September 6, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD UNIVE RSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENI INGENIERÍA ERÍA ESCUELA ESCU ELA DE INGENIERÍA INGENIERÍA INDUS INDUSTRIAL TRIAL
S O D A V R E S E R R S O H C E E R DISEÑO D DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN
CONFIAB CONF IABILIDAD ILIDAD PA PARA RA L LOS OS HOR HORNOS NOS DE PIRÓLISIS D DE E LA PLA PLANTA NTA OLEFINAS I (PEQUIVEN)
REALIZADO POR:
Br. Del Castillo Párraga, Luis Ernesto C.I. 20.149.054
MARACAIBO, DICIEMBRE DE 2010.
DISEÑO DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIAB CONF IABILIDAD ILIDAD PA PARA RA L LOS OS HOR HORNOS NOS DE PIRÓLISIS D DE E LA PLA PLANTA NTA OLEFINAS I (PEQUIVEN)
S O D A V R Del Castillo Párraga, E Luis E. S E R R S C.I. 20.149.054. O H C E E RSector Paraíso. Av. 19 con calle 67. D Casa #67-38. Maracaibo, Edo. Zulia. Teléfono: 0426-5629055.
[email protected]
_____________________ __________ ______________________ _______________ ____ Ing. Alexi Sarmiento. Tutor Académico
AGRADECIMIENTOS AGRA DECIMIENTOS
A Pequiven, por abrir sus puertas y permitir llevar a cabo este trabajo de investigación.
Al personal, que brindó su ayuda y experiencia para el desarrollo de la investigación, perteneciente a los departamentos de Inspección de Equipos Estáticos, Confiabilidad Mecánica, Corrosión y Materiales, Mantenimiento Mecánico, Planificación y Control, entre otros.
S O D A V R Al Ing. Alexi Sarmiento, por su dedicación, Eorientación y asesoría, como S E R R S tutor académico en el presente tr trabajo abajo especial de grado. O H C E R E Al Ing. Edgar Fuenmayor, por su ayuda y experiencia prestada a lo largo del D
presente estudio, como tutor industrial.
A la Ing. Johanna Boza, por sus conocimientos y orientaciones académicas, fundamento esencial en la elaboración del presente trabajo especial de grado.
A la Sria. Beatriz Uzcátegui, por prestar prestar su ayuda y apoyo en todo momento. momento.
ÍNDICE DE CONTENIDO
Pág.
AGRADECIMIENTO AGRA DECIMIENTO ÍNDICE DE CONTENIDO ÍNDICE DE TABLAS ÍNDICE DE FIGURAS
S O D A V ÍNDICE DE ECUACIONES R S E E R R S O RESUMEN H C E R E ABSTRACT AB STRACT D INTRODUCCIÓN...................................................................................... 14 CAPÍTULO I. EL PROBLEMA............. PROBLEMA...................... ................. ................ ................ ................ ................ ........... ... 17 1.1. PLA PLANTEAMIENT NTEAMIENTO O DEL PROBLEMA..................... PROBLEMA.............................. ................ ................ ......... 17 1.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.................................................. 21 1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN............................................. 22 1.3.1.. Objeti 1.3.1 Obj etivo vo General General........ ................ ............... ................ ................ ................ ................. ................ ............. ..... 22 1.3.2.. Obj 1.3.2 Objeti etivo voss Es Específ pecífic icos os......... ................. ................. ................ ................ ................ ............... ............ .... 22 1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN...................................... 23 1.5. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN....................................... 24 1.5.1. Espacial.................................................................................... 24 1.5.2. Temporal.................................................................................. 24
1.5.3. Científi Cient ífica.......... ca.................. ................ ................. ................. ................ ................ ................ ................ ............... ....... 24
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO........................................................... 25 2.1. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA................................................... 25 2.1.1.. Reseña His 2.1.1 Histó tóri rica........... ca................... ................ ................ ................ ................. ................ ................ ...........
25
2.1.2. Misión....................................................................................... 27 2.1.3. Visión........................................................................................ 27 2.1.4.. Ac 2.1.4 Actitivi vidad dad econ óm ómic ica....... a............... ................ ................. ................ ................ ................ .............. .......
27
2.1.5.. Pro 2.1.5 Proces ceso op pro rodu duct ctiv ivo.............. o...................... ................ ................ ................ ................ ................ ........... ... 30 2.1.6.. Mater 2.1.6 Materia ia pr prim ima a ut ilizada............. il izada..................... ................ ................ ................ ................ .............. ......
S
O 2.1.7. 2.1 .7. Product Prod uctos os y servic serv icio ioss obt enid enidos...... os.......... ....... ....... ........ ........ ....... ....... ........ ........ ...... .. D A
V R E S 2.1.8. Estructura organizativa.......................................................... E R R S O H 2.2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN.................................... C E R E 2.3. BASES TEÓRICAS........................................................................... D
34 35 36 37 41
2.3.1.. Mantenim 2.3.1 Manten imien iento to........ ................. .................. ................. ................ ................ ................. ................ .............. ....... 41
2.3.2. Evolución del mantenimiento................................................. 42 2.3.2.1. Tipos de mantenimiento................................................. 45 2.3.3. Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus (RCM+)..... 46 2.3.3.1. Las 7 preguntas básicas del RCM+...............................
47
2. 2.3. 3.3. 3.2. 2. Benefici Beneficios os a obt obtene enerr ccon on lla a implementación impl ementación del RCM+................................................................................
48
2.3.4. A 2.3.4. Anál nális isis is Funcio Func ional nal......... ................. ................ ................ ................ ................. ................ ................ ........... 49 2.3.5. Análisis de Criticidad.............................................................. 51 2. 2.3. 3.5. 5.1. 1. Crit Criterios erios establecidos para el aná anális lis is de d e crit criticid icid ad..
52
2. 2.3. 3.6. 6. Análisis de Modos, Efecto Efectoss de d e Fa Falla lla y Criti Criticidad cidad (FME (FMECA). CA). 54 2.3.6.1. Pasos para la aplicación del FMECA............................
55
2.3.6. 2.3 .6.2. 2. R Requeri equerimi miento entoss par para a la aplicació apli cació n d del el FME FMECA.... CA........ ....... ...
56
2.3.7. Estrategias de Mantenimiento...............................................
58
2.4. SISTEMA DE VARIABLES..............................................................
60
2.4.1. Variabl Vari able.......................... e............................................... ............................................ ..................................... ..............
60
2.4.2. Definición conceptual............................................................
60
2.4.3. Definición operacional...........................................................
60
2.4.4.. Tabla de var 2.4.4 variab iables les......... ................ ............... ................ ................ ................. ................ ................ ........... .. 61 CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO............................................. 63 3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN............................................................... 63 3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN.................................................... 64 3.3. POBLACIÓN Y MUESTRA............................................................... 65 3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS.. 67
S
3.5. FASES DE LA INVESTIGACIÓN..................................................... A D O
V R E S CAPÍTULO IV. RESULTADOS................................................................ E R R S O H 4.1. SITUACIÓN ACTUAL DE MANTENIMIENTO.................................. C E R E 4.2. ANÁLISIS FUNCIONAL.................................................................... D
69 74 74 78
4.3. ANÁLISIS DE CRITICIDAD.............................................................. 83 4.3.1. Definición de Ponderaciones (Tabla de Criticidad)……...… 84 4.3.2. 4.3 .2. Defi Defini nici ción ón d de e la M Matri atrizz de C Cri rititici cidad………… dad………………… ………….. …..…… …… 91 4.3.3. Resultados de Criticidad Obtenidos………………………….. 95 4.4. ANÁLISIS ANÁL ISIS DE MOD MODOS, OS, EFEC EFECTOS TOS DE FALL FALLA A Y CRITICIDAD CRITICIDAD (FMECA)...........................................................................................
97
4.5. ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO............................................ 149
CONCLUSIONES.....................................................................................
168
RECOMENDACIONES............................................................................
170
BIBLIOGRAFÍA........................................................................................
172
ANEXOS.............................. ANEXOS........ ................................................ ................................................ .......................................... ....................
175
ÍNDICE DE TABLAS
Pág. Tabla No. 1. Operacionalización de la Variable.......................................... 61 Tabla No. 2. Personal Entrevistado de Pequiven....................................... 67 Tabla No. 3. Rangos de Frecuencia Empleados........................................ 86
S O D A V R Tabla No. 5. Valores de Producción Diaria y Costos de Productos........... E S R E R S O Tabla No. 6. Ponderación de Producción Asociada de Etileno y H C E R E Propileno................................................................................ Tabla No. 7. D Ponderación de Tiempo Promedio Afectando a
Tabla No. 4. Casos de Alimentación Planta Olefinas I ............................... 87
Producción.............................................................................
87
88
88
Tabla No. 8. Ponderación de Porcentaje de Afectación a la Producción.............................................................................
89
Tabla No. 9. Ponderación de Costos Asociados de Mantenimiento …....... 89 Tabla No. 10. Ponderación de Impacto en la Seguridad............................ 90 Tabla No. 11. Ponderación de Impacto Ambiental..................................... 90 Tabla No. 12. Criticidad de los Hornos de Pirólisis de la Planta Olefinas I 96 Tabla No. 13. Componentes de los Hornos de Pirólisis............................. 98 Tabla No. 14. Listado de Equipos Planta Olefinas I...................................
176
Tabla No. 15. Entrevista Semi-estructurada............................................... 181 Tabla No. 16. Informe de Inspección..........................................................
182
Tabla No. 17. Análisis de Criticidad Planta Olefinas I................................. 183 Tabla No. 18. Formatos FMECA…………………………………………....... 188 Tabla No. 19. Formato Plan de Mantenimiento…………………………….
189
ÍNDICE DE FIGURAS
Pág.
Figura No. 1. Organigrama General Complejo Petroquímico Ana María Campos..............................................................................
36
Figura No. 2. Organigrama Gerencia de Mantenimiento........................ 37 Figura No. 3. Organigrama Superintendencia de Ingeniería de
S O D A V Figura No. 4. Evolución del Mantenimiento............................................. R E S R E R S O Función Salida (EFS)..................... Figura No. 5. Diagrama de H Entrada C E R E Figura No. 6. Diagrama de Flujo............................................................. D Mantenimiento....................................................................
Figura No. 7. Diagrama de Componentes y Modos de Falla..................
37 43 50 51 57
Figura No. 8. Plan de Mantenimiento para los Hornos de Pirólisis de la Planta Olefinas I..................................................................
71
Figura No. 9. Diagrama EFS de la Planta Olefinas I............................... 80 Figura Figu ra No. 10. Diagrama Funcional de la Planta Olefinas I ………........
81
Figura Figu ra No. 11. Diagrama EFS de los Hornos Sencillos de la Planta 82 Olefinas I............................................................................. Figu ra No. 12. Diagrama EFS de los Hornos Dobles de la Planta Figura Olefinas I.............................................................................
Figura Figu ra No. 13. Matriz Propuesta No. 1....................................................
83 91
Figura Figu ra No. 14. Comparación de Equipos Resultantes de Matriz Propuesta No. 1..................................................................
91
Figura Figu ra No. 15. Matriz Propuesta No. 2....................................................
92
Figura Figu ra No. 16. Comparación de Equipos Resultantes de Matriz Propuesta No. 2..................................................................
92
Figura Figu ra No. 17. Matriz Propuesta No. 3....................................................
93
Figura Figu ra No. 18. Comparación de Equipos Resultantes de Matriz Propuesta No. 3...............................................................
93
Figura Figu ra No. 19. Matriz Empleada con Valores de Criticidad por Cuadro.. 94 Figu ra No. 20. Matriz de Criticidad de Equipos de la Planta Olefinas I... 95 Figura Figura Figu ra No. 21. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 1....... 100 Figura Figu ra No. 22. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 2....... 101 Figura Figu ra No. 23. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 3....... 102 Figura Figu ra No. 24. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 4....... 103
S Figura Figu ra No. 25. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 5....... 104 D O V A R E S Figura Figu ra No. 26. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 6....... E R R S O H Figura Figu ra No. 27. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 7....... C E R E Figura Figu ra No. 28. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 8....... D Figura Figu ra No. 29. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 9.......
105 106 107 108
Figura Figu ra No. 30. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 10..... 109 Figura Figu ra No. 31. Horno Sencillo 101-BF....................................................
190
Figura Figu ra No. 32. Horno Sencillo 201-BH....................................................
191
Figura Figu ra No. 33. Falta de Acuñamiento en Parte Superior de la Celda (Horno 201-BH)................................................................
192
Figura Figu ra No. 34. Rotura Tubo de Serpentín de la Zona de Radiación 192 (Horno 201-BH)................................................................ Figu ra No. 35. Ruptura de Ladrillos Refractarios (Horno 101 BF)......... Figura
193
Figura Figu ra No. 36. Deformación de So Soportes portes (Horno 101-BA)..................... 193 Figura Figu ra No. 37. Deflexión Tubos Tubos de Serpentines (Horno 101-BD 101-BD)).......... 194 Figura Figu ra No. 38. Grieta Tubo de Serpen Serpentín tín (Horno 101 101-BD) -BD)..................... 194 Figura Figu ra No. 39. Desprendimiento de Refrac Refractario tario (Horno 10 101-BF) 1-BF)........... 195 Figura Figu ra No. 40. Desprendimiento de Módulos de Fibra Cerámica (Horno 101-BB)................................................................
195
Pared red (Horno 10 101-BA) 1-BA)........................... Figura Figu ra No. 41. Perforación de Pa
196
ÍNDICE DE ECUACIONES
Pág.
Ecuación No. 1. Cálculo de Riesgo........................................................ 52 Ecuación No. 2. Cálculo de Consecuencia............................................ 53 Ecuación No. 3. Cálculo de Consecuencia Desarrollada.......................
S O D A V R E S E R R S O H C E E R D
53
Ecuación No. 4. Cálculo de Consecuencia en Producción..................... 87
Diseño de un plan de mantenimiento centrado en confiabilidad para los hornos hor nos de piróli pir ólisis sis de la planta O Olefinas lefinas I (Pe (Pequiv quiven) en) Resumen El presente trabajo especial de grado tuvo como objetivo general el diseñar un plan de mantenimiento, basado en la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus, para los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I, perteneciente a Petroquímica de Venezuela, S.A. (Pequiven). Para la consecución de dicho objetivo, fue necesario identificar la situación de mantenimiento de los hornos, analizar la criticidad de los hornos, las funciones, y los modos y efectos de fallas de los mismos. Esta investigación fue de tipo descriptiva, de diseño no experimental transeccional, y en la cual se llevó a cabo una investigación de campo y documental. La muestra seleccionada abarcó la población total de hornos localizados en el área de pirólisis, así como los supervisores y personal de mantenimiento, procesos, confiabilidad mecánica, entre otros, de la planta. Para la recolección de información, se utilizaron las técnicas de observación directa, documental y entrevistas semiestructuradas. Finalmente, se propusieron las estrategias de mantenimiento a
S O D A V R E S E R R S O H C E R E implementar en los hornos de pirólisis de la planta, para el mejoramiento de la confiabilidad D y disponibilidad de los hornos.
Palabras claves: plan de mantenimiento, horno de pirólisis, mantenimiento centrado en confiabilidad plus, falla, FMECA.
Design of a reliability centered maintenance plan for the cracking furnaces fur naces of th the e plant Olefinas I (P (Pequiven) equiven) Abst Ab strac ractt The present thesis had as general objective the design of a maintenance plan, based on the Reliability Centered Maintenance Plus methodology, for the cracking furnaces of the Plant Olefinas I, belonging to Petroquímica de Venezuela, S.A. (Pequiven). To achieve that objective, it was necessary to identify the maintenance situation of the furnaces, and to analyze the critical nature, the functions and the failure modes and effects of the furnaces. This was a descriptive, non-experimental transactional design, as well as a documentary and field research. The selected sample comprised the total population of furnaces located in the pyrolysis area, as well as the supervisors and employees of maintenance, process, mechanical reliability, among others, of the plant. To collect the data, the techniques used were the direct and documental observation, and the semi-structured interviews. Finally, the maintenance strategies to apply on the pyrolysis furnaces of the plant were proposed, for the improvement of the reliability and availability of the furnaces.
S O D A V R E S E R R S O H C E E R Keywords: D maintenance plan, cracking furnace, reliability centered maintenance plus, failure, FMECA.
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INTRODUCCIÓN En la Planta Olefinas I, lugar en el cual fue desarrollada la investigación, se presentaban problemas en los hornos sencillos y dobles, pertenecientes al área de Pirólisis; se observó que dichos equipos presentaban altas frecuencias de fallas, producto de planes y programas de mantenimiento, tanto deficientes como desactualizados, lo cual ocasionaba altos costos de mantenimiento y bajos niveles de confiabilidad para Pequiven, por cuanto la corporación se
S O D de mantenimiento A V R una mayor disponibilidad y E S actualizadas y óptimas; obteniendo de esta manera, R E R S Ocontrolando y maximizando los esfuerzos confiabilidad de los equipos, H C R E E económicos de mantenimiento. D encontraba en la búsqueda continua de herramientas y metodologías de confiabilidad
que
permitiesen
establecer estrategias
De la misma forma, se identificó que durante los últimos años los hornos mostraban un aumento en el número de fallas en sus zonas de convección y radiación, así como en los quemadores, las cuales no fueron solucionadas de manera eficiente y eran las principales causantes de pérdidas de producción e indisponibilidad de dichos equipos. De igual manera, se identificaron carencias significativas en las políticas y estrategias de mantenimiento adoptadas; ya que, no existían planes de mantenimiento e inspección de los hornos, acorde a su ciclo de vida y contexto operacional actual. De continuar dicho panorama, la situación de los hornos, a mediano y largo plazo, se agravaría a niveles críticos; lo cual tendría diversas consecuencias, como un aumento desproporcionado de fallas, una disminución de la calidad del proceso de pirólisis o craqueo térmico del etano y propano llevado a cabo por los hornos, un aumento del riesgo en la seguridad del personal, de la instalación y del ambiente, continuas paralizaciones de los hornos, paradas de equipo
no
planificadas,
elevación
mantenimiento, entre otros aspectos.
desmesurada
de
los
costos
de
15
Una de las herramientas de confiabilidad más exitosas en la actualidad es la
de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus, desarrollada por The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008), que lo define como un proceso sistemático que permite preservar las funciones, identificando los modos de fallas con sus causas directas para establecer tareas de mantenimiento que sean eficaces y eficientes para hacer que los activos cumplan el plan estratégico de un negocio; lo cual significa, de manera general, que los activos cumplan las funciones esperadas.
Por todo lo anteriormente expuesto, se llevó a cabo el diseño de un plan de
S O D A V R Confiabilidad Plus, en los hornos del área de E pirólisis de la Planta Olefinas I; S E R de mantenimiento, y la obtención de R S para la maximización de los O esfuerzos H C E mayores beneficios E Rrelacionados a la confiabilidad y disponibilidad de los mismos. D
mantenimiento, aplicando la metodología de Mantenimiento Centrado en
El presente trabajo de grado, se encuentra estructurado en cuatro (4) capítulos, donde se desarrollaron todos los aspectos necesarios para la consecución de los objetivos planteados en la investigación, siendo éstos:
Capítulo Ca pítulo I, donde se lleva a cabo el planteamiento del problema, constituido por la formulación de una serie de interrogantes relacionadas a la situación y contexto de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I (Pequiven); y consecuentemente, la determinación de los objetivos, principal y específicos, la justificación de la presente investigación, y su delimitación espacial, temporal y científica.
