 3: Parada Técnica de URC y POL (US K$/d)
Escenario 4: Parada General de URC, POL y AZU (US K$/d)
4.5. DEFINICIÓN DE LOS ACTORES PRINCIPALES
Los actores involucrados para todas las situaciones y escenarios de decisión
abordados son los mostrados en la Tabla 3. Desde cada uno de los roles y
responsabilidades existentes en la organización, el conocimiento contenido en
cada uno de los profesionales internos y externos (asesores, consultores, etc.)
permiten permanentemente asegurar el funcionamiento de la refinería. Para cada
una de las etapas y articulaciones que el presente trabajo pretende implementar,
se requerirá de la participación de todos ellos.
Tabla 3. Actores Involucrados en el Macro-modelo Actor Descripción
Gerencia Tiene la responsabilidad general de garantizar la continuidad del servicio de los equipos, sistemas y plantas, cumpliendo con indicadores de productividad, seguridad y ambiente. Decide sobre las inversiones y aprueba las estrategias de mantenimiento y confiabilidad para un desempeño óptimo que garantice los programas de producción.
Planeación y Programación de la Producción.
De manera prospectiva revisa los programas de producción acordados, las dietas y mezclas recomendadas, las necesidades actuales y futuras del mercado, los precios actuales y proyectados de materia prima y productos valiosos, y la disponibilidad de los activos para aprovechar al máximo las oportunidades que el negocio ofrece y así entregar a la cadena de producción el programa de producción óptimo. Diseña, implementa y gestiona año a año el direccionamiento estratégico y táctico de la refinería
24
Operaciones Aseguran y ejecutan las rondas estructuradas operativas y el cuidado básico de equipos para que la planta opere de manera productiva, segura y confiable. Además interactúan permanente y sistemáticamente con todas las dependencias de apoyo para garantizar el cumplimiento del programa de producción.
Confiabilidad Responsables de diseñar y asegurar la mejor estrategia de mantenimiento con base en la generación de directrices de confiabilidad y la gestión del desempeño y condición de los equipos. Hacen propuestas de mejora de los sistemas y reposición de equipos basados en el costo de ciclo de vida.
Mantenimiento Rutinario
Encargados de los trabajos de mantenimiento preventivo y correctivo de los activos productivos. Acompañan otras actividades como: puesta en servicio de nuevos equipos y atención de emergencias de los mismos. Aseguran los repuestos y materiales requeridos en las intervenciones.
Mantenimiento con Paradas de Planta
Responsables por asegurar las paradas de planta de la refinería, implementando la mejor estrategia de mantenimiento para que la planeación, programación y ejecución de los trabajos estén dentro de las premisas acordadas (HSE, duración y calidad) y así cumplir los estándares de confiabilidad perseguidos.
Mantenimiento de Trabajos Especiales y Proyectos
Aseguran las fases de factibilidad y ejecución de proyectos, ejecutando de proyectos de mantenimiento de continuidad operativa y mejora de confiabilidad y proyectos de mejora de capacidad y eficiencia de proceso. Responden por la ejecución de los trabajos de mantenimiento de tanques, líneas del área externa y mejoras civiles de la refinería,
Planeación y Programación del Mantenimiento.
Alinea las horas hombre y los recursos de mantenimiento con las necesidades priorizadas y programadas de las unidades productivas, respondiendo por la eficiencia, eficacia y efectividad de la ejecución de todos los trabajos de mantenimiento. La programación va de acuerdo con la estrategia de mantenimiento y lo negociado con el dueño del activo para garantizar la confiabilidad y mayor aprovechamiento de los recursos y la gente.
OTRAS ÁREAS DE SOPORTE
HSE Acompañan a las dependencias en la gestión de las premisas de salud, seguridad y preservación del ambiente con base en estándares de clase mundial.
Talento Humano
Acompaña a la gerencia en los programas de entrenamiento y cierre de brechas del personal de toda la refinería para garantizar las competencias requeridas de cada cargo.
Ingeniería y Proyectos
Son los responsables de realizar las ingenierías básicas, gestión de compras, y montaje de los nuevos sistemas de respaldo de las unidades. También consolidan y administran los estándares de ingeniería de los equipos.
Proveeduría Acompaña a la gerencia en los programas de contratación y compras requeridos por las dependencias.
Externo Asesoran a los ingenieros en los activos de misión crítica y especializada de las unidades de proceso, acompañan las decisiones relacionadas con estos equipos y entregan los criterios para poder asegurar la estrategia de mantenimiento óptima.
25
4.6. VARIABLES RELEVANTES DE LA SITUACIÓN
Las variables que a continuación se describen, permitirán evaluar los escenarios que se contemplen y se definan, las situaciones, condiciones, riesgos y oportunidades que los afecten.
4.6.1. Variables de decisión
Utilidad Operacional Probable (Escenario): Variable aleatoria de
decisión dependiente, que describe el desempeño económico probable de
las plantas para cada escenario revisado, comprende el balance entre los
ingresos por venta de hidrocarburo, el costo de la materia prima, los costos
variables, los costos fijos, las inversiones y el lucro cesante probable de
cada riesgo y otros costos asociados al escenario evaluado. Será dada en
US $/Bl. La Figura13, muestra como típicamente se llega a este valor3.
No-Confiabilidad y No-Disponibilidad: Son las variables independientes
que permitirán definir el Riesgo y calcular el Lucro cesante probable, dado
en US $/Bl, de un determinado escenario. Para estimar el Lucro cesante,
se utilizará la No-Confiabilidad (dada en %), ver Tabla 4 y Ecuación 14 y la
No- Disponibilidad (aleatoria, dada en %), ver información de las plantas en
la Tabla 5 y distribuciones de dos plantas en la Figura 14.
