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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECNICA
PROPUESTA DE MEJORAS BASADAS EN LA APLICACIN
DE AMEF Y ACR DE LOS EQUIPOS CRTICOS DEL
SISTEMA DE INYECCIN NITRGENO YDQ180KHR
CASO: GRUPO PETROAMERICA, MATURN ESTADO
MONAGAS
Elaborado por:
BR. CARLOS JAVIER OJEDA MEJAS
C.I.: 20.342.934
Trabajo de grado presentado ante la Universidad de Oriente como requisito
parcial para optar al ttulo de:
INGENIERO MECNICO
Puerto La Cruz, Mayo de 2016
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECNICA
PROPUESTA DE MEJORAS BASADAS EN LA APLICACIN
DE AMEF Y ACR DE LOS EQUIPOS CRTICOS DEL
SISTEMA DE INYECCIN NITRGENO YDQ180KHR
CASO: GRUPO PETROAMERICA, MATURN ESTADO
MONAGAS
ASESORES:
_______________________ _______________________Ing. Lino Camargo
Asesor AcadmicoIng. Gary CabreraAsesor Industrial
Puerto La Cruz, Mayo de 2016
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECNICA
PROPUESTA DE MEJORAS BASADAS EN LA APLICACIN
DE AMEF Y ACR DE LOS EQUIPOS CRTICOS DEL
SISTEMA DE INYECCIN NITRGENO YDQ180KHR
CASO: GRUPO PETROAMERICA, MATURN ESTADO
MONAGAS
El jurado hace constar que asign a esta Tesis la calificacin de:
___________________Ing. Lino Camargo
Asesor Acadmico
___________________Ing. Digenes Suarez
Jurado principal
___________________Ing. Henry EspinozaJurado principal
Puerto La Cruz, Mayo de 2016
APROBADO
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iv
RESOLUCIN
DE ACUERDO AL ARTCULO 41 DEL REGLAMENTO DE TRABAJOS DE
GRADO:
LOS TRABAJOS DE GRADO SON DE LA EXCLUSIVA PROPIEDAD
DE LA UNIVERSIDAD DE ORIENTE Y SLO PODRN SER UTILIZADOS A
OTROS FINES CON EL CONSENTIMIENTO DEL CONSEJO DE NCLEO
RESPECTIVO, QUIEN DEBER PARTICIPARLO PREVIAMENTE AL
CONSEJO UNIVERSITARIO, PARA SU AUTORIZACIN.
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v
DEDICATORIA
A Dios todopoderoso por haberme regalado la sabidura, paciencia y fuerza
de voluntad para vencer todos los obstculos que se presentaron a lo largo
de la carrera.
A mis padres, Petra Mejas y Carlos Ojeda, quienes supieron inculcarme
valores y buenas costumbres y con sacrificio lograron sacarme adelante,
siempre brindndome palabras de aliento en los momentos no tan buenos y
motivndome a seguir adelante.
A mi hermana Karlys Ojeda, hoy finalmente despus de tantos tropiezos
puedes decir que tu hermano ha cumplido una de sus metas (una de las ms
importantes).
A mi abuela Clara De Mejas s que este logro genera en usted granorgullo y satisfaccin.
A todos y cada uno de los miembros de mi familia, espero ser motivo de
alegra porque uno ms de nosotros ha culminado sus estudios
profesionales.
A mi novia y casi colega Roverlyn Gonzlez, fue para m un honor iniciar
este sueo junto a ti y me da mucho ms gusto que hayamos culminado este
camino juntos te amo.
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vi
A todos mis compaeros de la gloriosa escuela de Ingeniera Mecnica
hoy ms que nunca puedo decirle que SI SE PUEDE.
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7/132
vii
AGRADECIMIENTOS
A Dios todopoderoso por permitirme elegir esta carrera y darme el temple y la
fortaleza para poder lograr terminarla.
A mis padres una y mil veces gracias, la vida no me basta para
agradecerles todo lo que han hecho y siguen haciendo por m. Este logro es
ms suyo que mo.
A hermana Karlys por su apoyo y comprensin en momentos difciles y por
sus palabras precisas en los momentos indicados.
A mi abuela Clara quien supo motivarme a seguir adelante y darme
buenos consejos orientados a la voluntad.
A mi novia Roverlyn Gonzlez, quien da a da convivi junto a mi toda lacarrera apoyndome y dndome fuerzas para continuar superando cada uno
de los obstculos, gracias por tu comprensin y apoyo incondicional. A sus
padres Roberto y Oneira por el apoyo y toda la invaluable colaboracin y
confianza depositada en mi.
A La Casa Mas Alta La Universidad De Oriente, por abrirme sus puertas
y permitirme realizar mis estudios profesionales, de igual forma a la escuela
de Ingeniera Mecnica y a todo el personal que labora en dicha escuela
(docente, administrativo y obrero).
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viii
Un especial agradecimiento al profesor Lino Camargo, por confiar en m y
apoyarme, por los conocimientos brindados y por su amistad sincera, eres un
ejemplo para muchos.
Al jurado calificador compuesto por los distinguidos profesores Digenes
Suarez y Henry Espinoza por todos sus consejos y sus crticas constructivas.
A toda mi familia en general, en especial a Eduardo, Samanta, paco y
Hctor.
A los hermanos que la vida me regal Omar Alfonzo, Camilo Guzmn y
Frank Grau y Carlos Lugo. Gracias infinitas por su amistad, su tiempo y por
todas las experiencias vividas.
A mis amigos (Mara C, Mara A, Olga, Sammy, Abelardo, Hagi, Luis
Jimnez, Carico, Luis Suarez, Muller, Nico, Lilo, Benazir, Oscar, ngel,
Jess) y a todo Team MecaNenas, muy especialmente a Stephanie
Zaghloul.
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ix
NDICE
RESOLUCIN ................................................................................................ iv
DEDICATORIA ............................................................................................... v
AGRADECIMIENTOS .................................................................................... vii
NDICE ............................................................................................................ ix
LISTA DE TABLAS ....................................................................................... xiii
LISTA DE FIGURAS ...................................................................................... xv
RESUMEN ................................................................................................... xvii
INTRODUCCIN ........................................................................................ xviii
CAPTULO I .................................................................................................. 20
EL PROBLEMA ............................................................................................. 20
1.1 Resea histrica de la Empresa ......................................................... 20
1.2 Ubicacin ............................................................................................ 20
1.3 Misin de Grupo Petroamerica......................................................... 22
1.4 Visin de Grupo Petroamerica......................................................... 22
1.5 Estructura Organizativa ...................................................................... 23
1.6 Planteamiento del Problema ............................................................... 24
1.7 Objetivos ............................................................................................. 26
1.7.1 Objetivo General .......................................................................... 26
1.7.2 Objetivos especficos ................................................................... 27
1.8 Justificacin ........................................................................................ 27
1.9 Limitaciones ........................................................................................ 28
CAPTULO II ................................................................................................. 30
MARCO TERICO ....................................................................................... 30
2.1 Antecedentes ...................................................................................... 30
2.2 Bases Tericas ................................................................................... 32
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x
2.2.1 Proceso de intervencin de pozos petroleros .............................. 32
2.2.2 Proceso de intervencin de pozos usando tubera flexible .......... 32
2.2.3 Proceso de inyeccin de nitrgeno a pozos petroleros ............... 33
2.2.3 Miscibilidad .................................................................................. 34
2.2.4 Conceptos y Principios Bsicos ................................................... 34
2.2.5 Equipo Natural de Trabajo (ENT) ................................................ 37
2.2.6 Caractersticas de un ENT ........................................................... 40
2.2.7 Anlisis de Criticidad ................................................................... 40
2.2.8 Anlisis de modos y efectos de fallas (AMEF) ............................. 46
2.2.9 Anlisis Causa Raz (ACR) .......................................................... 48
2.2.10 Maquinas Generadoras o Bombas ............................................ 52
2.2.11 Bombas Centrfugas .................................................................. 52
2.2.12 Funcionamiento de la Bomba Centrfuga .................................. 55
2.2.13 Clasificacin de las Bombas Centrfugas y su uso en la Industria
............................................................................................................. 56
2.2.14 Curva Caracterstica de una Bomba Centrfuga ........................ 57
