CASO DE ESTUDIO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN CON SISTEMA DE SEGURIDAD REDUNDANTE PARA DETERMINAR SU ÁRBOL DE FALLOS Y LA PROBABILIDAD DE FALLO Sistemas de control en red supervisión con herramientas Scada
Universidad Politécnica de Valencia
Integrante: Isaac Wladimir Miguez Valle
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Término 2017-2018
Contenido 1.
CASO DE ESTUDIO .............................................................. .................................................................................................................................... ........................................................................ ..3
2.
....................................................................................................................................... .................................................................................. .............3 OBJETIVOS ..................................................................
3.
DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE FUERZA Y CONTROL DEL SISTEMA .............................................3
4.
PROBABILIDAD DE FALLOS PARA LA EVALUACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS
5.
DETERMINACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS ............................................................... .......................................................................................... ........................... 4
6.
FUNCIÓN DE ESTRUCTURAS Y CONJUNTOS MÍNIMOS ................................................................... ..................................................................... ..6
7.
PROBABILIDAD DE FALLOS ......................................................... ..................................................................................................................... ............................................................6
8.
RESULTADOS ............................................................ ............................................................................................................................... ................................................................................... ................6
..........................4
1. CASO DE ESTUDIO Utilizando el sistema de refrigeración analizado anteriormente, valoraremos ahora como variaría la probabilidad de contaminación contaminación incorporando a la instalación actual una una 2ª válvula de retención retención así así como un presostato que actúe, cuando P-1 se aproxime a P-2, sobre la válvula VC-2 dándole orden de cierre y, a su vez, al activarse dé una alarma acústica en sala de control, a fin de que pudiera actuarse manualmente sobre VC-2 en caso de fallo del cierre neumático. Con el cierre de VC-2 se desconecta, la alarma y el consiguiente incremento incremento de temperatura activaría el termostato T, accionando la apertura de VC-1. La red de agua potable garantiza suficiente caudal para mantener mantener refrigerado el reactor. reactor. Analizamos en esta nueva situación como varía la probabilidad de contaminación de la red de agua potable, mediante la elaboración de un nuevo árbol de fallos f allos en el que se contemplan las variaciones simuladas.
2. OBJETIVOS • • •
Determinar el fallo a evitar Hallar el árbol de fallos del sistema Hallar las probabilidades de contaminación del agua potable
3. DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE FUERZA Y CONTROL DEL SISTEMA
4. PROBABILIDAD DE FALLOS PARA LA EVALUACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS • • • • • • • • • • • •
