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Centro de MineríaPontificia Universidad Católicade Chile

Optimización de condiciones de operación e intervalos de mantenimiento para tubos de

hornos reformadores de refinerías

Alejandro Martínez

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Contenido

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

Aplicación: Tubos de hornos reformadores

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Descripción del problema

Intervenciones Sub-componente: correctivas Componente: preventivas (programados)

Equipo

Sub-componente

Componente

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Descripción del problema

Efecto de la temperatura

Temperatura (K)

Pro

ducció

n

Edad

Confiabilid

ad

T2

T2 > T1

T1

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Problema de optimización

Compromisos entre operación y mantenimiento

Muchas intervenciones preventivas

Muchas intervenciones correctivas

Mayor vida de subcomponentes Mayor producción

Tiempo entre intervenciones

Temperatura

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Problema de optimización

Edad (ut)

um

Ingresos

Costos

Margen

Temperatura constante

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Problema de optimización

Edad (ut)

um

Ingresos

Costos

Margen

Temperatura constante

Temperatura (K)

um Ingresos

Costos

Margen

Intervalo entre intervenciones constante

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Modelo de optimización

Criterio: margen por unidad de tiempo

0

Trc Trp

Tp

Trc Trc

0 Edad componente

Fallas

subcomponentes

Intervención

preventiva

Periodo de tiempo

de interés

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Modelo de optimización

Ingresos i = producción x precio x disponibilidad

Temperatura (K)

Ing

reso

s

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Modelo de optimización

Ingresos i = producción x precio x disponibilidad

Temperatura (K)

Ing

reso

s

Edad (ut)

Ing

reso

s

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Modelo de optimización

Costos c = intervenciones correctivas + intervención preventiva

Temperatura (K)

Co

sto

s

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Modelo de optimización

Costos c = intervenciones correctivas + intervención preventiva

Temperatura (K)

Co

sto

s

Edad (ut)

Co

sto

s

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Estudio de caso

Horno reformador en refinería Tubos para producir hidrógeno

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

Política base Operación: 945 K Interv. preventivas: 7 años

Basado en: E.A. Elsayed, “Mean Residual Life and Optimal Operating Conditions for Industrial Furnace Tubes”

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Análisis Weibull

Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K

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"1

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Análisis Weibull

Pruebas de vida acelerada: 1173 K y 1255 K

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Rango operacional

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Parámetros esenciales

Parámetro Valor UnidadCosto 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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Política óptima

Óptimo• 1006 K• 4,75 años• 590.000 USD/año

Ahorro• 38.000 USD/año

2 4 6 8 10

900

1000

1100-30

-20

-10

0

10

Edad (ut)

Temperatura (K

)

Marg

en (

um

/ut)

-20

-15

-10

-5

0

5 um/ut

1 um = 100.000 USD

1 ut = 1 año

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Política óptima

950 1000 1050 1100 1150 1200 12500

5

10

15

20

25

30

Temperatura (K)

Flu

jo (

um

/ut)

@ 4.75 ut

5.86

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Política óptima

950 1000 1050 1100 1150 1200 12500

5

10

15

20

25

30

Temperatura (K)

Flu

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um

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@ 4.75 ut

5.86

2 4 6 8 10 120

5

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15

20

25

30

Edad (ut)

Flu

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@ 1006 K

5.86 Margen

Ingresos

Costos

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Disponibilidad

24

68

1012

900

1000

1100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Dis

ponib

ilidad

Temperatura (K)

Edad

(ut) 0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

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Productividad

2 4 6

1000

1200

0

1

2

3

Tem

pera

tura

(K

)

Edad (ut)

Pro

ductivid

ad n

orm

aliz

ada

0.5

1

1.5

2

2.5

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Conclusión

Decisiones integradas, con criterios de negocio Gestión de activos físicos

Operaciones

Finanzas

Mantenimiento

MantenimientoOperacionesFinanzas

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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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