TEORIA DE LA INVESTIGACIÓN DE ACCIDENTES Y SEGURIDAD DE SISTEMAS
Ing. Jorge Mangosio
INDICE
1. Introducción 2. Definiciones de accidente 3. Análisis de accidentes accidentes 4. Sistemas ergonómicos. 5. Sistemas socio técnicos. 6.
El error humano y las fallas humanas.
7.
Riesgo, Percepción del riesgo y la Teoría de la Homeostasis del Riesgo
8.
Metodologías de investigación de accidentes
9.
Análisis de los datos mediante la ergonomía de sistemas
10. Análisis de datos mediante SST. Precursores 11. Seguridad de Sistemas 12. Confiabilidad 13. Análisis de Seguridad de Sistemas
INDICE
1. Introducción 2. Definiciones de accidente 3. Análisis de accidentes accidentes 4. Sistemas ergonómicos. 5. Sistemas socio técnicos. 6.
El error humano y las fallas humanas.
7.
Riesgo, Percepción del riesgo y la Teoría de la Homeostasis del Riesgo
8.
Metodologías de investigación de accidentes
9.
Análisis de los datos mediante la ergonomía de sistemas
10. Análisis de datos mediante SST. Precursores 11. Seguridad de Sistemas 12. Confiabilidad 13. Análisis de Seguridad de Sistemas
1. Introducción
El estudio de los accidentes está tradicionalmente ligado al estudio del error humano. En los años 70 hubo incluso autores que quitaron entidad científica a la seguridad, basando todo en el error humano. En efecto Singleton (1) escribe "Por esto es dificultoso considerar seguridad y accidentes como legítimos objetivos de un estudio científico. Los problemas de seguridad tienen aspectos legales, económicos y éticos así como importantes aspectos técnicos técnicos específicos Superficialmente al menos menos esto deja un pequeño espacio para un especialista en factores humanos. No obstante, detrás de cada problema problema de seguridad y cada accidente hay hay problema de gente que hace errores. Así, si hay una ciencia general de apoyo para el trabajo de seguridad es el estudio del error humano.” Esta posición consistente en no considerar como legitimo objeto de estudio los accidentes y la seguridad, deriva, del hecho de que el accidente, que es un hecho concreto, visible, comprobable, es fundamentalmente, algo mal hecho. Es por lo tanto un objeto científico indigno. indigno. Si se lee a de Bourdieu (2), este estudioso estudioso opina que “El investigador participa siempre de la importancia y del valor que es comúnmente atribuido a su objeto”. Asimismo, esta tendencia al estudio del error humano, en detrimento de todo el sistema y a evitar estudiar lo que son esenciales limitaciones de la persona humana, continúa actualmente. Existe la idea de que todo accidente debe rastrease hasta encontrar un error humano, aunque sea en otro nivel como en la organización o en los aparatos o equipos usados. Por ejemplo, si un accidente fue posible relacionarlo con la organización, habrá algún culpable, y así no se responsabilizará a la organización misma, a sus fines y sus objetivos. Por ejemplo. En una institución militar que utiliza el reclutamiento, se culpara al recluta, al suboficial o al oficial y no a la institución, que puede usar otra forma de organización: por ejemplo, utilizando personal profesional más capacitado. En una empresa, siempre se responsabilizará a las personas pero no al equipamiento o la organización del trabajo. El concepto de sistema socio técnico fue introducido primariamente por Trist (3) y utilizado a posteriori por los estudiosos de la organización (4). Corresponde a Leplat Leplat (5,7) y a Faverge (6) el mérito mérito de utilizar el el concepto de sistema socio técnico y considerar el accidente como como disfuncionamiento del sistema sistema Es decir, el accidente era una falencia de la empresa o la institución. Pero fundamentalmente, en esos años el concepto de sistema era trabajado a nivel hombre máquina. Continuando en esta línea en 1982 Perrow presentó un libro en el que se describen los accidentes como un producto o salida normal de la Organización (8) y como reacción en 1989 surge la teoría de la Confiabilidad Total de la Organización(9),
encabezada por Marlene Roberts, que indica que una organización con adecuados controles puede ser totalmente confiable. Ambas teorías son mutuamente excluyentes. En cuanto a los accidentes originados en el error humano, los autores más importantes son Rassmussen en 1981 (10), que establece tres niveles de conducta: las basadas en habilidades, las basadas en reglas y las basadas en el conocimiento, y los nuevos aportes de Reason en 1990 (11) , en su libro Human Error, en el que distingue entre deslices, lapsus y equivocaciones.
Referencias 1. Singleton, WT – Man Machine Systems – Penguin Books (1975). 2. Bourdieu, Pierre – Intelectuales, Política y Poder – Eudeba – ISBN 950-23-1043-8. 3. Trist, E. L y Emery, F.E. Socio-technical systems, en System thinking Penguin Books (1969) 4. Emery, Jacques – Sistemas de Planeamiento y control – El Ateneo 1977 – Argentina. 5. Leplat, Jacques et Cuny, Xavier – Les accidents du travail – PUF (1979) ISBN 2 13 035810 1. 6. Faverge, Jean Marie – Psycosociolgie des Accidents de Travail. PUF (1967). 7. Leplat, Jacques, Cuny, Xavier – Psicología del trabajo- Pablo del Rio editor – (1977) ISBN 84-7430-029-0. 8) Perrow, C Normal Accidents- New York. Basic Books (1984) 9) Roberts, Marlene – Some Characteristics One Type of High Realiabilty Organization - Organizational Science, Vol. 1, Nº 2 (1990) 10) Rasmussen, J. Human Error. A Taxonomy for describing Human Malfunction in Industrial Installations – RISO M – 2304 11) Reason, J.- Human Error – Cambridge University Press (1990)
2. Definiciones de accidente El concepto de accidente, así como el de seguridad, ha ido variando a medida de que se producían cambios tecnológicos. Heinrich (1930) (1) define al accidente como un "evento no planeado ni controlado en el cual la acción, o reacción de un objeto, sustancia, persona o radiación, resulta en lesión o probabilidad de lesión". Lesión en el daño o alteración morbosa o funcional de los tejidos del organismo. Esta definición pone énfasis en la prevención de lesiones. Sin embargo, actualmente el concepto se va desplazando hacia la faz organizativa: así, Blake (1950) (2) define el accidente como "una secuencia no planeada ni buscada que interfiere o interrumpe la actividad laboral". Aquí se separa el concepto de accidente del concepto de lesión. Alrededor de 1970, la industria aeroespacial comenzó a estudiar en forma intensa la prevención de accidentes. Asociado a un accidente, además de las lesiones o pérdidas de vidas humanas, existen importantes pérdidas de capital y prestigio empresarial. Estos sistemas tecnológicos de alta complejidad necesitaban otros conceptos, no basados sólo en la prevención de lesiónes sino en el resguardo del sistema. Así se van asociando a la seguridad otras técnicas para lograr la confiabilidad de todo el sistema, es decir, para asegurar su funcionamiento. Johnson (3) (1973) define accidente como "una transferencia indeseada de energía, debido a la falta de barreras o controles que producen lesiones, pérdidas de bienes o interfieren en procesos, precedidas de secuencias de errores de planeamiento y operación; los cuales: a) no se adaptan a cambios en factores físicos o humanos, y b) producen condiciones y/o actos inseguros, provenientes del riesgo de la actividad, que interrumpen o degradan la misma." Un incidente es similar a un accidente, pero no causa lesiones o daños a bienes o procesos. Peligro es el potencia] que en una actividad (o circunstancia) ocurra una transferencia indeseada de energía debida a variaciones aleatorias de operaciones normales o cambios en factores Físicos o humanos. A su vez, Riesgo es la probabilidad de que en un período de actividad, un peligro origine un accidente con consecuencias definidas. Los eventos de interés pueden ordenarse en orden de interés crecientes y de decreciente frecuencia.
Cambios
Errores
Actos y condiciones inseguras.
Incidentes.
Accidentes
Daños a Personas • • • •
Lesiones leves Lesiones Graves Muerte N Muertes
Daños a Bienes *. Daños leves *. Daños graves * Daños catastróficos * Destrucción Total
2.1 Teorías sobre los Accidentes de Trabajo Teoría secuencial o de Heinrich De acuerdo con esta teoría un accidente se origina por una secuencia de hechos. Esto se visualiza mejor imaginando las causas como fichas de dominó, colocadas muy próximas unas de otras; al caer una de ellas origina la caída de las demás. Heinrich postulaba una serie de factores: A = Herencia y medio social B = Acto inseguro C = Falla humana D = Accidentes E = Lesión A -> B -> C --> D -> E Obviamente pueden configurarse otros tipos de secuencias
Teoría Multifactorial
La presencia simultánea de todos los factores A, B, C, ..., implica el accidente E. Por ejemplo. un accidente automovilístico puede producirse por la concurrencia de niebla, deficiente estado de los neumáticos y agotamiento del conductor.
Teoría probabilística Se ha comprobado que los accidentes en una industria de magnitud se distribuyen al azar en el tiempo de acuerdo con la Ley de Poisson. Sea X donde m es el valor medio absoluto.
