1 Curso Ibr Lima

1RISK-BASED INSPECTION An Integrated System of Risk Analysis – Fitness-in-Service and Failure Analysis (API RP 580 / 581 y API RP 579) Dr.-Ing. Mario Solari ASME Authorized Global Instructor CTI Solari y Asociados SRL Florida 274 Piso 5 Oficina 51 Buenos Aires (1005) - Argentina Tel/Fax: +54 11 4326 2424 Tel: +54 11 4390 4716 e-mail: [email protected] e-mail: [email protected] http://www.ctisolari.com.ar 2 CONTENIDO DEL CURSO • Introducción – Visión de la metodologías para minimizar riesgos – Rol de Inspección – ¿Qué debemos evitar? Catástrofes, Probabilidad y Consecuencias, Riesgos, Secuencia de un accidente – Contexto Cultural • Herramientas Básicas de Gestión de Riesgos. – ¿Como Cuantificar las Incertidumbres? – Herramientas Matemáticas – Indicadores – Evaluación del Riesgo – Análisis de Peligros de Procesos • HAZOP • FMEA / FMECA • Sistema de Gestión de Activos Físicos – Sistema de Gestión de Riesgos de Ingeniería – Sistema de Gestión de Mantenimiento – RCM – Sistema de Gestión de Integridad 3 CONTENIDO DEL CURSO • Ejemplos de Sistemas de Gestión de Integridad: – “MANAGING SYSTEM INTEGRITY FOR HAZARDOUS LIQUID PIPELINES” API STANDARD 1160, NOV 2001 – “MANAGING SYSTEM INTEGRITY OF GAS PIPELINES” ASME B 31.8 S-2004 – “RISK-BASED METHODS FOR EQUIPMENT LIFE CYCLE MANAGEMENT”, CRTD - Vol. 41, ASME International, 2003. - FACTOR HUMANO • METODOLOGÍA API RP 580 / 581 PARA INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO – Análisis de Riesgo Cualitativo – Determinación del ranking de criticidad de equipos – Análisis de Riesgo Semi Cuantitativo – Análisis de Riesgo Cuantitativo – Módulos Técnicos – Desarrollo e implementación de un Programa de Inspección para reducir riesgos – Evaluación de la Aptitud para el Servicio “Fitness - For - Service”- API RP 579 • Análisis de Fallas • Diseño Basado en Riesgo • Sistema integrado de Análisis de Riesgo, Aptitud para el Servicio y Análisis de Fallas • Presentación de casos 4 Inspección Basada en Riesgo Introducción 5 Metodologías empleadas para gestionar los riesgo • Con el objeto de prevenir que ocurran fallas durante el ciclo de vida de los equipos, cañerías y ductos, y en particular evitar que se produzcan fallas categorizadas como severas, se propone emplear una metodología que combina – iniciativas basadas en análisis de riesgo con – iniciativas basadas en integridad estructural – con restricciones impuestas por los factores económico y humano 6 ESTRATEGIAS PARA MINIMIZAR RIESGOS INSPECCION BASADA EN RIESGO ANALISIS DE FALLAS APTITUD PARA EL SERVICIO DISEÑO BASADO EN RIESGO REPARACION MANTENIMIENTO BASADO EN RIESGO ANALISIS DE RIESGO HAZOP, FMEA, WI, FTA, RCA MODELOS DE OPTIMIZACION INTEGRIDAD ESTRUCTURAL CALCULOS FEA VIDA REMANENTE CIENCIA MATERIALES SOLDADURA, etc. INICIATIVAS BASADAS EN RIESGO INICIATIVAS BASADAS EN INTEGRIDAD ESTRUCTURAL FACTOR ECONOMICO FACTOR HUMANO 7 Técnicas para identificar eventos que pueden causar accidentes • HAZOP (Hazard and Operatibility Studies) es un ejercicio estructurado de “brainstorming” desarrollado por un equipo de técnicos multidisciplinario destinado a identificar potenciales variaciones y desviaciones respecto del diseño y sus potenciales consecuencias • FMEA (Failure Modes and effects Analysis) es un método para identificar los efectos de las fallas en el nivel de componente. • FTA (Fault Tree Analysis)/ ETA (Event Tree Analysis) métodos lógicos usado para identificar y analizar los eventos que pueden originar accidentes. • HRA (Human Reliability Analysis) tiene por objeto evaluar sistemáticamente las interacciones entre los sistemas ingenieriles y humanos. 8 ¿QUE ACTIVOS DEBEMOS GESTIONAR? “SISTEMA” CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 9 Para cumplir con los requerimientos funcionales de un equipo, maximizando seguridad, disponibilidad, confiabilidad y minimizando costos, se deben minimizar los riesgos a que se produzcan fallas en las diversas etapas de la vida del equipo Se deben tomar acciones durante las etapas de • Proyecto • Fabricación • Montaje • Operación • Paradas y arranques • Mantenimiento • Reparaciones • Reemplazo Rol de la Inspección • INSPECCION DURANTE LA FABRICACION • INSPECCION DURANTE EL MONTAJE • INSPECCION DURANTE EL SERVICIO • INSPECCION EN PAROS • INSPECCION DURANTE LAS REPARACIONES • INSPECCION DURANTE LA FABRICACION DE REEMPLAZOS INSPECCIÓN 10 Inspección • Proceso que verifica la conformidad con un requerimiento escrito y puede ser realizado a diferentes niveles • La Inspección involucra la planificación, implementación y evaluación de exámenes para determinar la condición física y metalúrgica de equipos y estructuras en términos de aptitud para el servicio. 11 OBJETIVO DE UN PROGRAMA DE INSPECCIÓN • El propósito de un Programa de Inspección es definir y realizar aquellas actividades necesarias para detectar el deterioro en servicio de los equipos antes de que se produzcan las fallas. 12 Métodos de END • Los métodos de examen empleados en las inspecciones incluyen inspección visual y técnicas de END diseñadas para detectar y dimensionar los espesores de pared de los equipos y discontinuidades (defectos). Se emplean principalmente técnicas de ensayos de ultrasonido, radiografía, replicas metalográficas, partículas magnéticas, tintas penetrantes, corrientes de Eddy, emisión acústica, termografía, etc. 13 Inspección en servicio • Es muy valiosa en los casos en que hay incertidumbre en las condiciones de operación o sus efectos sobre la degradación de los equipos. • También es prioritaria cuando es desconocida la historia de fabricación, inspección u operación de los equipos, donde el mantenimiento es inadecuado o cuando hay una falta de datos sobre los materiales requeridos para evaluar la aptitud para el servicio. 14 ALCANCE DE UN PROGRAMA DE INSPECCIÓN • El programa de inspección debe sistemáticamente identificar: – ¿Qué tipo de daño se produce? – ¿Dónde debe detectarse? – ¿Cómo puede detectarse (Técnicas de inspección)? – ¿Cuándo o con qué frecuencia debe inspeccionarse? 15 INSPECCIÓN ¿BASADA EN RIESGO? • Un programa de inspección está basado en riesgo (RBI) cuando se emplea una metodología capaz de sustentar la toma de decisiones aún cuando se cuente con datos inciertos o incompletos. • El proceso RBI permite comprender los riesgos asociados con la operación de la planta y los efectos que tienen las acciones de inspección, mantenimiento y mitigación sobre dichos riesgos. 16 Inspección Basada en Riesgo • RBI-IBR involucra la planificación de una inspección basada en la información obtenida a través de un análisis de riesgo de los equipos. • El propósito del análisis de riesgo es identificar los mecanismos de degradación con potencial de causar fallas, así como evaluar la probabilidad de ocurrencia y las consecuencias de dichas fallas. 17 $65,000 $50,000 $500,000 $675,000 $75,000 $550,000 $600,000 $0 $100,000 $200,000 $300,000 $400,000 $500,000 $600,000 $700,000 $800,000 Total $ Savings = $1.1M ROI = 22:1 RBI Study Invest Inspect & Maint Savings Prod Cost Savings RBI Study Invest Inspect & Maint Savings Prod Cost Savings RBI Study Invest Inspect & Maint Savings Prod Cost Savings Total $ Savings = $1.52M ROI = 20:1 Total $ Savings = $1.25M ROI = 19:1 Chemical Plant - 200 Pressure Vessels Offshore Installation Piping & Vessels Refinery - 50 Pressure Vessels $1,520,000 Ejemplos de Inversión y Ahorro asociados con la implementación de Programas de Inspección Basada en Riesgo RBI (Fuente DNV) CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 18 ¿Qué debemos evitar? CONCEPTO DE CATÁSTROFE • El concepto de catástrofe está asociado desde la antigüedad con acontecimientos imprevistos y funestos que alteran el orden natural de las cosas. • También se dice que una catástrofe es el paso de un estado estable a otro en un tiempo que resulta muy breve, comparado con el tiempo pasado en los estados estables. • La predicción de las catástrofes debe hacerse en términos básicamente probabilísticos. • Una liberación de sustancias peligrosas resulta catastrófica cuando puede causar serios daños a las personas dentro o fuera del ámbito de trabajo 19 ¿QUÉ NOS PRODUCE LA INFORMACIÓN SOBRE CATÁSTROFES? • Cuando las catástrofes corresponden a eventos fuera de la escala en la que nos movemos habitualmente esta información resulta un dato estadístico. • Pero si corresponde a la escala de procesos en los que como ingenieros tenemos responsabilidad directa esta información nos produce: MIEDO • Miedo a no ser capaces de evitarlas, miedo a las incertidumbres. 20 ¿POR QUÉ FALLAN LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES? • Las instalaciones industriales están diseñadas y construidas de manera de poder resistir durante la operación a solicitaciones – mecánicas, térmicas, y químicas • Generalmente disponen de sistemas de control y alarmas para detectar y evitar sobre- solicitaciones. • Algunos de estos sistemas son automáticos. • De este modo parecería imposible una explosión excepto por fallas humanas. 21 DEGRADACIÓN DE LOS MATERIALES • Las instalaciones están sujetas a la degradación de los materiales en función las solicitaciones en servicio y el tiempo. • Pueden resultar operativos diversos mecanismos de daño tales como corrosión, creep, desgaste, fragilización, etc., • Como consecuencia puede ocurrir un: – Envejecimiento normal del equipo – Envejecimiento prematuro del equipo 22 INCREMENTO DE LOS PELIGROS • Si estos problemas no son detectados precozmente por medio de inspecciones y controles adecuados, si no se realizan los mantenimientos necesarios, si existen vicios de diseño o construcción, o si la operación se aparta de la prevista en el diseño, los accidentes pueden ocurrir y de hecho suceden, a veces con resultados desastrosos. 23 • ¿Con qué tipos de peligros nos enfrentamos durante la gestión industrial? 24 CASOS DE ACCIDENTES Y CATÁSTROFES • 1974 Flixborough (UK) 28 muertos y 232 M u$s, (Explosión) • 1979 Central Nuclear “Three Mile Island” (USA) • 1984 Planta LPG (México), 300 muertos y20 M u$s (Explosión) • 1984 Bhopal (India), 2500 muertos (liberación de materiales tóxicos) • 1986 Central Nuclear Chernobyl (Ucrania), 31 muertos y millones de afectados (fuego y radiación) • 1986 Challenger (USA), 7 muertos y mas de 5 billones u$s • 1989 EXXON VALDEZ • 1989 Phillips 66 Chemical Plant, Houston (USA), 23 muertos y mas de 750 millones de u$s (Explosión y fuego) • 1998 Quebec (tormenta) y 1999 Francia (huracanes): destrucción de redes de agua potable, electricidad, telecomunicaciones, combustibles, informática. Tenían preparado como tratar una falla pero el problema era reconstruir una red. • 2003 Discovery (USA) 25 Catástrofe durante la operación originada por un incorrecto mantenimiento • Una fisura en un recipiente sometido a presión puede originar una falla con catastróficas consecuencias. El 23 de Julio de 1984 murieron 17 personas y 22 resultaron heridas, con pérdidas del orden de los 100 millones de dólares, por la rotura de una torre de aminas de "Union Oil Co", en la ciudad de Chicago. • La causa fue una reparación de una soldadura en el campo, sin realizar el tratamiento térmico postsoldadura requerido. 26 Falta de tratamiento térmico postsoldadura 27 Accidentes Industriales Fatales en Texas • March 23, 2005: Explosion rocks a BP oil refinery in Texas City; at least 14 feared dead and more than 100 employees and residents are injured. • Sept. 2, 2004: Two employees killed at BP oil refinery in Texas City when burned by superheated water. • March 29, 2000: Explosion and fire at Phillips Petroleum Co. chemical plant in Pasadena leaves one dead, 71 injured. • July 5, 1990: Explosion at Arco Chemical Co. chemical plant in Channelview kills 17 people. • Oct. 23, 1989: Explosion at Phillips Petroleum Co. plastics plant in Pasadena kills 23 people and injures 130. • Oct. 13, 1981: Explosion at a polyethylene plant owned by Dow Chemical Co. in Freeport kills six employees. • Dec. 27, 1977: Spark causes flash fire at the Farmer's Export Co. grain elevator on the Galveston docks killing 18 people. • March 17, 1977: Explosion at the Texaco refinery in Port Arthur leaves seven dead. • Feb. 22, 1976: Explosion and fire at the Goodpasture Inc. grain elevator on the Houston Ship Channel kills nine. • April 16, 1947: The worst industrial accident in U.S. history occurred when the French ship Grandcamp exploded while docked at Texas City. The vessel was loaded with ammonia nitrite fertilizer. The next day, another fertilizer-laden ship, the High Flyer, also blew up. Combined losses were 576 people killed and another 5,000 injured. 28 24.03.05 11.30am (CNN) TEXAS - An explosion rocked BP's massive refining complex in Texas City, Texas, on Wednesday, causing multiple deaths and extensive damage, the company said. The explosion comes almost one year to the day after another blast and fire rocked the refinery and chemical complex. On March 30, 2004, a large explosion and fire occurred in a petrol- making unit but there were no injuries. 29 Firefighters pour water on a smoldering unit following the explosion that rocked the BP plant 03 23 05 in Texas City. 30 Ammonia converter nuevo, material Cr-Mo-V, D i : 1,71 m, t: 148 mm, Longitud 18,3 m, Presión servicio 35 N/mm 2 , Temp. de servicio: 120 °C, P Hidráulica 10°C-48 N/mm 2 La Fractura Frágil se produjo durante la prueba hidráulica (34 N/mm 2 ), habiéndose iniciado en una zona del forjado segregada (alto C) dentro de la ZAC de una soldadura, propagándose por el metal de soldadura y luego por el metal base, fragilizado durante el tratamiento de revenido. Un trozo de 2 ton voló a 45 m. FRAGILIDAD POR REVENIDO - TEMPER EMBRITTLEMENT 31 32 Problemas durante el montaje 33 EXPLOSIÓN EN TERMOTRATADOR 34 CORROSIÓN Y PANDEO POR INCORRECTA MODIFICACIÓN DURANTE EL MANTENIMIENTO 35 ELEMENTOS DE UN ACCIDENTE • Para prevenirlos o mitigar sus efectos se debe actuar sobre: – Eventos preliminares, – Evento iniciador – Eventos intermedios – Contención del daño, minimizando sus consecuencias y evitando que se originen otros eventos iniciadores. 36 ESCENARIO DE RIESGO –SECUENCIA DE UN ACCIDENTE Evento iniciador Control y Reducción de Riesgos Asegurar que los riesgos “a priori” sean menores que los admisibles Contención de Riesgos Minimizar las consecuencias y asegurar que no se disparen otros eventos C o n s e c u e n c i a s E v e n t o i n i c i a d o r E v e n t o s i n t e r m e d i o s E v e n t o s p r e l i m i n a r e s Accidente 37 Causas de los accidentes • Errores Humanos (entre 30 y 90% de los accidentes causados por error u omisión durante el diseño, construcción, operación, transporte, mantenimiento, gestión). • Fallas en materiales (la principal causa del colapso de los materiales es la Propagación de fisuras; Corrosión 20-30%, otras 10-15%) • Fallas en equipamiento e instrumentación (Mecánicas, estructurales, eléctricas, electrónicas) • Eventos externos (eventos naturales, eventos inducidos por el hombre, fallas en servicios auxiliares, efecto dominó) • Inadecuado diseño del proceso (3-8%) (Process Design) • Inadecuada modificación del proceso (Management of Change (MOC)) “Cualquier modificación debe ser diseñada, construida, ensayada y mantenida de acuerdo con el standard original de la planta” (From the Official Report on the explosion at Flixborough, England, on June 1st 1974) (Mantenimiento 20%). 38 Origen de accidentes en los procesos químicos • Liberación violenta de energía potencial: – Gases comprimidos – Vapores confinados – Reacciones químicas – Liberación de gases y vapores que forman nubes explosivas y/o toxicas – Transporte de productos químicos CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 39 REDUCCION DE PELIGROS • Diseñar evitando los peligros • Emplear sistemas de seguridad : válvulas de alivio, etc.. • Emplear dispositivos de alarma: detectores de humo • Procedimientos especiales y entrenamiento Cilindros de gas nitrógeno Peligro de rotura de los recipientes a presión y de asfixia Diseño optimo: los cilindros (el peligro) están fuera del edificio 40 DEFINICIÓN DE RIESGO • Peligro (del latin periculum - i) (Hazard) : es la condición que causa heridas o muerte, pérdida de equipos o propiedades, deterioro ambiental (Ej. Explosión, incendio, temperaturas altas o bajas, errores humanos) • Riesgo (del breton risk) : es la posibilidad de que suceda o no un daño, es la contingencia de un daño. • Al riesgo se lo interpreta como la combinación entre la probabilidad (o frecuencia de ocurrencia) y las consecuencias (o severidad) de un peligro. Limitándose su alcance a un ambiente específico y durante un período de tiempo determinado. • Riesgo = Consecuencias x Probabilidad 41 DETERMINACIÓN DEL RIESGO • El riesgo se define como el producto entre dos factores: – La probabilidad de que ocurra una falla, expresada generalmente como frecuencia, número de eventos que ocurren en un lapso determinado de tiempo. (Ej. 0,0002 fallas / año) – Las consecuencias de una falla • Riesgo: R e = C e . F e (Consecuencias / tiempo) ($ / año) e = escenario C e = Consecuencias (m 2 or $/ evento) ($ / falla) F e = Probabilidad de falla (evento / tiempo) (fallas / año) • Riesgo del ítem: Riesgo item = Σ e R e 42 Definiciones • “El valor numérico de una probabilidad se define como el cociente entre el número de casos favorables y el de los casos igualmente posibles” (Laplace). • Riesgo: Combinación de la probabilidad de un evento y sus consecuencias • Análisis de Riesgo: Uso sistemático de la información para identificar las fuentes de peligro y estimar su riesgo (asignando valores a su probabilidad y consecuencia). • Evaluación del Riesgo: determinación de la significación del riesgo por comparación entre el riesgo estimado y un criterio de riesgo. • Risk Assessment: Proceso global de análisis de riesgo y evaluación de riesgo • Gestión del Riesgo: Actividades coordinadas para dirigir y controlar una organización en relación al riesgo. Esto incluye Análisis de Riesgo, Evaluación del Riesgo, Mitigación del Riesgo, Aceptación del Riesgo, y Comunicación del Riesgo. 43 • El “peor escenario” debe ser considerado para elaborar planes de contingencia • Para la gestión de los activos durante el ciclo de vida se recomiendan métodos que también contemplen escenarios menos catastróficos pero generalmente mucho mas probables. “PEOR ESCENARIO” 44 SEGURIDAD Y CONFIABILIDAD • Algunas empresas están descuidando la seguridad y la confiabilidad. Han equivocado el camino entusiasmadas por buscar rentabilidad aplicando las recetas que incluyen: – reducción de personal, – o su reemplazo por técnicos con menor experiencia, – supervivencia en un contexto altamente competitivo. • Como consecuencia, no solo se incrementan los riesgos para el personal, medio ambiente y equipos sino que en algunos casos se pone en peligro la propia existencia de la empresa. 45 SEGURIDAD vs. CONFIABILIDAD • Es erróneo considerar que identificando las fallas se identifican las causas de los peligros. • Las situaciones peligrosas pueden ocurrir como parte normal de la operación. • Un arma es peligrosas por la alta probabilidad de provocar consecuencias fatales que tiene asociada precisamente si es confiable. 46 El Contexto Cultural 47 Contexto cultural • La cultura, desarrollada por el hombre como forma de contraponerse a las ansiedades existenciales - muerte, sentido de la vida, soledad, libertad, etc. - propias de la condición humana, se construye principalmente sobre la base de la educación, costumbres sociales y familiares. 48 Contexto cultural • Aspectos como el arte, la política, las ciencias, y en particular la organización fabril - manufactura - pueden ser vistos como manifestaciones de la cultura subyacente. 49 Contexto cultural • El futuro no esta escrito en ninguna parte, sin embargo vivimos tratando de conocerlo preverlo • El riesgo esta relacionado con los futuros negativos, con aquellas cosas que no deseamos que ocurran • El estudio del riesgo se desarrollo primero en ingeniería y medicina y luego con los aportes de la sociología, psicología y últimamente de la filosofía. 50 Contexto cultural • El “sentido común” desarrollado en el mundo occidental está influenciado por la física Newtoniana que postula que el mundo puede ser descrito y los eventos futuros calculados a partir de un cierto número de ecuaciones deterministas. 51 Contexto cultural • En la visión determinista clásica del mundo cualquier acontecimiento era explicable y susceptible de ser predicho (Laplace) – El azar como producto de nuestra ignorancia (falta de información). – El futuro se predice probabilisticamente porque nuestra información es insuficiente. 52 Contexto cultural • El concepto opuesto es el del azar esencial que no depende del experimentador (la naturaleza no sabe) y al que se le atribuye la libertad humana. • La realidad no debe ser identificada con la “certeza” ni la “probabilidad” con la ignorancia. 53 Contexto cultural • La ciencia actual no se sitúa en procesos puramente deterministas ni en procesos puramente aleatorios. • Para los sistemas estables es correcto hacer modelos deterministas, si hay inestabilidades los modelos deben basarse en la teoría probabilística. 54 Contexto cultural • Los sistemas alejados del equilibrio, pueden tener un comportamiento impredecible después de cierto tiempo, resultando muy sensibles a las condiciones del mundo exterior, pequeños cambios provocan grandes efectos. • Multiplicidad de estados estacionarios. 