Etiqueta: Oil & Gas

Los retos de Pemex Transformación Industrial

jnbelloDeja un comentario

Resumen

Desde hace varios años, Petróleos Mexicanos (Pemex) ha venido enfrentando fuertes retos técnicos y financieros, los cuales se agudizaron a raíz de la promulgación e implementación de la Reforma Energética. No obstante lo anterior, los precios actuales del petróleo han venido a agravar la delicada situación de la empresa y a crear cierta incertidumbre, según expertos, sobre su viabilidad a largo plazo.

Introducción

Desde su creación en 1938, Petróleos Mexicanos fue un monopolio estatal dedicado a extraer, producir, transportar y comercializar todos los productos asociados al petróleo y sus derivados. Desde entonces Pemex se convirtió en generador de importantes recursos económicos para el Estado Mexicano pero, como todo monopolio, nunca fue relevante ser competitivo, eficiente o innovador. Sin temor a equivocarnos es posible decir que la habilidad de competir no está en el «ADN» de la empresa, porque nunca fue una condición de supervivencia.
Como parte de la modernización de Pemex para responder a los desafíos de la Reforma Energética, se convirtió en Empresa Productiva del Estado; con mayor autonomía y menor carga fiscal. Internamente se reestructuró en Empresas Productivas Subsidiarias, las cuales engloban las diferentes líneas de negocio de Pemex. Una de estas empresas, denominada Pemex Transformación Industrial (TRI), inició formalmente operaciones el pasado mes de noviembre de 2015 [1]. Durante la ceremonia inicial su director, Maestro Alejandro Martínez Sibaja, delineó la estrategia que pasa por 3 ejes fundamentales: 1) Seguridad y confiabilidad en la Operación, 2) Transparencia y rendición de cuentas y, 3) Solución de problemas de manera participativa.
El TRI aglutinó a 3 grandes Organismos: a) Pemex Refinación, b) Pemex Gas y Petroquímica Básica y c) Pemex Petroquímica, los cuales dentro de la terminología petrolera son conocidos como «Downstream». Este tipo de industria tiene un reducido margen de utilidades dadas las condiciones de competencia global y, por tanto, deben ser altamente eficientes en sus costos de operación. Además, de acuerdo a Bloomberg [2], dichos márgenes se están contrayendo.
Las plantas de proceso del TRI son, en su mayoría, de tecnologías del siglo pasado y pensadas para operar con crudos ligeros [3]. Se vuelve necesario inyectar fuertes sumas de capital para poder modernizarlas y prepararlas para la competencia. Sin embargo, los actuales precios del petróleo ocasionan que la empresa no disponga de capital suficiente para este efecto. Aún cuando la inyección de capital ocurriera a través de otro mecanismo permitido por la Reforma Energética, es imperativo ser sumamente selectivo sobre los proyectos que se desarrollarán en primera instancia. De acuerdo a BCG [4] las refinerías deberán dar pasos decisivos hacia mejorar su optimización, reducir los consumos de energía, reducir costos de operación e incrementar la capacidad y efectividad organizacional.

Áreas de Oportunidad

Existen varias áreas de oportunidad para avanzar en los puntos señalados por BCG en las cuales no es necesario invertir capitales exorbitantes.

  • Importar crudo ligero para preparar una mezcla que alimente a las refinerías. La mezcla debe minimizar los costos de importación y operación simultáneamente. Es posible que exista una mezcla diferente para cada refinería y que varíe conforme lo hagan los precios de crudo.
  • Incorporar herramientas predictivas en el mantenimiento industrial para reducir los paros no programados.
  • Mejorar el proceso de adquisición de refacciones como una manera de reducir los costos de operación. La ineficiencia de dicho proceso tiene un doble impacto: eleva costos e incrementa considerablemente el tiempo fuera de operación por mantenimiento.
  • Modernizar los sistemas de control de procesos de manera que permitan a las plantas operar, de manera confiable y segura, cerca de las restricciones físicas de dichos procesos. Este artículo hace énfasis en este punto.