P (t )
=
t
m e
−m
/ t
p(t) Probabilidad de ocurrencia del accidente en el tiempo t t = tiempo Esto estaría en contradicción con lo expresado anteriormente, dado que todos los accidentes tienen causas definidas. pero siempre seguirán produciéndose accidentes en el hogar, en la industria, en el tránsito, etc. Este enfoque es muy útil para la administración y para el estudio de eventos poco probables. Por ejemplo, se puede comprobar si hay desviaciones del valor medio X = m, que se ha obtenido durante un período de tiempo dado. Los valores con un 99% de confianza estarán entre: m-2σ
2.2 Relación inversa entre frecuencia y magnitud de accidentes Si se grafican las frecuencias de accidentes de una magnitud dada (número de muertes, valor de, las pérdidas de bienes, etc.) en un papel log-log, puede verse que tiene la forma de una recta con pendiente negativa (ver figura Fig.1) Se toma por ejemplo el número de accidentes de todo tipo en la ('omisión de Energía Atómica de E. U. A. (USAEC) durante el período 1943/1070 (4) Se puede observar que ocurrieron 295 accidentes mortales, de los cuales 247 fueron con una muerte, 13 con dos muertes, 3 con tres muertes, 2 con cuatro muertes y 1 con cinco muertes. La frecuencia de accidentes con un solo deceso será mucho mayor que aquellos con varias muertes,
También es congruente con este principio lo establecido por Heinrich: de cada 330 eventos (situaciones peligrosas o casi accidentes) 300 no involucran lesión,. 29
1
29 300 leves y una lesión grave.
2.3 Estadísticas de Accidentes de Trabajo Registro de accidentes La importancia de los datos estadísticos sobre accidentes es evidente,
Constituyen el registro de la experiencia pasada y son la guía de acciones futuras, reflejando además el resultado y la efectividad de los programas de seguridad desarrollados. Los datos de casos aislados y obtenidos de una muestra pequeña, constituyen una base pobre para la evaluación. Las estadísticas masivas, en cambio, son una herramienta útil, porque representan la experiencia colectiva de muchos individuos. Son indispensables para el manejo adecuado de las empresas y deben consistir en una clasificación adecuada y ordenada, una presentación comprensible, y un análisis inteligente de los hechos de modo que permitan extraer informaciones útiles sobre un problema específico. Las consecuencias de una lesión según normas ANSI pueden ser muerte, incapacidad permanente total, permanente parcial o temporal total.
Muerte: es cualquier deceso resultante de una lesión de trabajo, sin tener en cuenta el tiempo que transcurre entre la lesión y la muerte.
Incapacidad permanente total: es el fin de la vida útil de trabajo del individuo en forma total y definitiva, como, por ejemplo, la pérdida completa del uso de: 1) ambos ojo; 2) un ojo y una mano, o un brazo, o una pierna, o un pie; 3) dos miembros cualquiera de los siguientes: mano, brazo, pie o pierna, siempre que no correspondan a la misma extremidad. Incapacidad permanente parcial: es la pérdida completa o la pérdida del uso de cualquier miembro, o parte de un miembro del cuerpo, o cualquier daño permanente de las funciones del cuerpo o de partes de éste. Incapacidad temporal total: es aquella que impide que la persona lesionada pueda desarrollar el trabajo regularmente establecido o habitual, sin que deje secuelas que interfieran o limiten el trabajo futuro. La nueva legislación argentina (Ley de Riesgos del Trabajo) ha añadido la Gran Incapacidad:
Tasas de gravedad, frecuencia e incidencia Con el objeto de medir el grado de seguridad en el funcionamiento de una industria se usan tasas que ayuden a evaluar la magnitud del problema La Ley Argentina Nº 19.587 Decreto 351/79 especificaba tres tipos de índices que están basados en normas de la O.I.T. Tasa de frecuencia = Nro. de accidentes durante el año x 1.000.000 Total de horas - hombre trabajadas en el año Tasa de incidencia = Nro. de accidentes durante el año x 1.000.000 Promedio de trabajadores durante el año Tasa de gravedad =
Total de días de trabajo perdidos en el año x 1 -000 Nro. de horas - hombre trabajadas durante el año
El número de días perdidos de trabajo se calcula tomando el número de días realmente perdidos más una carga de tiempo (llamada "baremo") de acuerdo con la gravedad de la lesión. Así, por ejemplo, a una muerte se deben cargar 6000 días, por una amputación de una pierna (entre cadera y rodilla), 4500 días, etc.
2.4 Legislación nacional (ley de Riesgos del Trabajo) La ley de riesgos del trabajo presenta algunas diferencias respecto a las normas ANIS y las Normas OIT Se considera accidente de trabajo a todo acontecimiento súbito y violento ocurrido por el hecho o en ocasión del trabajo, o en el trayecto entre el domicilio del trabajador y el lugar de trabajo, siempre y cuando el damnificado no hubiere interrumpido o alterado dicho trayecto por causas ajenas al trabajo. El trabajador podrá declarar por escrito ante el empleador, y éste dentro de las setenta y dos (72)
horas ante el asegurador, que el in-itínere se modifica por razones de estudio, concurrencia a otro empleo o atención de familiar directo enfermo y no conviviente, debiendo presentar el pertinente certificado a requerimiento del empleador dentro de los tres (3) días hábiles de requerido.
Incapacidad Laboral Temporaria. 1. Existe situación de Incapacidad Laboral Temporaria (ILT) cuando el daño sufrido por el trabajador le impida temporariamente la realización de sus tareas habituales. 2. La situación de Incapacidad Laboral Temporaria (ILT) cesa por: a) Alta médica; b) Declaración de Incapacidad Laboral Permanente (ILP); c) Transcurso de un año desde la primera manifestación invalidante; d) Muerte del damnificado.
Incapacidad Laboral Permanente. Existe situación de Incapacidad Laboral Permanente (ILP) cuando el daño sufrido por el trabajador le ocasione una disminución permanente de su capacidad laborativa. La Incapacidad Laboral Permanente (ILP) será total, cuando la disminución de la capacidad laborativa permanente fuere igual o superior al 66%, y parcial, cuando fuere inferior a este porcentaje. El grado de incapacidad laboral permanente, será determinado por las comisiones médicas de esta ley, en base a la tabla de evaluación de las incapacidades laborales, que elaborará el poder ejecutivo nacional y, ponderará entre otros factores, la edad del trabajador, el tipo de actividad y las posibilidades de reubicación laboral. La situación de Incapacidad Laboral Permanente (ILP) que diese derecho al damnificado a percibir una prestación de pago mensual, tendrá carácter provisorio durante los 36 meses siguientes a su declaración. Este plazo podrá ser extendido por las comisiones médicas, por un máximo de 24 meses más, cuando no exista certeza acerca del carácter definitivo del porcentaje de disminución de la capacidad laborativa. En los casos de Incapacidad Laboral Permanente parcial el plazo de provisionalidad podrá ser reducido si existiera certeza acerca del carácter definitivo del porcentaje de disminución de la capacidad laborativa. Vencidos los plazos anteriores, la Incapacidad Laboral Permanente tendrá carácter definitivo.
Gran invalidez. Existe situación de gran invalidez cuando el trabajador en situación de Incapacidad Laboral Permanente total necesite la asistencia continua de otra persona para realizar los actos elementales de su vida.”
Bibliografía 1) Heinrich, J.W.- Industrial Accident Prevention – Mc Graw Hill (1959) 2) Blake, R. P. – Seguridad Industrial – Ed. Diana, Mexico (1977) 3) Johnson, S:W: - The management overview and Risk Tree – MORT – SAND-8212 4) Operacional Accidents (1943-1970) WASH 1192 5) Normas ANSI Z 16.1 y Z 16.2 6) Recomendaciones Internacionales sobre estadísticas del trabajo- OIT
3. El Análisis de Accidentes Se entiende por análisis “a la distinción o separación de las partes de un todo hasta llegar a conocer sus principios o elementos” (Diccionario Manual de la Real Academia). Dado un hecho, que es el accidente, se buscarán todas sus partes o componentes.
3.1 Fuentes y Causas de Accidentes Se toma por principio que los accidentes no suceden porque sí, sino que tienen diferentes causas definidas. Fuentes de accidentes es cualquier actividad humana. En ella se encontrarán tres factores elementales de los accidentes: el hombre, el material y la máquina. Por ejemplo, en el esmerilado de una pieza un hombre sufre una lesión en los ojos; los tres factores elementales aquí presentes son: el hombre, la pieza y la amoladora. Se estudiarán dos tipos de normas para el análisis de accidentes: la correspondiente a la OIT, que es la norma adoptada por nuestro país, y la norma americana ANSI Z 16.2. Normas de la Organización Internacional del Trabajo y Normas Americanas Las normas de la OIT clasifican los accidentes de acuerdo con cuatro factores:
Forma del accidente Agente material Naturaleza de la lesión Ubicación de la lesión Estos cuatro factores permiten analizar a los accidentes y extraer conclusiones. La forma del accidente se refiere a las características del acontecimiento que ha tenido como resultado directo la lesión, es decir, la manera en que el objeto o sustancia en cuestión ha entrado en contacto con la persona afectada. El agente material clasifica los accidentes de trabajo ya sea según el agente material relacionado con la lesión o según el agente material relacionado con el accidente. Cuando esta clasificación se utiliza para designar un agente material relacionado con la lesión, las rúbricas elegidas para los fines de clasificación deberán referirse al agente material que ha ocasionado directamente la lesión, sin tener en cuenta la influencia que este agente haya podido ejercer en la fase inicial del acontecimiento ya clasificado según la forma del accidente. Cuando esta clasificación se utiliza para designar al agente material relacionado con el accidente, las rúbricas elegidas para los fines de clasificación deberán referirse al agente material que por razón de su naturaleza peligrosa ha contribuido a precipitar el acontecimiento ya clasificado según la forma del accidente. Esta es la forma adoptada en el país. La naturaleza de la lesión clasifica lesiones provocadas por accidentes de trabajo o los accidentes en el trayecto, exceptuando la enfermedad profesional.