2.2.15 Bombas en Serie y en Paralelo ................................................. 58
CAPTULO III ................................................................................................ 60
MARCO METODOLGICO .......................................................................... 60
3.1 Tipo de investigacin .......................................................................... 60
3.2 Poblacin y Muestra ........................................................................... 61
3.3 Tcnicas de recoleccin de datos ....................................................... 61
3.3.1 Revisin de documentos ............................................................. 61
3.3.2 Observacin directa ..................................................................... 62
3.3.3 Entrevista de Tipo No Estructurada ............................................. 62
3.4 Tcnicas de anlisis ........................................................................... 62
3.4.1 Anlisis de Criticidad (AC) ........................................................... 62
3.4.2 Anlisis de modos y efectos de falla (AMEF) .............................. 63
3.4.3 Anlisis Causa Raz (ACR) .......................................................... 63
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xi
3.5 Procedimiento ..................................................................................... 63
3.5.1 Identificacinde la situacin actual del sistema de inyeccin de
nitrgeno............................................................................................... 64
3.5.2 Clasificacin de los componentes del sistema de inyeccin de
nitrgeno mediante la aplicacin de un anlisis de criticidad ............... 64
3.5.3 Realizacin del anlisis de modos y efectos de fallas (AMEF) a los
equipos crticos del sistema de inyeccin de nitrgeno. ....................... 64
3.5.4 Aplicacin de un Anlisis de Causa Raz (ACR) a las fallas
recurrentes de la unidad de inyeccin de nitrgeno YDQ180KHR. ...... 65
3.5.5 Propuestas de mejoras a los equipos crticos del sistema deinyeccin de nitrgeno YDQ180KHR con base en los resultados
obtenidos en la aplicacin del AMEF y el ACR..................................... 65
CAPTULO IV ................................................................................................ 66
DESARROLLO ............................................................................................. 66
4.1 Identificacin de la situacin actual del sistema de inyeccin de
nitrgeno YDQ180KHR ............................................................................ 66
4.1.1 Descripcin del Sistema .............................................................. 66
4.1.2 Descripcin de los subsistemas .................................................. 67
4.1.3 Situacin actual del sistema de inyeccin de nitrgeno .............. 77
4.2 Clasificacin de los equipos mediante un anlisis de criticidad. ......... 78
4.3 Realizacin de un anlisis de modo y efecto de falla (AMEF) a los
equipos crticos de la unidad de inyeccin de nitrgeno de Grupo
petroamerica............................................................................................ 90
4.4 Aplicacin de un anlisis de Causa-Raz a las fallas recurrentes de los
equipos crticos de la unidad de inyeccin de nitrgeno. ......................... 96
4.5 Propuesta de mejoras a los equipos crticos del sistema de inyeccin
de nitrgeno de la empresa Grupo petroamerica................................. 102
CAPTULO V ............................................................................................... 108
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................. 108
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xii
5.1 Conclusiones .................................................................................... 108
5.2 Recomendaciones ............................................................................ 109
BIBLIOGRAFA ........................................................................................... 110
Bibliografa Citada .................................................................................. 110
Bibliografa Adicional .............................................................................. 111
APENDICE A .............................................................................................. 112
APENDICE B .............................................................................................. 117
APENDICE C .............................................................................................. 120
Encuesta para recaudar informacin necesaria para la aplicacin de la
metodologa D.S. .................................................................................... 121
METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO ......... 127
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xiii
LISTA DE TABLAS
Tabla 2.1.Matriz de Criticidad de Equipos Basado en la Metodologa D.S. . 44
Tabla 2.2. Clasificacin de la Criticidad. ....................................................... 46
Tabla 2.3.Formato para la elaboracin del Anlisis de Modos y Efectos de
Fallas ............................................................................................................ 48
Tabla 4.1.Especificaciones tcnicas del motor diesel .................................. 68
Tabla 4.2.Especificaciones tcnicas de la caja transmisin de potencia ..... 69
Tabla 4.3.Especificaciones tcnicas del vaporizador .................................. 70
Tabla 4.4.Especificaciones tcnicas de la Bomba centrifuga ...................... 72
Tabla 4.5.Especificaciones tcnicas de la bomba reciprocante ................... 73
Tabla 4.6.Especificaciones tcnicas del compresor reciprocante ................ 75
Tabla 4.7.Equipos de cada subsistema sujetos a estudio ........................... 78
Tabla 4.8.Equipo natural de trabajo del proyecto ........................................ 79
Tabla 4.9.Evaluacin de Criticidad motor diesel .......................................... 80
Tabla 4.10.Evaluacin de Criticidad caja de transmisin ............................ 81
Tabla 4.11.Evaluacin de Criticidad vaporizador ......................................... 82
Tabla 4.12.Evaluacin de Criticidad Bomba centrifuga AC-18 .................... 83
Tabla 4.13.Evaluacin de Criticidad Bomba ACD 3- GUPD Triplex ............ 84
Tabla 4.14.Evaluacin de Criticidad Accesorios Hidrulicos ....................... 85
Tabla 4.15.Evaluacin de Criticidad Accesorios Compresor de aire ........... 86
Tabla 4.16.Resultado de criticidad Motor diesel .......................................... 87
Tabla 4.17.Resultado de criticidad Caja de transmisin .............................. 87
Tabla 4.18.Resultado de criticidad VaporizadorVWP-145-10 ..................... 88
Tabla 4.19.Resultado de criticidad Bomba centrifuga ACD-AC-18 .............. 88
Tabla 4.20.Resultado de criticidad Bomba ACD 3- GUPD Triplex .............. 88
Tabla 4.21.Resultado de criticidad Accesorios hidrulicos .......................... 89
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14/132
xiv
Tabla 4.22.Resultado de criticidad Compresor TU-FLO 550 ....................... 89
Tabla 4.23.Hoja 1/2 de AMEF realizado a la bomba ACD-AC-18 ............... 92
Tabla 4.24.Hoja 2/2 de AMEF realizado a la bomba ACD-AC-18 ............... 93
Tabla 4.25.Hoja 1/2 de AMEF realizado a la bomba ACD-3-GUPD ............ 94
Tabla 4.26.Hoja 2/2 de AMEF realizado a la bomba ACD-3-GUPD ............ 95
Tabla 4.27.Matriz de verificacin de hiptesis bomba reciprocante .......... 101
Tabla 4.28.Matriz de verificacin de hiptesis ........................................... 102
Tabla 4.29.Actividades de mantenimiento requerido de inmediato ........... 104
Tabla 4.30. Actividades de mantenimiento propuestas para la bomba
centrifuga. ................................................................................................... 105
Tabla 4.31. Actividades de mantenimiento propuestas para la bomba
reciprocante. ............................................................................................... 106
Tabla C.1. Evaluacin de Disponibilidad de Repuestos ............................ 123
Tabla C.2. Evaluacin de Disponibilidad de Repuestos ............................ 124
Tabla C.3. Evaluacin de Disponibilidad de Repuestos ............................ 124
Tabla C.4. Evaluacin de Disponibilidad de Repuestos ............................ 125
Tabla C.5. Evaluacin de Disponibilidad de Repuestos ............................ 125
Tabla C.6. Evaluacin de Disponibilidad de Repuestos ............................ 126
Tabla C.7. Evaluacin de Disponibilidad de Repuestos ............................ 126
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15/132
xv
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1. Localizacin de la sede administrativa de Grupo Petroamerica.
...................................................................................................................... 21
Figura 1.2. Localizacin de la base de operaciones de Grupo Petroamerica.