Lucro cesante probable: Variable aleatoria dependiente del escenario
manejado y riesgo asociado, dado en US $/Bl.
Figura 13. Utilidades
3 Tomada del Curso de Economía Básica de Refinación (Ecopetrol).
4 Tomada de Estándares Internacionales de Confiabilidad.
26
1#Ec
Tabla 4. Eventos de Caídas de Planta (No - Confiabilidad)
Tabla 5. No - Disponibilidad de las Plantas
Figura 14. Distribuciones de No-Disponibilidad de Plantas
Para calcular la No-disponibilidad de planta, primero se calcula mes a mes la Disponibilidad Mecánica y la Disponibilidad Operacional con los siguientes criterios4 mostrados en la Tabla 6 y Ecuaciones 2 y 3. 4 Estándares Internacionales de la Industria
)(__/1
11
mesestiempotytosoEntreEvenTiempoMedi
etRNoConf t
27
Tabla 6. Disponibilidad Mecánica y Operacional
2#Ec
2#Ec
Cabe notar que la Disponibilidad Operacional, ver Figura 15, contiene a la Disponibilidad Mecánica. Ambas son registradas y calculadas para poder direccionar los análisis (fallas específicas de equipos, fallas relacionadas con el proceso y otros) y asignarlos en lo que corresponda a cada responsable, Mantenimiento, Paradas de Planta, Operaciones u otro actor de los mencionados anteriormente. En la Tabla 7 se muestra el registro de los días de parada no programados (DPNP) de USI, información que se utiliza en las Ecuaciones 2 y 3.
Tabla 7. Registro de los Días de Parada No Programada
)(1
**
díasTiempo
MPDPPPPDPADM
)(1
***
díasTiempo
RPDPPMPDPPPPDPADO
PromedioP
AnualizadoA
*
*
28
Finalmente para efectos del presente trabajo, solo se utilizará la Disponibilidad Operacional, ya que integra disponibilidad total de planta y es responsabilidad de la Gerencia. Existen otros factores como proyectos de ampliación o modernización, regulaciones de ley, climáticos, etc. que por metodología no son contemplados y pertenecen a otros escenarios analizados por la organización.
Figura 15. Disponibilidad Operacional de Plantas
4.6.2. Otras variables
Carga: Variable aleatoria independiente, dada en KBl /d.
Tasa Representativa del Mercado (TRM - $/US$): Aunque todas las variables del estudio, que están relacionadas con la moneda, fueron manejadas en dólares (US $), se dejará contemplada este parámetro para cualquier conversión requerida.
Costo de Materia Prima (Escenario): Variable independiente, es afectada por las condiciones del mercado, dada en US $/Bl. Para el estudio se utilizará el precio actual o el precio pactado en la compra. Puede ser Crudo y/o Gasóleo (GO).
Costo Fijo: Variable aleatoria independiente, dada en US $/Bl y contiene los siguientes costos:
o Personal o Contratos o Materiales y Repuestos o Parada de planta o Impuestos y seguros o Regionales o Gastos generales
29
Costo Variable: Variable aleatoria independiente, dada en US $/Bl y
contiene los siguientes costos:
o Insumos Proceso (Q y C) o Combustible o Servicios
Inversión (Escenario): Variable dependiente del escenario manejado,
dado en US $/Bl. Para el caso base (escenarios definidos), más que
una inversión, es el gasto asociado de cada escenario.
Lucro Cesante Probable (Escenario): Variable dependiente, es afectada
directamente por el riesgo asociado, dada en US $/Bl.
Ingreso por Venta de Hidrocarburos (HC - Escenario): Variable
independiente, es afectada por las condiciones del mercado e integra
todos los precios y volúmenes de la Canasta Productos, dada en US
$/Bl. Para el estudio se utilizará el precio actual o el precio pactado en
la venta.
La variable Utilidad Operacional Probable (Escenario), es la que definirá la
solución del problema, escogiéndose el escenario que mayor utilidad represente
con para un mismo nivel de certeza.
5. OBTENCIÓN DE LA INFORMACIÓN
La información requerida para el desarrollo del análisis se obtuvo de las
siguientes fuentes:
Normativas internas de la refinería y Ecopetrol S.A.
Estándares Internacionales.
Información histórica de disponibilidades y reportes de condición de plantas
de la refinería, entregada por las áreas de confiabilidad
Información histórica de los programas de producción, volúmenes de
carga, volúmenes de productos, costos de materia prima, costos fijos y
variables, gastos asociados a los escenarios y precios de productos
procesados. Información que entregada por la dependencia de Planeación
y Programación de la Producción.
Dependencias de confiabilidad, mantenimiento, paradas de planta y
operaciones de la refinería. Información relacionada con los costos de
mantenimiento, paradas de planta, escenarios de confiabilidad y riesgo.
30
6. FORMULACIÓN Y CORRIDA DEL MODELO 6.1. PRELIMINARES Debido a que la situación abordada, simular el desempeño de las plantas
operativas de la refinería de Cartagena involucra aspectos cualitativos y
cuantitativos, se utilizará una combinación de herramientas para obtener la toma
de decisiones más acertada. De la misma forma, se identificaron dos aspectos
originadores de la situación, por lo tanto se deben asegurar y direccionar los
recursos para priorizar los siguientes pasos.
Para resolver el problema planteado, se propone lo siguiente:
Hacer una evaluación cualitativa de la situación por medio de Redes
Bayesianas, para evaluar el impacto de cada una de los factores
influyentes identificados en la situación.
