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7/23/2019 Anlisis de Confiabilidad para un Sistema de Turbocompresin.
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Determinacin de la Confiabilidad de un Sistema de Turbo - Compresin de Gas Amargo, bajo unaConfiguracin k de n en el Golfo de Mxico.
Jos Ulises Ariza Rodrguez MICRO III, 2012
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Mster en Ingeniera de Confiabilidad y RiesgosUniversidad de las Palmas de Gran CanariaLas Palmas de Gran Canaria, Espaa.
Jos Ulises Ariza RodrguezMICRO III, Septiembre 2012
Universidad de las Palmas de Gran CanariaLas Palmas de Gran Canaria, Espaa.
DETERMINACIN DE LA CONFIABILIDAD DE UN SISTEMADE TURBO -COMPRESIN DE GAS AMARGO, BAJO UNA
CONFIGURACIN K DE N EN EL GOLFO DE MXICO
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Determinacin de la Confiabilidad de un Sistema de Turbo - Compresin de Gas Amargo, bajo unaConfiguracin k de n en el Golfo de Mxico.
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CONTENIDO
1. Introduccin .............................................................................................................. 32. Contexto Operacional / Descripcin del proceso ........................................................ 4
2.1. Abkatn A Compresin .............................................................................................. 42.2. Abkatn-A Permanente ........................................................................................... 142.3. Abkatn-D Permanente ........................................................................................... 182.4. Misin de los mdulos de compresin de Abkatn-A Compresin .................................. 242.5. Misin de los mdulos de compresin de Abkatn-A Permanente .................................. 242.6. Misin de los mdulos de compresin de Abkatn-D Permanente ................................. 25
3. Arreglo Fsico del Sistema ........................................................................................ 273.1. Premisas para el Anlisis de Confiabilidad .................................................................. 273.2. Diagrama de bloques funcionales ............................................................................. 293.3. Diagrama de bloques de confiabilidad ....................................................................... 323.4. Modelo matemtico de confiabilidad .......................................................................... 35
4. Revisin de los Datos Histricos .............................................................................. 365. Estimacin de Confiabilidad ..................................................................................... 40
5.1. Mdulo 1 Abkatn-A Compresin .............................................................................. 425.2. Mdulo 2 Abkatn-A Compresin .............................................................................. 565.3. Mdulo 3 Abkatn-A Compresin .............................................................................. 695.4. Mdulo 4 Abkatn-A Compresin .............................................................................. 825.5. Mdulo 5 Abkatn-A Permanente ............................................................................. 955.6. Mdulo 6 Abkatn-A Permanente ........................................................................... 1085.7. Mdulo 7 Abkatn-D Permanente ........................................................................... 1215.8. Mdulo 8 Abkatn-D Permanente ........................................................................... 1325.9. Anlisis de confiabilidad de los Centros de Proceso Abkatn A y D. ............................. 144
5.9.1. Anlisis de la confiabilidad del centro de proceso Abkatn A Compresin ........... 1475.9.2. Anlisis de la confiabilidad del centro de proceso Abkatn A Permanente ........... 1545.9.3. Anlisis de la confiabilidad del centro de proceso Abkatn D Permanente ........... 159
5.9.4. Anlisis de la confiabilidad global de los centros de proceso Abkatn A y D ........ 1646. Conclusiones .......................................................................................................... 1707. Recomendaciones .................................................................................................. 172
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Determinacin de la Confiabilidad de un Sistema de Turbo - Compresin de Gas Amargo, bajo unaConfiguracin k de n en el Golfo de Mxico.
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1. IntroduccinEl complejo marino de produccin Abkatn-A se ubica en las aguas del Golfo de Mxico, en la
sonda de Campeche a 150 km (77 millas nuticas) al noroeste (Latitud Norte: 19, 17.7 y
Longitud Oeste: 92, 10.71) de la Terminal Martima Dos Bocas en Paraso, Tabasco. Este
complejo genera 400 MBPD de aceite, los cuales se envan a Dos Bocas por el oleoducto de 36,
y 630 MMPCD de gas (420 Abkatn-A Compresin con 4 mdulos de compresin y 210 Abkatn-
A Permanente con 2 mdulos de compresin), que son enviados a la estacin de re-compresin
de Atasta, Campeche a travs de un gasoducto de 36.
Los mdulos de compresin de gas del Activo Abkatn Pol Chuc, de la Regin Marina Suroeste
de PEMEX-PEP, han presentado una serie de fallas recurrentes y eventos espordicos que han
dado como resultado una baja probabilidad de que los mdulos cumplan con la funcin de
comprimir y transferir 1060 MMPCD de gas amargo a tierra.
Las consecuencias de estos eventos, ha motivado a la Coordinacin de Mantenimiento de
Equipos Dinmicos y Servicios Auxiliares (CMEDSA), a impulsar proactivamente, el objetivo de
estabilizar los mdulos de compresin de gas, comenzando por los Centros de Proceso Abkatn-
A Compresin y Permanente, y Abkatn-D Permanente. Como parte de la estrategia de
estabilizacin, se tiene el anlisis y clculo de la confiabilidad con la que se encuentran
trabajando dichos mdulos para posteriormente, se desarrolle e implemente un plan de accin,
que conduzca a la estabilizacin de los equipos.
En el presente documento se desarrolla el proceso de estimacin de la confiabilidad actual de losmdulos de Abkatn-A Compresin, Abkatn-A Permanente y Abkatn-D Permanente listndose
una serie de recomendaciones resultantes del anlisis, que formarn parte del plan de
estabilizacin operacional de los mismos.
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2. Contexto Operacional / Descripcin del proceso2.1. Abkatn A Compresin
El centro de proceso Abkatn-A Compresin, inici operaciones el 30 de Marzo de 1987, lo
conforman ocho piernas, tres niveles, entrepiso, rea de muelles y lneas de proceso.
Su funcin es comprimir y transferir el gas que recibe de la batera de separacin de Abkatn-Alfa
Temporal y Permanente hacia la estacin de re-compresin de Atasta, va Pol-A mediante un
gasoducto de 36. Cuenta con una capacidad total de compresin de 420 MMPCD
El proceso inicia con la llegada de mezcla de crudo procedente de ABK-TARATUNICH, la cual entra
a un separador de 1 Etapa (FA-3101) a una presin de 5,8 Kg/cm 2 y una temperatura de 42 C,
ubicado en el 2 nivel de la plataforma Abkatn-A Temporal. El gas obtenido de la separacin
entra al rectificador de 1 Etapa (FA-3103) ubicado en el 3 nivel de la misma plataforma, cuyo
gas de salida va hacia los tanques de gas de alta (FA-4205 A/B/C) en Abkatn-A Compresin.
El aceite separado tanto en el separador (FA-3101) como en el rectificador (FA-3103) de 1 etapa
es llevado hacia el separador de 2 Etapa (FA-3102) en el 3 nivel de la plataforma Abkatn-A
Temporal, ste separa gas hacia el rectificador de 2 Etapa (FA-3104), ubicado en el 3 Nivel de
Abkatn-A Temporal, y aceite hacia el sistema de bombeo que lo transfiere a Dos Bocas mediante
la lnea 3, va Pol A.
FA-3104 separa su corriente de entrada proveniente del separador de 2 Etapa FA-3102, y el gas
enviado se divide una parte para ser comprimido e incorporado a la corriente de gas de entrada de
los tanques de gas de alta (FA-4205 A/B/C) en Abkatn-A Compresin, mediante una vlvula
controlada por presin la otra parte de gas va hacia el tanque de gas de baja (FA-4206) en la
misma plataforma; y el aceite es enviado hacia el sistema de bombeo. En la Figura 1 se muestra el
diagrama de flujo de proceso de la plataforma.
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Figura 1. Diagrama de Flujo de Proceso Abkatn-A Compresin
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La corriente que entra al tanque de gas de baja (FA-4206) es separado y el gas que sale a una
presin de 1.3 kg/cm2 y una temperatura de 30 C, es comprimido por el compresor de baja
presin AXI (GB-4201 A), a fin de que sean aprovechados los vapores de baja presin en el
proceso de compresin; este gas comprimido de 5.5 a 6 kg/cm2 y de 125 a 130 C se incorpora a
la corriente, antes del proceso del enfriador de gas de baja (E-101 A/B/C/D), para sercomprimido en la primera etapa del compresor de alta presin.
Los tanques de gas de alta (FA-4205 A/B/C) tambin reciben una corriente de gas desde el
rectificador de 1 Etapa (FA-3105), ubicado en Abkatn-A Permanente. En la separacin
efectuada en los tanques de gas de alta, el fluido, a una presin de 5.2 kg/cm2 y temperatura de
42 C, es enviado hacia el enfriador de gas de baja (E-101 A/B/C/D) y de all pasado a 41 C al
separador de succin (V-101 A/B/C/D) los cuales, envan el gas a 5 kg/cm2 y 41 C a la 1 etapa
de compresin. Los condensados y agua de la separacin en FA-4205 (A/B/C) y V-101 (A/B/C/D)
son enviados, mediante una vlvula controlada por nivel, al tanque de desfogue de alta (FA-4102) en el 1er nivel de Abkatn-A Compresin, donde el gas es quemado, y el condensado y el
agua son bombeados hacia la entrada del separador de 2a Etapa (FA-3102) para ser procesado.