La ubicación de la lesión. Indicar la parte del cuerpo donde se encuentra la lesión. Antes de clasificar como lesiones múltiples, debe tratarse de identificar la lesión más grave. La norma Americana ANSI Z 16.2 provee un método de computar hechos básicos relacionados con lesiones experimentadas en el trabajo y con los accidentes que producen esas lesiones; este procedimiento no intenta ser aplicado al análisis o compilación de hechos relacionados con accidentes que no resultan en lesión. Se define al accidente como un evento que resulta en daño físico a una persona. El daño físico involucra lesión traumática y enfermedad, así como otros efectos adversos, ya sean mentales, neurológicos o sistémicos resultantes de una exposición o circunstancia. Se reconoce que la ocurrencia de una lesión frecuentemente es la culminación de una secuencia de eventos relacionados y que una variedad de condiciones o circunstancias pueden contribuir a la ocurrencia de un simple accidente; pero la inclusión de hechos subsidiarios o relacionados complicaría el procedimiento estadístico hasta hacerlo impracticable. El procedimiento registra un solo hecho pertinente acerca de cada accidente en cada una de las categorías de análisis. Como se ve, el análisis de accidentes desde este punto de vista es limitado, y la misma norma especifica que no intenta idear un método óptimo de investigar accidentes. Por eso el procedimiento más completo se llamará investigación del accidente y se verá más adelante. Las categorías son las siguientes: Naturaleza de la lesión Parte del cuerpo afectado Fuente de la lesión Tipo de accidente Condición insegura Agente del accidente Parte del agente Acto inseguro
3.2 Categorías analíticas. Definiciones y reglas para la selección. Naturaleza de la lesión Identifica la lesión en términos de sus características físicas principales. Como regla básica principal, nombrar la lesión básica antes de su secuela. Cuando una lesión es obviamente más severa que otra, seleccionar a la misma; en el caso de haber varias de igual importancia, clasificar como lesiones múltiples.
Parte del cuerpo afectado Indica la parte del cuerpo afectada por la lesión previamente identificada.
Fuente de la lesión Identifica el objeto, sustancia, exposición, movimiento corporal que directamente produce o influye la lesión previamente identificada.
Tipo de accidente Identifica el evento que directamente resultó en lesión.
Condición insegura Identifica la condición física insegura o circunstancia que permite u ocasiona la ocurrencia de este tipo de accidente.
Agente del accidente Identifica el objeto, sustancia o lugar en el cual existía la condición peligrosa.
Parte del agente Identifica la parte particular del agente del accidente alrededor de la cual existe la condición peligrosa.
Acto inseguro Identifica la violación de un procedimiento seguro que directamente permite u ocasiona la ocurrencia del tipo de accidente ya mencionado. Para un análisis de accidente, de acuerdo con la norma ANSI Z 16.2, es conveniente usar una serie de preguntas.
Factor
Preguntas
Naturaleza de la lesión
¿Cuál es la lesión?
Parte del cuerpo afectado
¿Qué parte del cuerpo fue afectada por la lesión nombrada en a)?
Fuente de la lesión
¿Qué objeto o sustancia infligió la lesión nombrada en a)?
Tipo de accidente
¿Cómo entró en contacto la persona lesionada con el objeto o sustancia nombrado en c)?
Condición insegura
¿Qué condición peligrosa (física o ambiental) o circunstancia causó o permitió la ocurrencia del evento nombrado en d)?
Agente del accidente
¿De qué objeto o sustancia es una característica la condición insegura físico o ambiental nombrada en d)?
Parte del agente
¿A qué parte específica del objeto o sustancia nombrado en f) se aplicó la condición insegura nombrada en e)?
Acto inseguro
¿Qué acto inseguro causó o permitió la ocurrencia del evento nombrado en d)?
3.3 Bibliografía 1. Diccionario Manual de la Real Academia ISBN 2) Normas ANSI Z 16.1 y Z 16.2 3) Recomendaciones Internacionales sobre estadísticas del trabajo OI T
4. Sistemas ergonómicos – Accidentes y eventos externos 4. 1 Acciones y Máquinas Las acciones son procesos que causan efectos determinados. Fundamentalmente interesan las acciones que afectan el mundo físico, las acciones físicas. Estas Acciones Físicas pueden ser de dos clases: a) Del medio exterior sobre el hombre c) Del hombre sobre el medio exterior Se entiende por Medio Exterior al todo lo exterior al ser humano y el ME puede ejercer su efecto sobre el ser humano o viceversa.
Medio Externo
H Acciones
Las acciones que realiza el hombre modifican el medio externo, incluyendo otros seres humanos y el medio ambiente. Si estas acciones son intencionales sus objetivos deben estar perfectamente definidos. A su vez, las acciones del medio externo sobre el hombre pueden ser naturales o bien intencionales, si ellas son realizadas por otros hombres. Una acción humana tiene las siguientes fases: 1. Preparación: que consiste en una reflexión sobre la acción y el establecimiento de uno o varios programas de acción. 2. Decisión, que consiste en elegir un programa de acción. 3. Ejecución, que consisten en llevar a cabo el programa. Todo esto es similar a una tarea programada por un departamento de ingeniería para que la realice un operador.
El Comportamiento del Medio Exterior La modificación del Medio Exterior por una acción se denomina la reacción del Medio. Hay tres tipo de reacciones del medio exterior: a) Comportamiento Pasivo: La reacción del medio exterior es la que presume el programa b) Comportamiento Determinista. La reacción del medio exterior no es la que presume el programa, pero está ligado a leyes científicas conocidas. c) Comportamiento Aleatorio: La reacción del medio exterior no es la que presume el programa y no se conocen las leyes que lo rigen.
Mecanismos y Máquinas Se entiende por Mecanismo a un sistema físico que puede tomar estados sucesivos Una maquina es un mecanismo físico artificial con el objeto de reemplazar al hombre, El hombre, con las máquinas, actúa sobre el medio exterior, y lo influye; a su vez el medio influye en el hombre. El hombre se combina con la máquina para influenciar el medio, o para producir objetos Las máquinas actúan sobre el medio externo y se clasifican en: a) Máquinas que consumen gran cantidad de energía y que actúan 1) sobre la materia: maquinaria de proceso, máquinas herramientas, máquinas de transporte, etc. y 2) transformando la energía, tales como generadores eléctricos, motores, etc b) Máquinas que consumen una pequeña cantidad de energía o Máquinas Informáticas. Estas máquinas procesan información: conservan, transmiten, transforman y combinan información. Son las máquinas informáticas propiamente dichas o computadores. Asimismo existen las máquinas que crean información: son los instrumentos o sensores.
H
SENSORES E E INSTRUMENTOS
COMPUTADORA
SERVOMECANISMOS
c)
Hay máquinas informáticas que actúan sobre los órganos de las máquinas energéticas y son los servomecanismos.
4.2 Los sistemas Hombre – Máquina Se considera sistema a un conjunto de elementos que tienen por objeto cumplir una función. Sistema puede ser un conjunto de hombres (grupo humano), un conjunto de máquinas y hombres (sistema sociotécnico), una maquinaria, etc. Es de interés, en este caso, el estudio de los sistemas hombre – máquina. Estos sistemas pueden ser representados
Respuestas Hombre
Máquina Señales
La máquina suministra señales que indican su comportamiento y el hombre las interpreta y da las respuestas. Los sistemas Hombre – Máquina actuales intercambian básicamente información. Montmollin (1) , introduce el concepto de sistemas Hombres – Máquinas, constituidos por un conjunto de Hombres y Máquinas que interactúan. Fundamentalmente, un sistema Hombres - Máquinas es un conjunto de puestos de trabajo. Es conveniente introducir un perfeccionamiento e esta concepción e introducir la idea del Sistema Hombre(s) – Máquina(s) abiertos, es decir, que intercambian materia, energía e información con el medio.
Esto permite considerar un sistema Hombre – Máquina, su vinculación con el medio industrial interno y externo del establecimiento y los disfuncionamientos que aporta dicho medio, fundamentalmente como: Deficiencias en las condiciones de trabajo (ruido, calor, contaminantes, etc.) Perturbaciones al funcionamiento de la maquinaria (hardware) como variaciones de tensión eléctrica, humedad, contaminación, etc. Funcionamiento de los sistemas Hombre(s) - Máquina(s) Las funciones de un sistema dependen de una estructura causal. Parte de la estructura causal de un sistema industrial está relacionado con el flujo de materia y energía. Otra parte de las conexiones causales dependen del flujo de información que interconecta el equipo físico y que quita grados de libertad de sistema de acuerdo al propósito de la operación. Las restricciones a los estados del sistema a ser introducidos por la red de control dependen del propósito inmediato y del modo de operación y servirán para mantener un estado del sistema, cambiarlo, o coordinar o sincronizar estados de varios subsistemas y obtener nuevas reconfiguraciones del sistema. El intercambio fundamental en los sistemas H-M es la información.
Análisis de Interfaces de Sistemas Se ha dicho que entre las interfaces de un sistema hay intercambio de materia, energía e información. De acuerdo con la teoría de Leplat, un accidente es un síntoma de disfuncionamiento de un sistema. En las interfaces entre sistemas o subsistemas es donde se producen la mayor cantidad de accidentes, por lo tanto resulta conveniente hacer un estudio de las distintas interfaces en el ámbito organizativo, sea departamental, grupo de trabajo o individual. Para realizar un trabajo es necesario, por lo menos, un trabajador y un determinado equipo (útiles, materias primas, máquinas, etc.)