...................................................................................................................... 21
Figura 1.3. Localizacin geogrfica del rea de operaciones de Grupo
Petroamerica............................................................................................... 22
Figura 1.4.Estructura organizativa de la empresa Grupo Petroamerica... 23
Figura 1.5. Estructura organizativa de la gerencia de mantenimiento de
Grupo Petroamerica................................................................................... 24
Figura 2.1 Unidad de tubera flexible de Grupo Petroamerica................... 33
Figura 2.2 Unidad de inyeccin de nitrgeno YDQ180KHR de Grupo
Petroamerica............................................................................................... 34
Figura 2.3Tipo de Mantenimiento ................................................................ 36
Figura 2.4. Esquema del Equipo Natural de Trabajo ................................... 38
Figura 2.5.Factores a Evaluar Aplicando la Metodologa D.S. .................... 42
Figura 2.6Esquema del rbol Lgico .......................................................... 49
Figura 2.7Partes de una Bomba Centrifuga ................................................ 55
Figura 2.8Curvas caractersticas de una bomba centrfuga ........................ 58
Figura 4.1Motor Diesel de la unidad de inyeccin de nitrgeno .................. 68
Figura 4.2 Caja de transmisin de potencia de la unidad de inyeccin de
nitrgeno ....................................................................................................... 69
Figura 4.3Vaporizador de la unidad de inyeccin de nitrgeno................... 71
Figura 4.4Bomba centrifuga de la unidad de inyeccin de nitrgeno .......... 72
Figura 4.5Bomba reciprocante de la unidad de inyeccin de nitrgeno ...... 73
Figura 4.6 Compresor reciprocante de la unidad de inyeccin de nitrgeno 74
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16/132
xvi
Figura 4.7Corte transversal del compresor de aire y sus partes ................. 75
Figura 4.8Interface de control de procesos de la unidad de inyeccin ........ 76
Figura 4.9Panel de control de procesos de la unidad de inyeccin ............ 76
Figura A.1 Relacin de la potencia y la velocidad del motor ...................... 113
Figura A.2 Relacin del torque y la velocidad del motor ............................ 113
Figura A.2 Relacin del consumo de combustible y la velocidad del motor113
Figura A.3 Dimensiones de la bomba centrifuga vista lateral .................... 114
Figura A.4 Dimensiones de la bomba centrifuga vista frontal .................... 114
Figura A.5 Diagrama de la bomba ACD-3-GUPD ...................................... 115
Figura A.6 Placa de la bomba ACD-3-GUPD ............................................. 115
Figura A.7 Diagrama del subsistema de enfriamiento ............................... 116
Figura B.1 Unidad de tubera continua durante operacin en Santa Brbara
estado Monagas ......................................................................................... 118
Figura B.2 Cabezal de inyeccin durante operacin en Santa Brbara estado
Monagas ..................................................................................................... 118
Figura B.3 Proceso inyeccin de rehabilitacin de pozos durante operacin
en Santa Brbara estado Monagas ............................................................ 119
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xvii
RESUMEN
El objetivo fundamental de esta investigacin es proponer mejoras a los
equipos crticos del sistema de inyeccin de nitrgeno lquido YDQ180KHR
de la empresa Grupo Petroamerica, ubicada en el estado Monagas en la
zona industrial de la ciudad de Maturn. Esto con la finalidad de disminuir el
alto ndice de fallas que ha presentado dicha unidad de inyeccin y as
garantizar la disponibilidad del mismo. Para ello se realiz una identificacin
de la situacin actual de los equipos que lo conforman, donde se obtuvo unadescripcin total de ellos, as como tambin una visin del funcionamiento del
sistema. Seguidamente se realiz una clasificacin haciendo uso de un
anlisis de criticidad mediante la aplicacin de la Metodologa D.S, donde
se pudo conocer cules son los equipos que presentan mayor nivel crtico en
todo el sistema. Se aplic el Anlisis de Modos y Efectos de Fallas (AMEF),
estableciendo las funciones, fallas funcionales, modos de fallas y efectos de
fallas de los equipos con ms alto ndice de criticidad. Se realiz el Anlisis
de Causa Raz, estructurado por un rbol lgico basado en la informacinobtenida de entrevistas no estructuradas al personal que integr el ENT y de
la informacin suministrada por el AMEF realizado. Para finalizar se propuso
mejoras a la unidad de inyeccin de nitrgeno con base en todos los datos
resultantes de la aplicacin del AMEF y el ACR a los equipos crticos del
sistema.
7/25/2019 PROPUESTA DE MEJORAS BASADAS EN LA APLICACIN DE AMEF Y ACR DE LOS EQUIPOS CRTICOS DEL SISTEMA DE
18/132
xviii
INTRODUCCIN
En la industria petrolera a nivel mundial es cada vez ms comn la aplicacin
de diversos mtodos de intervencin para la rehabilitacin y estimulacin de
pozos que por diferentes causas han disminuido su nivel de produccin,
(algunos hasta en su totalidad), la mayora de estos mtodos se llevan a
cabo utilizando un sistema conocido como unidad de tubera flexible
continua(coiled tubing unit).
En Venezuela existen numerosas empresas que prestan este tipo de
servicios a la industria de los hidrocarburos, tal es el caso de Grupo
Petroamerica, quienes en la actualidad llevan a cabo una gran variedad de
mtodos de intervencin de pozos para de esa manera garantizar la mxima
produccin y la optimizacin de todos los procesos productivos. Sin embargo
para que estos se lleven a cabo de la mejor manera es necesario garantizar
labores de mantenimiento a los equipos que intervienen en ellos. En GrupoPetroamerica se busca establecer una poltica operativa que le permita
cumplir con sus objetivos de una manera segura, confiable y a su vez
rentable, en ese sentido, la gerencia de mantenimiento de dicha empresa
trabaja en pro del desarrollo de proyectos para garantizar las actividades ms
adecuadas a todos los equipos en su haber, y de esa manera, garantizar a
su vez la disponibilidad del mismo en el momento que sea requerido.
La investigacin que se presenta a continuacin, consta de cinco
captulos, donde se describe la problemtica planteada en torno a las
frecuentes fallas que presenta el sistema de inyeccin de nitrgeno lquido a
pozos petroleros YDQ180KHR de la empresa Grupo Petroamerica.
7/25/2019 PROPUESTA DE MEJORAS BASADAS EN LA APLICACIN DE AMEF Y ACR DE LOS EQUIPOS CRTICOS DEL SISTEMA DE
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xix
Captulo 1: El problema; presenta aspectos generales de la empresa,
como lo son una resea histrica, ubicacin geogrfica, visin, misin,
descripcin general de la empresa. Tambin se presenta el planteamiento del
problema, los objetivos generales y especficos, justificacin y limitaciones en
la realizacin de este trabajo.
Captulo 2: Marco Terico; se desarrolla la teora referente a la
investigacin, as como los fundamentos tericos, identificando de este modo
la metodologa a aplicar para el estudio de las fallas de los equipos del
sistema.
Captulo 3: Marco Metodolgico; muestra la descripcin de la
metodologa utilizada para llevar a cabo los diferentes objetivos propuestos
en esta investigacin como: tipo de investigacin, poblacin, muestra,
tcnicas que se emplearon para la recoleccin y anlisis de datos. Adems,
se muestra cada una de las etapas en la cual se dividi este proyecto para surealizacin
Captulo 4: Desarrollo; Se describe en forma detallada todo el
procedimiento y cada una de las herramientas que permitieron alcanzar los
objetivos planteados.
Finalmente, en el Captulo V (Conclusiones y Recomendaciones), se
dan a conocer las conclusiones y recomendaciones obtenidas, a travs, de la
realizacin de este trabajo de investigacin
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CAPTULO I
EL PROBLEMA
1.1 Resea histrica de la Empresa
Grupo Petroamerica fue fundada en el ao 2010 por un grupo de
profesionales venezolanos con experiencia en la perforacin, produccin e
intervencin de pozos petroleros por diversos mtodos. Debido a que para
todos estos procesos se lleven a cabo es necesario contar con equipos de la
mejor calidad, asesora tcnica eficaz y a su vez garantizar la disponibilidad
de repuestos de todos sus equipos y maquinarias, Grupo Petroamerica
firm una alianza con la empresa asitica Yantai Jerehpara ese mismo ao
(2010) lo que le permiti contar con los equipos necesarios para operar en
los extremos en lo que se refiere a presin, temperatura y ambientes cidos.
En el ao 2013 estas dos empresas antes mencionadas firman un nuevoacuerdo que les permiti a los empleados de la empresa viajar a China para
capacitarse en diferentes reas relacionadas con la operacin de los equipos
de la marca Yantai Jereh, alianza que est vigente aun en la actualidad.
1.2 Ubicacin
Grupo Petroamerica se encuentra ubicada en el estado Monagas,
especficamente en la ciudad de Maturn, dicha empresa consta de una sede
administrativa, localizada en el Centro Comercial Petroriente (sector tipuro) y
una base de operaciones ubicada en la zona industrial de la ciudad de
Maturn (sector zona industrial).
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21
Figur a 1.1. Localizacin de la sede administrativa de Grupo Petroamerica.
Fuente:Google Maps
Figur a 1.2. Localizacin de la base de operaciones de Grupo Petroamerica.
Fuente:Google Maps
La empresa tiene un rea de operaciones delimitada en el oriente del pas,
principalmente en las zonas de pozos productores de los estados Monagas
(Maturn, Campos Carito, Mulata, Santa Brbara, El Tejero, Pirital y El Furrial
Punta de mata, morichal, entre otros), Anzotegui (Anaco, Kaki, San tome).
Ver figura 1.3.
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22
Figur a 1.3. Localizacin geogrfica del rea de operaciones de GrupoPetroamerica.
Fuente:Grupo Petroamerica
1.3 Misin de Grupo Petroamerica
Proveer soluciones de alto valor a la Industria Petrolera Latinoamericana,
mediante la aplicacin de altos estndares en materia de Servicio y
Tecnologa en el mbito energtico; excediendo las expectativas de nuestros
Clientes a travs del cumplimiento de un Sistema de Gerencia de Calidad
ejecutando los Servicios de manera segura y comprometida al cuidado del
Medio Ambiente
1.4 Visin de Grupo Petroamerica
Convertirse en mediano plazo en una empresa de primera lnea de serviciosa la industria petrolera en Amrica Latina, basada principalmente en operar
bajo los estndares ms exigentes de excelencia y calidad al menor costo
posible, generando el mayor valor posible a las compaas operadoras de
explotacin de hidrocarburos, bajo un ambiente de trabajo donde nuestro
7/25/2019 PROPUESTA DE MEJORAS BASADAS EN LA APLICACIN DE AMEF Y ACR DE LOS EQUIPOS CRTICOS DEL SISTEMA DE
23/132
23
personal pueda desarrollar todo su potencial bajo ptimas condiciones de
seguridad, maximizando el retorno de la inversin a sus accionistas y
clientes.
