SERIE DE WEBINAR
GESTION DE ACTIVOS FISICOS COMO DISEÑAR ALINEADO ALINEADO CON EL CICLO DE VIDA Y EVALUAR OPORTUNIDADES OPORTUNIDADES DE DE MEJORA EN EL DESEMPEÑO DE ACTIVOS FÍSICOS
AGENDA
Presentación de Grupro
Introducción del tema
Introducción a la Gestión de Activos
Diferencia entre GA y Mantenimiento
Ejemplos de simulación aplicado a la GA
Conclusiones
Preguntas
GRUPRO - QUIENES SOMOS GRUPRO es una empresa que fusiona los principales pilares de la industria de hoy: la ingeniería, el mecanizado de alta precisión y robótica, con el objetivo de crear soluciones específicas para cada necesidad, que sean rentables, rápidas y efectivas. Una solución integral formada por 3 divisiones integradas y especializadas
DIVISIÓN INGENIERÍA
DIVISIÓN MECANIZADO
DIVISIÓN ROBÓTICA Y SIMULACIÓN
DIVISIÓN PLM
INTRODUCCIÓN En este WEBINAR usted verá:
Como la gestión de activos (GA) se beneficia a niveles de diseño, operación y mantenimiento.
Identificar las etapas del ciclo de vida del producto donde la simulación puede tener un impacto significativo.
Identificar las oportunidades de mejora potenciales en actividades de diseño, operación y mantenimiento..
Podrá evaluar la capacidad productiva y prever el impacto que tendría en el equipo variaciones en los parámetros de operación.
Podrá realizar mejores memorias de cálculo, evaluar la integridad estructural, estudios de vida remanente, análisis causa raíz, FFS, IBR identificar zonas propensas a grietas, elaborar planes y estrategias de monitoreo de condición y elaborar mejores planes de inspección.
GESTION DE ACTIVOS ISO 55000 LA META DE UNA ORGANIZACIÓN QUE PRODUCES BIENES O SERVICIOS ES GANAR DINERO AHORA Y EN EL FUTURO
SISTEMA DE GESTION DE LA PRODUCTIVIDAD Convertir las iniciativas estratégicas en actividades técnicas, económicas y financieras que permitan obtener mayor valor del activo de manera sustentable.
NOS CENTRAREMOS AQUÍ
BARRERAS DE LA GESTION DE ACTIVOS
el 5% de los empleados de la compañía entienden la estrategia y los objetivos de la compañía
el 25% de los gerentes de activos tienen incentivos conectados con la estrategia de la c ompañía
el 60% de las organizaciones no alinean su presupuesto con la estrategia de gestión de activos.
el 85% de los ejecutivos de gastan menos de 2 hora al mes para discutir la estrategia y el seguimiento
Las barreras de la gestión para el cumplimiento de estrategias
Ausencia o falta de claridad en la visión y misión
Presencia de personal con ideas antiguas en cargos de mando
Las barreras de la dirección que antepone otros intereses
Las barreras de personas con poca cooperación y resistencia al cambio
La barrera de la disponibilidad de recursos (querer MAS con MENOS).
Alinear las estrategias con la VISION, los objetivos y comprometer a toda la compañía garantiza el éxito de la GA
SIMULACION ENFOCADA AL CICLO DE VIDA Nuevas inversiones y diseños centrados el ciclo de vida en el contexto operativo y financiero de la empresa
Aumentar el ciclo de vida de los equipos, alargar su vida útil, reducir costos de operación y mantenimiento
Mitigaciones, reparaciones, reemplazos, deterioro antes de desechar. Maximizar la eficiencia de un activo, gestionar el mantenimiento, implementar monitoreo de condición.