Individuo
Equipo
Cuando comienza un trabajo se inicia la relación entre el individuo y los equipos. Esta interrelación es la tarea; es la interface entre el trabajador y los equipos. Esta tarea se desarrolla en etapas, relacionadas con el tiempo f (t).
I
T
E
f(t)
A su vez, esta tarea se desarrolla en un medio ambiente M de determinadas características. Este constituye el puesto de trabajo. M
I
T
E
f(t)
Esta tarea puede realizarse mediante dos o más trabajadores; se tendrá una interfase de relación L.
f(t)
M
T1 I L
E
I T2
Pero un puesto de trabajo no es totalmente independiente, dado que puede ser influenciado por otros puestos de trabajo. Es decir, hay una interfase entre puestos de trabajo IPT. f(t)
M1
T1 I L
E
I T2 IPT
M2
I
T
E
f(t)
Estos puestos de trabajo pueden estar influenciados por otros puestos de trabajo, no necesariamente en la proximidad, sino mediante una interacción organizativa. Un ejemplo podrían ser obreros que realizan trabajos de reparación en un componente (lugar de trabajo LT1) y tienen una interacción de tipo organizativo IO con la sala de control (lugar de trabajo LT2).
f(t)
PLANTA
M1
T1 I L
E
I T2
IPT
M2
I
T
E
f(t)
IO I
T
E
M3 SALA DE CONTROL
Concluyendo, un estudio de interfaces o interrelaciones del trabajo tendrá que estudiar los siguientes puntos: T: Tareas M: Medio Ambiente L: Relación entre los trabajadores en el puesto de trabajo IPT: Interacciones por proximidad entre distintos puestos de trabajo IO: Interacción organizativa entre puestos de trabajo
Finalmente, y de acuerdo a lo indicado anteriormente, es conveniente usar el concepto de sistema abierto y estudiar las influencias del medio sobre los trabajadores y el equipo. El estudio de interfaces entre subsistemas de un sistema socio técnico, puede hacerse en el ámbito organizativo; sea, por ejemplo, el caso de un departamento de mantenimiento que interactúa a su vez con los departamentos de operaciones y seguridad industrial. Para una mejor ilustración del caso, se puede representar la situación mediante diagramas de Venn. Sea, por ejemplo: A = Departamento de Operaciones B = Departamento Mantenimiento C = Departamento Seguridad
INTERFASE
INTERACCION
A∩B
Pedido de Reparación Planeamiento de la operación Bloqueo de Equipos Reparación Desbloqueo Puesta en marcha
A∩C
Planeamiento Supervisión
B∩C
Planeamiento Supervisión
A∩B∩C
Interacción en el lugar de reparación
4.3 Accidentes y Eventos Externos Todos los métodos de análisis sistémico de accidentes, se basado en ergonomía o fallas de sistemas socio técnicos, estudian el accidente como un evento dentro del sistema. Lo que esta dentro del sistema es lo que causa el accidente. La empresa puede controlar el ambiente interno y corregirlo. La s grandes amenazas suelen ser eventos iniciándoos en sistemas externos: perdida de energía, incendios vecinos,
accidentes in itínere, etc. etc., son eventos incontrolados y más difíciles de estudiar. Esto cae dentro del campo de estudio de catástrofes. Bibliografía 1) Mangosio, Jorge – Metodología de la Investigación de accidentes – ISBN 523-262-4 2) Monteau, M. et Favaro M. – Bilan des méthodes d’analiyse a priori de risques – 1. Des controles a l‘ergonomie de systemes. INRS NANCY CDU 614.8 –02 3) Couffignal, Louis – La Cibernétique – PUF (1972)
5. Sistemas socio técnicos. 5.1 Concepto de Sistema Socio Técnico Desde el punto de vista teórico Ropohl (1) establece una definición de sistemas (y por ende de sistemas socio técnico) mediante la enumeración de sus propiedades, a saber: 1) Un sistema es más que la suma de sus elementos 2) La estructura determina la función 3) La función puede hacerse por diferentes estructuras 4) El sistema no puede describirse con un sólo nivel de jerarquía Un sistema socio técnico esta constituid por la organización, las maquinarias y equipos
Sistema socio técnico ORGANIZACION
HOMBRE
EQUIPOS
Se consideran eventos internos o propios aquellos que se originan dentro del sistema y eventos externos a aquellos exteriores al sistema al Sistema Socio Técnico (SST), tales como catástrofes, problemas sociales, etc. Los componentes del de un SST son la organización, los equipos y el personal. De acuerdo a lo establecido por Ropohl: “el sistema no puede describirse con un solo
nivel de jeraquía”, se evidencia que la organización es jerárquicamente superior al hombre y los equipos, Se entiende por estructura de un SST a las interacciones entre componentes para llevar a cabo procesos Las interacciones entre componentes de un SST son las siguientes: H---M H---O H---H M---M M –O
Esto puede presentarse en la siguiente tabla INTERACCIONES ENTRE COMPONENTES DE SISTEMAS
H M O
H H-H M-H O-H
M H-M M-M P-M
O H-O M-O O-O
En rojo figuran las interacciones de la organización con sí misma. Estas interacciones sobre si misma se realizan mediante la acción y la energía que ponen los hombres que la componen. También hay cambios que provienen del exterior tales como los cambios de legislación, el gobierno, la competencia, etc. La organización tiene Misiones y Funciones (para obtener los objetivos y resultados esperados por terceros: los accionistas, el gobierno, una sociedad benéfica, una iglesia) Estas Misiones y Funciones se materializan en normas y procedimientos internos.
5.2 Objetivos, funciones y organización Las empresas o instituciones, constituyen sistemas socio técnicos. Estas empresas tienen una misión, o si se quiere una razón social, por la cual van a interactuar con el medio ambiente de la empresa o institución. El tener una misión implica fijarse objetivos, es decir lo que se pretende lograr en un plazo de tiempo: un rendimiento en dinero, ganar un campeonato, etc. Para lograr esto se deben cumplir funciones, es decir acciones en pos de esos objetivos. Esto, en un mundo lógico y ético, determinará la organización, o sea la estructura de esa empresa o institución, es decir el ensamblaje de sus componentes. Los componentes tendrán interacciones entre ellos, a través de interfaces. Las interfaces son las entradas y salidas entre componentes de sistemas o entre sistemas.
MEDIO AMBIENTE C1 SST
C2
C3
C4
C5 Interacciones
5.2 Eficacia y eficiencia Quintanilla (2) sostiene que la estructura de un sistema esta dada STT = [C, P, O, R] donde: C P O R
Componentes Procesos ( que son la sumatoria de interacciones) Objetivos Resultados
0 R
La eficacia es
Ef
=
O⊂ R O
y la eficiencia es
E =
O⊂R O∩R
El accidente está contenido en los resultados La eficiencia tiende a 1 cuanto más coincidan los objetivos con los resultados, sin tener otros resultadazos no deseados, como los accidentes, las pérdidas, etc., que no son los objetivos. Si bien los accidentes no están entre los objetivos de la empresa, los precursores de los accidentes están en los inmersos en los objetivos de la empresa, en los componentes y en los procesos e interacciones. Puede afirmarse, siguiendo a Leplat (1970) que el accidente es un disfuncionamiento del sistema socio técnico y se puede añadir, que ello es previsible.
5.2 Complejidad de los sistemas
A mayor complejidad, mayor probabilidad de fallas sistema o sea, mayor probabilidad de ocurrencia de accidentes. Diversos autores han encarado el tema de la Complejidad de Sistema C con diversos enfoques Abrahán Moles (4) introduce el concepto de complejidad estructural (número de componentes y complejidad funcional (Numero de funciones)
Anderson (5), refiriéndose a la organización, define a la complejidad de la organización, mediante dos categorías:
a) Horizontal, referida al número de departamentos, y b) Vertical, referida al número de niveles Perrow (Nomal Accidents, New York Basic Books, (1984), estudiado por Karlene Roberts (3) y Rijma(6) define como precursores de accidentes a la complejidad y al alto grado de acoplamiento en la organización. Por complejidad se entiende a secuencias no familiares, o no planeadas o inesperadas, que no son visibles o inmediatamente compresibles, y por lo tanto esto lleva a la ambigüedad de opciones. Esta ambigüedad lleva al error y este al accidente. Por otra parte el alto grado de acoplamiento (Tight coupling) no es el número de conexiones entre dos unidades de una organización, sino que tiene que ver con los siguientes ítems: 1. apremios de tiempo 2. secuencias invariables 3. diseños que permito sola una manera de llegar al objetivo 4. poca laxitud Todos estos factores inciden en la generación de accidentes. Bibliografía 1. Ropohl, Gunther – Phylosophy of Socio – Technical Systems – Techne, Vol 4, N° 3 (1999). 2) Quintanilla, Miguel – Technical systems and technical Progress: A conceptual framework – Phil and Tech 4:1 Fall 1998. 3) Roberts, Karlene – Some characteristic of one type f high reliability organizations – Organizational Science, Vol. 1 Nª 2 (1990) 4) Moles, Abraham. Teoría de la complejidad y civilización industrial. En: Los Objetos, Editorial Tiempo Contemporáneo, (1974). 5) Anderson, Phillip – Complexity Theory and Organization Science – Organizational Science, Vol 10, Nª 3.