55 Contexto cultural • Trabajar con riesgos implica dudar. Nos manejamos con diferentes niveles de desconocimiento: – Indeterminación: cuando el mecanismo de inducción aplicado a una base de datos genera varias hipótesis que no pueden corroborarse o contradecirse. – Ignorancia: se desconoce lo que se desconoce (se empleaban asbestos sin conocerse que era cancerigeno) – Incertidumbre: desconocemos el valor de las consecuencias X y de la probabilidad p(X) – Riesgo: conocemos el valor concreto de las consecuencias y de la distribución de probabilidad. No se conoce con certeza el futuro , aunque sí su distribución de probabilidad. • Mientras que en la inalcanzable certeza se conoce el valor concreto de las consecuencias y de la probabilidad (p (X)=1) 56 Contexto cultural • “Las teorías científicas son solo un modelo del universo o de una parte restringida de él, y un conjunto de reglas que relacionan las magnitudes de dicho modelo con las observaciones que efectuamos” Stephen Hawking • Las teorías físicas son siempre provisionales, en el sentido de que son solo hipótesis que nunca las podemos demostrar. • Una teoría es buena si satisface dos requisitos. – Describir con precisión una amplia clase de observaciones y – Efectuar predicciones definidas acerca de los resultados de futuras observaciones 57 Contexto cultural • El método científico es hipotético deductivo. • “Aunque no podamos justificar racionalmente nuestras teorías y ni siquiera probar que son probables, podemos criticarlas de forma racional y objetiva, buscando y eliminando errores al servicio de la verdad, distinguiendo así entre teorías mejores y peores” Karl Popper 58 Teoría de la Decisión e Inferencia Bayesiana • Dentro de la teoría estadística existen varias aproximaciones para resolver los problemas que no pueden resolverse con los métodos de análisis tradicional. • La Teoría de la Decisión emplea la estadística como una teoría matemática para tomar decisiones frente a la incertidumbre. De acuerdo con este paradigma el que toma las decisiones elige una acción, dentro de un conjunto de todas las posibles acciones, basado en la observación de una variable aleatoria. Al tomar una acción se incurre en una pérdida. La comparación de diferentes funciones de decisión se basa en la función Riesgo, o perdida esperada. Una “buena” decisión es la que tiene menor riesgo. 59 Teoría de la Decisión e Inferencia Bayesiana • La elección de una “buena” función decisión (la que tiene menor riesgo) se puede hacer empleando dos métodos: la Regla Minimax y la Regla de Bayes. • La Regla Minimax considera el “peor” caso (máximo riesgo) y luego elige el mínimo entre los casos de mayor riesgo. • Es un procedimiento conservativo que enfatiza el ”peor” de los escenarios posibles. • La Regla de Bayes es menos conservativa que la Minimax. 60 El contexto cultural • La herramienta empleada por API y ASME se fundamente en el famoso “Teorema de Bayes”, que se encontraba en el artículo “Essay towards solving a problem in the Doctrine of Chances” publicado póstumamente (1763) en las Philosophical Transactions de la Royal Society de Londres y presentado como solución al problema de asegurar un fundamento para todos nuestros razonamientos referentes a los hechos pasados y lo que es probable que suceda en el futuro. • ¿Que es en esencia el enfoque bayesiano? Parte una distribución de probabilidades a priori en la que tiene un cierto grado de confianza, luego mediciones objetivas de la realidad modifican el grado de convicción que tenemos 61 Contexto cultural • “Las relaciones entre probabilidad y experiencia necesitan ser aclaradas ya que los enunciados probabilísticas son refractarios a toda demostración estricta de si son falsos” (K.Popper). • Las diversas interpretaciones de teoría de la probabilidad pueden agruparse como objetivas y subjetivas: • La interpretación objetiva considera que todo enunciado probabilística numérico enuncia algo acerca de la frecuencia relativa con que acontece un evento de cierto tipo dentro de una sucesión de acontecimientos (interpretación frecuencial), Ej. juego de dados. • Dentro de la interpretación subjetiva, una variante trata la probabilidad como si fuese una medida de los sentimientos de certidumbre o incertidumbre, de creencia o de duda, que pueden surgir en nosotros ante ciertas conjeturas. Emplea expresiones con cierto matiz psicológico (esperanza matemática, ley normal de errores). Y otra variante mas reciente trata los enunciados probabilísticas lógicamente (Teoría lógico subjetiva de Keynes que define la probabilidad como “grado de creencia racional”, 1921). Para algunos autores el Teorema de Bayes es el paradigma moderno del inductivismo sin embargo un análisis mas serio salva las contradicciones 62 Percepción del Riesgo CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. N i v e l d e R i e s g o Conocimiento del escenario de Riesgo Conjunto de causas y consecuencias de un posible accidente Nivel real de riesgo Percepción del riesgo Subestimación / Sobrestimación del riesgo Nivel de riesgo genérico Nivel estimado por RBI 63 Fuentes de conocimiento empleados en la Evaluación de Riesgos • Información estadística o genérica • Conocimiento experto (experiencia) o intuitivos • Conocimiento especializado proveniente de estudios de integridad y vida remanente. • Resultado de Ensayos • Evaluación Subjetiva de Riesgos – Cuando los conocimientos son incompletos, y se emplean además de la información estadística recursos basados en la experiencia, opinión, intuición y otros recursos no cuantificables la evaluación resulta al menos parcialmente subjetiva. – Frecuencia de Ocurrencia de fallas – Probabilidades Subjetivas – Teorema de Bayes 64 Conjunto de estados posibles del equipos Estado REAL del equipo Tomador de Decisiones Intenta estimar el estado real del equipo PARA DECIDIR SOBRE SU FUTURO Conocimiento Especializado estudios de integridad y vida remanente. Información estadística o genérica Conocimiento experto o intuitivo (experiencia) RESULTADOS DE LAS INSPECCIONES TEOREMA DE BAYES 65 E V O L U C IO N D E L S IS T E M A (T IE M P O ) E S T A D O S P O S I B L E S D E L S I S T E M A P . E N M A R C H A F IN V ID A U T IL EFECTO DE LA EFECTIVIDAD Y FRECUENCIA DE INSPECCION SOBRE LA EVOLUCION PROBABLE DEL SISTEMA, UNA INSPECCION EFECTIVA AUMENTA LA PRECISIÓN DE MI CONOCIMIENTO DEL SISTEMA Y PERMITE TOMAR ACCIONES PARA EVITAR UNA EVOLUCIÓN DEL SISTEMA NO DESEADA (HACIA UNA CATASTROFE – EXPLOSION, INCENDIO) . UN AUMENTO DE FRECUENCIA DE INSPECCIÓN CONTRIBUYE A DISMINUIR LA PROBABILIDAD DE FALLA CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. FRECUENCIA 66 HORIZONTE PREDICTIVO • El objetivo no es disponer de un método capaz de predecir el futuro al estilo de una “bola de cristal”. • Nuestro método debe ser capaz de “construir” un futuro deseable dentro de márgenes de seguridad socialmente aceptables. • Las acciones de inspección deben estar acompañadas por acciones de mitigación (reparación, recambio, y/ o rediseño) 67 EVOLUCION DEL SISTEMA FUTURO PASADO ESCENARIOS FAVORABLES ESCENARIOS NO DESEADOS + _ CRISIS FALLAS LIDERAZGO GESTION LIDERAZGO • Gestionar la normalidad • Liderar los cambios Lo impensable e improbable ocurre cada vez con mas frecuencia 68 ¿CÓMO CUANTIFICAR LAS INCERTIDUMBRES? Herramientas Básicas para la Gestión de Riesgos. 69 EL FIN DE LA CERTIDUMBRE • Un sistema constituido por una planta industrial, el personal (cultura), sus equipos de procesos y control, flujo de materiales e información, el medio ambiente, etc., es de alta complejidad. • Algunos subsistemas que lo integran pueden ser descriptos en forma determinista mientras que otros no. • Para los sistemas estables es correcto hacer modelos deterministas, pero si hay inestabilidades los modelos deben basarse en la teoría probabilística. 70 INCERTIDUMBRES Y MANTENIMIENTO • La reacción humana frente a las incertidumbre es la indecisión o miedo. • Nos gustaría que todos los problemas tuvieran soluciones deterministas. • En mantenimiento no es posible obviar las soluciones probabilísticas. • Nuestro objetivo debe ser cuantificar las incertidumbres asociadas con las decisiones del mantenimiento. 71 Herramientas Básicas para la Gestión de Riesgos Herramientas Matemáticas 72 LAS 4 FUNCIONES BÁSICAS PARA CONSIDERAR LAS INCERTIDUMBRES • DATOS: Histogramas de Fallas • Función Densidad de Probabilidad (PDF), f(t) • Función Distribución Acumulativa, F(t) • Función Confiabilidad (Reliability Function, R(t)). Probabilidad de que el componente sobreviva al tiempo t. • Función Tasa de Fallas (Hazard Function)- probabilidad instantánea de fallar en el tiempo t, h(t)=f(t)/R(t). 73 0 2 4 6 8 13579 1 1 Tiempo (meses) HISTOGRAMA DE FALLAS Número de fallas 74 Weibull Distribution β: shape parameter η: characteristic life 0 10 20 30 40 50 60 β=1/2 (Hyperexponential) β=1 (Exponential) β=2 (Rayleigh) β=3.5 (Normal) f(t) t β η β η η β ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = t e t t f 1 ) ( 75 Funci ón Densi dad de Probabi l i dad f(t) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 Tiempo (meses) P r o b a b i l i d a d Probabilidad para t =No Fallas/ No Total piezas Función Densidad de Probabilidad de WEIBULL ajustada (Alfa=2,1, Beta=5,6) para la distribución medida 76 Funci ón Densi dad de Probabi l i dad f(t) 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 Tiempo (meses) P r o b a b i l i d a d Probabilidad para t =No Fallas/ No Total piezas Función Densidad de Probabilidad de WEIBULL ajustada (Alfa=2,1, Beta=5,6) para la distribución medida El área R(t) FUNCION CONFIABILIDAD representa la probabilidad de que el componente sobreviva al tiempo t t 77 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Resumen time F(t) + R(t) = 1.0 f(t) t R(t) F(t) f(t) 78 Función Confiabilidad (Reliability Function) R(t): probabilidad de que el componente sobreviva a un tiempo t 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tiempo (meses) P r o b a b i l i d a d 79 Tasa de Falla (Hazard rate [h(t)]) f(t) h(t) = 1 – F(t) Es la probabilidad condicional, h(t)δt siendo la probabilidad que un ítem falle durante el intervalo δt, dado que ha sobrevivido hasta el tiempo t. h(t) = f(t) / R(t) 80 time h(t) Para la distribución de Weibull: β>1 β <1 β =1 Tasa de Falla (Hazard Rate [h(t)]) 81 Tasa de Falla h(t)=f(t)/R(t) : probabilidad instantánea de que el componente falle en el tiempo t 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tiempo (meses) T a s a d e F a l l a 82 Tasa de Falla h(t)=f(t)/R(t) : probabilidad instantánea de que el componente falle en el tiempo t 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tiempo (meses) T a s a d e F a l l a DISTRIBUCIÓN PROBABILIDAD INSTANTANEA TASA DE FALLA CONSTANTE (α=1), α=1/β 83 Tasa de Falla h(t)=f(t)/R(t) : probabilidad instantánea de que el componente falle en el tiempo t 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tiempo de trabajo T a s a d e F a l l a ( f a l l a s / t i e m p o ) . . Fallas de inicio Vida Util Fallas por desgaste Esta curva se aplica solo a cierto número de ítems de un industria 84 FALLAS RELACIONADAS CON EVENTOS AL AZAR Fallas de inicio - Calidad Mortalidad Infantil Vida útil Fallas por Desgaste Curva característica Fallas por desgaste Períodos en la Vida de un equipo Tiempo Tasa de falla, Riesgo o Hazard function 85 4% 2% 5% 7% 14% 68% FALLAS EN EQUIPOS AERONÁUTICOS NO ESTRUCTURALES 89 % de los ítems no se benefician con una limitación en la vida útil 11% de los ítems pueden beneficiarse con una limitación en la vida 86 COMPORTAMIENTO DE RECIPIENTES A PRESION, CAÑERIAS, TANQUES P r o b a b i l i d a d d e F a l l a Tiempo Tiempo N i v e l d e R i e s g o Riesgo = Probabilidad de Falla x Consecuencias Los equipos cuyos riesgos son analizados dentro del marco de API RP 580/581 tienen un patrón de falla resultante de mecanismos de corrosión, desgaste, fisuración, fragilización, fatiga, etc. 87 13 PUNTO DE ESTIMACIÓN η estimador 63,2% Perpendicular η=13 semanas ̭ β =1 ̭ 229 1.0 13 Cloth Replacement 13 0 88 Herramientas Básicas para la Gestión de Riesgos Indicadores de Mantenimiento 89 Indicadores de Mantenimiento • Qué incluyen los Indicadores? – Medición de Desempeño – Medición de la Productividad • Efectividad Global de Equipos • Disponibilidad • Tasa de Proceso • Tasa de Calidad • Confiabilidad – MTBF • Mantenibilidad – MTTR – Medidas de Desempeño de Costos – Medidas de Desempeño de Procesos • Planeado versus no planeado vs Emergencias • Cumplimiento de lo planeado – Benchmarking • Por qué son importantes? – Determinar el progreso en relación a nuestros objetivos. – Análisis de áreas de mejora … – Gestión de Riesgo – Qué logramos? – Medidas de desempeño adecuadas. – Alineado con la estrategia definida. – Lograr los comportamientos deseados, … – Referenciados interna y externamente. • Gestión de la Comunicación 90 INDICADORES EMPLEADOS EN MANTENIMIENTO • Disponibilidad : razón porcentual entre el tiempo real de operación y el tiempo disponible (Availability Index= AI %) • Rendimiento: rendimiento actual expresado como un % de la mejor práctica demostrada (Rate Index = RI %) • Indicador de calidad: (Quality Index = QI %) • Tasa de rendimiento total: (Overall Equipment Efficiency =OEE (%) • OEE = RI x AI x QI 91 INDICADORES • Confiabilidad: medida de la frecuencia de paradas o fallas (horas/ falla) • MTTR (hs): Tiempo medio de reparación (Mean Time to Repair) Tiempo medio de una intervención para reparar un equipo. Es la relación entre el tiempo total de reparaciones y el número de fallas • MTBF (hs): Tiempo medio entre fallas (Mean Time Between Failures) 92 PERFIL DE UN PARO EN UN PROCESO CONTINUO Rendimiento (%) Tiempo (horas) Parada Paro Proceso de puesta en marcha 93 EJEMPLO CASO1 • Una máquina de moldeo por inyección es reparada durante 24 horas dentro de un período de cinco días de operación – Disponibilidad: 80% , (120hs-24hs)/120hs = 0,80 – Confiabilidad: 96 hs/falla, (120hs-24hs) / 1 falla – Tiempo medio de reparaciones: MTTR = 24 hs 94 EJEMPLO CASO 2 • Una máquina de moldeo por inyección sufre 24 fallas, cada reparación dura 1 hora, y el período considerado es de cinco días de operación – Disponibilidad: 80% , (120hs-24*1hs)/120hs = 0,80 – Confiabilidad: 4 Hs/falla, (120hs-24*1hs) / 24 fallas – Tiempo medio de reparaciones: MTTR = 1 hs 95 RELACIÓN ENTRE DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD • Disponibilidad = Confiabilidad / (Confiabilidad + TMR) • Caso 1: 0,80 = 96 / (96+24) • Caso 2: 0,80 = 4 / (4+1) • Ambas máquinas tienen la misma disponibilidad pero su confiabilidad es diferente 96 Herramientas Básicas para la Gestión de Riesgos Evaluación del Riesgo Metodología General 97 ANALISIS DE PELIGROS • Objetivo primario: identificar todos los peligros posibles • Categorizar los peligros en términos de severidad de consecuencias (catastróficos, críticos, marginales) • Evaluar la probabilidad de ocurrencia del peligro 98 Mil Std 882C System Safety Program (US Department of Defense, 1993) • Presenta una de las técnicas más simples para analizar riesgos: – Asigna una categoría de severidad de peligro a cada peligro. – Asigna una categoría de probabilidad en forma cuantitativa o cualitativa según los datos disponibles – Correlaciona los dos valores para evaluar los riesgos (Matriz de decisión del Riesgo) 99 DETERMINACION DE LAS CONSECUENCIAS O SEVERIDAD DE PELIGROS Descripción del Peligro Categoría Definición Catastrófico I Numerosas muertes, pérdida del sistema o daño ambiental severo. Gran quebranto de la actividad Crítico II Muerte, Heridas severas, lesiones graves (amputación, invalidez), daño mayor al sistema, o daño mayor ambiental. Marginal III Herida menor, lesiones leves, daño menor al sistema, o daño menor ambiental. Insignificante IV Pequeñas heridas, contusiones, golpes, pequeños daños, al sistema o al ambiente. DETERMINACIÓN DE SEVERIDAD DE PELIGROS 100 DETERMINACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE QUE OCURRA EL EVENTO PELIGROSO Descripción Nivel Definición Frecuente A La situación de riesgo se presenta continuamente, es el evento mas probable y esperado. Muy probable que ocurra. (x>10 -1 ) Probable B Ocurrirá muchas veces en la vida del sistema. (10 -1 >x>10 -2 ) Ocasional C Es probable que ocurra pocas veces en la vida del sistema. (10 -2 >x>10 -3 ) No probable D No es probable que ocurra durante la vida del sistema, pero es concebible . Se sabe que ha ocurrido. (10 -3 >x>10 -6 ) Improbable E Es tan improbable que se puede suponer que no ocurrirá durante la vida del sistema, (x<10 -6 ) DETERMINACIÓN DE LA PROBABILIDAD 101 MATRIZ DE DECISIÓN DEL RIESGO Indice de Riesgo Criterio de decisión del riesgo Acciones Correctivas I A, I B, I C, II A, II B, III A No aceptable. Parar las operaciones inmediatamente y resolver. I D, II C, II D, III B, III C No deseable. Decisión formal de alto funcionario para aceptar el riesgo o no. I E, II E, III D, III E, IV A, IV B, Aceptable con revisión. IV C. IV D, IV E Aceptable sin aprobación. DETERMINACIÓN DE LAS ACCIONES CORRECTIVAS 102 MATRIZ DE DECISION DEL RIESGO E I E II E III E IV D I D II D III D IV C I C II C III C IV B I BII B III B IV A I A II A III A IV Consecuencias 10 - 6 10 - 3 10 - 2 10 - 1 P r o b a b i l i d a d ( F a l l a s / a ñ o ) 103 Análisis Cuantitativo de Riesgos • El análisis cuantitativo asigna valores numéricos a la probabilidad de falla y costos a las consecuencias. Construye la curva Probabilidad de Falla vs. Tiempo para cada componente, así como Probabilidades vs. Consecuencias ($). 104 RIESGO DESPRECIABLE Región de Riesgo ALARP El riesgo es tomado solo si hay un beneficio Las Clases II y III corresponden al riesgo ALARP y debe minimizarse el riego tanto como sea posible Región de Riesgo INACEPTABLE Región de Riesgo ACEPTABLE CLASE I: Riesgo Intolerable, se debe rediseñar el proyecto o no realizarlo. El Riesgo solo puede ser justificado excepto en circunstancias extraordinarias CLASE IV: Riesgo despreciable Se debe asegurar que el riesgo permanece en este nivel CRITERIOS GENERALES PARA LA ACEPTACION DE RIESGOS CLASE II: Riesgo Indeseable, tolerable solo si la reducción del riesgo es impracticable o el costo es desproporcionado a la mejora ganada CLASE III: Riesgo tolerable, si el costo de la reducción excede la mejora ganada CODIGO IEC 61508 105 RIESGO CERO vs. ALARP • ALARP (As Low As Reasonably Practical) – El riesgo solo puede ser minimizado a un cierto nivel bajo la tecnología actual y a un costo razonable. • El nivel admisible de riesgo esta determinado tanto por la tecnología como por el nivel de alarma de la sociedad • Cada empresa debe crear su propia tabla considerando las siguientes situaciones especificas: factores sociales, políticos, económicos, definiendo consecuencias y frecuencia. 106 MATRIZ DE DECISION DEL RIESGO Consecuencias 10 - 6 10 - 5 10 - 3 10 - 2 P r o b a b i l i d a d ( F a l l a s / a ñ o ) 10 - 4 Menor Significativa Severa Mayor Aceptable No Aceptable ALARP Riesgo inherente al proceso Riesgo final del proceso 107 Ejemplo de Matriz de Riesgo (DNV) 108 109 FACTOR PROBABILIDAD IMPOSIBLE OCURRE MENOS DE 1 VEZ CADA DOS AÑOS F OCURRE MENOS DE 1 VEZ POR AÑO E OCURRE 1 VECES O MAS POR AÑO D OCURRE 2 VECES O MAS POR AÑO C OCURRE 4 VECES O MAS POR AÑO B OCURRE 6 VECES O MAS POR AÑO A MUY FRECUENTE 110 FACTOR CONSECUENCIAS INSIGNIFICANTE SIN IMPACTO EN LA PRODUCCION 5 PERDIDA DE PRODUCCION, PARA MAS DE 6 HORAS 4 PERDIDA DE PRODUCCION, PARA MAS DE 12 HORAS 3 PERDIDA DE PRODUCCION, PARA MAS DE 24 HORAS 2 PERDIDA DE PRODUCCION, PARA MAS DE 36 HORAS 1 CATASTROFICO 111 MATRIZ DE DECISION DEL RIESGO 1 BAJA 5 ALTA 4 3 2 CONSECUENCIAS A IMPOSIBLE B IMPROBABLE C REMOTO D OCACIONAL E FRECUENTE F MUY FRECUENTE P R O B A B I L I D A D ALTO RIESGO NO ACEPTABLE NIVEL DE PROTECCION 112 Herramientas Básicas para la Gestión de Riesgos ANALISIS DE PELIGROS DE PROCESOS (PHA) 113 Análisis de Peligros de Procesos PHA • El PHA es un esfuerzo sistemático y organizado para identificar y analizar los escenarios peligrosos, destinado a prevenir que se repitan incidentes ocurridos en el pasado y descubrir posibles incidentes que aun nunca han ocurrido. • Tiene como alcance evaluar el nivel de riesgo asociados a la planta por medio de la identificación de los principales peligros o eventos accidentales que puedan ocurrir, la evaluación de sus frecuencias de ocurrencia y sus consecuencias en términos de liberación de energía mecánica y térmica y materiales tóxicos 114 Etapas del Análisis de Peligros de Procesos (PHA) • Planificación • Preparación • Ejecución • Seguimiento 115 Planificación de un PHA • Definir el alcance y objetivos del estudio • Estimar los recursos necesarios para realizarlo • Seleccionar el PHA team • Seleccionar la técnica PHA • Elaborar cronograma y plan de trabajo 116 Preparación de un PHA • Entrenar el PHA team • Descripción del proceso (Sistema) • Diagrama de bloques de la planta • Recolectar la información sobre el proceso • Recolectar la información sobre incidentes previos • Realizar una visita al sitio • Seleccionar una metodología para desarrollar un ranking de riesgos • Fijar cronogramas de reuniones 117 Ejecución de un PHA • Revisión del diseño del proceso y operación • Discusión del alcance y objetivos • Definición de los indicadores de riesgo y niveles de riesgo aceptables • Identificar escenarios de riesgo • Desviaciones del proceso • Eventos al azar (pérdida de contención) • Definición de los eventos principales que deben ser analizados • Análisis de Riesgos (para cada escenario de riesgo) • Evaluación de frecuencia de ocurrencia • Desviaciones de procesos • Eventos al azar (datos de perdida de contención estadísticos) • Evaluación de consecuencias • Aceptación de Riesgos • Recomendaciones • Registro de resultados 118 Seguimiento de un PHA • Analizar resultados • Comunicar resultados • Resolver recomendaciones • Mitigación del riesgo 119 PHA Evaluate Risks Operate Facility Modify Facility Risks Acceptable? Yes No PHA and the Decision Process 120 Recomendaciones de un PHA • Incluye la cantidad de accidentes principales evaluados por desviaciones del proceso o al azar, y la cantidad de eventos o escenarios peligrosos que originan. • Se categorizan los escenarios de acuerdo con el nivel de riesgo (No Aceptable, ALARP, Aceptable) • Para los categorizados como ALARP se describen los sistemas de control, alarmas, planes de contingencia y entrenamiento destinados a mitigarlos • Se emite un dictamen final referido a si los riesgos de la planta son Aceptables. ALARP : As Low As Reasonably Practical 121 MATRIZ DE DECISION DEL RIESGO Consecuencias 10 - 6 10 - 5 10 - 3 10 - 2 P r o b a b i l i d a d ( F a l l a s / a ñ o ) 10 - 4 Menor Significativa Severa Mayor Aceptable No Aceptable ALARP 122 Selección de los métodos para realizar el PHA • Ejemplos de selección del método PHA – Procesos simples / team inexperto • Hazard and Operability Study (HAZOP) • What-If (WI) – Proceso complejo / team experimentado • HAZOP – Tecnologías complejas y nuevas • HAZOP – Determinación de los modos de falla de los equipos críticos • Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) • Fault Tree Analysis (FTA) 123 Técnicas para PHA (para identificar escenarios de accidentes) • HAZOP (Hazard and Operatibility Studies) es un ejercicio estructurado de “brainstorming” desarrollado por un equipo de técnicos multidisciplinario destinado a identificar potenciales variaciones y desviaciones respecto del diseño y sus potenciales consecuencias • FMEA (Failure Modes and effects Analysis) es un método para identificar los efectos de las fallas en el nivel de componente. • FTA (Fault Tree Analysis)/ ETA (Event Tree Analysis) métodos lógicos usado para identificar y analizar los eventos que pueden originar accidentes. • HRA (Human Reliability Analysis) tiene por objeto evaluar sistemáticamente las interacciones entre los sistemas ingenieriles y humanos. 