Para determinar de forma cuantitativa el impacto económico de cada una
de los escenarios planteados y asegurar el caso base, se analizarán
mediante la herramienta de Crystall ball.
A continuación, ver Figura 16, se presenta en forma gráfica la estrategia para
abordar la situación:
Figura 16. Estructuración del Modelo para el Manejo de los Escenarios
31
6.1.1. Factores que afectan la Disponibilidad Operacional.
Para analizar esta situación y como se mencionó, se estructurarán sus elementos
mediante una Red Bayesiana. Esta metodología permitirá manejar mejor el grado
de incertidumbre que se tiene en la causalidad de la situación, permitiendo
relacionar las variables que afectan y encontrar focos de atención que ayudarán a
encontrar acciones para mejorar los aspectos más importantes. Se tiene
suficiente información relacionada con los factores influyentes y por lo tanto no
habrá inconveniente en su evaluación para determinar el impacto de cada factor.
En la refinería se tiene suficiente información y se cuenta con los expertos para
obtener las valoraciones. Una forma muy útil para captar la información, fue la
construcción de las matrices de comparación por pares, ya que los factores
relacionados en el análisis se pueden estructurar de una manera jerárquica a
partir de un objetivo definido y unas alternativas plenamente identificadas.
6.1.2. Estructura para Evaluar el Mejor Escenario.
Para la evaluación y escogencia del mejor Escenario, se aplicará el simulador
elaborado en la herramienta Crystal ball (ya mencionado) que permitirá comparar
todos los escenarios y resultados, y así con un nivel de incertidumbre definido,
seleccionar el escenario que entregue los mejores valores. Se considera que esta
herramienta es la apropiada sobre otras revisadas para realizar la evaluación,
debido a que se cuenta con bastante información histórica y los cálculos que ella
realiza, son rápidamente procesados.
a. Cada escenario tiene incluido los términos que los definen de la siguiente
manera, pudiendo aplicar o no lo siguiente:
Costo Materia Prima Crudo [US K$/d] = Costo Materia Prima Crudo [US $/Bl]
* Carga Crudo Probable [KB/d] 3#Ec
Costo Materia Prima GO [US K$/d] = Costo Materia Prima GO [US$/Bl]
* Carga GO Probable [KB/d]. 4#Ec
Costo GO Cargado [US K$/d] = Costo GO Cargado [US$/Bl]
*Carga GO Probable [KB/d]. 5#Ec
b. Se pretende encontrar el mejor escenario económico, considerando el
esquema de la Figura 12. Retomando los escenarios definidos y sus
Inversiones o gastos asociados, se tiene:
32
Escenario 1: Carga Total de las plantas (US K$/d). No hay Inversión o
gasto asociado, ya que la planta está corriendo.
Escenario 2: Disminución Carga de URC (US K$/d). No hay Inversión o
gasto asociado, ya que la planta a baja carga, aún está corriendo.
Escenario 3: Parada Técnica de URC y POL (US K$/d). Se invierte el costo
de la parada técnica, el costo es aproximadamente US K$1.000. Este valor
se divide en 30 días, ya que debe prorratearse US $/d.
Escenario 4: Parada General de URC, POL y AZU (US K$/d). Se invierte el
costo de la parada general, el costo es aproximadamente US K$22.000.
Este valor se divide en la duración de la última corrida de la planta (36
meses)5 y se divide en 30 días, ya que debe prorratearse US $/d.
c. Los Riesgos definidos son los siguientes:
o Riesgo 0. Ningún Riesgo (%)
o Riesgo 1. No Disponibilidad Operacional USI (%)
o Riesgo 2. No Disponibilidad Operacional UDC (%).
o Riesgo 3. No Disponibilidad Operacional UVR (%).
o Riesgo 4. No Disponibilidad Operacional URC (%).
o Riesgo 5. No Disponibilidad Operacional POL (%).
o Riesgo 6. No Disponibilidad Operacional AZU (%).
d. Los Lucros Cesantes calculados son los siguientes:
o Lucro Cesante Probable Cero [US K$/d]. Riesgo 0.
Realmente aquí no hay Lucro cesante, ya que no hay riesgo
o Lucro Cesante Probable REF [US K$/d]. Riesgo 1. 6#Ec
= No Disponibilidad Operacional USI (%)*No Confiabilidad USI (%)
*[Ingreso Venta HC [US K$/d] - Costo Materia Prima Crudo [US K$/d].]
o Lucro Cesante Probable UDC [US K$/d]. Riesgo 2. 7#Ec
= No Disponibilidad Operacional UDC (%)*No Confiabilidad UDC (%)
*[(0.425+0.225)*Ingreso Venta HC [US K$/d] + (0.35)*Costo Materia
Prima GO [US K$/d] - Costo Materia Prima Crudo [US K$/d].]
5 Estándares Internacionales para costos de una parada de planta (Turna Around)
33
o Lucro Cesante Probable UVR [US K$/d]. Riesgo 3. 8#Ec
No Disponibilidad Operacional UVR (%)*No Confiabilidad UVR (%)
*[(0.225)*Ingreso Venta HC [US K$/d]]
o Lucro Cesante Probable URC [US K$/d]. Riesgo 4. 9#Ec
= No Disponibilidad Operacional URC (%)*No Confiabilidad URC (%)
*[(0.35)*Ingreso Venta HC [US K$/d] - Costo GO Cargado [US K$/d]]
o Lucro Cesante Probable POL [US K$/d]. Riesgo 5. 10#Ec
= No Disponibilidad Operacional POL (%)*No Confiabilidad POL (%)
*[(0.0875)*Ingreso Venta HC [US K$/d]]
o Lucro Cesante Probable AZU [US K$/d]. Riesgo 6. Esta planta tiene
asociado un riesgo ambiental. Hay una multa de US K$300 por día si la
planta no opera. 11#Ec
= No Disponibilidad Operacional AZU (%)*No Confiabilidad AZU (%)
*[(0.002)*Ingreso Venta HC [US K$/d] + 300 [US K$/d]]
e. Ingreso Venta HC Probable. [US K$/d].
