EVALUAREA FRECVEN Ţ EI EVENIMENTELOR DE V ÂRF Tema 4

1. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR DE VÂRF Tema 4

2. 4.3. Metode cantitative de evaluare • 4.4. Evaluarea frecvenţelor evenimentelor de vârf

3. SECVENŢELE ANALIZEI DE RISC Analiza preliminară Analiza sistematică (HAZOP, etc.) Analiza istorică Analiza instalaţiei Definirea termenilor sursă Magnitudinea consecinţelor scenariului Identificarea evenimentului Arborele greşelilor Event tree Frecvenţa evenimentului Frecvenţa scenariului Riscul

4. Estimarea FRECVENŢEI prevăzută pentru fiecare EVENIMENT Frecvenţa prevăzută de apariţie a unui accident iniţial (denumită şi Top Event/ Eveniment de vârf ) poate fi evaluată prin 2 metode: • Atribuirea directă a probabilitatii de cedare care derivă din bazele de date (de exemplu pentru o fisură într-o conductă) • Analiza arborelui greşelilor

5. Estimarea FRECVENŢEI prevăzută pentru fiecare EVENIMENT Mai întâi: • Evenimentele care îşi au originea în cauzele de proces (cedare maşinilor sau a sistemelor de control, erori operative, proiectare greşită, instalare incorectă), pot fi evaluate prin analiza ARBORELUI GREŞELILOR. • În cazul evenimentelor care nu îşi au originea în cauzele de proces, dar sunt conectate cu evenimente aleatorii (cordoane, pierderi de echipament, etc.), evaluarea este realizată cu ajutorul probabilitatilor de cedare extrase din Bazele de Date.

6. ANALIZA ARBORELE GREŞELILOR

7. ANALIZA ARBORELE GREŞELILOR Reprezentarea grafică a relaţiei logice dintre evenimentele primare (funcţionarea necorespunzătoare a componentelor, erori umane, etc.) şi evenimentul de vârf. • Acest instrument permite: • Reprezentarea calitativă a căilor logice care conduc la Evenimentul de Vârf • Evaluarea cantitativă a frecvenţei prevăzute a Evenimentului de Vârf

8. ANALIZA ARBORELE GREŞELILOR Au fost dezvoltate şi descrise reguli generale în mai multe metodologii, ex. AIChE/CCPS (1985). Oricum, nu există reguli specifice care să indice ce evenimente ar trebui folosite. Arborii Greşelilor sunt reprezentari logice care reprezintă modul în care se poate defecta un sistem. În general, un Arbore al Greşelilor este construit de la vârf până la bază. Cauzele necesare şi suficiente, împreună cu relaţiile lor logice, sunt identificate începând de la Evenimentul de Vârf. Cum se poate întâmpla? Care sunt cauzele evenimentului ? Acest raţionament deductiv este repetat până când se ajunge la o hotărâre logică.

9. Cedarea becului Nealimentarea cu electricitate a lămpii Becul s-a ars Nu este bec în lampă Nu s-a pornit lampa Lampa nu a fost introdusă în priză Nu este electricitate de la panoul electric ANALIZA ARBORELE GREŞELILOR Exemplu… Evenimentul de Vârf = Încetarea funcţionării unei lămpi de cameră. Motivele acestui fapt pot fi: Cauzele fiecăreia din cele două posibilităţi:

10. Insuficiente fire Siguranţă arsă la subsol Nu este electricitate în clădire ANALIZA ARBORELUI GREŞELILOR Exemplu… Evenimentul de Vârf = Încetarea funcţionării unei lămpi de cameră. Este posibilă investigarea motivelor lipsei de energie electrică la priză: Nu este energie electrică în panou

11. Sistemul de distribuţie a energiei electrice • Sistemul de generare a energiei. • Aprovizionarea cu combustibil a sistemului generator de energie. ANALIZA ARBORELE GREŞELILOR Exemplu… Evenimentul de Vârf = Încetarea funcţionării unei lămpi de cameră. Procesul de investigare poate continua la nesfârşit: De ce nu este electricitate în clădire?

12. ANALIZA ARBORELUI GREŞELILOR Exemplu… Evenimentul de Vârf = Încetarea funcţionării unei lămpi de cameră. Limitele studiului clar definite.Problemele rezultate din limitele externe nu vor mai fi dezvoltate. Odată încheiată investigaţia, poate fi construit Arborele Greşelilor.

