Waldo Serrano-Congreso ICGA-2012.pdf

8/11/2019 Waldo Serrano-Congreso ICGA-2012.pdf

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I Congreso ICGA 2012 - Bogot, Colombia

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I Congreso en Ingeniera de Confiabilidad y Gestin de Activos

(ICGA-2012)

Ponencia:

Evaluacin de alternativas de inversin para la instalacin defacilidades de mantenimiento en un sistema de bombeo, desde

la estimacin de flujos de caja mediante el modelamiento de ladisponibilidad mecnica.

Ponente:

Waldo Serrano

[email protected]

Avalado por:

INGEMAN(Asociacin para el Desarrollo de la Ingeniera de Mantenimiento)

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ELITE TRAINING INGECONwww.hidroacarburos.com.co www.confiabilidadoperacional.com


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1. Introduccin

2. Fundamentos tericos

3. Modelo propuesto

4. Caso de estudio

5. Recomendaciones

6. Referencias

Contenido


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1. Introduccin


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1. Introduccin

La Recopilacin de datos.

La certeza sobre el futuro.

El valor de la informacin.


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Fundamentostericos

2.1. Fundamentos tericos

de disponibilidad

mecnica

2.2 Fundamentos tericos

financieros


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2.1 Fundamentos tericos de disponibilidad

Confiabilidad

Tiempo operativo

Tiempo requerido para reparar

Disponibilidad

Tasa de falla


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2.2 Fundamentos tericos financieros

Flujo de caja.

Valor presente.

Valor futuro.

Inters.



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3. Modelo propuesto



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3. Modelo propuesto

Modelopropuesto

3.1 Modelo para la

Disponibilidad mecnica

3.2 Modelo financiero

para los flujos de caja



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3. Modelo propuesto

Descripcin general del sistema a estudiar:

A BPrincipal Respaldo



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3.1 Modelo para disponibilidad mecnica

Modelamiento de la disponibilidad del equipo A.D= XABi / (XABi + YABi)



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Modelamiento de la disponibilidad del equipo A.

Se generan nmeros aleatorios u.

Cada u al pasar por una funcin

exponencial toma las caractersticas

de un TPO al cual denominaremos

XA

Se generan nmeros aleatorios r.

Cada r al pasar por una funcin

que se obtiene de los valores

reales de los TRPR sern

denominados YA

La suma de XA + YA = CAi

Se calculan tantos ciclos CAi como para cubrir un tiempo entre

reparaciones y luego se calcula un valor de Disponibilidad D

Se calculan suficientes valores de D como para poder modelar una

funcin que la represente.




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Modelamiento de la disponibilidad del equipo B.

B entrar en operacin al momento en que A deje de hacerlo.

Una vez recuperado A entrar en operacin reemplazando a B,

Los TPO`s del B se irn sumando en cada evento en el cual opere, demanera acumulativa hasta que se presente una falla.

El conjunto A y B fallarn, slo cuando se encuentre operando B y al

presentarse falla en l, no se cuente con A disponible an.

Un ciclo para el conjunto de bombas se define ahora como la sumatoria delos TPO`s del A y B, ms el tiempo que transcurra hasta recuperar la

operacin de cualquiera de las bombas, contado desde el momento de la falla

del sistema.




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Modelamiento de la disponibilidad del equipo B.D= XABi / (XABi + YABi)




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3.2 Modelo financiero para los flujos de caja

Desde los conceptos bsicos de matemtica financiera se aplicarn

metodologas para traer a un tiempo cero flujos de dinero que se encuentran

en el futuros, as como para distribuir en series uniformes en el tiempo

cantidades de dinero puntuales que pueden ser ubicadas en cualquier lugar

sobre la lnea de tiempo.



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4. Caso de estudio



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4. Caso de estudio

4.1 Presentacin general.

4.2 Aspectos generales del caso base.

4.3 Descripcin de alternativas.

4.4 Clculo de la Disponibilidad del caso base.

4.5 Clculo de la Disponibilidad de las alternativas.

4.6 Anlisis financiero del caso base.

4.7 Anlisis financiero de las alternativas.

4.8 Anlisis de resultados.



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4.1 Presentacin general



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4.2 Aspectos generales del caso base

El equipo A es principal y el equipo B opera como respaldo.

El fluido se dirige a las bombas desde una piscina que rene diferentes

corrientes, y los equipos dirigen el flujo hacia una planta de tratamiento

de aguas residuales.

Los equipos A Y B son bombas de tipo vertical que no cuentan confacilidades en campo para su retiro.

Se ha identificado que el 70% de las fallas de las bombas esta asociado

a presencia de slidos en suspensin en las corrientes que llegan a la

piscina.

Se han documentado tanto los tiempos de operacin y los requeridos

para reparar el conjunto de bombas durante los ltimos 10 aos.