o Escenario 0. Plena carga sin riesgo. No aplica ningún gasto 12#Ec
Ingreso Venta HC [US K$/d] = Carga Crudo Probable (KB/d)
* Ingreso Venta HC [US $/Bl]
o Escenario 1. Plena carga, aplican los gastos asociados a la planta en
servicio, en este caso es cero. 13#Ec
Ingreso Venta HC [US K$/d] = Carga Crudo Probable (KB/d)
* Ingreso Venta HC [US $/Bl]
- Gasto asociado Escenario 1
o Escenario 2. Disminución Carga de URC, aunque con baja carga,
aplican los gastos asociados a la planta en servicio, en este caso es
cero. 14#Ec
Ingreso Venta HC [US K$/d] = Carga Crudo Probable (KB/d)
* Ingreso Venta HC [US $/Bl]
- Gasto asociado Escenario 2
34
o Escenario 3. Parada Técnica de URC, aplican los gastos asociados a la
parada técnica. 15#Ec
Ingreso Venta HC [US K$/d] = Carga Crudo Probable (KB/d)
* Ingreso Venta HC [US $/Bl]
- Gasto asociado Escenario 3
o Escenario 4. Parada General de URC, POL y AZU, aplican los gastos
asociados a la parada técnica. 16#Ec
Ingreso Venta HC [US K$/d] = Carga Crudo Probable (KB/d)
* Ingreso Venta HC [US $/Bl]
- Gasto asociado Escenario 4
f. Utilidad Operacional Probable (Escenario). [US K$/d]. Todos los escenarios
fueron concertados con los ingenieros de procesos de las plantas, los
profesionales de paradas de planta y los profesionales de programación de la
producción, las proporciones (valores) aquí descritas, son el resultado de
varias sesiones y discusiones realizadas
Escenario 0: Este escenario no incluye ningún riesgo, está a plena carga:
Utilidad Operacional Probable = Ingreso Venta HC Probable – (Costo
Materia Prima Crudo Probable + Costo Variable Probable + Costo Fijo
Probable). 17#Ec
Escenario 1: Este escenario produce a plena carga y tiene asociados
todos los potenciales riesgos:
Utilidad Operacional Probable = Ingreso Venta HC Probable – (Costo
Materia Prima Crudo Probable + Costo Variable Probable + Costo Fijo
Probable) – [Lucro Cesante Probable (Riesgo 1) + Lucro Cesante Probable
(Riesgo 2)+ Lucro Cesante Probable (Riesgo 3)+ Lucro Cesante Probable
(Riesgo 3)+ Lucro Cesante Probable (Riesgo 4)+ Lucro Cesante Probable
(Riesgo 5)+ Lucro Cesante Probable (Riesgo 1). 18#Ec
Escenario 2: Este escenario reduce la carga de URC y tiene asociados
todos los potenciales riesgos, algunos de ellos tan solo una proporción:
Utilidad Operacional Probable = Ingreso Venta HC Probable – (Costo
Materia Prima Crudo Probable + Costo Variable Probable + Costo Fijo
Probable) – [(0.93)*Lucro Cesante Probable (Riesgo 1) + Lucro Cesante
35
Probable (Riesgo 2) + (0.8)*Lucro Cesante Probable (Riesgo 3) + Lucro
Cesante Probable (Riesgo 4) + Lucro Cesante Probable (Riesgo 5) + Lucro
Cesante Probable (Riesgo 6). 19#Ec
Escenario 3: Este escenario se realiza una Parada Técnica de URC y
POL. En el tiempo en que dura la parada técnica, tiene asociados todos los
potenciales riesgos menos los de URC, POL y AZU. En el tiempo en que la
planta está operando, tiene asociados todos los potenciales riesgos. La
duración de la parada técnica se ha establecido en 7 días para este caso,
los 23 días restantes del mes, la planta estará operativa
Utilidad Operacional Probable = Ingreso Venta HC Probable – (Costo
Materia Prima Crudo Probable + Costo Variable Probable + Costo Fijo
Probable) – [(0.65*(7/30)+23/30)*Lucro Cesante Probable (Riesgo 1) +
Lucro Cesante Probable (Riesgo 2) + Lucro Cesante Probable (Riesgo 3) +
(Lucro Cesante Probable (Riesgo 4) + Lucro Cesante Probable (Riesgo 5)+
Lucro Cesante Probable (Riesgo 1))*(23/30)]. 20#Ec
Escenario 4: En este escenario se realiza una Parada General de URC,
POL y AZU, tiene asociados todos los potenciales riesgos excepto los de la
plantas en reparación (URC, POL y AZU). La duración de la parada general
se ha establecido en 30 días.
Utilidad Operacional Probable = Ingreso Venta HC Probable – (Costo
Materia Prima Crudo Probable + Costo Variable Probable + Costo Fijo
Probable) – [Lucro Cesante Probable (Riesgo 1) + Lucro Cesante Probable
(Riesgo 2) + Lucro Cesante Probable (Riesgo 3)]. 21#Ec
6.2. IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO PARA EVALUAR ESCENARIOS 6.2.1. Factores que afectan los Escenarios a Evaluar.