13. Eveniment de Vârf SAU Eveniment intermediar ŞI INH SIMBOLURI FOLOSITE PENTRU ARBORELE GREŞELILOR OPERATORI LOGICI Eveniment primar (componenta de bază a sistemului care trebuie examinată) Referinţă grafică Repornire grafică

14. ELEMENTE DE CALCUL • Seturi • S-a denumit set un set de elemente M, N…care pot reprezenta obiecte, situaţii, etc. şi este scris: De exemplu: l1 = {numerele de la 1 la 6} l2 = {pompa P1 , pompa P2, pompa P3 } l3 = {pompă oprită, pompă funcţională, pompă în fază de întreţinere}

15. Elementele lui Aşi Bsunt aceleaşi. Toate elementele lui Asunt incluse în elementele lui B (Aeste un subset al lui B) Setul R este format din elementele lui Aşi ale lui B (suma logică). Simbolul +este de asemenea reprezentat prin SAUsau U RELAŢII ÎNTRE SETURI OPERAŢII ÎNTRE SETURI Produsul logic sau elementele de intersecţie ale seturilor A aşiB: orice element al lui Taparţine atât lui Acât şi lui B. Simbolul mai este reprezentat prin ŞI.

16. PROPRIETĂŢI ALE OPRAŢIILOR DINTRE SETURI Dar atenţie …

17. Numărul de evenimente A Numărul total de evenimente posibile P (A) = P = 0 P = 1 Eveniment imposibil Eveniment sigur PROBABILITATEA • Probabilitatea de apariţie a evenimentului A, care aparţine unui set de evenimente I, este raportul dintre numărul de experimente posibile care dau rezultatul A şi numărul total de evenimente posibile din setul I ; De accea: • În alţi termeni:

18. Apariţia unui eveniment Aşi non-apariţia aceluiaşi eveniment (indicate ca ), sunt caracterizate prin probabilitate: p (A)andp ( ), înseamnă că p (A)+p ( ) = 1, deci p (A) = 1-p ( ) PROBABILITATEA

19. ALTE DEFINIŢII • Dacă AşiBsunt evenimente independente ( fără elemente comune) p (A + B) =p (A) + p (B) • Dacă AşiBau elemente comune p (A + B) =p (A) + p (B) – P(AxB)

20. Dacă p(B A)este probabilitatea apariţiei lui B, în acele cazuri în care Aa apărut, se obţine: p (A . B) p (B A) = p (A) p (B . A) = p (A) . p (B A) p (B . A) = p (B) . p (A B) PROBABILITATE CONDIŢIONATĂ • Aceasta este echivalentă cu : • Dacă două evenimente AşiBsunt independente: p (A . B) = p (A) . p (B)

21. SEMNIFICAŢIA OPERATORILOR LOGICI ÎN TERMENII PROBABILITĂŢII Operatorul logic“SAU” • EvenimentulTEapare atunci când apare numai unul din evenimentele primare.

22. SEMNIFICAŢIA OPERATORILOR LOGICI ÎN TERMENII PROBABILITĂŢII • În termenii probabilităţii, pot fi numai două cazuri: • Aşi Bsunt independente

23. SEMNIFICAŢIA OPERATORILOR LOGICI ÎN TERMENII PROBABILITĂŢII Operatorul logic “AND” • EvenimentulTEapare numai dacă apar ambele evenimente AşiB.

24. SEMNIFICAŢIA OPERATORILOR LOGICI ÎN TERMENII PROBABILITĂŢII În termenii probabilităţii: [dacă AşiBsunt independente] Setul de intersecţie dintre Aşi B

25. SEMNIFICAŢIA OPERATORILOR LOGICI ÎN TERMENII PROBABILITĂŢII Operatorul logic “INH” • Este o formă specifică a lui “ŞI”: • Evenimentul TEapare când apare A, cu condiţia caBsă fi apărut anterior.