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Tener los dos equipos fuera de operacin significa enviar el agua a una

fuente natural sin el debido tratamiento, lo cual se penaliza con multas dehasta USD 1500 hora.

Otros costos asociados a la reparacin de cualquiera de los dos equipos

son:

Costo operacional = USD 13,500

Costos de mantenimiento = USD 22,000

Costos asociados a confiabilidad = USD 65,000

El mantenimiento mayor de los equipos se realiza cada 3 aos con un

costo de USD32000.




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4.3 Descripcin de alternativas

Alternativa 1

Construccin de un puentegra que disminuye el costode mantenimiento yconfiabilidad en un 50%

Inversin requerida de USD145,000.

Alternativa 2

Instalacin de filtros en loscanales de agua de la piscina,con una inversin deUSD310,000

Estas rejillas aumentan ladisponibilidad de los equiposen un 100%

Estas rejillas disminuyen los

costos asociados a laconfiabilidad hasta en un 90%.



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Clculo de la

Disponibilidad

del caso base

4.4.1 Modelamiento del equipo A

4.4.2 Modelamiento del conjunto

AB

Determinar el costo de la multa ambiental que podra llegar a

pagarse como consecuencia de tener los equipos fuera de

operacin.


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Equipo A

Equipo B

Valores tomados para un periodo de 10 aos.

TPO: Tiempo operativo ( tasa de falla ) Se modela desde

una funcin exponencial.

TRPR: Tiempo requerido para reparar ( tasa de reparacin)

se debe encontrar la funcin que mejor la represente.



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4.4.1 Modelamiento de la disponibilidad del equipo A:

a). Determinacin de nmeros aleatorios para tasa de falla A :

Tasa de falla del equipo A: A = Numero de fallas / Intervalo de tiempo.

A = 11 fallas / 10 aos = 1.1 fallas / ao

Con los valores de u obtenidos desde valores aleatorios de una funcinuniforme, es decir desde una calculadora estndar, EXCEL.

Modelando la funcin de A como

una funcin exponencial.

F(x) = u = 1- e A x

XA = - (1/ A) Ln (1 u)



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b). Determinacin de nmeros aleatorios para tasa de reparacin:

Se debe encontrar una funcin que represente el comportamiento de los

TRPR as:



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Funcin Beta:



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En nuestro caso 1 = 1.5, 2=5.41

Se procede a caracterizar la funcin BETA, definindola con un

nmero Y como variable.

El numerador esta dado por: = Y 1.51 (1-Y) 5.41-1 = Y 0,5 (1-Y) 4.41

El denominador =

La integral operada entre 0 y 1, se obtiene un valor de 0.06597, con

lo que se define una funcin Beta as:

F(Y) = r = 15.1572 * YA 0, 5 (1-YA) 4.41



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La suma de XAi + YAi = CAi hasta completar 10 aos.


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Media de 95.3%


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4.4.2 Modelamiento de la disponibilidad del conjunto AB


Si

Criterio para recuperar la D delconjunto AB:

Los TPOS de AB son la suma de los

TPOS consecutivos de A y B, hasta

presentarse un evento del tipo YBi.

Al presentarse un YAi se compara su

duracin con el TPO XBi. mientras

YBi< XBi retoma la operacin A.

Los TPOS de B son acumulables

En el momento de un evento de YBimientras esta en curso un YAi se

compara:

YA2-Si < YB1 Entra A

YA2-Si > YB1 Entra B


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La suma de (TOP AB)i + (TRPR AB)i = CAi

hasta completar 10 aos.

1

0

X AB 1 X AB 2

YAB 1

Ciclo 1

Perodo entre reparaciones generales


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La suma de (TOP AB)i + (TRPR AB)i = CAi

hasta completar 10 aos. (120 meses)

1

0

X AB 1 X AB 2

YAB 1

Ciclo 1

Perodo entre reparaciones generales


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l l d l i ibilid d d l b


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La funcin Weibull con las siguientes caractersticas:

Alfa=253.66

Lambda=1.0045

Delta=0.000001

Donde k > 0 es el parmetro de forma y > 0 es el parmetro de escala de la

distribucin.

La distribucin modela la distribucin de fallos (en sistemas) cuando la tasade fallos es proporcional a una potencia del tiempo:

Un valor k1 indica que la tasa de fallos crece con el tiempo.

4.4 Calculo de la Disponibilidad del caso base.

C l l d l i ibilid d d l b


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Funcin Weibull caracterstica de la distribucin de la Disponibilidad del

conjunto AB

4.4 Calculo de la Disponibilidad del caso base.

Valor de la media de la

Disponibilidad 99.3%

4 4 Cl l d l Di ibilid d d l b


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As las cosas se tiene que en un periodo de 10 aos el tiempo operativo del

conjunto AB ser de 119,6 meses; es decir, que en 10 aos el conjunto no

operar 288 horas, mas menos 3,6 horas. El caso ms crtico estaraalrededor de 292 horas.


