PROGRAMA DE INNOVACIÓN ABIERTA

NÚMERO DE REFERENCIA: NMA02 NUEVOS MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE ELEMENTOS DE SOPORTE EN LOS EQUIPOS WORKOVER

Importante empresa del sector de hidrocarburos invita a presentar propuestas para el reemplazo del Acero estructural A36 como material de fabricación de los elementos complementarios de los equipos de perforación y workover, por un material cuyas características mecánicas sean similares o superiores a las del acero estructural A36 pero con un peso del 40% menos y resistente a todos los fluidos derivados del petróleo y a fluidos corrosivos tales como la salmuera.

Palabras clave: Materiales compuestos • Materiales livianos y resistentes • Ciencia de los Materiales • Materiales Compuestos • Procesos de Manufactura • Mecanismos • Diseño de elementos mecánicos.

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NÚMERO DE REFERENCIA: NMA02 NUEVOS MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE ELEMENTOS DE SOPORTE EN LOS EQUIPOS WORKOVER

La empresa está abierta a explorar oportunidades de desarrollo conjunto de la solución en diferentes modalidades de alianza, incluido el joint venture, contratos preferentes con la empresa solucionadora que desarrollen el material y/o fabriquen estos equipos, y alianzas estratégicas, entre otros. La empresa está abierta a una negociación buscando el beneficio mutuo. Una vez finalicen las pruebas piloto, la empresa solucionadora tendrá la posibilidad de implementar la solución en la totalidad de elementos de soporte en los equipos de workover y perforación de pozos de petróleo y equipos de perforación de pozos de agua de la compañía, así mismo, será considerado un proveedor preferente para la participación en proyectos futuros. La empresa está dispuesta a aportar un estimado de hasta 100.000.000 de pesos, los cuales serán destinados en el desarrollo del prototipo. Para la fase de escalamiento y comercialización, se destinarán otros recursos que dependerán de los resultados medibles (financieros y técnicos) del piloto. Se espera que la empresa solucionadora también haga un aporte económico para el desarrollo de la solución, logrando, de este modo, una alianza estratégica para desarrollar y comercializar el producto final.

DESCRIPCIÓN La propuesta debe presentar una alternativa para el reemplazo del acero estructural A36 como material de fabricación de los elementos complementarios de los equipos de perforación y workover, tales como:

•

Escaleras de acceso a las casetas campamento, tanques de lodos, subestructura, pisos de los tanques, barandas de todos los equipos y soportes de luces perimetrales

El material propuesto debe poseer características mecánicas similares o mejores a las del acero estructural A36 pero con un peso alrededor del 40% menos, resistente a todos los fluidos derivados del petróleo y a fluidos corrosivos tales como la salmuera.

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IMPACTO ESPERADO: • • • • •

Disminución de tiempos para arme y desarme de un equipo, aumentando las horas de trabajo de equipo por año (elemento de productividad). Disminución de riesgos para el personal encargado de manipular estos elementos en campo (elemento ergonómico). Reducción del número de incidentes laborales por peso de las cargas asociadas a los equipos. Eliminación del uso de maquinaria pesada para el arme y desarme de estos elementos adicionales, disminuyendo el consumo de combustible por equipo. Reducción de peso de cargas y lograr una distribución de cargas que permita optimizar la movilización de los equipos.

CONTEXTO Un equipo de Workover realiza trabajos en 3 pozos al mes, aproximadamente, lo cual requiere 3 movilizaciones. Cada movilización implica armar y desarmar el equipo, por lo que, elementos tales como escaleras y barandas de todos los tanques de lodos, unidad básica, mesa de trabajo, acumulador y casetas campamento tienen que ser manipuladas en promedio 6 veces al mes. Estos elementos, hoy en día, son fabricados en Acero, material que los hace pesados y de no muy fácil manipulación. Todas las escaleras de la subestructura, tanques de lodos y casetas campamento; en su gran mayoría, son armadas y desarmadas con la grúa o el cargador del equipo, maquinaria sobredimensionada para estas cargas. Con materiales más livianos es posible disminuir los tiempos de arme y desarme de un equipo, lo cual afecta positivamente la facturación de equipo por año, también se lograría disminuir el tiempo de movilización, lo que implicaría menos uso de maquinaría como la grúa, lo cual significaría ahorro en los costos de operación. Por otro lado, se reduciría el porcentaje de lesiones a personal causado por manipulación de escaleras, pasillos y plataformas. Hace un año, la empresa, sostuvo conversaciones con un proveedor para desarrollar ciertas partes de un tanque de lodos en fibra de vidrio. Sin embargo, no se llegó a ningún acuerdo con el proveedor dado el costo de la solución. También se realizaron visitas a una fábrica de campamentos a base de material compuesto de cascarilla de arroz llamada Wood Pecker. Al realizar la visita, preguntamos si las escaleras y barandas de los campamentos allí exhibidos soportaban aceites, grasas, lodos e hidrocarburos, cuya respuesta fue negativa. Sin embargo, es

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posible que ya hayan solucionado este tema.

Especificaciones de la propuesta La tecnología que se busca para resolver este problema debe tener en cuenta las siguientes características: Características REQUERIDAS

J

Reducción del peso en al menos un 40% en comparación con elementos de acero estructural A36. El 40% es con relación al volumen de cada elemento.

J

Resistente a productos derivados de los hidrocarburos, salmueras y corrosión en   general

J

Vida útil entre 5-10 años

J

Bajo Mantenimiento (Reparable)

J

Resistencia al impacto y alto punto de fluencia (igual o mayor al acero A-36)

J

Materia prima accesible en el mercado local o con representantes locales en caso de ser materia prima importada

J

Maquinaría para la transformación del material accesible en el mercado local

Características deseables pero NO necesariamente presentes en la propuesta

K

Vida útil mayor a 10 años  

K

No es necesario el mantenimiento de estos elementos  

K

Que este material se pueda reutilizar o volver a transformar para darle otro uso.

