Introducción El Árbol de Eventos es una ilustración gráfica de sucesos potenciales que puedan dar como resultado fallas de equipos específicos o errores humanos. El Análisis por Árbol de Eventos considera la respuesta del personal y los sistemas de seguridad en relación con la presentación de la falla. El resultado del análisis de un evento por Árbol de Eventos son las secuencias de un accidente, por ejemplo, un juego de fallas/errores, en forma ramificada y cronológica, que definen un accidente. El Árbol de Eventos no es aplicable al análisis de riesgos, pero es de gran utilidad para analizar el efecto de sistemas de seguridad o procedimientos de emergencia en la prevención y mitigación de eventos peligrosos.
Método
del árbol de sucesos
Descripción La técnica de análisis por árboles de sucesos consiste en evaluar las consecuencias de
posibles accidentes resultantes del fallo específico de un sistema, equipo, suceso o error humano, considerándose como sucesos iniciadores y/o sucesos o sistemas intermedios de mitigación, desde el punto de vista de la atenuación de las consecuencias. Las conclusiones de los árboles de sucesos son consecuencias de accidentes, es decir,
conjunto de sucesos cronológicos de fallos o errores que definen un determinado accidente. Partiendo del suceso iniciador, se plantean sistemáticamente dos bifurcaciones: en la parte superior se refleja el éxito o la ocurrencia del suceso condicionante y en la parte inferior se representa el fallo o no ocurrencia del mismo. Construcción del Árbol La construcción del árbol comienza por la identificación de los N factores
condicionantes de la evolución del suceso iniciador. A continuación se colocan estos como cabezales de la estructura gráfica. Partiendo del iniciador se plantea sistemáticamente dos bifurcaciones: en la parte superior se refleja el éxito o la ocurrencia del suceso condicionante y en la parte inferior se representa el fallo o no ocurrencia del mismo.
El suceso iniciador puede ser cualquier desviación importante, provocada por un fallo de un equipo, error de operación o error humano. Dependiendo de las salvaguardias tecnológicas del sistema, de las circunstancias y de la reacción de los operadores, las consecuencias pueden ser muy diferentes. Por esta razón, un AAS, está recomendado para sistemas que tienen establecidos procedimientos de seguridad y emergencia para responder a sucesos iniciadores específicos. La disposición horizontal de los cabezales se suele hacer por orden cronológico de evolución del accidente si bien este criterio es difícil de aplicar en algunos casos.
Evaluación
del Árbol
El árbol de sucesos así definido tiene las siguientes características:
y
El suceso iniciador viene determinado por una frecuencia (f), expresada normalmente en ocasiones por año.
y
Los N factores condicionantes son sucesos definidos por su probabilidad de
ocurrencia: pi, i=1,N. y
Los sucesos complementarios de estos tienen asociados una probabilidad de 1-
pi, i=1,N.
Ámbito de Aplicación La técnica se utiliza con especial énfasis para describir la evolución de fugas de
productos según sus características y el entorno en el cual tienen lugar.
Recursos necesarios La técnica es poco laboriosa y no requiere preparación específica en su uso, si bien los
analistas deberán conocer los fenómenos en juego.
Soportes Informáticos El uso de un código de ordenador se recomienda en el caso en que el número de sistemas y componentes sea muy elevado y se quiera llevar a cabo un estudio de los conjuntos mínimos de las secuencias accidentales (básicamente si existen dependencias funcionales en la estructura).
Ventajas/Inconvenientes Ventajas 1. Permite un estudio sistemático y exhaustivo de la evolución de un suceso. 2. Su aplicación es muy sencilla.
Inconvenientes 1. El valor obtenido está sujeto a incertidumbre por la dificultad que existe normalmente en evaluar las probabilidades de los factores asociados. 2. Si el árbol es grande su tratamiento puede hacerse laborioso. Ejemplos
Ejercicio
1:Se presenta un árbol de sucesos correspondiente a un suceso iniciador
denominado "fuga de G LP en zona próxima a depósitos de almacenamiento". Se estudian las distintas secuencias accidentales y las consecuencias posibles de cada una de ellas. Algunas de estas consecuencias no conllevan un peligro especial, pero otras representan sucesos verdaderamente peligrosos, como B LEVE, UVCE o incendios de charco.
Árbol de sucesos para fuga de GLP en zon a próxima a depósitos de almacenamiento
(1)
Incendio de charco.
(2)
BoilingLiquidExpandingVapourExplosion.
(3)
UnconfinedVapour Cloud Explosion.
(4)
Llamarada.
(5)
f = 10-3 oc/año.