La 1 etapa de compresin eleva la presin del gas de 25 a 28 Kg/cm2 y la temperatura de 41 a
144 C por lo que es pasada por el enfriador de gas de alta 1 Etapa (E-102 A/B/C/D), saliendo
el gas a 49 C y entrando al separador inter-etapa (V-102 A/B/C/D), donde el gas es enviado
hacia la segunda etapa de alta compresin a 25 Kg/cm2 y 47 C, y el condensado y agua
separados se envan mediante una vlvula controlada por nivel, hacia el tanque de desfogue (FA-
4210), donde el gas es quemado. El agua se enva hacia la planta de agua en Abkatn-APermanente y el condensado, mediante una vlvula controlada por nivel, es bombeado hacia la
entrada del separador de 2 Etapa (FA-3102) para ser procesado. Otra vlvula controlada por
nivel enva el agua del separador inter-etapa (V-102 A/B/C/D) hacia el tanque acumulador de
condensados de media presin FA-5211 en Abkatn-A Permanente, y se incluye directamente al
retorno del proceso de separacin de 1 etapa de la batera.
La corriente a 25 Kg/cm2 y 47 C que entra a la 2 etapa de compresin es elevada a 70 Kg/cm2
y 129 C, la cual pasa por el enfriador de gas de alta presin 2 Etapa (E-103 A/B/C/D), donde la
temperatura es llevada a 49 C y de all el gas de alta presin pasa por el separador de descarga(V-103 A/B/C/D), manteniendo en la salida del separador a presin de 70 Kg/cm 2 y la
temperatura en 48 C.
Este gas pasa al separador de carga del tanque (FA-4208) donde nuevamente se realiza una
separacin en la cual el fluido pasa directo al gasoducto para ser enviado a Atasta va POL-A. Los
condensados derivados de las separaciones en V-103 (A/B/C/D) y (FA-4208) son incorporados a
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la corriente de gas que va hacia Atasta va Pol-A mediante vlvulas controladas por nivel. Por
otra parte, la plataforma cuenta con una Planta Endulzadora de Gas Combustible para procesar el
gas a ser utilizado en este sistema.
Para el servicio de alta presin se dispone de cuatro mdulos de compresin de 105 MMPCD cada
uno, con una presin de succin de 5 Kg/cm2 y una presin de descarga de 70 Kg/cm2, el
diagrama esquemtico del tren de compresin Ingersoll-Rand se muestra en la Figura 2, y los
componentes del tren de compresin para cada mdulo por fabricante se muestran en la Tabla 1.
Figura 2. Tren de Compresin Ingersoll-Rand
Internfriador
E-102
6 Etapas 6 Etapas
Caja
Principal
Engranes
2 Carcaza 1a Carcaza
Generador
Caja Auxiliar
Enganes
MTGB 642 MTGB 733
2a Seccin1a Seccin
Turbina PotenciaGenerador de Gas
5 kg/cm2
41 C 25 kg/cm2
144 C70 kg/cm
2
129 C
25 kg/cm2
47 CInternfriador
E-102
6 Etapas 6 Etapas
Caja
Principal
Engranes
2 Carcaza 1a Carcaza
Generador
Caja Auxiliar
Enganes
MTGB 642 MTGB 733
2a Seccin1a Seccin
Turbina PotenciaGenerador de Gas
5 kg/cm2
41 C 25 kg/cm2
144 C70 kg/cm
2
129 C
25 kg/cm2
47 C
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Tabla 1. Mdulos de Compresin
Mdulo PlataformaFabricante
Compresor Turbina Generador Gas
1
Abkatn-A CompresinIngersoll-Rand Ingersoll-Rand General Electric
2
3
4
La filosofa actual de operacin del centro de proceso para el sistema de compresin de gas es de 3
mdulos operando y 1 mdulo disponible o en mantenimiento.
Para el manejo de vapores a baja presin, se tienen dos compresores AXI-INGERSOLL RAND tipo
H cuyas capacidades de manejo de gas son de 6 MMPCD cada uno, que por diseo asisten en la
seccin de baja presin a los 4 trenes de compresin indicados en la tabla 1. Estos compresores
AXI cuentan con turbinas de gas SolarSaturn cada uno.
Para efectos del Anlisis de la Confiabilidad, el mdulo de compresin se dividi en sistemas, los
cuales siguen una secuencia lgica y se basa en la estructura convencional adoptada por la
CMEDSA. Esta estructura, es la que se describe en la Tabla 2 para todos los mdulos de
compresin.
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Tabla 2. Sistemas por Mdulo
N Sistema Descripcin
1 Potencia
La turbina de potencia provee la potencia mecnica de salida para el equipo
accionado.
Los mdulos INGERSOLL RAND GT-61 estn montados sobre tres bastidores
separados. Sobre el primer bastidor est montada la carcasa de admisin de aire, en
el segundo bastidor est el generador de gas GE LM2500 y la turbina de potencia
INGERSOLL RAND GT-61, ambos dentro de una cabina. El tercer bastidor contiene los
compresores centrfugos INGERSOLL RAND MTGB-642 y MTGB-733, el generador de
AC, las cajas de transmisin, el interruptor y el panel de enlace. El tren de
compresin est equipado con sistemas de aceite de lubricacin y sellado con los
accesorios necesarios para la operacin eficiente y segura de la unidad.
El Sistema de Potencia est compuesto por el generador de gas GE LM2500 y la
turbina de potencia INGERSOLL RAND GT-61. El generador de gas consiste de un
compresor de flujo axial, cmara de combustin y una turbina de dos etapas la cual
acciona la seccin del compresor.
2 Transmisin
Provee un control de la velocidad y transmite la potencia mecnica de la turbina de
potencia a los compresores y generador elctrico.
Lo componen la caja de transmisin principal y la caja de transmisin auxiliar. La caja
de transmisin mecnica principal est montada sobre una placa base y se sita
entre la caja del dispositivo de accesorio de accionamiento de la turbina de potencia y
el compresor MTGB-642. El sistema de transmisin mecnica auxiliar se encuentra
montado tambin sobre su patn, unido al sistema de transmisin mecnica principal
y se utiliza para controlar el generador accionado por el eje.
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N Sistema Descripcin
3 Compresin
Su funcin es comprimir el gas amargo aumentando la presin de 5 kg/cm 2 en la
succin a 70 kg/cm2 en la descarga.
La turbina de potencia esta acoplada por medio de un acoplamiento flexible a la caja
de transmisin principal, la cual, mediante acoplamientos acciona a los compresores
centrfugos INGERSOLL RAND MTGB-642 y MTGB-733 no refrigerados, de mltiples
niveles. Los ejes del rotor estn conectados por un acoplamiento flexible de tipo seco.
Los compresores son de circulacin simple, (impulsores montados con las entradas
sencillas hacia el mismo lado del eje). El gas que entra a la(s) mquina(s) se
comprime en seis pasos y luego se descarga. El rotor y el diafragma se insertan
axialmente en la caja y junto con el cojinete y el cierre forman el(los) compresor(es).
El cierre entre los niveles se logra a travs de sellos tipo laberinto. El cierre del
extremo del eje se realiza usando cierres cnicos con pelcula de aceite, precedidos
por un sistema amortiguado de inyeccin de gas que evita que el gas natural
corrosivo entre en contacto con el aceite lubricante del sello de la chumacera. El
cojinete de empuje absorbe las fuerzas axiales no balanceadas. Los compresores
constan de seis impulsores montados en un eje y rodeado de diafragmas dentro de
una caja de acero carbnico fundido. Los equipos del cojinete de empuje y del
cojinete plano sostienen el rotor. Los compresores han sido diseados para que el
nico contacto entre las partes giratorias y fijas se encuentre en los cojinetes y los
cierres. Las superficies de contacto estn protegidas por una pelcula de aceite
lubricante.
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N Sistema Descripcin
4 Gas Combustible
Se encarga de suministrar el gas requerido tanto para el arranque de la turbina de
potencia, como de suministro al generador de gas. Est conformado por vlvulas de
corte SDV-221, PV-1 y PV-2, vlvula de regulacin de presin PCV (1 y 2 paquete),
filtros de gas en V-221 y FG-401, separador de gas combustible, vlvula controladora
de nivel LCV, vlvulas de venteo al quemador BDV, vlvula principal de control de gas
combustible (AMOT), vlvulas PSV, calentador de gas combustible (elctrico, gas-
gas), switch de presin, switch de nivel en separador V-221, transmisores de presin
y temperatura.
5Generacin
Elctrica
Cuando el generador se encuentra en condicin de suministrar la energa elctrica al
centro de control de motores del mdulo, entonces, se hace la transferencia mediante
un interruptor automtico de transferencia.
Est conformado por el generador elctrico, el cual es accionado por la caja del
sistema de transmisin mecnica auxiliar, es autnomo e independiente de la
alimentacin AC exterior cuando llega al 80% de la velocidad. El generador obtiene
su momento del sistema de transmisin mecnica auxiliar y proporciona energa
elctrica a 440 V en tres fases y 60 Hertz de frecuencia a los sistemas auxiliares
como enfriadores mecanizados de aceite lubricante, enfriadores mecanizados de gas
de proceso, sistema de alumbrado, sistema de control y cargador de batera,
sistemas de ventilacin, entre otros componentes elctricos del mdulo. El generador
elctrico cuenta con un sistema de enfriamiento por ventilador con acoplamiento
directo a un motor elctrico.