Fallo de válvula de retención VR-1 por retroceso del fluido 10-4:X1 Fallo de estanqueidad de VC-1 en posición de cierre 10-3:X2 Posibilidad de bloqueo de las válvulas neumáticas VC-1 al abrir o cerrar10-3:X3 Fallo del termostato de regulación de VC 10-3:X4 Fallo de transmisión de señal del termostato 10-4:X5 Fallo de válvula de retención VR-2 por retroceso del fluido 10-4:X6 Fallo de estanqueidad de VC-2 en posición de cierre 10-3:X7 Posibilidad de bloqueo de las válvulas neumáticas VC-2 al abrir o cerrar10-3:X8 Fallo señal acústica de alarma 10-2:X9 Probabilidad de no actuación correcta ante alarma 10-2:X10 Fallo presostato 10-3:X11 Fallo de transmisión de señal del presostato 10-4:X12
5. DETERMINACIÓN DEL ÁRBOL DE FALLOS Para determinar la jerarquía del árbol de fallos para cuando ocurra el fallo de contaminación del agua potable, vamos vamos a analizar cada cada elemento que que conforma el sistema como se muestra a continuación. continuación. Contaminación ón de agua &
Fallo sistema de VC-1
Fallo de VR-1
Fallo de VR-2
Fallo sistema de VC-2
>=1
>=1 X1
X6
Fallo de termostáto
Fallo de VC
& >= 1
&
>= 1
Fa l o d e e st st an qu que id id ad
B lo qu qu eo eo al ce rr rra r
Fallo l o de de termo termostá státo
Fallo Fal lo de trans transmis misión ión de seña señall
X2
X3
X4
X5
Fallo d e alar ma
Falla de alarma
Falla de no actuacion por alarma
>=1
Fallo presostáto Fall Fa llo o pres presos ostá táto to
Fall Fa llo o de de tran transm smis isió ión n de de se seña ñall
X11
X12
>=1
B lo qu qu eo eo al ce rr rra r X9
X10
Fallo presostáto X7
Fallo pr pr eso státo
X9
>=1
Fa llllo d e e st st an qu que id ad
>=1
Fallo propia de VC2
X8
Fallo de transmisión de señal
X11 X12
Después de haber analizado los fallos que pueden dar suceso a la contaminación del agua potable, debemos reducirlo utilizando algebra booleana a la más mínima expresión; con lo que después de aplicar este proceso nos queda lo siguiente:
Contaminación de agua &
Fallo sistema de VC-1
Fallo de VR-1
Fallo de VR-2
X1
X6
Fallo sistema de VC-2
>=1
>=1
Fallo de termostáto
Fallo de VC
>= 1
&
> =1
>=1
Fallo de de es est an qu queid ad ad
Blo qu qu eo eo al al ce cer ra ra r
Fallo Fal lo de termo termostá státo
Fallo Fal lo de trans transmis misión ión de seña señall
X2
X3
X4
X5
>=1
Fallo presostato
Fallo de trasmisión de datos
Fallo de estanqueidad VC-2
Bloqueo valvula neumática VC-2
Fallo señal acustica
X11
X12
X7
X8
X9
&
>=1
>=1
Fallo de estanqueidad VC-2
Bloqueo valvula neumática VC-2
Fallo señal acustica
No actuación por alarma
X7
X8
X9
X10
6. FUNCIÓN DE ESTRUCTURAS Y CONJUNTOS MÍNIMOS De acuerdo al árbol de fallos resultante, tenemos la siguiente función estructura: Para invierno: = ( 2 + + ) + ( 7 + 8 )( 9 + ) + ( + 2 )(7 + 8 + 9 )
Para verano: = ( 2 + + + ) + ( 7 + 8 )( 9 + ) + ( + 2 )(7 + 8 + 9 )
Con lo que podemos darnos cuenta que existen conjuntos mínimos separados con un +, los cuales posteriormente realizaremos su análisis análisis y son elementos elementos suficientes suficientes para causar causar el el fallo del sistema, sistema, cada cada uno es una manera diferente de producir la contaminación del agua potable.
7. PROBABILIDAD DE FALLOS Para determinar la probabilidad de fallos del sistema en verano y en invierno se reemplazará las probabilidades de cada componente componente obteniendo obteniendo lo siguiente: = ( 2 + + ) + ( 7 + 8 )( 9 + ) + ( + 2 )( 7 + 8 + 9 ) = 5.3510− = ( 2 + + + ) + ( 7 + 8 )( 9 + ) + ( + 2 )( 7 + 8 + 9 ) = 5.3410−
8. RESULTADOS El árbol de fallos obtenidos está compuesto con las combinaciones mínimas de sucesos que pueden ocasionar el fallo de la contaminación del agua potable, esto quiere decir, que se puede determinar la probabilidad de ocurrencia de fallos o el elemento más importante que ayude a disminuir riesgos en el sistema; para el caso de invierno la válvula VC siempre permanece cerrada por lo que solo tendrá un fallo por estanqueidad y en el caso de verano que se mantiene abierta, se presentara el problema de poderla cerrar. De acuerdo a los resultados obtenidos se puede decir que tanto en verano e invierno existe la misma probabilidad de contaminación contaminación que que en verano, consecuenc consecuencia ia de aumentar mas elementos elementos que introducen probabilidad de fallos.
