GUILLERMO DEL CASTILLO CAMUS

PROFESOR GUÍA:

RODRIGO PASCUAL JIMÉNEZ

MIEMBROS DE LA COMISIÓN:

RODRIGO PALMA BEHNKE

DARKO LOUIT NEVISTIC

MAYO 2009

GESTIÓN DE REPUESTOS EN CENTRALES EÓLICAS

MOTIVACIÓN SILDENAFILO (C22H30N604S)

Desarrollado por Pfizer durante los años 90 Tratamiento para la hipertensión y la angila pectoral. El tratamiento probó ser efectivo y hasta el día de hoy es recetado

para casos de hipertensión. Sin embargo,

Durante los ensayos clínicos, se encontraron efectos colateralesLos cuales permiten tratar otras

enfermedades comoLa disfunción eréctil.

MOTIVACIÓN

INNOVAR

Soluciones creativas

Problemas antiguos

Problemas nuevos

Nuevas soluciones

Antiguassoluciones

PENSAR RECICLARCREAR

PARA PARA PARA PARA

ES

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

OBJETIVOS

General Determinar una estrategia de repuestos óptima para centrales eólicas

a lo largo del país, mediante pools y políticas multi-escalón.

Específ icos Determinar niveles de stock que optimicen parámetros del negocio. Analizar los sistemas de pools de repuestos y talleres centrales

conjuntos. Proponer una política nacional de manejo de repuestos para un

elemento crítico.

ALCANCES

PRIORIZAREquipos críticos para el desarrollo de una gestión de repuestos

MODIFICARModelos multi-escalón que fijen stocks mediante la minimización de los costos globales.

ESTUDIARCaso nacional, para determinar el impacto de la estrategia multi-escalón.

PROPONERUna política a nivel nacional para la gestión de repuestos en centrales eólicas que posean el modelo Vestas V90-2MW Vestas V90-2MW

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

METODOLOGÍA

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

ENERGÍA EÓLICA

ANTECEDENTES Crecimiento sostenido de la capacidad eólica

instalada

[1] Global Wind Energy Council, Global Wind Energy Outlook 2008, Greenpeace, 2008.

ANTECEDENTES¿Por qué existe esta demanda?

ANTECEDENTES Situación internacional

[2] Global Wind Energy Council, Global Wind Energy Outlook 2008, Greenpeace, 2008.

• Inversión 2007: US$50.200 millones

• Europa lidera la energía eólica en el mundo

• Mercado altamente concentrado• 4 Empresas poseen el 75%• Vestas es líder:34% de participación al 2006.

ANTECEDENTES

CAJA MULTIPLICADORA

• Aumenta la velocidad de girorpm<100 1500/1800

• 2 Tipos Eje paralelo y planetaria

• Alto costo€ 30.000

• Causante de la mayor parte de las indisponibilidades del equipo

ANTECEDENTESMantenimiento Representa 10-15% de los costos 20-25% al envejecer Contratos all-in-service de 2-5 años

¿Por qué no más? Incertidumbre Repuestos generalmente cobrados de forma adicional

[3] Rademakers, L. W., Verbruggen, T., Maintenance Manager to Control Operation and Maintenance of Offshore Wind Farms , International Journal of Environment and Sustainable Development, 1(4), 370-378, 2002.[4] Rademakers, L.W.M.M., DOWEC Project correo electrónico personal enviado a G. Del Castillo (09 Octubre 2008).

ANTECEDENTESProblemas en la Cadena de Suministro

Existen pocos proveedores.

Importancia de integración vertical y acuerdos de largo plazo.

Problemas para elementos clave. Componentes de alta tecnología y personalización.

[5] Efiong, A., Crispin, A., Wind turbine manufacturers; here comes pricing power, Renewable Energy Industry Overview, Report No. 10641944, Merrill Lynch, 2007.[6] Aubrey, C., Supply Chain: The race to meet demand, Wind Directions, (Jan/Feb: 27-34), 2007.