K

Que la materia prima pueda transformarse con tornos de control numéricos, petroleros, soldadura en general, equipos de sandblasting, cortadora de plasma, fresadoras, cierras.

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Características NO ESPERADAS

L

Que no sea frágil

L

Costos de fabricación por encima del 300% de los costos de fabricación de estos elementos con Acero A36.

L

Vida útil menor o igual a 5 años.

L

Reducción del peso menor al 40% en comparación con el Acero A-36.

Fases contempladas para el desarrollo del proyecto Para el desarrollo del proyecto, el proveedor debe tener en cuenta las siguientes fases, las cuales pueden tener alguna variación de acuerdo a la propuesta presentada por el proveedor. De manera general, se contemplan las siguientes fases: • • • • • •

Fase 1. Recolección de Información (2 mes) Fase 2. Diseño Prototipo: (2 meses)   Fase 3. Fabricación y puesta en marcha en campo: (2 meses)   Fase 4. Evaluación impactos y ventajas: (3 meses)   Fase 5. Escalamiento a todos los equipos de la empresa: 10 meses Fase 6. Plan de comercialización. Paralelamente, después de la prueba del prototipo, se debe trabajar el plan de negocios para empezar a vender el producto a la industria donde se requiera.

 

Fase1. Recolección de Información. Visitas a campo donde se evidencien las dificultades para manipular los elementos descritos tanto en arme y desarme cómo en la movilización de equipos. Realizar trabajo de campo y entender el día a día del personal que manipula los elementos descritos. Visitas a la empresa donde se muestre el proceso de diseño, aprobación, fabricación, pruebas y puesta en marcha de todos estos productos. Recolección de los costos de fabricación de los sistemas actuales. Determinar las capacidades de la empresa para producir materiales o componentes de éstos. Recolección de todas las normas aplicables al producto (OSHAS, ASME, API, RETIE, etc).

Fase 2. Diseño del Prototipo. El proveedor debe mostrar el diseño del sistema propuesto, especificando las propiedades de los nuevos materiales, el proceso y tiempo de fabricación. Se

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deben mostrar renders de la solución y planos para la aprobación por parte de la empresa. En este punto, el proveedor debe informar cuál es el costo de fabricación de cada uno de los elementos a reemplazar y definir si se pueden fabricar en la empresa o si es necesario recurrir a terceros.

Fase 3. Fabricación del Prototipo. Obtención de materias primas y fabricación de los primeros elementos de soporte para un equipo. Esto incluye escaleras subestructura, barandas subestructura, escaleras tanques de lodos, barandas tanques de lodos, rejillas de la parte superior de los tanques de lodos, escaleras acceso campamento, caseta, generadores y acumulador, así como todos los soportes y luces perimetrales. Se deben monitorear todos los procesos de fabricación, ya que al ser utilizado un nuevo material, debemos comprender cuáles son las variables que afectan el proceso, al igual que la maquinaria y las capacidades del personal que intervienen el mismo. Fase 4. Pruebas y puesta en marcha. Se deben diseñar y realizar pruebas de resistencia mecánica y resistencia contra químicos a los cuales podrían estar expuestos estos elementos, que demuestren su integridad mecánica. pruebas, se reemplazarán todos los elementos de un equipo y se le deberá realizar seguimiento por un periodo no menor a tres meses al comportamiento en operación, comprobando los conceptos en cuanto ahorro en combustible y disminución en tiempos de movilización. Se deberá hacer seguimiento por parte de mantenimiento para evidenciar la integridad mecánica de todos los componentes. Fase 5. Escalamiento. Una vez realizada la comprobación de conceptos, supuestos e impactos, se deberá realizar una estrategia para la fabricación y el reemplazo de todos los elementos de soporte de los equipos de la empresa, estrategia cuya implementación se espera no dure más de dos años. Fase 6. Plan de Comercialización. Dadas las ventajas expuestas y comprobadas, el producto debe ser comercializado en los sectores industriales en los cuales se identifique la oportunidad de ingresar. En esta etapa, se debe definir el modelo de negocio en que se realizaría con la empresa solucionadora (joint venture, Spin-off, etc.)

¿QUIÉNES PUEDEN PRESENTAR PROPUESTA? Desde pequeñas a grandes empresa, con experiencia en el desarrollo de nuevos materiales. 1. La propuesta debe presentarse en el Formulario de respuesta (vínculo) para ser tenida en cuenta en la evaluación y deberá contener lo siguiente: Una breve descripción NOconfidencial de la tecnología propuesta, incluyendo: - Soporte técnico de la propuesta presentada - Evidencia preliminar que respalde el enfoque de la solución - El estado técnico actual de la propuesta presentada 2. Experiencia y capacidad de respuesta de la empresa en el eventual caso de ser

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seleccionada (incluir información que se considere relevante). 3. Estado de la propiedad intelectual, si aplica.

CRITERIOS DE SELECCIÓN Las propuestas se evalúan según los siguientes criterios:

Criterios generales: •

Componente de innovación

•

Costo de la solución

•

Equilibrio entre la efectividad de la solución y el costo de la misma

•

Experiencia del proponente en resolución de problemáticas afines

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Facilidad en la implementación / instalación

•

Investigación demostrada / Solución técnicamente viable

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Modelo de negocio comercial

•

Solución replicable a otros tanques o equipos