Mientras el generador elctrico no se encuentre en condiciones de suministrar energa
durante el arranque, sta es suministrada por el sistema elctrico de la plataforma.
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N Sistema Descripcin
6 Sellado
Tiene como funcin mantener la presin de aceite requerida en los sellos hmedos de
los compresores; est conformado por la bomba de sello principal, la cual es de
accionamiento mecnico por la caja de transmisin, y la bomba auxiliar que es
accionada por un motor elctrico; y est compuesto por tanques elevados, filtros,
lneas, vlvulas, accesorios, enfriadores, interruptores de nivel, presin y
temperatura.
7 Aceite Lubricante
Est compuesto por el sistema de lubricante sinttico y sistema de lubricante mineral
como subsistemas. El sistema de lubricante sinttico es encargado de la lubricacin
del generador de gas y est conformado por la bomba de lubricacin, los filtros,
lneas, vlvulas, accesorios, enfriadores, interruptores de nivel, presin y temperatura
asociados a este sistema.
El sistema de lubricante mineral se encarga de toda la lubricacin de los componentes
del tren de compresin a excepcin del generador de gas; est conformado por la
bomba de lubricacin principal, la cual es accionada mecnicamente por la caja de
transmisin, y la bomba auxiliar que es accionada por un motor elctrico; y tambin
cuenta con sus filtros, lneas, vlvulas, accesorios, enfriadores, interruptores de nivel,
presin y temperatura.
La caja de engranajes (Western) se encuentra montada con la turbina de potencia y
esta acoplada con la caja principal de engranajes con el fin de transmitir el
movimiento a las bombas principales de lubricacin y sellado. El sistema incluye los
enfriadores de aceite nter-etapas E-230, E-231 y E-232.
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N Sistema Descripcin
8Monitoreo,
Proteccin yControl
Tiene la funcin de monitorear y controlar las diferentes condiciones de operacin, as
como proteger al mdulo de compresin.
Est conformado por los sensores de vibracin de proximidad y contacto (en los
equipos dinmicos del tren), sensores de temperatura (RTDs) y el monitoreo y
control de parmetros del tren de compresin (controlador de lgica programable-
PLC), con todos los circuitos, tarjetas electrnicas y componentes asociados a estos
tipos de sistemas.
9 Gas de Proceso
Tiene la funcin de conducir el gas al mdulo y acondicionarlo durante las diferentes
etapas del proceso de compresin.
Est conformado por todos los componentes relacionados con las entradas y salidas
de gas de proceso a los compresores. Entre ellos se encuentran las vlvulas SDV de
succin, descarga y presurizacin, vlvula de venteo al quemador (VVQ), vlvula de
venteo atmosfrico (VVA), lneas de interconexin, vlvulas manuales, checks,
separador de succin V-101, separador intermedio V-102, separador de descarga V-
103, moto-ventiladores inter-etapas (aspas, motor, reductor, acoplamiento),
enfriadores de gas E-101, E-102 y E-103, switches de presin, nivel y temperatura.
10Deteccin Gas
Fuego
Lo conforman la interface hombre-mquina, sistema de comunicacin, seales de
campo, detectores de H2S, detectores de gas combustible, detectores de humo,
detectores UV/IR, alarmas audibles, luz estroboscpica (emergencia), estaciones de
paro, cilindros de FM-200 y cilindros de CO2
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2.2. Abkatn-A PermanenteEl inici de operaciones de esta plataforma fue el 31 de Diciembre de 1982, y est
conformada por doce piernas, tres niveles, entrepiso, rea de muelles y lneas de proceso.
La funcin principal de la plataforma es comprimir gas procedente de la batera de separacin
de la misma plataforma para ser enviado a Atasta va Pol Alfa. Cuenta con una capacidad
total de compresin de 210 MMPCD.
El proceso comienza con la llegada de mezcla de crudo procedente de Abkatn-B y Caan
cuyas corrientes entran a dos separadores de 1 Etapa (FA-3101A y FA3101B), una corriente
a una presin de 5.9 Kg/cm2 y temperatura de 56 C y la otra a 5.8 Kg/cm2 y 66 C. Estos
separadores se encuentran ubicados en el 2. Nivel de la plataforma Abkatn-A Permanente.
Adicionalmente, existe otra mezcla de entrada de crudo a medicin que entra a otro
separador de prueba de 1 etapa (FA-3103) ubicado igualmente en el 2. Nivel. El gas
obtenido de la separacin en los 3 recipientes entra al rectificador de 1 Etapa (FA-3105) en
el 3er. Nivel de la plataforma, cuyo gas de salida va hacia una derivacin de Compresin y la
otra, a travs de una vlvula controlada por presin, hacia los tanques de gas de alta presin
(FA-5201 A/B).
El aceite separado en el Separador (FA-3101A) es llevado hacia el Separador de 2da. Etapa
(FA-3102), igualmente, el aceite separado en (FA-3101B) es llevado hacia el Separador de
2da. Etapa (FA-3104). Los aceites separados en el Rectificador de 1 Etapa (FA-3105) y en el
Separador de 1 Etapa (FA-3103), son llevados a los Separadores de 2da. Etapa (FA-3102 y
FA-3104). Estos Separadores de 2da. Etapa separan el gas hacia el Rectificador de 2 Etapa
(FA-3108), ubicado en el 3er. Nivel, y una parte del aceite es enviado hacia el sistema de
bombeo que lo transfiere a Dos Bocas mediante la lnea 3 va Pol-Alfa; la otra parte se
bombea hacia los Deshidratadores (FA-3151 A/B), a fin de separar agua para ser bombeada
hacia Abkatn-77 y aceite al sistema de bombeo que lo transfiere a Dos Bocas por la lnea 3
va Pol-Alfa.
Los Separadores de 2da. Etapa (FA-3102 y FA-3104) tambin obtienen en la separacin agua
que es llevada hacia Abkatn-77. El Rectificador (FA-3108) separa la corriente de entrada y
el gas enviado hacia el tanque de baja presin (FA-5202). En la Figura 3 se muestra el
diagrama de flujo de proceso de la plataforma.
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Figura 3. Diagrama flujo de proceso Abkatn-A Permanente
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La corriente que entra al tanque de gas de baja (FA-5206) es separada y el gas que sale a
una presin de 1.2 Kg/cm2 y una temperatura de 50 C, entra al Tanque de Succin de
Compresin de Baja Presin 1 Etapa (V-101 A/B). El gas que sale del Tanque (V-101) a 1.3
Kg/cm2 y 41 C entra a la 1 Etapa de compresin, el cual es elevado a 6 Kg/cm 2 y 114 C.
Este gas pasa por el Enfriador (E-101 A/B) y se incorpora a la corriente de que sale de los
Tanques de alta presin para entrar al Tanque de Succin de 2 Etapa (V-102 A/B), de donde
sale a una presin de 4.6 Kg/cm2 y una temperatura de 55 C.
Producto de la separacin en (FA-5201 A/B) y (V-102), se obtienen condensado y agua que,
mediante una vlvula controlada por nivel, son enviados hacia el Separador de condensados
de baja presin (FA-5209) donde el gas separado es quemado, el agua es enviada a tanques
de desfogue y luego bombeada directamente al proceso, y el condensado es bombeado hacia
el Separador de 2 FA-3104, mediante una vlvula controlada por nivel.
Por otra parte, producto de la separacin en (FA-5202) y (V-101 A/B), se obtiene condensado
y agua, que mediante una vlvula controlada por nivel, es enviada hacia el Tanque separador
de Lquidos de Desfogue (104-L-44) donde el gas separado es quemado, y el condensado y
agua son bombeados hacia el Separador de 2 Etapa (FA-3104) para regresar al proceso.
La 2 etapa de compresin eleva el gas de 4.6 a 22 Kg/cm2 y la temperatura de 55 a 154 C,
por lo que es pasada por el enfriador de gas de alta 2 Etapa (E-102 A/B), entrando al tanque
de Succin de 3 Etapa (V-103 A/B), donde es enviado hacia la 3 Etapa de compresin a 21
Kg/cm2 y 52 C, y el condensado y agua separados se envan, mediante una vlvula
controlada por nivel, hacia el Tanque de Desfogue (FA-5209), donde el gas es quemado. De
este recipiente, el agua se enva hacia el proceso directo y el condensado hacia el separador
(FA-3104). El condensado obtenido de (V-103 A/B) es enviado al FA-3101 A para
reincorporar al proceso, mediante una vlvula controlada por nivel, se bombea hacia el
Separador de Condensados (FA-5208) donde es incorporado a la corriente de salida del
mdulo mediante una vlvula controlada por presin, y el agua, mediante una vlvula
controlada por nivel, enviada hacia (FA-5209).