124 ANALISIS DE PELIGROS DE PROCESOS Metodologías aplicables 125 U.S. OCCUPATIONAL SAFETY AND HEALTH ADMINISTRATION, OSHA, 1992 • “Los empleadores deben realizar un análisis inicial de peligros en los procesos cubiertos por esta norma….” “El análisis de los peligros de un proceso debe ser apropiado a la complejidad del mismo y debe identificar, evaluar, y controlar los peligros involucrados con el proceso…” 126 METODOS RECOMENDADOS POR OSHA • De acuerdo con OSHA deben emplearse alguna de las siguientes metodologías para analizar peligros – What-If – Checklist – What-If / Checklist – Hazard and Operability Study (HAZOP) – Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) – Fault Tree Analysis – Otras metodologías equivalentes 127 HAZARD AND OPERABILITY STUDY HAZOP 128 HAZARD AND OPERATIBILITY STUDY • El HAZOP es una aproximación sistemática a la identificación de los peligros de los procesos y las ineficiencias de un sistema. • Un equipo de ingenieros analiza metódicamente el sistema, dividiéndolo en nodos y utilizando un conjunto de palabras guía. • Preguntan cómo el proceso puede desviarse de la operación para la cual esta diseñado, cuáles son sus consecuencias y recomiendan acciones correctivas. • Interesan las desviaciones del proceso que puedan provocar consecuencias importantes 129 Palabras guía para el Análisis HAZOP Palabra guía Definición de la desviación, ejemplos No (No) No tiene lugar el proceso físico – no hay flujo, electricidad, mezcla, etc. Más (More) Hay más de una propiedad física relevante de lo que debería haber– Hay más presión. Menos (Less) Hay menos de una propiedad física relevante de lo que debería haber– Hay menos temperatura. Así como (as well as) Hay otros constituyentes además de los que habían sido anticipados.- Hay gas así como agua en el flujo. Parte de (Part of) La composición del proceso es diferente de la que debería ser – Parte de la mezcla tiene partículas mayores a 200 micrones. Inverso (Reverse) El proceso inverso puede ocurrir – Flujo inverso puede ocurrir En lugar de (Other than) Algo diferente ocurre en lugar de la operación normal – En lugar de desacelerar, acelera. Palabras Guía HAZOP 130 SI Línea seleccionada Desviación seleccionada Apruebe el cambio Muévase a la siguiente desviación Haga el seguimiento para verificar la implementación de los cambios. Considere otras causas de más flujo Considere otros cambios o acepte el peligro. ¿Es posible más flujo? ¿Es peligroso o hace ineficiente a la operación? ¿El operador conocerá que hay mas flujo? ¿Se justifica el costo del cambio? ¿Que cambios en la planta o en los métodos impedirán la desviación, o la harán menos probable o protegerán sobres sus consecuencias? ¿Que cambios en la planta se lo evidenciarán? NO NO NO NO SI SI SI Procedimiento HAZOP 131 Planilla resumen del Análisis de HAZOP Dependenci a: Uni dad: Fecha: Miembros del Equi po HAZOP: Descripción del Nodo: Componentes del Nodo: Palabra Guía Causa Efectos Tipo Seguridad Riesgo antes/después Recomendaciones Status 132 TALLER HAZOP 133 ANALISIS DE PELIGROS DE PROCESOS FMEA / FMECA Herramientas de confiabilidad empleadas en los análisis de seguridad 134 FALLA • Incapacidad de un elemento o componente de un equipo para satisfacer los requerimientos de funcionamiento deseados 135 FMEA / FMECA • FMEA: Análisis del Modo, Causas y Efectos Potenciales de una Falla (Failure Mode and Effects Analysis): Método sistemático de identificación y prevención de fallas en Equipos y Componentes. • FMECA: Análisis del Modo, Efectos y Criticidad de una Falla (Failure Mode and Effects Analysis and Criticality Analysis) • Identifican los modos en que un componente puede fallar y sus efectos sobre el sistema. FMECA enfatiza más la probabilidad de falla • Son herramientas empleadas primariamente en los análisis de confiabilidad y actualmente aceptadas por OSHA para los análisis de seguridad. • Proporcionan datos básicos necesarios en el análisis para asegurar los requerimientos de funcionalidad de los equipos. 136 HAZOP vs. FMEA/FMECA • El HAZOP es apropiado como herramienta de seguridad • FMEA/FMECA pueden ser empleados selectivamente para focalizar cómo un modo de falla particular puede originar desviaciones en el proceso que causen peligros. La lógica de decisión contribuye a determinar las acciones correctivas 137 FMEA El equipo de diseño debe contestar las siguientes preguntas para identificar los modos de falla y prevenir sus efectos: • ¿Cuáles son las funciones y requerimientos de comportamiento del componente, subsistema o sistema ? • ¿Cuáles son los modos posibles de falla? ¿De que formas puede fallar en cumplir sus funciones (Fallas Funcionales)? • ¿Cuáles son mecanismos o causas que pueden producir cada falla funcional (Modos de Falla)? • ¿Cuáles serían los efectos de propagación en el sistema si se producen las fallas (Efectos de las fallas)? • ¿De que formas se pueden comportar cada falla (Consecuencias de las Fallas)? • ¿Qué debe hacerse para predecir o prevenir cada falla? • ¿Qué debe hacerse si no se puede hallar como prevenir las fallas? 138 Aplicación de FMEA/FMECA • ¿Dónde comenzamos?: equipos críticos • Estrategia lógica: análisis de riesgo – Definición factor probabilidad – Definición factor consecuencias o severidad – Definición de la matriz de decisión 139 DETERMINACION DEL RIESGO • El riesgo relativo de una falla y sus efectos están determinados por tres factores: – SEVERIDAD – OCURRENCIA – DETECCION 140 Risk Priority Number (RPN) • SEVERIDAD: determina las consecuencias del modo de falla si esta ocurriera. Valores de 1 a 5 (5 es la severidad máxima) • OCURRENCIA: determina la probabilidad o frecuencia de ocurrencia del modo de falla. Valores de 1 a 5 (5 es la severidad máxima) • DETECCION: determina la probabilidad de detectar el modo de falla antes que aparezcan los efectos del mismo. Valores de 1 a 5 (5 es la severidad máxima) RPN = SEVERIDAD x OCURRENCIA x DETECCION RPN máximo por falla es 125 141 Criterios Típicos de Decisión empleando FMEA durante el Diseño No detectable hasta que ocurre una catástrofe Muy Alta Frecuencia Fallas catastróficas relacionadas con la seguridad, no cumplimiento de las regulaciones 5 Detectable solo por el cliente o durante el servicio Muy Frecuente El Ítem es inoperable, perdida de su funcion 4 Detectable antes de entregar al cliente Frecuente El Ítem es operable con baja performance 3 Razonablemente detectable por controles corrientes Infrecuente Inconvenientes al cliente 2 Casi certeza de que es detectable Raro Sin consecuencias o menores 1 Detección (D) Ocurrencia (O) Severidad (S) Rating Risk Priority Number RPN= Severidad (S) x Ocurrencia (O) x Detección (D) 142 Matriz de Decisión aplicado al resultado de FMEA Riesgo mayor: Revisión extensiva del diseño para reducir RPN 64≤ RPN ≤ 125 Riesgo moderado: Requiere validación selectiva y/o rediseño para reducir RPN 18≤ RPN ≤ 63 Riesgo Menor: No se requiere acción o acción menor 1≤ RPN ≤ 17 Acción Valor del RPN 143 Risk Priority Number (RPN) • SEVERIDAD: determina las consecuencias del modo de falla si esta ocurriera. Valores de 1 a 10 (10 es la severidad máxima) • OCURRENCIA: determina la probabilidad o frecuencia de ocurrencia del modo de falla. Valores de 1 a 10 (10 es la severidad máxima) • DETECCION: determina la probabilidad de detectar el modo de falla antes que aparezcan los efectos del mismo. Valores de 1 a 10 (10 es la severidad máxima) RPN = SEVERIDAD x OCURRENCIA x DETECCION RPN máximo por falla es 1000 144 SEVERIDAD Ningún efecto NINGUNA 1 La falla puede pasar como desapercibida para operaciones, los efectos sobre la performance y la producción son casi insignificantes MUY MENOR 2 El equipo resulta operable con efectos menores sobre la performance MENOR 3 El equipo resulta operable con efectos leves sobre la performance MUY BAJA 4 El equipo resulta operable pero con perdida parcial de la función primaria de algunos de sus componentes, la falla afecta la performance, operaciones no esta conforme. BAJA 5 Perdida parcial de la producción. El equipo funciona con fallas. Operaciones se queja. MODERADA 6 El equipo es operable pero la falla da origen a múltiples quejas de operaciones ya que afecta la producción. ALTA 7 Interrupción total de la producción, el equipo resulta inoperable con perdida de su función primaria MUY ALTA 8 Puede poner en peligro al personal, el incidente afecta la operación o al producto, ocurre con alarma. No cumple con regulaciones legales. PELIGROSO CON ALARMA 9 Puede poner en peligro al personal, el incidente afecta la operación o al producto, ocurre sin alarma. PELIGROSO SIN ALARMA 10 Definición Descripción Rating 145 OCURRENCIA Falla improbable. Una ocurrencia cada mas de 5 años o menos de 2 ocurrencias cada 1000 millones de eventos (10 -9 ) REMOTA 1 Fallas ocasionales. Una ocurrencia cada 3 a 5 años o 2 ocurrencias cada 1000 millones de eventos (10 -9 ) BAJA 2 Fallas ocasionales. Una ocurrencia cada 1 a 3 años o 6 ocurrencias cada 10 millones de eventos (10 -7 ) BAJA 3 Fallas ocasionales. Una ocurrencia por año o 6 ocurrencias en 100.000 de eventos (10 -5 ) MODERADA 4 Fallas ocasionales. Una ocurrencia cada 6 meses a 1 año o 1 ocurrencia en 10.000 de eventos (10 -4 ) MODERADA 5 Fallas ocasionales. Una ocurrencia cada 3 meses o 3 ocurrencias en 1.000 de eventos (10 -3 ) MODERADA 6 Fallas repetitivas. Una ocurrencia por mes o 1 ocurrencia en 100 de eventos (10 -2 ) ALTA 7 Fallas repetitivas. Una ocurrencia por semana o 5 ocurrencias en 100 de eventos (10 -2 ) ALTA 8 Incidente casi inevitable. Una ocurrencia cada 3 o 4 días o 3 ocurrencias en 10 de eventos (10 -1 ) MUY ALTA 9 Incidente casi inevitable. Una ocurrencia cada 3 o 4 días o mas de 3 ocurrencias en 10 eventos (10 -1 ) MUY ALTA CASI INEVITABLE 10 Definición Descripción Rating 146 DETECCION Existe una casi certeza de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. CASI SEGURA 1 Existe una muy alta probabilidad de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. MUY ALTA 2 Existe una alta probabilidad de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. ALTA 3 Existe una moderada alta probabilidad de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. MODERADA ALTA 4 Existe una moderada probabilidad de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. MODERADA 5 Existe una baja probabilidad de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. BAJA 6 Existe una muy baja de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. MUY BAJA 7 Existe una remota probabilidad de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. REMOTA 8 Existe una muy remota probabilidad de detectar la causa/mecanismo y el consecuente modo de falla. MUY REMOTA 9 El equipo no tiene planes de mantenimiento asociados, o el defecto o falla no es detectable ABSOLUTAMENTE INCIERTA 10 Definición Descripción Rating 147 Ejemplo: Evaluación del RPN • RPN = SEVERIDAD x OCURRENCIA x DETECCION Moderada (2) OCURRENCIA 9x2x10 = 180 RPN Muy Alta (2) DETECCION Muy Alta (9) SEVERIDAD Instalación incorrecta CAUSA DE FALLA POTENCIAL Roce contra la carcasa MODO DE FALLA POTENCIAL Impulsor ITEM Bomba centrifuga EQUIPO 148 Procedimiento FMEA/FMECA • Define el sistema, analiza su alcance y sus bordes • Construye bloques funcionales relacionando los diferentes niveles del sistema • Evalúa cada bloque funcional y determina si su falla afecta el resto del sistema • En este caso, lista los modos de falla probables • Para cada modo de falla evalúa los efectos • De ser posible, determina cualitativamente los riesgos (probabilidad y consecuencias) • Evalúa si constituye un punto de falla único (que hace fallar la totalidad del sistema) • Determina las acciones correctivas • Documenta el análisis realizado 149 FMEA Failure Modes and Effects Analysis Sistema: Subsistema: Analistas: Fecha: Pagina: C o m p o n e n t e N u m e r o : C o m p o n e n t e N o m b r e : F a s e d e l a M i s i ó n : P u n t o ú n i c o d e f a l l a : C l a s e d e R i e s g o : Control, Recomendaciones Efecto de propagación de la falla Efecto local de la falla Modo de Falla Función 150 FMEA Descripción de la Planilla • Subsistema: conjunto de componentes analizados • Numero de componente: identificación de la compañía • Nombre del componente: descripción (Ej. válvula solenoide) • Modos de Falla: describir cómo puede fallar el componente. Listar todos los modos posibles con sus causas. Por ejemplo se consideran: • Operación prematura • Operación intermitente • Falla de la operación • Bajo rendimiento o degradación de la capacidad operativa • Fase de la misión: instalación, operación, mantenimiento, reparación 151 FMEA Descripción de la Planilla • Efectos locales de la falla: consecuencias de la falla en el componente analizado • Efecto de la propagación de la falla a otros niveles del sistema: cómo la falla puede afectar a otros componentes o al sistema total • Punto único de falla: si la falla puede hacer perder la misión del sistema total. En caso de que sea SI puede requerirse un rediseño. • Clase de Riesgo: categorías de probabilidad y consecuencias, puede indicarse el riesgo antes y después de la acción correctiva • Control y recomendaciones: describir las acciones correctivas para eliminar la ocurrencia o minimizar los efectos de una falla • Pueden adicionarse columnas para indicar el método de detección de la falla 152 FMEA Failure Modes and Effects Analysis Sistema: FMEA Numero: Subsistema: Fecha Análisis: Analistas: Líder. Fecha Revisión: Pagina de , C o m p o n e n t e N u m e r o : C o m p o n e n t e N o m b r e : S e v e r i d a d R e s p o n s a b l e : Acciones Resultantes, Recomendaciones C o n t r o l e s H a b i t u a l e s C a u s a P o t e n c i a l d e l a f a l l a M o d o d e F a l l a P o t e n c i a l F u n c i ó n E f e c t o P o t e n c i a l O c u r r e n c i a D e t e c c i ó n R P N S e v e r i d a d O c u r r e n c i a D e t e c c i ó n R P N A c c i o n e s t o m a d a s A c c i o n e s r e c o m e n d a d a s RPN Total 153 TALLER FMEA 154 Herramientas Básicas para la Gestión de Riesgos Evaluación del Riesgo INDICES DE RIESGO DE LA PLANTA (FHA) 155 ANALISIS FHA • El propósito del estudio del "Índice de Riesgo de la Planta" (Facility Hazard Analysis) es – Aplicar las técnicas de análisis de peligros a una planta y sus operaciones durante todo el ciclo de vida. • Se deben evaluar los siguientes aspectos: – Edificios, estructuras, sistemas eléctricos, calefacción, ventilación, aire acondicionado. – Sistemas de protección de fuego – Sistemas presurizados – Líneas de operación, oficinas, comedor, etc. – Movimiento de materiales – Materiales peligrosos – Laboratorios, centros de cómputos, facilidades de ensayos – Peligros que puedan tener efectos adversos importantes en la capacidad y operabilidad de la planta y en la opinión pública. 156 INDICES DE RIESGOS DE INSTALACIONES • IRP 1 (Riesgo alto): Hay una alta probabilidad que los peligros en esta unidad puedan causar pérdidas de vidas. Los peligros pueden resultar en inhabilitación permanente a una o más personas, cinco o más lesiones con pérdidas de tiempo de trabajo, enfermedades profesionales serias, pérdida de capacidad operativa de la planta por un mes o más, o daños a equipos en exceso de $ 500.000.- • IRP 2 (Riesgo medio): Hay una probabilidad media que los peligros en esta unidad puedan causar pérdida de vida. Los peligros pueden resultar en inhabilitación permanente de una o más personas, hospitalización de 5 o más personas, hasta 5 lesiones con pérdidas de tiempo laboral, pérdidas de capacidad operativa de 2 a 4 semanas, o daños a equipos de $ 250.000 a $ 500.000. • IRP 3 (Riesgo bajo): Hay baja probabilidad que los peligros en esta unidad puedan causar pérdidas de vida. Los peligros pueden resultar en inhabilitación permanente de una o más personas, lesiones resultantes en la pérdida de un día de trabajo, pérdida de capacidad operativa de 1 día a 2 semanas, o daños a equipos de $ 25.000 a $ 250.000. • IRP 4 (Riesgo aceptable): La pérdida de vidas como resultado de los riesgos en esta unidad es improbable. Los peligros pueden resultar en menos de 5 lesiones sin pérdidas de tiempo laboral, pérdida de capacidad operativa por menos de un día, o daños a equipos menores a $ 25.000. 157 OBJETIVOS SISTEMA CAPAZ DE INTEGRAR • Minimizar Costos • Maximizar Disponibilidad • Maximizar Confiabilidad • Maximizar Seguridad y Protección ambiental 158 Sistema de Gestión de Activos Físicos 159 Visión de la Gestión de Activos 160 GESTION INDUSTRIAL RESPONSABLE • Una gestión industrial eficiente y responsable es la que contempla en forma integral los aspectos de seguridad, confiabilidad, disponibilidad y rentabilidad vinculados con su negocio. – Gestión de la Calidad – Gestión de Riesgos • Gestión de Riesgos Económico-Financieros • Gestión de Riesgos de Ingeniería – Gestión de Mantenimiento – Gestión de Integridad de activos físicos 161 ISO 9000 CALIDAD ISO14000 RIESGOS AMBIENTALES EPA (U.S.) Environmental Protection Agency RISK MANAGEMENT PLAN REGULATON OSHA (U.S. ) Occupational Safety and Health Administration PROCESS SAFETY MANAGEMENT OHSAS 18001 BS 8800 NORMATIVAS APLICABLES 162 SISTEMA DE GESTION DE RIESGOS DE INGENIERIA 163 SISTEMA DE GESTION DE RIESGOS • Un Sistema de Gestión de Riesgos es una aproximación a la gestión de sistemas industriales basada en la identificación y control de aquellos eventos peligrosos, que tienen el potencial de causar cambios no deseados con consecuencias catastróficas. 164 SISTEMA DE GESTION DE RIESGOS • Actividades coordinadas para dirigir y controlar una organización con relación a los riesgos. Incluye: – Evaluación del Riesgo – Reducción o Mitigación del Riesgo – Aceptación del Riesgo – Comunicación del Riesgo • Análisis de Riesgo: Uso sistemático de la información para identificar peligros y estimar riesgo. El análisis de riesgo permite la evaluación, mitigación y aceptación de riesgos 165 GESTIÓN PARA MINIMIZAR LOS RIESGOS Gestión del Riesgo PLANIFICACION ESTRATEGICA FORMULACION ANALISIS INTERPRETACION PLAN TACTICO ELIMINACION DEL RIESGO DETECCION DIAGNOSTICO CORRECCION 166 GESTIÓN PARA MINIMIZAR LOS RIESGOS Gestión del Riesgo PLANIFICACION ESTRATEGICA FORMULACION ANALISIS INTERPRETACION PLAN TACTICO ELIMINACION DEL RIESGO DETECCION DIAGNOSTICO CORRECCION MANTENIMIENTO REACTIVO ANALISIS DE FALLA INSPECCION BASADA EN RIESGO RBI MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA CONFIABILIDAD RCM LAYER OF PROTECTION ANALYSIS LOPA ANALISIS DE PELIGROS DE PROCESOS PROCESS HAZARDS ANALYSIS PHA PROCESS SAFETY MANAGEMENT PSM HAZOP / WI / FTA / FMEA INICIATIVAS BASADAS EN RIESGO Y SEGURIDAD INICIATIVAS BASADAS EN INTEGRIDAD ESTRUCTURAL APTITUD PARA EL SERVICIO VIDA REMANENTE 167 LAYER OF PROTECTION ANALYSIS (LOPA) • Estratos de protección en Plantas petroquímicas ordenados por su activación ante una condición peligrosa – DISEÑO DE LA PLANTA, DISEÑO DEL PROCESO (P&I) – SISTEMA DE CONTROL BASICO DEL PROCESO, ALARMAS BASICAS DE PROCESO, OPERADORES Y SUPERVISORES – ALARMAS CRITICAS – SISTEMAS DE BLOQUEO DE SEGURIDAD, CONTROL MANUAL , CONTROL REMOTO – PROTECCION FISICA, SISTEMAS DE ALIVIO, – RESPUESTA DE LA PLANTA A LA EMERGENCIA (PROCEDIMIENTOS DE EMERGENCIA) – RESPUESTA DE LA COMUNIDAD A LA EMERGENCIA 168 PLANIFICACION ESTRATEGICA DEL CONTROL DE RIESGOS • Definir el sistema, • Identificar peligros • Determinación de posibles escenarios de riesgo • Evaluar riesgos (consecuencias y probabilidad) • Asegurar que el riesgo sea “a priori” menor que el nivel máximo de riesgo aceptable (nivel de riesgo seguro), • Evaluación y priorización de acciones correctivas. • Elaboración de planes para evitar riesgos inaceptables y realizar el control operacional de los riesgos con tácticas para minimizarlos • Justificar económicamente las acciones correctivas, • Eliminar o controlar peligros, • Verificar que los controles son adecuados y están correctamente implementados, • Determinación del impacto de las acciones correctivas sobre el riesgo • Aceptar el riesgos residual • Documentar las acciones realizadas. 169 RESULTADO DE UNA MALA GESTIÓN DEL RIESGO Accidente de Flixborough, UK, 1974, comienza a partir de una pérdida detectada en el reactor 5 el 27/3/74, causada por una fisura de 12 mm. El accidente se produjo el 1/6/74. Causó 28 muertos, cientos de heridos, destrucción total de la planta, incendio durante 10 días, 1800 casas destruidas. 