Tradicionalmente los controles de proceso básicos operan bajo la figura de retroalimentación (feedback). Este tipo de controles da lugar a oscilaciones, idealmente amortiguadas, de la variable controlada. La amplitud de dichas oscilaciones previene que, por seguridad, los puntos de referencia (set point) se acerquen demasiado a las restricciones óptimas [5].
Con controles avanzados de proceso es posible obtener mejoras cuantificables en la operación de plantas ya que logran reducir la amplitud de las oscilaciones, haciéndose factible que el punto de referencia se acerque a los límites de las restricciones óptimas.

«Un proceso químico generalmente opera de manera más rentable cuando lo hace cerca de sus límites físicos. La función del controlador es mantener las variables de proceso en el rango de alta rentabilidad sin permitirles que violen sus respectivas restricciones. Un modelo preciso del proceso permite al controlador determinar de antemano dónde se dirigen las variables del proceso y tomar medidas preventivas para evitar violaciónes inminentes de restricciones. Sin la visión ofrecida por el modelo de proceso, el controlador tendría que mantener las variables de proceso bien lejos de sus limitaciones (y en un rango de menor rentabilidad) sólo para mantener un margen de seguridad.»[6]

De acuerdo a analistas de la industria de Petróleo y Gas, existen tendencias globales para implementar este tipo de tecnologías movidas principalmente por la necesidad de reducir costos[7].

En muchas de las plantas de proceso del TRI existen sistemas de control distribuido y/o PLCs sobre los cuales pueden agregarse sistemas de control avanzado. Por cuestiones de edad de tecnología no será factible hacerlo en todas las plantas; en otras tal vez no sea viable debido a la inversión adicional en sensores, actuadores y analizadores de campo. En todo caso será necesario analizar en cada planta la factibilidad y viabilidad de implementar este tipo de controles.
De acuerdo con uno de los proveedores de control avanzado [8], existe un conjunto de beneficios medibles para las plantas de proceso, varios de los cuales pueden ser alcanzado de manera simultánea:

  • Aumento de producción
  • Reducir regalo de calidad
  • Aumento de rentabilidad
  • Reforzamiento de restricciones operativas de seguridad y ambientales
  • Reducción en el consumo de energía
  • Mejora de la eficiencia
  • Operación mas estable

 

Recurso Humano

Este tipo de tecnologías de control de procesos requieren de un conjunto de habilidades indispensables del personal encargado de diseñarlas, implementarlas y mantenerlas. Para el caso del TRI van desde la ingeniería química hasta las tecnologías de información, pasando por una gran dosis de matemáticas, métodos numéricos y programación. Debido a que conforme cambian las condiciones de operación de los componentes de una planta, es necesario ir haciendo ajustes al modelo matemático subyacente, es deseable que el personal de Pemex tenga la capacidad de afinarlo. El equipo encargado de este tipo de sistemas debe ser multidisciplinario y altamente capacitado.

Supervivencia de Pemex TRI

En entrevista televisada con un senador de la república el pasado 3 de febrero [9], éste dejó en claro que hay opiniones divididas sobre la manera de resolver los retos que enfrenta Pemex[10][11] . Es necesario reconocer que las presiones empresariales, sociales y políticas aumentarán conforme vayan entrando competidores al mercado mexicano de energéticos[12][13]. La cultura de la competencia, la innovación, así como la mejora de la competitividad y la eficiencia organizacional serán fundamentales para la supervivencia a largo plazo de Pemex Transformación Industrial. Nunca como antes es tan aplicable el lema de la NASA: «Failure is not an option».