6) Rijpma, Jos A.- Complexity, Tight-coupling and Reliability. Connecting Normal Accident Theory and high Reliability Theory. Journal of Contingencias and Crisis management, Vol 5, Number 1, march 1997
6. El error humano y las fallas Humanas. 6.1 Introducción
El estudio del error humano es de fundamental importancia en accidentología. Se dice que el error humano es la causa del 80 al 90 por ciento de los accidentes. Una distinción fundamental debe hacerse entre el error humano y fallas humanas debido a las limitaciones del ser humano. Las limitaciones humanas se refieran a todas las ocasiones donde las capacidades mentales y físicas son inferiores a las requeridas por una tarea. La clasificación de los errores humanos que habitualmente se usa se usa en este texto se ha tomado de Reason (1) La idea fundamental es que las acciones planeadas pueden fallar en sus objetivos por tres razones: 1) Las acciones no se realizan como fueron planeadas: el desliz (que está relacionado con la atención) y el lapsus (que está relacionado con la memoria) 2) El plan en sí mismo era inadecuado (equivocación, en sus dos categorías, relacionadas con el conocimiento y relacionadas con las reglas) 3) Desviaciones del plan original (violaciones) A continuación se presenta una tabla aclaratoria de estos conceptos.
Categoría de error
Subcategoría
Descripción
Causa
Condición predisponente
Desliz
Ninguna
Plan de acción satisfactorio pero acción desviada de la intención de alguna manera involuntaria
Falla de atención: intromisión, omisión, inversión, órdenes mal impartidas, acción a destiempo
Condición psicológica: Captura de la atención-distracción o preocupación por cosas ajenas a la tarea inmediata y, por lo tanto, falta de capacidad de atención para controlar el progreso de las acciones en curso. Condición circunstancial: (y) Cambio de naturaleza de la tarea (ii) Cambio del entorno en el cual se realiza la tarea Situación relativamente infrecuente, atípica pero no necesariamente anormal Entrenamiento inadecuado Procedimientos ambiguos o imprecisos Situación nueva
Lapsus
Equivocación
Falla de memoria: omisión /repetición de ítems planeados, pérdida de lugar, olvido de intenciones Equivocaciones relativas a las reglas
Mala aplicación de una buena regla
Inadvertencia de señales que indican la necesidad de otro enfoque
Aplicación de una mala regla
Violación
Equivocaciones relativas al conocimiento
No hay solución preparada nueva situación abordada elaborando la respuesta a partir de una nueva base
Habitual
Desviación habitual de una práctica regulada
Excepcional
Transgresiones no habituales, aparentemente dictadas por circunstancias locales
Capacidad para idear la solución segura comprometida por el apremio del tiempo, fuerte emoción e inminencia del peligro Natural tendencia humana a seguir el camino del menor esfuerzo Causas surgidas de la gran variedad de condiciones locales
Esta situación pone en evidencia limitaciones de la memoria reciente, atención y conocimiento del sistema Ambiente de relativa indiferencia (es decir, raras veces hay castigo o premio por buen comportamiento) No se consideran tareas o circunstancias particulares ni se planifica en previsión de ellas
-
Nota: Hay un tipo de violación, llamada “deliberada”, que puede asignarse a la categoría general de sabotaje. Esta queda excluida en la mayoría de los escenarios de investigación de accidentes.
Tabla 6.1 Clasificación de los Errores Humanos
Errores humanos
Acción deliberada
Violación
Acción involuntaria
Equivocación
Lapsus
Desliz
Fallas de memoria
Fallas de atención
Tipos básicos de errores
Violaciones habituales Violaciones excepcionales Actos de sabotaje
Equivocaciones relativas a las reglas Equivocaciones relativas al conocimiento
Determinación de las Precondiciones (CPE)
Figura 6.1. Taxonomía de los Errores Humanos
En ese texto se trabajará con el concepto de falla humana, que tienen por objeto incluir a los errores en las fallas humanas, con la siguiente clasificación
FALLAS HUMANAS
ACCION VOLUNTARIA
ACCION INVOLUNTARIA
A su vez las acciones involuntarias se dividen en a) cuando la persona es superada por la circunstancia, por ejemplo, superada por la fuerza de un aparato y b) errores propiamente dichos.
ACCION INVOLUNTARIA
SUPERERADA POR CIRCUNTANCIA
ERRORES
Por otra parte las acciones voluntarias se clasifican en
ACCIONES VOLUNTARIAS
VIOLACIONES
SABOTAJE
EQUIVOCACIONES
6.2. Condiciones que provocan errores
Existen condiciones que favorecen el error (o las violaciones) que están en la base de los actos inseguros Las Condiciones que Provocan Errores (o Violaciones) (CPE) presentes desde antes de la iniciación del acto inseguro dan en la tabla 6.2 La tabla 6.3 de una lista de condiciones que originan violaciones (sin orden de calificación). Tabla 6.1 Condiciones que Provocan Errores (en orden decreciente de importancia) Categoría Desconocimiento
Contexto Situación potencialmente peligrosa o importante, que es nueva o infrecuente. Condición en la cual una persona tiene que pensar y tomar decisiones críticas por sí sola, con escasa o nula experiencia previa
Escasez de tiempo
Escasez de tiempo disponible para la detección o corrección de errores. El apremio de tiempo es un generador de errores sumamente poderoso, y deteriora la calidad de la decisión.
Señales ruidosas (confusas)
Baja relación señal/ruido en las comunicaciones entre grupos que trabajan separadamente.
Deficiente interfaz sistema/personal
El equipo no transmite al usuario información vital-espacial o funcional- o tiene controles que chocan con las expectativas de aquél.
Desinteligencia entre diseñador y usuario
El sistema o equipo está en conflicto con la visión del mundo que tiene el usuario y que imaginó el diseñador. Frecuentemente se ignoran las ideas del usuario porque no concuerdan con las del diseñador.
Irreversibilidad
Sistema o equipo intolerante, que no admite la corrección de los errores detectados.
Sobrecarga de información
Situación en la cual el usuario recibe información importante simultáneamente, por más de un conducto.
Desaprendizaje de la técnica
Necesidad de descartar una técnica y aplicar una nueva que requiere una filosofía opuesta o acción inversa.
Transferencia de conocimientos
Necesidad de transferir conocimientos/entrenamiento de tarea a tarea sin pérdida.
Mala percepción del riesgo
Discrepancia entre el riesgo real y su percepción
Retroalimentación deficiente
Sistema, situación o equipo que da al usuario re troalimentación incompleta, ambigua o tardía en cuanto a los efectos de acciones previas.
Inexperiencia
Entrenamiento o experiencia insuficiente, inicialmente al menos para las exigencias del trabajo.
Instrucciones o
Insuficiente información sobre el trabajo
procedimientos deficientes
suministrada por la interacción personal con el supervisor o por procedimientos escritos.
Control inadecuado
Escaso o nulo control o prueba independiente del trabajo hecho.
Consumo vicioso
Consumo de alcohol o drogas que afectan la ejecución del trabajo.
Inadaptación educacional
Discrepancia entre el nivel de realización educacional del individuo y las exigencias del trabajo.
Cultura machista/incentivos peligrosos
Incentivos para usar otros procedimientos más peligrosos.
Capacidades físicas excedidas
Ciertos aspectos del trabajo exceden las capacidades físicas normales.
Ambiente hostil
Un ambiente deficiente u hostil, por debajo del 75% de lo normal para la salud, o severidad amenazante para la vida.
Desánimo
Grupos de trabajo en los cuales el ánimo es bajo y hay pérdida de confianza en la estructura de supervisión y gerencia.
Monotonía y tedio
Inactividad prolongada o ciclo muy repetitivo de tareas de escasa exigencia mental.
Ciclos de sueño alterados
Trastorno de los ciclos de sueño normales.
Imposición externa del ritmo de tareas
Imposición externa, inadvertida, del ritmo de tareas, por ejemplo, por presión de un supervisor.
Tabla 6. 3 Condiciones que Favorecen Violaciones
Cultura de seguridad deficiente Conflicto entre el personal y la gerencia Desánimo Supervisión y control deficientes Normas inadecuadas Mala percepción del riesgo Percepción de indiferencia de la gerencia Falta de estima por el trabajo Falsa sensación de seguridad Baja autoestima Sensación de desampara, de descuido por parte de la gerencia Sensación de estar fuera del alcance de las reglas Normas confusas Cultura del “se puede” Exceso de presión o de dedicación al trabajo Tabla 6. 4 Condiciones que Favorecen el sabotaje Personalidades perturbadas Conflictos internos de la empresa Conflictos sociales Conflictos étnicos Guerras 6.3 Recuperación de los errores
Tan importante como la recuperación del error en la empresa, es la recuperación de los errores. Una manera de combatir los problemas de errores humanos en tecnologías riesgosas, puede ser e a través de la detección y corrección del error. El manejo del error constituirá un campo creciente en las modernas organizaciones complejas. Producido un error el operador tiene que detectarlo, luego explicárselo a sí mismo (aquí puede surgir nuevamente el error) y finalmente proceder a la corrección del error cometido. Esta es una conducta diaria en todas las personas. A recuperación del sistema puede hacerse mediante una recuperación hacia atrás, volviendo a un estado anterior del sistema, una recuperación hacia adelante, yendo hacia un estado posterior de los sistemas, o mediante una recuperación compensatoria, usando mediadas de contingencias.
