INGENIERÍA DE LA FIABILIDAD 2015 ESTACIÓN DE BOMBEO Y MEDICIÓN DE CRUDO

Transcripción

1 ESTACIÓN DE BOMBEO Y MEDICIÓN DE CRUDO ANÁLISIS DE FIABILIDAD DE SISTEMAS COMPLEJOS PROMOTORES Ing. Xavier Mauricio Moscoso Jurado- xaviermoscoso@hotmail.com Ing. Ángel José Ramírez Alomia- ssatiar@hotmail.com Ing. Edgar Patricio Guevara Avalospatricioguevara_1967@hotmail.com Ing. Hernán Camilo Samaniego Santillán- h.samaniego@hotmail.com Ing. Darwin Bladimir Maiquiza Saquinga- darwinms01@gmail.com DIRECTOR M. Sc. Ing. Luis Felipe Sexto. lsexto@radical-management.com 1

2 En este trabajo se ha tomado como referencia a una Empresa de prestación de servicios petroleros, la misma que luego de realizar los diferentes procesos de tratamiento de crudo, hasta obtener el producto en especificaciones requeridas, según las regulaciones o requerimientos establecidos por los entes gubernamentales del País, es necesario bombear este crudo, desde las instalaciones (Facilidades), hasta el lugar de entrega (Terminal de recepción de producto y Almacenaje), esto se los realiza durante las 24 horas del día, los 365 días al año. Por tal motivo se ha realizado un estudio sobre la fiabilidad de sistemas complejos o importantes, del bombeo de crudo, ya que se involucra posibles pérdidas económicas para la Empresa, si el o los equipos del sistema, dejaren de operar. Para el bombeo de crudo tratado y en especificaciones se requiere: 3 tanques de almacenamiento. - TK1 / TK2 / TK3 3 bombas booster. - Pb1 / Pb2 / Pb3 4 medidores de crudo - M1 / M2 / M3 / M4 3 bombas de transferencia - P1 / P2 / P3 1. DEFINICIONES: Tanques de Almacenamiento: Son tanques cilíndricos de techo flotante, con una capacidad de almacenamiento de ,00 bls de crudo, en especificaciones. Bombas Booster: Son bombas centrífugas que tienen la capacidad de bombear el crudo desde el tanque de almacenamiento hasta la succión de las bombas de transferencia, con esto tenemos flujo continuo a una presión requerida para el funcionamiento de las bombas de transferencia. Medidores de crudo: Equipos que miden la cantidad de producto (crudo), que pasa, para el bombeo hacia la terminal; estos medidores son de desplazamiento positivo. 2

3 Bombas de Transferencia: Son bombas centrífugas multi-etapas, con una potencia del motor eléctrico de 1200 HP y un flujo de bl/día, las mismas que bombean el crudo hacia la terminal. PROCESO DE BOMBEO Y MEDICIÓN DE CRUDO 2. TASAS DE FALLO DE LOS COMPONENTES. Tomada de los datos operativos y por los registros de mantenibilidad de los equipos, se ha procedido a obtener los fallos registrados de los componentes para este contexto operacional. 3

4 Tasa de fallo (λ): λ = Número de fallos Tiempo de operación = 1 MTBF Fiabilidad (R): R (t) = e λt 3. TASAS DE FALLO DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO: Para realizar el cálculo de la tasa de fallo vamos a considerar el período de un año y luego se puede observar que en los datos y registros, los tanques no presentan fallos en ese período. Entonces: - Horas de operación de los tanques: 8760 horas. - # de fallos en los tanques de almacenamiento TK1 / TK2 / TK3 = 0 Tasa de fallo(λ) = = 0 Fiabilidad (R 8760 h ) = e (0)(8760) = 1 = 100% TANQUES DE ALMACENAMIENTO horas op. # fallos λ (8760) R(8760) TK % TK % TK % 4. TASAS DE FALLO DE LAS BOMBAS BOOSTER: Para realizar el cálculo de la tasa de fallo vamos a considerar el período de un año y luego se puede observar que cada bomba booster ha fallado una sola vez durante el año; es necesario indicar que en este sistema están operando siempre dos bombas booster y una permanece en stand by. Entonces: - Horas de operación de las bombas booster: 8760 horas. - # de fallos de las bombas booster: Pb1 = 1 Pb2 = 1 Pb3 = 1 4