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La corriente a 21 Kg/cm2 y 52 C que entra a la 3 etapa de compresin es elevada a 71
Kg/cm2 y 148 C, y es pasada por el Enfriador de Gas de alta presin 3 Etapa (E-103 A/B),
donde el gas de alta presin pasa por el Separador de Gas Amargo y Hmedo (V-104 A/B),
manteniendo en la salida del separador la presin de 70 Kg/cm 2 y la temperatura en 50 C.
Este gas es enviado a Atasta va POL-A. Los condensados y aguas derivados de la separacin
en (V-104 A/B) son incorporados al gasoducto donde el condensado es incorporado a la
corriente de salida del mdulo mediante una vlvula controlada por presin, y el agua
enviada al gasoducto.
Para el servicio de alta presin se tienen 2 mdulos de compresin de 105 MMPCD cada uno,
con una presin de succin de 1.55 Kg/cm2 y una presin de descarga de 70 Kg/cm2, el
diagrama esquemtico del tren de compresin Delaval se muestra en la Figura 4, y los
componentes del tren de compresin del mdulo por fabricante se muestran en la Tabla 3.
Figura 4. Tren de Compresin Delaval
Transmisi
n
Principal
Generador
Elctrico Transmisi
n
Auxiliar
TurbinaPotencia
Generador Gas
3a Seccin 2da. Seccin 1ra. Seccin
InterenfriadorInterenfriador
4 etapas2 etapas3 etapas5 etapas
1.55 kg/cm2@ 60C
5.74 kg/cm2@ 142C5.18 kg/cm2
@ 65.5C22.3 kg/cm2@ 177C
21.6 kg/cm2@ 60C
6CDK378BK37
4 etapas2 etapas3 etapas5 etapas
1.55 kg/cm2@ 60C
5.74 kg/cm2@ 142C5.18 kg/cm2
@ 65.5C22.3 kg/cm2@ 177C
21.6 kg/cm2@ 60C
6CDK378BK37
3a Seccin 2da. Seccin 1ra. Seccin
InterenfriadorInterenfriador
4 etapas2 etapas3 etapas5 etapas
1.55 kg/cm2@ 60C
5.74 kg/cm2@ 142C5.18 kg/cm2
@ 65.5C22.3 kg/cm2@ 177C
21.6 kg/cm2@ 60C
70 kg/cm2@ 130 C
6CDK378BK37
9300 rpm
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Tabla 3 Mdulos de Compresin
Mdulo PlataformaFabricante
Compresor Turbina Generador Gas
5Abkatn-A Permanente Delaval General Electric General Electric
6
La filosofa operacional de operacin del centro de proceso para el sistema de compresin de
gas es que ambos mdulos operen simultneamente.
Para el manejo de vapores a baja presin, se tienen dos compresores Delaval cuyas
capacidades de manejo de gas son de 6 MMPCD cada uno, que por diseo asisten en la
seccin de baja presin a los 2 trenes de compresin indicados en la Tabla 3.
2.3. Abkatn-D PermanenteLa plataforma denominada como produccin o permanente inici operaciones el 27 de julio de
1993, est conformada por doce piernas, rea de muelles, entrepisos, tres niveles y lneas de
proceso. Tiene como funcin separar la mezcla gas-aceite procedente de los yacimientos, el
procesamiento y distribucin del aceite hacia la Terminal Martima Dos Bocas, pasando por el
complejo de produccin Abkatn-A, comprimir el gas separado y enviarlo a Abkatn-A y/o
Pol-A para su endulzamiento y/o distribucin a la planta Atasta ubicada cerca de Ciudad del
Carmen, Campeche.
El proceso comienza con la llegada de mezcla de crudo del Litoral y mezcla de crudo de Ixtal
y Manik, cuyas corrientes entran a los separadores de 1 Etapa, (FA-3101 A) y (FA3101B)
respectivamente. La mezcla de crudo del Litoral llega al Separador a una presin de 5,2
Kg/cm2 y una temperatura de 22 C, y la mezcla de crudo Ixtal y Manik llega a 5.2 Kg/cm2 a
una temperatura de 80 C., estos separadores se encuentran ubicados en el 2 nivel de la
plataforma Abkatn Delta Permanente.
En el 2 nivel de la plataforma, el gas obtenido de la separacin en los 2 recipientes entra al
rectificador de 1 Etapa (FA-3102), a una presin de 6 a 7 Kg/cm 2 por la mezcla Ixtal y Manik
y temperatura de 49 C, cuyo gas de salida va, a travs de una vlvula controlada por
presin, y llevarlo hacia los Separadores de Condensados de Alta Presin 1 Etapa (FA-3105
A/B).
El aceite separado en el Separador (FA-3101 A) es llevado hacia el Separador de 2 Etapa
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(FA-3103 A), igualmente, el aceite separado en (FA-3101B) es llevado hacia el Separador de
2 Etapa (FA-3103 B). El agua y condensado separado tanto en el Rectificador de 1 Etapa
(FA-3102) como en los Separadores de Condensados de Alta Presin 1 Etapa (FA-3105 A/B),
son llevados al Separador de 2. Etapa (FA-3103 B). Estos Separadores de 2 Etapa separan
gas hacia el Rectificador de 2 Etapa (FA-3104), ubicado en el 3er. nivel, y el aceite es
enviado hacia el sistema de bombeo que lo transfiere a Dos Bocas por la lnea 3 va Pol-A. En
la Figura 5 se muestra el diagrama de flujo de proceso de la plataforma.
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Figura 5. Diagrama flujo de proceso Abkatn-D Permanente
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El gas de salida del Rectificador de 2 Etapa (FA-3104) es enviado, mediante una vlvula
controlada por nivel al Enfriador de gas de baja Presin 2 Etapa (EC-3102), el cual extrae el
gas a una presin de 1.3 Kg/cm2 y una temperatura de 34 C. Esta corriente de gas entra al
Separador de Condensados de 2 Etapa Baja Presin (FA-3106), el cual enva el condensado
hacia el tanque recuperador de crudo mediante una vlvula controlada por nivel, y el gas
entra al Separador de baja presin (V-200 A) mediante una vlvula controlada por presin, el
cual separa el gas a una presin de 1.3 Kg/cm2 y temperatura de 34 C para ser comprimido
por los Compresores Recuperadores de Vapor (TC-200 A/B), los cuales comprimen el gas
hasta 6 Kg/cm2 y 106 C envindolo al enfriador (EC-200) que baja la temperatura a 52 C y
entrando a otro Separador (V-200 B) que enviar el gas hacia la entrada de los Separadores
de Condensados de Alta Presin 1 Etapa (FA-3105 A/B). Los condensados obtenidos en (FA-
3106), (V-200A) y (V-200B), son enviados hacia el Tanque Recuperador de Crudo mediante
vlvulas controladas por nivel.
La corriente que entra a los Separadores de Condensados de alta presin 1 Etapa (FA-3105
A/B) es separada y el gas que sale de 6 a 7 Kg./cm2 y 45 C, entra al Tanque de Succin de
Compresin de baja presin 1 Etapa (V-101 A/B). El gas que sale del Tanque (V-101) de 6 a
7 Kg/cm2 y a 45 C entra a la 1 Etapa de Compresin, la cual eleva la presin a 13 Kg/cm2
y la temperatura a 128 C. Este gas pasa por el Enfriador de Gas (E-101 A/B) para entrar al
Tanque de Succin de 2 Etapa (V-102) de donde sale a una presin de 12 Kg/cm2 y una
temperatura de 50 C. Producto de la separacin en (V-101 A/B) y (V-102 A/B), se obtiene
condensado y agua que son enviados hacia el Separador de 2 Etapa (FA-3103 B) mediante
una vlvula controlada por nivel, donde previamente se explic el destino del gas y aceite
separado.
La 2 etapa de compresin eleva el gas de 12 a 30 Kg/cm2 y la temperatura de 50 a 116 C,
por lo que es pasado por el enfriador de alta 2 Etapa (E-102 A/B), entrando al tanque de
Succin de 3 Etapa (V-103 A/B), donde es enviado hacia la 3 Etapa de compresin a 29
Kg/cm2 y 50 C, y el condensado separado se enva hacia la descarga de gas a Atasta va
Abkatn Alfa / Pol-Alfa, mediante una vlvula controlada por nivel.
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La corriente a 29 Kg/cm2 y 50 C que entra a la 3 etapa de compresin es elevada a 70
Kg/cm2 y 128 C, esta es pasada por el Enfriador de Gas de alta presin 3 Etapa (E-103
A/B), donde el gas pasa por el Separador (V-104 A/B), manteniendo en la salida del
separador la presin de 70Kg/cm2 y la temperatura en 50 C. Este gas pasa directo al
gasoducto para finalmente ser enviado hacia Atasta va Abkatn Alfa / Pol-Alfa. Los
condensados derivados de la separacin en (V-104 A/) son enviados hacia la descarga de gas
a Atasta va Abkatn Alfa/Pol-Alfa, mediante una vlvula controlada por nivel.
Para el servicio de alta presin se tienen 2 mdulos de compresin de 110 MMPCD cada uno,
con una presin de succin de 5.2 Kg/cm2 y una presin de descarga de 70 Kg/cm2, el
diagrama esquemtico del tren de compresin Nuovo Pignone se muestra en la Figura 6, y
los componentes del tren de compresin del mdulo por fabricante se muestran en la Tabla 4.