EVENTO err Bibliografía EERROR
ERROR DETECCION
b) R EXPLICACION CORRECCION
RECUPERACION HACIA ATRÁS
RECUPERACION HACIA DELANTE
RECUPERACION COMPENSATORIA
6.4 Bibliografía 1) Reason, J.- Human Error – Cambridge University Press (1990) 2) Kontogianis, T. – User strategies in recovering from errors in man machine systems – Safety Science 32(1999) 49-68
7. Riesgo, Percepción del Riesgo y la Teoría de la homeostasis del riesgo 7.1 El Riesgo
La mera consulta de un diccionario sobre el significado de los vocablos usados comúnmente en seguridad, indica la ambigüedad de nuestro idioma sobre los distintos términos usados. Según el Diccionario Manual de la Real Academia Española. Peligro es: “Riesgo o contingencia inminente de que suceda algún mal. // Paraje, paso, obstáculo u ocasión que aumenta la inminencia de un daño” Riesgo : “efecto de dañar”, definiendo a daño como “Causar deterioro, perjuicio, menoscabo, dolor o molestia” Detrimento es: “Destrucción leve o parcial. //Pérdida, quebranto de salud o intereses”. De esto se desprende que es necesario tener un léxico más preciso para usos en Seguridad. En general la palabra riesgo se usa en seguridad más frecuentemente que peligro. Se puede decir que peligro es algo eminente, que sucederá indefectiblemente si se hace o se deja de hacer tal o cual cosa. Por ejemplo: Peligro - “No abrir la puerta con el tren en movimiento” En cambio, Riesgo tiene un doble significado, como: a) La probabilidad de que suceda algo: “Correr el riesgo de morir en la operación” b) Consecuencia: riesgo de muerte. Otro concepto más específico es el valor medio de la consecuencia, o sea la esperanza matemática de la consecuencia que también suele definirse como riesgo X = E (x) =
Σ
pi xi
y el daño es ese valor medio multiplicado por el número total de eventos N que nos da la pérdida por la sociedad, organización o empresa. Ejemplo : D = E (x) . N Consideramos el caso de la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos, que entre 1943/1970 tuvo los siguientes casos de accidentes de todo tipo:
1 2 3 4 5
Cantidad de Muertes 247 13 3 2 1__ Total
Número de Accidentes (1943/1970)
266
El total de muertes es 295. La esperanza matemática dará el valor medio de la consecuencia. E (x) = Σ pi . xi = __fi__ xi ft = 247 x 1 + 13_ 2 + 3_ x 3 2_ x 4 + 1_ x 5 266 266 266 266 266 = 1,1085
muertos__ accidentes
El daño que sufría la organización, es decir, el número total de muertes. D = NT x E (x) = 266 x 1,1085 = 294,86 7.2. Clasificación de los riesgos Los riesgos pueden ser clasificados de distintas maneras, una de las formas más comunes es la siguiente: a) con respecto a las personas; b) con respecto a la consecuencia; c) con respecto al origen. a) Con respecto a las personas Se pueden considerar dos tipos de riesgo: el riesgo individual y el riesgo social. El riesgo individual es el que afecta a una persona considerada en forma aislada. A su vez el riesgo individual puede ser clasificado como voluntario o involuntario, aunque la línea divisoria no es siempre clara. Riesgo voluntario es aquél que es posible aceptar o rechazar, como por ejemplo: fumar, viajar en moto, etc.; e involuntario en cambio es aquél que no es posible de evitar; por ejemplo: caídas accidentales, enfermedades. Desde el punto de vista laboral, se presupone que el trabajador está aceptando un riesgo inherente a su actividad, en cambio, no se supone lo mismo para el resto de la comunidad. Por ejemplo: cuando se calculan riesgos individuales se considera que toda la población está expuesta; sin embargo para algunas actividades es preferible expresar el riesgo en función de la población realmente expuesta. Por ejemplo: los accidentes laborales: para ello existen diversos índices de riesgo que son considerados más adelante. El riesgo social está relacionado con el número de individuos afectados por una clase de eventos, enfermedad, etc. El riesgo social es el detrimento que sufre la sociedad como consecuencia de una enfermedad, tipo de accidente, etc. Expresado en número de distintos tipos de consecuencia. D = E (X) NT
b) Con respecto a las consecuencias Los distintos tipos de consecuencias pueden ser: a) muerte b) lesiones c) días de trabajo perdidos d) daños materiales a bienes (costo en $) e) reducción de la esperanza de vida Generalmente los riesgos se expresan sobre la base de la consecuencia. c) Con respecto al origen Se puede distinguir entre riesgos naturales y riesgos inducidos por el hombre. Por ejemplo: la electrocución por rayos versus los accidentes automovilísticos. 7.3.Tasas de Riesgo Toda tasa es una proporción. Se establece una relación entre el número de individuos afectados por muerte, lesión, días de trabajo perdidos o días de esperanza de vida perdida y la población total, durante un período de tiempo. O sea el número de individuos que padecieron el riesgo sobre el número total de individuos expuestos. También se puede hablar de costo de una clase de eventos, divididos el número total de eventos. En las tasas de riesgo específicas se relaciona la consecuencia con un grupo particular, por ejemplo: el IFAM (Índice de Frecuencia de Accidentes Mortales) que da el número de muertes por 100 millones de horas-hombre, en una actividad industrial; la tasa de gravedad de accidentes, etc.
En la Tabla 5.1 se dan distintos tipos de tasas de riesgo.
T A B L A 5.1 TASAS DE RIESGO
OBSERVACIONES
Riesgo individual = __Muerte___ persona-año
Es el riesgo de muerte de un individuo de una población dado, en un período de tiempo, generalmente anual. Por ejemplo: en la Argentina el riesgo individual de muerte por accidente en general (1977) es r i = 4,325 . 10-4 _ m __ p.a
IFAM = __muerte_ 108 H-h Índice de frecuencia de accidentes mortales
Tasa de gravedad (TG) =
Da el número de muertes por 100 millones de horas-hombre en una actividad industrial, o sea, el número de accidentes mortales de un grupo de 1000 personas durante toda su vida laboral.
Nº de jornadas de trabajo perdido. 103___________ Horas-Hombre
Tasa de Gravedad, de acuerdo con la Ley 19587
Nº total de accidentes TI = _______________ 103 Nº promedio de trabajo en el año
Tasa de incidencia de acuerdo con la Ley 19587
por ejemplo 7.4 Actitud comunitaria hacia el riesgo Un factor muy importante a tener en cuenta es la magnitud del accidente, en número de muertos.
Si se comparan dos tipos de riesgo: El primero se produce con una frecuencia de una vez al año y con una magnitud de 1 muerto por accidente. 1 accidente x 1 muerto_ = 1 muerto Año Accidente Año Comparado con otro riesgo: 1 accidente 10.000 año
x 10.000 muertos Accidentes
= 1 muerto Año
El segundo caso tiene mayor impacto psicológico. En general el público acepta más los pequeños accidentes, con gran efecto en la sociedad, que los grandes
accidentes que tienes menor efecto en la sociedad. Por ejemplo, los accidentes de automóviles en comparación con los de aviación. Estadísticas sobre este tema han sido presentadas por Rasmussen (1) y más recientemente por R.F. Griffith y L.S. Fryer (2). Se ha podido hacer una relación entre el riesgo y la actitud de la sociedad hacia el mismo (ver Tabla 5.2). La actitud comunitaria hacia el riesgo puede variar por muchos factores; a veces, una película del tipo cine catástrofe hace que público reclame medidas de seguridad que antes no exigía. Como concepto importante debe comprenderse que en la actitud de aceptación o de rechazo que tiene el público hacia un riesgo influyente en la decisión a tomar: por ejemplo, emplazamiento de aeropuertos, instalaciones nucleares, fondos destinados a prevención de incendios, etc. Finalmente, se dará mayor importancia a aquellos riesgos cuyos efectos sean más cercanos en el tiempo y en el espacio. Así, un riesgo de contaminación que nos afecte en los próximos años implicará mayor preocupación que uno que pueda afectar a las próximas generaciones (ver Fig. 1) TABLA 7.2 Actitudes hacia el riesgo
Riesgo de muerte por persona y por año
Actitud
-3
Este tipo de riesgo no es común. Es inaceptable para el público, y cuando aparece, la sociedad reclama que se tomen medidas
-4
Se está dispuesto a asignar recursos para reducir el riesgo; por ejemplo: controles de tránsito, bomberos etc.
-5
10
Todavía son reconocidos como riesgos; por ejemplo : riesgo de envenenamiento, ahogamiento, fuego, etc.