Posteriormente a este análisis cualitativo, la estimación de la magnitud de cada suceso requiere de un análisis de consecuenciasmediante modelos de cálculo adecuados, capaces de estimar los efectos del suceso contemplado. El método se puede usar además para estimar las probabilidades de ocurrencia del suceso final, asignando valores de probabilidad al suceso incidental y valores sucesivos de probabilidad para cada acción enumerada en el árbol.
y
S uceso
iniciador . Se considera la fuga de hidrocarburo líquido en la proximidad de
unas esferas. Este suceso tiene una frecuencia de 10-3 oc/año. y
F actores
esquema:
condicionantes de la evolución del s uceso que se indican en la cabecera del
o
I gnición
inmediata, representa la probabilidad de que se produzca la ignición en
el momento de la fuga. Se considera que la probabilidad de que esto ocurra es de 0,3 El suceso complementario tiene una probabilidad de 1-0,3 = 0,7. o
Correcto funcionamiento del dispositivo contra incendios . Se refiere a la puesta en marcha de los sprinklers que son capaces de refrigerar la esfera sometida a radicación térmica. Se considera que la probabilidad de correcto funcionamiento es de 0,99.
o
Llamas contra esfera, representa, la probabilidad de que las llamas incidan
directamente sobre la esfera, dependiendo del punto de fuga. Se considera una probabilidad de 0,01. o
gnición I
retardada , representa la probabilidad de que la ignición se produzca a
cierta distancia del punto de fuga, dependiendo de la presencia de fuentes de ignición. Se considera una probabilidad de 0,2. o
Por último, se indica en la columna Condiciones para generar una UVCE , la probabilidad de que el gas entre límites de inflamabilidad sea suficiente para dar lugar a una explosión no confinada. Se estima esta probabilidad en 0, 1. Consecuencias
Inicialmente en la columna consecuencias se indica el tipo de fenómeno asociado a la secuencia planteada. En el caso de la primera secuencia se contemplan los fenómenos siguientes:
y
Fuga de G LP.
y
Ignición inmediata.
y
Correcta refrigeración de la esfera.
Tal secuencia conduce a un incendio del charco de G LP derramado. La segunda secuencia comporta:
y
Fuga de G LP.
y
Ignición inmediata de los vapores.
y
Mal funcionamiento de los sprinklers.
y
Incidencia directa de las llamas sobre la esfera.
Tal secuencia puede producir la B LEVE de la esfera. Evaluación del Árbol de
Sucesos
Para cada una de las secuencias se procede a la evaluación de las secuencias obtenido por producto de la frecuencia del iniciador y la probabilidad de los sucesos de la secuencia. Así las dos primeras secuencias tienen unas frecuencias respectivas de: 10-3 oc/año x 0,3 x 0,99 = 2,9.10 -4 10-3 oc/año x 0,3 x 0,01 x 0,01 = 3.10 -8 De forma que globalmente se tiene: Suceso
Frecuencia (oc/año)
Pool fire
3.10-4 (secuencia 1 y 2)
BLEVE
3.10-8
UVCE
1,4. 10-5
Flash fire
1,26.10-5
Dispersión 5,6.10-4
Ejercicio
2: Árbol de sucesos p ara un suceso inicial de pérdida de agua de
refrigeración en proceso químico exot érmico Se trata de estudiar las condiciones de seguridad de un reactor químico que dispone de los siguientes sistemas de control térmico frente a procesos exotérmicos: Un indicador de temperatura visual en el área de trabajo, un indicador de temperatura con alarma al alcanzarse la temperatura T, y finalmente un indicador de la temperatura máxima T2 asociado a un sistema automático de cierre de la válvula de entrada de materias primas al reactor. Por motivos de simplificación se han integrado en el árbol algunas funciones de seguridad en una sola. Así, la función B "Detección y actuación del operario" integra tres funciones de seguridad: que el indicador de temperatura funcione correctamente, que el operario visualice en el momento oportuno la lectura y finalmente que el operario actúe correctamente, tras observar que aquella es superior a la normalmente esperada. Por tanto, cuando se indica que tal función tiene una probabilidad de fallo de 10 -1 (muy alta) se entiende que esta representa la adición de las correspondientes probabilidades de los susodichos posibles fallos, ya que con cualquiera de ellos en último término el operario no actuaría, ya sea porque no se entera de lo que acontece o porque omite hacerlo. Téngase en cuenta que cuando un acontecimiento final requiere la conjunción o simultaneidad de varios fallos, su probabilidad resultante es igual al producto de las probabilidades de cada uno de tales fallos. En cambio, cuando un acontecimiento indeseado puede tener lugar de varias formas diferentes, su probabilidad de materialización es igual a la suma de las probabilidades de cada una de ellas. Por ello, como fase final del árbol de sucesos, al determinar la probabilidad de una situación descontrolada debemos sumar las probabilidades de cada una de las situaciones finales indeseadas.