Capítulo II, en el cual, primeramente, se presenta una descripción de la corporación Pequiven, y de la Planta Olefinas I, lugar donde se llevó a cabo la presente investigación. Asimismo, se establecen los basamentos teóricos que sirvieron como fundamento para el desarrollo de dicha investigación; entre ellos, los antecedentes, las bases teóricas y todas aquellas definiciones necesarias para la elaboración de este estudio.
16
Capítulo III, constituido por la determinación de aspectos fundamentales
dentro de la clasificación y carácter de este estudio, como lo son el tipo de investigación y el diseño de la misma. Asimismo, se estableció la población y muestra para la investigación, las técnicas y procedimientos para la recolección de datos, y las distintas fases del estudio contenidas en todas aquellas acciones llevadas a cabo para la consecución de los objetivos inicialmente establecidos.
Capítulo IV, donde se presentan los resultados obtenidos luego de la aplicación de la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus
S O D A V R identificación de la situación de mantenimiento, la E elaboración del análisis S E R R S funcional, el análisis de criticidad, el análisis de los modos, efectos de falla y O H C E criticidad (FMECA); E Ry finalmente, las estrategias de mantenimiento propuestas para la elaboración D del plan de mantenimiento de los hornos.
en los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I (Pequiven), relacionados a la
Sumado a esto, se llevaron a cabo las conclusiones y recomendaciones relacionadas a los resultados obtenidos producto de la realización de la presente
investigación,
asimismo,
complementan el estudio realizado.
se
anexaron
informaciones
que
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CAPÍTULO I EL PROBLEMA
En el presente capítulo, se lleva a cabo el planteamiento del problema, constituido por la formulación de una serie de interrogantes relacionadas a la situación y contexto de los hornos del área de pirólisis de la planta Olefinas I (Pequiven); y consecuentemente, la determinación de los objetivos, principal y
S O D A V R E S E R R S O 1.1. PLANTEAMIENTO C DEL DEL PROBL EMA HPROBLEMA E E R D de mantenimiento en general, incluye todas El concepto
específicos, la justificación de la presente investigación, y su delimitación espacial, temporal y científica.
aquellas
actividades asociadas a preservar en buen estado de funcionamiento f uncionamiento un equipo de un sistema (Pequiven, 2000); es decir, sus objetivos se centran en prolongar la vida útil de un activo, obtener un rendimiento óptimo de los mismos durante el mayor tiempo posible y reducir el número de fallas que puedan presentarse en ellos. Por esto, la función del mantenimiento ha sido considerada históricamente como un costo necesario en los negocios. Sin embargo, nuevas tecnologías, expectativas y prácticas innovadoras, están colocando a la función del mantenimiento como una parte integral de las empresas; incluyendo aspectos de seguridad y medio ambiente, un conocimiento creciente de la conexión que existe entre el mantenimiento y la calidad de los procesos y productos, y un aumento de la presión ejercida para conseguir una alta disponibilidad de los activos, al mismo tiempo que se controlan los costos en los mismos.
Desde la década de los ’30 se puede seguir el rastro de la evolución del mantenimiento, a través de tres generaciones: la Primera Generación de mantenimiento, extendida hasta la Segunda Guerra Mundial y caracterizada
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por la simplicidad de la mayoría de los equipos, estaba contenida en la realización de actividades de limpieza, servicio y lubricación, con lo cual se cubrían las necesidades básicas de una época en la cual la industria no estaba altamente mecanizada y por tanto, el tiempo de paro de las máquinas no tenía mayor relevancia, no siendo la prevención de fallas en los equipos una prioridad para la mayoría de los gerentes; es decir, se limitaban a un mantenimiento de tipo correctivo, con labores preventivas limitadas a la limpieza y lubricación de los equipos.
La Segunda Generación surgió durante la Segunda Guerra Mundial, en la
S O D A V R los trabajadores industriales decaía abruptamente, lo que necesariamente llevó E S E R R S a un aumento de la mecanización de las empresas y así, dos décadas O H C E después, aumentó la R E cantidad y complejidad de todo tipo de máquinas y equipos que D comenzaban a mostrarse como vitales para el funcionamiento de cual la demanda de todo tipo de bienes aumentaba mientras que el número de
las industrias. Con este hecho, el tiempo de paro de las máquinas cobró relevancia y los enfoques comenzaron a centrarse en que las fallas en los equipos debían ser prevenidas, llegando al concepto de Mantenimiento Preventivo, representado por reparaciones mayores programadas en intervalos de tiempo regulares previamente establecidos.
En la Tercera Generación, ubicada desde mediados de 1970 hasta la actualidad, se toman en consideración aspectos relacionados al aumento considerable de la mecanización y automatización de las industrias, en las cuales los períodos improductivos tienen un efecto más importante en la producción, los costos totales de mantenimiento y las crecientes consecuencias de los fallos de las maquinarias y equipos en la seguridad de los operarios y de la empresa, así como también, en el medio ambiente. Por ello, las investigaciones se comenzaron a enfocar en los distintos modelos de fallos relacionados al tiempo de funcionamiento y contexto operacional de un activo, y sus posibilidades de falla. Con ello, se establecieron y manejaron nuevos conceptos y técnicas en el mantenimiento (Moubray, 1997).
19
A tal efe efecto, cto, u una na de las metodologías desarrolladas producto de dichos
nuevos enfoques e investigaciones, es la de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM), la cual es una técnica de evaluación de riesgos y consecuencias de fallas de equipo en sus condiciones operativas, para determinar de manera más precisa los requerimientos de mantenimiento correctivo, preventivo y proactivo de los activos industriales (Pequiven, 2000). Partiendo de esta metodología, se fueron realizando mejoras y actualizaciones a través de los años, resaltando el surgimiento de la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiablidad Plus, desarrollado por la empresa The Woodhouse Partnership, Ltd.
S O D A V R La metodología de Mantenimiento Centrado Een Confiabilidad Plus (RCM+) S E R R S surge como una herramienta O que garantiza mejores resultados que el RCM H C E antiguo y tradicional, E Ry que hace más sencilla su aplicación. El RCM+ permite, de una manera D sistemática, metodológica y auditable, hallar las tareas de mantenimiento/operaciones y cambios requeridos para hacer que los activos cumplan sus funciones bajo su contexto operacional. Por otra parte, logra una estrategia unificada y justificada por costo/riesgo. Asimismo, está enmarcado en planes generales de Confiabilidad Integral del Activo, lo cual involucra uso de técnicas de Identificación, Control y Optimización.
El RCM+ resalta en la actualidad, pues va más allá de las estrategias convencionales de mantenimiento, y añadido a las inspecciones, sustitución de elementos, búsqueda de fallas periódicas, rediseños, toma en consideración las funciones de los equipos y máquinas, de qué manera pueden fallar las mismas y qué impacto tienen dichas fallas, así como el contexto en el cual opera dicho elemento, de esta manera, representa una metodología sistemática y elaborada que contiene consideraciones amplias que conllevan a la maximización de los esfuerzos de mantenimiento, para la obtención de mayores beneficios relacionados a la confiabilidad y disponibilidad de una instalación, sistema o equipo.
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El Comp Complejo lejo Pe Petroquímico troquímico Ana Ma María ría Camp Campos os (Peq (Pequiven) uiven) tien tiene e una
capacidad instalada de 3,5 MMTMA (millones de toneladas métricas anuales) de olefinas, resinas plásticas, vinilos y fertilizantes nitrogenados, producidas a partir del gas natural y la sal. Dentro de este complejo, se ubica la planta Olefinas I, la cual cumple un importante papel estratégico dentro de las operaciones de Pequiven; ya que, representa parte del mayor potencial de ingreso para el Complejo. En la Planta, se lleva a cabo el procesamiento del etano y propano, suministrados por la Planta Purificadora de Etano (PPE) y las plantas de Licuefacción de Gas Natural (LGN I y II), para la producción de etileno y propileno, los cuales constituyen la principal materia prima para el
S O D A V R internacional, lo cual resalta la importancia de E asegurar niveles de confiabilidad S E R R S y disponibilidad necesarios O para que esta Planta trabaje a su máxima H C E capacidad y eficiencia. R D E procesamiento de plásticos que se encuentran en el mercado nacional e
Actualmente en la Planta Olefinas II,, se presentan problemas en los hornos sencillos y dobles, pertenecientes al área de Pirólisis; se ha observado que dichos equipos presentan altas frecuencias de fallas, producto de planes y programas de mantenimiento, tanto deficientes como desactualizados, lo cual ha ocasionado altos costos de mantenimiento y bajos niveles de confiabilidad para Pequiven, por cuanto la corporación se encuentra en la búsqueda continua de herramientas y metodologías de confiabilidad que permitan establecer estrategias de mantenimiento actualizadas y óptimas; obteniendo de esta manera, una mayor disponibilidad y confiabilidad de los equipos, controlando y maximizando los esfuerzos económicos de mantenimiento.
De la misma forma, se ha identificado que durante los últimos años los hornos han mostrado un aumento en el número de fallas en sus zonas de convección y radiación, así como en los quemadores, las cuales no han sido solucionadas de manera eficiente y son las principales causantes de pérdidas de producción e indisponibilidad de dichos equipos. De igual manera, se identifican
carencias
significativas
en
las
políticas
y
estrategias
de
21
mantenimiento adoptadas; ya que, no existen planes de mantenimiento e inspección de los hornos, acorde a su ciclo de vida y contexto operacional actual, omitiendo diversos modos de falla relacionados a los componentes de los hornos, así como frecuencias determinadas para llevar a cabo las tareas de mantenimiento e inspección establecidas.
De continuar el panorama actual relacionado a los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I, la situación a mediano y largo plazo se agravará a niveles críticos; lo cual tendría diversas consecuencias, como un aumento desproporcionado de fallas, una disminución de la calidad del proceso de
S O D V A R un aumento del riesgo en la seguridad del E personal, de la instalación y del S E R R S ambiente, continuas paralizaciones de los hornos, paradas de planta no O H planificadas, elevación desmesurada de los costos de mantenimiento, entre R E C otros aspectos. D E pirólisis o craqueo térmico del etano y propano llevado a cabo por los hornos,
Por todo lo anteriormente expuesto, se consideró la necesidad de llevar a cabo el diseño de un plan de mantenimiento, aplicando la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus, en los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I; para la maximización de los esfuerzos de mantenimiento, y la obtención de mayores beneficios relacionados a la confiabilidad y disponibilidad de los equipos.
1.2. FORMULACIÓN FORMULACIÓN DEL PROBL PROBLEMA EMA De acuerdo a lo anteriormente establecido, se enuncian las siguientes interrogantes:
1. ¿Cómo sería el mantenimiento de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I, aplicando la metodología del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad?
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2. ¿Cuál es la situación actual de mantenimiento de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I?
3. ¿Cuáles son las funciones de los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I?
4. ¿Cuál es la criticidad de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I?
5. ¿Cuáles son los modos, efectos de falla y criticidad que afectan a los
S O D A V R E S E R se deberían implementar en los R S 6. ¿Qué estrategias de mantenimiento O H C E hornos del área Rde pirólisis de la Planta Olefinas I, con el propósito de mejorar su E de confiabilidad y disponibilidad? Dnivel diferentes hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I?
1.3. OBJETIVOS DE LA INVES INVESTIGACIÓN TIGACIÓN 1.3.1. 1.3 .1. Objetivo Objeti vo General Diseñar un plan de mantenimiento para los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I del Complejo Petroquímico Ana María Campos (Pequiven), aplicando la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus.
1. 1.3. 3.2. 2. Objetivos Específicos 1. Identificar la situación actual de mantenimiento de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I.
2. Elaborar el análisis funcional para los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I.
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3. Analizar la criticidad de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I.
4. Analizar los modos, efectos de falla y criticidad en los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I.
5. Proponer las estrategias de mantenimiento que se deberían implementar en los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I, con el propósito de mejorar su nivel de confiabilidad y disponibilidad.
S O D A V R E S E R R S El diseño de un plan de mantenimiento aplicando la metodología de O H Mantenimiento Centrado R E Cen Confiabilidad Plus, representa una importante herramienta D para Ela Planta Olefinas I en su intención de mejorar y aumentar la
1.4. JUSTIFICACIÓN DE LA INVES INVESTIGACIÓN TIGACIÓN
confiabilidad y disponibilidad de los hornos del área de pirólisis, siendo éstos parte del núcleo de su actividad productiva, por medio de la aplicación de los diversos análisis que la constituyen.
A nivel económico, se buscó reducir los costos de mantenimiento y minimizar eventos indeseados como paradas de equipo imprevistas que representan pérdidas significantes para la planta; todo esto, maximizando los esfuerzos de mantenimiento correctivo, preventivo y predictivo, al realizarlos de manera planificada y programada, en relación a estos dos últimos.
Desde un punto de vista técnico, el procedimiento que se siguió estuvo fundamentado en la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus (RCM+) desarrollada por la empresa The Woodhouse Partnership, Ltd., el mismo puede constituirse en la base para el desarrollo de planes de mantenimiento centrados en confiabilidad en otras plantas del ámbito petroquímico.
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Asimismo, el estudio está justificado desde un punto de vista teórico; ya
que, propone un enfoque actual en el diseño de un plan de mantenimiento centrado en confiabilidad, mediante la consideración y aplicación de conceptos y planteamientos actuales relacionados a metodologías y estrategias de mantenimiento fundamentándose, principalmente, en la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus (2008).
1.5. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN 1.5.1. 1.5 .1. Espacial
S O D V A El presente Trabajo Especial de Grado E se R llevó a cabo en la empresa S E R R S Pequiven (Petroquímica de O Venezuela, S.A.), dentro de la Gerencia de H C Mantenimiento, en la Superintendencia de Ingeniería de Mantenimiento; R E específicamente, D Een la sección de Confiabilidad Mecánica, localizada en el Complejo Petroquímico Ana María Campos, situado en la costa oriental del Lago de Maracaibo, en el Municipio Miranda, Edo. Zulia.
1.5.2. 1.5 .2. Temp Temporal oral El presente estudio tuvo una duración de diez (10) meses, de Enero a Noviembre de 2010.
1.5.3. 1.5 .3. Científica Científi ca Este trabajo se enmarca dentro de la Ingeniería Industrial, en el área de Mantenimiento Industrial, tomando en consideración la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus (RCM+).
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CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO
En este capítulo, primeramente, se presenta una descripción de la corporación Pequiven, y de la Planta Olefinas I, lugar en el cual se desarrolla la presente investigación. Asimismo, se establecen los basamentos teóricos que sirvieron como fundamento para el desarrollo de dicha investigación; entre ellos, los antecedentes, las bases teóricas y todas aquellas definiciones necesarias para la elaboración de este estudio.
S O D A V R 2.1. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA S E R E R S O H C 2.1.1. Reseña histórica R E D E
En 1953 se creó en Venezuela la Petroquímica Nacional, dependiente de la
dirección de economía del Ministerio de Minas e Hidrocarburos, con el propósito de contribuir a impulsar el desarrollo económico del país; a través de la industrialización del Gas Natural y de algunos derivados del petróleo. La Petroquímica Nacional se transformó, en virtud del decreto presidencial Nº 367 del 29 de julio de 1956, en el Instituto Venezolano de Petroquímica (IVP) organismo autónomo adscrito al Ministerio de Minas e Hidrocarburos, con un objetivo definido: el estudio y desarrollo de industrias para el aprovechamiento de minerales e hidrocarburos, en especial el Gas Natural. Para fines de 1976, una vez realizada con éxito la nacionalización de la industria petrolera, la petroquímica se encontraba en uno de los puntos más bajos de su trayectoria económica. La situación operativa y administrativa del instituto reflejaba una gran problemática estructural y funcional, no posible de solucionar con medidas de corte tradicional. De acuerdo con los términos del decreto, el Ministerio de Energía y Minas solicitó oficialmente la colaboración de Petróleos de Venezuela, S.A. (PDVSA), para poder acometer dicha
26
organización. Así en 1977, se llega al acuerdo de que el IVP sería afiliado a PDVSA. En Julio de 1977, el Congreso de la República había sancionado la Ley de conversión de IVP IVP en sociedad aanónima, nónima, en la cual se bajó po posteriormente steriormente del decreto presidencial Nº 2454 que dio nacimiento, el 01 de diciembre de 1977, a la nueva empresa Petroquímica de Venezuela, S.A. (PEQUIVEN) adscrita al Ministerio de Energía y Minas. No fue sino hasta marzo de 1978 cuando se produjo la afiliación de PEQUIVEN a PDVSA. Como todo sistema abierto, la estructura de la empresa se nutre de su entorno, funciones de apoyo, como manejo
de
recursos humanos, sistemas
S financieros, legal, D Oasistencia A
Vrelaciones públicas, con R búsqueda y aplicación de nuevas tecnologías y E S E
R financieras, instituciones sin fines R S empresas de diferentes índoles, instituciones O H C E de lucro, organismos R oficiales, gremios profesionales, sectores religiosos y deportivos, D lo E cual es una referencia para determinar su radio de acción e influencia a nivel nacional.
Petroquímica de Venezuela S. A. (Pequiven), que desde el 24 de Junio del año 2005 es nombrada como la nueva Corporación Petroquímica Venezolana (CPV), es una corporación orientada a manufacturar y comercializar productos químicos y petroquímicos de calidad, aplicando principios de responsabilidad integral, en línea con el desarrollo industrial nacional aguas abajo, con el objetivo de crear valor para sus clientes, trabajadores, socios y accionistas. PEQUIVEN está organizada en tres Unidades de Negocio: Olefinas y Plásticos, Fertilizantes y Productos Industriales. La manufactura se realiza en tres complejos petroquímicos: el Complejo Petroquímico Ana María Campos, ubicado en la Costa Oriental del Lago de Maracaibo, el Complejo Morón en el estado Carabobo, y el Complejo Jose, en el parque industrial del mismo nombre, en el oriente del país, ente Puerto Píritu y Barcelona, Estado Anzoátegui.
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La Planta Olefinas I, localizada dentro del Complejo Petroquímico Ana María Campos, fue instalada en 1973 y diseñada por la empresa M.W. Kellog. Es una de las plantas más importantes del Complejo; ya que, se encarga del procesamiento del etano y propano que son suministrados de la Planta Purificadora de Etano y las plantas de Licuefacción de Gas Natural (LGN I y II) para la producción de etileno y propileno, que constituyen la principal materia prima para la manufactura de productos olefínicos; los cuales a su vez, son materia prima para el procesamiento de plásticos que se encuentran en el mercado nacional e internacional.
S O D A V R E S E R y petroquímicos de calidad y a R S “Manufacturar productos O químicos C costo competitivo, en H las cantidades que permitan la capacidad del E R diseño de laslosplantas y/o lineamientos estratégicos cumpliendo y normas de seguridad,corporativos, higiene y D E principios
2.1.2. 2.1 .2. Misión Misi ón
ambiente, para abastecer las necesidades de los insumos de la transformación aguas abajo, y con el compromiso de contribuir al impulso del desarrollo industrial, social y endógeno.” (Pequiven, 2006). 2.1.3. 2.1 .3. Visión Visi ón
“Ser un Complejo Petroquímico reconocido por su confiabilidad operacional, fortaleza técnica, respeto integral a las normas de seguridad, higiene y ambiente; en armonía con su entorno, donde cada trabajador y trabajadora total ” pertenencia en un ambiente de respeto, solidaridad y sienta satisfacción. satisfacción.” (Pequiven, 2006). 2. 2.1. 1.4. 4. Actividad Activi dad económ económica ica
Su oferta al mercado venezolano responde a las estrategias de estimular el crecimiento de un sector industrial competitivo con capacidad para atender las necesidades locales y proyectarse en el de exportación, así como apoyar el desarrollo agrícola nacional dispuesto por el gobierno, a través del Plan Nacional de Siembra.