Con base en la información histórica, juicio de expertos y demás factores
influyentes en los sistemas evaluados en la industria, a continuación se presenta
la evaluación cualitativa y cuantitativa del estado del arte de Disponibilidad
Operacional en la refinería, aplicando la metodología de Redes Bayesianas y la
aplicación Hugin, con el fin de evaluar el impacto de cada uno de los factores
que afectan los escenarios del sistema.
36
a. Descripción de las variables y sus relaciones.
Se han definido tres niveles de Disponibilidad Operacional para la Refinería, Alta,
Media y Baja. Ahora para los factores más influyentes, se han identificado tres
grandes grupos que integran a los demás:
Mantenimiento: se refiere al grado de calidad y efectividad del
mantenimiento aplicado a las Plantas de la refinería, en la refinería de
Cartagena está estructurado con base en las estrategias arrojadas por el
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (MCC) para todos los activos, sin
embargo existen factores externos que afectan la efectividad de la función
mantenimiento como tal, por lo tanto este grado se puede representar en
tres niveles, Ejemplar, Aceptable e Inaceptable.
Operaciones: Está relacionado con el rol que juega el operador en los
activos de su planta, no solo desde el punto de vista operativo de las
variables de proceso, sino de las cuidados primarios y demás actividades
que afectan la condición y estado de sus activos. En principio la Operación
con base en las estrategias del MCC, tiene definido su rol aplicando en sus
rondas operativas estructuradas el cuidado básico del equipo (CBE), sin
embargo debido a la complejidad o no de sus tareas existen factores
(entrenamiento, destreza, otras prioridades del turno, etc.) que afectarán
los resultados de sus acciones. Los niveles que se escogieron para este
factor de la operación son: Excelente, Buena y Mala.
Estrategia: Se refiere al nivel de implementación de las metodologías y
herramientas de confiabilidad, riesgo y análisis operacional en la refinería.
En la industria ya no es un secreto de la efectividad y buenos resultados
que se tienen en desempeño de plantas, es fruto de que tanto una
determinada industria ha implementado estas herramientas. Los ingenieros
de confiabilidad (todas las especialidades) y procesos son los responsables
de asegurar las metodologías, el seguimiento de los planes que ejecuta
mantenimiento y operaciones, el analizar los incidentes que provocan fallas
en los equipos y caídas de planta, son los responsables de asegurar que
las recomendaciones producto de estos análisis, se realicen y se les mida
su efectividad. Deben asegurar el desempeño de plantas, los controles de
cambio, la integridad mecánica, los programas de mantenimiento, la
administración de la herramienta de información de los activos, los costos
asociados y los indicadores que miden la efectividad. Los niveles definidos
para este componente, son: Óptima, Adecuada e Inadecuada.
37
Siguiendo con el siguiente nivel de factores influyentes, se han identificado otros
que se integran o complementan a los tres previamente definidos y que serán las
variables independientes en la estructura de la red; entre ellos se tienen:
Mantenibilidad: Esta variable comprende todo lo concerniente a la
efectividad del mantenimiento, en cuanto a disponibilidad de herramientas
en sitio, diseño, la redundancia, accesibilidad a los equipos, oportunidad
por recursos, re-trabajos, que afectan la duración de un mantenimiento. En
muchas ocasiones se mide como el Tiempo Medio Para Reparar o
Mantener (TMPR) Intervenir los equipos. Afecta directamente la
Disponibilidad, ya que si nos demoramos mucho en mantener, la
disponibilidad baja proporcionalmente. Observar este parámetro permitirá
identificar oportunidades para incrementar la disponibilidad.
Repuestos: la existencia o no de repuestos afecta la efectividad del
mantenimiento de los equipos: Aquí se establecieron dos niveles:
Existentes o No Existentes.
Programas: Se refiere a los programas de mantenimiento implementados
de acuerdo con la estrategia del MCC, que reúne las actividades (basadas
en tiempo, basadas en condición o de monitoreo de condición) y la
logística (estructura, procedimientos, frecuencias, etc.) para los activos
productivos. Los niveles establecidos son dos, Adecuado o Inadecuado.
Para el tema de personal ejecutor se dejó como variable que afecta el
Programa y se describirá más adelante.
Competencias: Se refiere al nivel de entrenamiento, conocimiento,
habilidad y actitud, en una sola palabra las competencias que tienen los
técnicos de Mantenimiento y Operaciones para atender con oportunidad y
efectividad las actividades de mantenimiento y cuidado básico que
requieren los equipos, es un factor que integra los elementos de la
confiabilidad humana. Se escogieron dos niveles, Aceptable e Inaceptable.
Buenas Prácticas: Es un factor que mide que tan bien se tienen
implementadas las buenas prácticas de la industria, que tanto se aplican
procedimientos en mantenimiento y operaciones, que tan bien se hace el
aseguramiento de la actividades, que tanto se han implementado otros
estándares que permitan asegurar la oportunidad, la efectividad y la calidad
de actividades, procesos y productos de mantenimiento y operaciones. Se
definieron dos niveles, Implementada o No Implementada.
Rondas: Este factor está relacionado con la atención primaria que le brinda
el operador de las plantas a sus equipos (monitoreo de condición, ajustes
38
básicos y primeros auxilios), es independiente de sus actividades como
operador pero complementario para asegurar la funcionalidad de los
equipos y sistemas de la planta. Se describieron dos niveles, Estructurada
o No Estructurada.
Mejora Continua: Este factor está relacionado con que tanto
aprovechamos las oportunidades de nuestras propias experiencias, como
cada situación que se sale de lo previamente establecido, no cumplimiento
de un programa de producción, una falla de un equipo, una caída de planta,
un producto fuera de especificaciones, en fin un sin número de
desviaciones, que si se analizan, se les encuentran las causas y se
implementan las acciones de mejora y se logra un mejor desempeño, es
una buena medida del mejoramiento continuo. En este campo caben la
reingeniería y la eliminación de defectos, se definieron dos niveles,
Sostenida y Aislada.