170 INDUSTRIAS DE PROCESOS QUIMICOS • Esta dentro del marco regulatorio de OSHA para la seguridad laboral • 1985 “Guidelines for Hazard Evaluation Procedures” AICE (American Institute of Chemical Engineers) (Aplicación voluntaria) • 1992 “Process Safety Management” 29 CFR 1910.119: – requiere emplear Ingeniería de Seguridad y herramientas de gestión de riesgos en la industria de procesos (Ej.HAZOP) 171 HERRAMIENTAS DE GESTION • Entre las herramientas para la toma de decisiones y de filosofías de gestión, con diferentes alcances, se encuentran – TPM, – RCM, RCM2, – FMEA, FMECA, – HAZOP, – IBR, – Árbol de fallas, etc. 172 SISTEMA DE GESTION DEL MANTENIMIENTO 173 Importancia económica del mantenimiento • En industrias de capital intensivo, los costos de mantenimiento oscilan entre 25 y 45 % de los costos de producción • Preservar los activos físicos de la compañía de manera tal que operen dentro de lo esperado en su contexto operacional • Maintenance, Replacement and Reliability: Theory and Applications, by Andrew K S Jardine and Albert H C Tsang, CRC Press, 2006, USA 174 MANTENIMIENTO • Preserva las funciones de los activos • Minimiza, elimina o evita las consecuencias de los fallos • Maximiza disponibilidad • Maximiza confiabilidad • Minimiza riesgos a la salud ocupacional y ambientales • Minimiza riesgos a la interrupción del negocio • Maximiza uso eficiente de la energía • Maximiza calidad del producto • Maximiza servicio al cliente. • Minimiza costos • Maximiza rentabilidad 175 MANTENIMIENTO • Discrimina entre la propensión de algunos equipos a fallar cuando envejecen y que la mayoría de los fallos no son mas probables cuando transcurre el tiempo. • Toma decisiones con datos insuficientes o inciertos, en este caso se dice que esta basado en riesgo. 176 TIPOS BASICOS DE MANTENIMIENTO • Predictivo o basadas en condición (10%) • Preventivo (restaura un ítem o lo cambia a intervalos fijos) • Correctivo o reactivo (repara un ítem cuando descubre que esta fallando o ha fallado) • Detectivo o verificación funcional (verifica si un ítem – Ej. una alarma de incendio - aun funciona). Fallos ocultos o no evidentes afectan los dispositivos de protección. (40%) 177 Estrategia de Mantenimiento • Qué incluye la Estrategia? – Gestión de Mantenimiento y Activos en contexto – Estrategia Organizacional • Divisional – Planta • Por qué la Estrategia es importante? – Diagnóstico de Mantenimiento – Desarrollo de la Visión – Análisis de Gaps – Contratos de Mantenimiento • Qué logramos? – Consistencia de Visión • Comprendida en toda la organización. • El enfoque en grupos de trabajo da sustento a la estrategia, sin entrar en conflicto con otros grupos relacionados. • Estrategia desarrollada en función del contexto del negocio. 178 C D E F A B Conditional probability of failure over time. From Nowlan and Heap. Tácticas de Mantenimiento • Qué incluyen las Tácticas? – Opciones de Tácticas • Run-to-failure • Redundancia • Reemplazo de componentes programado • Overhaul programado • Mantenimiento Ad-hoc • Mantenimiento Preventivo • Mantenimiento basado en Condición • Rediseño – Costo de las Tácticas – Análisis de Fallas • Por qué la Táctica es importante? – Factor primario en la determinación de la efectividad de los esfuerzos del mantenimiento. • Si las tácticas no son apropiadas para los modos de falla, …no solo se desperdicia esfuerzo, …Sino que fallas potenciales pueden aparecer. 179 Planificación & Programación • Qué incluye? – Recursos – Horizontes de Planificación • Ciclo de Vida y Plan de Largo Plazo del Activo • Plan Anual y Presupuesto • Orden de Trabajo y Proyecto – Herramientas de Planificación & Programación – Estándares de Planificación – Materiales y Repuestos – Servicios e Infraestructura • Por qué es importante? – Uso efectivo de Recursos – Reparaciones mas efectivas, … correctas y en tiempo. Viajes 17.0% Esperas 6.0% Permisos 18.0% Instrucciones 6.0% TRABAJ O 29.0% Comenzar/Terminar 5.0% Personal 5.0% Tiempos muertos 11.0% Herramientas 3.0% 180 DEFINICIÓN DE CONFIABILIDAD • Confiabilidad: es la probabilidad de que un sistema se comporte de acuerdo con lo especificado durante un período de tiempo determinado. • Se asocia con el concepto de Calidad industrial: cumplir con lo especificado al menor costo (no precio) 181 Confiabilidad • Qué incluye la Confiabilidad? – Mantenimiento de Confiabilidad (RCM, FMEA, FMECA, RCA) – Creación de valor para los Clientes – Pasos • Seleccionar las áreas de Planta que interesan • Determinar las Funciones clave & Metas de Productividad • Determinar Fallas Funcionales • Determinar Modos de Falla y sus efectos • Seleccionar Tácticas de Mantenimiento Factibles & Efectivas • Implementar las Tácticas Seleccionadas • Optimizar las Tácticas • Actualizar los Programas de Mantenimiento • Por qué es importante? – Efectividad de las tácticas. • Focalizar esfuerzos en factores que proporcionarán los mayores beneficios. • Reducir las tácticas que agreguen poco valor, …o generen consecuencias negativas. • Qué logramos? – Desarrollo de procesos para tácticas. • Frecuencia de revisión de las tácticas. • Historial de equipos revisado para determinar fallas repetitivas. • Proceso estructurado usado para analizar fallas repetitivas. • Fallas con consecuencias severas analizadas. C o s t o Confiabilidad OPTIMIZAR LA PLANIFICACION Y PROGRAMACION DE TRABAJ OS AUMENTAR LA CONFIABILIDAD DEL EQUIPO ELIMINAR TAREAS QUE NO AGREGAN VALOR 182 Gestión de Mantenimiento Optimizing Equipment Maintenance & Replacement Decisions 1. Best Preventive Replacement Time a) Replace onl y on failure b) Constant Interval c) Age-Based d) Deterministic Performance Deterioration 2. Glasser’s Graphs 3. Spare Parts Provisioning 4. Repairable Systems 5. Software OREST &SMS 1. Economic Life a) Constant Annual Utilization b) Varying Annual Utilization c) Technological 2. Tracking Individual Units 3. Repair vs Replace 4. Software PERDEC & AGE/CON 1. Inspection Frequency for a System a) Profit Maximisation b) Availability Maximisation 2. A, B, C, D Class Inspection Intervals 3. Condition-Based Maintenance (Oil Anal ysis) 4. Blended Health Monitoring & Age Replacement 5. Software EXAKT 1. Workshop Machines / Crew Sizes. 2. Right Sizing Equipment a) Own Equipment b) Contracting Out Peaks in Demand 3. Lease / Buy Component Replacement Capital Equipment Replacement Inspection Procedures Resource Requirements Probability & Statistics (Weibull Anal ysis) Time Value of Money (Discounted Cash Flow) Dynamic Programming Queueing Theory Simulation DATA BASE (CMM/EAM/ERP System) 183 Preventive Replacement Cost Conflicts Total Cost Per Week, C (t p ) Optimal Value of t p t p $ / W e e k Failure Replacement Cost/Week Preventive Replacement Cost/Week Optimal Replacement Time 184 Replacement Age ( years) Optimum replacement age Total cost Fixed cost Ownership cost Operations and maintenance cost A n n u a l C o s t Economic Life Problem 185 Optimal Inspection Frequency: D(n) Model Total Downtime versus Inspection Frequency Inspection Frequency (n) T o t a l D o w n t i m e ( D ) Downtime due to Inspections and Minor Maintenance Downtime due to System Failures Optimal inspection frequency minimizes total downtime, D(n) Total Downtime, D(n) i n n + = μ λ ) ( D(n) 186 Solution continued: Arrivals μ =5.5 jobs / week . . . 1 2 3 n Workshop λ =30 jobs / week Departures W q W s 187 ANALISIS DEL IMPACTO ECONOMICO EN EL CICLO DE VIDA Especificar la naturaleza del problema -opciones alternativas- Determinar los Costos Directos de Mitigación -opciones alternativas- Determinar las pérdidas del sistema con y sin alternativas de Mitigación Calcular la relación Costo/Beneficio o NPV para las alternativas Elegir la mejor alternativa 188 Valor Presente Neto. • Para el análisis económico ASME emplea los conceptos de El valor presente es la contribución al valor de un activo considerando un dado estado futuro, se expresa en dólares equivalentes al valor actual. • El valor neto es la diferencia en el valor presente entre lo que hace la instalación normalmente y lo que se propone hacer, considerando también su costo de implementación. • La mejor estrategia (mejor tiempo para tomar la acción de reemplazo de un equipo) será la que produce el mayor valor positivo de NPV o el menos negativo mientras cumple con las restricciones impuestas de seguridad (u otras) Distribución de Probabilidades en el calculo del Valor Presente Neto NPV 189 La función MANTENIMIENTO y las técnicas de PHA • Preserva las funciones de los activos • Minimiza, elimina o evita las consecuencias de los fallos • Maximiza disponibilidad • Maximiza confiabilidad • Minimiza riesgos a la salud ocupacional y ambientales • Minimiza riesgos a la interrupción del negocio • Maximiza uso eficiente de la energía • Maximiza calidad del producto • Maximiza servicio al cliente. • Minimiza costos • Maximiza rentabilidad 190 SAE JA- 1011 (Aug 1999) “EVALUATION CRITERIA FOR RELIABILITY-CENTERED MAINTENANCE (RCM) PROCESSES” Society of Automotive Enginneers Surface vehicle/ Aerospace Standard SAE The Engineering Society For advancing Mobility Land Sea Air and Space 191 SAE JA- 1011 (Aug 1999) • El RCM fue inicialmente desarrollado por la industria de la aviación comercial para mejorar la seguridad y confiabilidad de sus equipos. • De acuerdo con SAE el primer informe fue de F.S.Nowlan and H.F. Heap (UD Department of Defense in 1978) • SAE Standard también se basa en el libro RCM2 de John Moubray (1997). • Existen antecedentes de la década del 60 sobre el tema confiabilidad y mantenimiento. 192 SAE JA- 1011 (Aug 1999) • El RCM es un proceso especifico utilizado para identificar las políticas que deben ser implementadas para administrar los modos de falla que pueden causar la falla funcional de cualquier activo físico en un contexto operativo (SAE JA 1011) • Define los criterios para determinar si un proceso específico cumple con las pautas determinadas por los autores del RCM y es posible designarlo como RCM. No define el proceso en si mismo. 193 Definición de RCM (J.Picknell) • “RCM es un proceso tecnico - lógico para determinar los requerimientos para que las tareas de mantenimiento sean apropiadas para lograr la confiabilidad de un sistema de acuerdo con su diseño, bajo condiciones operativas y en un ambiente operativo específico” 194 RCM • Cada componente tiene una combinación única de modos de falla con sus propias frecuencias de falla. • Fallas en un componente pueden propagarse a otros componentes, cada sistema opera en un ambiente “único”. • Los manuales de los fabricantes son muy generales y no contemplan las particularidades operativas del equipo. 195 RCM SAE JA 1011 Cualquier proceso RCM debe asegurar que las siguientes 7 preguntas sean contestadas adecuadamente y en el orden previsto: • ¿Cuáles son las funciones y requerimientos de comportamiento del activo en el presente contexto operativo (Funciones)? • ¿De que formas puede fallar en cumplir sus funciones (Fallas Funcionales)? • ¿Cuáles son las causas de cada falla funcional (Modos de Falla)? • ¿Qué pasa cuando cada falla ocurre (Efectos de las fallas)? • ¿De que formas se pueden comportar cada falla (Consecuencias de las Fallas)? • ¿Qué debe hacerse para predecir o prevenir cada falla (Tareas Proactivas e intervalos de las tareas)? • ¿Qué debe hacerse si no se puede hallar una tarea proactiva adecuada (acciones por default)? 196 RCM • El output del RCM es un Plan de Mantenimiento. • Es un documento que contiene una lista consolidada con descripciones del monitoreo de condición, tareas de identificación de fallas, decisiones de rediseño, y decisiones de seguir operando hasta la falla. • No tiene información sobre herramientas y equipos de ensayo, requerimientos de materiales o detallados pasos típicos del mantenimiento. 197 RCM • Implementación de RCM: • Selección de un equipo de trabajo multidisciplinario (5-10 personas x 1 año) • Entrenamiento del equipo (1 semana a 1 mes) por consultores externos • Información al personal de planta sobre el proceso RCM • Seleccionar un proyecto piloto para implementar • Implementar el piloto (puede ser parte del entrenamiento) • Extender el proyecto al resto de las áreas de la planta. • Ej: Planta con 15.000 a 20.000 ítems en inventario, puede tener 40.000 partes con uno o mas modos de falla sobre los que deben tomarse decisiones. Pueden agruparse por modos de falla, ubicación, etc. (½ Hora por modo de falla x 40.000= 20.000 horas/ hombre = 10 años/hombres). Empleando un equipo de 5 hombres representa 2 años el proyecto. • 198 LOGICA DE DECISION • A partir del resultado de FMEA y utilizando la lógica de decisión (Ej. RCM - Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad) se analizan y determinan: – Niveles de protección de acuerdo con diferentes escenarios (planta a máxima capacidad, planta con exceso de capacidad), – Métodos para reducir el riesgo (árbol de decisión a partir de datos del FMEA) – El “producto” de la aplicación de la lógica de decisión es un PLAN DE MANTENIMIENTO. 199 Seleccionar equipos para el análisis LOGICA DE DECISIÓN FMEA Determinar las funciones que realizan Describir las fallas de aquellas funciones Describir CÓMO ocurren las fallas (Modos de Falla) Describir los efectos de las fallas Usar la LOGICA DE DECISION para seleccionar el mantenimiento apropiado o acciones de INGENIERIA y determinar la frecuencia de las tareas Documentar los resultados y comenzar Programa de Mantenimiento Nuevo equipo para analizar Nuevo modo de falla 200 RCM Methodology Logic 201 Modos De Falla y Efectos ¿Es detectable este modo de falla por monitoreo? ¿El rediseño resulta rentable? ¿El efecto de la falla representa un peligro para la seguridad o el ambiente ? Examinar las consecuencias económicas de la falla vs. el rediseño Describir monitoreo y asignar frecuencia ¿Hay tiempo suficiente para realizar las tareas planificadas? ¿Existen otras técnicas de monitoreo disponible? Continuar operando hasta que falle Rediseñar para eliminar el modo de falla o sus consecuencias ¿El modo de falla está oculto? SI NO NO NO NO SI SI SI NO ¿Es la frecuencia de falla predecible en forma confiable? NO NO Describir tareas de reemplazo y asignar frecuencia ¿El reemplazo del ítem restaura la función a la condición “como nuevo”? SI SI Describir tareas de reparación / restauración y asignar frecuencia Describir ensayos y asignar frecuencia ¿La reparación puede restaurar la función a la condición “como nuevo”? SI SI ¿Existe algún ensayo de performance o análisis de falla que pueda revelar el problema? SI NO SI NO NO LOGICA DE DECISION 202 SISTEMA DE GESTION DE LA INTEGRIDAD” 203 Iniciativas Basadas en Integridad Iniciativas Basadas en Riesgo Análisis Costo /Beneficio del ciclo de vida de los activos Sistemas de Gestión Herramientas Informáticas SISTEMA DE GESTION DE INTEGRIDAD Factor Humano 204 Modelo Básico de Sistema de Gestión de Integridad de Activos Físicos • a) adopción de políticas y estrategias referidas a la integridad, • b) organización, definición de roles y responsabilidades, control, comunicación, competencia y cooperación, • c) desarrollo de planes y procedimientos, más los medios de implementar la evaluación de los riesgos a la integridad, inspección basada en riesgo, almacenamiento de la información, análisis de datos, informes, acciones correctivas, • d) adopción de métodos para medir la performance del sistema respecto de los criterios predeterminados, KPI, • e) uso sistemático y regular de revisión “in house” de la performance del sistema de gestión, se emplean medidas proactivas y reactivas, y • f) el empleo de auditorias periódicas para la gestión y monitoreo del sistema, asegurando que opera correctamente, y que se aprenden las lecciones empleándolas para mejoras futuras. 205 Procesos que integran el Sistema de Gestión • Procesos que sirven para Gestionar el Sistema, incluyen los de Planeamiento Estratégico, Establecimiento de Políticas, Fijación de Objetivos, Provisión de Comunicaciones, Asegurar la disponibilidad de los Recursos necesarios y las Revisiones Gerenciales • Procesos Operativos. • Procesos de Medición, Análisis y Mejora, que incluyen aquéllos necesarios para medir y agrupar datos para el análisis del desempeño y la mejora de la eficacia y la eficiencia. Incluyen los Procesos de Medición, Monitoreo y Auditoria, así como los de Acciones Correctivas y Preventivas, y son parte integral de los Procesos de Gestión, de Gestión de Recursos y de Realización del Producto. 206 EL PROCESO OPERATIVO DE GESTIÓN DE LA INTEGRIDAD • Identificación preliminar de amenazas o peligros y Recolección de Datos • Identificar el potencial de peligros, evaluación de Riesgos, estimándose la probabilidad y consecuencias de potenciales eventos no deseados. • Definir un ranking de riesgos. • Desarrollar planes de inspección basados en riesgo (Qué, Dónde, Cómo, Cuándo Inspeccionar) y definir estrategias y tácticas de mantenimiento. • Evaluar la Integridad que incluye: – Inspección y ensayo – Evaluación de las indicaciones resultantes – Determinación de la integridad por medio de análisis de Aptitud para el Servicio. • Respuesta a los resultados de la evaluación de integridad y mitigación Identificación de Amenazas Integración de Datos Evaluación de Riesgos Evaluación de Integridad Respuesta a la Evaluación de Integridad y Mitigación Evaluaron todas las amenazas ? SI NO 207 208 Gestión de Integridad según API y ASME • “MANAGING SYSTEM INTEGRITY OF GAS PIPELINES” ASME B 31.8 S-2004 • “MANAGING SYSTEM INTEGRITY FOR HAZARDOUS LIQUID PIPELINES” API STANDARD 1160, NOV 2001 • “RISK-BASED METHODS FOR EQUIPMENT LIFE CYCLE MANAGEMENT”, CRTD - Vol. 41, ASME International, 2003. • “RISK – BASED INSPECTION” American Petroleum Institute, API 581, Recommended Practice, First Edition, May 2000 / API RP 580 May 2002. – “Fitness - For - Service”- API RP 579, American Petroleum Institute, API, Recommended Practice, First Edition, January 2000. 209 “MANAGING SYSTEM INTEGRITY OF GAS PIPELINES” ASME B 31.8 S-2004 210 ASME B 31.8 S-2004 211 ASME B 31.8 S-2004 Integrity assesment: proceso que incluye • Inspección y ensayo de las instalaciones, • Evaluación de las indicaciones resultantes de las inspecciones, y ensayos • Caracterización de las evaluaciones por tipo de defectos y severidad • Determinación de la integridad de la cañería por medio de análisis Risk assesment: proceso sistemático para identificar el potencial de peligros estimándose la probabilidad y consecuencias de potenciales eventos adversos. 212 MANAGING SYSTEM INTEGRITY FOR HAZARDOUS LIQUID PIPELINES API STANDARD 1160, NOV 2001 213 Programa de integridad • La integridad del sistema (línea de conducción) se construye inicialmente desde la planificación, proyecto y construcción, y continúa durante la operación y mantenimiento, que debe ser realizada por personal calificado y con procedimientos adecuados. • El programa debe ser flexible. • La integración de la información es clave. • Es un proceso contínuo. • Se toman decisiones sobre mitigación API STANDARD 1160, NOV 2001 214 Programa de Gestión de Integridad API STANDARD 1160, NOV 2001 215 Sistema de Indexación • SISTEMA DE INDEXACION: técnica intuitiva que evalúa los diversos riesgos asignándole un pesos relativo a cada uno, y combinándolos en un Índice de riesgo total (Overall Risk Score). Su empleo requiere del empleo de elementos subjetivos y de juicio experto. API STANDARD 1160, NOV 2001 216 Proceso de Análisis de Riesgos en Ductos Datos obtenidos de registros y entrevistas a los operadores Índice por corrosión Índice por Diseño Índice por operación incorrecta Índice por daño de terceros Suma de Índices Factor Dispersión Peligrosidad Producto Factor de Impacto por perdidas RIESGO RELATIVO DE LA SECCION MODELO PARA EVALUACION DE RIESGOS EN DUCTOS (The Scoring System) 217 Evaluación de Riesgo en ductos S E C T I O N 1 S E C T I O N 5 S E C T I O N 9 S E C T I O N 1 3 S E C T I O N 1 7 S E C T I O N 2 1 S E C T IO N 2 5 S E C T I O N 2 9 T h ir d P a r t y In d e x C o r r o s io n In d e x D e s ig n In d e x I n c o r r e c t O p e r a t io n I n d e x T o t a l I n d e x S u m 0 50 100 150 200 250 Sections Analisis Third Party Index Corrosion Index Design Index Incorrect Operation Index Total IndexSum 218 RISK-BASED METHODS FOR EQUIPMENT LIFE CYCLE MANAGEMENT CRTD - Vol. 41, ASME International, 2003. 219 CRTD - Vol. 41, ASME, 2003. 220 • Entre las herramientas provistas por el método están: – Análisis Cualitativo para elaborar un ranking preliminar – Análisis Cuantitativo usando datos genéricos, opinión experta y modelos ingenieriles. – Análisis de Sistemas empleando árboles de fallas y de análisis de eventos – Optimización para el reemplazo de componentes – Desarrollo de programas de inspección. CRTD - Vol. 41, ASME International, 2003. 221 Estrategia de reemplazo de componentes • La estrategia sugerida por ASME es – Optimización basada en reemplazos con restricciones (seguridad y otras). – Inspeccionar (empleando métodos que permitan conocer que y cuando inspeccionar RBI) antes de la fecha proyectada de reemplazo. – Comparar la condición actual del componente determinada por inspección con las condiciones proyectadas. – Reemplazar el componente o calcular una nueva fecha de reemplazo. CRTD - Vol. 41, ASME International, 2003. 222 “FACTOR HUMANO” 223 • En algunas industria como la aviación, química, naval, etc. Los errores humanos son causal del 80 al 90% de los accidentes. La necesidad de analizar los errores humanos resulta crucial. • Se han desarrollado metodologías para analizar los errores humanos , lideradas por los desarrollos de la NASA • HF PFMEA “Human Factors Process Failure Mode and Effect Analysis”. Errores Humanos 224 HF PFMEA: “Human Factors Process Failure Mode and Effect Analysis”. • El análisis comienza dividiendo el proceso en tareas discretas de manera de que las acciones asociadas con cada tarea puedan ser específicamente analizadas para determinar potenciales errores humanos. • Luego se identifican los Factores Contribuyentes, elementos que pueden incrementar o disminuir la posibilidad de error.