1.5 Estructura Organizativa
Grupo Petroamerica est conformada por seis gerencias, las cuales se
nombran a continuacin: desarrollo de negocios, operaciones,
mantenimiento, calidad, seguridad y administracin. En la figura 1.4 se
muestra un organigrama de la estructura organizativa de la empresa concada una de las gerencias mencionadas y seguidamente en la figura 1.5 se
muestra un esquema detallado de la estructura organizativa de la gerencia
de mantenimiento.
Figur a 1.4.Estructura organizativa de la empresa Grupo Petroamerica.
Fuente:Grupo Petroamerica
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Figur a 1.5. Estructura organizativa de la gerencia de mantenimiento de Grupo
Petroamerica.
Fuente: Grupo Petroamerica
1.6 Planteamiento del Problema
Grupo Petroamerica es una empresa nacida recientemente (ao 2010),
fundada en Maturn estado Monagas por un grupo heterogneo de
profesionales con amplia experiencia en diversas disciplinas en el mbito
petrolero a escala nacional e internacional. En el proceso de conformacin de
GPA, y entendiendo la necesidad de mantener altos estndares tecnolgicos
y operativos, se estableci una Alianza con la empresa Yantai Jereh
Petroleum Equipment & Technologies Co., Ltd., ubicada en Laishan District,
Yantai City, Shandong Province, P.R. China para el soporte tcnico en el
rea operacional.
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Dicha empresa tiene como norte promover servicios a la industria
venezolana con enfoque principal en actividades de intervencin,
estimulacin, rehabilitacin de pozos petroleros mediante la utilizacin de
Sistemas de Tubera continua (Coiled Tubing Unit), bombeo de alta y baja
presin, Prueba de Pozos (Well Testing), asesora petrolera, entre otros, y de
esta manera poder brindar soluciones de alto valor a la Industria Petrolera
Latinoamericana, mediante la aplicacin de altos estndares en materia de
Servicio y Tecnologa.
Para la estimulacin y rehabilitacin de pozos petroleros grupopetroamerica pone en prctica una variedad de procesos entre los cuales se
encuentra la inyeccin de nitrgeno, actividad que se lleva a cabo en la
industria de los hidrocarburos desde antes de 1970 motivada al alto costo y
dificultad de reinyectar gas natural CO2 adems de las grandes propiedades
que brinda el nitrgeno como gas inerte; para ello la empresa cuenta con una
unidad de inyeccin de N2 de ltima tecnologa (YDQ180KHR) de
manufactura y ensamblaje chino la cual est conformada bsicamente por
un tanque de almacenamiento de nitrgeno lquido con una capacidad de
3000 galones y un sistema de inyeccin compuesto por tres etapas
(precarga a baja presin, carga a alta presin y descarga) usando una
bomba centrifuga en la fase de precarga y una bomba reciprocarte de triple
pistn para la fase de carga, accionadas por un motor diesel de 550 hp y
usando el calor producido en dicho motor para transformar el nitrgeno de
estado lquido a estado gaseoso, operando en un rango de temperatura de -
196c al inicio del proceso a 20C antes de la descarga.
En la actualidad el sistema de inyeccin de nitrgeno ha presentado fallas
que dificultan el buen desarrollo de las operaciones de bombeo, las ms
significativas son las relacionadas con fugas de lubricantes y desgastes en
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los componentes de las bombas que conforman la unidad, lo cual se traduce
en una prdida de la capacidad de inyeccin de 3000 galones (capacidad de
almacenamiento del tanque) a 1800 galones debido a que las presiones
descienden hasta valores menores que los admisibles de operacin, razn
por la cual se imposibilita continuar el proceso hasta agotar la totalidad del
nitrgeno almacenado, cabe destacar que la unidad YDQ180KHR es el nico
equipo con el cual la empresa cuenta para el proceso de inyeccin de
nitrgeno y por ende dicha falla hace incapaz a grupo petroamerica de
prestar ese servicio a la industria petrolera venezolana, lo que se traduce en
una prdida econmica significativa adems del deterioro de elementosconstitutivos de la unidad.
Por lo antes expuesto, en este trabajo se va a realizar una propuesta de
mejoras, basadas en la aplicacin de AMEF y ACR a los equipos crticos del
sistema de inyeccin de nitrgeno de la empresa Grupo Petroamerica, para
ello se identificar la situacin actual de los equipos del sistema de inyeccin,
se clasificaran los equipos crticos del sistema mediante un anlisis de
criticidad, se realizar un anlisis de los modos y efectos de fallas a los
equipos crticos del sistema y seguidamente se elaborar un anlisis de
causa- raz para identificar las causas que originan las fallas, para finalmente
proponer mejoras con base en lo antes mencionado.
1.7 Objetivos
1.7.1 Objetivo General
Proponer mejoras a los equipos crticos del sistema de inyeccin de
nitrgeno YDQ180KHR para la rehabilitacin de pozos petroleros de la
empresa Grupo Petroamerica ubicada en Maturn Edo. Monagas.
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1.7.2 Objetivos especficos
1. Identificar la situacin actual del sistema de inyeccin de nitrgeno de
la empresa Grupo Petroamerica.
2. Clasificar los equipos mediante la aplicacin de un anlisis de criticidad.
3. Realizar un anlisis de los modos y efectos de fallas (AMEF) a los
equipos crticos de la unidad de inyeccin de nitrgeno de Grupo
petroamerica
4. Aplicar un anlisis de Causa-Raz (ACR) a las fallas recurrentes de los
equipos crticos de la unidad de inyeccin de nitrgeno de Grupopetroamerica.
5. Proponer mejoras a los equipos crticos del sistema de inyeccin de
nitrgeno de la empresa Grupo petroamerica en base a los resultados
obtenidos en AMEF Y ACR.
1.8 Justificacin
Las recurrentes fallas que se han presentado en la unidad de inyeccin de
nitrgeno YDQ180KHR ha conllevado en algunos casos a detener en su
totalidad la operacin de rehabilitacin de pozos petrolero y es por ello que
Grupo Petroamerica en su constante lucha por mantener sus altos
estndares de calidad en todos los procesos que realiza se propuso realizar
un anlisis que permita mitigar la ocurrencia de dichas fallas y as, garantizar
la continuidad operacional que como institucin se han venido planteando.
La gerencia de mantenimiento de dicha empresa es la encargada de llevar
a cabo todos estos anlisis que permitan desarrollar propuestas de
actividades o mejoras tcnicas para lograr alargar tanto como sea posible
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los tiempos entre fallas y restablecer operaciones de manera rpida y precisa
al momento de la ocurrencia de una falla.
Con la elaboracin de dicho anlisis para realizar propuestas de mejoras a
los equipos que forman parte de la unidad de inyeccin de nitrgeno, no solo
se protege econmicamente el proceso sino que tambin se protegen los
equipos esto debido a que no deben ser sometidos a mltiples reparaciones
que van degradando progresivamente su vida til. Para ello se hace mayor
hincapi en los equipos crticos, es decir, se direccionan todos los esfuerzos
para enfocarnos en los euipos que causen mayor impacto productivo yambiental al momento de la ocurrencia de alguna falla en la cual estos estn
involucrados.
1.9 Limitaciones
En el desarrollo del trabajo se presentaron diversos factores limitantes los
cuales se nombran a continuacin:
Poca disponibilidad de tiempo por parte de las personas de amplia
experiencia en el proceso de inyeccin de nitrgeno a pozos petroleros.
Escasa informacin documentada de la unidad y el proceso en general
en el idioma espaol.
Inexistencia de un historial de fallas bien registrado que permita conocer
ms a fondo el comportamiento los equipos que componen la unidad.
Informacin no documentada sobre reparaciones o mantenimiento
preventivo o correctivo realizado a los equipos que conforman la
unidad.
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CAPTULO II
MARCO TERICO
2.1 Antecedentes
Para el desarrollo de un trabajo, es necesario fundamentarse en
investigaciones y estudios previos, es por ello que se ha logrado recopilar
una variedad de documentos, los cuales guardan una estrecha relacin con
el tema en estudio, de manera directa con la temtica general o algn punto
en particular que resulta relevante. Estos estudios sirvieron de gua para la
organizacin de ideas, complementar informacin y determinar puntos en los
cuales es necesario profundizar.
