1. Optimización de condiciones de operación e
intervalos de mantenimiento para tubos de
hornos reformadores de refinerías
Alejandro Martínez
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2. Contenido
¿Cómo optimizar las condiciones de producción junto al
intervalo entre mantenimiento preventivo?
Aplicación:
Tubos de hornos reformadores
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3. Descripción del problema
Intervenciones
Sub-componente: correctivas
Componente: preventivas (programados)
Equipo
Componente
Sub-componente
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4. Descripción del problema
Efecto de la temperatura
T2 > T1
Producción
Confiabilidad
T1
T2
Temperatura (K)
Edad
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5. Problema de optimización
Compromisos entre operación y mantenimiento
Muchas intervenciones Muchas intervenciones
preventivas correctivas
Tiempo entre intervenciones
Mayor vida de
Mayor producción
subcomponentes
Temperatura
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6. Problema de optimización
Temperatura constante
Ingresos
um
Costos
Margen
Edad (ut)
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7. Problema de optimización
Temperatura constante Intervalo entre intervenciones constante
Ingresos Costos
um
um
Ingresos
Costos
Margen
Margen
Edad (ut) Temperatura (K)
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8. Modelo de optimización
Criterio: margen por unidad de tiempo
Fallas Intervención
subcomponentes preventiva
Trc Trc Trc Trp
0 Tp 0 Edad componente
Periodo de tiempo
de interés
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9. Modelo de optimización
Ingresos
i = producción x precio x disponibilidad
Ingresos
Temperatura (K)
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10. Modelo de optimización
Ingresos
i = producción x precio x disponibilidad
Ingresos
Ingresos
Temperatura (K) Edad (ut)
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11. Modelo de optimización
Costos
c = intervenciones correctivas + intervención preventiva
Costos
Temperatura (K)
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12. Modelo de optimización
Costos
c = intervenciones correctivas + intervención preventiva
Costos
Costos
Temperatura (K) Edad (ut)
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13. Estudio de caso
Horno reformador en refinería
Tubos para producir hidrógeno
Efecto de la temperatura
Más producción
Modo de falla principal: creep
Política base
Basado en: E.A. Elsayed,
Operación: 945 K “Mean Residual Life and
Optimal Operating Conditions
Interv. preventivas: 7 años for Industrial Furnace Tubes”
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14. Análisis Weibull
Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K
! cte.
"1 "2
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15. Análisis Weibull
Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K
! cte.
Rango operacional
"1 "2
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16. Parámetros esenciales
Parámetro Valor Unidad
Costo i. correctiva 10.000 USD
Costo i. preventiva 4.000.000 USD
Duración i. correctiva 0,004 años op.
Duración i. preventiva 0,08 años op.
Producción nominal 1.000.000 barriles/año op.
Precio 2 USD/barril
Número de tubos 3.000 tubos
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17. Política óptima
5 um/ut
10 Óptimo
0
0 • 1006 K
Margen (um/ut)
• 4,75 años
-10 -5
• 590.000 USD/año
-20
-10
-30
1100
-15
Ahorro
• 38.000 USD/año
Te
m
1000
pe
-20
ra
8 10
tu
6
ra
900 2 4 1 um = 100.000 USD
(K
Edad (ut)
1 ut = 1 año
)
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18. Política óptima
@ 4.75 ut
30
25
20
Flujo (um/ut)
15
10
5.86
5
0
950 1000 1050 1100 1150 1200 1250
Temperatura (K)
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19. Política óptima
@ 4.75 ut @ 1006 K
30 30
25 25
20 20
Flujo (um/ut)
Flujo (um/ut)
Ingresos
15 15
Costos
10 10
5.86 5.86
5 Margen
5
0 0
950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 2 4 6 8 10 12
Temperatura (K) Edad (ut)
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20. Disponibilidad
0.8
1
0.7
0.8
Disponibilidad
0.6 0.6
0.4 0.5
2
0.2 4
900 6 t) 0.4
8 (u
1000 ad
10 Ed
1100 12
Temperatura (K)
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21. Productividad
2.5
2
3
Productividad normalizada
1.5
2
1
1 1200
(K)
ra
atu
0.5
0 1000
per
Tem
2 4 6
Edad (ut)
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22. Conclusión
Mantenimiento
Fi Finanzas Operaciones Mantenimiento
n
O
an
pe
za
ra
s
ci
ne o
s
Decisiones integradas, con criterios de negocio
Gestión de activos físicos
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23. Referencias
E.A. Elsayed, “Mean Residual Life and Optimal Operating Conditions
for Industrial Furnace Tubes”, Cap. 22, In W.R. Blishke, DNP Murhty
Eds., 2003.
R. Pascual, “El arte de mantener” (versión 2010)
http://www.ing.puc.cl/rpascual/
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24. Optimización de condiciones de operación e
intervalos de mantenimiento para tubos de
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