CASO: ARBOL DE FALLOS

EVALUACION SOBRE ARBOL DE FALLOS

                                      C:\victor julio\UNEXPO\Arbol de Fallos Nº 4.doc

Téngase por caso que usted debe realizar un análisis y evaluación de riesgo en el sistema evaporador de una planta termoeléctrica, y relacionado con una eventual explosión de la caldera del mismo. Al respecto decide emplear la técnica del árbol de fallos para llevar adelante su estudio, determinando así la probabilidad de ocurrencia de ese riesgo en cuestión. La información que usted recaba se muestra a continuación, junto con la esquematización del sistema evaporador.

En el sistema evaporador se inyecta agua, la cual es calentada hasta un punto de ebullición (proceso endotérmico) por contacto del líquido con el elemento de calentamiento (una resistencia eléctrica) dentro de la caldera. En este proceso de transferencia de calor, la sustancia liquida se descompone; pasando a la fase gaseosa. La temperatura de proceso que debe alcanzar la sustancia liquida dentro de la caldera es controlada por un dispositivo que denominamos “Regulador de temperatura”, el cual permite abrir o cerrar el paso de corriente eléctrica hacia la resistencia de calentamiento, según sea sí la temperatura de proceso esta por encima del punto de ebullición (mayor a 105 ^oC : abrir), o por debajo de éste (menor a 105 ^oC : cerrar). Bajo estas condiciones normales de operación, cuando el vapor producido en la caldera alcanza el valor limite de presión permitido (182 psia.), se abre entonces la válvula de salida V-1, permitiendo así que el vapor fluya hacia la instalación subsiguiente, por un sistema de tuberías dado.

Suponga que la caldera tiene en su interior un sistema flotador que denominamos “Indicador de nivel”; el cual acciona eléctricamente (abre) la llave de paso V-2 para inyectar  más agua dentro de la caldera, cuando baja el nivel de ésta por evaporación, o cierra esa misma llave V-2 cuando se alcanza un nivel especificado dentro del compartimiento de dicha caldera.

Asuma también que en el análisis de los distintos sucesos que pudiesen conducir a la explosión de la caldera se resalta que este evento podría presentarse, primero, sí la válvula V-1 no abre, y, segundo, que entonces también se tenga una sobrepresión en el interior del reactor. El hecho que la válvula V-1 no abra podría imputarse a una falla interna (este dispositivo tiene una  tasa de fiabilidad que se estima en 93%), o a una falta de mantenimiento preventivo, el cual no se ejecuta en un 10% de las veces programadas. Por el otro lado, el evento de sobrepresión seria debido a sí en la caldera hay un nivel de temperatura más allá del punto de ebullición especificado, en un 60%, y un nivel de liquido dentro de la caldera por debajo del volumen másico requerido. La eventualidad del caso de una mayor temperatura a la requerida puede presentarse, por la ocurrencia de los eventos siguientes: sí el “Regulador de Temperatura” no abre el circuito del elemento de calentamiento, cuya posibilidad se estima en 5%, o sí el Indicador de Temperatura fallase por alguna circunstancia muy remota y desconocida. Este instrumento representa una confiabilidad del 98% en su operatividad. Con respecto a sí hubiese un bajo nivel de liquido dentro del reactor, esta circunstancia podría ocurrir  sí el “Indicador de Nivel” esta bloqueado y no emite la señal para abrir la llave de paso V-2 que alimenta al reactor, siendo la ocurrencia de este bloqueo un hecho carente de información, pero que se estima en 1% la probabilidad de que así ocurra. El otro evento implicado, además del antes citado, es el hecho que sea la llave de paso V-2 la que no responda a la señal del “Indicador de Nivel” para permitir el suministro de agua a la caldera. Esta ocurrencia se prevé en 6%.