10-6
No son prácticamente reconocidos como riesgos, se es consciente del riesgo, pero no se siente íntimamente que le pueda ocurrir a uno; por ejemplo: electrocución por rayo
10
10
7.2 Riesgo y Estimación del Riesgo
En este texto se denomina estimación del riesgo a los que habitualmente se llama en la literatura “percepción de riesgo” por parte de una muestra de una población. Por otra parte, se denomina evaluación de riesgo a datos de tipo estadístico y con datos recogidos científicamente en forma inobjetable, como el número de lesiones por trabajador y por año. En los estudios de riesgos suelen distinguirse entre lo que se llama riesgo objetivos (en general establecido por especialistas) y el riesgo percibido o estimado por el ciudadano común ( Thompsom, y Bird) Se entiende que el riesgo objetivo es producto del estudio científico del tema. Sin embargo largas disputas científicas y filosóficas han ido erosionando este concepto. Autores como Beck y Short introdujeron la duda sobre la objetividad del estudio del riesgo por parte de los especialistas Posteriormente Freudenber, evidenció la desconfianza que existe por parte del ciudadano común frente a las instituciones gubernamentales y científico-técnicas (6) Es evidente la pérdida de prestigio de los estudios sobre riesgo, en parte derivado del menosprecio a la percepción del riesgo de los ciudadanos. Si bien hay mediciones muy objetivas del riesgo, otras son derivadas, y su confiabilidad no es necesariamente superior a la evaluación o percepción del hombre común. El conocimiento es importante en la percepción de los riesgos, de lo contrario el humano no habría sobrevivido a todos los avatares a los que ha estado sujeto. Johnson estudia el papel del conocimiento en la percepción del riesgo por parte del hombre común. Distingue tres aspectos en el proceso de formación del conocimiento a) producción del conocimiento, b) diseminación del conocimiento c) procesamiento de la información Otro aspecto relevante en la formación de conocimiento es distinguir entre el conocimiento directo o experiencia y el conocimiento indirecto (que deriva de las experiencias de otros). Así por ejemplo un especialista puede evaluar el riesgo mediante datos empíricos, tomados de mundo real, y otro puede trabajar sobre el tema mediante un análisis de la información. Por ejemplo, dando un caso real El polo Petroquímico BB ha tenido varios accidentes de importancia: emisión de cloro, emisión de amoníaco, numerosas emisiones de contaminantes por chimenea de emergencia durante paradas e incidentes, etc. Asimismo, se observan en las
inmediaciones manchas amarillas en las hojas de las plantas y el valor de las propiedades ha caído notoriamente. Han ocurrido manifestaciones populares contra esta situación. La gente común tiene una evaluación del riesgo: lo considera nocivo para su salud y que afecta negativamente su calidad de vida. Supongamos que se desee realizar un análisis de riesgos, dentro de universo de riesgos que existen un ingeniero especialista estudiaría la emisión de productos químicos. El experto tomaría una serie de escenarios de emisión de contaminantes Estos escenarios están tipificados en programas de usos corriente de la EPA, por ejemplo en TSCREEN. Para determinar los escenarios el experto tiene recurrir a los operadores de la planta para estimar los más probables en función de su experiencia.. Es decir, está recibiendo una información de segunda mano de técnicos y profesionales de una empresa. Con estos escenarios puede estimar consecuencias, a saber concentraciones de contaminantes a nivel de suelo, etc., Dado que el riesgo es probabilidad por consecuencia, por lo tanto se necesita conocer la probabilidad de que ocurran estos escenarios. Todo ingeniero que ha trabajado en planta, sabe que toda planta tiene sus problemas de tipo general y también problemas específicos. Estos problemas específicos ( problemas de determinadas válvulas, pérdidas, estado general de la planta por su antigüedad, mantenimiento, forma de operar, etc.,) solo puede conocerse empíricamente, y para ello hay que conocer la información de los operadores. También sabe un ingeniero de planta, que al ser trasladado a una nueva unidad, deberá confiar por un largo tiempo en la información que le transmiten los operadores, hasta tener un cabal conocimiento de la unidad. Pues bien, entonces la probabilidad que estime el especialista será un concepto establecido en base a información de segunda mano, sea porque proviene de los operadores o de la bibliografía. Puede verse que, en este caso, el concepto de riesgo del hombre común tiene bases empíricas de primera mano, y en el concepto de riesgo experto es parcial y basado en información de segunda mano. Al efectuarlo el experto y determinar las probabilidades de los escenarios elegidos, resultarán con valores de riesgos muy bajos. Esto sucede en todos los estudios de riesgos; sin embargo Three Miles Island y Chernobil han demostrado que aun siendo poco probables pero que igual ocurren.
7.3 Teoría de la homeostasis del riesgo
La teoría sostiene que cada persona tiene su nivel de riesgo, que naturalmente es una estimación del riesgo real, y que tiende a conservarlo constante. Si incrementamos las medidas de seguridad en las rutas los automovilistas tienden a aumentar la velocidad para mantener el nivel de riesgo al que están habituados.
Puede consultarse el excelente libro de Gerald White, denominado “Target Risk” (9). Bibliografía
1. Thompson; Paul et al- “Competing conception of risk “– Texas A&M University – Franklin Piercelaw Center – Risk: Health Safety and Environment – Articles and comments by Title http://www.piercelaw.edu/risk/rskindx.htm 2. Thompson, Paul - Risk objectivism and Risk Subjectivism – When are risk real? “– Texas A&M University – Franklin Piercelaw Center – Risk: Health Safety and Environment – Articles and comments by Title http://www.piercelaw.edu/risk/rskindx.htm 3. Byrd, Theresa et al - Variation in Environmental Risk Perceptions and Information Sources among Three Communities in El Paso Franklin Piercelaw Center – Risk: Health Safety and Environment – Articles and comments by Title - http://www.piercelaw.edu/risk/rskindx.htm 4. Beck, Ulrich – Risk Society: On the Ways to another modernity – Five Thesis of modernization and Risk - http://www.consumercide.com 5. Beck, Ulrich – La sociedad del riesgo 6. Freudemberg, William – Risk and Recreancy: Weber, the Division of Labor, and the Rationality of Risk Perceptions – Social Forces, Vol. 71, Issue 1 (1993) 7. Short, James –The social Fabric at risk: toward the social transformation of Risk Analysis. -American Sociological Review, Vol. 49, Issue 6 8. Johnson, Braden – Advancing understanding of knowledge Role in Lay Risk Perception-Risk Communication Unit – NJ – USA- – Franklin Piercelaw Center – Risk: Health Safety and Environment – Articles and Comments by Title - http://www.piercelaw.edu/risk/rskindx.htm 9. Wilde, Gerard – Target Risk http://www.presst.qc.ca
8. Metodologías de Investigación de Accidentes 8.1 Investigación de Accidentes Se entiende por investigación de accidentes a la acción de indagar y buscar con el propósito de descubrir relaciones causas-efecto. Una investigación no está limitada a la aplicación de una norma de tipo estadístico sino que trata de encontrar todos los factores del accidente con el objeto de prevenir hechos similares, delimitar responsabilidades, evaluar la naturaleza y magnitud del hecho, e informar a las autoridades y al público. La labor del investigador o investigadores concluirá en un informe a ser elevado a aquella autoridad que ordenó la investigación. Los pasos a seguir en un proceso de investigación son los siguientes: recolección de información análisis de los datos conclusiones recomendaciones Este proceso es obvio y cada uno de ellos puede constituir un capítulo del informe de la investigación.
8.2 Etapas de la investigación Recolección de información El primer paso de un proceso de investigación es obtener información sobre lo ocurrido. Se debe llegar al lugar del hecho lo antes posible a fin de evaluar la magnitud de los daños, asegurar el lugar y ubicar testigos circunstanciales. Los pasos a realizar en esta etapa son los siguientes: Asegurar el lugar mediante vigilancia, a fin de poder conservar las evidencias, e impedir su desaparición, ya sea intencional o fortuita. Buscar evidencias transitorias, tales como manchas de agua, huellas, derrames de líquido, etc. Tomar fotografías, hacer mapas y diagramas. En lo posible las fotografías deberán ser tomadas por un fotógrafo profesional, teniendo en cuenta la posibilidad de ubicar el lugar donde fueron tomadas. Esto se logra mediante anotaciones sobre la fotografía o mejor aún, haciendo entrar en la misma algún punto de referencia. Esto es de vital importancia en el caso de evidencias transitorias; es común fotografiar indicaciones de instrumentos. La señalización en mapas permite ubicar la zona del accidente y el uso de diagramas sirve para indicar la zona afectada, localizar la posición de los lesionados, etc. El objeto de estas técnicas es ayudar al investigador a formarse una imagen visual de lo ocurrido. Recolectar objetos físicos. En el lugar donde ocurrió un accidente quedan por lo general, objetos tales como trozos provenientes de roturas o proyectados. Además, en ciertos casos es necesario tomar muestras de materiales para determinar características físicas y químicas de los mismos (por ejemplo: material de estructuras para ser analizado, muestras de aceite, de combustible, etc.)
Entrevistas con testigos. La información recolectada a través de entrevistas con testigos constituye la parte más importante de la etapa de recolección de información. Primeramente se tomarán las referencias del individuo como nombre, edad, cargo, etc. Posteriormente se debe pedir al mismo una descripción de los hechos y recién entonces hacer las preguntas pertinentes. Es importante no tratar de inducir respuestas en concordancia con la idea del investigador. Análisis de los datos A partir de los primeros datos recolectados se formularán hipótesis que conducirán a la búsqueda de datos para su conformación o rechazo. Este proceso de formulación de hipótesis y búsqueda de datos es ayudado mediante técnicas analíticas. La recolección indiscriminada de datos así como la formulación de hipótesis no basadas en datos son de poca utilidad. Análisis de los Datos Se verán dos técnicas analíticas en particular: el análisis secuencial y el análisis por cambios. Dentro de las teorías causales sobre el origen de los accidentes se encuentran la Teoría Secuencial y la Teoría Multifactorial. La Teoría Secuencial, propuesta originalmente por Heinrich, sostiene que los accidentes se originan debido a una encadenación de hechos, constituyendo lo que se denomina una cadena causal. La Teoría Multifactorial sostiene que la concurrencia simultánea de los factores origina el accidente. Esto es un caso de causalidad conjuntiva. Ambas teorías no son contradictorias sino que se complementan como se podrá ver al hacer un análisis secuencial de un accidente.