(Ej. el entrenamiento del personal es positivo). • El siguiente paso es definir Barreras (ítems que ayudan a prevenir a una persona que cometa un error) y Controles (elementos para detectar y/o corregir un error tales como inspecciones). • Evaluación del Riego • Empleo de Estrategias para la Reducción del riesgo. • Se emplean también Bases de datos de errores. 225 INFLUENCIA DEL COMPORTAMIENTO HUMANO SOBRE EL RIESGO (“Reviewof Findings for Human Error Contribution to Risk in Operating Events” NURG INEEL/EXT- 01-01166 August 2001) • El error humano contribuye significativamente a incrementar los riesgos (el error humano promedio contribuye al riesgo en un 62%) • Los errores latentes resultan mas predominantes que los errores activos (4 a 1). • En general los eventos tienen la contribución de múltiples errores humanos (el 50% de los eventos tienen la contribución de mas de 5 errores humanos) • Los errores de diseño están presentes en el 81% de los eventos, los errores de mantenimiento en el 76% de los eventos y los errores de operación en el 54% de los eventos. 226 INFLUENCIA DEL COMPORTAMIENTO HUMANO SOBRE EL RIESGO • HRA: Human Reliability Analysis • Error Activo: errores que resultan en un evento iniciador o aquellos que ocurren posteriormente al efecto iniciador. • Error Latente: errores que se cometen antes del evento iniciador y cuyos efectos no se evidencian hasta que ocurre el evento. • Falla: incapacidad de un componente o humano para realizar sus funciones 227 INFLUENCIA DEL COMPORTAMIENTO HUMANO SOBRE EL RIESGO CATEGORIAS DE ERRORES HUMANOS 1. Operación 2. Diseño y Practicas de Cambio de Diseño 3. Practicas de Mantenimiento 4. Procedimientos y Desarrollo de Procedimientos 5. Programa de Acción Correctiva 6. Gestión y Supervisión 228 INFLUENCIA DEL COMPORTAMIENTO HUMANO SOBRE EL RIESGO CATEGORIAS DE ERRORES HUMANOS PARTICIPACION DE LAS CATEGORIAS DE ERRORES HUMANOS 1.Operación 17% 2.Diseño yPracticas de Cambio de Diseño 25% 3.Practicas de Mantenimiento 24% ocedimientos yDesarrollo de Procedimientos 12% 5.Programa de AcciónCorrectiva 13% 6.GestiónySupervisión 9% 229 • Risk-Based Methods for Equipment Life Management, CRTD - Vol. 41, ASME International, 2003. Appendix D: Human Factors 230 Procedimiento ASME para Evaluar la Probabilidad de Error Humano • Describir el sistema en términos de equipos y personas • Describir las consecuencias en términos de escenarios • Trasladar los escenarios a un árbol de fallas para identificar los procedimientos que son potenciales fuentes de errores humanos • Asignar probabilidad a cada error se emplea un Check List para identificar los factores humanos y otro para asignar la probabilidad de error humano (HEP) y sugerir como reducirla. • Se considera que el “error humano” es otro “componente” que puede fallar. Por lo tanto deben analizarse también las consecuencias. 231 -3 Casing modified for anti sabotage -10 Casing Detection type prevention 0-18 Barrier prevention -20 Surface Facilities G 0-2 Industry Cooperation F 0-2 Threat of punishment E 0-2 Resolve D 0-8 Security Forces C 0-5 Intelligence B Well publicized as a community service x Regular meetings with community leaders x Significant, noticeable, positive impact program x select one 0-16 Community Partnering A Mitigation SABOTAGE MODULE SABOTAGE EN DUCTOS 232 HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN SISTEMA INTEGRAL DE ANÁLISIS DE RIESGO, DETERMINACIÓN DE VIDA REMANENTE Y ANÁLISIS DE FALLAS Análisis de Riesgo Riesgo = Consecuencia X Probabilidad Análisis de los Modos de Falla y Efectos sobre el Sistema Lógica de decisión • Determinación de las Acciones Correctivas • Justificación económica de acciones correctivas Seguridad - Confiabilidad - Rentabilidad Análisis de Fallas Determinación de la Aptitud para el Servicio Determinación de la Vida Remanente 233 Si a pesar de sus esfuerzos la planificación estratégica falla, aun queda un recurso: mantenga la calma, respire hondo e intente solucionar el problema A MANO CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 234 Inspección Basada en Riesgo Metodología API RP 580/581 para Inspección Basada en Riesgo 235 RELACION ENTRE LOS DOCUMENTOS API Este conjunto de documentos permite planificar una estrategia de inspección, y aumentar o disminuir las frecuencias de inspección, de los Códigos basado en los resultados del RBI DOCUMENTOS DE TRABAJO API RP 750 Management of Process Hazards API 510 Pressure Vessel API 570 Piping API 653 Tank API 581 BRD RISK BASED INSPECTION API MPC FITNESS FOR SERVICE API RP 579 API RP 580 DOCUMENTOS DE TRABAJO DOCUMENTOS DE INVESTIGACIÓN 236 • “Risk – Based Inspection” American Petroleum Institute, API 581, Recommended Practice, First Edition, May 2000 / API RP 580 May 2002. • “Fitness - For - Service”- RP 579, American Petroleum Institute, API, Recommended Practice, First Edition, January 2000. • “Risk Based Metallurgical Design” by M. Solari, Chapter 2, Part I “Design Principles”, “Handbook of Mechanical Alloy Design”, Ed. G. Totten, K. Funatani and L. Xie, Marcel Dekker USA, 2003. DOCUMENTOS EMPLEADOS 237 DOCUMENTOS EMPLEADOS • “Evaluation Criteria For Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes”, SAE JA- 1011 (Aug 1999). • “Potential Failure Mode and Effects analysis – FMEA” SAE J-1739. • “Risk-Based Inspection – Development of Guidelines” • Vol.1 General Document, U.S Nuclear Regulatory Commission NUREG/GR-0005 Vol.1. • Vol.2 Part 1 Light Water reactor (LWR) Nuclear power Plant Components, NUREG/GR-0005 Vol.2 Part.1 • Vol. 3 Fossil Fuel-Fired Electric Power Generating Station Applications. (ASME, 1994) • “Risk-based Methods For Equipment Life Management” – ASME CRTD Vol.41 2003 • “Risk – Based Inspection” American Petroleum Institute, API 581, Recommended Practice, First Edition, May 2000 • “Fitness-For-Service”- RP 579, American Petroleum Institute, API, Recommended Practice, First Edition, January 2000. • “Risk Based Metallurgical Design” by M. Solari, Chapter 2, Part I “Design Principles”, “Handbook of Mechanical Alloy Design”, Ed. G.Totten, K. Funatani and L. Xie, published by Marcel Dekker, USA, 2003 • CURSO ASME: “INSPECCION BASADA EN RIESGO” – Un sistema integrado de análisis de riesgo, determinación de vida remanente y análisis de fallas de instalaciones industriales.- (API 581 y API 579), M. Solari (ASME Authorized Global Instructor -Instructor Autorizado ASME) • “Process Safety Management” 29 CFR 1910.119: requiere emplear Ingeniería de Seguridad y herramientas de gestión de riesgos en la industria de procesos. 1992. • “Management of Process Hazards”, API RP 750 • “Root Cause Analysis”, RCA, R.Latino, CRC Press, USA, 2002. • DNV – RP- G 101 “Risk based Inspection of Offshore Topsides Static Mechanical Equipment, January 2002” 238 GESTIÓN PARA MINIMIZAR LOS RIESGOS Gestión del Riesgo PLANIFICACION ESTRATEGICA FORMULACION ANALISIS INTERPRETACION PLAN TACTICO ELIMINACION DEL RIESGO DETECCION DIAGNOSTICO CORRECCION PLAN DE CONTROL DE RIESGOS ANALISIS DE FALLA MANTENIMIENTO REACTIVO INSPECCION BASADA EN RIESGO 239 NO Control de peligros Evaluación de riegos Análisis de peligros. Identificación de peligros Descripción del sistema Verificación de los controles ¿Se acepta el riesgo? Modificación del sistema Revisión periódica de la seguridad del sistema Aceptación del riesgo, documentación fundamentada Planificación de las acciones correctivas Ejecución de acciones correctivas: Reparación, Recambio, Rediseño Planificación de la determinación de Integridad Estructural y Vida Remanente Determinación de la Integridad Estructural y Vida Remanente PROCESO DE GESTI ON DE RI ESGOS Plan estratégico de Control de Gestión de Riesgos Plan Táctico Detección - Diagnostico A. de Fallas INSPECCION BASADA EN RIESGO Definición de objetivos y criterios 240 RBI - API RP 580 • Provee una guía para el desarrollo de un programa RBI para equipos fijos y cañerías pertenecientes a industrias de procesos químicos y de hidrocarburos • Incluye : – ¿Que es RBI? – ¿Cuáles son los elementos claves de un programa RBI? – ¿Cómo implementar un programa RBI? 241 EVOLUCION DE LA FRECUENCIA DE INSPECCION Inspección completa de todos los equipos basada en condición RBI (ultima generación) Confiabilidad + Seguridad • Focaliza la inspección específicamente en los equipos de mayor riesgo para la instalación. • Vincula mecanismos de daño con inspección y mitigación destinada a disminuir efectivamente los riesgos API 510, 570, 653 Frecuencia proporcional a un % vida del equipo Inspección interna para mecanismos relacionados con fisuración Frecuencia basada en consecuencias Inspección completa de todos los equipos a intervalos de tiempo fijos. Operar hasta la rotura 242 INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO • Las tecnologías más avanzadas del mundo aplicadas para la inspección y mantenimiento de refinerías y plantas petroquímicas están basadas en la evaluación del riesgo. • La tendencia actual es estructurar en un sistema las técnicas de Inspección basadas en riesgo que incluyen detallados estudios de integridad estructural y determinación de vida remanente junto con las técnicas de mantenimiento estratégico. 243 API /RISK-BASED INSPECTION - RBI • API (American Petroleum Institute) presentó en 1996 su enfoque de la Inspección Basada en Riesgo (Risk-Based Inspection - RBI) como resultado de los trabajos de investigación y desarrollo realizados • Desarrolló una metodología que utiliza el análisis de riesgo para priorizar y gerenciar los programas de inspección de equipos en servicio. 244 DESARROLLO DEL PROYECTO RBI • El proyecto RBI fue iniciado por API en 1993 trabajando junto con Amoco, ARCO, ASHLAND, BP, Chevron, CITGO, Conoco, Dow Chemical, DNO, DSM Services, Equistar EXXON, Fina, Koch, Marathon, MOBIL, Petro-Canada, Philips, Saudi Aramco, SHELL, Sun, TEXACO y UNOCAL. 245 RIESGOS QUE DEBEN SER EVALUADOS - RBI • RBI permite evaluar cualquier combinación de los siguientes riesgos para tomar decisiones concernientes a cuándo, donde y cómo inspeccionar una planta de procesos: – Riesgo para los empleados que trabajan en la planta – Riesgo para la comunidad – Riesgo a la interrupción del negocio – Riesgo de daño al ambiente 246 • Esta metodología combina la probabilidad de ocurrencia de las fallas con sus consecuencias. • Como resultado se puede elaborar un programa de inspección destinado a definir, cuantificar y controlar los riesgos a las fallas en los equipos, fijando prioridades y frecuencias de inspección. API /RISK-BASED INSPECTION - RBI 247 FOCALIZAR LA ATENCIÓN SEGÚN EL RIESGO • El sentido común indica que en la mayoría de las plantas un gran porcentaje del riesgo total de una unidad esta concentrado en un pequeño número de equipos. • Estos componentes de alto riesgo requieren una mayor atención. 248 CONTRIBUCION DE LOS EQUIPOS AL RIESGO TOTAL 249 PRIORIZACION DE LA INSPECCION (451 Equipos) C A T E G O R I A D E P R O B A B I L I D A D A B C D E 1 2 3 4 5 BAJO ALTO MEDIO ALTO MEDIO 14 11 55 49 7 30 5 2 30 32 17 16 7 10 52 6 61 12 CATEGORIA DE CONSECUENCIAS 250 FLEXIBILIDAD • Los programas basados en riesgo tienen la flexibilidad de poder ser aplicado con diferentes niveles de detalle. • Primariamente se puede focalizar el trabajo dentro de los límites retenedores de presión, pero puede expandirse a otros niveles que incluyan otras instalaciones críticas. • Los sistemas de instrumentación y control, distribución eléctrica, están excluidos del RP 580 /581 aunque puede desarrollarse un estudio bajo los mismos conceptos 251 GESTION DEL RIESGO UTILIZANDO RBI El riesgo no puede reducirse a cero solo por esfuerzos de inspección y mitigación: • Errores humanos • Desastres naturales • Eventos externos (colisiones) • Efectos secundarios de otras unidades próximas • Actos deliberados (sabotaje) • Limitaciones de los métodos de inspección • Errores de diseño • Mecanismos de degradación desconocidos Una excesiva inspección puede aumentar el riesgo NIVEL DE INSPECCION R I E S G O RIESGO CON UN PROGRAMA TIPICO DE INSPECCION RIESGO UTILIZANDO RBI Nivel de Inspección: Grado y Frecuencia 252 EL PROCESO RBI GENERA: • Un ranking de riesgo de todos los equipos evaluados • Un Plan de Inspección detallado para cada equipo que incluye: – Método de inspección (VT, UT, RT, etc..) – Extensión de la aplicación de los métodos de inspección (% total de área examinada, etc.) – Frecuencia de inspección – Gestión del riesgo a través de la implementación del Plan de Inspección • Descripción de otras actividades de mitigación (reparaciones, reemplazos o mejoras en la seguridad) • Niveles de riesgo de todos los equipos después que la inspección y otras tares de mitigación han sido implementadas 253 ELEMENTOS CLAVE EN RBI • Todo programa RBI debe incluir los siguientes elementos: – Sistema de Gestión para mantener la documentación, calificaciones de personal, datos requeridos y actualización de los análisis – Método documentado para la determinación de las consecuencias de falla – Método documentado para la determinación de la probabilidad de falla – Metodología para la gestión de riesgos a través de las actividades de inspección y mitigación 254 BENEFICIOS Y LIMITACIONES DE RBI • Beneficios: – Reducción del riesgo de instalaciones y equipos – Aceptación/ comprensión del riesgo – Reducción de costos • El empleo del RBI no compensa por: – Información imprecisa – Inadecuados diseños o vicios de instalación – Operación fuera de las condiciones de diseño – Inadecuada ejecución de los planes – Falta de calificación del personal y equipo de trabajo 255 $65,000 $50,000 $500,000 $675,000 $75,000 $550,000 $600,000 $0 $100,000 $200,000 $300,000 $400,000 $500,000 $600,000 $700,000 $800,000 Total $ Savings = $1.1M ROI = 22:1 RBI Study Invest Inspect & Maint Savings Prod Cost Savings RBI Study Invest Inspect & Maint Savings Prod Cost Savings RBI Study Invest Inspect & Maint Savings Prod Cost Savings Total $ Savings = $1.52M ROI = 20:1 Total $ Savings = $1.25M ROI = 19:1 Chemical Plant - 200 Pressure Vessels Offshore Installation Piping & Vessels Refinery - 50 Pressure Vessels $1,520,000 Ejemplos de Inversión y Ahorro asociados con la implementación de Programas de Inspección Basada en Riesgo RBI (Fuente DNV) CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 256 EQUIPOS CUBIERTOS POR LA METODOLOGÍA RBI • Recipientes a presión • Cañerías de proceso • Tanques de almacenaje • Equipos rotativos (solo partes retenedoras de presión) • Calentadores y calderas • Intercambiadores de calor • Dispositivos de alivio de presión 257 EQUIPOS NO CUBIERTOS POR LA METODOLOGÍA RBI • Sistemas de instrumental y control • Sistemas eléctricos • Sistemas estructurales • Componentes de máquinas (excepto carcasas de bombas y compresores) 258 SELECCIÓN DEL TIPO DE ANALISIS RBI • Análisis cualitativo • Análisis semi - cuantitativo • Análisis cuantitativo La selección del enfoque requerido depende de • Objetivo del estudio • Número de instalaciones y equipos • Recursos disponibles • Tiempo disponible para realizar el trabajo • Complejidad de instalaciones y procesos • Naturaleza y calidad de los datos disponibles 259 APROXIMACIONES CONTINUAS PARA ANALIZAR RIESGOS RBI CUALITATIVO (RBI / FMEA / FMECA / HAZOP) Análisis de riesgo “clásico” QRA (Quantitative Risk Assessment) RBI CUANTITATIVO RBI SEMI-CUANTITATIVO ALTO BAJO NIVEL DE DETALLE DEL RBI Se puede utilizar un mix de enfoques incluyendo análisis de consecuencias cualitativo con análisis de probabilidad semi-cuantitativo 260 RIESGO RELATIVO vs. RIESGO ABSOLUTO • El cálculo del nivel de riesgo absoluto de un equipo puede ser muy costoso, difícil y en muchos caso imposible debido a las incertidumbres asociadas. • RBI se focaliza en determinar riesgos relativos de equipos. Se elabora un ranking de riesgos relativos de equipos dentro de una planta o unidad • El método cuantitativo de RBI permite una buena aproximación al valor de riesgo real de pérdida de contención por deterioro del equipo. 261 VINCULOS ENTRE QRA Y RBI • QRA (Quantitative Risk Assessment) • Análisis de riesgo “clásico” • Identificación del sistema • Identificación de peligros (causas diversas incluyendo errores humanos) (HAZOP / PHA) • Determinación de probabilidad se consideran probabilidades de falla de cada tipo de equipamiento como fallas al azar y por desviaciones del proceso • Determinación de Consecuencias • Análisis de Riesgo (total) • Aceptación del riesgo y acciones correctivas • Análisis de Riesgo Cuantitativo según RBI • Identificación del sistema • Identificación de peligros (causas inspeccionables) • Determinación de probabilidad (evaluación detallada de velocidad de daño o susceptibilidad a los diversos mecanismos de falla) • Determinación de Consecuencias • Análisis de Riesgo asociado al deterioro de un equipo • Aceptación del riesgo y acciones correctivas 262 PROCESO RBI CONSECUENCIA DE LAS FALLAS PROBABILIDAD DE LAS FALLAS RANKING DE RIESGO RECOLECCION DE LOS DATOS DE PLANTA PLAN DE INSPECCION MITIGACION (SI ES APLICABLE) RE EVALUACION Proceso de evaluación del Riesgo 263 PRECISIÓN DE LOS RESULTADOS DEL RBI Modelo Lógico para analizar Probabilidad Modelo Lógico para analizar Consecuencias Información DATOS Evaluación del Riesgo Conocimiento experto para elaborar y validar modelos Metodología Cuantitativa RBI QRA NIVEL REAL DE RIESGO RIESGO 264 MODO DE FALLA • Para el RBI la fallas corresponden a pérdida de contención de un equipo presurizado. • Ejemplos de modos de falla son pequeños orificios, fisuras, fracturas. 265 RIESGO = PROBABILIDAD X CONSECUENCIAS • Algunas fallas ocurren frecuentemente sin provocar impacto en la seguridad, ambiente o económico • Otras fallas tienen potenciales consecuencias serias aunque la probabilidad de ocurrencia sea baja, por lo que el riesgo resulta bajo y no amerita acciones inmediatas • Considerar el aspecto bidimensional del riesgo permite una adecuada priorización y planificación de las acciones correctivas 266 PROBABILIDAD DE UNA FALLA (PoF) • La PoF se basa en la relación entre la degradación del componente y su resistencia a soportar las solicitaciones. • Se la determina como probabilidad anual • Modelos para determinar la Probabilidad de Falla – Modelos basados en velocidad de daño (Ej. Corrosión Generalizada) – Modelos basados en Susceptibilidad de daño (Ej. SCC) – Modelo basado en daño insignificante 267 Descripción de la PoF No se espera que falle Despreciable < 10 -5 1 En un conjunto de 200 a 500 equipos se espera una o mas fallas durante el ciclo de vida de la instalación. Baja 10 -5 a 10 -4 2 En un conjunto de 20 a 50 equipos se espera una o mas fallas durante el ciclo de vida de la instalación. Media 10 -4 a 10 -3 3 En un conjunto de 200 a 500 equipos se espera una o mas fallas por año Alta 10 -2 a 10 -3 4 En un conjunto de 20 a 50 equipos se espera una o mas fallas por año. Muy Alta > 10 -2 5 Cualitativa Cuantitativa Descripción (basada en DNV) Probabilidad de Falla anual Categoría de Probabilidad 268 CONSECUENCIAS DE UNA FALLA (CoF) RBI considera primariamente las fallas que llevan a una pérdida de contención de un recipiente. La pérdida puede formar una nube, que puede provocar los siguientes efectos para la seguridad, confiabilidad y rentabilidad: • Tóxicos • Incendio • Explosión • Ambientales • Económicos (interrupción del negocio) Para API RPI Falla = “Loss of containment” B, C, D, E Consecuencias de Falla No Aceptable A Consecuencias de Falla Aceptable Categoría de Consecuencias Riesgo Medio Las consecuencias son altas, por lo que se requieren acciones (tales como mantenimiento preventivo), para asegurar mantener una baja probabilidad de falla Riesgo Bajo Mínima Inspección, con mantenimiento correctivo si es necesario. Chequear si las suposiciones en la evaluación del daño permanecen validas debido a cambios en la condiciones de operación Insignificante < 10 -5 1 2 3 4 Alto Riesgo Realizar análisis detallados de probabilidad y consecuencias Riesgo Medio La Inspección puede ser empleada para reducir el riesgo, pero la solución mas barata es realizar mantenimiento correctivo Probabilidad de falla significativa < 10 -5 5 Categoría de Riesgos y Acciones recomendadas Probabilidad de Falla Matriz de Decisión de Riesgo (DVN) 270 RIESGOS QUE NO PUEDEN SER GESTIONADOS POR RBI • La inspección sola puede no ser suficiente para la gestión de riesgos de: – Equipos próximos a su retiro – Mecanismos de falla como fractura frágil y fatiga – Riesgos dominados por las consecuencias • En estos casos las medidas apropiadas para disminuir el riesgo a niveles aceptables pueden ser: – reparación, reemplazo o up-grade, rediseño o mantener un estricto control de las condiciones de operación. 271 RELACION DEL RBI CON OTRAS METODOLOGIAS BASADAS EN RIESGO Y EN SEGURIDAD • El RBI es complementario de otras metodologías como: – OSHA PDM Programs (API RP 750 y OSHA 29 CFR 1910.119) – EPA Risk Management Program – ACC responsible care – ASME Risk publications – CCPS Risk Assessment Techniques – RCM Reliability Centered Maintenance – PHA Process hazard analysis – Seveso 2 directive in Europe 272 RBI vs. REQUERIMIENTOS JURISDICCIONALES • Los Códigos y requerimientos legales varían de una jurisdicción a otra. En algunos casos fijan tipo y frecuencias de inspección. • En las jurisdicciones en que se permite emplear los Códigos de inspección y Standards API, RBI resulta un método aplicable para elaborar los planes de inspección. 