Evaluar parámetros de operación antes, correlacionar el desempeño con el diseño. Evaluar no conformidades durante la construcción o fabricación, anticipar problemas de montaje Mejorar el desempeño y performance en forma anticipada. Alinear el diseño con el ciclo de y con la gestión de mantenimiento
GESTIÓN ACTIVOS VS MANTENIMIENTO ¿GESTION DE ACTIVOS = GESTION DE MANTENIMIENTO? ¿GESTION DE ACTIVOS = GESTION DE OPERACION?
Puja entre mantenimiento y producción
Existe evidencia que la máquina puede fallar
Existe fuerte presión por continuar produciendo
Dificultades de la gestión de mantenimiento:
Conflictos entre las estrategias Ausencia de criterios de priorización
Información pobre y poco útil
Falta de criterios para la toma de decisiones
Gran cantidad de tareas periódicas ineficaces
Sensación de descontrol y riesgo
MANTENIMIENTO – IMPACTO EN LAS UTILIDADES El mantenimiento tiene un impacto directo en la sustentabilidad y rentabilidad del negocio a través de la productividad y costos de operación
¿Cuánto cuesta la máquina?
¿Cuánto tiempo se requiere para su mantenimiento y puesta en marcha?
¿Qué consecuencia podría tener la falla de la máquina?
¿Cuánto produce esa máquina por día?
La función mantenimiento es la encargada de garantizar la disponibilidad requerida al menor costo posible.
. t n a m s o t s o C
R(t) Intervalo de mantenimiento
SIMULACIÓN APLICADA AL CICLO DE VIDA
SIMULACION APLICADA AL DISEÑO Y OPTIMIZACION
SIMULACION COMO UNA HERRAMIENTA DE INGENIERIA
SIMULACION APLICADA A LA OPTIMIZACIÒN DE LOS PROCESOS
SIMULACION APLICADA A LA ETAPA DE CONSTRUCCIÒN
SIMULACION APLICADA DURANTE LA ETAPA DE PUESTA EN MARCHA
SIMULACION APLICADA A LA ETAPA DE OPERACIÓN
SIMULACION APLICADA A LA GESTION DE MATENIMIENTO
SIMULACION APLICADA A LA ETAPA DE REPARACION O RETIRO DE EQUIPOS
CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO
DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN 50
DIESÑO BASE 40 ) W k ( 30 a i c n e t 20 o P
10 0
0
5
10 Mass Flow (kg/s)
15
Mejores diseños(menor potencia) para valor de flujo
20
DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN Diseño optimizado
Diseño original
51% reducción de masa 25% mejora del enfriamiento Design Variant Number
EJEMPLO Orientación de plataforma petrolera La plataforma fue orientada en función de los resultados de simulación basadas en cinco objetivos de diseño:
Ventilación natural en el contexto H y S
Escape de los gases de combustión,
Sensación térmica producto del viento,
Deriva del bote salvavidas ante una emergencia
Solicitaciones mecánicas de su base sumergida.
Resultados
Las funciones de costo para cada objetivo de diseño individual se calcularon y se definió una orientación óptima de la plataforma.
Cumplimento con las normativas de higiene y seguridad
Garantía de menor costo e inconvenientes proyectados durante la operación
EJEMPLO Maximizar el rendimiento de la broca Desafíos del negocio
Mejora la eficiencia de la perforación.
Reducir costos operativos
Mejore la esperanza de vida al reducir el desgaste
Evitar pruebas costosas para obtener conocimientos
Resultados
Se mejoró significativamente de la eficiencia de limpieza por arrastre
Mayor tensión de cizallamiento en la pared corte, un 260%
Se consiguió mejorar la uniformidad del flujo en un 40%
Se identificó la posición optima de los agujeros
Se realizó el estudio de optimización en una noche en una PC de escritorio.
Se redujo la desviación estándar de la velocidad del fluido de referencia de 0.06 a 0.038.