Figura 6. Tren de Compresin
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Tabla 4 Mdulos de Compresin
Mdulo PlataformaFabricante
Compresor Turbina Generador Gas
7Abkatn-D Permanente Nuovo Pignone Nuovo Pignone General Electric
8
La filosofa operacional de operacin del centro de proceso para el sistema de compresin de
gas es que ambos mdulos operen simultneamente.
Para el manejo de vapores a baja presin, se cuenta con dos compresores Solar Saturn cuyas
capacidades de manejo de gas son de 7 MMPCD cada uno, que por diseo asisten en la
seccin de baja presin a los 2 trenes de compresin indicados en la Tabla 4.
Para efectos del Anlisis de la Confiabilidad, el mdulo de compresin se dividi en sistemas,
los cuales siguen una secuencia lgica y se basa en la estructura convencional adoptada por
la CMEDSA, que adems es similar a la adoptada en la referencia internacional OREDA.
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2.4. Misin de los mdulos de compresin de Abkatn-A CompresinCada mdulo de compresin debe comprimir y transferir a la estacin de re-compresin Atasta de
95 a 110 MMPCD de gas amargo a una presin de 65 a 70 kg/cm2 respectivamente.
Las condiciones de operacin bajo las cuales se desempea el proceso de compresin de gas de
estos mdulos, se muestran en el diagrama Entrada-Proceso-Salida (Figura 7) de la plataforma
Abkatn-A.
Figura 7. Diagrama EPS Abkatn-A Compresin
2.5. Misin de los mdulos de compresin de Abkatn-A PermanenteEl mdulo de compresin debe comprimir y transferir a la estacin de re-compresin de
Atasta de 95 a 110 MMPCD de gas amargo a una presin de 65 a 70 kg/cm 2 respectivamente.
Las condiciones de operacin bajo las cuales se desempea el proceso de compresin de gas
de este mdulo, se indican en el diagrama Entrada-Proceso-Salida (Figura 8) de la plataforma
Abkatn-A Permanente.
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Figura 8. Diagrama EPS Abkatn-A Permanente
2.6. Misin de los mdulos de compresin de Abkatn-D PermanenteCada mdulo de compresin debe comprimir y transferir a la estacin de re-compresin de
Atasta de 95 a 110 MMPCD de gas amargo a una presin de 65 a 70 kg/cm 2 respectivamente.
Las condiciones de operacin bajo las cuales se desempea el proceso de compresin de gas
de este mdulo, se indican en el diagrama Entrada-Proceso-Salida (Figura 9) de la plataforma
Abkatn-D Permanente.
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Figura 9. Diagrama EPS Abkatn-D Permanente
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3. Arreglo Fsico del SistemaEn esta fase se estructura el diagrama de bloques, para considerar los arreglos de los que
permitan, una vez estimados los valores individuales de confiabilidad de cada sistema, simular y
calcular la confiabilidad total del mdulo de compresin. Este diagrama funcional se debe basar en
los planos reales de la instalacin, y se deben considerar todos los tems principales, as como los
auxiliares.
3.1. Premisas para el Anlisis de ConfiabilidadPara la construccin de los diagramas de bloques funcionales y de confiabilidad, as como para el
desarrollo del Anlisis de Confiabilidad de los mdulos de compresin, se tomaron en cuenta las
siguientes premisas:
El volumen de control que se analizar, comprende los ocho mdulos de compresin de loscentros de proceso Abkatn-A Compresin (4), Permanente (2) y Abkatn-D Permanente (2).
Para el Anlisis de confiabilidad se considerar la siguiente estrategia de operacin de losmdulos de compresin:
Abkatn-A Compresin: 3 mdulos operando de 4. Abkatn-A Permanente: los 2 mdulos operando. Abkatn-D Permanente: los 2 mdulos operando.
La base de datos utilizada es la proporcionada por la CMEDSA, la cual se valid con bitcorasde campo.
Para el tratamiento de los datos, el Tiempo declarado en Mantenimiento Correctivo seconsidera igual que el Tiempo Fuera de Servicio que se registr en la base de datos
proporcionada por la CMEDSA.
El Anlisis de Confiabilidad se realiza para cada uno de los sistemas que componen el mdulode compresin.
Para determinar el tiempo entre fallas de los sistemas, se consideran las fechas de arranquedespus de la ltima intervencin de mantenimiento mayor de los equipos principales.
Se considerarn los tiempos entre fallas, tomando en cuenta los datos censurados por tiempoy no por falla (cuando existan).
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Para la elaboracin de los diagramas de bloques funcionales slo se consideran aquelloselementos mantenibles para los cuales existen fallas declaradas en la base de datos
proporcionada por la CMEDSA.
El sistema de Deteccin Gas-Fuego queda excluido del Anlisis por ser parte del sistema deproteccin y seguridad del Centro de Procesos Abkatn-A (no nica y operativamente delmdulo), y debido a que puede llegar a actuar por causas ajenas a la operacin directa del
mdulo de compresin.
Para los casos en donde se cuenta con muy pocos datos de tiempo entre fallas, y que ladistribucin de densidad de probabilidad generada sea uniforme o triangular, se determinan
las distribuciones de densidad de probabilidad con base a los resultados provenientes del
tratamiento estadstico de los tiempos entre fallas de los cuatro mdulos (ubicados en
Abkatn-A Compresin) para cada sistema donde sea requerido, pues el comportamiento
estadstico puede ser ms representativo que utilizar una base de datos genrica.
Para hacer este tratamiento estadstico se asume que los ocho mdulos de compresin deAbkatn se encuentran sujetos a las mismas condiciones ambientales, operativas y
administrativas.
A pesar de que se estn definiendo las funciones de confiabilidad para cada mdulo ysistemas, se listan los valores de confiabilidad para una proyeccin de tiempo de: 0, 7, 15,
30, 60, 90, 180 y 365 das de operacin, lo que permite ilustrar los diferentes
comportamientos de ocurrencia de falla.
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3.2. Diagrama de bloques funcionalesLos diagramas de bloques funcionales definidos consideraron la siguiente estructura que se
muestra a continuacin.
El arreglo funcional general es el que se muestra en la Figura 10.
Figura 10. Diagrama de Bloques Funcionales Nivel Plataforma
Frontera delA.E.C
PolBatabChuc A
RMNE
Litoral
Pol A
Abkatn A-C
Abkatn D-P
Abkatn A-P
Atasta
Crudo
Crudo
GasProceso
Crudo
Ixtal ManikABK BLitoralCaanTarat
KamaabABK
GasProceso
Frontera delA.E.C
PolBatabChuc A
RMNE
Litoral
Pol A
Abkatn A-C
Abkatn D-P
Abkatn A-P
Atasta
Crudo
Crudo
GasProceso
Crudo
Ixtal ManikABK BLitoralCaanTarat
KamaabABK
GasProceso
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Funcionalmente (Figura 11), los mdulos de compresin de Abkatn-A Compresin, Permanente y
Abkatn-D Permanente, se encuentran dispuestos bajo un sistema de operacin en paralelo. Los
mdulos tienen una misma lnea de succin y la descarga va tambin a un solo cabezal, que
conduce finalmente el gas a la estacin de re-compresin de Atasta.
Figura 11. Diagrama de Bloques Funcionales Nivel Mdulos
Abkatn AlfaCompresin
Mdulo 1
Mdulo 3
Mdulo 2
Mdulo 4
Abkatn AlfaCompresin
Mdulo 1
Mdulo 3
Mdulo 2
Mdulo 4
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Para el caso de los sistemas que forman parte de los mdulos de compresin, estos se encuentran
funcionalmente dispuestos bajo un sistema operacional en serie. Las entradas y salidas de cada
sistema del mdulo se muestran en la Figura 12.
Figura 12. Diagrama de Bloques Funcionales Nivel Sistemas
SistemasIndependientes
SistemasAuxiliares
Sistemas Funcionales del Mdulo
3. Compresin
7. AceiteLubricante
2. Transmisin
8. Monitoreo,Proteccin y
Control
6. Sellado
1. Potencia
5. GeneracinElctrica
10. DeteccinGas-Fuego
9. Gas deProceso
4. GasCombustible
Enfriador EnergaInstrumentos
Remotos
EnergaMecnica
EnergaCalorfica
EnergaMecnica
EvitaFugas deGas
EnergaElctrica
Evitadesgaste ytransfierecalor
ControlaVariables
Entrada Gas de Baja PresinSalida Gas de Alta Presin
SistemasIndependientes
SistemasAuxiliares
Sistemas Funcionales del Mdulo
3. Compresin
7. AceiteLubricante
2. Transmisin
8. Monitoreo,Proteccin y
Control
6. Sellado
1. Potencia
5. GeneracinElctrica
10. DeteccinGas-Fuego
9. Gas deProceso
4. GasCombustible
Enfriador EnergaInstrumentos
Remotos
EnergaMecnica
EnergaCalorfica
EnergaMecnica
EvitaFugas deGas
EnergaElctrica
Evitadesgaste ytransfierecalor
ControlaVariables
Entrada Gas de Baja PresinSalida Gas de Alta Presin
Como se puede observar en la figura anterior, se cuenta con tres secciones o campos:
Sistemas Funcionales del Mdulo. Son los que se encuentran directamente vinculados con elcumplimiento de la funcin del mdulo de compresin.