5 Tasa de fallo(λ) = = 0, Fiabilidad (R 8760 h ) = e (0, )(8760) = 0,999 = 99,9% BOMBAS BOOSTER horas op. # fallos λ (8760) R(8760) Pb , ,999 99,9% Pb , ,999 99,9% Pb , ,999 99,9% 5. TASAS DE FALLO DE LOS MEDIDORES DE CRUDO: Para realizar el cálculo de la tasa de fallo vamos a considerar el período de un año y luego se puede observar que cada medidor de crudo ha fallado una sola vez durante el año; es necesario indicar que en este sistema están operando siempre dos medidores de crudo y dos permanecen en stand by. Entonces: - Horas de operación de los medidores de crudo: 8760 horas. - # de fallos de los medidores de crudo: M1 = 1 M2 = 1 M3 = 1 M4 = 1 Tasa de fallo(λ) = = 0, Fiabilidad (R 8760 h ) = e (0, )(8760) = 0,999 = 99,9% MEDIDORES DE CRUDO horas op. # fallos λ (8760) R(8760) M , ,999 99,9% M , ,999 99,9% M , ,999 99,9% M , ,999 99,9% 5

6 6. TASAS DE FALLO DE LAS BOMBAS DE TRANSFERENCIA DE CRUDO: Para realizar el cálculo de la tasa de fallo vamos a considerar el período de un año y luego se puede observar que cada bomba de transferencia de crudo ha fallado quince veces durante el año, en estos fallos se han considerado tanto en las bombas como en el motor eléctrico; es necesario indicar que en este sistema están operando siempre dos bombas de transferencia de crudo y una permanece en stand by. Entonces: - Horas de operación de las bombas de transferencia de crudo: 8760 horas. - # de fallos de las bombas de transferencia de crudo: P1 = 1 P2 = 1 P3 = 1 Tasa de fallo(λ) = = 0, Fiabilidad (R 8760 h ) = e (0, )(8760) = 0,998 = 99,8% BOMBAS DE TRANSFERENCIA DE CRUDO horas op. # fallos λ (8760) R(8760) P , ,998 99,8% P , ,998 99,8% P , ,998 99,8% 7. DIAGRAMA DE BLOQUES: Se presenta los resultados en un diagrama de bloque para tratar de reducir a sistemas serie paralelo por las ventajas que desde el punto matemático, representan los mismos. 6

7 8. FUNCION DE LA FIABILIDAD RESULTANTE m R s = [1 (1 λ i ) n i] i=1 Donde: R s = Fiabilidad resultante n i = número de equipos que deben colocarse λ i = Fiabilidad de cada equipo 9. FIABILIDAD DEL PROCESO DE BOMBEO Y MEDICIÓN DE CRUDO Luego de haber obtenido la fiabilidad de cada uno de los equipos del sistema de bombeo y medición de crudo, se procede a simplificarlo a un diagrama en serie para de esta manera poder determinar la fiabilidad de todo el proceso. 7 Como la fiabilidad es la misma en ramal de nuestro sistema, se tiene:

8 FIABILIDAD EN EL SISTEMA DE TANQUES: Rtk123 = (1-( )³)= % FIABILIDAD EN EL SISTEMA DE BOMBAS BOOSTER: Rpb123 = (1-( )³)= % FIABILIDAD EN EL SISTEMA DE MEDIDORES DE CRUDO: Rm1234 = (1-( ) 4 )= % FIABILIDAD EN EL SISTEMA DE BOMBAS DE TRANSFERENCIA: Rtk123 = (1-( )³)= % 8

9 10. DIAGRAMAS DE BLOQUES SIMPLIFICADO. 11. FIABILIDAD DEL SISTEMA. CONCLUSIONES: - Como podemos observar en este ejemplo, se presenta REDUNDANCIA PASIVA de los equipos (cuando el elemento redundante está en funcionamiento solo cuando ocurre el fallo del elemento principal, es decir el equipo es duplicado completamente;, por lo tanto la inversión inicial tendrá un rubro muy importante, sin embargo justifica de manera importante, los ingresos económicos durante la operación continua de los mismos. - La confiabilidad es alta en este sistema ya que influye en los ingresos económicos de la empresa (parte de ganancia). - El costo de barril producido $ 42,00 y la producción diaria de petróleo de la Empresa es de bls/día, por lo tanto la pérdida económica por hora en la producción de petróleo es de: $ ,00 por hora. 9