EJEMPLO Diseño de un mezclador de flujo Desafíos del negocio
Mejore la eficiencia del mezclador de flujo
Minimizar la varianza de la concentración
Minimice la caída de presión
Restricciones
Caída de presión
Variables de diseño
Ángulos de rotación de 4 placas
Diseño original
Diseño optimizado
(0, 120, 60, 0)
(15, 0, 0, 180)
Resultados:
Varianza reducida en 99%
var = 0.111 - dP=14,600
var = 0.0013
dP=32,000
EJEMPLO Optimización del consumo de combustible Desafíos del negocios
Calcular el campo de flujo alrededor casco y a través de la hélice
Identificar oportunidades de ahorro de combustible
Resultados
Provee información sobre el flujo del casco
Se evaluó 40 parámetros de diseño
Entregó 4.5% de ahorro de combustible en 6 semanas.
Ahorro de combustible de $ 500k / barco /año
Más de 1,000 buques instalados = ~ $ 500M / año
EJEMPLO Optimización de molienda de carbón Desafíos del negocio: Maximizar el rendimiento del carbón pulverizado a los quemadores y reducir las caídas de presión. Solución: Reducción de la velocidad del aire a través del área de la garganta Distribución de aire más uniforme en la molienda Resultados: Menores costos operativos de los ventiladores y menor desgaste 21% de mejora de rendimiento promedio. El rendimiento máximo aumentó de 22 a 30 TPH
EJEMPLO Reducción de la erosión en separadores Desafíos del negocio
Reducir la erosión en la unidad de extracción de cenizas de una planta siderúrgica.
Analizar la erosión llevada a cabo para determinar la ubicación y la gravedad de la erosión en una unidad de eliminación de cenizas
Resultados
Reducción de la erosión en un 30% con un diseño mejorado
Logró ahorros significativos en costos de mantenimiento
EJEMPLO Separación de partículas por densidad Desafíos del negocio: Determinar la eficacia de separación de partículas (madera + piedras) en función de la densidad
Solución: Análisis combinado de CFD-DEM en STAR-CCM + Facilidad con la importación de geometrías
Resultados: Comparación razonable con experimentos Herramienta para determinar la eficiencia de separación de nuevos diseños
Wood Stone
EJEMPLO Mejoras en el proceso de clasificación Desafíos del negocio
Reducir la segregación de partículas
Correlación del comportamiento del flujo a granel con las propiedades del material de las partículas utilizando el modelo de elementos discretos (DEM)
Explorar el efecto de varios parámetros de diseño, como ángulos de segregación
Resultados
Reducción significativa en el uso de sustancias para medicamentos (510%) en la escala de producción
$500K- $1 MM de ahorro en el proceso para el sistema a gran escala
EJEMPLO Comprender los factores de rendimiento de mezcla Desafíos del negocio
Comprender el comportamiento de mezcla y validar contra datos de laboratorio
Explorar el efecto del tipo y número de impulsores en un eje durante el mezclado
Resultados
Se logró una reducción del 54% en el tiempo de mezcla
Ahorro de $ 1 MM en producto.
Se obtuvo el comportamiento a plena carga a escala la primera vez
Reducción del tiempo al obtener una visión del flujo y el comportamiento de mezcla
EJEMPLO Comprender los factores de rendimiento de mezcla Desafíos del negocio
Comprender el efecto de la altura de llenado en el rendimiento
Comprender los distintos cambios en la superficie y los perfiles de velocidad interna a medida que el nivel pasa por cada impulsor según el nivel de llenado
Resultados
Se identificó los niveles de llenado en los que el rendimiento es óptimo
Se obtuvieron curvas de rendimiento de mezcla contra tendencia a la formación de espuma.
En base a la hidrodinámica, se creó un diagrama de energía cinética de turbulencia para las alturas de llenado. Este diagrama puede servir como base para determinar qué comportamiento se espera para una altura de relleno dada
EJEMPLO Optimización de quemadores industriales Desafíos del negocio
Cumplir los requisitos de rendimiento Térmico y de Proceso
Cumplir con los requisitos de emisión de contaminantes.