Árbol
os para un suceso inicial de pérdida de agua de refrigeraci n
en proceso quí ico exotérmico
Probab ili ad de aconteci iento indes eado
(fallo A, fa llo de B, respues ta
C
favorab le C, fallo de D y fa llo de E): P(
-1
C
-1
-1
-2
-3
-8
E) = 1.10 X 10 X 9,9.10 X 10 X 10 = 9,9.10
Probab ilidad del aconteci iento indeseado -1
P(
-1
-2
-3
: -7
) = 1.10 x 10 x 10 X 10 = 10
Probab ilidad de reacc i n descontrolada = -8
-7
C
+
-7
P = 9,9.10 + 10 = 2.10
Se trata de una pos i bilidad remota, por lo que los sistemas de segur idad existentesse considerar ían suf icientes.
Ejercicio
3: Árbol de sucesos p ara un suceso inicial de f allo de control t érmico en
túnel de secado Un secadero por aire caliente utilizado para el secado de piezas impregnadas de disolvente dispone de un sistema de ventilación forzado que aspira aire del exterior calentándolo mediante resistencias eléctricas protegidas, y lo expulsa al exterior, salvo una parte que por razones de aprovechamiento energético se recircula en el secadero. Existe un control de temperatura del aire de impulsión asociado al funcionamiento del ventilador. Por características de diseño solamente, en caso de fallar tal control térmico, puede formarse atmósfera inflamable. Para evitar que se pueda formar atmósfera inflamable en el interior del secadero, se ha instalado un explosímetro de medición continua con dos unidades de lectura independientes, conectado con la válvula de regulación de la recirculación del aire, de tal forma que cuando se supera el 30% del límite inferior de inflamabilidad, se cierra automáticamente mediante servosistema dicha válvula. La segunda unidad de lectura debería dar señal acústica perceptible, al alcanzarse el límite inferior de inflamabilidad, a fín de avisar para situar el sistema en condiciones de seguridad. Un fallo en el funcionamiento del explosímetro provocaría el paro de las dos unidades de lectura. 1.
epresentar el árbol de sucesos tras el fallo del control térmico (probabilidad de
R
fallo 2.10-2). 2. Determinar cada una de las probabilidades de las diferentes consecuencias indeseadas a partir de las siguientes probabilidades de fallo obtenidas de bancos de datos del suministrador de equipos y de la experiencia. Determinar la probabilidad de tener una atmósfera inflamable en el secadero. Fallo de funcionamiento del explosímetro
1.5·10 -2
Fallo de lectura del explosímetro
2.0·10 -1
Fallo del sistema de accionamiento de la válvula de regulación de la
recirculación
1.8·10 -2
Fallo del sistema de alarma
1.0·10-3
llo por actuaci n incorrecta tras a larma
Fa
1.0·10
-1
3. A la vista de los resultado del apar tado anter ior, ¿qué medida preventiva pr ior itar ia recomendar ía para me jorar la segur idad del sistema?
Árbol de sucesos para un suceso inicial de fallo de control térmico en túnel d secado
Probabilidades de acontecimientos indeseados, igual al producto de probabilidades de cada uno de los sucesos conf luyentes: -5
BC EF
2,3
·10
BC
2
·10
BC
5,7
·10
B EF
3,15
·10-4
B E
3,2
·10-6
B
7,88
·10-4
3
·10
F
-7 -5
-4
Probabilidad de formación de atmósfer a inflamable en el secadero: P = Probabilidades de acontecimientos indeseados P =1,48.10 -3 En los resultados obtenidos podemos observar que el explosímetro es el factor predominante en la determinación de las probabilidades de las situaciones de riesgo, ya que el fallo de este instrumento nos produce directamente el acontecimiento indeseado. con una probabilidad digna de consideración (10 -4) Sería conveniente instalar un segundo explosímetro de medición continua con dos unidades de lectura, este segundo explosímetro deberá ser totalmente independiente del primero, con el fin de evitar fallos en los dos por causa común.
Conclusiones
y
Los métodos para la identificación, análisis y evaluación de riesgos son una
herramienta muy valiosa para abordar con decisión su detección, causa y consecuencias que puedan acarrear. y
Los métodos generalizados de análisis de riesgos, se basan en estudios de las
instalaciones y procesos mucho más estructurados desde el punto de vista lógico-deductivo que los métodos comparativos. y
La estimación de riesgos se realiza a través de la combinación de las frecuencias
de que ocurran las hipótesis de accidentes y sus respectivas consecuencias. y
Los métodos utilizados para la estimación de frecuencias de eventos peligrosos
permiten minimizar y evitar la ocurrencia de los mismos con la finalidad de de señalar algunas medidas para resguardar la integridad de las personas, bienes materiales y el medio ambiente.