ANTECEDENTESProblemas en la Cadena de Suministro

Caja Multiplicadora Construidos por otras empresas (outsourcing) Mercado liderado por Hansen y Winergy (70%)

A su vez generan demandas por rodamientos de gran tamaño Demandados en toda la industria pesada SKF & FAG Demanda eólica insignificante Listas de espera: 16-18 meses (sin contrato)

[6] Aubrey, C., Supply Chain: The race to meet demand, Wind Directions, (Jan/Feb: 27-34), 2007.[7] Blanco, M.I., The economics of wind energy, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13 (6-7), 1372-1382, 2009.

ANTECEDENTES Situación Nacional

Importante potencial eólico Incentivos legales

Kyoto, Leyes Cortas (I&II) y Ley 20.257 (5% de la generación)

[7] Comisión Nacional de Energía, Conferencia Mundial de Cambio Climático y Energías Renovables,Gobierno de Chile, 2008.

Alto Baguales (2001)• XI Región• 3 Vestas 660 [kW] 1,98 [MW]• Sin contrato de mantenimiento

Canela (2007)• IV Región• 11Vestas V82 18,15 [MW]• Contrato Vestas

ANTECEDENTES Situación Nacional: Proyectos

18 Proyectos han presentado su DIA a la CONAMA Estos proyectos prometen:

Inversión US$ 2.848 millones 725 Aerogeneradores 1,4 [GW] de Potencia Instalada

[8] Servicio de Estudios de Impacto Ambiental, http://www.e-seia.cl/, Gobierno de Chile, Accesado en Mayo 2008.

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

GESTIÓN DE ACTIVOS FÍSICOS

ANTECEDENTES Costo Global

Costos Directos Mano de obra

Costos de Almacenamiento Capital detenido, bodegaje

Costos de Sobreinversión Redundancias, bypass

Costos de Falla Pérdidas de explotación

[9] AFNOR, Recueil des normes française X 06, X 50, X 60, AFNOR, 1994.[10] Jourden, P., Pratique de la Maintenance Industrielle, Dunod Ed., 1998.

ANTECEDENTES

Diagrama de Dispersión de Tiempo

La priorización puede ser según uno o varios indicadores (kpi)

• Permite priorizar según 3 kpi• Técnica gráfica de fácil uso• Visión de mantenimiento

Diagrama de Dispersión de Costos

• Extensión del TSD• Permite priorizar según 4 kpi• Visión de gestión de activos• Equipos críticos para distintos agentes:

• Contratista• Gerente• Mantenedor, etc.

ANTECEDENTES Gestión de Repuestos

Repuestos Reparables Alto costo Baja demanda

LRU compuesto de SRUs

Escalones: Taller Local Taller Central Decisión depende de la complejidad de la falla

y los recursos disponibles en cada taller.

ANTECEDENTES Gestión de Repuestos: METRIC

Desarrollado por Sherbrooke en 1968 Usado en FF.AA., aerolíneas y recientemente minería

Demanda es un proceso de Poisson. Considera sólo LRUs Minimización del No de demandas insatisfechas (backorders)

Maximización de la disponibilidad del sistema

[11] Sherbrooke, C., METRIC: A Multi-Echelon Technique for Recoverable Item Control, Operations Research,16, 122-141, 1968.

ANTECEDENTES Gestión de Repuestos: METRIC

BASE1. Falla

2. ¿Repuestos?

1. ¿Complejidad?

Taller Local Sí Se instala

Taller Central

Backorder

No Backorder

(a) Reparación en Taller Local

(b) Reparación en Taller Central

ANTECEDENTES Gestión de Repuestos: VARI-METRIC

Considera Varianzas Mayor precisión que METRIC Demandas pueden ser Poisson, Binomial o Binomial Negativa Considera LRUs y sus sub-componentes (SRUs)

Una falla se debe a sólo un SRU

Maximiza la disponibilidad del sistema

Mismo proceso de falla-reparación que METRIC

[12] Sherbrooke, C., VARI-METRIC: Improved Approximations for Multi-Indenture, Multi-Echelon Availability Models, Operations Research, 34(2), 311-319, 1986.