Resultados
El nuevo diseño minimiza el CO en un 4.5% y los NOx en un 13% respecto del diseño original
El cambio del ángulo C de inclinación del refractario de 1 a 16 grados muestra una reducción tanto en CO como en NOx. °
°
Se reduce la altura y el volumen de la llama al aumentar el ángulo B de la losa
El espacio A entre los inyectores de combustible afecta la altura de la llama y su volumen. Esto a su vez afecta los valores de emisión de CO y NOx.
EJEMPLO Flujo en quemadores petroquímicos Desafíos del negocio: Minimizar la variación del caudal másico Minimizar la caída de presión Evaluar restricciones de ventilación Límites de presión, geometría Variables de diseño exploradas: Altura y ancho de la sección transversal del conducto Radio de las gargantas de los quemadores Resultados: Obtención de un nuevo diseño que minimiza la caída de presión para cualquier caudal de flujo seleccionado El diseño mejorado redujo la variación del índice de flujo en un 71%
Design 158
Horno de múltiples quemadores
EJEMPLO Mejora de la calidad de leche en polvo Desafíos del negocio
Investigar los detalles de la morfología del aerosol
Resultados
Producción mejorada de la leche en polvo.
Sistema más eficiente energéticamente al reducir el aire caliente inyectado
Menos suciedad, lo que significa más tiempo de operación, menos tiempo de inactividad, menos limpieza, por lo tanto mayor eficiencia.
No se gastó dinero / tiempo en la creación de prototipos, el nuevo sistema se puso en producción de manera mucho más rápida y económica.
Mejora de la calidad del producto (mejor sabor) garantizando condiciones óptimas de secado por pulverización
EJEMPLO Diseño del intercambiador de calor Desafíos del negocio Mejorar el intercambiador de calor submarino Maximizar la disipación de energía (aceite de enfriamiento)
Restricciones: Altura, espesor de la pared de la tubería (resistencia) Grupos, Número de tubos, espaciado, altura, caudal, material
HX Height
Resultados: Diseño robusto descubierto con un 33% de temperatura de salida inferior Descubrieron que la altura y el caudal del intercambiador de calor eran las variables dominantes. 5 Groups 1 Tube/Group MaxHeight
4 Groups 4 Tubes/Group MaxHeight
3 Groups 3 Tubes/Group MaxHeight
Diseños que cumplen los requisitos
EJEMPLO Intercambiador de calor
Los procesos que ocurren dentro de los de un calentador son fenómeno acoplado.
Estos calentadores son muy complejos para diseñar y de operar.
La transferencia de calor de los quemadores en el calentador debe ser preciso para transferir lo suficiente calor sin causar daños a los tubos o reacciones de coque no deseadas dentro de los tubos.
El flujo dentro del serpentín podrían ser multifase o podría inducir vibraciones no deseadas. Esto agrega una mayor complejidad al problema.
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SERVICIOS Y NUEVAS OPORTUNIDADES ANALISIS DE ESFUERSOS - Ofrecer análisis de esfuerzos de componentes estructurales de equipos en condiciones reales de operación. ANALISIS DE FALLAS – Ofrecer estudios para identificar la causa raíz de una falla y proponer las medidas necesarias para prevenir su reaparición. Se puede integrar inspecciones del equipo en terreno que abarca el análisis de la estructura, caracterización de materiales, planes de mantenimiento, etc. EVALUACION DE VIDA UTIL – Ofrecer estudios de vida útil de una es tructura que se evalúa en función de los mecanismos de falla presentes, tales como: fatiga, corrosión, creep, etc.. Basado en los resultados ofrecer actualizaciones de los planes de inspección y mantenimiento. ANALISIS DE VIBRACIONES - Ofrecer análisis de vibraciones y estudiar las fuerzas dinámicas y la respuesta que estas generan en los equipos. La aplicación más frecuente de esta técnica en entornos industriales es el diagnóstico y monitoreo de la condición mecánica de máquinas rotatorias y móviles. Permite definir y diseñar mecanismos de mitigación y minimiz ar las vibraciones por resonancia.