4 5 Cl l d l D d l lt ti


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4.5.1 Alternativa 1:

El clculo de la disponibilidad en la alternativa 1 corresponde al

desarrollado para el caso base, esto debido a que en dicha alternativa no

se contempla acciones en pro de su mejora.

4.5.1 Alternativa 2:

Debido a que la instalacin de las rejillas han reportado para sistemas

similares una disminucin de hasta el 90% del costo de mantenimiento y

una garanta del 100% de la disponibilidad del conjunto de equipos, no

aplica un clculo al respecto.

4.5 Clculo de la D de las alternativas

4 6 A li i fi i d l b


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4.6.1. Flujos de dinero en el tiempo:

Costo operacional = USD 13.500 ao.

Costos de mantenimiento preventivo = USD 22.000 ao.

Costos asociados a Confiabilidad = USD 65.000 ao.

Costos del mantenimiento mayor se tiene un valor = USD 32.000 cada 3

aos.

4.6 Anlisis financiero del caso base



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Multa ambiental por No-disponibilidad del sistema durante 292 horas en

un periodo de 10 aos.

Teniendo en cuenta que el valor de indisponibilidad corresponde a un valor

de USD 1500 hora, se encuentra que para el total de horas indicada la

multa se eleva a un valor = USD 438,000 a precio de hoy.




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Multa ambiental por No-disponibilidad del sistema durante 292 horas en

un periodo de 10 aos. = USD 56,732


VP = Valor de la multa a precio de

hoy = USD 438,000.

PP = Valor de las anualidades por

determinar.

i%= Inters estimado para la

operacin 5%.

n. = numero de periodos.

4 6 Anlisis financie o del caso base


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4.6.2. Flujos de dinero consolidados:

Costos anuales = USD 157,232 (incluye costos de operacin,

mantenimiento, confiabilidad y la anualidad por la multa de no disponibilidad).

Costos por mantenimiento general cada 3 aos = USD32.000

4 6 Anlisis financiero del caso base


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En la cual se interpreta que:

VP = Valor presente por determinar.

VF = Valor futuro dado.

i%= Inters estimado para la operacin

5%.n. = numero de periodos.

4 7 Anlisis financiero de las alternativas


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4.7.1 : Anlisis financiero de la alternativa 1:

La alternativa 1 contempla los siguientes flujos de dinero:

Costo de la inversin inicial para instalacin de puente gra

=USD 145,000.

Costo operacional = USD 13.500 ao.Costos de mantenimiento preventivo = USD 11.000 ao.


Costos del mantenimiento mayor se tiene un valor

= USD 32.000 cada 3 aos

Multa ambiental por No-disponibilidad del sistema durante 292 horas

en un periodo de 10 aos = USD 56,732 ao.

4.7 Anlisis financiero de las alternativas



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Valor presente de USD 1,095,276.




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La alternativa 2 contempla los siguientes flujos de dinero:

Costo de la inversin inicial para instalacin de rejillas

= USD 310,000.

Costo operacional = USD 13.500 ao.

Costos de mantenimiento preventivo = USD 22.000 ao.


Costos del mantenimiento mayor se tiene un valor

= USD 32.000 cada 3 aos.




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Valor presente USD 706,431


4 8 Anlisis de resultados


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4.8 Anlisis de resultados

4 8 Anlisis de resultados


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4.8 Anlisis de resultados


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5. Recomendaciones

Recomendaciones


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Recomendaciones

La Alternativa 3, correspondiente a la instalacin de rejillas en los ductos

de agua de las piscinas se presenta como la de menor valor en el tiempocero, aunque al ser comparada con la Alternativa 1 (instalacin del puente

gra) se presenta como la de mayor inversin.

Es importante resaltar que cualquiera de las dos alternativas es mejor

que la situacin actual, sin embargo la alternativa 2, impacta directamenteen aumento de la confiabilidad y por ende de la disponibilidad del equipo,

al ser una accin dirigida a resolver la situacin que origina los eventos

de falla.


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6. Referencias

Referencias


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Referencias

CORDOVA M. J. (2010). Notas de ClaseIngenieria Financiera.

Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniera.

PARRA C. (2011)Anlisis de costo de ciclo de vida y tcnicas de

confiabilidad costo-riesgo beneficio. Programa de educacin ASME

SANCHEZ E.M. (2010). Introduccin a la confiabilidad y anlisis de riesgos.Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniera. Ediciones UNIANDES.

Referencias


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www.ingeman.netReferencias

Muchas gracias

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