28
Pequiven tiene una estructura empresarial bastante compleja compuesta por seis empresas filiales y 16 empresas mixtas, cada una de las cuales está orientada a desarrollar actividades operacionales, comerciales y/o financieras. Además, cuenta con una serie de ventajas comparativas que ofrece Venezuela en el área petroquímica: País con abundantes reservas de gas natural.
Posición geográfica favorable para acceder a mercados regionales y
S O D A V R E S E Rinfraestruc S R Disponibilidad de una H imp importante ortante infraestructura tura industrial en áreas clav clavee O C R E para la expansión. D E globales en crecimiento.
En el Complejo Ana María Campos, a partir del Gas Natural y la Sal, se desarrollan tres líneas de productos de naturaleza eminentemente estratégica para el país, cuyos usos y aplicaciones están asociados con la vida diaria de toda la población. Estas líneas son: Cloro-Soda, utilizados como insumo para la purificación del agua y para múltiples usos industriales; Fertilizantes, los cuales apoyan el desarrollo agrícola y a las políticas de abastecimiento alimentario; Plásticos (etileno y propileno), los cuales tienen una gran aplicación en la
elaboración de plásticos en sus más variadas formas. La evolución actual de la empresa se impulsa en cuatro soportes básicos: Ejecución de un programa de expansión operacional iniciado en 1985,
orientado a la diversificación de su producción para cubrir mercados nacionales e internacionales. Implementación de un esquema organizacional basado en unidades
estratégicas de negocio (U.E.N.), contando para el momento con tres, a
29
saber: U.N. Olefinas y Plásticos (Zulia), Fertilizantes (Morón) y Productos Industriales (Anzoátegui). Adopción de de gerencia de ca calidad, lidad, exigiendo capacida capacidadd de liderazgo,
autocrítica, revisión permanente de los procesos, entre otros. Desarrollo de una política agresiva en materia de segu seguridad, ridad, garantizando
la protección de su personal, instalaciones, áreas circunvecinas y ambiente.
S al norte de El parque industrial de la U.N. Olefinas y Plásticos está situado D O
A V R los Puertos de Altagracia, en la Costa S Oriental E del Lago de Maracaibo, E R R S Complejo Ana María Campos. La capacidad de producción alcanza 1 millón O H R E C 200 mil TMA (Pequiven, Visión Corporativa, 1989) cuyas instalaciones básicas son: Olefinas, Cloro Soda, Poli y Monocloruro de Vinilos, la procesadora de D E Gas de Maraven y las Plantas de Fertilizantes (Amoníaco y Urea). Se encuentran además, plantas de servicios industriales, laboratorios, talleres y almacenes que en conjunto funcionan de manera independiente. La importancia de esta U.N. radica en la producción de materia prima
(Olefinas) para el procesamiento “aguas abajo” de resinas termoplásticas, cuya demanda tanto nacional como internacional se incrementa cada día, alcanzando un índice de crecimiento interanual de 6%. Así mismo, los productos derivados son de consumo masivo, manteniendo precio y mercados relativamente estables, y cada vez con mayor demanda. En tal sentido, ofrece insumos a las 738 empresas que engrosan la industria nacional del plástico, al mercado ampliado del Pacto Andino, Europa y Lejano Oriente, cuyos clientes con mayor expectativa son la industria del paquete, construcción y automotriz.
30
2. 2.1. 1.5. 5. Proceso pro duct ductivo ivo
El Complejo Petroquímico Ana María Campos está ubicado en la Costa Oriental del Lago de Maracaibo, estado Zulia, a pocos kilómetros al norte de Los Puertos de Altagracia. Este complejo se extiende sobre un área industrial de 858 hectáreas, siendo uno de los parques industriales más grandes de Venezuela. Su construcción se inicia en 1968, concluyéndose la mayor parte de su infraestructura en 1973. En 1976 aumentó significativamente la expansión de
las actividades petroquímicas venezolanas e impulsó el D aprovechamiento del O S
A V R gas natural como fuente básica de insumos S para Eestas operaciones. Entre 1987 E debido R R a la expansión realizada para S y 1992 crece considerablemente O H C E incrementar la disponibilidad de resinas plásticas en el país. R D E Sus instalaciones se distribuyen en dos fajas de terreno claramente delimitadas. En una faja central están ubicadas las plantas básicas del delimitadas. Complejo: Gas licuado, Olefinas y Cloro-Soda, que sirven para surtir de materia prima a las demás plantas existentes en el Complejo. En el Norte de la faja central se encuentran instaladas las demás plantas pertenecientes a los procesos intermedios y finales de producción. En una de ellas, que ocupa la mayor superficie, se producen Urea/Amoníaco; otras son las plantas de Vinilos, mientras las demás instalaciones existentes pertenecen a Empresas Mixtas (Polinter, Indesca, Química Venoco, Propilven, Cloro Vinilos del Zulia, Olefinas del Zulia) y Empresas Privadas (Estizulia, Praxair y Dow Chemical). Dada la necesidad de recibir y exportar productos y maquinarias de todo tipo, fue esencial la realización de un importante dragado para la circulación de los barcos desde el Tablazo hasta las vías normales de navegación del Lago de Maracaibo, alcanzándose profundidades de hasta 37 pies (11.29 m), lo cual
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permite el atraque de buques de 30 mil toneladas. De igual forma se construyeron 6 muelles para toda clase de embarcaciones, adaptados al tipo de producto y maquinaria que se moviliza y al transporte de trabajadores. Con los materiales extraídos del fondo del Lago se realizó un relleno, el cual formó una península que se le denominó “Península de Ana María Campos”. También fue emprendida la construcción de diversas plantas de generación y suministro de los servicios esenciales del Complejo: aguas, gas natural, electricidad y vapor; como también la construcción de una importante vialidad interna, de un conjunto de almacenes para productos y maquinarias.
Finalmente se emprendió la tarea de instalar las plantas y D ponerlas O S a funcionar.
A V R Para ello, en este proceso el factor decisivo Efue el hombre. En función del S E Ráreas de servicios y edificaciones. Esta R S elemento humano se construyeron las O H C labor fue emprendida para dar como resultado un Complejo Petroquímico que R E representa D un E esfuerzo de importancia para el desarrollo tanto de la región zuliana, como para todo el país. En el Complejo Petroquímico Ana María Campos operan las siguientes instalaciones propias de Pequiven y de varias empresas mixtas, las cuales son:
Planta de Gas Natural Licuado I y II (LGN I y II): Estas plantas
procesan el Gas Natural proveniente del Lago de Maracaibo para producir: Metano el cual se usa como materia prima para la producción de amoníaco y como gas combustible en el Complejo, Etano y Propano que sirven de materia prima a las plantas de Olefinas, y Butano y Gasolina los cuales son enviados a las refinerías de Bajo Grande y Cardón o son vendidos como productos de exportación. Plantas de Amoníaco: En el complejo existen unas plantas gemelas, A y
B para la producción de Amoníaco, de capacidad de producción, según diseño, de 900 TMD cada una, con una pureza de 99.5%, el Amoníaco es insumo fundamental para la producción de Urea, y se obtiene de la
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reacción del hidrógeno, generado a partir de la reformación del gas natural, con el nitrógeno que se libera por combustión del aire, adicionalmente se utiliza vapor de agua como materia prima. Actualmente sólo está en funcionamiento la planta A. Plantas de Urea: Las plantas de Urea están ubicadas en el sector Nor-
Oeste del Complejo Zulia, al sur de la planta de amoníaco y al norte del área de almacenamiento de amoníaco. Estas plantas están diseñadas para producir 1200 TMD de Urea cada una. La Urea, un sólido cristalino, es el resultado de la reacción química entre el Amoníaco líquido y el Dióxido de Carbono gaseoso, ambos suministrados por S las plantas de D O
A V R E S E R R S O H C E R Planta de Cloro-Soda: Esta planta utiliza como materia prima la Sal común D y E Agua desmineralizad Agua desmineralizada, a, de los cu cuales ales mediante un proceso ddee Amoníaco.
descomposición electrolítica se obtienen el Cloro y la Soda Cáustica. La planta de Cloro-Soda está diseñada para producir 40000 TMA de Cloro y 45000 TMA de Soda cáustica, y como subproducto se obtiene adicionalmente Hidrógeno e Hipoclorito de Sodio. Planta de Olefinas I y II: Las plantas de Olefinas están incluidas en el
grupo de las llamadas plantas bá básicas sicas para la operación del Complejo Petroquímico El Tablazo y están situadas en el área central del Complejo. Estas plantas producen Etileno y Propileno a partir de corrientes de alimentación de Etano y Propano provenientes de las plantas LGN y PPE. Las plantas tienen flexibilidad para consumir etano y propano como materia prima, pudiendo operar con esquemas desde un 100% de etano hasta un 100% de propano, pasando por cualquier caso de mezcla en el caso de Olefinas II. Por su parte Olefinas I solo puede procesar hasta un 70% de etano.
33
Purificadora de Etano: Esta planta se cconstruyó onstruyó con el objetivo de
proveer el Etano que sirve de materia prima para la producción de Etileno en las plantas de Olefinas y minimizar así el consumo de propano, con la posibilidad de liberarlo para exportación por parte de PDVSA. La Planta Purificadora de Etano tiene una capacidad de diseño de 270 MTMA de etano. Planta de Vinilos: La unidad de Vinilos esta constituida por tres plantas
de producción, siendo éstas: MVC II, PVC I y PVC II, aunque actualmente sólo están en operación operación MVC II y PVC II. LLaa planta de MVC, dedicada a
S prima o la producción de Monocloruro de Vinilos (MVC) , O materia D
A V R monómero para la fabricación del S Policloruro E de Vinilos. El MVC se E Rprovenientes de las plantas de Olefinas R S obtiene a partir de Etileno y Cloro O H C E R y Cloro-Soda respectivamente, la planta tiene una capacidad de diseño de 130 MTMA D Ede MVC. La otra unidad, la planta PVC se encarga del procesamiento del monómero para transformarlo en el Policloruro de Vinilos (PVC) a partir de MVC y Agua desmineralizada. La planta de PVC
tiene como finalidad satisfacer la demanda local de PVC, atender las necesidades del mercado andino y aumentar la competitividad de la empresa en el mercado de este producto. Planta de Efluentes: La planta de tratamiento está en capacidad de
procesar los desechos líquidos provenientes de las plantas que conforman el Complejo, acondicionándolas a los niveles de calidad permisibles para ser descargados al Lago de Maracaibo. El proceso utilizado es el tratamiento secundario por “lodos activados de alta concentración microbiana”, que permite transformar los desechos en materia estable mediante complejas reacciones bioquímicas. Se Servici rvicios os Industriale Industriales: s: El área de Servicios Industriales es la encargada
de suministrar vapor, agua y energía a cada una de las plantas. Esta área está constituida actualmente por 17 calderas para la generación de vapor,
34
5 generadores de electricidad, una planta productora de agua desmineralizada (Planta CTA), una estación centralizada de aire comprimido y un sistema de bombeo y distribución de agua contra incendio. El criterio de crecimiento de servicios industriales ha sido siempre en función de satisfacer la demanda de servicios de las plantas de proceso ubicadas en el Complejo. El objetivo fundamental de las instalaciones de Servicios Industriales es la de generar y suministrar confiablemente los requerimientos indispensables indispensables de vapor, agua y energía a ca cada da una de las
S O D A V R E S E R S Adicionalmente, se encuentran las R plantas de la Empresas Mixtas (Polinter, O H R E C Indesca, Química Venoco, Propilven, Cloro Vinilos del Zulia, Olefinas del Zulia) y Empresas D Privadas E como Estizulia, la cual produce Poliestirenos; Praxair que plantas de producción del Complejo.
esta destinada a la producción de Anhídrido Carbónico y Dow Chemical la cual está dedicada a la elaboración de Látex. También posee un amplio Terminal lacustre con muelles para sólidos, líquidos, descarga de equipos pesados, descarga de sal y para el atraque de las lanchas que transportan al personal. 2.1.6. Materia prima utilizada
En el Complejo Petroquímico El Tablazo la materia prima fundamental la constituye el Gas Natural, el cual se procesa en las plantas de LGN I y II para producir Metano (materia prima en la producción de Amoníaco y combustible para la generación eléctrica y de vapor), Etano y Propano (materia prima en las plantas de Olefinas I y II), Butano y Gasolina (enviados a la Refinería de Bajo Grande y de Cardón o vendidos como producto de exportación). También se utiliza Sal común como materia prima en la Planta de Cloro-Soda.
35
2.1.7. Productos y servicios obtenidos
Pequiven y sus empresas filiales y mixtas operacionales elaboran más de 40 productos, los cuales han sido organizados en las siguientes líneas: Olefinas y Plásticos: Los productos incluidos en este reglón
corresponden básicamente a materias primas fundamentales para la industria transformadora del plástico, entre las cuales cabe mencionar: Etileno y Propileno. (Empresa mixta Olefinas del Zulia). Polietileno.
o
S O D A V R Polipropileno (Empresa mixta Propilven). E S E R R S Óxido de etileno y Etilenglicol Etile nglicol y MVC. (Empresa mixta Clo Cloro ro Vinilos del O H R E C Zulia). D E (Empresa mixta Polinter).
o
o
Fertilizantes: en esta línea se producen Amoníaco y Urea.
Planta de Cloro-S Cloro -Soda: oda: se obtiene como productos Cloro, Soda Cáustica,
Ácido Clorhídrico, Hidrógeno e Hipoclorito de Sodio. Plantas LGN I y II: en estas se producen Metano, Etano, Propano,
Butano y Gasolina. Planta de Vinilos: se encuentran dos unidades de producción, de las
cuales se obtiene el Monocloruro de Vinilo (monómero utilizado en la fabricación de PVC) y Policloruro de Vinilo. Otra Otrass ins talaciones talaciones y servicios:
En este Complejo funciona la empresa mixta Indesca, la cual se
o
dedica a la investigación y desarrollo tecnológico en el área de plásticos.
36
Un terminal marítimo que comprende comprende cuatro muelles para descarga de
o
sal, para pasajeros, y para el despacho de productos líquidos y sólidos. Plantas de tratamiento de efluentes efluentes y desmineralizadora.
o
o
Suministro de aguas industriales industriales y potable. Plantas para generación generación de vapor y electricidad.
o
Planta de Reuso de Aguas Aguas Servidas (RAS).
o
2. 2.1. 1.8. 8. Estructura Estruct ura o rganizativa
A continuación, se presentan la estructura organizativa D O Sgeneral del
A V R Complejo Petroquímico Ana María Campos, así como también de la Gerencia E S E R de Ingeniería de Mantenimiento: R S de Mantenimiento y de la Superintendencia O H C R E D E GERENTE GENERAL
GERENCIA DE
GERENCIA DE
GERENCIA
GERENCIA
GERENCIA
GERENCIA
PRODUCCIÓN
MANTENIMIENTO
DE SUMINISTRO
DE RRHH
TÉCNICA
AIT
GERENCIA MÉDICA
GERENCIA SHA
GERENCIA
GERENCIA
SERVICIOS
ASUNTOS
GENERALES
PÚBLICOS
GERENCIA
GERENCIA
LEGAL
FINANZAS
Figura No. 1. Organigrama General Complejo Petroquímico Ana María Campos. Fuente: Pequiven (2006).
GERENCIA DESARROLLO SOCIAL
37
GERENTE
SUPERINTENDENTE SUPERINTENDENTE
MTTO. RUTINARIO
MTTO. RUTINARIO
SERVICIOS
OLEFINAS
INDUSTRIALES
SUPERINTENDENTE MTTO. RUTINARIO FERTILIZANTES
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
MTTO. RUTINARIO
MTTO. RUTINARIO
MTTO. RUTINARIO
VINILOS
CLORO SODA
GAS
S O D A V R S E E R R S O H C Figura No. 2. Organigrama Gerencia de Mantenimiento. R E Fuente: Pequiven (2006). D E
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
SUPERINTENDENTE
ESPECIALIDADES
ESPECIALIDADES
PLANIFICACIÓN Y
PLANIFICACIÓN
INGENIERÍA DE
INSTRUMENTACIÓN
MANEJO
ELÉCTRICAS
MECÁNICAS
GESTIÓN
PARADA DE PLANTA
MANTENIMIENTO
DE PRODUCTOS
SUPERINTENDENTE ING. MTTO
SUP. INSPECCIÓN EQUIPOS ROTATIVOS
INSPECTORES EQUIPOS
SUP. INSPECCIÓN EQUIPOS ESTATICOS
INSPECTORES EQUIPOS
SUP. CONFIABILIDAD MECANICA
SUP. CONFIABILIDAD ELECTRICIDAD
SUP. CONFIABILIDAD INSTRUMENTACIÓN
ING. CONFIABILIDAD
ING. ELECTRICISTA
ING. INSTRUMENT.
SUP. GESTIÓN
ANALISTA
Figura No. 3. Organigrama Superintendencia de Ingeniería de Mantenimiento. Fuente: Pequiven (2006).
2.2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
Con el propósito de ampliar los fundamentos teóricos y metodológicos para el desarrollo de este estudio, se tomaron en consideración trabajos de investigación referidos al tema de mantenimiento mantenimiento,, entre ellos se encuentran:
38
Canchica C., Verónica C. (20 (2009). 09). Diseño de un Plan de Ma Mantenimiento ntenimiento Basado en la Metodología del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad para la Flota de Equipos de Carga “Palas Hidráulicas O&K” de la Mina Paso Diablo de Carbones del Guasare, S.A. Trabajo Especial de Grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Maracaibo, Venezuela. El objetivo del Trabajo Especial de Grado fue el de diseñar un plan de mantenimiento basado en la metodología del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad para la flota de equipos de carga, específicamente para las palas hidráulicas O&K, de la mina Paso Diablo de Carbones del Guasare, S.A. Para lograr lo planteado, se comenzó por realizar un diagnóstico de la situación D O S
A
V R actual de la empresa. Posteriormente, se elaboraron los análisis funcionales de E S
E R R S las palas como un todo y de O cada uno de los sistemas que las conforman H R E C basados en los diagramas de Entrada-Función-Salida. Se realizó el análisis de criticidad, se D elaboró E el formato FMECA y se establecieron las estrategias de mantenimiento a implementar para la flota de palas hidráulicas O&K. El presente estudio fue de tipo descriptivo, utilizando técnicas específicas para la recolección de datos, como la observación directa, las entrevistas y los cuestionarios; asimismo, es de tipo explicativo, y según su estrategia, se clasificó como una investigación de campo. En esta investigación, el FMECA resultó una herramienta de gran utilidad, permitiendo la rápida identificación de las tareas de mantenimiento recomendadas para evitar fallas en cada uno de los componentes estudiados, las cuales al ser agrupadas, permitieron elaborar el plan de mantenimiento centrado en confiabilidad. El Trabajo Especial de Grado antes mencionado, representa una contribución significativa a la presente investigación al permitir observar los diferentes aspectos y criterios tomados en cuenta para la realización de un Análisis de Modos, Efectos de Falla y Criticidad (FMECA); para así poder aplicarlo a los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I y observar los aspectos, mencionados anteriormente, en relación a las fallas ocurridas en dichos equipos.