273 ETAPAS EN LA IMPLEMENTACION DEL RBI • Planificación de la evaluación RBI • Recolección de datos • Identificación de los mecanismos y modos de falla • Análisis de la consecuencias de falla • Análisis de la probabilidad de falla • Determinación y gestión del Riesgo • Gestión del Riesgo con actividades de inspección • Otras actividades de mitigación • Re evaluación y actualización • Responsabilidades, entrenamiento, y calificación • Documentación y archivo 274 PLANIFICACION DE LA EVALUACION RBI • El RBI es un proceso basado en un equipo técnico – Se debe definir el equipo, roles, responsables, – Definir el sistema (equipos incluidos en la evaluación) – Datos que serán utilizados – Códigos y normas aplicables – Establecer criterios de aceptación de riesgos 275 INSTALACIONES EN QUE SE APLICA RBI • Instalaciones a las que se aplica RBI (esta lista no es excluyente): – Instalaciones de producción de petróleo y gas – Instalaciones de procesamiento y transporte de petróleo y gas – Refinerías – Plantas químicas y petroquímicas – Pipelines – Plantas de LNG 276 EQUIPOS A LOS QUE SE LE APLICA RBI • Cañerías • Recipientes a presión • Reactores • Intercambiadores de Calor • Hornos • Tanques • Bombas (límite de presión) • Compresores (límite de presión) • Dispositivos de alivio de presión • Válvulas de control (límite de presión) 277 NIVELES DE DETALLE DE LA EVALUACION • Nivel de instalación con múltiples plantas (A.Cualitativo simplificado) • Nivel de Unidades de proceso dentro de una planta (A.Cualitativo) • Nivel de sistemas dentro de una unidad de proceso (A.Cualitativo) • Nivel de equipo (A. Semi Cuantitativo o Cuantitativo) 278 SELECCIÓN DE EQUIPOS PARA EVALUAR • ¿ Qué equipos son los de mayor riesgo del ranking realizado empleando el método de análisis cualitativo? • ¿La integridad del equipo puede ser comprometida por mecanismos de deterioro? • ¿Qué tipos de equipos han tenido los mayores problemas de confiabilidad? • ¿Qué equipos tienen la mayor COF (consecuencias) si falla el limite de presión? • ¿Que equipos están sujetas a un deterioro que puede afectar la contención de presión? • ¿Qué equipos tienen bajo coeficiente de seguridad de diseño y/o bajo CA (sobre espesor de corrosión)? 279 DESARROLLO DEL PLAN DE INSPECCIÓN • El propósito de un programa de inspección es definir y realizar aquellas actividades necesarias para detectar el deterioro en servicio de los equipos antes de que se produzcan las fallas • El programa de inspección debe sistemáticamente identificar: – ¿Qué tipo de daño se produce? – ¿Dónde debe detectarse? – ¿Cómo puede detectarse (Técnica de inspección)? – ¿Cuándo o con qué frecuencia debe inspeccionarse? 280 Mecanismos de Deterioro • Los mecanismos de deterioro o daño considerados por el RBI para las plantas de hidrocarburos y de procesos químicos son: • Perdida de espesor • Corrosión Bajo Tensiones • Daños metalúrgicos y ambientales • Daños mecánicos 281 MODULOS TECNICOS API 581 • El análisis de ocurrencia de fallas incluye una serie de módulos técnicos para evaluar el efecto de los mecanismos de falla sobre la probabilidad de falla. Estos módulos cumplen 4 funciones: – Identifican cual es el mecanismo de daño activo – Establecen la velocidad de daño en el ambiente – Cuantifican la efectividad del programa de inspección – Calculan el factor de modificación para aplicar a las frecuencias de falla genéricas 282 TECHNICAL MODULES • Thinning (Appendix G) • Stress Corrosion Cracking (Appendix H) • High Temperature Hydrogen Attack (Appendix I) • Furnace Tubes (Appendix J) • Mechanical Fatigue (Piping only) (Appendix K) • Brittle Fracture (Appendix L) • Equipment Linings (Appendix M) • External Damage (Appendix N) • Aboveground Storage Tanks (Appendix O) 283 TMSF – TECHNICAL MODULE SUBFACTOR • TMSF Final = TMSF Thinning + TMSF SSC TMSF HTHA + TMSF Fatigue + TMSF BF + TMSF Lining + TMSF External • Se determina el sub-factor modulo técnico (TMSF) para cada modo de falla. Los valores calculados para cada modo de falla se suman. • El valor final corresponde a una medida de la probabilidad de falla. • Estrictamente corresponde al factor en que se debe incrementar la probabilidad de falla genérica correspondiente al equipo. 284 TIPOS DE DAÑOS DURANTE EL SERVICIO • Los daños provocados por el servicio en la industria petroquímica son: a) Pérdida de material generalizada o localizada debida a corrosión / erosión b) Fisuras superficiales c) Fisuras subsuperficiales d) Formación de microfisuras / microcavidades e) Cambios metalúrgicos y de las propiedades del material f) Cambios dimensionales g) Blistering 285 MECANISMO DE DAÑO: CORROSIÓN (PRODUCE PÉRDIDAS DE ESPESOR) • Corrosión por HCl • Corrosión orgánica • Corrosión Inorgánica por cloruros • Corrosión por CO 2 • Corrosión cáustica • Corrosión por H 2 /H 2 S • Corrosión por ácido nafténico • Corrosión por ácido sulfúrico • Corrosión por ácido fluorhídrico • Corrosión bajo aislación, • Corrosión atmosférica • Oxidación de alta temperatura • Corrosión en caliente • Dealeación • Corrosión galvánica • Corrosión en rendijas • Corrosión Biológica • Corrosión por ácido fosfórico 286 MECANISMO DE DAÑO: CORROSIÓN BAJO TENSIONES (PRODUCE FISURAS CONECTADAS CON LA SUPERFICIE) • Aminas • Amonia • Cáustica • Carbonatos • Cloruros • Ácidos politiónicos • Fragilidad por contacto con metales líquidos • Ácido hidrofluorhídrico • Corrosión fatiga 287 MECANISMO: DAÑO INDUCIDO POR HIDRÓGENO (PUEDE PRODUCIR UNO O MÁS DE UN TIPO DE DAÑO) Formación de Microfisuras /microcavidades. Fisuras subsuperficiales y Fisuras conectadas con la superficie Stress Oriented Hydrogen Cracking (SOHIC) Fisuras conectadas con la superficie. Cyanide Stress Cracking (HCN) Fisuras conectadas con la superficie. Sulfide Stress Cracking (SSCC) Fisuras subsuperficiales. Fisuras conectadas con la superficie. Cambios metalúrgicos Hidruros Fisuras conectadas con la superficie. Cambio de propiedades del material Fragilidad por Hidrógeno Formación de Microfisuras /microcavidades. Fisuración. Cambios metalúrgicos Ataque por Hidrógeno Fisuras subsuperficiales y Fisuras conectadas con la superficie Fisuración Inducida por Hidrógeno Fisuras subsuperficiales y cambios dimensionales Blistering MECANISMO DE DAÑO TIPO DE DAÑO 288 MECANISMO: DAÑOS MECÁNICOS (PUEDE PRODUCIR UNO O MÁS DE UN TIPO DE DAÑO) Cambios metalúrgicos y cambio de propiedades mecánicas Fractura Frágil Cambios dimensionales, adelgazamiento Sobrecargas (colapso plástico) Fisuras conectadas con la superficie. Cambios dimensionales Thermal Ratcheting Formación de Microfisuras /microcavidades. Fisuras conectadas con la superficie y subsuperficiales. Creep (fisuras) Formación de Microfisuras /microcavidades. Cambios metalúrgicos. Fisuras conectadas con la superficie y subsuperficiales. Cambios dimensionales Creep (ruptura) Fisuras conectadas con la superficie Corrosión Fatiga Fisuras conectadas con la superficie Fatiga Térmica Fisuras conectadas con la superficie, fisuras subsuperficiales Fatiga Pérdida de espesor (adelgazamiento) Desgaste por deslizamiento Pérdida de espesor (adelgazamiento) Cavitación Pérdida de espesor (adelgazamiento) Erosión - gotas Pérdida de espesor (adelgazamiento) Erosión - sólidos 289 MECANISMO: DAÑOS METALÚRGICOS Y TÉRMICOS (PUEDE PRODUCIR UNO O MÁS DE UN TIPO DE DAÑO) Cambios metalúrgicos y en las propiedades Fragilidad por envejecimiento de alta temperatura Cambios metalúrgicos y en las propiedades Ablandamiento debido a sobreenvejecimiento Cambios metalúrgicos y en las propiedades Envejecimiento Cambios metalúrgicos y en las propiedades Nitruración Adelgazamiento Metal dusting Cambios metalúrgicos y en las propiedades Decarburización Cambios metalúrgicos y en las propiedades Carburización Cambios metalúrgicos y en las propiedades Fragilización por precipitación de carburos Fisuras conectadas con la superficie Cambios metalúrgicos y en las propiedades Fisuras por recalentamiento Cambios metalúrgicos y en las propiedades Fragilidad por revenido Cambios metalúrgicos y en las propiedades Fragilidad a 475 C (885 F) Cambios metalúrgicos y en las propiedades Fragilidad por Fase Sigma y FaseChi Cambios metalúrgicos y en las propiedades Endurecimiento Formación de Microfisuras /microcavidades. Fisuras conectadas con la superficie y subsuperficiales. Cambios metalúrgicos y en las propiedades Esferoidización y Grafitización Formación de Microfisuras /microcavidades. Fisuras conectadas con la superficie y subsuperficiales. Cambios metalúrgicos y en las propiedades Fusión incipiente 290 MODELO PARA DETERMINAR LA PROBABILIDAD DE FALLA (POF) P E R D I D A D E C O N T E N C I O N TIPOS DE DAÑO • Pérdida de material generalizada o localizada • Fisuras superficiales • Fisuras subsuperficiales • Formación de microfisuras / microcavidades • Cambios metalúrgicos y de las propiedades del material • Cambios dimensionales • Blistering MECANISMOS DE DAÑO • Corrosión / erosión • Corrosión Bajo tensiones • Fatiga • Fatiga térmica • creep • Ataque por hidrógeno • Fragilidad al revenido • etc.. FACTORES DE DAÑO • Diseño • Construcción • Montaje • Operación • Mantenimiento • Historial Tolerancia del equipo al tipo de daño Velocidad de Daño / Susceptibilidad Técnicas de Inspección Alcance y Frecuencia MODULOS TECNICOS API 581 291 DESARROLLO DEL PLAN DE INSPECCIÓN • El propósito de un programa de inspección es definir y realizar aquellas actividades necesarias para detectar el deterioro en servicio de los equipos antes de que se produzcan las fallas • El programa de inspección debe sistemáticamente identificar: – ¿Qué tipo de daño se produce? – ¿Dónde debe detectarse? – ¿Cómo puede detectarse (Técnica de inspección)? – ¿Cuándo o con qué frecuencia debe inspeccionarse? 292 EFECTIVIDAD DE LAS TÉCNICAS DE INSPECCIÓN 293 DESARROLLO DEL PLAN DE INSPECCIÓN • El propósito de un programa de inspección es definir y realizar aquellas actividades necesarias para detectar el deterioro en servicio de los equipos antes de que se produzcan las fallas • El programa de inspección debe sistemáticamente identificar: – ¿Qué tipo de daño se produce? – ¿Dónde debe detectarse? – ¿Cómo puede detectarse (Técnica de inspección)? – ¿Cuándo o con qué frecuencia debe inspeccionarse? 294 LOS MÓDULOS TÉCNICOS EVALÚAN : • La velocidad de deterioro del material con el que esta construido el equipo. • La efectividad del programa de inspección para identificar y monitorear los mecanismos operativos de daño antes de que se produzca una falla 295 ESTIMACION DEL ESTADO DE UN EQUIPO: • El estado de un equipo puede estimarse por medio de: • Modelo de daño, basado en la velocidad o susceptibilidad de daño. • Ensayos No Destructivos 296 VELOCIDAD DE DAÑO ESPERADA • Cuando se identifica el mecanismo de daño es posible estimar la velocidad de daño a partir de datos publicados, ensayos de laboratorio, ensayos in-situ, experiencia con equipos similares, datos de inspecciones previas. 297 CONFIABILIDAD DE LOS DATOS DE VELOCIDAD DE DAÑO • BAJA CONFIABILIDAD: datos publicados, velocidades de corrosión de tablas, • MODERADA CONFIABILIDAD: Resultados de laboratorio que simulan las condiciones del proceso, cupones de corrosión. • ALTA CONFIABILIDAD; datos de inspecciones de campo, datos de cupones con mas de 5 años de experiencia en el proceso 298 DETERMINACIÓN DE LA EFECTIVIDAD DE LA INSPECCIÓN • Para determinar la efectividad de las técnicas de END para detectar el daño real presente en un equipo se consideran tres estados de daño: 299 CATEGORÍA DE DAÑO El daño real en el equipo “es mucho peor” que el estimado por los modelos o experiencia (inspección) Daño estado 3 El daño real en el equipo “es algo peor” que el estimado por los modelos o experiencia (inspección) Daño estado 2 El daño real en el equipo “no es peor” que el estimado por los modelos o experiencia (inspección) Daño estado 1 300 ALTA MODERADA BAJA Rango de velocidad de daño real 0,05 0,1 0,2 2 a 4 veces la velocidad de daño estimada 0,15 0,2 0,3 1 a 2 veces la velocidad de daño estimada 0,8 0,7 0,5 Velocidad estimada o menor CONFIABILIDAD EN LOS DATOS DE VELOCIDAD DE DAÑO 301 PROBABILIDAD DE QUE LOS RESULTADOS DE LA INSPECCIÓN DETERMINEN EL ESTADO REAL DEL DAÑO Categoría de efectividad de la inspección 0,33 0,27 0,2 0,1 0,01 Estado 3 2-4x 0,33 0,33 0,3 0,2 0,09 Estado 2 1-2x 0,33 0,4 0,5 0,7 0,9 Estado 1 <1x No efectiva Poco efectiva Satisfactoria Generalmente efectiva Muy efectiva Categoría de estado de daño 302 EFECTIVIDAD DE INSPECCION • EFECTIVIDAD POCO SATISFACTORIA • EFECTIVIDAD SATISFACTORIA • EFECTIVIDAD GENERALMENTE SATISFACTORIA • EFECTIVIDAD MUY SATISFACTORIA 303 Identifica anticipadamente el daño en servicio en el 33% de los casos E No efectiva Identifica anticipadamente el daño en servicio en el 40% de los casos D Poco efectiva Identifica anticipadamente el daño en servicio en el 50% de los casos C Satisfactoria Identifica anticipadamente el daño en servicio en el 70% de los casos B Generalmente efectiva Identifica anticipadamente el daño en servicio en el 90% de los casos A Muy Efectiva DESCRIPCIÓN CATEGORIA DE INSPECCION 304 Inspección visual externa NO EFECTIVA (33%) Inspección visual externa Ensayo con Martillo POCO EFECTIVA (40%) Inspección visual externa. Medición de espesores spot por ultrasonidos. EFECTIVIDAD REGULAR (50%) Inspección externa y visual interna parcial, y medición de espesores por ultrasonidos. GENERALMENTE EFECTIVA (70%) Inspección visual interna y externa, y medición de espesores por ultrasonidos. MUY EFECTIVA (90%) Corrosión generalizada CATEGORIAS DE INSPECCION 305 FRECUENCIA DE INSPECCION PARA CORROSION GENERALIZADA a (edad) . r (velocidad de daño) / t (espesor) Si ar/t >0,4 critico Ejemplo: 20 años x 0,1 mm/año/ 9,5 mm = 0,2 TMSF=400 NINGUNA INSPECCION TMSF = 210 1 INSPECCION GENERALMENTE SATISFACTORIA 306 EFECTO DEL PROGRAMA DE INSPECCIÓN EN LA PROBABILIDAD DE DAÑO • Para un determinado equipo, las técnicas de análisis y/o la opinión de un experto permiten estimar una velocidad de daño esperable y determinar cual puede ser el estado más probable del equipo en el momento del análisis. (estado actual) • La ejecución de ensayos permite comprobar el estado actual del equipo. • Sin embargo, los ensayos pueden ser inadecuados o insuficientes para asegurar que el estado de daño determinado sea realmente el verdadero estado del equipo. 307 TEOREMA DE BAYES • Empleando el Teorema de Bayes, se puede formalmente vincular los inciertos resultados de los ensayos con la información analítica o la opinión experta • Se posibilita calcular con mayor certeza el grado de daño que puede estar presente en el equipo 308 TEOREMA DE BAYES • Se supone que el espacio muestral esta compuesto de sucesos mutuamente excluyentes (estados de daño, dentro de los cuales esta el estado actual verdadero) y sucesos aleatorios (inspecciones) cuyos resultados son compatibles con cada uno de los estados de daño. 309 TEOREMA DE BAYES • Combina: – la probabilidad marginal p(A i ), que es la probabilidad que el equipo se encuentre en un estado esperado A i , – con la probabilidad condicional p(B k / A i ), que se presente el suceso B k si se presenta el suceso A i (efectividad de la inspección), – para dar una expresión de la probabilidad de que el equipo esté en un estado A i considerando que el equipo fue observado en el estado A k como resultado de la observación B k 310 TEOREMA DE BAYES Permite considerar el “valor” de una inspección en cuanto a mejorar la certidumbre de la velocidad de daño. Vincula la efectividad de la inspección (tipos de ensayos), la frecuencia de inspección y el número total de inspecciones con la “certidumbre” de la velocidad real de daño y/o el estado actual de daño 311 EJEMPLO PARA RECIPIENTE A PRESION 312 DATOS DEL EQUIPO ESTADO 1 Material A285 grC Tension de Rotura MPa 414 Tension de Fluencia MPa 260 Tensión Flow MPa 337 Tensión Admisible MPa 173 Espesor nominal t (mm) 9,50 Presion MPa 1,8 Diametro mm 1500 Veloc.Corrosión r (mm/año) 0,1 Sobreespesor Corrosión CA 1,6 Edad a (años) 20 ANALISIS DE UN RECIPIENTE SOMETIDO A PRESION 313 Resistencia vs Carga 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Años M P a Tensión Flow Vel.Corrosión 0,1 mm/año Vel.Corrosión 0,2 mm/año Vel.Corrosión 0,4mm/año Tensión Admisible 314 Frecuencia de falla vs. tiempo 0,00E+00 5,00E-03 1,00E-02 1,50E-02 2,00E-02 2,50E-02 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Años F r e c u e n c i a d e f a l l a Vel.Corrosión 0,1 mm/año Vel.Corrosión 0,2 mm/año Vel.Corrosión 0,4 mm/año 315 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0,1 0,2 0,4 VELOCIDAD DE CORROSION (mm/año) VIDA REMANENTE PARA DIFERENTES VELOCIDADES DE CORROSION (EQUIPO A: VIDA EN OPERACION 20 AÑOS) VIDA CONSUMIDA VIDA REMANENTE 316 3,37E-04 4,85E-03 8,19E-02 0,00E+00 9,10E-03 1,82E-02 2,73E-02 3,64E-02 4,55E-02 5,46E-02 6,37E-02 7,28E-02 8,19E-02 P R O B A B I L I D A D D E F A L L A 0,1 0,2 0,4 VELOCIDAD DE CORROSION (mm/año) PROBABILIDAD DE FALLA PARA DIFERENTES VELOCIDAD DE CORROSION (EQUIPO A: VIDA EN OPERACION 20 AÑOS) 317 3,37E-04 4,85E-03 8,19E-02 2,E-02 9,01E-03 0,00E+00 9,10E-03 1,82E-02 2,73E-02 3,64E-02 4,55E-02 5,46E-02 6,37E-02 7,28E-02 8,19E-02 P R O B A B I L I D A D D E F A L L A 0,1 0,2 0,4 VELOCIDAD DE CORROSION (mm/año) PROBABILIDAD DE FALLA PARA DIFERENTES VELOCIDAD DE CORROSION (EQUIPO A: VIDA EN OPERACION 20 AÑOS) PROBABILIDAD DE FALLA ANTES DE LA INSPECCION P.FALLA DESPUES DE LA INSPECCION PROBABILIDAD DE FALLA GENERICA X TMSF = PROBABILIDAD DE FALLA ESTIMADA PARA EVALUAR EL RIESGO 318 EFECTO DEL PLAN DE INSPECCION SOBRE EL NIVEL DE RIESGO 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Años T M S F - S u b f a c t o r M ó d u l o T é c n i c o NO INSPECCION ANTES DE LA INSPECCION DESPUES DE LA INSPECCION 319 EFECTIVIDAD Y FRECUENCIA DE INSPECCION • Baja efectividad de inspección • Satisfactoria efectividad de inspección cada 5 años • Alta efectividad de inspección cada 5 años Evol uci on del TMSF en el ti empo 1,00 10,00 100,00 1000,00 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 Año Coninspeccion Sin inspeccion Evol uci on del TMSF en el ti empo 1,00 10,00 100,00 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 Año Con inspeccion Sin inspeccion Evol uci on del TMSF en el ti empo 1,00 10,00 100,00 1000,00 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 Año Con inspeccion Sin inspeccion CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 320 TÉCNICAS PARA ELABORAR UN RANKING DE CRITICIDAD • Análisis de Riesgo Cualitativo • Análisis de Riesgo Semi - Cuantitativo • Análisis de Riesgo Cuantitativo. 321 Inspección Basada en Riesgo Análisis de Riesgo Cualitativo aplicable a un conjunto de equipos 322 ANALISIS DE RIESGO CUALITATIVO • Se emplea un cuestionario para evaluar probabilidad y consecuencias asociadas con un conjunto de equipos (5-20, 20-150, ó más de 150 equipos) y elaborar un ranking de criticidad preliminar. 323 EVALUACION DE LA PROBABILIDAD NIVEL 1 Se evalúan seis factores (Appendix A Part A) que influyen en la probabilidad de una pérdida importante: • EF – Factor de Equipamiento. 15 puntos max. • DF – Factor de Daño: 20 puntos max. • IF – Factor de Inspección: 15 puntos max. • CCF – Factor de Condición: 15 puntos max. • PF – Factor del Proceso: 15 puntos max. • MDF – Factor de diseño mecánico:15 puntos max. 324 CATEGORIA DE PROBABILIDAD NIVEL 1 5 51 - 75 4 36 – 50 3 26 – 35 2 16 – 25 1 0 –15 Categoría de Probabilidad Factor Probabilidad 325 DETERMINACIÓN DE LAS CONSECUENCIAS • Categoría de las Consecuencias (se evalúan en u$s) – Inflamables y Tóxicas, depende de la probabilidad de explosiones, nubes tóxicas etc. y de sus consecuencias. – Ambientales, dependientes de la masa disponible y de su velocidad de liberación. – Interrupción del negocio 326 EVALUACION DE LAS CONSECUENCIAS NIVEL 1 • La operación de refinerías y plantas petroquímicas tiene asociado dos peligros mayores: – Riesgo al fuego y explosión – Riesgo tóxico • Un análisis de consecuencias determina: – Damage Consequence Factor (Appendix A Part B) – Health Consequence Factor (Appendix A Part C) 327 CATEGORIA DE CONSECUENCIAS NIVEL 1 Health Consequence Factor ELEGIR LA MAYOR LETRA ENTRE AMBAS COLUMNAS CONSIDERAR QUE A ES BAJA Y E ES ALTA Damage Consequence Factor E D C B A Categoría de Consecuencia >40 30 – 39 20 – 29 10 – 19 <10 Factor Consecuencia E >70 D 50 – 79 C 35 – 49 B 20 – 34 A 0 –19 Categoría de Consecuencia Factor Consecuencia 328 Inspección Basada en Riesgo Análisis de Riesgo Semi Cuantitativo aplicado a un equipo individual 329 ANALISIS DE RIESGO NIVEL 2 • Con el objeto de simplificar las acciones, el análisis de riesgo de un equipo, denominado NIVEL 2 o Análisis Semi Cuantitativo, estima la probabilidad de falla directamente a partir del sub factor módulo técnico (TMSF) y considera las consecuencias sin tener en cuenta todos los riesgos, excluye riesgos ambientales y de interrupción del negocio. • El análisis de consecuencias puede ser cualitativo, semi cuantitativo o cuantitativo. 330 RBI PROGRAM FOR EACH HIGH RISK ITEMS SEMI QUANTITATIVE APPROACH THECNICAL MODULES THINNING STRESS CORROSION CRACKING FURNACE TUBE MECHANICAL FATIGUE BRITTLE FRACTURE EXTERNAL DAMAGE TMSF LIKELIHOOD CONSEQUENCE INSPECTION LEVEL INSPECTION INTERVALS INSPECTION PLAN FOR EACH HIGH RISK EQUIPMENT ITEMS 331 EVALUACION DE RIESGO NIVEL 2 • Para el equipo analizado y con el TMSF determinado es posible convertirlo en Categoría de Probabilidad, y si en paralelo se determina en forma cualitativa o cuantitativa la Categoría de Consecuencias es posible determinar el nivel de riesgo del equipo. 332 ANALISIS DE PROBABILIDAD SEMI CUANTITATIVO NIVEL 2 • Paso 1: Identificar mecanismos de daño empleando los Módulos Técnicos API 581 • Adelgazamiento / Corrosión (interna /externa) • Corrosión Bajo tensiones (SCC) • Metalúrgicos • Mecánicos • Paso 2: Determinar la velocidad /Susceptibilidad de daño (para cada mecanismo de daño) • Paso 3: Determinar el TMSF (Sub factor Módulo Técnico) (para cada mecanismo de daño) • Paso 4: Sumatoria de los TMSF • Paso 5: Determinar la Categoría de Probabilidad de Tabla de conversión 333 Table L-2 Screening Questions for Brittle Fracture Mechanisms If yes, to both proceed to L.10 4. Sigma Phase Embrittlement – Is the material an austenitic stainless steel? – Is the operating temperature between 1100 ºF and 1700 º F? If yes, to both proceed to L.10 3. 