Sistemas de Información: Este aspecto está relacionado con las
plataformas informáticas existentes para los tres procesos (mantenimiento,
operaciones y estrategia) y las que se complementan entre ellos; que tanto
se utilizan y que tan efectivas son. Los niveles definidos son Apropiado e
Inapropiado.
Análisis Operacional: Ayuda a identificar que tan bien se están
observando los procesos productivos, cuáles son sus signos vitales, cual
es el seguimiento que se les realiza, qué recomendar o qué hacer cuando
algo está saliéndose de control, la efectividad de las recomendaciones en
cada situación, esta metodología es muy aplicada por los profesionales y
técnicos de la operación y los que diseñan las estrategias. Se configuraron
dos niveles en este campo, Efectivo ye Inefectivo.
Análisis de Riesgos: Cómo práctica y metodología implementadas,
permite identificar oportunidades y riesgos en mis actividades por realizar,
contemplarlas, tratarlas, generales acciones de mitigación, eliminación y/o
aprovechamiento (para oportunidades), permitirá que los planes se
cumplan y los resultados se den. Se definieron dos niveles, Completo e
Incompleto.
Metodologías: Este factor identifica que tan efectiva es el
aprovechamiento de las herramientas (duras y blandas) que los ingenieros
utilizan para implementar las estrategias, que nivel del estado arte se tiene
y como contribuye en mejorar la confiabilidad y administrar el riesgo, que
tan sistemáticamente se cumplen los programas diseñados e
implementados. No solo es que la metodología esté disponible, sino
39
también que tanto eco tiene en los programas implementados. Los niveles
definidos para este factor son dos, Asegurada o No Asegurada.
Integradas estas variables con los expertos de la refinería y asesores externos a
quienes se les solicitó su concepto, se llegó a las siguientes relaciones
estructuradas mediante la red Bayesiana, ver Figura 17.
Figura 17. Factores que afectan la Disponibilidad Operacional
b. Evaluación del Diagrama de Influencia (software Hugin).
De los resultados obtenidos del Diagrama de Influencia, ver Figura 18, se puede
apreciar que los 3 principales factores configurados en la red, Mantenimiento
(Ejemplar, 74.64%), Operación (Excelente, 74.95%) y Estrategia (Óptima,
72.13%), afectan de gran manera la Disponibilidad Operacional (Alta con 84.95
%). Los tres nodos están relativamente parejos, sin embargo el que más está
influenciando es el de Operación, con casi un 80% si es Excelente. En este
sentido, estos tres nodos deben articularse con los demás nodos independientes
(siguientes niveles) para enfocar los recursos y asegurar la Disponibilidad
Operacional de las plantas de la refinería. En simulaciones realizadas si se
mejoran integralmente estos 3 aspectos, desde los componentes del tercer nivel,
la Disponibilidad puede alcanzar valores mayores del 95%.
Es importante aclarar que los valores aquí obtenidos, son una referencia de cómo
se percibe en conjunto la Disponibilidad Operacional de la refinería, ya que es
alimentada por la mayoría de los factores que la pueden afectar. También cabe
notar que el valor de Disponibilidad que se mide actualmente no necesariamente
debe coincidir con este valor.
40
Figura 18. Resultados Obtenidos del Diagrama de Influencia
6.2.2. Selección del Mejor Escenario, Corrida en Crystal Ball.
En la Figura 19, se muestra la Interface para simular el desempeño económico de
las plantas de la refinería. Se miraron algunas herramientas para hacer las
corridas, entre ellas DPL (Diagramas de influencia y árboles jerárquicos). Sin
embargo, Crystal ball ofreció mejor desempeño, versatilidad y mejores
resultados.
41
Figura 19. Simulador del desempeño económico de las plantas
Una vez cargados los datos y variables, de acuerdo con descrito en la sesión
6.1.2., los resultados arrojados son los siguientes. Figuras 20 a la 25.
Figura 20. Resultados Escenario 0. Sin Riesgo
42
Figura 21. Resultados Escenario 1. Con Riesgo asociado.
Figura 22. Resultados Escenario 2. Con Riesgo asociado.
43
Figura 23. Resultados Escenario 3. Con Riesgo asociado.
Figura 24. Resultados Escenario 4. Con Riesgo asociado.
44
Figura 25. Todos los Escenarios. Con Riesgo asociado.
Tabla 8. Cuadro Comparativo de los Escenarios Evaluados
De la Tabla 8, se deduce que el Escenario 4 en el que se tiene establecido
realizar la Parada General de URC, POL y AZU, es el mejor de todos los
contemplados, ya que generará una Utilidad mayor ( >US $1.30/Bl) que el
escenario que le sigue.
45
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Aplicar la presente herramienta elaborada en ambiente de simulación de Crystal
ball, en conjunto con otras aplicaciones y el modelo propuesto, permitirán:
1. Hacer una aproximación probabilística y no determinística de las variables de
desempeño, con la cual se evaluarán los escenarios operativos de la refinería,
ajustándose más a la realidad de los sistemas involucrados.
2. Hacer análisis de sensibilidad de manera rápida y efectiva, fundamental para
la toma de decisiones en la gestión diaria de la Refinería.
3. Moldear el futuro, incierto de por sí, con base en mejores elementos de juicio
para ser más asertivos con las decisiones a tomar en situaciones de alta
incertidumbre dentro de la organización.