39
Pérez, Fabiola y González, Alexis (2009). Plan de Mantenimiento Preventivo para las Unidades de Transporte, Equipos y Maquinarias en la Empresa Representaciones y Servicios Petroleros, C.A. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Maracaibo, Venezuela. El objetivo general de este trabajo consistió en diseñar un plan de mantenimiento preventivo para las unidades de transporte, equipos y maquinarias en la empresa Representacion Representaciones es y Servicios Petroleros, C.A. Para ello se formuló un modelo enfocado en las maquinarias principales de la empresa, estableciendo criterios tales como: el tipo de equipo, las condiciones
de operación, el comportamiento de las fallas y la D consideración O S de las
A
V R consecuencias de las fallas. Para la construcción E S del modelo se tomaron en
E R R S el nivel de criticidad, los recursos cuenta los componentes del modelo, O H R E C disponibles, entre otros, y se preparó un sistema de indicadores de gestión. La presente investigación D E se clasifica dentro del tipo descriptivo. En relación a la información recolectada y analizada, este estudio fue de tipo mixto; es decir, de campo y documental, al llevar a cabo una observación directa con la realidad y recolectar datos mediante la revisión documental, respectivamente. Finalmente Finalmente,, dicho trabajo fue un diseño no experimental y de tipo transeccional descriptivo, al no manipular de manera directa la variable sino observar su incidencia y características. En este estudio, el análisis de criticidad permitió definir la urgencia de establecer un plan de mantenimiento fundamen fundamentado tado en prioridades dentro del proceso operacional de la empresa, enfocándose en implementar un plan de mantenimiento preventivo en el 90% de las maquinarias de la empresa, las cuales presentaron una alta criticidad. Este trabajo representa un aporte a la presente investigación; puesto que sirve como lineamiento para el proceso de clasificación de los equipos de acuerdo a su criticidad dentro del sistema donde se encuentran; esto, por medio del análisis de criticidad aplicado, que permite establecer una jerarquía en función del impacto global de dichos equipos en el proceso productivo de la Planta Olefinas I.
40
Guerra G., Luis M. (2006). Mantenimiento Centrado en Confiabilidad para una Ensacadora y una Paletizadora de una Planta de Policloruro de Vinilo. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia. Núcleo LUZ-COL. Facultad de Ingeniería. Cabimas, Venezuela. El objetivo general de este trabajo consistió en diseñar un plan de mantenimiento preventivo para la ensacadora y la paletizadora de la Planta PVC II, aplicando el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. Para ello, se comenzó con la identificación de todas las partes y equipos que conformaban el ensacado y paletizado; esto sirvió para diseñar unos formatos, establecer un registro de control de los trabajos de mantenimiento y elaborar un manual de D O S
A
V R procedimiento de las actividades de mantenimiento a realizar. La investigación E S E
describieron R fue de tipo descriptiva; ya que, se R sistemáticamente hechos a O S
H C E R partir de un criterio o modelo teórico; según el propósito, se clasifica como aplicada, y D en E relación a la estrategia utilizada para la recolección de datos corresponde al tipo De campo. Se realizó un procedimiento de análisis de modos y efectos de falla (AMEF) y se describieron las entradas, procesos y salidas de los sistemas identificados en el área. Como métodos de investigación se utilizaron la observación, inducción, deducción, análisis y síntesis. En este estudio, la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad representó un apoyo al proceso de planificación, programación y ejecución de las labores de mantenimiento, permitiendo revisar y generar de manera práctica y rápida, estrategias de mantenimiento para optimizar los recursos y mejorar la disponibilidad mecánica de los equipos de la empresa evaluada. Este trabajo contribuye a ampliar considerablemente los conocimientos sobre mantenimiento preventivo; específicamente, sobre la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, fundamento del cual parte la metodología del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus, a conocer un ejemplo de cómo se arma un modelo, establecer las guías y lineamientos de un plan estructurado de trabajo y a observar su aplicación; de esta forma, poder
41
relacionarlo con la metodología mejorada de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus e identificar los beneficios de esta metodología y tener basamentos que mejoren los resultados de los criterios aplicados.
2.3. BASES BA SES TEÓRICAS TEÓRICAS 2.3.1. Mantenimiento
El Centro Internacional de Educación y Desarrollo (CIED), filial de PDVSA (2002), define al mantenimiento como: “El conjunto de acciones orientadas a
S normal de conservar o restablecer un sistema y/o equipo a su estado D O A V R operación, para cumplir un servicio S E determinado en condiciones E R a las normas de protección integral”. R económicamentee favorables y O económicament de S acuerdo H C E R Para Moubray D E(1997), el mantenimiento se refiere a las “acciones dirigidas a
asegurar que todo elemento físico continúe desempeñando las funciones deseadas”. Asimismo, el mantenimiento industrial se define como el conjunto de actividades inherentes a todo proceso productivo que tiene como fin, conservar y restaurar los equipos a un estándar requerido de operación mediante la aplicación de métodos y técnicas especializadas que garantizan el cumplimiento de su función a cabalidad. (Pequiven, 2000). A partir de los criterios formulados por los autores citados, en relación al concepto de mantenimiento, se puede definir como el conjunto de actividades que se realizan a un sistema, equipo o componente para asegurar que continúe desempeñando las funciones deseadas dentro de un contexto operacional determinado. Su objetivo primordial es preservar la función, las buenas condiciones de operabilidad, optimizar el rendimiento y aumentar el período de vida útil de los activos, procurando una inversión óptima de recursos.
42
2. 2.3. 3.2. 2. Evolución Evoluci ón del m mantenimiento antenimiento
Históricamente, el mantenimiento ha evolucionado a través del tiempo, Moubray (1997), explica que desde el punto de vista práctico del mantenimiento, se diferencian enfoques de mejores prácticas aplicadas cada una en épocas determinadas. Para una mejor comprensión de la evolución y desarrollo del mantenimiento desde sus inicios y hasta nuestros días, distingue tres generaciones, a saber: Primera Generació Generación n
S O D V A en esta época las RMundial, Cubre el período hasta el final de la II S Guerra E E R R S industrias tenían pocas máquinas, O eran muy simples, fáciles de reparar y H C R E normalmente sobredimensionadas. Los volúmenes de producción eran bajos, por lo que los E de parada no eran importantes. La prevención de fallas Dtiempos en los equipos no era de alta prioridad gerencial, y solo se aplicaba el mantenimiento reactivo o de reparación. Se Segund gunda a Generación
Nació como consecuencia de la Segunda Guerra Mundial, se incorporaron maquinarias más complejas, y el tiempo improductivo comenzó a preocupar ya que se dejaban de percibir ganancias por efectos de demanda; de allí la idea de que los fallos de las maquinarias se podían y debían prevenir, idea que tomaría el nombre de Mantenimiento Preventivo. Además, se comenzaron a implementar sistemas de control y planificación del mantenimiento; es decir, las revisiones a intervalos fijos. Tercera Generación
Se inicia a mediados de la década de los setenta, donde los cambios, a raíz del avance tecnológico y de nuevas investigaciones, se aceleran. Aumenta la
43
mecanización y automatización en la industria, se opera con volúmenes de producción más altos, se le da importancia a los tiempos de parada debido a los costos por pérdidas de producción, alcanzan mayor complejidad las maquinarias y aumenta la dependencia de ellas, se exigen productos y servicios de calidad, considerando aspectos de seguridad y medio ambiente, y se consolida el desarrollo del mantenimiento preventivo.
S O D A V R E Mayor disponibilidad y confiabilidad S E SEGUNDA GENERACIÓN R R S O Mayor seguridad H Mayor disponibilidad de la C E R Mejor calidad del producto maquinaria PRIMERA GENERACIÓN PRIMERA Armonía con el medio ambiente Mayor duración de los Reparar en caso Dde E equipos TERCERA GENERACIÓN
•
•
•
•
•
•
•
avería
Maximizar continuidad operacional
•
Menores costos
•
Costos aun menores
•
Figura No. 4. Evolución 4. Evolución del Mantenimiento. Fuente: Moubray (1997).
Como resultado, se comenzaron a implantar sistemas de control y planificación del mantenimiento, los cuales se han llegado a establecer como norma del mismo. Los cambios presentados en la última fase, pueden clasificarse bajo los títulos de nuevas expectativas, nueva investigación y nuevas técnicas. Nueva Nuevass Expectativas
El crecimiento continuo de la mecanización significa que los períodos improductivos tienen un efecto más importante en la producción, costo total y servicio al cliente. Estableciéndose una relación más estrecha entre la condición de la maquinaria y la calidad del producto. Al mismo tiempo, se están
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elevando continuamente los estándares de calidad. Esto crea mayores demandas en la función del mantenimiento. Otra característica en el aumento de la mecanización es que cada vez son más serias las consecuencias de los fallos para la seguridad y/o el medio ambiente. El costo de mantenimiento también está en aumento, en términos absolutos y en proporción a los gastos totales. Como resultado de esto, en sólo treinta años lo que antes no suponía casi ningún gasto, se ha convertido en la prioridad de control de costo más importante. En la Figura No. 4, se muestra cómo han evolucionado las expectativas de las funciones del mantenimiento.
S O D A V R E S E R las creencias más básicas acerca R S La nueva investigación está cambiando O H C E R del mantenimiento. Actualmente existe una mejor conexión entre tiempo que D E funcionando y sus posibilidades de falla. Anteriormente se lleva una máquina Nueva Investigació n
consideraba, simplemente, que cuando los elementos físicos envejecen, tienen más posibilidades de fallar, mientras que un conocimiento creciente acerca del desgaste para el uso durante la Segunda Generación llevó a la creencia general en la “Curva de la Bañera”. Sin embargo, la investigación hecha por la Tercera Generación ha revelado que en la práctica actual no sólo ocurre un modelo de falla, sino seis diferentes.
Nuevas Técnicas
Ha habido un aumento en los nuevos conceptos y técnicas del mantenimiento, estos incluyen: Técnicas de Monitoreo por Condición “Condition Monitoring”, Sistemas Expertos, Técnicas de Gestión de Riesgos, Modos de Fallos y Análisis de los Efectos, Confiab Confiabilidad ilidad y Mantenibilidad.
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2.3.2.1. Tipos de mantenimiento
Para la identificación de la situación de mantenimiento de una empresa, es necesario el conocimiento de los diferentes tipos de mantenimiento existentes en la actualidad, de tal manera que se puedan relacionar con las actividades de mantenimiento llevadas a cabo. Para ello, a continuación se definen los tipos de mantenimiento básicos dentro de una empresa, como lo son: Ma Mantenimiento ntenimiento Correctivo
Según la norma 3049-93 de la Comisión Venezolana de O S Industriales DNormas
A V R (COVENIN) el mantenimiento correctivo, también E denominado Mantenimiento S E atención R R S Por Falla, es aquel que ocurre O como a un sistema productivo cuando H R E C aparece una falla. Su objetivo es mantener en servicio adecuadamente dichos D E su tiempo de parada. La atención a las fallas debe ser sistemas, minimizando
inmediata y por tanto no da tiempo de ser “programada”, pues implica el aumento en costos y de paradas innecesarias de personal y equipo. Duffuaa (2000) define este tipo de mantenimiento como todas aquellas tareas sujetas a fallas que se efectúan sobre una máquina que ha sufrido una avería, con la finalidad de restablecerle la capacidad de cumplir su función.
Mantenimiento Preventivo
Duffuaa (2000) define el mantenimiento preventivo como “el mantenimiento realizado a intervalos predeterminados o con la intención de minimizar la probabilidad de falla o la degradación del funcionamiento del equipo”. Según García (2002) consiste en programar la actuación de la máquina para realizar una serie de trabajos con el objeto de rebajar las fallas y/o reducir la reparación mediante una rutina de inspecciones periódicas y la renovación de elementos averiados o en desgaste.
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PDVSA – CIED (2002) se refiere al mantenimiento preventivo como aquel que consiste en un grupo de tareas planificadas que se ejecutan periódicamente, con el objetivo de garantizar que los activos cumplan con las funciones requeridas durante su ciclo de vida útil dentro del contexto operacional donde se ubican, alargar sus ciclos de vida y mejorar la eficiencia de los procesos. Ma Mantenimiento ntenimiento Pre Predictivo dictivo
Según Amendola (2006) el mantenimiento predictivo “consiste en el análisis
S un fallo de parámetros de funcionamiento cuya evolución permite detectar D O
A V R antes de que este tenga consecuencias más graves”. E S E R R S O H C E R Para García (2002) el mantenimiento predictivo consist consistee en adelantarse a la Ede que se produzca, esto se consigue posible falla D antes con un análisis de las características de la máquina a mantener y la lectura periódica de algunos parámetros, y de esta manera determinar el momento idóneo para realizar las tareas de mantenimiento necesarias antes de que se produzca la falla. Duffuaa (2000) por su parte, lo define como aquella tarea sujeta a condiciones donde se efectúan mediciones periódicas de variables previamente elegidas y, mediante comparaciones sistemáticas, establecer la necesidad o no de efectuar trabajos de mantenimiento. 2. 2.3. 3.3. 3. Mantenim Mantenimiento iento Ce Centr ntrado ado en Confiabil idad Plus (RCM (RCM+) +)
Como se mencionó anteriormente, a partir de la Tercera Generación del mantenimiento
se
desarrollaron
nuevos
conceptos
y
técnicas
de
mantenimiento, producto de los nuevos enfoques orientados hacia disponibilidad, confiabilidad y mantenibilidad de los activos. A tal efecto, se fueron desarrollando igualmente diversas metodologías producto de dichos nuevos enfoques, entre las cuales resalta la de
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Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus (RCM+, por sus siglas en inglés, que significan Reliability Centered Maintenance Plus). Según The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008), el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus es un proceso sistemático que permite preservar las funciones, identificando los modos de fallas con sus causas directas para establecer tareas de mantenimiento que sean eficaces y eficientes para hacer que los activos cumplan el plan estratégico de un negocio; lo cual significa, de manera general, que los activos cumplan las funciones esperadas. Producto de esta definición, el mismo autor propone D ciertas O Sinterrogantes
A V R básicas en función del análisis y finalidad de la Emetodología del Mantenimiento S E R R S Centrado en Confiabilidad Plus. O H C R E 2.3.3. 2.3 .3.1. 1. Las D 7 Pregun Preguntas ásicas as del RCM+ RCM+ E tas BBásic 1. ¿Cuáles son las funciones y los estándares deseados de desempeño del activo en su contexto operacional actual (Funciones)? 2. ¿De qué manera el activo puede dejar de cumplir sus funciones (Fallas Funcionales)?
3. ¿Qué causa cada falla funcional (Modos de Falla)? 4. ¿Qué pasa cuando ocurre cada falla funcional (Efectos de Falla)? 5. ¿En qué formas afecta cada falla funcional (Consecuencias de Falla)? 6. ¿Qué debe hacer para predecir o prevenir cada falla funcional (Tareas Proactivas y Frecuencias)?
48
7. ¿Qué debería hacerse si no se pueden hallar tareas proactivas aplicables (Tareas por Omisión)?
2. 2.3. 3.3. 3.2. 2. Benefici Beneficios os a obtener co con n lla a impl implementación ementación del d el RC RCM+ M+
The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008) expresa que el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus ha sido usado por una amplia variedad de industrias durante los últimos diez años, teniendo como beneficios de su aplicación, los siguientes aspectos: Metodología probada que permite mejorar tanto como O S Doperaciones
A V R E S E R R S O H C E R Reducciones de costo costoss de hasta un 30% y/o aumento de desemp desempeño eño de Dy E entre 2% 18%.
mantenimiento de una empresa.
Retorno de una inversión menor de promedio de 6 meses Vs. 18-24
meses, con la aplicación de otros RCM’s. Genera menos re-t re-trabajo rabajo al introducir filtros previos aall análisis.
Al estar basado en Riesgo-Negocio, disminuye los costos de
implementación, al dedicarse primeramente a los sistemas o activos críticos, generando estos beneficios para el financiamiento de otros proyectos. Su herramienta de criticidad y análisis de oportunidades perdidas son
excelente punto de partida para un plan de control de riesgos. Utiliza herramientas de decisión robustas desarrolladas por proyecto
multi-industria europeo (Macro Project).
49
2. 2.3. 3.4. 4. Análisis Funcion al
El análisis funcional es considerado un elemento fundamental para la aplicación de las metodologías de confiabilidad, jerarquización de sistemas, creación de planes de mantenimiento e inspección y para la toma de decisiones asertivas, ya que es el punto clave para la definición del nivel aceptable de operación de un sistema (Pequiven, 2000). Duran (2005) plantea que el análisis funcional nació como parte del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, para responder varias inquietudes
S Asimismo, observadas en innumerables aplicaciones alrededor del mundo. D O A
V funcional, entre ellas el R afirma que la aplicación de las herramientas de análisis E S E R R S diagrama de Entrada Función Salida, permite O H R E C procesos complejos. D E
una fácil visualización de
Según The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008), para la realización de un análisis funcional de plantas complejas, se consideran los sistemas, subsistemas, equipos y componentes o partes de las mismas, definiendo cada uno de ellos como: Unidades de Proceso: Es la disposición secuencial de sistemas o
subsistemas enlazados que funcionan para suministrar un producto (Ejemplo: Recolección y distribución de Gas, Comprensión de Gas Reformado, entre otros) al manejar y procesar materia prima (Ej. Agua, Gas) e insumos (Ej. Agua, ácidos, aceites, catalizador) o suministrar u producto o servicio (Ej. Metanol, Metorsol, Gas Rico en Hidrógeno). Sistemas: es el conjunto de equipos y elementos interconectados dentro
de las unidades de proceso, que tienen una función específica. (Ej. Acondicionamientoo e Gas, Comprensión de Gas, entre otros). Acondicionamient
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Subsistemas: es el conjunto de equipos y elementos interconectados
dentro de los sistemas, que tienen una función específica. Equipos: es el conjunto de activos que conforman a los sistemas o
subsistemas, y que tienen una función específica. (Ej. Motores, bombas, Calderas, entre otros). Componentes: es el conjunto de partes que conforman a los equipos.
(Ej. Tubos, Codos, Anclajes, Láminas, entre otros).
O Sdescribe dos De la misma manera, The Woodhouse Partnership, Ltd. D(2008)
A V R (2) herramientas fundamentales para llevar S a E cabo un análisis funcional, estas E R R S son: O H C E R D E Diagrama Entrada Función Salida (EFS)
Consiste en un diagrama que permite una fácil visión y definición del proceso o sistema, y sus condiciones normales de operación. PRODUCTOS PRIMARIOS INSUMOS PRODUCTOS SECUNDARIOS SERVICIOS
FUNCIONES
DESECHOS SERVICIOS
CONTROLES
CONTROLES ALARMA AL ARMAS S Figura 5. Diagrama Entrada Función Salida (EFS). Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2000).
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Diagrama de Fluj Flujo o
Es una representación secuencial de alto nivel, donde se muestran las funciones principales que realiza un proceso o sistema. Los bloques son etiquetados como subsistemas funcionales para el sistema, y en el diagrama no deben aparecer equipos.