885 Degree Embrittlement (475º C) – Is the material a high chromium (>12%) ferritic steel? – Is the operating temperature between 700 ºF and 1050 º F? If yes, proceed to L.9 2. Temper Embrittlement – Is the material 1 ¼ Cr-1/2 Mo, 2 ¼ Cr-1/2 Mo, o 3 Cr-1 Mo? – Is the operating temperature between 650 ºF and 1070 º F? If yes, proceed to Question B If No, proceed to L.8, If yes , proceed to Question C 1. Low Temperature/Low Toughness Fracture A) Is the material C o low alloy steel? B) Do you know the MDTM (Minimum Design Metal Temperature)? C) Can the operating temperature under normal or upset conditions go below the MDMT? Action Screening Questions PREGUNTAS PARA DETERMINAR LA APLICABILIDAD DEL MODULO TÉCNICO DE FRACTURA FRAGIL 334 EJEMPLO SOBRE EL MÓDULO DE FRACTURA FRÁGIL - BF • Este Módulo establece un TMSF (factor de modificación de ocurrencia de falla) para equipos de proceso sujetos a Fractura Frágil • Datos básicos requeridos para el análisis: – Espesor, – Temperatura de operación, – Presión de operación, – Material (especificación y grado), – Tratamiento Térmico Post Soldadura. 335 CATEGORIA DE PROBABILIDAD NIVEL 2 5 > 1000 4 100 – 1000 3 10 – 100 2 1 – 10 1 <1 Categoría de Probabilidad Technical Module Subfactor TMSF 336 CATEGORIA DE INVENTARIO NIVEL 2 E La pérdida puede resultar en la desafectación total de la unidad D La pérdida puede resultar en la desafectación total del ítem del equipo evaluado, más > 10 de otros ítems del equipo C La pérdida puede resultar en la desafectación total del ítem del equipo evaluado, más 1 – 10 de otros ítems del equipo B La pérdida puede resultar en la desafectación total del ítem del equipo evaluado A La pérdida puede resultar en la desafectación parcial del ítem del equipo evaluado Categoría de Inventario Descripción (Esta es solo una de las tablas alternativas) 337 CATEGORIA DE CONSECUENCIAS NIVEL 2 E D C B A Categoría de Consecuencia Área promedio afectada corregida por probabilidad de falla < 10 ft2 10 - 100 ft2 100 - 1000 ft2 1000 - 10.000 ft2 > 10.000 ft2 338 MATRIZ DE RIESGO API A B C D E 1 2 3 4 5 BAJO P R O B A B I L I D A D ALTO CONSECUENCIAS 339 MATRIZ DE RIESGO (Clásica) A B C D E 5 4 3 2 1 BAJ0 P R O B A B I L I D A D ALT0 CONSECUENCIAS 2 10 -3 > x > 10 -6 3 10 -2 > x > 10 -3 4 10 -1 > x >10 -2 5 x >10 -1 1 x <10 -6 Categoría de Probabilidad Frecuencia de falla 340 2 1 – 10 3 10 – 100 4 100 – 1000 5 > 1000 1 <1 Categoría de Probabilidad Technical Module Subfactor TMSF MATRIZ DE RIESGO API 581 (Análisis Simplificado de probabilidad) A B C D E 5 4 3 2 1 BAJ0 P R O B A B I L I D A D ALT0 CONSECUENCIAS Probabilidad de Falla del equipo = Prob. Falla Genérica x TMSF Ej.: Equipo nuevo p = 1x10 -4 Equipo con 20 años sin inspección p = 1 x 10 -4 x 400 = 4 x10 -2 con 1 inspección satisfactoria p = 1 x 10 -4 x 210 = 2 x10 -2 con 1 inspección muy satisfactoria p = 1 x 10 -4 x 15 = 1 x10 -3 341 Inspección Basada en Riesgo Análisis de Riesgo Cuantitativo aplicable a un equipo individual 342 ANALISIS DE RIESGO CUANTITATIVO • Se emplea para evaluar el riesgo de un equipo, • Se evalúa la probabilidad a partir de una probabilidad genérica corregida por factores propios de la instalación, del equipo y de la gestión, entre los que se emplea el Subfactor Módulo Técnico (TMSF) y el factor obtenido evaluando la gestión de riesgos. • Las consecuencias se determinan en forma muy detallada. 343 ANALISIS DE LA PROBABILIDAD DE FALLA ANALISIS DE RIESGO CUANTITATIVO 344 Determinación de la probabilidad de falla • Independientemente de la metodología empleada (aproximación cuali o cuantitativa) la probabilidad de falla se determina en el RBI a partir de dos consideraciones: – Mecanismos de daño y velocidades de daño de los materiales de los equipos, resultantes de su servicio en el ambiente operativo (interno y externo) – Efectividad del programa de inspección para identificar y monitorear los mecanismos de daño de manera que el equipo pueda ser reparado o reemplazado antes de que falle 345 ANÁLISIS DE OCURRENCIA DE FALLAS • El Análisis de ocurrencia de fallas utiliza una base de datos de frecuencia de fallas por tipo de equipos “genérico”, modificada por dos factores que reflejan las diferencias identificables del equipo particular analizado. 346 Frecuencias de Falla Genéricas 347 EQUIPMENT MODIFICATION FACTOR • Los dos factores utilizados para modificar los datos genéricos de ocurrencia de falla son: – Equipment Modification Factor (refleja las condiciones de operación de cada item (TMSF) – Managment Modification Factor (prácticas de gestión que afectan la integridad mecánica del equipo). 348 CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 349 ANALISIS DE PROBABILIDAD FRECUENCIA AJUSTADA = FRECUENCIA GENERICA X F E X F M Mantenimiento Servicio corrosivo Servicio sucio Subfactor Módulo Técnico -Corrosión -Corrosión bajo tensiones - Ataque por hidrógeno a Alta temp. - Fractura frágil -Fatiga mecánica (piping) FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor universal Subfactor mecánico Subfactor de proceso Velocidad de daño Efectividad de la inspección Complejidad del equipo Complejidad del piping Código de construcción Ciclo de vida Factor de Seguridad Monitoreo de vibraciones Condición de la planta Clima frío Actividad sísmica Continuidad Estabilidad Válvulas de alivio 350 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E TMSF – TECHNICAL MODULE SUBFACTOR • TMSF Final = TMSF Thinning + TMSF SSC TMSF HTHA + TMSF Fatigue + TMSF BF + TMSF Lining + TMSF External • Se determina el sub-factor modulo técnico (TMSF) para cada modo de falla. Los valores calculados para cada modo de falla se suman. • El valor final corresponde a una medida de la probabilidad de falla. • Estrictamente corresponde al factor en que se debe incrementar la probabilidad de falla genérica correspondiente al equipo. 351 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Universal USF 352 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Universal USF 353 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Universal USF 354 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Mecánico MSF 355 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Mecánico MSF 356 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Mecánico MSF 357 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Mecánico MSF 358 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Mecánico MSF 359 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Mecánico MSF 360 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Proceso PSF 361 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Proceso PSF 362 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Proceso PSF 363 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Proceso PSF 364 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Proceso PSF 365 FACTOR DE MODIFICACION POR EQUIPO F E Subfactor Proceso PSF 366 MANAGMENT MODIFICATION FACTOR • El Apéndice D “Workbook for Management Systems Evaluation” contiene un procedimiento de auditoría con 101 preguntas sobre aspectos administrativos, contractuales, seguridad, integridad mecánica, procedimientos operativos, entrenamiento, respuesta a emergencias, investigación de incidentes, etc. • El puntaje total máximo para la totalidad de las preguntas es de 1000 puntos. 367 “Workbook for Management Systems Evaluation” Actual Score 5 Cuando se cambian los materiales o el equipamiento por medio de un reemplazo durante el mantenimiento, ¿Existe un sistema formal de revisión de cualquier cambio metalúrgico para asegurar que el nuevo material es adecuado para el proceso? 4.6 Possible Score 4. Management Change 368 “Workbook for Management Systems Evaluation” Actual Score 10 ¿Existen y se utilizan procedimientos de control de calidad para asegurar que todos los materiales identificados cumplen con las especificaciones cuando son recibidos o utilizados? 2.2 Possible Score 2. Process Safety Information 369 EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE GESTIÓN DE RIESGOS (F M ) 370 Factor de Evaluación del Sistema de Gestión 371 DETERMINACION CUANTITATIVA DE LA FRECUENCIA DE FALLA F M Determinar Factor Gestión PSF Determinar Subfactor Proceso F E = TMSF + USF + MSF + PSF Determinar Factor Equipamiento MSF Determinar Subfactor Mecánico F A = F G x F E x F M FRECUENCIA DE FALLA AJUSTADA USF Determinar Subfactor Universal TMSF Determinar Subfactor modulo técnico F G Frecuencia de Falla genérica Tipo de Equipo 372 ANALISIS DE CONSECUENCIAS ANALISIS DE RIESGO CUANTITATIVO 373 Determinación de las Consecuencias • Independientemente de la metodología empleada (aproximación cuali o cuantitativa) las consecuencias de la falla se determina en el RBI a partir de los siguientes factores: – Eventos Inflamables (Incendio y Explosiones) – Liberación de sustancias tóxicas – Liberación de otros fluidos peligrosos (vapor, ácidos, agua caliente, etc.) – Consecuencias ambientales. – Consecuencias a la producción (Interrupción del negocio). – Impacto del mantenimiento y reconstrucción 374 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS • Determinación de un fluído representativo y sus propiedades. • Selección de un conjunto de tamaños de orificios, para determinar el rango posible de consecuencias • Estimación de la cantidad total de fluído disponible para ser emitido • Estimación del caudal potencial de emisión • Definición del tipo de emisión, para modelar la dispersión y las consecuencias • Selección de la fase final del fluído (gas o líquido) • Evaluación de las respuestas a la pérdida (sistemas de detección, aislación y mitigación) • Determinación de las consecuencias de la emisión 375 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 1.- DETERMINACION DEL FLUIDO REPRESENTATIVO Propiedades principales: Punto de Ebullición Normal Peso molecular Densidad Propiedad mezcla = Σ x i Propiedad i donde es x i : fracción molar 376 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 2.- SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE ORIFICIO TAMAÑO RANGO VALOR REPRESENTATIVO Pequeño 0 - 1/4" 1/4" Mediano 1/4 - 2" 1" Grande 2 - 6" 4" Rotura > 6" diámetro del equipo, hasta 16" 377 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 3.- ESTIMACION DE LA CANTIDAD DE FLUIDO DISPONIBLE PARA EMISION • Grupo de inventario 378 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 4.- ESTIMACION DEL CAUDAL DE LA EMISION • Emisión instantánea (forma una nube o pileta) • Emisión continua (forma una elipse alargada) • Caudal = F( propiedades físicas del material, fase inicial, condiciones de proceso, tamaño de orificio) 379 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 5.- DETERMINACION DEL TIPO DE EMISION Orificio pequeño? Calcular cantidad emitida en 3 min. > 10.000 lb? INSTANTANEA CONTINUA Si No 380 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 6.- DETERMINACION DE LA FASE FINAL DEL FLUIDO La dispersión del fluido después de la emisión depende de la fase en el medio ambiente . Fase del fluido bajo condiciones operativas Fase bajo condiciones ambientales Fase para el cálculo de las consecuencias gas gas modelar como gas gas líquido modelar como gas líquido gas modelar como gas, excepto que el punto de ebullición sea superior a 80ºF líquido líquido modelar como líquido 381 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 7.- EVALUACION DE LAS RESPUESTAS A UNA PERDIDA Parámetros evaluados: Duración de la emisión Contención del derrame Evaluación cualitativa de los sistemas de detección y aislación Estimación de la duración de la emisión, incluyendo: Tiempo para detectar la pérdida Tiempo para analizar el incidente y decidir la acción correctiva Tiempo para completar las acciones correctivas . 382 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 8.- DETERMINACION DE LAS CONSECUENCIAS Consecuencias inflamables: Dispersión segura Fuego en jet Explosión Flash Bola de fuego Fuego en pileta Consecuencias tóxicas Consecuencias ambientales Interrupción del negocio . 383 DETERMINACIÓN DEL ÁREA AFECTADA POR LAS CONSECUENCIAS • El área dentro de la cual el equipamiento puede ser dañado • El área dentro de la cual pueden ocurrir muertes. • El área dentro de la cual la concentración de tóxicos puede ser crítica 384 ANALISIS DE LAS CONSECUENCIAS 9.- EVALUACION ECONOMICA DEL RIESGO Se considera: - Costo de reparación o reemplazo del equipo - Perdida de producción por la reparación - Costos asociados a daños a personas - Costos de la limpieza ambiental . 385 Costo de reparación o reemplazo del equipo • El costo de una falla producida en el equipo evaluado se evalúa independientemente de que tenga un área de daño asociada. • Se considera el costo asociado a cada orificio equivalente de perdida para cada ítem. • Un orificio pequeño en una cañería se puede reparar sin impacto en la producción. • La Tabla 7- 25 muestra el costo de la reparación o reemplazo asociado con los equipos dañados para cada escenario (orificio). Equipos de acero al carbono. • El costo de la reparación o reemplazo no refleja el costo de instalación del equipo debido a que la soportación etc. sigue siendo empleada. • La Tabla 7-26 presenta los factores de corrección por material. 386 387 388 Daño a otros equipos vecinos • Para obtener el costo del daño a otros equipos vecinos se emplea un costo promedio del equipamiento referido a toda la planta (Ej. u$s 550/ft 2 ) multiplicado por el área dañada. 389 Pérdida de producción por la reparación • La Tabla 7-27 muestra el tiempo de producción perdido asociado con fallas en los diferentes equipos. • Debe considerarse el costo de la interrupción del negocio correspondiente a los otros equipos vecinos dañados dentro del área afectada. 390 391 392 Costos asociados a daños a personas • Densidad de población constante para toda la unidad (Ej. Una persona afectada por cada10.000 ft2) • Costo por individuo afectado (muerte) (Ej. 10.000.000 u$s por individuo) 393 Costos de la limpieza ambiental • Las consecuencias ambientales son consideradas como un costo. • API 581 presenta un método simplificado para considera los costos de limpieza ambiental, dentro de los asociados a la interrupción del negocio e incluido dentro de la evaluación económica del riesgo. • El usuario tiene la opción de considerar o no el costo de limpieza ambiental. Por default no se calcula (se considera que existen dispositivos para contener las perdidas) 394 Determinación del costo de limpieza ambiental para equipos (excepto fondos de tanques) • Solo se recomienda calcular para el caso de perdidas de fluidos con estado final como líquidos y que no sea probable su auto ignición, con punto de ebullición superior a 200°F líquidos • Determinar si la emisión es continua o instantánea • Para continua calcular la duración con Tablas 7-6 y 7-7 • Determinar la cantidad de liquido emitido menos la que se espera se evapore en 24 horas (Tabla 7-20). • Multiplicar la cantidad de fluido remanente en agua o suelo por el costo de su limpieza se obtiene el costo de la limpieza ambiental • El costo de la limpieza ambiental por la frecuencia de ocurrencia ajustada por el TMSF total para el orificio determina el riesgo. • El resultado se corrige multiplicándolo por 0,90 para considerar perdida por ignición que no contamina 395 Cálculo de la Probabilidad de Falla Frecuencia ajustada = Frecuencia genérica x F E x F M 396 Cálculo del Riesgo (A. Cuantitativo) • Se definió que el Riesgo para un dado escenario se calcula como: • R e = C e . F e (Consecuencias / Año) e = escenario C e = Consecuencias (m 2 or $/ evento) F e = Probabilidad de falla (evento / Año) • El Riesgo de un equipo corresponden a la suma de los riesgos de todos los escenarios evaluados: • Riesgo equipo = Σ e R e (m 2 or $/ año) 397 Ejemplo de Cálculo del Riesgo de un equipo (A. Cuantitativo) 0,29 Riesgo Total del Equipo 0,13 130.000 1,0x10 -6 Rotura 0,0289 17.000 1,7x10 -6 Orificio 4 in 0,1275 7.500 1,7x10 -5 Orificio 1 in 0,0037 540 6,9x10 -6 Orificio ¼ in Sq.ft/year Área dañada Sq.ft Frecuencia Ajustada (por año) RIESGO Consecuencias Probabilidad Escenario 398 Probabilidad de una consecuencia específica • La determinación de la probabilidad de ocurrencia de una consecuencia específica utiliza un árbol de eventos. • Ej. Equipo conteniendo hidrocarburos. • Se comienza con la probabilidad de falla, 10 -3 fallas por año (probabilidad de que se produzca una perdida por un orificio dado). • La probabilidad que se produzca una consecuencia especifica, por ejemplo fuego, es el producto de la probabilidad de pérdida por la probabilidad de ignición: P incendio = P falla x P ignición = 10 -3 x 10 -2 = 10 -5 por año • La probabilidad que no se produzca fuego es 1 - 10 -5 por año = 0,99999 por año 399 Riesgo para una consecuencia especifica • El riesgo para el escenario de incendio resulta, si se considera que las consecuencias de un incendio se estiman en $ 1x 10 7 : • Riesgo = Probabilidad x Consecuencias • Riesgo incendio = 1 x 10 -5 por año x $1 x 10 7 = $100/año • Ver “A comparison of Criteria for Acceptance of Risk” Pressure Vessel Research Council. ASME, 2000. 400 Gestión del Riesgo • Basados en el ranking de criticidad y en el análisis y evaluación del riesgo surge que el estado de un equipos puede ser: • Aceptable, no requiere posteriores tareas de mitigación (reparaciones, reemplazo, cambios, etc.) u otras acciones necesarias. • No aceptable, requiere: – Decommission: ¿El equipo realmente es necesario para soportar la operación de la unidad? – Monitoreo por Inspección: ¿Resulta costo efectivo implementar un programa de inspección, con las reparaciones que surjan de sus resultados, capaz de reducir riesgos a un nivel aceptable? – Mitigación de Consecuencias: ¿Pueden tomarse acciones para minimizar las consecuencias de las fallas? – Mitigación de Probabilidad: ¿Pueden tomarse acciones para minimizar la probabilidad de las fallas? 401 Gestión de Riesgos con RBI • Gestión de Riesgo por reducción de incertidumbres a través de Inspección. • Gestión de Riesgos por actividades de mitigación a partir de resultados de las inspecciones • Evaluación de discontinuidades por API 579 (aptitud para el servicio) con acciones de reemplazo o reparaciones. • Modificación del equipo, rediseño y rerating • Aislación para emergencias (válvulas operación remota) • Despresurización para emergencias • Modificación del proceso • Reducción de inventario • Empleo de cortinas de agua 402 Inspección Basada en Riesgo Determinación del ranking de criticidad de equipos 403 TECNICAS PARA ELABORAR UN RANKING • API 581 emplea el análisis cualitativo para elaborar un ranking inicial de criticidad de equipos. • Se divide al sistema o planta en conjuntos de equipos y se aplica el análisis cualitativo, asignandole a cada equipo el nivel de riesgo del conjunto. • Se pueden utilizar los resultados de análisis HAZOP u otros métodos cualitativos • Cuando se realiza un análisis semi cuantitativo a un equipo se actualiza el ranking de criticidad 404 Inspección Basada en Riesgo Desarrollo e implementación de un programa de inspección para reducir riesgos 405 DESARROLLO DEL PLAN DE INSPECCIÓN i - ¿Qué tipos de daño deben buscarse por equipo?. Mecanismos de daños y tipos de daños para cada equipo. Velocidad de propagación de los daños para cada equipo. Tolerancia de cada equipo a los tipos de daños definidos ii. ¿Dónde se deben buscar los posibles daños en cada equipo? iii. ¿Cómo se deben buscar los posibles daños en cada equipo? ¿Qué técnicas de inspección se deben utilizar?. Probabilidad de detectar daño y predecir el estado de daño futuro con las técnicas de inspección, basada en la efectividad de las técnicas de END para detectar los distintos tipos de daño. iv. ¿Cuándo o con qué frecuencia de debe inspeccionar? v. Para los equipos de alto riesgo (de acuerdo con los ítem anteriores) definir un Plan de Inspección para reducir el riesgo vi. Para los equipos de bajo riesgo evaluar planes opcionales para optimizar la cantidad de inspección requerida. 406 PLANIFICACION DE LAS INSPECCIONES • El método de planificación varía según sean los mecanismos de daño operativos. • Por ejemplo, el mecanismo de pérdida de espesor implica que el equipo tiene una vida finita durante la cuál es inspeccionable. • La Corrosión Bajo tensiones, si es detectada, no implica que el equipo tenga una vida remanente determinada. 