CASO DE ESTUDIO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN PARA DETERMINAR SU ÁRBOL DE FALLOS Y LA PROBABILIDAD DE FALLO Sistemas de control en red supervisión con herramientas Scada
Universidad Politécnica de Valencia
Integrante: Isaac Wladimir Miguez Valle
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Término 2017-2018
Contenido 1.
CASO DE ESTUDIO ......................................................................................................................................3
2.
OBJETIVOS ....................................................................................................................................................3
3.
DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE FUERZA Y CONTROL DEL SISTEMA .............................................3
4.
TASAS DE FALLOS PARA LA EVALUACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS
5.
DETERMINACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS .......................................................................................... 4
6.
FUNCIÓN DE ESTRUCTURAS Y CONJUNTOS MÍNIMOS .....................................................................6
7.
PROBABILIDAD DE FALLOS .....................................................................................................................6
8.
RESULTADOS ...............................................................................................................................................6
...........................................4
1. CASO DE ESTUDIO Un reactor es refrigerado por una red de agua industrial en circuito cerrado, siendo ésta enfriada por una torre de refrigeración tal y como se muestra en el esquema. Hay veces en verano que la temperatura del agua de este circuito no es suficientemente baja y se debe enfriar complementariamente con la red de agua potable, mediante la apertura de la válvula VC-1 que es accionada neumáticamente a través del termostato T. Un problema es que la red de agua industrial pudiera contaminar el agua potable, por las consecuencias que de ello podrían derivarse. (La interconexión de ambas redes de agua está explícitamente prohibida en la 0.G.S.H.T. en su art. 38.4, por lo que este enunciado contempla un supuesto teórico cuyo único fin es el de facilitar la comprensión del método y la reflexión sobre los resultados del análisis probabilístico.) Obviamente, para que el agua industrial entrase en la canalización de agua potable la presión P1 debería ser mayor que P2 (situación que no se da en condiciones habituales), tendría que fallar la válvula antirretorno VR-1 y fallar la válvula VC-1, salvo en períodos calurosos en que VC-1 está abierta. En el análisis de este supuesto se considera que la válvula de control VC-1 se encuentra cerrada. Obviamente, cuando la válvula de control está abierta por requerimiento del proceso, en la elaboración del árbol se deberían eliminar los diferentes modos de fallo de este elemento.
2. OBJETIVOS • • • •
Determinar el fallo a evitar Hallar el árbol de fallos del sistema en periodos calurosos Hallar el árbol de fallos del sistema en periodos fríos Hallar las probabilidades de contaminación del agua potable
3. DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE FUERZA Y CONTROL DEL SISTEMA
4. PROBABILIDAD DE FALLOS PARA LA EVALUACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS • • • • •
Fallo de válvula de retención VR por retroceso del fluido 10-4:X1 Fallo de estanqueidad de VC en posición de cierre 10-3:X2 Posibilidad de bloqueo de las válvulas neumáticas VC al abrir o cerrar10-3:X3 Fallo del termostato de regulación de VC 10-3:X4 Fallo de transmisión de señal del termostato 10-4:X5
5. DETERMINACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS Para determinar la jerarquía del árbol de fallos para cuando ocurra el fallo de contaminación del agua potable, vamos a analizar cada elemento que conforma el sistema como se muestra a continuación.
Temporada invierno Contaminación de agua &
Fallo sistema de VC
Fallo de VR-1
>=1 X1 Fallo de VC
>=1
Fallo de termostáto
>=1
Fallo de estanqueidad
Fallo de transmisión de señal Fallo de termostáto
X2
X5 X4
Temporada verano Contaminación de agua &
Fallo sistema de VC
Fallo de VR-1
>=1 X1 Fallo de termostáto
Fallo de VC
>=1
Fallo de estanqueidad
>=1
Bloqueo al cerrar
Fallo de transmisión de señal Fallo de termostáto
X2
X3
X5 X4
6. FUNCIÓN DE ESTRUCTURAS Y CONJUNTOS MÍNIMOS De acuerdo al árbol de fallos resultante, tenemos la siguiente función estructura: Para invierno: = ( + 4 + 5 )
Para verano: = ( + + 4 + 5 )
Con lo que podemos darnos cuenta que existen conjuntos mínimos separados con un +, los cuales posteriormente realizaremos su análisis y son elementos suficientes para causar el fallo del sistema, cada uno es una manera diferente de producir la contaminación del agua potable.
7. PROBABILIDAD DE FALLOS Para determinar la probabilidad de fallos del sistema en verano y en invierno se reemplazará las probabilidades de cada componente obteniendo lo siguiente: = ( + 4 + 5 ) = 2,110−7 = ( + + 4 + 5 ) = 3,110−7
8. RESULTADOS El árbol de fallos obtenidos está compuesto con las combinaciones mínimas de sucesos que pueden ocasionar el fallo de la contaminación del agua potable, esto quiere decir, que se puede determinar la probabilidad de ocurrencia de fallos o el elemento más importante que ayude a disminuir riesgos en el sistema; para el caso de invierno la válvula VC siempre permanece cerrada por lo que solo tendrá un fallo por estanqueidad y en el caso de verano que se mantiene abierta, se presentara el problema de poderla cerrar. De acuerdo a los resultados obtenidos se puede decir que en invierno existe menos probabilidad de contaminación que en verano, la cual es mucho mayor.