Subsistema 1
S O D A V R E S E R R S Subsistema 2 Subsistema 3 Subsistema 4 O H E C D E R Figura 6. Diagrama de Flujo. Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
2. 2.3. 3.5. 5. Análisis Anális is de de C Crit ritici icidad dad
Como se definió anteriormente, el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus tiene como principal objetivo el establecer las actividades más efectivas de mantenimiento en función de la criticidad de los activos pertenecientes a un sistema; es decir, al tener plenamente establecidos los sistemas más críticos, se puede establecer de una manera más eficiente la priorización de los programas y planes de mantenimiento; por tanto, para determinar la criticidad de los hornos del área de pirólisis debe hacerse uso del análisis de criticidad. Pequiven (2000) define el análisis de criticidad como “una metodología que permite jerarquizar sistemas, instalaciones y equipos, en función de su impacto global, con el fin de facilitar la toma de decisiones”.
52
Por su parte, Amendola (2006) se refiere al aanálisis nálisis de criticidad como un método que sirve como instrumento de ayuda para la determinación de la jerarquía de los procesos, de los sistemas y de los equipos de una planta compleja, permitiendo subdividir los elementos en secciones que puedan ser manejadas de manera controlada y auditable. Según Duran (2005) el análisis de criticidad es “una metodología que permite establecer la jerarquía o prioridades de procesos, sistemas y equipos, creando una estructura que facilita la toma de decisiones acertadas y efectivas, direccionando el esfuerzo y los recursos en áreas donde sea más importante y/o necesario mejorar la confiabilidad operacional, basado en la realidad D O S
A V R actual”. E S E R R S O H C E The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008) define el análisis de criticidad y/o E R como una herramienta de confiabilidad orientada a análisis de D mejorabilidad
jerarquizar los sistemas, sub-sistemas y equipos, en función de las consecuencias de falla. Fundamentándose en éste último concepto, se desarrollarán los aspectos y requerimientos necesarios para la elaboración del análisis de criticidad en la presente investigación. i nvestigación.
2. 2.3. 3.5. 5.1. 1. Criterio Criterioss establecido establecidoss para el aná anális lisis is d de e criti cidad
Partiendo de la definición referida por The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008), el mismo autor establece que el análisis de criticidad o análisis de mejorabilidad, tiene sus basamentos en la teoría de riesgo que indica: Riesgo = Frecuencia de Falla x Consecuencia de Falla
Ecuación No. 1. Cálculo 1. Cálculo de Riesgo. Fuente: The Woodhouse Partnership Ltd. (2008).
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Sabiendo que: Riesgo: representa costos por año asociados a la operación de un
equipo. Frecuencia de Falla: representa el número de fallas que experimenta en
un (1) año el sistema, sub-sistema o equipo en evaluación. Consecuencia de Falla: representa los costos generados en cada falla
por concepto de producción no realizada, costos de mantenimiento, impacto en la seguridad y el ambiente. Se define matemáticamente D O S como:
A V R S E E R R S O H E C Consecuencia = Consecuencias en Producción + Costos Mtto. + D E R Impacto Ecuación No. 2. Cálculo 2. Cálculo de Consecuencias. Consecuencias. Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
Desarrollada de manera más detallada en la siguiente ecuación: Consecuencia = Frec.Falla x [ (Producción Normal*TFS* % Afectación Producción) +Costo Rep.+ Imp. Seg.+ Imp. Ambiente]
Ecuación No. 3. Cálculo de Consecuencia. Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2000).
La información requerida para el análisis, establecida anteriormente en las ecuaciones, está referida a varios criterios, como lo son: Producción Normal Asociada Asoci ada:: representa la producción aproximada por
día de la instalación.
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Tiempo de Parada Afectando al Sistema (TFS): representa el tiempo
promedio en horas (días) que va desde que el equipo pierde su función y se aplican las tareas de mantenimiento, hasta que está disponible para cumplirla nuevamente. Af Afect ectaci ación ón a lla a Prod Pr od uc ucci ción ón : representa la producción diaria aproximada
porcentual que se deja de obtener, debido a fallas ocurridas. Costo de Reparación: representa el costo promedio por falla requerido
para restituir el equipo a condiciones óptimas de funcionamiento; incluye
S O D A V R E S E R representa la posibilidad de que R S Impacto en la Seguridad Personal: O E C H sucedan eventos no deseados que ocasionen daños a equipos e D E R instalaciones y en los cuales alguna persona pueda o no resultar labor, materiales y repuestos.
lesionada. Impacto Ambiental: representa la posibilidad de que sucedan eventos
no deseados que ocasionen daños a equipos e instalaciones produciendo la violación de cualquier regulación ambiental, además de ocasionar daños a terceros; es decir, daño fuera de la instalación.
2. 2.3. 3.6. 6. Análisis de Modos, Efectos de d e Fa Falla lla y Criti Criticidad cidad (FME (FMECA) CA)
Según Durán (2005) un Análisis de Modos, Efectos de Falla y Criticidad (FMECA, por sus siglas en inglés, que significan Failure Mode, Effects and Criticality Analysis) es un proceso que establece un orden de importancia para
cada modo y causa de falla. De igual forma, observa en detalle las causas de falla y establece de inmediato la estrategia de mantenimiento para cada causa de falla.
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The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008) define el FMECA como un grupo
de actividades realizadas en forma sistemática y sistémica, que permite documentar las funciones, fallas, modos, causas de falla, con sus efectos y consecuencias en los activos, recomienda soluciones a los problemas dados por los modos y causas de fallas, y asegura que todo lo que puede causar problemas en un activo, ha sido reconocido, en función de sus respectivos contextos y objetivos del negocio (causas conocidas). 2.3.6. 2.3 .6.1. 1. P Pasos asos para p ara la Aplic Apl icación ación del FMECA FMECA
Bajo la definición anterior, el mismo autor establece D una serie de pasos O S
A
V para su correcta R sistemáticos que constituyen el proceso del FMECA, E S E R R S son presentados a continuación: elaboración y aplicación, estos O pasos H E C Del Eo R 1. Definir los sistemas a ser analizados y establecer el desempeño normal de confiabilidad requerido (criticidad). 2. Construir los diagramas funcionales para ilustrar cómo están interconectados interconecta dos los diferentes sub-sistemas o equipos. 3. Hacer la lista de los componentes e identificar sus modos de falla.
4. Completar los formatos del FMECA analizando el efecto de cada modo de falla de los sub-sistemas, equipos o componentes, en el desempeño del sistema. 5. Introducir índices de severidad y tasas de falla o rangos, a los formatos del FMECA, y evaluar la criticidad de cada modo de falla sobre la confiabilidad del sistema.
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6. Revisar los formatos del FMECA para identificar niveles de criticidad, y emitir recomendaciones para mejoras de diseño o resaltar áreas que requieren otras acciones o análisis.
2.3.6.2. Requerimientos para la aplicación del FMECA
Modo de Falla
Según la norma JA-1011 de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) un modo de falla es cualquier evento que genera una falla funcional.
S O D A V R La norma 14224 de la Organización Internacional para la Estandarización E S E R R S (ISO) define un modo de falla O como la manera observada de la falla. E C H D E RWoodhouse Partnership, Ltd. (2008) se refiere a un modo Por su parte, The
de falla como “la apariencia, manera o forma como un componente de un sistema se manifiesta por si misma”. Causa de Fall Falla a
Una causa de falla, según ISO-14224 es “la circunstancia durante el diseño, la manufactura o el uso que conlleva a una falla”. Efecto de Falla
SAE JA-1011 define un efecto de falla como lo que pasa cuando un modo de falla ocurre. Según the Woodhouse Partnership, Ltd. (2008) un efecto de falla “es lo que experimenta el responsable de un sistema, como resultado de la ocurrencia de un modo de falla.
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Consecuencias de Falla
Según SAE JA-1011, las consecuencias de falla son las maneras en que se presentan el efecto de un modo de falla o un tema de falla múltiple (evidencia de falla, impacto en la seguridad, el ambiente, capacidad operacional, y los costos directos e indirectos de la reparación. A su vez, The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008) establece que bajo el ambiente de aplicación del FMECA orientado a la base del RCM, las consecuencias de una falla pueden ser del tipo: oculta, seguridad y ambiente,
S O D A V R E S E R R S Diagrama de Compo Compo nentes y Fallas O H C E D E R Partnership, Ltd. (2008) define el diagrama The Woodhouse
operacional o no operacionales.
de
componentes y modos de falla como “una representación estructurada de los distintos componentes componentes o partes de un equip equipo, o, conjuntamente co conn los diferentes modos de falla relacionados a los mismos”.
Figura No. 7. Diagrama de Componentes y Modos de Falla. Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
58
2. 2.3. 3.7. 7. Estrategias de mantenimiento m antenimiento
Según The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008), una vez completados los formatos FMECA, analizando el efecto y las consecuencias de cada modo de falla, se deben establecer las estrategias de mantenimiento, clasificadas de la siguiente forma: Estrategias Proactivas
Son aquellas estrategias que tienen como objetivo evitar las consecuencias
de la ocurrencia de fallas funcionales, bien sea mejorando la S confiabilidad de D O
V A
Rlas fallas. Entre éste tipo de los sistemas o mediante la detección temprana S Ede E R R S estrategias se encuentran las O siguientes tareas: H C E D Ede RProl Ta Tareas reas Prolongació ongació n o
Son todas aquellas tareas que tienen como objetivo la eliminación de raíz de posibles causas de fallas, o una disminución de la frecuencia de las mismas, evitando de este modo que los modos de falla de desencadenen. Dentro de este tipo de tareas, se encuentran: Nuevas Tecnologías, Nuevos Materiales, Lubricantes y Lubricación, Análisis Causa Raíz, Oportunidades Perdidas.
Ta Tareas reas Predictivas Predicti vas
o
Son todas aquellas tareas que miden parámetros que pueden relacionarse con el desarrollo de algunas fallas, y así establecer un punto donde se pueda decir que existe una falla incipiente o falla potencial. Dentro de este tipo de tareas, se encuentran: Medición de Parámetros de Desempeño, Monitoreo de la Condición, Medición de Parámetros de Calidad.
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Tareas Preventivas
o
Son todas aquellas tareas que se establecen para ejecutarlas con una frecuencia fija, como horas de operación, kilómetros recorridos, entre otros. Es necesario el conocimiento de la relación entre la edad o uso del activo y la probabilidad de falla condicional al tiempo. Dentro de estas tareas, se encuentran: Restauración (Overhaul), Cambio o Reemplazo. Estrate Estrategias gias por Omisión
S alternativa Son todas aquellas estrategias que se ejecutan de D no O existir V A
R de fallas funcionales. alguna, aplicable y efectiva, para evitar S la E ocurrencia E R R S Dentro de estas tareas, se encuentran: O H C E D E R Pesquisa de Fallas (Fallas Ocultas) o
Esta tarea consiste en la búsqueda sistemática y programada de fallas ocultas, mediante la prueba de funciones, operando los dispositivos de modo de estar seguros de su correcta operación. Opera Operació ción n hasta lla a Fa Falla lla
o
Esta tarea consiste en operar el equipo hasta que falle, y responsabilizarse de las consecuencias. En este tipo de tareas, existe un riesgo menor a prevención, y la misma no aplica si hay problemas de seguridad o ambiente. Ca Cambio mbio de Diseño
o
Esta tarea consiste en ejecutar cambios menores o mayores, en el diseño de los equipos o sistemas, según el riesgo.
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Combinació n de Tarea Tareass
o
Esta tarea es aplicable cuando existen modos de falla complejos, con diferentes causas de falla. 2.4. SISTEMA SISTEMA DE VARIAB VARIABLES LES
La variable, conjuntamente con sus definiciones y demás características, es presentada a continuación:
S O D A V R E S E Rconfiabilidad. R S Plan de mantenimiento centrado en O E C H D E R 2. 2.4. 4.2. 2. Definic Definición ión conceptual conc eptual 2.4.1. Variable
Proceso sistemático que permite preservar las funciones, identificando los modos de fallas con sus causas directas para establecer tareas de mantenimiento que sean eficaces y eficientes para hacer que los activos cumplan el plan estratégico de un negocio; lo cual significa, de manera general, que los activos cumplan las funciones esperadas. (The Woodhouse Partnership, Ltd., 2008). 2. 2.4. 4.3. 3. Definic Definición ión operacional operacion al
Se refiere al conjunto de acciones y estrategias llevadas a cabo con el fin de que los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I, mediante la aplicación de la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus, permanezcan en óptimas condiciones de funcionamiento de acuerdo a su contexto operacional; aumentando la disponibilidad y confiabilidad de dichos equipos.
61
2.4.4. 2.4 .4. Tabla Tabla de variabl v ariables es
A continuación, se presenta la tabla de variables contenida por los objetivos, variables, dimensiones e indicadores en función del diseño de un plan de mantenimiento para los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I. Tabla No. 1. Operacionalización 1. Operacionalización de la variable. Fuente: Del Castillo (2010).
OBJETI OBJE TIVO VOS S
VAR VARIABLE IABLE
DIME DIMENS NSIO IONE NES S
INDI INDICAD CADOR ORES ES
S O D A de los equipos. Identificar la situación actual V R E S Situación actual de Tipos de de mantenimiento de los E R d S R O a hornos del área de pirólisis C mantenimiento. actividades. H E d i de la Planta Olefinas I. Períodos de l i b D E R a i aplicación. f
Información técnica
Elaborar el análisis funcional para el área de pirólisis de la Planta Olefinas I. Analizar la criticidad de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I.
Analizar los modos, efectos de falla y criticidad en los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I.
n o C n e o d a r t n e C o t n e i
i m n e t n a M e d n a l P
Materia prima.
Servicios y
Análisis funcional.
funciones. Productos primarios
y secundario secundarios. s. Criticidad de hornos.
Frecuencia de fallas.
Consecuenc Consecuencia ia de
fallas. Estándares de
funcionamiento. Fallas funcionales.
Modos,
Efectos de Fallas y
Criticidad de
hornos.
Modos de falla.
Efectos de falla. Consecuenc Consecuencias ias de falla. Criticidad de Fallas.
62
OBJETI OBJE TIVO VOS S
VAR VARIABLE IABLE
DIME DIMENS NSIO IONE NES S
Proponer las estrategias de mantenimiento
que
Componente.
se
Actividad de
deberían implementar en los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I, con el propósito de mejorar su nivel de
confiabilidad
INDI INDICAD CADOR ORES ES
Estrategias de mantenimiento.
mantenimiento. Ejecutor.
Frecuencia.
y
disponibilidad.
S O D A V R E S E R R S O E C H D E R
63
CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO
En el presente capítulo se determinaron aspectos fundamentales dentro de la clasificación y carácter de este estudio, como lo son el tipo de investigación y el diseño de la misma. Asimismo, se estableció la población y muestra para la investigación, las técnicas y procedimientos para la recolección de datos, y las distintas fases del estudio contenidas en todas aquellas acciones llevadas a
S O D cabo para la consecución de los objetivos inicialmente establecidos. A V R E S E R R S O 3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN H C E D E R Según Arias (2006) la investigación descriptiva consiste
en “la
caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de establecer su estructura o comportamiento. Los resultados de este tipo de investigación se ubican en un nivel intermedio en cuanto a la profundidad de los conocimientos se refiere”. Por su parte, Sabino (1996) define que una investigación de tipo descriptiva, desde el punto de vista de los objetivos internos, describe sistemáticamente hechos a partir de un criterio o modelo teórico; permitiendo así, identificar características propias del fenómeno investigado; todo ello referido al nivel de análisis requerido para cubrir los objetivos planteados. De acuerdo a lo anteriormente mencionado, la presente investigación es de tipo descriptivo; ya que, se llevó a cabo una identificación de la situación de mantenimiento de los hornos en el área de pirólisis de la Planta; y posteriormente, una evaluación de dichos equipos por medio de los análisis de criticidad y de fallas. Asimismo, se realizó una descripción de las entradas, procesos y salidas del área identificada, y demás evaluaciones de las variables
64
manejadas en la investigación; para así poder consolidar el plan de mantenimiento de los hornos del área de pirólisis de la Planta. 3.2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Según Hernández y col. (2006) una investigación no experimental es aquella que se realiza sin manipular deliberadamente las variables; es decir, se trata de estudios donde no se hace variar en forma intencional las variables independientes, y así poder observar su efecto sobre otras variables. El investigador se limita a observar fenómenos tal como se dan en su contexto natural, para luego llevar a cabo un análisis sobre los mismos. D O S
A V R E S E descrito, R R S Partiendo de lo anteriormente este estudio muestra dichas O H E C características; ya que, no se tiene influencia alguna sobre las variables, sino D E R que las mismas se identificaron y analizaron según fueron obtenidas en el momento de estudio; referido a esto, se realizó el análisis de fallas identificadas a través de datos históricos, informes de inspección y entrevistas a personal de mantenimiento de la Planta; lo mismo para el análisis de criticidad, y de esta manera poder fundamentar las estrategias de mantenimiento establecidas en los hornos del área de pirólisis de la Planta. Por otra parte, Hernández y col. (2006) expresan que la investigación transeccional descriptiva se refiere a aquel tipo de investigación en el cual se presenta la incidencia y los valores en los cuales se manifiestan una o más variables en un determinado momento. De acuerdo a esto, la presente investigación se determina como de tipo transeccional descriptiva al ser descritos los comportamientos de las distintas variables en un período específico en el tiempo. Sabino (1996) se refiere a la investigación de campo como aquella que se basa en informaciones obtenidas en forma directa de la realidad, mediante el trabajo concreto del investigador y su equipo.
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Según Bavaresco (1996) una investigación de campo es aquella que se realiza en el propio sitio donde se encuentra el objeto de estudio. Ello permite el conocimiento más a fondo del problema por parte del investigador y puede manejar los datos con más seguridad. En relación a lo mencionado, la estrategia utilizada para la recolección de datos de esta investigación corresponde al tipo de campo; ya que, se obtuvieron y analizaron datos proporcionados por operadores, supervisores y demás empleados de la planta, corroborando dicha información en el sitio de trabajo y recolectando demás datos de manera personal y directa al estar en contacto con los sistemas, procesos y equipos estudiados. D O S
A V R E S E Rdocumental “es un proceso basado en R S Según Arias (2006) la investigación O E C H la búsqueda, recuperación, análisis, crítica e interpretación de datos E R secundarios, D es decir, obtenidos y registrados por otros investigadores en fuentes documentales: impresas, audiovisuales o electrónicas”. Por lo anteriormente definido, la presente investigación se considera de tipo documental; ya que, la información referida a los hornos, características del área de pirólisis, históricos de fallas, así como otros aspectos relacionados, se obtuvieron por medio de la revisión y análisis de datos secundarios como manuales de fabricantes, planos del sistema, registro de fallas e informes, entre otros. 3.3. POBLACIÓN POBLA CIÓN Y MUE MUESTRA STRA
Arias (2006) define una población como “un conjunto finito o infinito de elementos con características comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones de la investigación. Ésta queda delimitada por el problema y por los objetivos de estudio”.
