Dell’affidabilità dei sistemi e delle scienze confuse

Disclaimer: il post è un po’ ostico. Mi dispiace… è uscito così.

La “scienza occulta” dell’affidabilità dei sistemi spesso riserva sorprese più o meno gradite. E, come in ogni ambito del sapere tecnico/tecnologico, le conoscenze personali avanzano per tentativi ed errori.

E, ogni tanto, soluzioni.

Non è semplice mettere insieme la comprensione profonda di un impianto, la sua completa descrizione in termini di funzioni (primarie e secondarie), guasti funzionali, TOP EVENT e la conseguente correlazione con la statistica frequentista posta alla base delle analisi di affidabilità.

Il discorso sarebbe parecchio lungo ed incentrato sul pacchetto minimo di competenze universitarie che dovrebbe possedere un laureato in ingegneria, oggi, in Italia.

Insomma, massimi sistemi.

Lascerei perdere e mi concentrerei, invece, su un esempio di calcolo dell’affidabilità di un banale sistema composto da una tubazione intercettata da due valvole a farfalla.

Una roba fatta più o meno così.

Abbastanza semplice, pare. La figura è auto-esplicativa e non c’è da aggiungere nulla, vero?

Due valvole, così collegate, dovrebbero dare vantaggio di sicurezza. Abbiamo duplicato le barriere, in fondo. Ed è questa la conclusione alla quale giungono interi gruppi di persone, specialisti della sicurezza, ai quali tengo periodicamente seminari su questi temi.

Persone esperte e competenti ma che commettono i medesimi errori.

Il problema arriva dopo, quando cominciamo a ragionare sulla specifica conclusione. A quale tipo di scenario facciamo riferimento?

Un paio di esempi.

IL PRIMO SCENARIO

Il liquido scorre nella tubazione durante il funzionamento ordinario (es. alimentazione di raffreddamento) ed entrambe le valvole sono aperte.

TOP EVENT: mancata intercettazione del refrigerante a seguito di un’emergenza.

IL SECONDO SCENARIO

Il liquido non scorre nella tubazione durante il funzionamento ordinario ed entrambe le valvole sono chiuse. Esse intervengono in caso di emergenza (es. apertura di scarico verso una torcia industriale).

TOP EVENT: mancato deflusso in caso di blowdown.

Le cose a questo punto si complicano. Infatti perché si verifichi il TOP EVENT del primo scenario deve aver luogo il seguente MODO DI GUASTO:

  • entrambe le valvole non chiudono (FAIL TO CLOSE)

mentre il secondo TOP EVENT è indotto da un MODO DI GUASTO esattamente opposto:

  • almeno una valvola non apre (FAIL TO OPEN)

Nel primo caso, quindi, è necessario che entrambe le intercettazioni non funzionino in chiusura (logica AND) mentre nel secondo caso è sufficiente che solo una o l’altra valvola non si apra (logica OR).

Nel primo caso l’affidabilità si può considerare un parallelo di barriere, il secondo caso è invece un fragile sistema serie.

Aggiungiamo qualcosina a complicare ulteriormente la situazione?

L’ottava edizione della banca dati FARADIP.THREE (2014) fornisce la seguente schermata complessiva al menù valves-general:

I valori di tasso di guasto (mediano) in chiusura ed apertura delle valvole a farfalla sono quindi i seguenti:

  • λfail.to.close = 0,5E-6 [1/h]
  • λfail.to.open = 0,3E-6 [1/h]

Abbiamo quindi scoperto che il primo e il secondo modo di guasto sono differenti anche sotto questo punto di vista.

La cosa appare analoga, anche se con tassi di guasto differenti, se consultiamo altre banche dati (es. OREDA, TNO, ecc.)

Interessante, no?

Arriviamo ora alla domandilla per le vacanze di Natale: dati i tassi di guasto che abbiamo visto (nell’ipotesi di validità di una densità esponenziale inversa), che probabilità ci sono che gli scenari #1 e #2 si verifichino nell’arco di un anno, tempo oltre il quale avrà luogo la manutenzione preventiva AGAN (As Good As New) delle singole valvole?

Ora non mi rimane che augurare buone feste a tutti i frequentatori di questo Blog!

Buon Natale

Ciao

Marzio

© Marzio Marigo

PS – L’ipotesi fatta di tasso di guasto costante, e quindi di componente privo di memoria, è supportata anche dal fatto che il fattore di forma β della funzione di Weibull è circa unitario.

__________

Corso sulle novità in tema d’ATEX, le iscrizioni sono aperte: Rischio Atmosfere Esplosive ATEX. Le novità recenti, i metodi e le applicazioni (Bologna, 23/2/2018)

__________

Share

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.