ANTECEDENTES Gestión de Repuestos: Canibal ismo

Acto de consolidación de componentes fallados en el menor número de sistemas a través de remoción y reemplazo.

[13] Sherbrooke, C., Optimal Inventory Modeling of Systems: Multi-Echelon Techniques, 2nd Edition, Kluwer Academic Publishers, U.S.A., 2004.

• Se desarrolla sólo en las bases.• No existe castigo/deterioro por canibalizar.• Sherbrooke lo define para una base.

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

ESTADODEL ARTE

ANTECEDENTES Estado del Arte

Las principales publicaciones apuntan a: Destacar la influencia de la gestión de repuestos sobre la

disponibilidad. Tratar de estimar el costo de ciclo de vida. (incertidumbre) El 80% de los problemas de rentabilidad guardan relación con

fallas de componentes. (problemas de suministro) Escaso acceso a la información.

Pocas publicaciones plantean el mantenimiento en un estudio de caso.

[14] Durstewitz, M., Hoppe-Kilpper, M., Schmid, J., Stump, N., Windheim, R., Practical Experience with 3 [GW] wind power installed in Germany, ISET, Universit¨at Kassel, Alemania, 1998.[15] Andrawus, J., Maintenance Optimisation for Wind Turbines, PhD. Thesis, The Robert Gordon University Aberdeen, 2008.[16] Rademakers, L.W.M.M., Braam, H., O&M aspects of the 500MW offshore windfarm at NL7, DOWEC Project, 2003.

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

IMPLEMENTACIÓNModificación de modelos

Max Disponibilidad Min Costos Usando Excel y VBA:

METRIC VARI-METRIC VARI-METRIC con canibalismo

Funciones de optimización Algoritmo de análisis marginal propuesto por Sherbrooke en

[13]

[13] Sherbrooke, C., Optimal Inventory Modeling of Systems: Multi-Echelon Techniques, 2nd Edition, Kluwer Academic Publishers, U.S.A., 2004.

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

ESTUDIO DE CASO (Ejemplo) Tres Centrales

200, 100 y 50 aerogeneradores de 2 [MW] Componente crítico: Caja Multiplicadora

•Demanda a bodega: 0,0395 [1/año]•Tiempo de reparación local: 2 [días]•Tiempo de reparación central: 4 [días]•Probabilidad de reparación local: 50%•Tiempo de viaje a taller central: 8 [horas]

Ocuparemos METRIC

•Tasa de descuento: 8%•Precio repuesto: 30 [k€]•Precio eléctrico:55[€/MWh]•Factor de planta: 33%

ESTUDIO DE CASO (Ejemplo) Estrategias

Sin repuestos 38,5 [k€ /año] Max Disponibilidad 12,4 [k€ /año] Min Costos 10,1 [k€ /año]

1 Repuesto en cada base1 Repuestos en depot0 Repuesto en cada base0 Repuestos en depot1 Repuesto en cada base0 Repuestos en depot

ESTUDIO DE CASO (Ejemplo) Sensibi l idad

Sensibilidad ante:•Precio eléctrico•Demanda

Solución estable ante aumentos

de +50%

Si -40%, la solución es sólo

un 10% más cara

CONTENIDOS

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

ANTECEDENTES

IMPLEMENTACIÓN

ESTUDIO DE CASO

FUTURO

FUTURO Pasos a seguir

Crear y programar una función de análisis de sensibilidad Disminuir tiempos de cálculo (muchas variables)

Fijar algunos valores Precio eléctrico chileno Tasa de falla, etc.

Estudio de caso nacional

Discutir resultados y elaborar conclusiones