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En esta esta inve investigación, stigación, la pob población lación eestá stá ddelimitada elimitada ddentro entro ddel el área de pirólisis de la Planta Olefinas I ubicada dentro del Complejo Petroquímico Ana María Campos; específicamente, contenida por los equipos que conforman el proceso productivo en dicha área, compuesta por siete (7) hornos de pirólisis sencillos: 101-BA, 101-BB, 101-BB, 101-BC, 101-BD 101-BD,, 101-BE, 101-BF y 101 101-BG, -BG, y dos (2) hornos de pirólisis dobles: 201-BH y 201-BI. Únicamente para la realización del análisis de criticidad, fueron considerados todos los equipos pertenecientes a la Planta de Olefinas I (Ver Anexos, Tabla No. 14). De la misma manera, Arias (2006) expresa que si la población, por el
S no existe número de unidades que la integran, resulta accesible en D su O totalidad,
A V R E S E R R S O E C H Por tanto, la población de hornos de pirólisis anteriormente establecida, fue Emanera R total para el estudio de la presente investigación; considerada D de la necesidad de extraer una muestra.
específicamente, para el Análisis de Modos, Efectos de Falla y Criticidad (FMECA). Como se mencionó anteriormente, para el Análisis de Criticidad, fueron considerados todos los equipos pertenecientes a la Planta de Olefinas I. Por otra parte, para el Análisis Funcional, tomando en cuenta que la disposición, contexto y funcionamiento es similar entre los hornos sencillos, como también para el caso de los hornos dobles, se seleccionó un horno de cada tipo para llevar a cabo dicho análisis. Asimismo, las Unidades Informantes estuvieron representadas por supervisores y personal de Mantenimiento, Operación, Planta, Procesos, Inspección, Producción, Seguridad Higiene y Ambiente (SHA) y Confiabilidad Mecánica de la Planta Olefinas I, los cuales son los encargados en dichas áreas de los hornos encontrados en el área de pirólisis de la Planta. A continuación, se presentan la especialidad y nivel de cargo de las personas entrevistadas:
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Tabla No. 2. Personal Entrevistado de Pequiven.
Fuente: Del Castillo (2010).
Especialidades
Nivel
Canti Cantidad dad
Ingeniería de Planta
Supervisor
1
Mantenimiento Mecánico
Supervisor
1
Inspección Equipos Estáticos
Supervisor
1
Inspección Equipos Estáticos
Inspector
4
Ingeniería de Producción
Supervisor
1
1 S O 1 D A Confiabilidad Mecánica Ingeniero R V E S Seguridad, Higiene y Ambien R e E Supervisor 1 tR S O H C Seguridad, Higiene y Ingeniero 1 E Ambiente Automatización Automatizació D E R n y Control de Supervisor 1 Confiabilidad Mecánica
Supervisor
Procesos
Planificación de Mantenimiento
Supervisor
1
Operador
2
Operador
2
Total
18
3.4. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
A continuación, se describen los diversos procedimientos e instrumentos utilizados para recopilar información requerida para el desarrollo de los objetivos de la presente investigación: Observación Documental
Según Sierra (2002) la observación documental se define en las investigaciones y revisiones de las distintas fuentes documentales y datos.
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La observación documental en esta investigación estuvo contenida en la revisión bibliográfica llevada a cabo en los distintos manuales de fabricantes de los equipos, planes y programas de mantenimiento en el área de pirólisis. Asimismo, se obtuvieron datos históricos de fallas, costos de mantenimiento, y demás factores, por medio de la revisión de registros, informes de inspección, sistemas de información computarizados, entre otros documentos. Observación Directa
Méndez (2005) define la observación directa como el D proceso O S mediante el
A V R cual se perciben deliberadamente ciertos S rasgos E existentes en la realidad por E previo R R y con base a ciertos propósitos S medio de un esquema conceptual O H C E definidos generalmente por una conjetura que se quiere investigar. D E R Según Arias (2006) la observación directa es una técnica que consiste en visualizar o captar mediante la vista, en forma sistemática, cualquier hecho, fenómeno o situación que se produzca en la naturaleza, en función de unos objetivos de investigación preestablecidos. Para la presente investigación, se llevaron a cabo dichas observaciones directas mediante las distintas visitas realizadas a la Planta Olefinas I; y específicamente, al área de pirólisis y de esta manera recopilar parte de la información requerida para la identificación de la situación de mantenimiento actual, en dicha área, de los hornos; así como también, para la identificación y conocimiento de los componentes y procesos de los mismos. Entrevista Semiestructurada
Arias (2006) comenta que en la entrevista semiestructurada, aun cuando existe una guía de preguntas, el entrevistador puede realizar otras no contempladas inicialmente. Esto se debe a que una respuesta puede dar origen
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a una pregunta adicional o extraordinaria, caracterizando ésta técnica por su flexibilidad. Según Hernández y col. (2006) las entrevistas semiestructuradas “se basan en una guía de asuntos o preguntas y el entrevistador tiene la libertad de introducir preguntas adicionales para precisar conceptos u obtener mayor información sobre los temas deseados, es decir, no todas las preguntas están predeterminadas”. En este estudio, se elaboraron dichas entrevistas con base en un formato
establecido (Ver Anexos, Tabla No. 15), mas los entrevistados, representados D O S
A
por los supervisores, inspectores y demás S empleados E R Vde la Planta de Olefinas
E
preguntas R R S I, estaban en la libertad l ibertad de contestar realizadas en el momento como O E C H consecuencia de las respuestas dadas; es decir, surgieron interrogantes que D E R no se encontraban en la estructura establecida de preguntas. Esta técnica se
utilizó específicamente para determinar la situación actual de mantenimiento en los equipos del área de pirólisis, al plantear interrogantes relacionadas a las guías y/o manuales de mantenimiento de los hornos, tipos de mantenimiento llevados a cabos y frecuencia de los mismos, entre otros aspectos. 3.5. FASES DE LA INVESTIGACIÓN INVESTIGACIÓN
Para la determinación de las fases de la presente investigación, se identificaron y detallaron cada uno de los procedimientos y actividades llevados a cabo, relacionados a la recopilación, registro y análisis de la información requerida para la realización de los objetivos específicos previamente establecidos. Fase I: Identificación de la situación actual de mantenimiento.
Se investigaron y revisaron dist distintas intas fuentes do documentales cumentales y datos, ccomo omo
planos, manuales de fabricante, programas y planes de mantenimiento,
70
informes de inspección, sistemas de información computarizados, entre otros documentos, relacionados a las actividades y programas de mantenimiento actuales, llevados a cabo en los hornos de pirólisis sencillos y dobles. Se diseñaron instrumentos para realizar entrevis entrevistas tas semiestructuradas a
los supervisores, inspectores, operarios y demás personal relacionado con los procesos de operación, confiabilidad, inspección y mantenimiento de los hornos de pirólisis sencillos y dobles. Se aplicaron las eentrevistas ntrevistas y se analizaron los resultados. D O S
A V R E S E R R S Fase II: Elaboración del Análisis Funcional. O E C H D E Ry revisaron las técnic Se investigaron técnicas as y procedimiento procedimientoss sobre el análisis
funcional, para el conocimiento, entendimiento y manejo del mismo, por medio de la revisión de documentos bibliográficos; entre ellos: Pequiven (2002), Durán (2005) y The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008). Se programaron visitas al campo, para realizar inspecciones visuales a
los hornos, y de esta manera identificar de manera directa los componentes, procesos y demás aspectos relacionados a la función de los mismos. Se investigaron y revisaron dist distintas intas fuentes do documentales cumentales y datos, ccomo omo
manuales de fabricante, análisis llevados a cabo, sistemas de información computarizados, entre otros documentos, relacionados a las funciones, componentes y procesos de los hornos de pirólisis sencillos y dobles. Se elaboraro elaboraronn los diagramas ddee Entrada – Función – Salida, tanto para
la Planta Olefinas I, como para los hornos del área de pirólisis objetos de estudio en la presente investigación.
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Fase III: Análisis de Criticidad.
Se investigaron las técnicas y procedimientos sobre criticidad, para el
conocimiento, entendimiento entendimiento y manejo del mismo, por medio de la revisión de documentos bibliográficos, entre ellos: CIED (2000), Durán (2005), Huerta (2007), The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008). Se investigaron y revisaron dist distintas intas fuentes do documentales cumentales y datos, ccomo omo
informes de inspección, sistemas de información computarizados, normas, entre otros documentos, relacionados a diversos de los factores
Slos equipos considerados para la evaluación de la criticidad de D O
A V R (Frecuencia de Fallas, Costo de Reparación). E S E R R S O E C H Se elaboraron criterios de puntuación para cuantificar cada uno de los E R Dconsiderados factores en el análisis de criticidad (Frecuencia de Falla,
Consecuencias en Producción, Costos Asociados de Mantenimiento, Impacto SHA) y poder llevar a cabo dicho análisis. Se realizaron reuniones ccon on el personal de Ma Mantenimiento, ntenimiento, Ope Operaciones raciones y
SHA, con la ayuda de los criterios de puntuación previamente establecidos, para determinar los valores empleados en el cálculo de la criticidad para cada factor evaluado. Se obtuvieron los resultado resultadoss producto de la evaluación de criticidad criticidad,, los
cuales se aplicaron a la matriz de criticidad y se obtuvo la clasificación de los equipos en crítico, semi-crítico y no crítico. Fase IV: Análisis de Modos, Efectos de Falla y Criticidad.
Se investigaron y revisaron las técnicas y procedimientos sobre el
Análisis de Modos, Efectos de Falla y Criticidad (FMECA), para el conocimiento, entendimiento entendimiento y manejo del mismo, por medio de la revisión
72
de documentos bibliográficos, entre ellos: PDVSA (2002), The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008). Se investigaron y revisaron dist distintas intas fuentes do documentales cumentales y datos, ccomo omo
informes de inspección, sistemas de información computarizados, normas, entre otros documentos, relacionados a las fallas de los hornos, sencillos y dobles, de pirólisis. Se realizaron reuniones con el personal de Operaciones, Inspección,
Confiabilidad, Corrosión, Planta, entre otros, a fin de recopilar información
relacionada a los modos de falla, causas de falla, consecuencias D O S de falla,
A V R tareas de reparación, costos de reparación, E entre otros aspectos, de los S E Rnecesaria para la elaboración de los R S hornos de pirólisis; información O E C H diagramas estructurales de componentes y modos de falla, y para la D E R realización del FMECA. Se elaboró el formato FMECA para el registro y compilación de la
información resultante del aporte de las reuniones realizadas con el personal, y de la revisión documental. Se registró y comp compiló iló la información result resultante ante del aporte de las reuniones
realizadas con el personal y de la revisión documental, en los formatos FMECA elaborados. FASE V: Estrategias de Mantenimiento.
Se llevaron a cabo reuniones con el personal de Operaciones,
Inspección, Confiabilidad, Corrosión, Planta, entre otros, a fin de analizar los resultados obtenidos del FMECA, y definir para cada modo de falla, los procedimientos y estrategias de mantenimiento más adecuadas.
73
Se elaboraron los formatos para el regist registro ro y recopilación del plan de
mantenimiento para los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I. Se registró y compiló la información, en el fformato ormato diseñado, relacionada
a los procedimientos, actividades y recomendaciones referentes al mantenimiento de los hornos sencillos y dobles del área de pirólisis de la Planta Olefinas I.
S O D A V R E S E R R S O E C H D E R
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CAPÍTULO IV RESULTADOS
En este capítulo se presentan los resultados obtenidos luego de la aplicación de la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad en los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I (Pequiven), relacionados a la identificación de la situación de mantenimiento, la elaboración del análisis
S O D criticidad; y finalmente, las estrategias de mantenimiento A propuestas para los V R E S hornos. E R R S O H C E 4.1. SITUACIÓN ACTUAL DE MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO D E R funcional, el análisis de criticidad, el análisis de los modos, efectos de falla y
En primer lugar, se realizó una revisión integral de los programas y planes de mantenimiento establecidos en el SAP (Sistema de Aplicaciones y Productos); producto de esto, se identificó un único plan de mantenimiento preventivo registrado en dicho sistema, dirigido tanto para los hornos sencillos (101-B A/G) como para los hornos dobles (201-BH y 101-BI), en una frecuencia establecida de tres (3) meses y dos (2) meses, respectivamente. Dicho plan contiene cuatro (4) actividades caracterizadas como operaciones de mantenimiento preventivo de los hornos de pirólisis, siendo estas: Realizar Inspección Inicial, Realizar según Reporte de Inspección, Revisión de Instrumentación General y Realizar Inspección Final. El resto de actividades, se establecen como actividades de apoyo necesarias para llevar a cabo las actividades de mantenimiento mencionadas anteriormente, estas son: Acondicionar para Decoquizado, Acondicionar para Inspección, Instalar Alumbrado Provisional, Armar Andamios, Retirar Andamios, Retirar Alumbrado Provisional y Acondicionar para Operación.
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El plan mencionado anteriormente es presentado a continuación como
aparece registrado en el sistema SAP:
S O D A V R E S E R R S O E C H D E R
Figura No. 8. Plan de Mantenimiento para los Hornos de Pirólisis de la Planta Olefinas I. Fuente: Sistema SAP. Pequiven (2010).
Seguido de esto, se llevaron a cabo entrevistas con el personal de Mantenimiento Mecánico, Confiabilidad e Inspección de Equipos Estáticos por medio de los instrumentos diseñados (Ver Anexos, Tabla No. 15), con lo cual se evidenció que el plan de mantenimiento registrado en el sistema SAP (Figura No. 8) no es realizado de acuerdo a lo establecido al no ser adecuado a las condiciones del equipo, además de presentar deficiencias al no establecer actividades de mantenimiento específicas para los modos de falla de los componentes de los hornos de pirólisis; y por el contrario, las actividades de
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mantenimiento son llevadas a cabo según diversas situaciones presentadas, entre ellas:
Frecuentemente, activida actividades des como limpieza, reempla reemplazo, zo, entre otras, son
aplicadas una vez se presentan las fallas en los componentes de los hornos y son reportadas por el personal de operación localizado en el área de pirólisis de la Planta Olefinas I, o por parte del personal de Inspección de Equipos Estáticos de esa misma área.
En otras ocasiones, son realizadas las actividades de inspección
S O D A V R Pirólisis, mas se ejecuta de manera S aleatoria E o cuando el tiempo de la E R R S última inspección realizada es considerable de acuerdo a la opinión y O E C H experiencia de los inspectores; es decir, no se sigue una frecuencia D E R determinada para la realización de dichas inspecciones. utilizando como guía el Plan de Inspección Mayor de los Hornos de
Por otra parte, cuando los departamentos de Produ Producción cción o Ingeniería de
Procesos emiten informes de acuerdo a evaluaciones que realizan los mismos sobre deficiencias en parámetros como el porcentaje de conversión de la materia prima (propano o etano) en producto (propileno o etileno), temperatura de efluentes, entre otros aspectos; de esta manera, identifican los factores causantes de dichas deficiencias reportadas y determinan las actividades necesarias para restablecer la normalidad en los parámetros considerados. En relación al Plan de Inspección Mayor de los Hornos de Pirólisis, antes mencionado, cabe mencionar que el mismo no presenta frecuencias determinadas para llevar a cabo las inspecciones en los diversos componentes de los hornos. Asimismo, éste plan de inspección omite numerosos modos de falla relacionados a los componentes de los hornos, por lo cual, se muestra deficiente en relación al contexto actual de dichos equipos, específicamente, en lo que concierne a los quemadores y serpentines de radiación y convección.
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La situación anteriormente mencionada, también pudo ser verificada por
medio de la revisión de los informes de inspección de los últimos tres (3) años pertenecientes al departamento de Inspección de Equipos Estáticos, en los cuales se detallan las fechas de las inspecciones, actividades realizadas, situación evidenciada y tareas correctivas propuestas o tareas correctivas realizadas, según sea el caso (Ver Anexos, Tabla. No. 16). Referido a esto, entre las actividades de mantenimiento que se llevan a cabo con mayor frecuencia en los hornos, identificadas por medio de la revisión r evisión de los informes de inspección anteriormente mencionados, se encuentran:
S O D A V R Reemplazo/Reparació Reemplazo/Reparación n de tubos S (Zona E de Radiación, Zona de E R R S Convección). O E C H Reemplazo/Reparación de fibra cerámica, ladrillos y material refractario E R y Piso). (Techo, D Paredes
Proceso de dec decoquizado oquizado (Serpentines).
Reemplazo/Reparació Reemplazo/Reparación n de acc accesorios esorios de líneas de suministro.
Limpieza/Reparación/Re Limpieza/Reparación/Reemplazo emplazo de componentes de quemadores quemadores..
Reparación de soldaduras.
Reemplazo/Reparación de soportes.
Asimismo, de acuerdo a los informes y reportes del departamento de Inspección de Equipos Estáticos, fueron identificadas la realización de actividades de mantenimiento, como la Prueba de Martillo, para localizar áreas en los tubos donde ocurren reducciones de espesor, y la Prueba Neumática, utilizada para identificar pérdidas de presión (fugas) en las celdas de los hornos. Del mismo modo, se apreció que las inspecciones visuales (internas y externas) son las actividades más comunes llevadas a cabo para identificar el estado de los componentes, así como también la ocurrencia de fallas en los mismos; aunque nuevamente, se evidenció que las actividades referidas anteriormente no siguen ninguna frecuencia o período de aplicación establecido; es decir, no siguen un plan y/o programa de mantenimiento.
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Finalmente, por me medio dio de la rev revisión isión de los registros históricos y de
evaluaciones llevadas a cabo por los departamentos de Ingeniería de Instalaciones, conjuntamente con el departamento de Corrosión y Materiales, se conoció que para los hornos sencillos, la última rehabilitación fue a finales de 1996, para los hornos 101-BA y 101-BG; y en el primer semestre de 1997, para el resto de los hornos sencillos (101-B B/F). Por su parte, en el caso de los hornos dobles su última rehabilitación fue en Noviembre de 1999 y Junio de 2000, para el horno 101-BI y 201-BH, respectivamente.
S O D A V R En el caso específico de las rehabilitaciones E en los hornos dobles S E R R S evidenció lo siguiente: O E C H D E R del horno 201-BH, sólo fue rehabilitada la zona En la rehabilitación
se
de
radiación (tubos y refractarios), sin la zona de convección (actualmente esta zona tiene más de 23 años en operación). Para el caso de la rehabilitación en el horno 101-BI, la misma también fue llevada a cabo únicamente en la zona de radiación (tubos y refractarios), sin la zona de convección (actualmente esta zona tiene 18 años de operación).
4.2. ANÁLISIS FUNCIONAL Primeramente, se investigaron y revisaron las técnicas y procedimientos sobre el análisis funcional, obteniendo el conocimiento y entendimiento para el manejo del mismo, por medio de la revisión de documentos bibliográficos; entre ellos: Pequiven (2002), Durán (2005) y The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008), determinando éste último como base para desarrollar el análisis. Asimismo, se realizaron visitas al campo, llevando a cabo inspecciones visuales a los hornos, y de esta manera se identificaron de directamente los componentes, procesos y demás aspectos relacionados a la función de los mismos.
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Tomando en cu cuenta enta lo anteriormente mencionado, se inves investigaron tigaron y
revisaron distintas fuentes documentales y datos, como manuales de fabricante, análisis llevados a cabo, sistemas de información computarizados, entre otros documentos, relacionados a las funciones, componentes y procesos de los hornos de pirólisis sencillos y dobles, determinando lo siguiente: La Planta Olefinas I está diseñada para producir 250.000 TMA de Etileno y 127.000 TMA de Propileno, además de generar otros subproductos, a partir del Etano y Propano provenientes de la Planta LGN I/II y la Planta Purificadora de Etano.