26. ANALIZA ARBORELE GREŞELILOR Exemplu… Eveniment de Vârf = Imposibil să se aprindă lampa în cameră Dezvoltarea Arborelui Greşelilor

27. Analiza cantitativă ANALIZA ARBORELE GREŞELILOR • Identificarea “Minimal Cut Sets/ Seturilor de Secţiuni Minimale”(MCS): • setul de evenimente primare independente care, în cazul apariţiei simultane, produce Evenimentul de Vârf (funcţionare necorespunzătoare/cedări care duc la Evenimentul de Vârf)

28. ANALIZAARBORELE GREŞELILOR Vârf = (C+AB) (AB+CE+D)

29. PRINCIPALELE BAZE DE DATE PRIVIND FIABILITATEA • Baza de date despre Fiabilitate a Centrului de Siguranţa Proceselor Chimice / Center for Chemical Process Safety (CCPS) al AlChE • “Baza de date despre scurgerile de hidrocarburi şi aprinderea acestora” - Forumul E&P, Londra, 1992 • Baze de date industriale (ex. ICI) • Supravegheri de referinţă ca LEES (“Loss Prevention / Prevenirea Pierderilor”), Raportul Rijnmond (CREMER & WARNER) sau supravegherea Insulei Canvey. • Colecţia asamblată de tipul Manualului de Date despre Fiabilitate, publicat de RM

30. Arborele greşelilor: aplicaţie pentru amplasamentele petrochimice

31. Arborele greşelilor: aplicaţie pentru amplasamentele petrochimice

32. Arborele greşelilor: aplicaţie pentru amplasamentele petrochimice P R I M A R Y E V E N T S I N P U T D A T A ------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- EV. NAME FAIL. RATE REPAIR TIME UNAVAIL. TEST INTERV. DESCRIPTION ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 E5 3.00E-03 WRONG COUPLING WITH FIXED LINE 2 E6 1.00E-02 OPERATOR FAILS TO TAKE ACTION 3 E7 1.50E-03 1.60E+01 MANUAL VALVE NOT IN SERVICE 4 E1 3.00E-05 SUDDEN RUPTURE OF FLEXIBLE LINE 5 E2 3.00E-02 ROAD DRIVER MOVES THE VEHICLE 6 E3 1.00E-02 OPER. DOES NOT TAKE THE KEY OF VEHICLE 7 E4 3.00E-03 PHYSICAL BARRIERS NOT INSTALLED ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- EVENIMENT DE VÂRF= E1 E6 + E1 E7 + E5 E6 + E5 E7 + E2 E3 E4 E6 + E2 E3 E4 E7 = 4.8 E-6 + 5.76 E-6 + 3.0E-5 + 3.6 E-5 + 1.4E-7 + 1.E-7 = 7.7 E-5 evenimente/an

35. Evenimentul de vârf este scris în partea de sus a AG. Pentru crearea suprapresiunii două evenimente trebuie să se întâmple: avarie la regulatorul de presiune şi avarie la sistemul de siguranţă automată în caz de urgenţă. Deoarece aceste evenimente trebuie să se producă împreună vor fi legate prin ŞI (probabilităţile se înmulţesc). Regulatorul de presiune poate să fie nefuncţională din cauza lipsei de curent electric sau a unui defect de software. Aceste două evenimente sunt conectate prin SAU (probabilităţile se adună). Valva de siguranţă automată poate fi avariată datorită depunerilor sau ruptă în interior, aceste două evenimente trebuie conectate prin SAU.

36. Determinarea secvenţelor minimale (minimal cut sets) • Regulile de ierarhizare a secvenţelor de evenimente pentru soluţionarea AG sunt: • Poarta SAU: prima intrare înlocuieşte litera de identificare a conexiunii iar celelalte se aşează dedesubt, pe aceeaşi coloană; • Poarta ŞI: prima intrare se aşează în coloana alăturată, spre dreapta, iar celelalte se aşează în continuare, pe acelaşi rând; • Conexiunea de INHIBARE se prelucrează la fel ca poarta ŞI.

37. Alt criteriu de ierarhizare este cel al componenţei succesiunii de evenimente. Din experienţă se cunoaşte că probabilităţile de apariţie a defecţiunilor scad în ordinea: • eroare de operator; • defecţiune a echipamentului activ (cu piese în mişcare); • defecţiune a echipamentului pasiv (static)

38. EVENIMENTE ALEATORII

39. Estimarea FRECVENŢEI prevăzute pentru fiecare EVENIMENT EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” • Determinarea ratelor de cedare ale echipamentului, instrumentelor şi liniilor de proces, produse de evenimente aleatorii, este efectuată prin utilizarea bazelor de date specifice care oferă, în general, valoarea ratelor de cedare a echipamentelor sau cedarea în funcţie de lungimea liniei de proces. • Datele din astfel de baze nu iau în considerare: • Specificitatea instalaţiei şi procesului industrial (acestea sunt date care derivă din industria petrolieră sau petrochimică, precum şi din alte ramuri industriale)

40. Estimarea FRECVENŢEI prevăzute pentru fiecare EVENIMENT EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” • Legătura dintre situaţia naţională reală şi cea prezentă, dearece aceste date sunt atribuite unui interval mare de timp (30 ani) şi acestea sunt adunate din mai multe ţări. • Factorii de reducere a frecvenţei, strâns legaţi de anumite măsuri specifice organizatorice şi procedurale pentru orice realitate industrială, ca de exemplu, utilizarea şi aplicarea strictă a unui sistem de management şi a unor proceduri adoptate pentru a manevra elementele critice.