En el ao 2009 Gmez S.Evalu los ndices de confiabilidad de la torre
de Enfriamiento de un Sistema de Aire Acondicionado en la Sede de
Administracin PDVSA Refinacin Oriente. Donde, realizprincipalmente un diagnstico de la situacin actual de cada uno de los
equipos mediante el contexto operacional de los mismos,
posteriormente realiz un Anlisis de Criticidad mediante la metodologa
D.S para dirigir esfuerzos hacia los equipos que con una condicin de
falla, generaran un fuerte impacto sobre las actividades del sistema.
Seguidamente realiz un Anlisis de Modos y Efectos de Fallas para los
equipos crticos seleccionados, obteniendo la base para la orientacin
del estudio de los ndices de confiabilidad hacia los aspectos ms
relevantes, con lo que logro evaluar, por medio del equipo natural de
trabajo, factores como inspeccin visual, pruebas y mediciones, edad
del equipo, medio ambiente y ciclo de trabajo. Estableciendo
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comparaciones con la confiabilidad manejada por la empresa, que
permiti como conclusin sugerir actividades de mantenimiento para
aumentar la confiabilidad de los equipos. Este trabajo se utiliz como
base en la aplicacin del Anlisis de Criticidad para los equipos que
conformen la unidad de inyeccin de nitrgeno en la empresa Grupo
Petroamerica.[1].
En el ao 2009 Martnez J.Realiz una Propuesta para el incremento
de confiabilidad de equipos crticos, basado en un anlisis causa raz.
Sistema de alimentacin de agua de caldera de una planta productora
de metanol, donde el objetivo principal fue proponer mejoras para elincremento de la confiabilidad de los equipos pertenecientes al sistema
mencionado anteriormente de las calderas de la planta Metor. S.A.,
mediante la metodologa del anlisis causa raz, con el fin de reducir las
ocurrencias de fallas, incrementando la confiabilidad del sistema. Este
trabajo sirvi de aporte importante en la aplicacin de la herramienta
tcnica de Anlisis de Causa Raz (ACR) que se aplic en el desarrollo
de la investigacin.[2]. En el ao 2010 Mrquez L. Propuso Mejoras al plan de mantenimiento
de los equipos crticos del sistema de carga de urea basada en la
confiabilidad. Caso: sistema de carga de urea granular del complejo
petroqumico general de divisin Jos Antonio Anzotegui, cuyo
objetivo fundamental fue proponer mejoras al plan de mantenimiento
basado en la confiabilidad de los equipos crticos de dicho sistema, con
el fin de aumentar la rentabilidad del proceso productivo de la empresa,
permitiendo formular estrategias para mejorar la planificacin y
ejecucin del mantenimiento, minimizar la ocurrencia de fallas, disminuir
los costos de mantenimiento e incrementar la confiabilidad operacional
de la planta, mejorando as la seguridad de los trabajadores y el medio
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Figur a 2.1 Unidad de tubera flexible de Grupo Petroamerica
Fuente:Base de Operaciones Grupo Petroamerica
2.2.3 Proceso de inyeccin de nitrgeno a pozos petroleros
Proceso por el cual se inyecta nitrgeno a un yacimiento de petrleo usando
una unidad de tubera flexible (coiled tubing), ver figura 2.1, para aumentar el
factor de recuperacin petrolero, este se lleva a cabo por debajo de la
presin mnima de miscibilidad (MMP), en este proceso se incrementa la
recuperacin por hinchazn de petrleo, reduccin de la viscosidad y
vaporizacin limitada del petrleo crudo. Por encima de la MMP, la inyeccin
de nitrgeno es un drenaje de vaporizacin miscible. La miscibilidad del
nitrgeno solo puede alcanzarse con petrleos ligeros que estn a presiones
elevadas, por lo tanto, el mtodo miscible es adecuado solo para yacimientos
profundos.
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Figur a 2.2 Unidad de inyeccin de nitrgeno YDQ180KHR de Grupo Petroamerica
Fuente:Base de Operaciones Grupo Petroamerica
2.2.3 Miscibilidad
Es una condicin por la cual dos o ms fluidos pueden mezclarse en todas
las proporciones y formar una sola fase homognea.
2.2.4 Conceptos y Principios Bsicos
2.2.4.1 Sistemas
Son las principales divisiones dentro de una unidad de proceso, ejecutan una
funcin especfica dentro del proceso. En otras palabras es el conjunto de
equipos que interactan para el cumplimiento de una funcin determinada.
[6]
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2.2.4.2 Subsistemas
Unidades de subdivisin de sistemas muy complejos. [6]
2.2.4.3 Equipo
Est constituido por un grupo de partes ubicadas dentro de un paquete
identificable, el cual cumple al menos una funcin de relevancia en forma
independiente. Adems se considera como un bien econmico y tcnico
sujeto a mantenimiento (Ej. Motores, bombas, intercambiador de calor,compresores, cajas reductoras, vlvulas de control etc.). [7]
2.2.4.4 Componentes o partes
Son elementos de menor nivel y normalmente responsable de las fallas y
hacia donde estn dirigidas las tareas de mantenimiento. [6]
2.2.4.5 Falla
El trmino de falla se plantea cuando un componente o equipo ha perdido la
capacidad de satisfacer un criterio de funcionamiento deseado, ya sea en
cantidad o calidad. Las fallas son la razn de ser del mantenimiento, debido
a que a ste le corresponde prevenirlas y corregirlas para aumentar la
disponibilidad del equipo. [7]
2.2.4.6 Mantenimiento
El mantenimiento, es el conjunto de actividades orientadas a conservar o
restablecer un sistema o equipo a su estado normal de operacin, para
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cumplir un servicio determinado en condiciones econmicamente favorables,
y de acuerdo con las normas de proteccin integral, existe dos tipos de
mantenimiento, preventivo y correctivo. [6]
La figura 2.3 muestra de forma esquemtica los tipos de
mantenimiento y las actividades a las que debe ser sometido un equipo,
dependiendo si este ya sufri una falla, o aun no la ha sufrido.
2.2.4.7 Mantenimiento Preventivo
Es una actividad planificada en cuanto a inspeccin, deteccin y prevencin
de fallas, cuyo objetivo es mantener los equipos bajo condiciones especficas
de operacin. Se ejecuta a frecuencias dinmicas, de acuerdo con las
recomendaciones del fabricante, las condiciones operacionales y la historia
de fallas de los equipos.
Figur a 2.3Tipo de Mantenimiento
Fuente:Surez, D. y Bravo, D (2008)
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2.2.4.8 Mantenimiento Correctivo
Es una actividad que se realiza despus de la ocurrencia de la falla. El
objetivo de este tipo de mantenimiento consiste en llevar los equipos
despus de una falla a sus condiciones originales, por medio de restauracin
o reemplazo de componentes o partes, debido a desgate, daos o roturas,
este tipo de mantenimiento se puede planificar, pero no programar debido a
que ocurre de una forma imprevista 7.
2.2.4.9 Planificacin de mantenimiento
La Planificacin del Mantenimiento, es el diseo de programas de actividades
de mantenimiento, distribuidas en el tiempo, con una frecuencia especfica y
dinmica que permite mantener los equipos en operacin para cumplir con
las metas de produccin preestablecidas por la organizacin. [7]
2.2.4.10 Plan de MantenimientoEs un documento que indica cuales son los trabajos que se deben ejecutar
en los equipos para mantenerlos en condiciones operacionales. Incluyen
informacin acerca del nmero de la orden de trabajo, ubicacin del equipo,
frecuencia, personal, duracin y ejecucin de la actividad tanto estimada
como real, responsable de las acciones de mantenimiento y observaciones
7.
2.2.5 Equipo Natural de Trabajo (ENT)
Se define como el conjunto de personas de diferentes funciones de la
organizacin, que trabajan juntas por un perodo de tiempo determinado en
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2.2.5.2 Tcnicos y/o Supervisor de Mantenimiento (mecnicos,
electricistas e instrumentistas)
Aportan conocimientos de las causas de las fallas y maneras de evitarlas.
2.2.5.3 Especialistas en Procesos
Participan para resolver las controversias en las reuniones de trabajo.
2.2.5.4 SIAHO
Informan sobre el impacto en seguridad industrial, ambiente e higiene
ocupacional.
2.2.5.5 Planificador
Se encarga de incorporar las actividades que minimizan la ocurrencia de las
fallas en el programa de mantenimiento, con su frecuencia correspondiente.
2.2.5.6 Analista de Mantenimiento
Aportan informacin relacionado con el comportamiento del equipo en el
tiempo.