S O D A V R Las plantas de LGN suministran el Propano E en estado líquido, el cual se S E R R recibe en los tambores de O la S Planta Olefinas I, los cuales operan como C H E amortiguadores o pulmones a presión de 17,6 Kg/cm y 38°C. Seguidamente, R en los intercambiadores para ser luego enviado a los Dy E es vaporizado calentado 2
hornos. Esta corriente es conocida como propano fresco, y el propano de reciclo se une con el fresco y ambas constituyen la alimentación total hacia los hornos de la Planta de Olefinas I. Además de los productos principales que produce la Planta, ésta genera subproductos, tales como: Hidrógeno, gas residual, Dripoleno y aceite pesado. La Planta de Olefinas I ha sido diseñada para trabajar con tres casos de alimentación a hornos, los cuales se definen a continuación: Caso 100% Propano: como su nombre lo indica, requiere como única
alimentación fresca propano proveniente del límite de batería. Ca Caso so Típico: caracterizado por una alimentación formada por una mezcla
75% molar de propano y 25% molar de etano. Caso Mezcla: en este caso, la Planta opera con una alimentación fresca
70% molar de etano y 30% molar de propano.
80
A continuación, se muestra el diagrama de Entrada – Función – Salida de la
Planta Olefinas I:
Entrada Caso 100% Propano Caso Típico Mezcla Molar de 75% de Propano y 25% de Etano.
Caso Mezcla
Función
Salid Salida a
Craqueo térmico del Propano y el Etano mezclados con vapor en nueve (9) hornos de pirólisis a temperaturas cercanas a los 843°C - 860°C para el Etano, y de 826°C a 843°C para el Propano, con el objetivo de obtener el Etileno y Propileno.
Principales Caso 100% Propano Etileno: 750 TMD. Propileno: 383 TMD.
Caso Típico Etileno: 750 TMD. Propileno: 260 TMD.
S O D A Caso Mezcla V R Etileno: 750 TMD. E S E Propileno: 103 TMD. R R Propano S Procesos de d e Planta Planta O Presión= 17,6 kg/cm H C E Temperatura= - Pirólisis. Secundarios Lavado con Soda. Ambiente D E R Aceite pesado. - Compresión. Porcentaje Molar de 30% de Propano y 70% Etano.
2
Electricidad Vapor Ai Aire re de d e Instr Ins trum ument ento o Ai Aire re de d e Servi cio ci o
- Conversión Acetileno. - Secado. - Fraccionamiento a baja temperatura. - Refrigeración. - Fraccionamiento Propileno/Propano. - Hidrogenación de pesados.
Desechos.
Figura No. 9. Diagrama EFS de la Planta Olefinas I. Fuente: Del Castillo (2010).
Asimismo, se presenta el diagrama de flujo de la Planta Olefinas I, donde se muestra la secuencia de procesos, sirviendo de guía en relación a la estructuración de la planta, de documento base para el análisis y conocimiento de los mismos.
81
S O D A V R E S E R R S O E C H D E R Figura No. 10. Diagrama de Flujo de la Planta Olefinas I. Fuente: Del Castillo (2010).
Más específicamente, dentro de la Planta Olefinas I, se encuentra el área de pirólisis, el cual se compone por siete (7) hornos sencillos (una celda) 101-B A/G y dos (2) hornos dobles (doble celda) 201-BH y 101-BI. La función principal de los hornos es la del proceso de pirólisis o craqueo térmico del etano y propano en forma separada, siendo estos previamente mezclados con vapor de agua a una relación de 0,3 a 0,4 Kg. de vapor/Kg. de hidrocarburo. Las corrientes de etano y/o propano – vapor entran a la sección de conversión del horno (Temp. 200°C) pasando a través de los serpentines para luego dirigirse a través de una tubería externa hacia la zona de radiación, donde alcanza temperaturas cercanas a 843°C para el etano y 826°C a 843°C para el propano. Para el caso particular de los hornos sencillos (101-B A/G) en análisis, se produce el craqueo térmico del propano en un rango de temperatura de 826°C -
82
843°C para lograr un 80% de conversión, y etano en un rango de temperatura de 843°C – 860°C para obtener un 60% de conversión, como se puede apreciar en el diagrama Entrada – Función – Salida que se muestra a continuación:
Entrada Mezcla de vapor e Hidrocarburo 0,3 kg. Vapor/ Kg. HC.
Caso 100% Propano Flujo= 10.750 Kg./h P= 6,14 Kg.f/cm2 T= 65°C
Función
Salid Salida a
Craqueo térmico del propano en un rango de temperatura de 826 - 843°C para lograr un 80% de conversión y etano en un rango de temperatura de 843°C para obtener un 60% de conversión.
Principales Caso 100% Propano Etileno: 3.050 Kg./h. Propileno: 1.987 Kg./h. 2 P = 1,23 Kg.f/cm . T = 826°C - 843°C.
S O D A V R E S Caso Típico Típico E R R Propano / Etano S Caso Típico Típico O H Etileno: 3.213 Kg./h. Propano / Etano C E Propileno: 2.035 Kg./h. Flujo= 11.320 Kg./h 1,23 Kg.f/cm . P= P= 6,14 Kg.f/cm D E R T= 843 °C. T= 115°C 2
2
Secundarios Metano Hidrogeno Butano Acetileno Pesados Coque
Figura No. 11. Diagrama EFS de los Hornos Sencillos de la Planta Olefinas I. Fuente: Del Castillo (2010).
Por su parte, la función de los hornos dobles (201-BH y 101-BI) es la del craqueo térmico del propano a una conversión entre el 75% y 90%, a una temperatura de 826°C a 843°C, y etano en un rango de temperatura de 843°C – 860°C para obtener un 60% de conversión. A continuación, se muestra el diagrama Entrada – Función – Salida correspondiente a los hornos dobles mencionados:
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Entrada Mezcla de vapor Mezcla v apor e Hidrocarburo 0,3 Kg. Vapor/ Kg. HC.
100% Propano Flujo= 17.690 Kg./h P= 6,14 Kgf/cm2 T= 65°C
Función
Salida
Craqueo térmico del propano en un rango de temperatura de 826 - 843°C para lograr entre un 75% y 90% de conversión y etano en un rango de temperatura de 843°C a 860°C para obtener un 60% de conversión.
Etileno: 3.112 Kg./h. Propileno: 1.319 Kg./h. P= 1,23 kgf/cm2. T= 826°C - 843 °C. Subproductos Metano Hidrógeno Butano Acetileno Pesados Coque
S O D A V R E S Dobles de la Planta Olefinas I. Figura No. 12. Diagrama EFS de los Hornos E R R SDel Castillo (2010). Fuente: O H E C D E R 4.3. ANÁL ISIS DE CRITICIDAD CRITICIDAD Primeramente, se investigaron las técnicas y procedimientos sobre el análisis de criticidad, obteniendo así el conocimiento, entendimiento y manejo del mismo, por medio de la revisión de documentos bibliográficos, entre ellos: CIED (2000), Durán (2005), Huerta (2007), The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
Producto de lo mencionado anteriormente, se observó que actualmente, a nivel internacional, se han desarrollado actualizaciones y nuevos métodos para jerarquizar sistemas complejos. Entre estos métodos se encuentra el Análisis de Mejorabilidad o Criticidad, metodología establecida por la empresa The Woodhouse Partnership Ltd., la misma, definida anteriormente en el Marco Teórico de la presente investigación, se determinó como la que se adapta más eficazmente a las condiciones de la Planta Olefinas I.
84
4. 4.3. 3.1. 1. Definic Definición ión de las Ponderaciones Ponderacio nes (Ta (Tabla bla de Critici Crit icidad) dad) El análisis de criticidad aplicado, tiene sus basamentos en la teoría de riesgo, la cual indica:
Riesgo = Frecuencia de Falla x Consecuencia de Falla Ecuación No.1. No.1. Cálculo de Criticidad. Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
Estableciendo así, la Frecuencia de Falla, la cual representa el número de
S O D A V R su parte, la Consecuencia de Falla, expresa Elos costos generados en cada S E de: R R producción no realizada, costos de S horno por cada falla por concepto C H O mantenimiento, impacto en la seguridad y el ambiente. Definiéndose D E R E matemáticamente como: fallas que experimenta en un (1) año cada horno de pirólisis en evaluación. Por
Consecuencia = Consecuencias en Producción + Costos Mtto. + Impacto I mpacto SHA Ecuación No.2. No.2. Cálculo de Consecuencia. Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
Desarrollada de manera más detallada, como se muestra a continuación:
Consecuencia = Frec.Falla x [ (Producción ( Producción Normal*TFS* % Afectación Producción) +Costo Rep.+ Imp. Seg.+ Imp. Ambiente]
Ecuación No. 3. Cálculo de Consecuencia. Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
Los resultados en el análisis de criticidad están definidos como el riesgo asociado a la operación durante un (1) año de los hornos de pirólisis.
85
Asimismo, se investigaron y revisaron distintas fuentes documentales y
datos, como informes de inspección, sistemas de información computarizados, normas, entre otros documentos, para la determinación de los diversos factores considerados para la evaluación de la criticidad de los equipos (Frecuencia de Fallas, Costo de Reparación). Con el objetivo de cuantificar cada uno de los factores mencionados anteriormente y expresar los resultados en $/año, se establecieron las siguientes conversiones:
S O D R V A Evaluación de frecuencias: 1 punto S = 1 E vez/año. (Frecuencia). E R R S Evaluación de tiempo fuera de servicio: 1 punto = 1 hora. (Parada). C H O D E R E Posteriormente, se diseñaron los rangos de valores para cada factor, los Evaluación de consecuencias: 1 punto = 1.000 $. (Consecuencia).
mismos fueron establecidos basándose en el histórico de comportamiento de cada uno de ellos en los últimos tres (3) años de operación de la Planta. La aplicación de la teoría de los puntos permitió diseñar rangos tales que expresaran los escenarios pesimistas, optimistas y más probables; los valores obtenidos fueron posteriormente convertidos a las unidades congruentes según fuera el factor evaluado, a continuación se muestran los rangos definidos:
86
Ra Rangos ngos de Frecuencias
Tabla No. 3. Rangos de Frecuencia Empleados Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
Frecuencia de Fallas Fallas (Falla (Falla que impacte pro producc ducción ión o función del sistema) Menos de 1 vez por año De 1 a 2 veces por año De 3 a 4 veces por año De 5 a 6 veces por año De 7 a 8 veces por año De 8 a 10 veces por año De 10 a 52 veces por año (de una mensual a una semanal) De 53 a 365 veces por año (de una semanal a una diaria) Más de 365 veces por año
Ponderación 0,5 2 4 6 8 10 33 209 365
S O D A V R E S E R R S O C H Los valores empleados en el análisis fueron obtenidos de la información D R ESAP e informes de inspección de equipos (estáticos y contenida en el E sistema rotativos) y, posteriormente validados con el personal de operaciones y mantenimiento de la Planta. Ra Rangos ngos de Consecuencias
Sabiendo que las consecuencias son calculadas según la ecuación No. 2, anteriormente definida, tomando en cuenta el impacto a la producción, los costos de mantenimiento, y el impacto a la seguridad, higiene y ambiente; a continuación, se muestran los rangos establecidos: Consecuencias en la Producción
Las mismas son calculadas según la ecuación No. 4, y representa los costos de producción no realizada asociada a un sistema, subsistema o equipo en un (1) año.
87
Consecuencia en Producción Producción = (Producción Normal Asociada x Tiempo de Pa Parada rada afectando al Sistema x Impacto en Producción) Ecuación No.4. No.4. Cálculo de Consecuencias en Producción Fuente: The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008).
Los rangos de producción normal fueron calculados en base a los principales productos comercializables de la Planta, como lo son el Etileno y Propileno, según el caso de alimentación con 100% propano, caso en el cual se obtienen los mayores valores de producción d de e Propileno. A continuación, se muestra dicha relación:
S O D A Tabla No. 4. Casos de Alimentación Planta Olefinas I R V E S Fuente: Ingeniería de Producción. Pequiven (2010). E R R S O C H Casos de Propileno Etileno (TM) Alim Al iment entaci ación ón (TM) E R E D
Caso 100% Propano
750
383
Caso Típico
750
260
Caso Mezcla
750
103
En la siguiente tabla, se muestran los costos de Etileno y Propileno empleados para el análisis y los rangos obtenidos, respectivamente: Tabla No. 5. Valores de Producción Diaria y Costos de Productos Fuente: Ingeniería de Producción. Pequiven (2010).
Productos Principales
Producción diaria
Unidad
Costo $ x TM
Etileno
750
Tm/día
566
Propileno
383
Tm/día
436
88
Tabla No. 6. Ponderación de Producción Asociada de Etileno y Propileno Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010)
Producción Normal Asociada de Etileno (Incrementos de 125 TMD)
Ponderación/Ocasión
Menos de 125 TMD Entre 126 y 250 TMD Entre 251 y 375 TMD Entre 376 y 500 TMD Entre 501 y 625 TMD Entre 626 y 750 TMD Mas de 750 TMD
Producción Norma Normall As ociada de P Propileno ropileno (Incrementos (Increm entos de 64 T TMD) MD)
1 4 7 10 13 16 19
Ponderación/Ocasión
S O D A V R E S E R R S O C H D E R E
Menos de 64 TMD Entre 65 y 128 TMD Entre 129 y 192 TMD Entre 193 y 255 TMD Entre 256 y 319 TMD Entre 320 y 383 TMD Mas de 383 TMD
1 2 3 4 5 6 8
Tabla No. 7. Ponderación de Tiempo Promedio Afectando a Producción Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010)
Tiempo de Pa Parada rada Afectando al Sistema (T (TFS FS)) Menos de 12 horas (0.5 días) De 13 a 24 horas (de 0.5 a 1 días) De 25 a 48 horas (de 1 a 2 días) De 49 a 144 horas (de 2 a 6 días) De 145 a 240 horas (de 6 a 10 días) De 241 a 360 horas (de 10 a 15 días) Más de 361 horas (más de 15 días)
Ponderación/Ocasión 6 18 36 96 192 300 360
89
Tabla No. 8. Ponderación de Porcentaje de Afectación a la Producción
Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010)
Af ectaci Afect ación ón a Produ Pro ducc cció ió n (Ni (Nivel vel de fflex lexib ib il id idad, ad, r esp espald ald o, spare) por falla en el el sistema si stema (interno) Sin impacto Menos de 10% De 11% a 25% De 26% a 50% De 51% a 75% De 76% a 99% Impacto total
Ponderación 0 0.05 0.18 0.38 0.63 0.88 1,0
Los valores empleados en el cálculo de criticidad, fueron obtenidos de
S O D A V R Easociada y el porcentaje de operaciones definiendo la producción E normal S R R S O afectación a la producción, C Hy con el personal de mantenimiento para la definición del tiempo promedio afectando la producción. D E R E
información suministrada por el personal de experiencia en el área de
Costos Aso ciados de Mante Mantenimiento nimiento
Los mismos fueron calculados según la información almacenada en el sistema SAP, referente a los costos de labor, materiales y repuestos; adicionalmente, para equipos de intervención en parada fueron consultados los registros de valuaciones de la parada de Planta del año 2008. Tabla No. 9. Ponderación de Costos Asociados de Mantenimiento Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
Costo d e Repara Reparación ción (totales labor + materiales, repuestos)
Ponderación
Menos de 5.000 Bs. Entre 5.001 y 10.000 Bs. Entre 10.001 y 20.000 Bs. Entre 20.001 y 40.000 Bs. Entre 40.001 y 60.000 Bs. Entre 60.001 y 80.000 Bs. Entre 80.001 y 100.000 Bs.
1 3 7 14 23 33 42
Mas de 100.001 Bs.
100
90
Impacto en Seguridad del Personal
A continuación, se muestra la ponderación evaluada por la Gerencia de SHA, según la norma de Detección, Registro, Evaluación, Control y Seguimiento de Desviaciones en Campo de PEQUIVEN, soportado por la SI-S19 “Gerencia de Desviaciones” de PDVSA. Tabla No. 10. Ponderación de Impacto en la Seguridad. Fuente: Gerencia de SHA (2006).
Impacto en la Segur Seguridad idad Personal ( Cualqui Cualqui er tipo de daños, heridas, fatalidad )
Ponderación
S O D 5000 V A R E S E R R 2750 S O H C Lesión leve, tratamiento médico extendido, hospitalización o 300 discapacidad temporal. D E R E
Al menos una fatalidad, discapacidad discapacidad total permanente o absoluta Permanente Múltiples lesiones serias, discapacidad temporal o parcial Permanente.
Primeros Auxilios o tratamiento Médico puntual. Sin lesión o efecto a la salud.
100 0
Tabla No. 11. Ponderación de Impacto Ambiental. Fuente: Gerencia de SHA (2006).
Impacto Ambiental Am biental ( Da Daños ños a terceros , fuera de la instalación ) Venteo, Fuga o derrame masivo de Sustancias peligrosas, Daño Ambiental significativo a largo plazo. Escape de
Ponderación 5000
contaminantes hacia un área Extremadamente sensible. Acontecimiento mayor, el cual está está más allá de los recursos de combate disponibles en la instalación. Escape de contaminantes hacia áreas sensibles.
2750
Acontecimiento menor que implica implica impacto ambiental local.
300
Acontecimiento ocurrido dentro dentro del límite de batería, con alto potencial de causar daño ambiental. Genera quejas internas. Acontecimiento ocurrido en en un área determinada de la instalación que no implique impacto ambiental adverso y es manejado con procedimientos operacionales de rutina.
100 0
91
4. 4.3. 3.2. 2. De Defin finici ición ón de la Ma Matri trizz de Criti Criticidad cidad Con el objetivo de definir la matriz que mejor se ajustara a la realidad actual de la planta, se propusieron tres matrices, mostradas a continuación: Propuesta de Matriz No. 1:
Matriz de mejorabilidad de tamaño 5 x 5, donde resultaron un 8,82 % de equipos críticos, 8,26 % de equipos semi-críticos y 83% de equipos no críticos.
S O D A V R E S E R R S O C H D E R E
Figura No. 13. Matriz Propuesta No. 1. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
Figura No. 14. Comparación de Equipos Resultantes de Matriz Propuesta No. 1. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
92
Propuesta de Matriz No. 2:
Matriz de mejorabilidad de tamaño 6 x 6, donde resultaron un 5,8 % de equipos críticos, 17,08 % de equipos semi-críticos y 77,13% de equipos no críticos.
S O D A V R E S E R R S O C H D E R E
Figura No. 15. Matriz Propuesta No. 2. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
Figura No. 16. Comparación de Equipos Resultantes de Matriz Propuesta No. 2. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
93
Propuesta de Matriz No. 3:
Matriz de mejorabilidad de tamaño 6 x 6, donde resultaron un 8,26 % de equipos críticos, 12,9 % de equipos semi-críticos y 79% de equipos no críticos.
S O D A V R E S E R R S O C H D E R E
Figura No. 17. Matriz Propuesta No. 3. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
Figura No. 18. Comparación de Equipos Resultantes de Matriz Propuesta No. 3. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
94
Ma Matri trizz Seleccion Seleccionada ada::
Luego de evaluadas las matrices propuestas por el grupo multidisciplinario fue seleccionada la opción número tres (3), por ser la matriz que mejor se ajusta a la condición actual de la Planta. En la figura anexa, se muestran los valores de criticidad anual asociados a cada cuadro de la matriz:
S O D A V R E S E R R S O C H D E R E
Figura No. 19. Matriz Empleada con Valores de Criticidad por Cuadro. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
95
4. 4.3. 3.3. 3. Re Resul sultados tados de C Crit ritici icidad dad Obtenid Obtenidos os Equipo Equiposs Críticos Crítico s y Semi-Críticos de la Planta Olefinas Olefinas I:
A continuación se muestra la ubicación en la matriz, según las ponderaciones de frecuencia y consecuencias de fallas de los equipos de la Planta Olefinas I:
S O D A V R E S E R R S C H O D E R E
Figura No. 15. Ubicación de Equipos en la Matriz de Criticidad.