	V-1 : Válvula de salida de vapor de agua (vap) V-2 : Llave de paso de liquido.  IP  : Indicador de presión (manómetro)  RT: Regulador de temperatura (termostato)  IN : Indicador de nivel (flotador)  IT : Indicador de Temperatura (termómetro)

 

Los resultados del análisis y evaluación de riesgo empleando como técnica el árbol de fallos, en el sistema evaporador de una planta termoeléctrica; relacionado con una eventual explosión de la caldera, fueron los siguientes:

SUCESO CAPITAL: Explosión de la Caldera

POSIBLES  FALLAS DEL SISTEMA EVAPORADOR:

Válvula  de Salida del Vapor de agua (V-1), no abre por: 

• Falla Interna

• Falta de Mantenimiento Preventivo

Sobre Presión en el Interior del Reactor, causado por:

• El Nivel del Punto de Ebullición del proceso este mas elevado el especificado en un 60%; debido a:

*El Regulador de Temperatura (RT) (Termostato), no abre el circuito del elemento de calentamiento.

*Falla del Indicador de Temperatura (IT) (Termómetro), por causas remotas y desconocidas.

• El Nivel del Liquido dentro del Reactor por debajo del volumen másico requerido, debido a:

*Bloqueo del Indicador de Nivel (IN) (Flotador), y no emite la señal para abrir la llave de paso V-2.

*La llave de paso (V-2), no responde a la señal emitida por el Indicador de Nivel (IN).

PROBABILIDADES DE OCURRENCIA DE LOS EVENTOS:

(Probabilidad de Falla los componentes del Sistema Evaporador)

ABREVIATURA	EVENTO BASICOS	PROBABILIDAD DE FALLA
E1	Interna de la Válvula salida del vapor de agua (V-1)	7%=  0,07
E2	Falta de Mtto. Preventivo de la Válvula salida del vapor de agua (V-1)	1%=  0,1
E3	El Regulador de Temperatura (RT), no abre el circuito del elemento de calentamiento.	5%=  0,05
E4	Falla del Indicador de Temperatura (IT).	2%=  0,02
E5	Bloqueo del Indicador de Nivel (IN)	1%=  0,01
E6	La llave de paso (V-2), no responde a la señal emitida por el Indicador de Nivel (IN)	6%=  0,06

ÁRBOL DE FALLOS

(Sistema Evaporador de una Planta Termoeléctrica, Relacionado con Explosión de Caldera)

CONJUNTO MINIMO DE FALLOS DEL SUCESO CAPITAL:

ABREVIATURA	DESCRIPCIÓN	CONJUNTO MINIMO
B	Suceso Intermedio ( Válvula  (V-1), no abre)	E1, E2
D	Suceso Intermedio (El Nivel del Pto. de Ebullición > 60% al especificado.	E3, E4
E	Suceso Intermedio (Nivel del por debajo del másico requerido).	E5, E6
C	Suceso Intermedio (Sobre Presión en el Interior del Reactor)	D, E
A	Suceso Capital (Explosión de la Cadera)	B, C

CALCULO DE PROBABILIDAD (P) DEL SUCESO CAPITAL:

Probabilidad que la Caldera Explote (PA)

Probabilidad de B =	E1 + E2 =	0,07 + 0,1 =  0,17
Probabilidad de D =	E3 + E4 =	0,05 + 0,02 = 0,07
Probabilidad de E =	E5 +E6 =	0,01 + 0,06 = 0,07
Probabilidad de C =	PD x PE =	0,07 x 0,07 = 0,0049
Probabilidad de A =	PB x PC =	0,17 x 0,0049 = 0,000833

Es decir que la probabilidad de que la Caldera del Sistema Evaporador de una Planta Termoeléctrica, explote es de: 0,0833%, lo cual se puede considerar una baja probabilidad de explosión de la caldera.

RECOMENDACIONES / MEDIDAS PREVENTIVAS

Algunas de las medidas que podrían ser consideradas, a fin de prevenir o minimizar el riesgo de que la Caldera del Sistema Evaporador explote son:

• Mantener el nivel óptimo de fluidos en el sistema evaporador de Planta Termoeléctrica.

• Realizar Mantenimiento  preventivos, correctivos y predictivo a todos los componentes del Sistema Evaporador.

• Elaborara procedimientos de inicio de las actividades el operador del equipo debe hacer los chequeos pertinente a la revisión de válvulas, presión, nivel de liquido, y demás componentes del sistema.

• Establecer los niveles mínimos y máximos  de alertas por cambios en el sistema de evaporación.

• Considerar la posibilidad del manejo de la contingencia por falta de electricidad, como principal factor de falla para que el sistema pueda funcionar.

• Establecer acciones a seguir de acuerdo a la falla que se presente.

• Entre Otros.