Sistemas Auxiliares: Soportan directamente a los sistemas funcionales para que sean capacesde cumplir con la funcin principal del equipo.
Sistemas Independientes. Son aquellos que pueden provocar una prdida de la funcin delmdulos completo, an sin la presencia de una falla en los sistemas funcionales principales o
auxiliares.
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3.3. Diagrama de bloques de confiabilidadEntendidas las funciones de cada uno de los sistemas de los mdulos de compresin, y de acuerdo
a las premisas establecidas, se desarroll el Diagrama de Bloques de Confiabilidad que se
muestran en la Figura 13. Como se indic anteriormente, el sistema de Deteccin Gas-Fuego
queda excluido del Anlisis por ser parte del sistema de proteccin y seguridad del Centro de
Procesos Abkatn-A, ya que puede llegar a ocasionar un paro por causas ajenas a la operacin
directa del mdulo de compresin.
La misin de cada mdulo de compresin es comprimir y transferir a la estacin de re-compresin
Atasta de 95 a 110 MMPCD de gas amargo a una presin de 65 a 70 kg/cm2.
Cuando estos mdulos cumplen con su respectiva misin bajo los parmetros establecidos, sin que
ocurran fallas hasta los respectivos mantenimientos preventivos, se considera que la misin fue
alcanzada con xito.
En la Figura 13 se puede observar que, funcionalmente los diferentes sistemas que componen el
mdulo de compresin, se encuentran dispuestos bajo una configuracin en serie; de tal manera
que cuando se produzca una falla en cualquiera de los sistemas se perder completamente la
funcin del mdulo de compresin y no se podr completar exitosamente la misin establecida.
La expresin matemtica que rige esta configuracin se mostrar ms adelante en la seccin
correspondiente.
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Figura 13. Diagrama de Bloques de Confiabilidad Sistemas
Entradas - Salidas
Sistemas del Mdulo
Sistemas Auxiliares
E
8. Sistema deProteccin,Monitoreo y
Control
S
7. Sistema deAceite
Lubricante
9. Sistema deGas de Proceso
3. Sistema deCompresin
2. Sistema deTransmisin
6. Sistema deSellado
1. Sistema dePotencia
5. Sistema deGeneracin
Elctrica
4. Sistema deGas Combustible
Entradas - Salidas
Sistemas del Mdulo
Sistemas Auxiliares
E
8. Sistema deProteccin,Monitoreo y
Control
S
7. Sistema deAceite
Lubricante
9. Sistema deGas de Proceso
3. Sistema deCompresin
2. Sistema deTransmisin
6. Sistema deSellado
1. Sistema dePotencia
5. Sistema deGeneracin
Elctrica
4. Sistema deGas Combustible
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De la misma manera, al desarrollar el Diagrama de Bloques a nivel de subsistemas (Figura 14), se
puede observar que en su conjunto se encuentran dispuestos funcionalmente bajo una
configuracin serie, rigindose por las mismas caractersticas que se mencionaba para el diagrama
de bloques de confiabilidad por sistemas.
Figura 14. Diagrama de Bloques de Confiabilidad Subsistemas
Entradas - Salidas
Subsistemas del Mdulo
Sistemas Auxiliares
E
7.2 AceiteLubricante
Mineral
8. Sistema de
Proteccin,Monitoreo y
Control
S
3. Sistema deCompresin
2.1 Sistema deTransmisin
Principal
6. Sistema deSellado
2.2 Sistema deTransmisin
Auxiliar
5. Sistema deGeneracin
Elctrica
4.1 Sistema deGas de Arranque
1.1 Generador deGas
4.2 Sistema deEncendido
1.2 Turbina dePotencia
7.1 AceiteLubricanteSinttico
9. Enfriamientoy
Acondicionamiento de Gas
Entradas - Salidas
Subsistemas del Mdulo
Sistemas Auxiliares
E
7.2 AceiteLubricante
Mineral
8. Sistema de
Proteccin,Monitoreo y
Control
S
3. Sistema deCompresin
2.1 Sistema deTransmisin
Principal
6. Sistema deSellado
2.2 Sistema deTransmisin
Auxiliar
5. Sistema deGeneracin
Elctrica
4.1 Sistema deGas de Arranque
1.1 Generador deGas
4.2 Sistema deEncendido
1.2 Turbina dePotencia
7.1 AceiteLubricanteSinttico
9. Enfriamientoy
Acondicionamiento de Gas
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3.4. Modelo matemtico de confiabilidadEl modelo matemtico se deriva de los diagramas de bloques, combinando la confiabilidad de cada
uno de los bloques que lo componen para estimar la confiabilidad del sistema mayor. Los modelos
matemticos se construyen con objeto de calcular la confiabilidad de los tems a partir delcomportamiento de los dispositivos de nivel inferior. En el sentido ms amplio se aspira a reunir en
un modelo todos los posibles modos de falla del sistema, e incluso tratar de hallar la expresin de
la confiabilidad como funcin explcita del tiempo y la tasa de fallas.
Para el caso que se est analizando se encuentra bajo la configuracin serie. Un sistema en serie
es aquel en el que el fallo de uno cualquiera de sus componentes significa el fallo del sistema, en
este caso del mdulo de compresin. En otros trminos, un sistema en serie es el que carece de
redundancia entre bloques, aunque stos puedan contener dispositivos redundantes de nivel
inferior.
En este caso, la expresin matemtica que determina la confiabilidad total del mdulo viene dada
por la regla de LUSSER o del producto de confiabilidades siguiente:
,n
i
iS tR=(t)R 1
)(
Dnde:
Rs(t) = Confiabilidad de la configuracin serie
Ri = Confiabilidad de cada elemento del sistema
n
j 1
Multiplicatoria
De aqu se deduce que la confiabilidad total del mdulo de compresin, cuyos sistemas se
encuentran en serie, ser menor o igual que la confiabilidad menor existente en sus bloques.
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4. Revisin de los Datos HistricosPara el Anlisis de la Confiabilidad de los mdulos se consideraron las fallas que se declararon en
la base de datos que proporcion la CMEDSA. En este caso, los componentes mayores
considerados susceptibles a fallas, incluyendo los sistemas y sub-sistemas a los cuales pertenecen,
se describen en la Tabla 5.
Tabla 5. Componentes de los Subsistemas
Sistema Subsistema Componente
1. Potencia
1.1 Generador de Gas
1.1.1 Estator del compresor
1.1.2 Rotor del compresor
1.1.3 Chumaceras
1.1.4 Filtros
1.1.5 Cmara de combustin
1.1.6 Sellos
1.2 Turbina de Potencia
1.2.1 Rotor
1.2.2 Carcaza
1.2.3 Chumaceras
1.2.4 Sellos
2. Transmisin
2.1 Transmisin Principal
2.1.1 Engranaje
2.1.2 Carcaza
2.1.3 Chumaceras
2.1.4 Sellos
2.1.5 Coples
2.2 Transmisin Auxiliar
2.2.1 Engranaje
2.2.2 Carcaza
2.2.3 Chumaceras
2.2.4 Sellos
2.2.5 Coples
3. Compresin
3.1 Rotor
3.2 Carcaza
3.3 Chumaceras
3.4 Antisurge
4. Gas Combustible 4.1 Gas de Arranque
4.1.1 Control de arranque
4.1.2 Gas de arranque
4.1.3 Unidad de arranque
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Sistema Subsistema Componente
4.2 Encendido
4.2.1 Inyectores
4.2.2 Bujas y detectores de flama
5. Generacin Elctrica
5.1 Rotor5.2 Estator
5.3 Excitatriz
5.4 Chumaceras
5.5 Regulador de voltaje
5.6 Switch transferencia automtica
6. Sellado
6.1 Sellos
6.2 Bomba
6.3 Sistema Buffer
6.4 Filtros
7. Lubricante
7.1 Lubricante Sinttico
7.1.1 Bomba de lubricacin
7.1.2 Filtros y sellos
7.1.3 Depsito
7.2 Lubricante Mineral
7.2.1 Bomba de lubricacin
7.2.2 Filtros y sellos
7.2.3 Depsito
8. Proteccin,
Monitoreo y Control
8.1 Instrumentos y dispositivos
8.2 CPU y PLC
8.3 Actuadores
8.4 Cableado/Caja de conexiones
De la base de datos se calcularon los tiempos entre falla de cada sistema de los mdulos, los
cuales se procesaron en una archivo electrnico Excel para facilitar el proceso del manejo
estadstico de la informacin capturada.
La siguiente Tabla 6 es un ejemplo de la informacin referida, en la que se muestran slo algunos
tiempos entre fallas para los sistemas del Mdulo 1. El total de la informacin se puede
proporcionar bajo solicitud en archivo electrnico, denominado:TEF-Mdulo 1alTEF-Mdulo 8
para su mejor manejo y filtrado de los datos, de acuerdo a la informacin del sistema que se
requiera analizar.
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Tabla 6. Ejemplo de Tiempos Entre Fallas
Sistema Tiempo entre fallas (Hrs.)