Fuente: Del Castillo / Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
Figura No. 20. Matriz de Criticidad de Equipos de la Planta Olefinas I. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
96
Tabla No. 12. Criticidad de los Hornos de Pirólisis de la Planta Olefinas I. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
TPFS
% Af ect aci Afect ación ón Producción
Pérdida Producción
Costos Reparación
Segurida Se guridad d
Ambiente Ambie nte
Consecu Con secuenci encias as
Criticidad Criticidad
Designación Criticidad
1
192
1
192
14,00
5.000
300
5.506
55.060,00
Critico
1
192
1
192
23,00
5.000
300
5.515
55.150,00
Critico
1
192
1
192
14,00
5.000
300
5.506
55.060,00
Critico
10
1
192
1
192
23,00
5.000
300
5.515
55.150,00
Critico
4
1
192
1
192
23,00
5.000
300
5.515
22.060,00
Critico
10
1
192
1
192
14,00
5.000
300
5.506
55.060,00
Critico
4
1
192
1
192
14,00
5.000
300
5.506
22.024,00
Critico
Equipo
Frecuencia de Falla
13
Horno 101-BA
10
14
Horno 101-BB
10
15
Horno 101-BC
10
16
Horno 101-BD
17
Horno 101-BE
18 19
Horno 101-BF Horno 101-BG
O S E R V A D S E R R S O H C E D E R Producción Normal
Nº
20
Horno 201-BH
10
4
192
1
768
23,00
5.000
300
6.091
60.910,00
Critico
22
Horno 101-BI
10
4
192
1
768
23,00
5.000
300
6.091
60.910,00
Critico
97
En la tabla N No. o. 12, se est establecen ablecen los res resultados ultados obtenidos una vez identificados los factores del análisis de criticidad, para cada uno de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I. A su vez, en Anexos (Tabla No. 17), puede observarse la criticidad resultante de todos los equipos de la Planta de Olefinas I. En la matriz de criticidad d de e la figura No. 20, se muestran los treinta (30) equipos críticos, cuarenta y siete (47) equipos semi-críticos y doscientos ochenta y seis (286) equipos no críticos. La misma permite definir con facilidad cuál de los factores evaluados (frecuencia y consecuencia de falla) están
S O D A V R desarrollar las estrategias para mejorar dicha condición. E S E R R S O C H
generando la condición actual de criticidad del equipo, con lo cual se podrán
E R E D
La condición de criticidad del equipo puede ser mejorada por la disminución de los valores ponderados en cualquiera de los dos (2) ejes (frecuencias de fallas y/o consecuencias de fallas), siendo las consecuencias operacionales (en la mayoría de los casos) difíciles de modificar por ser inherentes a las condiciones de diseño de la Planta.
4.4. ANÁLISIS ANÁL ISIS DE MOD MODOS, OS, EFEC EFECTOS TOS DE FALL FALLA A Y CRITICIDAD CRITICIDAD (FMECA) Primeramente, se investigaron y revisaron las técnicas y procedimientos sobre el Análisis de Modos, Efectos de Falla y Criticidad (FMECA), para el conocimiento, entendimiento y manejo del mismo, por medio de la revisión de documentos bibliográficos, entre ellos: PDVSA (2002), The Woodhouse Partnership, Ltd. (2008), estableciendo este último como fundamento para el desarrollo del análisis. Asimismo, se investigaron y revisaron distintas fuentes documentales y datos, como informes de inspección, sistemas de información computarizados, normas, entre otros documentos, relacionados a las fallas de los hornos, sencillos y dobles, de pirólisis.
98
Seguido de esto, se identificaron y listaron los componentes principales
considerados para el FMECA, relacionados a los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I, como se muestra en la siguiente tabla: Tabla No. 13. Componentes de los Hornos de Pirólisis. Fuente: Del Castillo (2010).
Horno de Piróli Pirólisis sis Serpentines (Zona de Radiación) Serpentines (Zona de Convección)
S O D A V Refractario R E S E R R Estructura de Techo S O C H Soportería
Horno de Pirólisis
E R E D
Estructura de Piso Estructura de Paredes Crossover Tuberías Válvulas de Seguridad Pantallas de Aire Secundario Garganta Refractaria Swirler de Aire Registro de Aire Secundario
Horno de
Ring Damper
Pirólisis/Quemadores
Visores de Llama Boquillas de Gas Piloto Bafles de Caja de Viento Sello de Garganta
99
Luego de esto, se determinaron los diferentes modos de falla para cada
componente anteriormente identificado de los hornos, por medio del diagrama de componentes y modos de falla. A continuación, se presentan dichos diagramas con la información relacionada a los modos de falla de cada componente de los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I:
S O D A V R S E E R R S O H C
E R E D
100
S O D A V R E S E R R S O H C E E R D
Figura Figu ra No. 21. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 1.
Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
101
O S E R V A D S E R R S O H C E R E D
Figura Figu ra No. 22. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 2. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
102
S O D A V R E S E R R S O H C E E R D
Figura Figu ra No. 23. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 3.
Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
103
O S E R V A D S E R R S O H C E R E D
Figura Figu ra No. 24. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 4. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
104
S O D A V R E S E R R S O H C E E R D
Figura Figu ra No. 25. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 5. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
105
O S E R V A D S E R R S O H C E R E D
Figura Figu ra No. 26. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 6. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
106
S O D A V R E S E R R S O H C E E R D
Figura Figu ra No. 27. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 7.
Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
107
O S E R V A D S E R R S O H C E R E D
Figura No. 28. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 8. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
108
S O D A V R E S E R R S O H C E E R D
Figura Figu ra No. 29. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 9. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
109
O S E R V A D S E R R S O H C E R E D
Figura Figu ra No. 30. Diagrama de Componentes y Modos de Falla No. 10. Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
110
Posteriormente, se diseñaron los formatos del FMECA (Ver Anexos, Tabla
No. 18), para ello, se consideró toda la información requerida para la aplicación del mismo, dicha información es detallada a continuación:
1. Título: Título: referente al análisis (FMECA) registrado en el formato. 2. Complejo: referente al complejo relacionado a los sistemas, sub-sistemas, equipos o componentes analizados.
3. Planta: referente a la planta relacionada a los sistemas, sub-sistemas,
S O D A V R E S E R R S referente al sistema relacionado a los sub-sistemas, equipos o O C H
equipos o componentes analizados.
4. Sistema:
E R E D
componentes analizados.
5. Sub-sistema: referente al sub-sistemas relacionado a los equipos o componentes analizados.
6. Equipo: referente al equipo relacionado a los componentes analizados. 7. Función: referente a la tarea o desempeño que realiza el sistema, subsistema y/o equipo analizado.
8. Facilitador: referente a la persona que lleva a cabo la recopilación y registro de información en el formato.
9. Supervisor: referente a la persona que supervisa la información registrada en el formato.
10. Fecha: referente al día, mes y año en el cual se llevó a cabo el análisis (FMECA).
111
11. Observaciones: referente a consideraciones tomadas en cuenta al momento de llevar a cabo el análisis (FMECA).
12. No.: referente al número del componente analizado. 13. Componente/Parte: referente al componente o parte analizado. 14. Modo Modo de Falla: evento que genera una falla funcional. 15. Causa de Falla: circunstancia durante el diseño, la manufactura o el uso
S O D A V R E S E R a la forma en la cual se presenta la R S 16. Mecanismo de Deterioro: referente O H que conlleva a una falla.
E R D E
falla, puede ser:
Súbita: cuando se presenta en forma repentina y violenta.
Gradual: cuando sucede en forma progresiva.
Infantil: cuando suceden en el comienzo de la vida útil del componente o parte. Al Aleato eatoriria: a: cuando sucede al azar.
Edad: cuando sucede al final de la vida útil del componente o parte.
17. Efectos de Falla: referente a lo que experimenta el responsable de un sistema, como resultado de la ocurrencia de un modo de falla, contenido por:
(HP): horas de parada afectando al sistema. (TR): tarea de reparación.
(CR): costos de reparación.
(FA): frecuencia anual.
(Sint): síntomas.
112
18.. Consecuenci 18 Consecuencias: as: referente a las maneras en las que se presentan el efecto o impacto de un modo de falla, pueden ser: (S): seguridad.
(O): operación.
(N): no operacional.
(H): oculta.
(A): ambiente.
19. Severidad: Se refiere la gravedad de los costos los cuales se incurrirían
S O D A V R E S E R R S O 1: menos de 1.000 US$. H
para solventar una falla, se clasifica según rangos, como lo son:
E R 2: de 1.001 10.000 US$. Da E
3: de 10.001 a 100.000 US$.
4: más de 100.000 US$.
20. Tarea(s) Tarea(s) Recomend ada(s): actividades de mantenimiento propuestas para los modos de falla.
21. Ejecutor: área o departamento responsable de llevar a cabo las tareas recomendadas.
22. Frecuencia: período que debe transcurrir entre cada aplicación de la tarea recomendada.
Luego de esto, se registró y compiló la información resultante del aporte de las reuniones realizadas con el personal y de la revisión documental, en los formatos FMECA elaborados. A continuación, se presentan los formatos FMECA diseñados con la información registrada relacionada a los modos de falla, aplicado para cada componente analizado.
113
S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
114
O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
115
S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
116
O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
117
S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
118
O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
120
O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
121
S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
122
O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R S E E R R S O H C E R E D
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O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
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S O D A V R E S E R R S O H C E R E D
142
O S E R V A D S E R R S O H C E D E R
143
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4.3.
ESTRATEGIA S DE MANTENIMIENTO
Primeramente, se llevaron a cabo reuniones con el personal de Operaciones, Mantenimiento Mecánico, Inspección de Equipos Estáticos, Confiabilidad Mecánica, Corrosión y Materiales, Planta, entre otros, a fin de analizar los resultados obtenidos del FMECA, relacionados a los modos de falla, procedimientos y estrategias de mantenimiento más adecuadas.
A partir de los resultados obtenidos por el Análisis de Modos, Efectos de Falla y Criticidad (FMECA), se determinaron las estrategias de mantenimiento
S O D A V R registro (Ver Anexos, Tabla No. 19), considerando toda la información E S E R R S relacionada a las estrategias de mantenimiento de los hornos, como: O C H componente, estrategia de mantenimiento recomendada, ejecutor y frecuencia. D E R E
más adecuadas para los hornos de pirólisis. Para ello, se elaboró un formato de
Finalmente, se registró y compiló la información, en el formato diseñado, relacionada a los procedimientos, actividades y recomendaciones referentes al Plan de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad de los hornos del área de pirólisis de la Planta Olefinas I.
En referencia a lo mencionado anteriormente, el plan de mantenimiento diseñado es presentado a continuación:
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CONCLUSIONES
Una vez desarrollado y consolidado cada uno de los objetivos establecidos inicialmente en la investigación, se constató que la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus (RCM+) permitió identificar y determinar las estrategias de mantenimiento más adecuadas para los hornos de pirólisis de la Planta Olefinas I del Complejo Petroquímico Ana María
S O D A V R E S asegurando de esta manera, el beneficio de los mismos en relación E R R S O confiabilidad y disponibilidad. C H D E R E
Campos (Pequiven), por medio de una aplicación sencilla y sistemática, y producto del enfoque de los modos y características de fallas con los equipos, a su
En relación al objetivo referido a identificar la situación de mantenimiento de
los hornos de Pirólisis, se detectó que no existe un plan de mantenimiento como tal, sino una incompleta y deficiente planificación y programación de inspecciones, las cuales no están establecidas acorde a las condiciones del equipo, no se realiza de acuerdo a frecuencias establecidas y al mismo tiempo, se omiten parte de la totalidad de los modos de falla ocurridos en los hornos.
Por otra parte, se llevó a cabo el análisis funcional, por medio de la elaboración del diagrama de flujo y del diagrama Entrada – Función – Salida, por medio de los cuales se identificaron y conocieron todos los aspectos relacionados al proceso productivo de los hornos, así como su relación con los demás sistemas que componen la Planta Olefinas I.
Asimismo, se llevó a cabo el análisis de criticidad, evaluando todos los equipos de la Planta Olefinas I, obteniéndose que todos los hornos de pirólisis (sencillos y dobles) presentaron una alta criticidad, con los siguientes valores: 60.910 (Hornos 201-BH y 101- BI), 55.060 (Hornos 101-B A/C/F), 55.150 (Hornos 101-B B/D), 22.060 (Horno 101-BE) y 22.024 (Horno 101-BG). Los
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resultados permitieron observar parcialmente el estado actual de la Planta Olefinas I, mediante la identificación de los equipos que generaban mayor impacto económico a la organización.
A partir de los resultados obtenidos por el Análisis de Criticidad efectuado, se evidenció la necesidad de desarrollar tareas de mantenimiento adecuadas para los hornos. Mediante la aplicación de la técnica de Análisis de Modos, Efectos, Consecuencias de Fallas y Criticidad (FMECA), se evaluaron los
S O D A V R E S recomendar las tareas más apropiadas E para diseñar el plan de mantenimiento R R S O de los hornos. H C D E R E
componentes analizando las causas, mecanismos de deterioro, efectos y
consecuencias de los modos de falla de los mismos, permitiendo así,
Finalmente, se establecieron las estrategias de mantenimiento más
adecuadas para los hornos, tanto a nivel preventivo, como a nivel correctivo y predictivo, a ser ejecutadas por el personal de Mantenimiento Mecánico, Inspección de Equipos Estáticos, entre otros departamentos, registradas en el Plan de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad.
Por todo lo anteriormente mencionado, se establece que el Plan de Mantenimiento, desarrollado en la presente investigación, obtenido por medio de la aplicación de la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Plus, representa una herramienta fundamental para la consolidación de los objetivos de la empresa orientados a mejorar y optimizar los procesos de mantenimiento de los hornos, aumentando la confiabilidad y disponibilidad de los mismos.
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RECOMENDACIONES
Recomendaciones Recomendacione s para Pequiven:
Es inminente llevar a cabo la rehabilitación total de todos los hornos de
pirólisis (sencillos y dobles) antes de la implementación del plan de mantenimiento propuesto en ésta investigación. i nvestigación.
Cumplir con las frecuencias establecidas en el plan de mantenimiento
S O D A V R resultados considerables en relación S a la E disponibilidad y confiabilidad de E R R S los equipos. O C H D E R E Cumplir con los manuales de Pequiven y fabricantes, en cuanto a los
propuesto en ésta investigación, de tal manera de que puedan obtenerse
procesos de soldadura, reparación, reemplazo e inspecciones predictivas, de los componentes de los hornos.
Llevar un control de la ocurrencia d de e los modos de fallas de los distintos distintos
componentes de los hornos, a fin de tener la información necesaria para determinar la vida útil de los componentes, una vez se aplique el plan de mantenimiento propuesto.
Mejorar y actualizar la información de los componentes componentes de los hornos y
demás equipos, vital para la elaboración de planes de mantenimiento, como:
características
dimensionales,
características
operacionales,
vigencia, entre otros, ya que en muchos casos, la información se encuentra desactualizada, o no existe.
Fomentar en la sección de Confiabilidad Mecánica, la investigación e
implementación continua de herramientas y metodologías de confiabilidad
171
enfocadas a los componentes y modos de falla de todos los equipos de la empresa, adoptando una filosofía preventiva, en lugar de correctiva.
S O D V A R E S E R R S O H C D E R E
172
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Tabla No. 15. 15. Entrevista semi-estructurada. semi-estructurada. Fuente: Del Castillo (2010).
Planta: Olefinas Planta: Olefinas I ENTREVISTA SEMI-ESTRUCTURADA
Equipo: Horno Equipo: Horno de Pirolisis Nombre y Cargo del Entrevistado:
Preguntas
¿Cuál es el procedimiento para realizar las actividades de
S O D A V R E S E R correctivo se re R ¿Qué actividades de m mantenimiento antenimiento realizan alizan en los h hornos ornos S H O de pirolisis? D E R E C mantenimiento en los hornos de pirolisis?
¿Qué actividades de mantenimiento preventivo se realizan en los ho hornos rnos
de pirolisis?
¿Con qué frecuencia se rea realizan lizan d dichas ichas actividades de m mantenimiento antenimiento
preventivo en los hornos de pirolisis?
¿Qué actividades de mantenimiento predictivo se realizan en los h hornos ornos
de pirolisis?
¿Con qué frecuencia se rea realizan lizan d dichas ichas actividades de m mantenimiento antenimiento
predictivo en los hornos de pirolisis?
De exis existir, tir, ¿qué otro tipo de activid actividades ades s se e realizan en los hornos de
pirolisis?
¿Poseen manuales de ma mantenimiento ntenimiento para los h hornos ornos de pirolisis?
183
Tabla No. 16. Informe de Inspección. Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven).
No.
INGENIERIA DE MANTENIMIENTO INFORME DE INSPECCIÓN Y/O EVALUACIÓN PEQUIVEN PARA: ASUNTO:
DE: TIPO DE INFORME PRELIMINAR
FECHA
S O D A V R S E E R R H O S D E R E C DOCUMENTO REFERENCIA REFERENCIA
PLANTA
ÁREA FUNCIONAL
HISTORIAL Y/O ANTECEDENTES ANTECEDENTES
MÉTODOS APLICADOS A LA INSPECCIÓ INSPECCIÓN N Y/O EVALUACIÓN
RAZONES DE LA INSPECCI INSPECCIÓN ÓN Y/O EVALUACIÓN
RESULTADOS
RECOMENDACIONES
ANEXOS
ELABORADO
REVISADO / CONFORME CONFORME
FINAL TAGEQUIPO/INSTALACIÓN
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189 Tabla No. 18. Formato
FMECA.
Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
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Tabla No. 19. Formato
Plan de Mantenimien Mantenimiento. to.
Fuente: Grupo Multidisciplinario de Trabajo (2010).
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S O D A V R E S E R R S O H D E R E C
Figur a No. 33. Horno sencillo 101-BF.
Fuente: Del Castillo (2010). (2010).
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Figur a No. 34. Horno doble 201-BH.
Fuente: Del Castillo (2010).
193
S O D A V R E S E R R S O H E R E C D35. Figur a No. Falta de Acuñamiento en parte superior de la celda (Horno 201-BH). Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven).
Figur a No. 36. Rotura tubo de serpentín de la zona de radiación (Horno 201-BH). Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven). (Pequiven).
194
S O D A V R E S E R R S O H Figur a No. 37. Ruptura de ladrillos refractarios (Horno 101-BF). Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven). D E R E C
Figur a No. 38. Deformación de soportes (Horno 101-BA).
Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven). (Pequiven).
Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven). (Pequiven).
195
S O D A V R E S E R R S O H Figur a No. 39. Deflexión tubos de serpentines (Horno 101-BD). E C D E R Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven). (Pequiven).
Figur a No. 40. Grieta tubo de serpentín (Horno 101-BD).
Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven).
196
S O D A V R E S E R R S O H D E R E C Figur a No. 41. Desprendimiento de refractario (Horno 101-BF).
Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven).
Figur a No. 42. Desprendimiento de módulos de fibra cerámica (Horno 101-BB).
Fuente: Inspección de Equipos Estáticos (Pequiven). (Pequiven).