4. Agregar valor en el gerenciamiento objetivo de los recursos, identificando
escenarios y situaciones para valorarlos estructuradamente con sus
respectivos niveles de confianza.
5. Administrar el riesgo y las oportunidades en temas de producción y
confiabilidad para las plantas para la Refinería de Cartagena y así poder
comprometer los planes con una mayor confianza y obtener un mayor grado
de cumplimiento.
6. Generar una mayor sinergia entre las disciplinas, dependencias y procesos
involucrados, permitiendo además, incrementar el conocimiento de la
organización.
7. Incrementar los ingresos de la refinería, que pueden estar por el orden de US
1.3 $/Bl. Dependerá de la situación a evaluar y escenarios contempla-dos.
Como recomendaciones se tienen las siguientes:
1. Implementar el modelo y simulador propuestos en el modelo de gestión
existente en la refinería, hacerlo operativo y sistemático con las dependencias
responsables que recomiendan a la Gerencia la toma de decisiones.
2. Debido a que el negocio de la refinación es muy dinámico, las plantas de la
refinería podrán presentar modificaciones, los escenarios, riesgos y
oportunidades no son los mismos todo el tiempo debido a las características
de las nuevas situaciones, se requerirá nutrir periódicamente el modelo y el
simulador para que las nuevas reconfiguraciones permitan dibujar las
acciones y decisiones a tomar. Es completamente susceptible de mejoras.
3. Implementar el simulador propuesto y modelo desarrollado en las nuevas
plantas de la Refinería de Cartagena, sin dejar de mirar otras herramientas
más sofisticadas de simulación de la confiabilidad y desempeño de plantas.
46
8. REFLEXIÓN
Una vez entendido que los resultados de la confiabilidad, el mantenimiento y la
operación, incluyendo el diseño y el componente humano son pilares
fundamentales para garantizar la disponibilidad operacional de los activos
productivos de la refinería, y que todos los esfuerzos que se hagan por tener un
mayor aprovechamiento de los equipos y plantas, son bienvenidos……nos damos
cuenta con lo estudiado en este trabajo, que una vez hecho lo anterior, no
debemos quedarnos cruzados de brazos y esperar que las plantas hagan sus
cosas sin que sepamos que sucede con cada una de ellas, cual fue el programa
de carga aprobado?, cuáles los que participaron?, qué fue lo se cargó?, qué se
está produciendo?, como se está haciendo la cosa?, cual fue la dieta utilizada?
En fin, es importante que sepamos todo esto, para que podamos evidenciar
cuando una decisión está siendo bien tomada y se generen las utilidades
proyectadas o quizás más, o cuando una decisión no tiene los argumentos firmes
y haga que todos los esfuerzos hechos sean en vano.
Algo también importante, es que aprendamos a sacar un mejor provecho de las
oportunidades que la gestión diaria nos ofrece, del conocimiento que se construye
día a día en Ecopetrol, acompañado de las interacciones con sus socios, clientes,
proveedores, universidades, institutos y demás interesados, que la sinergia, el
trabajo en equipo y las mejores prácticas nos permiten para seguir avanzando en
la misión y visión de la organización.
47
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Adusei-Poku, K (2005). Operational Risk management Implementing a Bayesian
Network for Foreign Exchange and Money Market Settlement. Kumasi,
Ghana. [Article]
Aguilera, J (1982). Geopolítica y petróleo en la Cuenca del Caribe. Nueva
sociedad Nro. 58. [Artículo]
Badiru, A.(1992). Expert systems Applications in Engineering and Manufacturing,
Editorial Prentice Hall.
Bodie, Z. (2004). Principios de Inversiones. Mc Graw Hill. 5a. Ed. Madrid.
Bravo, O. (2009). Gestión Integral de Riesgos. Ediciones B&S. Bogotá
Castillo, M. (2008). Toma de Decisiones en las Empresas. Ediciones Uniandes.
Bogotá.
DNV Software (2011). Total Asset Review & Optimization (TARO). [Software] USA
Ecopetrol S.A., GRC. (2011). Manual del sistema integrado de gestión (GRC-
GRC-M-0001). Cartagena.
Ecopetrol S.A., (2011). Curso de Economía básica de refinación. [Memorias del
curso]. Bucaramanga
Ecopetrol S.A., (2011). Modelo de gestión de activos. Cartagena.
ESReDA Working Group Report (2004). Decision Analysis for Reliability
Assessment. Edited by DNV. Norway
Gentry, B. (2006). Crystal Ball® 7.2. Guía de Inicio. USA
Huerta, R (2009). Proceso de Análisis Integral de Disponibilidad y Confiabilidad
como soporte para el mejoramiento continuo de las empresas. John Crane.
Monterrey, México.
ICONTEC (2008). Manual Directrices de la Gestión del Riesgo. Nueva Zelandia.
KnAR, Modelamiento y Simulación de Confiabilidad. . [Memorias del curso].
Bogotá.
48
Lewis, E. (1996). Introduction to Reliability Engineering. John Wiley & Sons,
Inc.USA.
Modarres, M. (1993). Reliability and Risk Analysis. Editorial Marcel Dekker, Inc.
Paternina, R (2007). Diseño de una metodología y de una herramienta
computacional para la valoración estandarizada del riesgo técnico inicial de
proyectos requeridos para operar en las refinerías de Ecopetrol S.A.
Proyecto de Grado. Maestría en Ingeniería industrial, UNIANDES.
Patiño, C (2007). Estimación del riesgo de falla de equipos en una unidad de
destilación combinada que procesa crudos corrosivos. Proyecto de Grado.
Maestría en Ingeniería industrial, UNIANDES.