Referencias

[1] http://www.pemex.com/saladeprensa/boletines_nacionales/Paginas/2015-103-nacional.aspx
[2] http://www.bloomberg.com/news/articles/2016-01-19/oil-giants-start-losing-safety-net-as-refining-margins-squeezed
[3] http://www.elfinanciero.com.mx/economia/pemex-apaga-un-tercio-de-su-capacidad-de-refinacion-de-crudo.html
[4] http://www.bcg.com.mx/documents/file123591.pdf
[5] Smith, Cecil L.- Advanced Process Control – Wiley 2010 – ISBN 978-0-470-38197-7
[6] Control Engineering Magazine – Febrero 2016 – Process models facilitate feedback control pag. 28
[7] Global Advanced Process Control (APC) Software Market 2015-2019 http://www.reportlinker.com/p03034160-summary/Global-Advanced-Process-Control-APC-Software-Market.html
[8] https://library.e.abb.com/public/fa34b897958489a9c1257ad7005753d5/BrochureAPClow.pdf
[9] http://noticieros.televisa.com/foro-tv-es-la-hora-de-opinar/1602/retos-pemex/
[10] http://www.elfinanciero.com.mx/opinion/porque-quebro-pemex.html
[11] http://www.eluniversal.com.mx/entrada-de-opinion/articulo/jorge-chavez-presa/nacion/2016/02/13/para-que-pemex-sea-de-los-mexicanos
[12] http://eleconomista.com.mx/industrias/2015/06/14/consorcio-mexico-eu-construiria-seis-refinerias-privadas
[13] http://www.forbes.com.mx/gasolineras-mexicanas-la-sorpresa-en-la-reforma-energetica/

Armonización de las Tecnologías de Información (IT) y Operacionales (OT) como medio de incrementar la rentabilidad de las empresas petroleras

jnbello1 comentario

Introducción

Empresas petroleras de clase mundial han encontrado que la integración de las Tecnologías de Información y Operacionales son un área de oportunidad para obtener beneficios económicos en las empresas.

Las tecnologías operacionales son excelentes para el control táctico de equipos y procesos industriales. Tienen su principal área de interés en sistemas de control supervisorio y adquisición de datos (SCADA), de control distribuido (DCS), controladores lógicos programables (PLC), unidades terminales remotas (RTU), y, más recientemente, comparten mucho con lo que denominamos la Internet de las Cosas (IoT).

Las tecnologías de información tienen su principal área de interés en los sistemas empresariales de planeación de recursos (ERP), de contenido empresarial, sitios empresariales de intranet e internet, así como sistemas legados. Es en esta área donde comunmente se hallan las facilidades relacionadas con manejo de grandes datos (Big Data) y las correspondientes herramientas para efectuar minería de datos y descubrir tendencias o patrones de comportamiento entre millones y millones de datos.

Ambas áreas tienen algunos intereses comunes: la seguridad, las comunicaciones y el manejo de grandes bases de datos. Mientras que éstas últimas son comunmente de tipo relacional para las tecnologías de información, las operacionales las usan aquellas basadas en series de tiempo capaces de comprimir y reconstruir información que proviene en tiempo real directamente de equipos y procesos, amén de poder disparar alertas ante situaciones anormales de operación, y en algunos casos, iniciar automáticamente acciones de control.

Los equipos de técnicos encargados de manejar cada una de estas tecnologías han sido independientes y autónomos. Ocasionalmente llegan a tener conceptos diferentes para términos comunes, causando fallas de comunicación entre ambos.

Círculos de Mejora

La revista “Oil & Gas Engineering” de agosto 2015, publica un interesante artículo: “OT to IT: Creating a circle of improvement”, donde menciona 2 casos de éxito sobre la armonización de IT y OT para aprovechar la enorme cantidad de datos que producen los sistemas OT con el fin de lograr la mejora contínua en la salud de los equipos.

Análisis centrado en activos

Una caracterìstica común de las base de datos en tiempo real como Osisoft PI, Aspen InfoPlus o Honeywell PHD, por citar solo algunos, es que cada variable de proceso (temperatura, presión, flujo, etc) está asociada a un tag o etiqueta dentro de la base de datos. Por definición, todos los tags son independientes unos de otros.

Aunque existen recomendaciones sobre la forma de nombrar los tags dentro de la base de datos, la gran cantidad de ellos ocasiona que sea complicado recolectar toda la información asociada a uno o varios equipos. Por ejemplo, recolectar las presiones de salida de todas las bombas centrífugas, en una refinería, cuyo fluido impulsado es agua y cuya potencia está denro del rango de 50 a 100 HP.

Para facilitar esta tareas, los fabricantes han implementado infraestructura adicional que facilita la asociación inteligente de tags, consituyendo los metadatos que dan lugar a una abstracción de mayor nivel para facilitar el análisis centrado en activos.