2.2.2.7 Facilitador General
Es un miembro extra del grupo, su labor consiste en fijar reuniones,
coordinarlas y verificar que el trabajo del equipo se adapte a la metodologa
del MCC.
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Este equipo tiene la responsabilidad de aportar toda la informacin el
aplicar el ACR para determinar las causas races fsicas, humanas y latentes;
mediante la construccin del rbol lgico de fallas, como lo exige la
metodologa [8].
2.2.6 Caractersticas de un ENT
Involucrar a cada miembro, para la bsqueda de solucin de problemas
con sentido de pertinencia.
Participacin de todos los miembros en las discusiones. Conscientes de
que los roles de los integrantes son diferentes, pero complementarios.
Todos tienen que aportar.
Se atiende a cada miembro y no hay temor de hacer sugerencias,
existe consenso y compromiso.
Los desacuerdos no se ocultan, se discuten, para resolverlos.
Las crticas son sinceras y frecuentes, pero sin ataques personales.
Utiliza ayuda externa cuando es requerida. Los resultados son validados por el mismo proceso de anlisis y la
implementacin de acciones debe garantizarse [9].
2.2.7 Anlisis de Criticidad
Consiste en una metodologa con la cual es posible jerarquizar sistemas,
instalaciones y equipos, en funcin de su impacto global, con el fin de facilitar
la toma de decisiones acertadas y efectivas, direccionando el esfuerzo y los
recursos en reas donde sea ms importante.
Luego de realizar el anlisis de criticidad se obtiene una lista ponderada
donde se encuentran todos los elementos del universo analizado, ordenados
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Figur a 2.5.Factores a Evaluar Aplicando la Metodologa D.S.
Fuente:Surez, Digenes (2015)
Los factores que intervienen en la metodologa D.S. se describen a
continuacin:
2.2.7.1.1 Para el rea de mantenimiento
2.2.7.1.1.1 Cantidad de Fallas Ocurrida (F)
Son las cantidades de falla que se pueden presentar en un equipo durante un
tiempo determinado.
2.2.7.1.1.2 Tiempo Promedio Fuera de Servicio (TPFS)
Son los tiempos en que el equipo no se encuentra operando por causa de
fallas funcionales.
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2.2.7.1.1.3 Disponibilidad de Repuestos (DR)
Representa la relacin existente entre la cantidad satisfecha, con respecto a
la cantidad demanda.
2.2.7.1.1.4 Cumplimiento del Mantenimiento Preventivo (CMP)
Es el indicador del cumplimiento de las actividades ejecutadas de
mantenimiento al equipo en relacin a las programadas.
2.2.7.1.1.5 Efectividad (E)
Indica el porcentaje de las horas de aprovechamiento real del equipo para la
produccin en relacin a las horas disponibles.
2.2.7.1.1.6 Backlog (B)
Indica la duracin total en semanas de las rdenes de trabajo pendientes por
realizar en un perodo determinado en funcin de las horas disponibles.
2.2.7.1.2 Para el rea de operaciones
2.2.7.1.2.1 Tipo de Conexin
Se refiere a la interconexin que poseen entre equipos para la produccin,estas pueden ser en serie, paralela o mixta.
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En la figura 2.6 se ilustra la estructura del rbol lgico, el cual es una
de las herramientas utilizada para la realizacin del Anlisis de Causa- Raz
de fallas en un equipo o sistema.
Figur a 2.6Esquema del rbol Lgico
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
2.2.9.1 Niveles del rbol lgico en el anlisis de Causa-Raz
2.2.9.1.1 Problema o falla funcional
Representa el primer nivel del rbol lgico, es la razn por la cual se est
analizando el problema, es decir todo lo que estamos interesados en
minimizar.
2.2.9.1.2 Modo
Es el segundo nivel del rbol lgico, representan las causas por la cual
ocurre la falla funcional.
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Se presenta fallas espordicas (una vez), en procesos crticos, tales
como paradas de emergencia, incendios, explosivos o fallas graves
poco frecuentes en los equipos.
Es necesario identificar las deficiencias en los programas
entrenamiento, mantenimiento y procedimientos operativos.
Si tiene la necesidad de analizar diferencias organizacionales.[8]
2.2.10 Maquinas Generadoras o Bombas
Se les define como mquinas generadoras a aquellas que transmiten la
energa al fluido mediante el movimiento de un elemento rotatorio llamado
impelente y que obliga al fluido a moverse de forma acelerada por su
interior. Atendiendo a la trayectoria del fluido por el interior del impelente, las
mquinas dinmicas se subdividen en centrfugas, axiales, de flujo mixto, de
remolino y de discos [10].
2.2.11 Bombas Centrfugas
Las bombas centrfugas mueven un cierto volumen de lquido entre dos
niveles; son pues, mquinas hidrulicas que transforman un trabajo
mecnico en otro de tipo hidrulico.
Los elementos de que consta una instalacin son, Ver Figura 2.7.:
2.2.11.1 Carcasa
Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la funcin de convertir la
energa de velocidad impartida al lquido por el impulsor en energa de
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presin. Esto se lleva a cabo mediante reduccin de la velocidad por un
aumento gradual del rea.
2.2.11.2 Una tubera de aspiracin
Que concluye prcticamente en la brida de aspiracin.
2.2.11.3 El impulsor o rodete
Formado por un conjunto de labes que pueden adoptar diversas formas,segn la misin a que vaya a ser destinada la bomba, los cuales giran dentro
de una carcasa circular. El rodete es accionado por un motor, y va unido
solidariamente al eje, siendo la parte mvil de la bomba.
2.2.11.4 Anillos de desgaste
Cumplen la funcin de ser un elemento fcil y barato de remover en aquellas
partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la
carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando as la necesidad de cambiar
estos elementos y quitar solo los anillos.
2.2.11.5 Estoperas, empaques y sellos
La funcin de estos elementos es evitar el flujo hacia fuera del lquido
bombeado a travs del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo
de aire hacia el interior de la bomba.
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Figur a 2.7Partes de una Bomba CentrifugaFuente: Universid ad de Cantabria.
2.2.12 Funcionamiento de la Bomba Centrfuga
El funcionamiento es simple: dichas bombas usan el efecto centrfugo para
mover el lquido y aumentar su presin. Dentro de una cmara hermtica
dotada de entrada y salida (tornillo sin fin o voluta) gira una rueda con paleta
(rodete), el verdadero corazn de la bomba.
El rodete es el elemento rodante de la bomba que convierte la energa
del motor en energa cintica (la parte esttica de la bomba, o sea la voluta,
convierte, en cambio, la energa cintica en energa de presin). El rodete
est, a su vez, fijado al eje de la bomba, ensamblado directamente al eje de
transmisin del motor o acoplado a l por medio de acoplado rgido.
Cuando entra lquido dentro del cuerpo de la bomba, el rodete
(alimentado por el motor) proyecta el fluido a la zona externa del cuerpo-
bomba debido a la fuerza centrfuga producida por la velocidad del rodete: el
lquido, de esta manera, almacena una energa (potencial) que se
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3.3.2 Observacin directa
Se realizaron visitas al rea de operaciones de la empresa (Estado
Monagas) para realizar inspecciones directas al sistema de inyeccin y a los
equipos adicionales que intervienen en el proceso operacional, asi como las
unidades de tubera flexible, en dichas visitas se capturaron imgenes de los
equipos utilizando como instrumentos cmaras fotogrficas digitales.
3.3.3 Entrevista de Tipo No Estructurada
En esta tcnica se realizaron entrevistas no estructuradas e informales
basadas en conversaciones con especialistas en el proceso de rehabilitacin
de pozos, mecnicos, operadores, planificadores, y otros trabajadores con
amplio conocimiento del funcionamiento de la unidad de inyeccin; stas
permitieron obtener la informacin necesaria para la elaboracin del
proyecto.
3.4 Tcnicas de anlisis
3.4.1 Anlisis de Criticidad (AC)
Se utiliz esta herramienta tcnica ya que permite clasificar o jerarquizar los
equipos los equipos, orientndose en el impacto que tienen a nivel
operacional, de seguridad y ambiental. Se us la norma, se utiliz la
metodologa D.S para obtener el nivel de criticidad de cada uno de los
equipos que conforman la unidad YDQ180KHR.
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informacin se recopil mediante entrevistas al equipo natural de trabajo
(ENT), adems de la informacin que suministro el personal del taller donde
son reparados todos los equipos de la empresa que as lo requieran.
3.5.4 Aplicacin de un Anlisis de Causa Raz (ACR) a las fallas
recurrentes de la unidad de inyeccin de nitrgeno YDQ180KHR.