Patton Jr, J. (1994). Maintainability and Maintanance Management. Editorial ISA
Ríos, A (2008). Energía y refinación en América Latina. [Artículo. Energía a Debate]
Sanchez, M (2010). Introducción a la confiabilidad y evaluación de riesgos, teoría
y aplicaciones en ingeniería. Ediciones Uniandes. Bogotá.
SAP Certified (2097). Availability Simulation for improvement asset management.
USA.
SHELL G.S. RRM Ecopetrol (2002) Entrenamiento en el gerenciamiento del
riesgo y la confiabilidad. [Memorias del curso] Bucaramanga.
Softwares Industriales (2006). Lambda Predict, RENO Software, BlockSim.
Soto, M. (2004). Estrategia para eliminación de defectos como elemento básico
del gerenciamiento de la confiabilidad. [Monografía]. Especialización en
Gerencia Mantenimiento, UIS. Bucaramanga.
Soto, M. (2003). Mejoramiento del desempeño de las plantas a través del
gerenciamiento de la confiabilidad operacional. 5° Congreso internacional
de mantenimiento (ACIEM). [Artículo]. Bogotá.
Torres, J (1997) Redes bayesianas continuas aplicadas a la validación de
sensores. IIE Gerencia de Procesos Térmicos. [Artículo] Méjico.
Walpole, R. (2007). Probabilidad y Estadística para Ingeniería y Ciencia. Pearson
Edition. USA.
49
ANEXO I. MISIÓN Y VISIÓN DE ECOPETROL6 (CADENA DE VALOR)
Figura 26. Misión y Visión de Ecopetrol S.A. Anexo I
Figura 27. Cadena de valor de Ecopetrol S.A. I
6 Tomado de la MEGA de Ecopetrol S.A. 2011
50
ANEXO II. GESTION DE RIESGOS Y OPORTUNIDADES7
Ecopetrol S.A implementó un sistema de gestión de riesgos en el que la cultura, la
estructura organizacional, la normatividad y los documentos de gestión,
interactúan de manera sistemática y dinámica en torno al ciclo de gestión de
riesgos que está conformado por las siguientes etapas, ver Figura 28 planear,
identificar, evaluar, tratar y monitorear los riesgos, así como una etapa transversal
de comunicación, en el cual se involucran todos los niveles de la organización
ECP- UGR- M-002 – Manual de Gestión de Riesgos.
Figura 28. Gestión de Riesgos en Ecopetrol. Anexo II
La gestión del Riesgo se realiza con el fin de prevenir, controlar y corregir las
desviaciones presentadas en procesos, operaciones o actividades que puedan
afectar la integridad de las personas, la economía, el ambiente, la imagen de la
Empresa y la satisfacción de los clientes, utilizando diferentes herramientas de
identificación: RAM (Risk Assesment Matrix), RBI (Risk Based Inspection),
HAZOP (Hazard and Operability), LOPA (Layers Of Protection Analysis) entre
otros, que luego conducen a establecer los controles.
7 Tomado del Manual del sistema integrado de gestión (GRC M-0001, versión 12). 2011
51
En la Figura 29, se muestra el mapa típico de los riesgos contemplados en
Ecopetrol, y en donde el presente trabajo se ha alineado.
Figura 29. Mapa de Riesgos de Ecopetrol. Anexo II
De manera específica en el tema HSE, ECOPETROL S.A. ha definido que donde
se realicen operaciones o actividades que puedan afectar la integridad de las
personas, la economía, el ambiente, imagen de la Empresa se debe realizar la
gestión de Riesgos.
52
ANEXO III. SOCIOS DEL PROYECTO
Figura 30. Socios del Proyecto. Anexo III
Ecopetrol S.A. (Gerencia Refinería de Cartagena): Con la información
entregada por todas las dependencias a las cuales se consultó, con el respaldo
de la Gerencia Técnica. El acompañamiento del MSc. Ronald Paternina, actual
Jefe de Departamento de Programación de la Producción y quien fue asesor
Ecopetrol del proyecto, respaldando además con toda la información económica
de las plantas de la refinería.
Universidad de Los Andes: A través de los programas académicos recibidos
durante la Maestría con énfasis en Confiabilidad Aplicada, Teoría de la Decisión,
Ingeniería Financiera y Seminarios Aplicados, y el acompañamiento del Dr.
Mauricio Sanchez, Director del proyecto.
Otros socios: Gerencia Refinería de Barrancabermeja por pertenecer a la misma
Vicepresidencia de Refinación y Petroquímica (VRP), y por tener las mismas
necesidades que hemos compartido desde los inicios. La Vicepresidencia de
Suministro y Mercadeo (VSM), por tener la información y prospectiva del negocio,
importante para estar actualizados en cuanto a entorno, precios, incertidumbres,
decisiones corporativas y demás aspectos en el dinámico mundo del negocio del
petróleo.
53
ANEXO IV. EGRESOS E INGRESOS TIPICOS (MARGEN)8
Tabla 9. Egresos, Ingresos y Margen históricos. Anexo IV
8 Tomado de las bases de datos del Departamento de Programación de la Producción. 2011
54
Figura 31. Egresos, ingresos y margen Febrero/11. Anexo IV
Figura 32. Comportamiento de los costos. Anexo IV
55
Figura 33. Comportamiento de los ingresos. Anexo IV
56
ANEXO V. ENTORNO DE REFINACIÓN9
Tabla 10. Capacidad mundial de refinación. Anexo V
Figura 34. Recio del Crudo. Anexo V
9 Tomado del Curso de Ecopetrol de Economía básica de Refinación. 2011
57
Figura 35. Precio de Productos. Anexo V
Figura 36. Márgenes de Refinación. Anexo V