Sistema de Aceite Lubricante
3590.8
34.3
723.7
4323.4
675.7
1209.9
525.9
Sistema de Compresin
1468.3
1001.7
1246.3
4927.9
112.8
38.2
102.2
2267.3
Sistema Gas Combustible
2040.8
1328.5
128.5
5344.9
11.3
2241.8
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39
Sistema Tiempo entre fallas (Hrs.)
Sistema de Gas de Proceso
1468.2
6.8
1424.9
1782.5
4504.8
1978.7
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5. Estimacin de ConfiabilidadEn base a lo establecido en el enfoque metodolgico, se proceder a desarrollar el Anlisis de la
Confiabilidad en las siguientes secciones, para cada mdulo.
Una vez que obtenida la informacin de los tiempos entre fallas, se procedi a realizar el Anlisis
para determinar la funcin de distribucin de probabilidad que toman los tiempos entre fallas de
los diferentes sistemas analizados.
Para apoyar este proceso se utiliz un software especializado en el tratamiento estadstico de la
informacin, el cual utiliza la distribucin de probabilidad para describir la incertidumbre de una
serie de datos. De una galera de diferentes tipos de distribuciones, este software selecciona
aquella que mejor describe la distribucin de los datos y calcula los parmetros de posicin, forma
y escala, de acuerdo a la distribucin de probabilidad seleccionada.
Adicionalmente, es necesario comentar que de acuerdo al tipo de datos que arrojan los procesos,
equipos o eventos analizados, se tienen determinadas funciones de distribucin probabilstica.
De acuerdo a lo anterior, los datos de tiempo entre falla que arroja la maquinaria, tiene varias
distribuciones que son comunes en el rea de la confiabilidad de equipos, las cuales se mencionan
en la Tabla 7.
Tabla 7. Funciones de Distribucin
Triangular
Exponencial
Gamma
Uniforme
Weibull
Log normal
Normal
R(x)f(x)Distribucin
Triangular
Exponencial
Gamma
Uniforme
Weibull
Log normal
Normal
R(x)f(x)Distribucin
2
2
1exp
2
1
x
xIxP 1)(1
2ln
2
1exp
2
1
x
x
xIxP
ln1)(1
xxexp
)(
)( 1
texp
xnn
exn
1
)(
!
)(
k
ex xk
/1 xe x
e
minmax
1
xx minmax
min1xx
xa
)).((
1minminmax
2
min
xxxx
xx
mprob
)).((
2
minminmax
min
xxxx
xx
mprob
2
2
1exp
2
1
x
xIxP 1)(1
2ln
2
1exp
2
1
x
x
xIxP
ln1)(1
xxexp
)(
)( 1
texp
xnn
exn
1
)(
!
)(
k
ex xk
/1 xe x
e
minmax
1
xx minmax
min1xx
xa
)).((
1minminmax
2
min
xxxx
xx
mprob
)).((
2
minminmax
min
xxxx
xx
mprob
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Para realizar el Anlisis de Confiabilidad se utilizarn las proyecciones de tiempos pre-establecidos
en las premisas, los cuales se muestran en la siguiente Tabla 8.
Tabla 8. Intervalos de tiempopara la determinacin de la confiabilidad
Das Horas
0 0
7 168
15 360
30 720
60 1440
90 2160
180 4320
365 8760
Una vez que se tiene el clculo de la confiabilidad de los diferentes sistemas y considerando el
diagrama de bloques de confiabilidad, se aplica el modelo matemtico desarrollado para la
configuracin serie cuya ecuacin se describe a continuacin:
,
n
iiS tR=(t)R 1 )(
Dnde:
Rs(t) = Confiabilidad de la configuracin serie o del mdulo
Ri = Confiabilidad de cada elemento del sistema
n
j 1
Multiplicatoria
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5.1. Mdulo 1 Abkatn-A CompresinClculo de la confiabilidad considerando los datos histricos del mdulo bajo anlisis, en este caso
del Mdulo de Compresin 1.
Derivado del anlisis de los datos de tiempo entre falla, y auxiliados por el software mencionado,
se obtuvieron los siguientes resultados para los sistemas del mdulo 1. Es de hacerse notar que
los resultados mostrados en la Tabla 9, son las mejores aproximaciones dentro de las
distribuciones comunes para el rea de confiabilidad de equipos.
Tabla 9 Resultados de las Funciones de Densidad de Probabilidad Mdulo 1
SistemaAnalizado
Distribucinde
ProbabilidadGrfico
AceiteLubricante
Weibull
Sistema de Aceite Lubricante
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull
Parmetros
: 1.1309
: 1972.1
: -302.9
Sistema de Aceite Lubricante
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull
Sistema de Aceite Lubricante
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull
Parmetros
: 1.1309
: 1972.1
: -302.9
Compresin
Sistema de Compresin
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad Distribucin Weibull
Parmetros
: 0.8995
: 868.3
: -115.5
Sistema de Compresin
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad Distribucin Weibull
Parmetros
: 0.8995
: 868.3
: -115.5
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SistemaAnalizado
Distribucinde
ProbabilidadGrfico
GasCombustible
Sistema de Gas Combustible
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad Distribucin Weibull
Parmetros
: 1.2418
: 2581.4
: -558.6
Sistema de Gas Combustible
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad Distribucin Weibull
Parmetros
: 1.2418
: 2581.4
: -558.6
Gas deProceso
Weibull
Sistema de Gas de Proceso
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull Parmetros
: 3.4197
: 5059.4
: -2685.6
Sistema de Gas de Proceso
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull Parmetros
: 3.4197
: 5059.4
: -2685.6
GeneracinElctrica
Sistema de Generacin Elctrica
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull Parmetros
: 0.5323
: 510.9
: 14.5
Sistema de Generacin Elctrica
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull Parmetros
: 0.5323
: 510.9
: 14.5
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SistemaAnalizado
Distribucinde
ProbabilidadGrfico
Monitoreo,Proteccin y
Control
Sistema de Monitoreo, Proteccin y Control
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad Distribucin Weibull Parmetros
: 0.9343
: 1012.7
: -36.2
Sistema de Monitoreo, Proteccin y Control
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad Distribucin Weibull Parmetros
: 0.9343
: 1012.7
: -36.2
Transmisin Weibull
Sistema de Transmisin
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull Parmetros
: 0.7851
: 483.9
: -50.2
Sistema de Transmisin
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Weibull Parmetros
: 0.7851
: 483.9
: -50.2
Potencia Exponencial
Sistema de Potencia
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Exponencial
Parmetros
: 0.000368
Sistema de Potencia
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Exponencial
Parmetros
: 0.000368
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SistemaAnalizado
Distribucinde
ProbabilidadGrfico
Sellado Exponencial
Sistema de Sellado
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Exponencial
Parmetros
: 0.00048
Sistema de Sellado
Tiempo Entre Fallas
Probabilidad
Distribucin Exponencial
Parmetros
: 0.00048
Como se puede observar, en la tabla anterior se determinaron las distribuciones que ms se
ajustan a los datos, as como los diferentes parmetros que son necesarios para el clculo de la
confiabilidad.
Contando con ambos datos y ecuaciones anteriormente mostradas, el siguiente paso es el clculo
de la confiabilidad de los diferentes sistemas. En este caso del mdulo 1, y a manera de ejemplo,
se desarrolla el proceso de clculo para la confiabilidad del Sistema de Aceite Lubricante, cuyos
datos de tiempo entre fallas presentan una distribucin probabilstica del tipo Weibull.
La ecuacin de Weibull, en funcin del tiempo, para el clculo de la confiabilidad es la que se
muestra a continuacin:
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ttR exp)(
R(t) es la confiabilidad en funcin del tiempo
> 0 es el parmetro de forma
> 0 es el parmetro de escala
00
)()( dttRdtttfTPEF
TPEF es el tiempo promedio entre falla
f(t) es la Funcin de Distribucin de Probabilidad
R(t) es la Funcin de Confiabilidad
Considerando los siguientes valores de los parmetros:
= 1.1309
= 1972.10
Podemos aplicar la ecuacin de Weibull del clculo de la confiabilidad para 168 y 360 horas,
tenemos el siguiente desarrollo matemtico:
9402.00617.0exp0852.0exp10.1972
168exp)168(
1309.1
1309.1
SALR
Sabiendo que la ecuacin para el clculo de la probabilidad de falla es:
)(1)( tRtF
Entonces la probabilidad de falla del Sistema de Aceite Lubricante a 168 horas es:
0598.09402.01)168( SALF
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47
Aplicando el mismo procedimiento para el clculo de confiabilidad a 360 horas se tiene:
8641.01461.0exp1825.0exp10.1972
360exp)360(
1309.1
1309.1
SALR
Y la probabilidad de falla correspondiente a este tiempo es:
1359.08641.01)360( SALF
Prosiguiendo de la misma manera para los dems intervalos de tiempo se tienen los siguientes
resultados mostrados en la Figura 15 y Tabla 10.