407 PROGRAMA DE INSPECCION BASADO EN RIESGO BASE DE DATOS DE PLANTA PRIORIZACION BASADA EN RIESGO PLANIFICACION DE LA INSPECCION RESULTADOS DE LA INSPECCION APTITUD PARA EL SERVICIO ACTUALIZACION DE LA INSPECCION AUDITORIA DEL SISTEMA PROGRAMA DE MEJORA CONTINUA 408 IMPLEMENTACION DEL RBI - FASE I • DEFINICION DEL GRUPO DE TRABAJO • CAPACITACION • ADAPTACION DEL SOFTWARE • DEFINICION DEL SISTEMA • Establecer los Limites Físicos del Sistema – Nivel Plantas multi unidades • Nivel Unidades de proceso – Nivel Sistemas o grupos de equipos • Nivel Ítems (Equipos Recipientes, Bombas, Compresores, y Cañerías) • Nivel sub componentes (segmentos de cañerías, tubo intercambiador) • Establecer los Límites Operativos del Sistema • RECOLECCION DE DATOS • IDENTIFICACION DE PELIGROS • EVALUACION DEL SISTEMA DE GESTION DE RIESGOS • ANALISIS DE RIESGOS CUALITATIVO DEL SISTEMA Y SUBSISTEMAS • RANKING DE CRITICIDAD • ELABORACION DE PLANES DE INSPECCION GENERICOS PARA EQUIPOS DE BAJO RIESGO 409 Datos requeridos para el RBI • Algunos datos requeridos son: – Tipo de equipos – Materiales de construcción de los equipos y dimensiones – Registros de inspecciones, reparaciones y reemplazos – Composición de los fluidos – Inventario de fluidos – Condiciones de Operación – Sistemas de Seguridad – Mecanismos de daño, velocidades y severidad – Densidad de personal – Datos de recubrimientos, cladding y aislación – Costos de interrupción del negocio – Costo de reemplazo de equipos – Costos de remediación ambiental 410 IMPLEMENTACION DEL RBI - FASE II • ANALISIS DE RIESGOS SEMICUANTITATIVOS DE CADA EQUIPO DE ALTO RIESGO • ELABORACION DE PLANES DE INSPECCION PARA EQUIPOS DE ALTO RIESGO 411 IMPLEMENTACION DEL RBI - FASE III • CONSOLIDACION Y MEJORA CONTINUA • EJECUCION DE INSPECCIONES • EVALUACION DE RESULTADOS • EVALUACION APTITUD PARA EL SERVICIO • REVISION DEL RANKING DE CRITICIDAD • ANALISIS DE FALLAS • REVISION PLANES DE INSPECCION 412 HIGH RISK ITEMS SEMI QUANTITATIVE APPROACH QUALITATIVE APPROACH SYSTEM 1000 EQUIPMENT ITEMS MANAGEMENT SYSTEMS EVALUATION SYSTEM UNIT 20-150 ITEMS UNIT 5-20 ITEMS LOW RISK ITEMS GENERIC INSPECTION PLAN FINAL RISK RATING RBI PROGRAM PHASE I 413 RESULTADO DEL ANALISIS DE RIESGO PARA UNA UNIDAD 414 415 RBI PROGRAM PHASE I LOW RISK ITEMS GENERIC INSPECTION PLAN Column Filter Fin / Fan Coolers Heat Exchanger Preassure Vessels Reactor Atmospheric Storage Tank Piping INSPECTION PROCEDURES •Thinning •Cracking VT UT PT MT RT AE A B 0º= 1 90º =2 0º= 1 h/2 h/2 h L o n g A B C D 1 3 2 E 3 1 2 D e x t Vista desde la conexión principal 1 2 3 Vista desde el cabezal superior 416 RBI PROGRAM PHASE II FOR EACH HIGH RISK ITEMS SEMI QUANTITATIVE APPROACH FINAL RISK RATING THECNICAL MODULES THINNING STRESS CORROSION CRACKING FURNACE TUBE MECHANICAL FATIGUE BRITTLE FRACTURE EXTERNAL DAMAGE TMSF LIKELIHOOD CONSEQUENCE INSPECTION LEVEL INSPECTION INTERVALS INSPECTION PLAN FOR EACH HIGH RISK EQUIPMENT ITEMS 417 RBI PHASE II ONLY FEWHIGH RISK ITEMS QUANTITATIVE APPROACH FINAL RISK RATING TMSF LIKELIHOOD ANALYSIS CONSEQUENCE ANALYSIS INSPECTION LEVEL INSPECTION INTERVALS INSPECTION PLAN FOR EACH HIGH RISK EQUIPMENT ITEMS GENERIC FAILURE FREQUENCY X EQUIPMENT FACTOR X MANAGEMENT SYSTEM FACTOR 418 EJECUCION DE LA INSPECCION MANTENIMIENTO REACTIVO • APTITUD PARA EL SERVICIO • VIDA REMANENTE • REPARACION • RERATE • REEMPLAZOS • ACCIONES DE MITIGACION ELABORACION DE LOS PLANES DE INSPECCION BASADOS EN RIESGO MEJORA CONTINUA AJUSTAR PLANES DE INSPECCION ENTRENAR AL PERSONAL ACTUALIZAR RANKING DE RIESGOS POR EQUIPOS EVALUACION DE LOS RESULTADOS DE LA INSPECCION ANALISIS DE FALLAS DETECCION DIAGNOSTICO CORRECCION RBI PROGRAM PHASE III 419 Contenido • ALCANCE • FUNDAMENTOS TECNICOS • EXPERIENCIAS DE APLICAR PROGRAMAS DE INSPECCION BASADA EN RIESGO • CONCLUSIONES CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 420 EXPERIENCIA EN LA IMPLEMENTACIÓN DEL RBI • CTI Solari y Asociados SRL (Argentina) provee servicios de ingeniería para la implementación de sistemas RBI en las siguientes instalaciones industriales: – REPSOL YPF(Unidad Económica Loma La Lata, Neuquén): • LTS 1 LLL, (implementado) • LTS 2 LLL, (implementado) • Aminas (implementado) • Turboexpander (en implementación) • Yacimiento Sierra Barrosa Plantas Dew Point y LTS (en implementación). – REPSOL YPF RLP Refineria La Plata, Buenos Aires: • Plantas Ácidas RLP, (implementado) • Topping C, (implementado) • PDA Desafaltado con Propano (implementado) • Gascon Cracking Catalitico (implementado) • Cracking Catalitico (en implementación) – REPSOL YPF CIE, Complejo Industrial Ensenada, (en implementación) – PROFERTIL (REPSOL YPF AGRIUM) , Planta Fertilizantes, Bahía Blanca (implementado) – Pan American Energy LLC (BP) • Tierra del Fuego, • Golfo San Jorge, • Neuquén, • Acambuco y • Petrolera Chaco (Bolivia). (Parcialmente implementado). – PETROBRAS ARGENTINA /PERU y BOLIVIA • Yacimiento Entre Lomas, Compresoras y LTS, Neuquén (implementado) • Yacimiento Sierra Chata, Aminas, Membrana, Dew Point (implementado) • Yacimiento El Cóndor , LTS y Dew Point (en implementación) • PETROBRAS PERU (Talara) (realizado solo Curso Capacitacion) – PLUSPETROL Yacimiento Ramos, Tartagal, Salta, Planta Vanson LTS, (implementado) – PLUSPETROL PERU Yacimiento Camisea P.Malvinas y Pisco (en implementacion) – ACINDAR, Empresa Siderurgica, Villa Constitución, Santa Fe, Sistemas de izaje (Descargador de Mineral Hitachi, Puentes Grúas, Grúas Colby, etc.) CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 421 CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 422 CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 423 CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. Evaluación del sistema de gestión de riesgos 424 PLANTA MOTOCOMPRESORA 425 426 427 PI V-1A PLANTA UNIDAD EQUIPO DESIGNACION FECHA 27/10/2002 Observaciones Dimension-e x l x d(mm) Material Base Recubrimiento interno Presión diseño (Kg/cm2) Temp.de diseño (ºC) PROCEDIM. DE INSPECCION M A XIM O INTERVA LO DE INSP ECCION ( A ÑOS) OBSERV. PI 101 3 PI 102 3 PI 104 3 PI 105 3 3 NOTAS UT Ultrasonido AE PT Líquidos Penetrantes EC Corrientes de Eddy MT Partículas Magnéticas RT Exámen Radiográfico VT Inspección Visual ESPESORES US ENSAYORT INSPECCIONES PREVIAS PROXIMA INSPECCION 2002 2002 2002 2002 2002 TUBOS 2000 VISUAL EXTERIOR VISUAL SOPORTES CORROSIÓN LOCALIZADA ACTIVIDADES DEINSPECCION VISUAL PLACA MODOS DEFALLAS POTENCIALES OREPORTADOS Aislación HISTORIAL DEREEMPLAZOS (REPARACIONES) NO NO Tratamiento térmico post soldadura PWHT VANSON Fluído GAS + HIDRCARBUROS + AGUA SEPARADOR DE ENTRADA V-1A V-1A INFORMACION DE DISEÑO LADOTUBO LADOENVOLVENTE Año deconstrucción Sobre espesor C.A. (mm) 44,45x x1068 SA516GR 70 1979 ASME VIII D1 Código NO 98 60 N/A 1,6 N/A N/A Emisión Acústica EN PARADAOCTUBRE 2002SE REALIZAREPARACION POR RECARGUE DE ZONACON ADELGAZAMIENTO REQUERIMIENTOS PARA OPERACIONES DE MANTENIMIENTO INSTRUCCIONES PARA LOS INSPECTORES INSPECCION BASADAEN RIESGO PLAN DE INSPECCION POR EQUIPO CTISolari & Asoc. Hoja 1 de 2 VOLVER IMPRIMIR PI V-1A PLANTA UNIDAD EQUIPO DESIGNACION FECHA 27/10/2002 DESCRIPCION ENSAYO DETALLES OBSERV CONEXIÓN PI 105 CABEZAL IZQUIERDO ENVOLVENTE PASA HOMBRE CONEXIÓN CONEXIÓN CABEZALDERECHO PI 105 PI 105 PI 105 N4 PI 105 PI 105 PI 105 PI 105 CONEXIÓN COMPONENTE N1 N2 N3 VANSON SEPARADOR DE ENTRADA V-1A V-1A REFERENCIAS SOBRE SOLDADURAS Y ESPESORES Cder Cizq ENV PH INSPECCION BASADAEN RIESGO PLAN DE INSPECCION POR EQUIPO CTI Solari & Asoc. Hoja 2 de 2 VOLVER IMPRIMIR PEGARGRAF 428 Acciones de mitigación promovidas por el RBI • Además del Plan de Inspección el proceso RBI promueve acciones de mitigación tales como: – Modificación de procesos y procedimientos de operación para minimizar riesgos – Reducción de la probabilidad de ocurrencia de fallas promoviendo cambios de materiales, removiendo aislación innecesaria para evitar CUI, – Reducción de inventarios para minimizar consecuencias, 429 Inspección Basada en Riesgo Conclusiones 430 INSPECCIÓN BASADA EN RIESGO • Metodología costo efectiva que contribuye a desarrollar un plan de inspección y mantenimiento. • El proceso RBI minimiza riesgos, mejora la seguridad, evita perdidas de contención y minimiza perdidas económicas • Estrategia que permite la toma de decisiones con datos inciertos o insuficientes • Prioriza las acciones correctivas • Optimiza las necesidades y costos de inspección y mantenimiento, – eliminando inspecciones innecesarias o inefectivas, – reduciendo o eliminando la inspección de ítems de bajo riesgo, – sustituyendo métodos intrusivos por monitoreo on line o no invasivos, – sustituyendo frecuentes inspecciones poco efectivas por inspecciones menos frecuentes mas efectivas. • Contribuye a extender la vida de la planta. • Reduce el mantenimiento reactivo. • RBI satisface los requerimientos ambientales y de salud ocupacional, tanto provenientes de las regulaciones internacionales como de las aseguradoras. 431 CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. Definir el Sistema Identificar peligros Evaluar Sistema Gestión de Riesgos HAZOP IBR API 581 A. Cualitativo FMEA/ RCA IBR API 581 A. S. Cuantitativo/ Cuantitativo Analizar Modos de Falla Lógica de Decisión Para desarrollar Tácticas de Mantenimiento Tácticas de Mantenimiento / Planes de Inspección 432 NO SI NO NO SI SI SI NO NO NO SI SI NO SI NO NO SI NO SI Determinaciónde las Tácticas Genéricas de Mantenimiento. PLAN DE INSPECCION EFECTIVIDAD “MUY SATISFATORIA” ¿Esta incluido enel Ranking de Riesgos IBR API 581? ¿Es de Riesgo Bajo? Determinaciónde las Tácticas Genéricas de Mantenimiento. PLAN DE INSPECCION EFECTIVIDAD“SATISFATORIA” Frecuencia. 5años Seleccione un Equipo Análisis de Riesgo Semi-cuantitativo y/o Cuantitativo, IBR API 581, para elaborar el PLAN DE INSPECCION del Equipo definiendo EFECTIVIDAD y FRECUENCIA EL EQUIPO CONTINUA EN SERVICIO EL EQUIPO SALE DE SERVICIO REEMPLAZO EL EQUIPO CONTINUA EN SERVICIO POR TIEMPO DETERMINADO CON LIMITACIONES OPERATIVAS Y PLANES DE CONTINGENCIA Ejecutar las inspecciones Evaluar los resultados de las inspecciones ¿Se detectaron discontinuidades / daños? ¿Sonaceptables por el Código deFabricación? Analizar Aptitud para el Servicio y Vida Remanente con API RP 579 ¿Sonaceptables por API RP 579 yla Vida Consumida <60%;? ¿Puede continuar en servicio enla condición actual? ¿Es posible incluirlo enel Ranking? Análisis de Riesgo Cualitativo IBR API 581 Elaborar Plan de Inspección /Monitoreo y Planes de Contingencia según API RP 579 REPARACION ¿Puede Repararse? NO ¿Existen datos para IBR? Evaluación API RP 579 para determinar vida remanente en la condición actual ¿Rehabilita completamente al equipo? SI 433 434 435 436 CTI •Análisis de Riesgos •Análisis de Fallas •Ingeniería Mecánica •Ingeniería de Materiales •Gestión de Mantenimiento •Análisis de Vida Remanente •Inspección Basada en Riesgo •Ingeniería de Calidad •Ingeniería de Soldadura •Capacitación Sol uc i ones t ec nol ógi c as Orientadas a minimizar los riesgos de ingeniería de su empresa Florida 274 piso 5 oficina 51 (1005) Buenos Aires – Argentina - Tel/Fax (54 11) 43262424 – e-mail: [email protected] www.ctisolari.com.ar Consultores de Tecnología e Ingeniería Solari y Asociados S.R.L. 437 Dr.-Ing. Mario Solari Ing. Mecanico. Dr. Ingenieria ASME Authorized Global Instructor Socio Gerente Calidad, Inspección Ensayos Dr.-Ing. P. Bilmes Ing. Metalúrgico. Dr. Ingenieria Ing. Jose Sarutti Ing. Metalúrgico Servicios de Capacitación/ Eventos Contador Orlando Marano Sr. Carlos Paz Sr. Santiago Conti Sr. Ezequiel Azcarsa • Ing. Juan Carlos Paiz Ing. Mecánico. Espec. Mantenimiento • Ing. Luciano Dominguez Ing. Metalúrgico Inspector IRAM IAS Nivel III • Ing. Cristian Guerrero Ing. Materiales. • Ing. Gustavo Guaytima Ing. Materiales Master Soldadura (USA) • Ing. Sebastian Corbellini Ing. Materiales • Dra. Erika Welti Ing. Materiales, Dra. Ciencia y Tec. K-B Engineering Cálculos FEA Dr.Ing. G.Sánchez Sarmiento Srta. Monica Pizzi Ing. A. Lestón END CURSOS ASME Ing. Raúl López Apoderado. Ing. Mecánico Certified Quality Auditor (American Society for Quality) Ingenieria Mecánica Ing. M. Mizdrahi Ing. Aeronáutico Sr. Andrés Araya Análisis de Fallas Comercialización Marketing, Ventas, Desarrollo Nuevos Servicios Secretaria Administración y Finanzas Servicios Tecnológicos CTI Solari y Asoc. SRL •Ing. Ricardo Jais Dr. Química. Especialista Seguridad e Higiene Materiales plásticos •Ing. Agustin Garcia Inspector IRAM IAS Nivel III •Ing. Carlos Irrazabal Inspector IRAM IAS N II •Ing. Eduardo Schiaffino Inspector IRAM IAS N II •Ing. Marco Perrone Inspector IRAM IAS N II •Sr. Gustavo Marffia Inspector IRAM IAS N II •Sr. Jose Tonini Inspector IRAM IAS Nivel II •Ing. Carlos Lorenzo Inspector IRAM IAS Nivel II Inspección Basada en Riesgo Análisis de Integridad Estructural/ Tec. Soldadura SIBARSA Desarrollo Software Ing. Miguel Kurlat Director. Ingeniero Industrial 438 Desde hace mas de 19 años CTI provee servicios de ingeniería a: Repsol – YPF SA, PROFERTIL, PETROBRAS, Pan American Energy, Refinor, Central Costanera SA, Aluar SA, Acindar, Pasa(Puerto San Martin),PETROSUR Generadores de Energía del Comahue, TGN, TGS, Refinería San Lorenzo, Pérez Companc, CONUAR, Betz Dearbon, AGA, INVAP, ENSI- Planta Industrial Agua pesada, SIAT, Pluspetrol, Tecpetrol, Aguas Argentinas, Aguas Cordobesas, Altos Hornos Zapla, Autopistas del Sol, Contreras Hnos, Resinfor, Dow, Solvay Indupa, Monómeros Vinílicos,C.T.San Nicolás, UTE Central Térmica Battle, Uruguay, Codelco (Chile), Aceros Bohler, Siderca SA, SIDERAR, Salem SA, Oldelval SA, LLC, General Electric, K-B Engineering SRL, RESINFOR METANOL, PETROBRAS, Terminal 6, METROVIAS, MONSANTO, ACINDAR, VISTEON, etc. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 439 Sistema CTI SIBAR- PLUS • Siempre existe un cierto riesgo para la seguridad ambiental y salud ocupacional asociado con la operación de plantas que involucran procesos peligrosos. ¿Es posible producir u operar con alta calidad, con bajo precio, con rapidez y además con seguridad?. La respuesta es afirmativa si se emplea un adecuado sistema de gestión de riesgos capaz de maximizar seguridad, confiabilidad, y disponibilidad y minimizar costos. • CTI Solari y Asociados SRL ha desarrollado un sistema que integra herramientas estratégicas de gestión tales como análisis de riesgo, análisis de los modos de falla, desarrollo de planes de inspección basados en riesgo, evaluación de los ensayos, decisión de las acciones de mantenimiento empleando una lógica que prioriza seguridad, justifica económicamente las acciones correctivas y utiliza un fuerte background tecnológico fundado en la determinación de la aptitud para el servicio y vida remanente, y en los análisis de falla. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 440 Metodología CTI • La metodología de gestión de riesgos desarrollada por CTI incluye junto con las acciones estratégicas predictivas y preventivas las tácticas de mantenimiento reactivo para controlar eventuales fallas, diagnosticar sus causas por medio de los análisis de fallas y definir las acciones correctivas para minimizar los riesgos. • El sistema ofrecido por CTI es capaz de evaluar, cuantificar y controlar los riesgos de ingeniería y proponer acciones correctivas capaces de minimizarlos. • Considerando que aproximadamente un 20% de los equipos pueden tener asociado un 80% del riesgo, se emplea una evaluación de criticidad para priorizar las acciones y optimizar el empleo de los recursos para inspección aplicándolos prioritariamente a aquellos equipos de alto riesgo. • Como beneficio adicional, se cuenta la posible reducción de las primas de los seguros como consecuencia de la aplicación de estas metodologías, que cumplen con los requerimientos de normas y reglamentaciones legales aplicables, contribuyendo a reducir los montos de las inversiones en seguridad. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 441 Servicios de Inspección • Actualmente CTI brinda servicios de inspección, análisis de riesgo, determinación de vida remanente y análisis de fallas a empresas como Repsol-YPF por medio de un contrato corporativo para sus instalaciones correspondientes tanto al Upstream como al Downstream (Refinerías La Plata, Lujan de Cuyo, Plaza Huincul, y Complejo Petroquímico Ensenada), Pan American Energy LLC (Unidades Económicas Golfo, Tierra del Fuego, Acambuco y Neuquen), Pluspetrol (Planta Vanson), PETROBRAS ( ex Pérez Companc Yacimiento Entre Lomas y Petrolera Santa Fe), RESINFOR METANOL, PROFERTIL. También se brindan servicios de ingeniería a ACINDAR, Metrovías,, K-B Engineering, IMPSA, IMPSA Medica, SIDERAR, y CONUAR, entre otras empresas. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 442 Software SIBAR • CTI provee el software base del sistema de inspección basado en riesgo, la capacitación del personal, la adaptación del software y los procedimientos de inspección a las instalaciones requeridas, realiza la evaluación del sistema de gestión, evaluación de los resultados de la inspección y la propuesta de las acciones correctivas. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 443 Actividades de CTI en Capacitación • Capacitación: CTI organiza cursos, seminarios y congresos en el área de mantenimiento industrial, algunas de las actividades son realizadas en conjunto con SERVIC Ltda, empresa Chilena de capacitación. • Se han entregado mas de 1400 certificados a los participantes de los seminarios. Se organizaron numerosos cursos sobre gestión del mantenimiento, el IX Congreso Argentino de Soldadura, los Seminarios de Turbomáquinas. En los Seminarios han participado como disertantes invitados numerosos especialistas de prestigio internacional (Dr. Jardine (Univ. Toronto /Price Water House Cooper, Canadá), Dr. Nicholas Bahr (USA), Ing. Lourival Tavares (Brasil), etc.) • Los CURSOS de INSPECCION BASADA EN RIESGO dictados por CTI son Certificados por ASME International USA (Curso presencial y on line) CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 444 Participantes de los cursos CTI • En los Seminarios, Cursos y Congresos organizados CTI han participado profesionales de las siguientes empresas (hasta el presente se han entregado mas de 1300 certificados): YPF, Siemens, ALUAR, Shell, EG3, ARCOR, Pérez Companc, Cementos Avellaneda, IMPSA, Loma Negra, Central Costanera, TGN, TGS, EDESUR, Central Puerto, Refinor, Terminal 6 SA, INTA, Refinería San Lorenzo, PASA, Petroquímica Río III, E.B. Yaciretá, Bagley, Kraft Suchard, Oldelval, Roemmers, Petrolera Santa fe, Basf Argentina, Yacimiento Medanito SE, Usina Tandil, DOW CHEMICAL, PBB, SIDERCA, TECHINT, COMETARSA, ACINDAR, AGA, UNITAN, Petroquímica Cuyo, Roche SA, Renault Argentina, NASA, Forja San Martín, Clorox, Vicente Trápani, Tetra Pack, Quilmes, Maltería Pampa, CIADEA, Terrabusi, Volkswagen, ICI, Tecpetrol, SIPAR, Quickfood, BRIDAS- Pan American, Camuzzi Gas Pampeana, SADE, MONSANTO, METALCENTRO, La Voz del Interior, La Nación, ABB, Pluspetrol, TOTAL AUSTRAL, Energía de Mendoza SE, DUPONT, La Plata Cereal, PROTISA, MASISA, Petroken SA, Petrogas, Central Térmica Guemes, Astra, ENERCOM, UTN Mendoza, U.Nac. Mar del Plata, Andina SA, IAS, Frigoríficos Paladini, Frigoríficos Pompeya, Establecimientos Las Marías, Curtiembres Fonseca, Aceitera Gral. Deheza, CONARCO, ESSO, UNISTAR, FIAT, INACEL, Solvay Indupa, F. Balseiro, ABB, SEGEMAR, Papel Prensa, Cementos San Martín,Central Térmica Dock Sud, etc. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 445 Alianza Estratégica CTI / REPSOL YPF • Servicio Integral de análisis de riesgos, determinación de vida remanente, y análisis de fallas: convenio de provisión de servicios de ingeniería para REPSOL YPF, el objeto es que CTI provea soluciones tecnológicas desarrolladas por sus asociados o por terceros contratados por CTI . Este contrato, en vigencia desde 1999, aunque con antecedentes de contratos previos desde 1989, es un reconocimiento al elevado grado de especialización de los profesionales de CTI . Ya se han realizado más de 300 informes técnicos dentro del convenio. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 446 Alianza Estratégica CTI / Pan American Energy • Servicio de Gestión de Integridad de Instalaciones: convenio de provisión de servicios de ingeniería de análisis de riesgos, determinación de vida remanente, y análisis de fallas para BP (British Petroleum) CONO SUR, incluyendo las instalaciones de las empresas Pan American Energy LLC y Empresa Petrolera Chaco (Bolivia)(BP). Se está realizando la implementación de un “Sistema de Inspección Basado en Riesgo(IBR)” en sus instalaciones de Tierra del Fuego, Golfo San Jorge, Neuquén, Acambuco y Chaco (Bolivia). Este contrato, de tres años de duración, comenzó en el año 2001. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 447 Logros de CTI en el campo del RBI • CTI ha desarrollado un Sistema de Análisis basado en Seguridad, Confiabilidad y Rentabilidad que integra los estudios de vida remanente - extensión de vida - análisis de fallas - integridad estructural - con los criterios de análisis y gestión de los riesgos de ingeniería. • Esta metodología ha sido aplicada por CTI en equipos de más de 10 Plantas que operan a temperaturas elevadas - calderas, hornos y reactores -,sistemas de perforación de pozos gasiferos y petrolíferos, así como en grúas. • La Inspección basada en riesgo ayuda a desarrollar un plan de inspección y mantenimiento que, al priorizar las acciones, minimiza las necesidades de inspección y mantenimiento y contribuye a extender la vida de la planta. De este modo se logra prevenir problemas y reducir el mantenimiento reactivo. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L. 448 Logros de CTI en el campo de Aptitud para el Servicio recipientes a presión y cañerías / equipos de izaje (grúas) • CTI ha tenido responsabilidad directa en la detección de discontinuidades, evaluación de aptitud para el servicio, determinación de vida remanente, decisión de acciones continuar operando hasta su reparación / reemplazo / limitación de condiciones operativas y procedimientos de paro, así como de los planes de inspección de equipos de alto riesgo. • Entre tales equipos se cuentan recipientes a presión con servicio con hidrogeno / amoniaco, y también con vapor a altas temperaturas (superiores a 450°C) y altas presiones (en algunos casos de mas de 150 bar), del tipo reactores cilíndricos y esféricos, intercambiadores de calor, y cañerías de grandes dimensiones. Hubo recipientes de espesores superiores a 150 mm, de aceros Cr Mo y en algunos casos con cladding de inoxidable. El costo de fabricación o reemplazo de algunos equipos superaba los 4 M de dólares. • Los equipos pertenecían a empresas líderes con plantas petroquímicas, químicas centrales eléctricas de combustibles fósiles, centrales hidroeléctricas, y acerías, con plantas del país y del extranjero (Chile, Colombia, Indonesia, Uruguay). • Entre los mecanismos de falla evaluados estaba fragilización por revenido, fragilización por hidrogeno, fragilización por fase sigma, ataque por hidrogeno, daño por creep, corrosión bajo tensiones por ácidos politiónicos, y los tipos de daño fueron microfisuras y fisuras en algunos casos pasantes. • Algunos de los equipos muy dañados y reparados estuvieron en servicio hasta su reemplazo durante 3 años bajo estricto monitores, limitaciones en las condiciones de operación y mitigación de riesgos. CTI realizo el seguimiento. • La decisión de aplicar un plan de acción basado en los aspectos mencionados en lugar de parar la planta hasta el reemplazo de los equipos críticos dañados significo ahorros para la empresa dueña de los equipos por haber evitado perdidas de producción valuadas en varios millones de dólares junto a eventuales ahorros por perdidas asociados con eventos catastróficos que fueron evitados por las acciones técnicas tomadas oportunamente. CTI Consultores de Tecnología e Ingeniería S.R.L.