Marathon Oil representa un caso de éxito para este tipo de aplicaciones. Ha construido un sistema denominado MaraDrill que le permite mejorar el rendimiento de sus operaciones de perforación. Es capaz de transportar sus datos de Osisoft PI a Tibco Spotfire, donde realiza estudios analíticos extensos y regresa los resultados hacia los sistemas OT en forma de ajustes recomendados a los operadores de perforación.

Marathon Oil es capaz de analizar la información de perforación tanto a lo largo del tiempo como de la profundidad y optimizar temas como el peso de la barrena (WOB), torque y otros parámetros, así como evitar fenónmenos negativos de vibración perjudiciales a la perforación (stick slip). El sistema MaraDrill ha sido capaz de aumentar la taza de perforación (ROP) de 1,050 a 1,450 pies/día (38% arriba) demostrando que es posible perforar mejor y más rápido.

Salud de los equipos

Shell reporta que ha implementado lo que denomina programa de inspección basado en excepciones (EBS) usando Honeywell HPS. El sistema EBS es capaz de tomar múltiples fuentes de entrada, hacer limpieza en ellos para discriminar datos con ruido e incompletos de manera que cuando se lance una alerta, ésta sea ciertamente válida. Las alertas del sistema EBS son de mucho mayor nivel que las alarmas que dispara un sistema de nivel OT cuando un tag rebasa un nivel predeterminado. Mientras que éstas últimas alarmas están destinadas a operadores encargados de la operación a corto plazo, aquellas del sistema EBS están destinadas a ingenieros que están concentrados en mantener la salud de los equipos en el largo plazo.

El objetivo del monitoreo y analíticos de activos es la consideración de varias fuentes de de datos de nivel OT, aplicarles técnicas de limpieza, motores de reglas complejas y capacidad de disparar tareas de flujos de trabajo para escalar temas cruciales dentro del equipo de ingenieros a cargo. De esta manera es posible detectar condiciones sutiles que pueden desencadenar falla de equipo e imposibled de ser detectadas en sistemas OT tradicionales. También es posible detectar y señalar ineficiencias – como que estén funcionando simultáneamente el equipo princial y el de relevo. El fin último de este tipo de sistemas es reducir la frecuencia e impacto de una pérdida de capacidad no planificada.

Big Data

El mismo artículo presenta una interesante entrevista con un experto en big data de la empresa Halliburton. En ella se resalta la preponderancia que sistemas como Hadoop pueden tener para obtener un mayor valor de los anlíticos dado que este tipo de sistemas son capaces de preservar los datos en su formato original y son capaces de constituirse na la fuente única de verdad. De esta manera se rompe con el paradigma de que la información se almacene y se analice en silos, limitando el valor que de ellos se puede obtener.

La integración en la industria petrolera de México

La Reforma Energética de 2013 en México vino a destruir paradigmas largamente aceptados. A partir de ese momento se han dado cambios encaminados a abrir el sector energético a la competencia y, con ello obtener los beneficios que ésta promete, al mercado mexicano.

Los cambios dentro de Petróleos Mexicanos (Pemex) son tan fuertes y rápidos que hacen muy difícil para las áreas de IT seguirles el paso para adaptar sistemas y procesos de negocio a las nuevas condiciones de mercado. Paralelamente, la integración de las áreas de IT y OT, para manejo y explotación de información es heterogénea y muy baja hoy en día y no parece que se vaya a modificar en el corto plazo dados los cambios mencionados.

El artículo aquí citado muestra áreas de oportunidad para mejorar la eficiencia de los procesos operativos a través de la implementación de sistemas inteligentes que efectúan analìticos precisos encaminados a aumentar márgenes de utilidad y mejorar la ventaja competitiva de las empresas.

La responsabilidad que las autoridades de Pemex tienen de fortalecer a la empresa para hacer frente a la competencia es enorme e intimidante. En lo personal creo que debe pasar por el crecimiento y fortalecimiento de las áras de inteligencia de negocio, por lo que a todas luces parece un retroceso que en la nueva estructura organizacional de IT no aparezca una gerencia dedicada a esta importante función.