SERVICIOS Y NUEVAS OPORTUNIDADES APTITUD PARA EL SERVICIO FFS - Ofrecer servicios de evaluación de aptitud para el servicio (FFS, del inglés Fitness For Service) para certificar la operación segura y c onfiable de equipos de proceso con deterioro, por un periodo de tiempo deseado. INSPECCION BASADA EN RIESGO RBI – Gestionar el costo de mantener la integridad de un activo y el riesgo que se está dispuesto a asumir c omo consecuencia de un evento que produce su no disponibilidad. Está íntimamente ligada a las acciones de mantenimiento o inspección que se realicen. PLANES DE INSPECCION – Ofrecer servicios de elaboración de planes de inspección con base en el conocimientos y comprensión de los factores operacionales, estructurales y ambientales que inciden en la aparición de fallas y de las herramientas disponibles para su predicción. Poder definir correctamente dónde, cómo y con qué frecuencia se debe desarrollar la inspecc ión. SIMULACION DE PROCESOS - La dinámica de fluidos computacional CFD y los modelos de elementos discretos DEM permiten simular procesos y fenómenos complejos en los que la opción de ensayos y prototipos significa un costo financiero alto y largos tiempos para obtener resultados útiles.
SIMULACION APLICADO A FFS - API 579
INSPECION RBI COMO GESTION DE ACTIVOS
¿Cuánto cuesta un accidente?
¿ Cuánto estaría dispuesto a invertir para evitarlo?
¿ Cuánto invierte hoy para evitarlo?
Si la criticidad es H o E, se deberá realizar un análisis más detallado, que podría estar fuera del alcance del RBI estándar.
Si es N, no es necesario realizar una inspección formal y desperdiciar recursos.
¿ Conoce todos los modos de fallas de un equipo?, ¿Tiene experiencia?, ¿ Está seguro?
Las técnicas de simulación pueden ayudar a calcular ESFUERZOS y confirmar o descartar MODOS DE FALLAS
ISO 17359 COMO GESTION DE ACTIVOS Monitoreo de condición y diagnostico de máquinas para incrementar su confiabilidad Estrategia dirigida a identificar y evitar los modos de falla.
Identificación de las funciones de un equipo
Análisis de criticidad del equipo
Análisis de modo de falla – efecto y criticidad
Definir variables a ser monitoreadas para identificar un síntoma
Seleccionar técnica y tecnología que pueda medir la variable
Seleccionar la frecuencia con la que se va a medir
Definir la ubicación de la medición, en que parte de la máquina.
Definir la línea base en condición normal
Registrar y llevar tendencias de las mediciones
Diagnosticar y hacer un pronostico de la severidad del equipo.
Establecer una acción que restituya la condición normal de funcionamiento del equipo
EJEMPLO Monitoreo de la condición mecánica
EJEMPLO Monitoreo de la condición mecánica
EJEMPLO Fallas de operación y mantenimiento DEFECTOS DE MONTAJE
EROSION EN CAÑERIAS
EJEMPLO Fallas de operación y mantenimiento SOLDADURA EN BRIDAS
ACOMETIDAS
CODOS Y CURVAS
EJEMPLO Desincorporación y reemplazo de equipos DESGASTE
CORROSION
AMPOLLAS Y ABOLLADURAS
CONCLUSION
El valor de la simulación reflejado en el proceso de gestión de activos físicos es invaluable en la medida que se implemente en forma extensiva y masiva.
Los beneficios potenciales pueden tener un impacto significativo en la productividad y competitividad de la compañía.
Mediante una adecuada implementación y uso de estas herramientas de simulación el retorno de inversión puede alcanzarse en un corto periodo de tiempo.