41. Estimarea FRECVENŢEI prevăzute pentru fiecare EVENIMENT EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” Pare a fi clară necesitatea de adaptare a probabilitatilor de valori “brute”, pe care o putem obţine din bazele de date, la specificitatea instalaţiilor/ amplasamentelor care sunt analizate. Din acest motiv, este util să se identifice şi să se evalueze importanţa diverselor modalităţi de cedare asupra frecvenţei eliminărilor globale. În acest fel, este posibilă selectarea cauzelor care sunt aplicabile unor cazuri specifice şi eventual să se identifice şi să se evalueze măsurile suplimentare care trebuie aplicate în termeni procedurali, tehnici şi organizaţionali, cu scopul de a reduce frecventa de cedare până la o valoare mai potrivită.

42. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” În următorul tabel sunt indicate probabilitatilor de cedare legate de fisuri semnificative ale conductelor (diametrul fisurii / diametrul conductei = 20%).

43. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” În următorul tabel sunt prezentate ratele de cedare corelate cu spărtura totală a liniei (diametrul spărturii/diametrul conductei= 100%).

44. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” Cu scopul de a face un calcul mai exact al frecvenţei, este foarte utilă evaluarea importanţei diverselor moduri de cedare asupra frecvenţei eliminărilor la nivel global. Se poate face, astfel, selectarea cauzelor care sunt aplicate corect unor cazuri specifice şi, eventual, evaluarea măsurilor suplimentare ce trebuie aplicate pentru a reduce frecvenţa deversărilor la o valoare brută.

45. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” Conform unei supravegheri făcută de H.M. Thomas, s-a obţinut următorul tabel cu distribuţia procentuală a deversărilor şi spărturilor din conducte. (Sursa: H.M Thomas “Probabilitatea de cedarea conductelor şi vaselor”, Reliability Engineering 2 (1982) 83-124)

46. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII”

47. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” • În funcţie de fiecare caz de cedare în parte, se pot sublinia anumite măsuri preventive • Fabricare şi instalare: identificarea modurilor şi procedurilor pentru montarea şi sudarea conductelor, calificarea personalului angajat sunt factori de reducere a frecvenţei. • Alegerea materialului: certificarea calităţii materialului de către furnizor poate fi cea mai potrivită cale de a reduce frecvenţa. • Vibraţiile: acest risc poate fi redus prin adoptarea elementelor tehnice corespunzătoare pentru reducerea solicitărilor.

48. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” • Dilatare, stres termic: tensiunile care pot avaria structura conductei sunt datorate stresului de temperatură şi presiune. • Efectul critic este în strânsă legătură cu tipul de închidere prevăzut pentru conducte şi cu tipul de utilizare pentru care sunt planificate. • Coroziunea: Coroziunea internă este redusă prin certificarea materialelor corespunzătoare necesare pentru transferul fluidului. Coroziunea externă este legată de mediul înconjurător şi este posibilă reducerea acesteia prin aplicarea unor vopsele protectoare şi prin proceduri de control şi inspecţii detaliate.

49. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” • Utilizare improprie: Utilizarea improprie este determinată în principal de planificarea necorespunzătoare sau de administrarea greşită a conductelor sau de o politică bună de inspectare şi întreţinere.

50. EVALUAREA FRECVENŢEI EVENIMENTELOR “ALEATORII” După o supraveghere documentată asupra utilizării metodologiilor de planificare avansată, asupra procedurilor stricte şi asupra materialelor corespunzătoare pentru construcţie, este posibilă utilizarea unei valori de cuantificare a ratei de cedare care manifestă o reducere, deoarece unele cauze ale deversărilor sunt uneori greu de aplicat la cazurile respective. Valorile “corecte” ale ratei de cedare trebuie să fie stabilite în funcţie de instalaţia/amplasamentul specific supus analizei.