Se determin el origen de las fallas del sistema de inyeccin actual, a travs
del ACR, tcnica que permiti identificar las causas que originaron las fallas
recurrentes de los equipos de bombeo. Se aplic la tcnica del rbol lgicode para elevar el nivel de comprensin del problema estudiado,
determinndose as las posibles causas fsicas, humanas y latentes, con la
finalidad de atacar la raz y no la consecuencia del problema, y as poder
proponer actividades de que sirvan para mejorar el sistema.
3.5.5 Propuestas de mejoras a los equipos crticos del sistema de
inyeccin de nitrgeno YDQ180KHR con base en los resultados
obtenidos en la aplicacin del AMEF y el ACR
Una vez realizadas las etapas anteriores, se propusieron mejoras a los
equipos crticos de la unidad de inyeccin con la finalidad que sean la
solucin ms adecuada y ms viable para la empresa Grupo Petroamerica
en trminos de rendimiento que permita que el sistema sea confiable y este a
la disponibilidad cada vez que se requiera de su uso.
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CAPTULO IV
DESARROLLO
4.1 Identificacin de la situacin actual del sistema de inyeccin de
nitrgeno YDQ180KHR
Para identificar la situacin actual de la unidad de inyeccin se realiz
previamente la recopilacin de informacin por medio de manuales y
documentos relacionados al sistema en estudio; seguidamente con el apoyo
del personal de operaciones se observ en planta cada uno de los equipos
que conforman dicho sistema, adems se realizaron entrevistas no
estructuradas al personal para conocer los antecedentes y funcionamiento de
los equipos.
4.1.1 Descripcin del Sistema
La unidad de inyeccin de nitrgeno YDQ180KHR de la empresa grupo
petroamerica es un sistema de diseo y fabricacin china, la cual tiene como
funcin inyectar nitrgeno a pozos petroleros productores mediante acople a
un sistema de tubera flexible continua (coiled tubing), esto con la finalidad de
restablecer las condiciones productivas originales del pozo.
El sistema consta bsicamente de un tanque de almacenamiento de
nitrgeno lquido el cual surte el N2 necesario para llevar a cabo el proceso,
adems cuenta con cinco (5) sub-sistemas los cuales se clasifican en: Sub-
sistema de potencia, subsistema de enfriamiento, subsistema hidrulico,
subsistema neumtico y subsistema de control, cada uno de ellos estn
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constituido por equipos y componentes que cumplen funciones especficas
dentro de la unidad para hacer posible el proceso de inyeccin.
4.1.2 Descripcin de los subsistemas
4.1.2.1 Subsistema de potencia
Permite potenciar el funcionamiento de todos los equipos que as lo
requieran dentro del sistema, est compuesto por un motor diesel modelo
6063HK73 de control computarizado con una potencia mxima de salida de550 HP en el cual se genera calor que es aprovechado para usarlo en el
proceso como transformador del nitrgeno de estado lquido al gaseoso, otro
equipo perteneciente a el mencionado sub-sistema es la caja de transmisin
de potencia la cual opera con una potencia mxima de salida de 360 HP los
cuales son transmitidos a los diferentes equipos mediante cada uno de los
tres (3) puertos de salida.
En las figuras 4.1 y 4.2 se muestran las apariencias externas del motor
diesel y la caja de transmisin de potencia .
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Figur a 4.1Motor Diesel de la unidad de inyeccin de nitrgeno
Fuente: Manual de operacin Jereh (2011).
Tabla 4.1.Especificaciones tcnicas del motor diesel
Fuente:Manual de operacin Jereh (2011).
Modelo 6063HK73
Sistema de control Computarizado
Potencia 550 HP @ 2100 rpm
Estilo Cuatro cilindros en lnea, enfriado con
agua con desplazamiento de 14L
Arranque Aire comprimido
Admisin Control elctrico
Cierre Control elctrico
Enfriamiento Ventilador de enfriamiento
Otros componentes./
sustancias
Termostato, filtro de aire, aceite
refrigerante
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Figur a 4.3Vaporizador de la unidad de inyeccin de nitrgeno
Fuente: Manual de operacin Jereh (2011).
4.1.2.3 Subsistema de Hidrulico
El subsistema hidrulico de la unidad de inyeccin de nitrgeno consta de
dos bombas (una de carga y otra de sobrecarga), un total de once (11)
vlvulas, tres (3) filtros, un (1) tanque almacenamiento de aceite hidrulico,
un acumulador de fluido y un total de cinco (5) manmetros.
La bomba de sobrecarga es de tipo centrifuga (AC-18) es la ms popular
en operaciones de yacimientos petroleros por su rgido diseo y estructura
compacta adems de su facilidad para transportar por su peso ligero. Esta
bomba es usada para impulsar el nitrgeno lquido buscando resolver la
succin de vaco debido a la baja presin existente dentro del
almacenamiento del nitrgeno, trabaja con una presin mxima de succin
100 Psi. En la figura 4.4 se ilustra la apariencia externa de la bomba AC-18mientras que la tabla 4.4 muestra las especificaciones tcnicas de la bomba.
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Figur a 4.5Bomba reciprocante de la unidad de inyeccin de nitrgeno
Fuente: Manual de operacin Jereh (2011).
Tabla 4.5.Especificaciones tcnicas de la bomba reciprocante
Fuente:Manual de operacin Jereh (2011).
Modelo ADC 3-GUPD
Fluido especifico Nitrgeno lquido
Potencia requerida 205 HP
Velocidad angular mxima 900 rpm
Dimetro de los pistones 1.25 1.625 2
Caudal de cada pistn (gpm) 18.28 30.91 46.81
Presin de descarga (psi) 17,000 10,000 6,500
Peso 650 lb
Dimensiones (HXLXW) 14.43x 34.58x 32.20
4.1.2.4 Subsistema de neumtico
El subsistema neumtico de esta unidad consiste en un compresor de aire
acoplado a un sistema de control de distribucin y a un tanque con un
secador de aire, el sistema posee dos fuentes de aire, una proveniente del
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exterior y la otra suministrada por el compresor adems est equipada con
vlvulas, filtros reguladores, unidades de control de presin etc. (Ver
apndice C). Antes del arranque del motor, la fuente externa suministra aire
al accionador para posteriormente producirse la puesta en marcha del motor
del compresor. En la figura 4.6 y 4.7 se ilustran la apariencia externa del
compresor de aire y una vista con corte transversal del compresor donde se
sealan sus partes respectivamente mientras que la tabla 4.6 muestra las
especificaciones tcnicas del compresor de aire.
Figur a 4.6 Compresor reciprocante de la unidad de inyeccin de nitrgeno
Fuente: BendixInformacin de servicios (2010).
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Tabla 4.8.Equipo natural de trabajo del proyecto
Fuente:Grupo Petroamerica
Integrante Rol del integrante
Ivn Lozada Especialista en intervencin de pozos
Gary Cabrera Planificador de Mantenimiento
Juan Carlos Camacho Operador
Ernesto Febres Lder de operaciones
Jos Lpez Especialista en seguridad y ambiente
Luis Caguana Tcnico mecnico
Mara Teresa Gil Jefa de almacn
Carlos Ojeda Facilitador general
El resultado de las encuestas y las entrevistas realizadas al equipo natural de
trabajo arroj como resultado la serie de tablas (desde la tabla 4.9 a la tabla
4.22) que se muestran a continuacin donde se especifican los criterios de
ponderacin segn la matriz de aplicacin de la metodologa D.S, y el nivel
de criticidad obtenido una vez realizado el anlisis para cada equipo.