Figura 15 Tendencia de la ConfiabilidadSistema de Aceite LubricanteMdulo 1 Abkatn-A Compresin
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Tabla 10. Valores F(t) y R(t)Sistema Aceite Lubricante
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00451.00365
0.08830.91180
0.33010.6790
0.49620.5060
0.72620.2730
0.86410.1415
0.94020.067
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00451.00365
0.08830.91180
0.33010.6790
0.49620.5060
0.72620.2730
0.86410.1415
0.94020.067
R (t)F (t)T
(Das)
Al desarrollar el mismo procedimiento de clculo para todos los dems sistemas se obtuvieron los
resultados que se muestran en la Tabla 11.
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4
Tabla 11. Resultados Mdulo 1, Abkatn-A Compresin
Sistema Tendencia de la Confiabilidad
Compresin
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00031.00365
0.01450.99180
0.10330.9090
0.20680.7960
0.42960.5730
0.63570.3615
0.79600.207
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00031.00365
0.01450.99180
0.10330.9090
0.20680.7960
0.42960.5730
0.63570.3615
0.79600.207
R (t)F (t)T
(Das)
Gas Combustible
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.01050.99365
0.15030.85180
0.44870.5590
0.61610.3860
0.81480.1930
0.91700.0815
0.96690.037
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.01050.99365
0.15030.85180
0.44870.5590
0.61610.3860
0.81480.1930
0.91700.0815
0.96690.037
R (t)F (t)T
(Das)
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50/172
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5
Sistema Tendencia de la Confiabilidad
Gas de Proceso
1.00000.0000
8760
4320
21601440
720
360
168
T(Horas)
0.00001.00365
0.55850.44180
0.94700.05900.98650.0160
0.99870.0030
0.99990.0015
1.00000.007
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
4320
21601440
720
360
168
T(Horas)
0.00001.00365
0.55850.44180
0.94700.05900.98650.0160
0.99870.0030
0.99990.0015
1.00000.007
R (t)F (t)T
(Das)
GeneracinElctrica
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.01070.99365
0.04440.96180
0.11600.8890
0.17620.8260
0.30110.7030
0.43610.5615
0.57510.427
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.01070.99365
0.04440.96180
0.11600.8890
0.17620.8260
0.30110.7030
0.43610.5615
0.57510.427
R (t)F (t)T
(Das)
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Determinacin de la Confiabilidad de un Sistema de Turbo - Compresin de Gas Amargo, bajo una Configuracin k de n en el Golfo de Mxico.
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5
Sistema Tendencia de la Confiabilidad
Monitoreo,Proteccin y
Control
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00051.00365
0.02070.98180
0.13140.8790
0.24920.7560
0.48330.5230
0.68350.3215
0.82970.177
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
4320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00051.00365
0.02070.98180
0.13140.8790
0.24920.7560
0.48330.5230
0.68350.3215
0.82970.177
R (t)F (t)T
(Das)
Potencia
1.00000.0000
87604320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.03980.963650.20400.80180
0.45160.5590
0.58870.4160
0.76720.2330
0.87590.1215
0.94000.067
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
87604320
2160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.03980.963650.20400.80180
0.45160.5590
0.58870.4160
0.76720.2330
0.87590.1215
0.94000.067
R (t)F (t)T
(Das)
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Sistema Tendencia de la Confiabilidad
Sellado
1.00000.0000
8760
4320
21601440
720
360
168
T(Horas)
0.01490.99365
0.12570.87180
0.35460.65900.50100.5060
0.70780.2930
0.84130.1615
0.92250.087
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
4320
21601440
720
360
168
T(Horas)
0.01490.99365
0.12570.87180
0.35460.65900.50100.5060
0.70780.2930
0.84130.1615
0.92250.087
R (t)F (t)T
(Das)
Transmisin
1.00000.0000
8760
43202160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00011.00365
0.00381.001800.03930.9690
0.09500.9160
0.25510.7430
0.45260.5515
0.64670.357
R (t)F (t)T
(Das)
1.00000.0000
8760
43202160
1440
720
360
168
T(Horas)
0.00011.00365
0.00381.001800.03930.9690
0.09500.9160
0.25510.7430
0.45260.5515
0.64670.357
R (t)F (t)T
(Das)
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A continuacin se muestra el desarrollo matemtico para el clculo de la confiabilidad del mdulo
de compresin de gas 1 para un tiempo de 168 y 360 horas respectivamente considerando que la
configuracin de sus sistemas es en serie.
Para facilitar el proceso de sustitucin de los datos en la ecuacin, en los diferentes escenarios
analizados, se usar la Tabla 12 de acrnimos.
Tabla 12. Tabla de Acrnimos
No. Sistema Acrnimo
1 Aceite Lubricante SAL
2 Compresin SC
3 Gas Combustible SGC
4 Gas de Proceso SGP
5 Generacin Elctrica SGE
6 Monitoreo Proteccin y Control SMPC
7 Potencia SP
8 Sellado SS
9 Transmisin ST
Sustituyendo entonces:
)168(*)168(*)168(*
)168(*)168(*)168(*)168(*)168(*)168()168()168(9
11
STSSSP
SMPCSGESGPSGCSCSALii
M
RRR
RRRRRRRR
Sustituyendo los valores de confiabilidad para 168 horas:
6467.0*9225.0*9400.0*8297.0*5751.0*0000.1*9669.0*7960.0*9402.0)168(1 MR
1936.0)168(1 MR
Resolviendo ahora para 360 horas:
)360(*)360(*)360(*
)360(*)360(*)360(*)360(*)360(*)360()360()360(9
11
STSSSP
SMPCSGESGPSGCSCSALii
M
RRR
RRRRRRRR
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Ahora sustituyendo para los valores de confiabilidad a 360 horas:
4526.0*8413.0*8759.0*6835.0*4361.0*9999.0*9170.0*6357.0*8641.0)360(1 MR
0501.0)360(1 MR
Finalmente, en la Figura 16 se pueden observar las diferentes funciones de confiabilidad para cada
uno de los nueve sistemas analizados, as como la resultante de la confiabilidad para el mdulo de
compresin 1.
Figura 16 Grfica Comparativa de ConfiabilidadMdulo 1
Abkatn-A Compresin
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La Tabla 13 muestra el resultado general de confiabilidad para el mdulo 1 y sus diferentes
sistemas, as como el tiempo promedio entre falla calculado mediante la integral siguiente para
cada sistema analizado y para la confiabilidad total del mdulo de compresin:
0
)( dttRTPEF
Dnde:
TPEF es el tiempo promedio entre fallas
R(t) es la Funcin de Confiabilidad
Tabla 13. Tabla General Resultados Confiabilidad Mdulo 1
101.060.00000.00000.00000.00010.00510.05010.1936Confiabilidaddel Mdulo
555.920.00010.00380.03930.09500.25510.45260.6467HistricoSistema de Transmisin
2083.830.01490.12570.35460.50100.70780.84130.9225HistricoSistema de Sellado
2717.880.03980.20400.45160.58870.76720.87590.9400HistricoSistema de Potencia
1045.400.00050.02070.13140.24920.48330.68350.8297HistricoSistema de Monitoreo, Proteccin y Control
916.140.01070.04440.11600.17620.30110.43610.5751HistricoSistema de Generacin Elctrica
4547.140.00150.55850.94700.98650.99870.99991.0000HistricoSistema de Gas de Proceso
2408.420.01050.15030.44870.61610.81480.91700.9669HistricoSistema de Gas Combustible
914.390.00030.01450.10330.20680.42960.63570.7960HistricoSistema de Compresin
1886.650.00450.08830.33010.49620.72620.86410.9402HistricoSistema de Aceite Lubricante
8760432021601440720360168Horas
Sistema Analizado 365180906030157Das TPEF
R(t)
101.060.00000.00000.00000.00010.00510.05010.1936Confiabilidaddel Mdulo
555.920.00010.00380.03930.09500.25510.45260.6467HistricoSistema de Transmisin
2083.830.01490.12570.35460.50100.70780.84130.9225HistricoSistema de Sellado
2717.880.03980.20400.45160.58870.76720.87590.9400HistricoSistema de Potencia
1045.400.00050.02070.13140.24920.48330.68350.8297HistricoSistema de Monitoreo, Proteccin y Control
916.140.01070.04440.11600.17620.30110.43610.5751HistricoSistema de Generacin Elctrica
4547.140.00150.55850.94700.98650.99870.99991.0000HistricoSistema de Gas de Proceso
2408.420.01050.15030.44870.61610.81480.91700.9669HistricoSistema de Gas Combustible
914.390.00030.01450.10330.20680.42960.63570.7960HistricoSistema de Compresin
1886.650.00450.08830.33010.49620.72620.86410.9402HistricoSistema de Aceite Lubricante
8760432021601440720360168Horas
Sistema Analizado 365180906030157Das TPEF
R(t)
El TPEF resultante es la conjugacin del arreglo en serie de los diferentes TPEF de los sistemas.
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5.2. Mdulo 2 Abkatn-A CompresinProcediendo de la misma manera que en mdulo 1, se tiene que los resultados mostrados en la
Tabla 14, son las mejores aproximaciones dentro de las distribuciones comunes para el rea de
confiabilidad de equipos. Como se podr notar en el mdulo 2 se conjugan distribuciones
triangulares y uniformes por los pocos datos con que se cuent
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