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Tabla 4.9.Evaluacin de Criticidad motor diesel
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
Grupo
Petroamerica C.A.MATRIZ DE CRITICIDAD
Equipo:Motor diesel
Subsistema:Potencia
Realizado por:Carlos Ojeda
Evento de Control:
REA DE MANTENIMIENTOFactor a Evaluar Criterios Ponderacin Criterio
SeleccionadoPuntos
1) Cantidad de Fallas en el
perodo evaluado
1a) 0 F 6 1
1a 11b) 6
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Tabla 4.10.Evaluacin de Criticidad caja de transmisin
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
Grupo
Petroamerica C.A.MATRIZ DE CRITICIDAD
Equipo:Caja de transmisin de potencia
Subsistema:Potencia
Realizado por:Carlos Ojeda
Evento de Control:
REA DE MANTENIMIENTOFactor a Evaluar Criterios Ponderacin Criterio
SeleccionadoPuntos
1) Cantidad de Fallas en elperodo evaluado
1a) 0 F 6 11a 11b) 6
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Tabla 4.13.Evaluacin de Criticidad Bomba ACD 3- GUPD Triplex
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
Grupo
Petroamerica C.A.MATRIZ DE CRITICIDAD
Equipo:Bomba ACD 3- GUPD Triplex
Subsistema:Hidrulico
Realizado por:Carlos Ojeda
Evento de Control:
Carlos Ojeda
Factor a Evaluar Criterios Ponderacin CriterioSeleccionado Puntos1) Cantidad de Fallas en elperodo evaluado
1a) 0 F 6 11b 21b) 6
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Tabla 4.14.Evaluacin de Criticidad Accesorios Hidrulicos
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
Grupo
Petroamerica C.A.MATRIZ DE CRITICIDAD
Equipo:Accesorios hidrulicos
Subsistema:Hidrulico
Realizado por:Carlos Ojeda
Evento de Control:
REA DE MANTENIMIENTOFactor a Evaluar Criterios Ponderacin Criterio
SeleccionadoPuntos
1) Cantidad de Fallas en elperodo evaluado 1a) 0 F 6 1 1a 11b) 6
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Tabla 4.15.Evaluacin de Criticidad Accesorios Compresor de aire
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
Grupo
Petroamerica C.A.MATRIZ DE CRITICIDAD
Equipo:Compresor TU-FLO 550
Subsistema:Neumtico
Realizado por:Carlos Ojeda
Evento de Control:
REA DE MANTENIMIENTOFactor a Evaluar Criterios Ponderacin Criterio
SeleccionadoPuntos
1) Cantidad de Fallas en elperodo evaluado
1a) 0 F 6 11b 21b) 6
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Tabla 4.18.Resultado de criticidad VaporizadorVWP-145-10
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
EvaluacinObtenida
Criticidad del EquipoSeleccionar
con X
No Crtico (32 Ponderacin Total < 50%)
Semi-Crtico (50 Ponderacin Total < 70%) X
Crtico (Ponderacin Total 70%)
La tabla 4.18 refleja que el vaporizador VWP-145-10 presenta un
porcentaje acumulado menor a 70%, por lo tanto este equipo tampoco se
considera crtico dentro del sistema de inyeccin de nitrgeno.
Tabla 4.19.Resultado de criticidad Bomba centrifuga ACD-AC-18
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
EvaluacinObtenida
Criticidad del EquipoSeleccionar
con X
No Crtico (32 Ponderacin Total < 50%)
Semi-Crtico (50 Ponderacin Total < 70%)
Crtico (Ponderacin Total 70%) X
Tabla 4.20.Resultado de criticidad Bomba ACD 3- GUPD Triplex
Fuente: Confima & Consultores. (2015).
EvaluacinObtenida
Criticidad del EquipoSeleccionar
con X
No Crtico (32 Ponderacin Total < 50%)
Semi-Crtico (50 Ponderacin Total < 70%)
Crtico (Ponderacin Total 70%) X
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Finalmente la tabla 4.22 muestra el resultado de la evaluacin de criticidad
por la metodologa D.S al compresor de aire del subsistema neumtico, el
cual resulto tener una ponderacin total menor a 70% lo cual lo convierte en
un equipo no crtico, por lo tanto no ser objeto de estudios posteriores
mediante la aplicacin del (AMEF).
4.3 Realizacin de un anlisis de modo y efecto de falla (AMEF) a los
equipos crticos de la unidad de inyeccin de nitrgeno de Grupo
petroamerica.
Con la finalidad de identificar las posibles fallas del sistema y los efectos que
se producen con la aparicin de stas, se procedi a realizar un anlisis de
modos y efectos de falas (AMEF) el cual se realiz a los equipos que
resultaron crticos una vez culminada la jerarquizacin mediante el anlisis
de criticidad, para ello se recopilo informacin aportada por el equipo natural
de trabajo.
Es importante sealar que para la realizacin del anlisis de modos y
efectos de fallas no se hace referencia a los tiempo entre fallas (TEF) ni a
los tiempos fuera de servicio (TFS), esto se debe a que la empresa no emite
rdenes de trabajos lo cual resumi la fuente de recopilacin de informacin
a las experiencias aportadas por los miembros del equipo natural de trabajo
(ENT) y los mecnicos responsables de realizar trabajos de reparacin en
los talleres donde son llevados los equipos cuando uno de sus componentes
falla.
A continuacin se muestran los anlisis de modos y efectos de fallas de
los equipos crticos de la unidad de inyeccin de nitrgeno YDQ180KHR de
la empresa grupo petroamerica, la tabla 4.23 refleja el anlisis de la bomba
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centrifuga ACD-AC-18 mientras que la tabla 4.24 hace lo propio para la
bomba reciprocante de triple pistn.
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Tabla 4.24.Hoja 2/2 de AMEF realizado a la bomba ACD-AC-18
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Tabla 4.28.Matriz de verificacin de hiptesis
Fuente:Equipo natural de trabajo ENT
Una vez realizado el anlisis Causa-Raz se pudo corroborar cuales son
los elementos de los equipos que beben ser intervenidos, tambin se conocique aspectos organizativos de la empresa deben mejorar. Esto permiti
realizar propuestas de una serie de mejoras con la finalidad de que se pueda
generar un impacto positivo a corto y mediano plazo en todas las
operaciones donde interviene el sistema de inyeccin de nitrgeno
YDQ180KHR.
4.5 Propuesta de mejoras a los equipos crticos del sistema de
inyeccin de nitrgeno de la empresa Grupo petroamerica
El anlisis de modos y efectos de fallas y el anlisis de criticidad
proporcionaron la informacin necesaria para dar cumplimiento a la presente
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Con la implementacin de estas actividades no solo se busca mitigar
las fallas ocurridas en el sistema y prevenir la ocurrencia de otras, sino
que tambin se busca crear en los trabajadores de la empresa y, en
especial de la gerencia de mantenimiento un sentido de conciencia en las
labores de inspeccin y supervisin de dichas labores.
Los integrantes del equipo natural de trabajo ENT, en representacin
de todo el personal que labora en Grupo Petroamerica mostraron al final
de la realizacin del proyecto muy buena disposicin a dar cabal
cumplimiento a las actividades propuestas y sugerencias aportadas por
todo el equipo multidisciplinario.
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CAPTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones
1. El sistema de inyeccin de nitrgeno est conformado por 5
subsistemas de los cuales cuatro fueron objeto de estudio un vez
identificada la situacin actual y comprobada el buen funcionamiento
del subsistema de control.
2. Actualmente la unidad de inyeccin de nitrgeno esta presentado fallas
asociadas a la perdida de la capacidad de bombeo de nitrgeno para
las operaciones de rehabilitacin de pozos petroleros.
Por la naturaleza de las fallas recurrentes el equipo natural de trabajo
ENT busca direccionar todos los esfuerzos a los equipos asociados
con el subsistema hidrulico.
Mediante el anlisis de criticidad realizado utilizando la metodologa D.Sse pudo comprobar que las bombas ACD-AC-18 de tipo centrifuga y la
bomba ACD-3-GUPD de tipo reciprocante pertenecientes al
subsistema hidrulico presentan alto grado de criticidad.
La realizacin del anlisis de modos y efectos de fallas AMEF permiti
conocer el efecto de la las potenciales asociadas a los equipos crticos,
gracias a la experiencia aportada por los miembros del ENT, lo que
permiti tener informacin para la realizacin del anlisis Causa-Raz.
El anlisis Causa-Raz arroj fallas asociadas a ruptura en el rodete
impulsor y desgaste en los sellos mecnicos en la bomba centrifuga
ACD- AC-18 mientras la bomba reciprocante present problemas con
rodamientos y Estoperas.
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Las propuestas de actividades de mantenimiento estn orientadas a
brindar una notable mejora en los problemas operacionales que
actualmente presenta la unidad de inyeccin, estas fueron realizadas
por el equipo natural de trabajo en dos partes, las actividades que
requieren de una ejecucin inmediata y otras actividades las cuales se
espera que causen un impacto positivo a corto-mediano plazo.
5.2 Recomendaciones
Ejecutar las actividades propuestas segn su prioridad para as poder
obtener resultados inmediatos en las mejoras propuestas a los equipos
crticos del sistema.
Documentar las fallas, tiempos entre fallas (TEF) y/o tiempos fuera de
servicios (TFS) para de esa manera contar con un registro que permita
facilitar una planificacin de mantenimiento orientada a las fallas
documentadas.
Aunque se pudo comprobar el buen funcionamiento del subsistema decontrol se encontr un instrumento de medicin daado, el cual fue
sustituido de inmediato por su existencia en el stock de repuesto, por
ello se recomienda realizar pruebas peridicas con frecuencia semestral
a los instrumentos de medicin y al subsistema de control en general.
Se recomienda realizar inventarios de almacn con frecuencia y dar a
conocer al personal de operaciones sobre la existencia en stock de
repuestos de cada uno de los equipos que intervienen en el proceso.
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