8.2 El análisis secuencial El uso de diagramas secuenciales es muy útil para organizar una investigación, confirmando o negando la validez de los datos recogidos. Esta técnica puede ser muy útil en la investigación de accidentes automovilísticos. Los factores causales de un accidente pueden ser clasificados como: directos, contribuyentes o sistémicos Figura 1
Factores Directos
Factores Contribuyentes
Factores Sistémicos
Generalmente un accidente no es el resultado de una sola secuencia de eventos, sino de varias secuencias en forma simultánea. Existen dos formas de hacer un análisis secuencial: a) Mediante secuencias de transferencia de energía. Este tipo de estudio no sólo revela lo ocurrido, sino que también descubre que barreras o controles fallaron o no fueron incluidos como medida de prevención. b) Mediante secuencias de eventos y factores causales. Consiste en graficar en forma secuencial eventos y factores causales directos, contribuyentes y sistémicos. Este tipo de análisis incluye a las secuencias de transferencias de energía. Los criterios generalmente adoptados para graficar secuencias son los siguientes: • Colocar los eventos en cadenas de izquierda a derecha. Colocar los eventos encadenas en serie o en cadenas en paralelo para • representar secuencias simples o secuencias simultáneas. • La parte central del diagrama debe reservarse para los eventos que conducen directamente al accidente. • Los eventos supuestos por el investigador deben distinguirse de los demás por algún tipo de notación. Los eventos que no tengan un orden secuencial deben dejarse en suspenso • hasta la finalización del diagrama. Los criterios de descripción de eventos son los siguientes: Describir en forma simple el hecho ocurrido, no estados, condiciones o • circunstancias. Basarse solamente en hechos comprobados. • Cuantificar los eventos en la medida de lo posible. • La descripción debe hacerse de modo que provengan del evento precedente. • En el caso que una condición combinada con un evento, produzca otro evento, • es preferible usar para la misma algún símbolo distinto como un óvalo. Ejemplo de aplicación : se analiza un accidente descripto en la revista Seguridad Industrial de la ex -YPF. El accidente se produjo cuando el trabajador se disponía a realizar una soldadura en un tambor de 200 litros. Al comenzar la operación se produjo una explosión, desprendiéndose el fondo del tambor que golpeó al operario en la cara y atravesó el techo de fibrocemento del galpón. El trabajador, que murió como consecuencia de las heridas, realizaba tareas de soldadura desde hacía seis años. El tambor no había sido inertizado ni se le habían retirado los tapones. Construcción del diagrama secuencial: dado que el obrero tenía seis años de experiencia en la función, se lo considera como causante directo del accidente, aunque como causas contribuyentes se consideran la falta de inertización y el hecho que no se destaparan los recipientes al llegar al taller. Además, es probable, (por eso se incluye en un óvalo) que el sistema de supervisión y control no funcionara en forma aceptable.
La secuencia se desarrolla hasta que se produce la lesión en el trabajador y se continúa hasta que la tapa llega al techo para tener una secuencia meticulosa de las transferencias de energía. Esta técnica analítica, que ha sido utilizada con éxito en la investigación de accidentes automovilísticos, puede ser utilizada provechosamente en la investigación de accidentes de trabajo. En el caso analizado permite identificar factores sistémicos (supuesto como: falta de supervisión y control, factores indirectos como: falta de inertización y retiro de tapones, y factores directos, trabajador descuidado). De este modo, la gerencia puede determinar dónde debe dirigir sus esfuerzos para prevenir hechos similares.
Falla de Supervisión y Control
Cadena Eventos y Factores Causales Llegada de tambores al Taller
Figura 3
Trabajador Descuidado
Falta de Inertización y retiro de ta ones
Operaci ón de Soldad
Explo sión
Desprendimie nto de la tapa
La tapa lesion a al
La tapa atravi esa
8.3 El análisis por cambios La experiencia indica que uno de los factores más importantes en la generación de accidentes son los cambios que se generan en un sistema, en un proceso o en una tarea. Intuitivamente se dice, cuando ocurre un accidente: ¿qué pasó?, es decir, ¿qué cambios ocurrieron? En toda investigación de accidentes debe establecerse un marco de referencia de condiciones en las que no ocurren accidentes y luego comparar con la situación accidental. El proceso de análisis por cambios se ha derivado de una metodología de análisis de problemas ideado por Kepner y Tregoe. Estos autores definen como problema a toda desviación de una norma o de algo establecido. En este caso, un accidente es un hecho que no debiera ocurrir y que no está planeado. El proceso de análisis por cambio involucra seis pasos: Considerar la situación accidental. Establecer una situación similar pero sin accidentes. Comparar las situaciones 1) y 2). Establecer todas las diferencias, aunque parezcan irrelevantes.
Analizar las diferencias para encontrar relaciones entre ambas situaciones. Integrar la información en el proceso investigado. En la figura 3 se presentan en forma esquemática los seis pasos anteriores.
Figura 2
Situación Accidental
Comparar
Establecer diferencias
Analizar las diferencias, buscando su efecto sobre el accidente
Integrar la información en el proceso de investigación
Situación Normal
Ejemplo: se analizará el mismo caso. Para realizar este tipo de análisis es conveniente utilizar una planificación estándar que se muestra en la figura 2. Del examen de la misma surge que los principales cambios son: la falta de cumplimiento de procedimientos correctos y la falta de controles de dirección, referidos a una situación “normal”, es decir, la situación en que se deberán realizar tareas. Ambas técnicas analíticas son complementarias, ya que su aplicación simultánea permite detectar distintos aspectos característicos de un accidente. Así, por ejemplo, en el caso precedente analizado, el análisis secuencial determinó como causante principal del accidente el error del trabajador, mientras que el análisis por cambios producidos en la ejecución de la tarea descripta, demuestra diferencias con respecto al procedimiento operativo habitual. En síntesis, la aplicación de metodologías sistemáticas en el análisis de accidentes de trabajo, permite evaluar ciertas causales de los mismos que de otra forma podrían pasar inobservadas.
Planillas de análisis por cambios
FACTORES
¿Qué? Objeto Energía Defecto Dispositivo Protector ¿Dónde? En el objeto En el proceso Lugar ¿Cuándo? En tiempo En proceso ¿Quién? Operador Compañeros Supervisor Otros Tarea Objeto Procedimiento Cualidad Condición de Trabajo Medio Ambiente Sobretiempo En horario Relaciones Evento Desencadenante Controles de la Dirección Cadena de controles Análisis de peligros Monitoreo Revisión de riesgos
SITUACION PRESENTE
SITUACION ANTERIOR COMPARABLE
DIFERENCIA S
CAMBIOS
Falta de Inertizado inertización Con tapones Sin tapones puestos
Falta de No se cumple inertización con procedimientos Con tapones correctos
-----------
----------
NO
NO
-----------
-----------
NO
NO
-----------
------------
NO
NO
Procedimiento cambiado
Procedimiento común
SI
Cambios en Procedimiento
-----------
------------
NO
NO
------------
-------------
NO
NO
NO NO NO NO
SI SI SI SI
Falta de control Falta de Análisis de controles de la peligros Dirección Vigilancia Revisión de riesgos
8.4 El Arbol de causas El árbol de causas es un método secuencial de análisis de los datos, que usa compuertas lógicas para describir eventos En la cadenas causales pueden usarse dos tipos de compuertas lógicas, las compuertas “y” y las compuertas “o”. Las compuertas “y” se representan de la siguiente manera A
R B
Como puede verse, las causas A y B solo conducen a R cuando ambas están presentes. Por lo tanto A y B son necesarios, pero no son condiciones suficientes. No pueden, por si mismas, causar R. Una segunda posibilidad de combinar las causas A y B, es mediante una compuerta “O”.
A
R B
Las causa A y B llevan a R, cuando al menos una de ellas esté presente. Ambas son causas necesarias y suficientes. Este tipo de compuertas lógicas no se usa en análisis retrospectivos, como son los análisis de accidentes de trabajo, sí se usan en los análisis prospectivos (también llamados “árboles de eventos)
A B
R
Configuraciones Hay tres tipos de eventos: los eventos iniciales, los eventos intermedios y los A B
C
evento intermedio
R
A
evento intermedio
B
R
B
o bien,
A
evento intermedio
B
R
eventos repetitivos. Los árboles de causas tienen diferentes características: la longitud, la forma y la complejidad difieren. La complejidad C está relacionada con la cantidad de compuertas “y” que tiene un árbol de eventos. nº de compuertas y C =
. total de eventos iniciantes o repetitivos
8.5 Conclusión o síntesis La síntesis es la recomposición de lo separado por el análisis, es decir la integración de los factores en un conjunto coherente. La síntesis o conclusión es el resultado que engloba dentro de sí al cúmulo de apreciaciones que se hicieron a lo largo del proceso de investigación. Es evidente que no hay una sola causa del accidente, sino un conjunto de causas. La incorporación de causas probables en una conclusión es legítima, y no debe desdeñarse su uso.
8.6 Recomendaciones Son todos aquellos cambios que deben realizarse para evitar la repetición del accidente; deben ser medidas de orden práctico. Si se llevan a cabo, el paso del tiempo constituirá la mejor prueba de su efectividad.
8.7 Bibliografía 1) Heinrich – Industrial Accident Prevention – Mc Graw Hill (1958) 2) Johnson, J.W. – The Management Overview and Risk Tree – Sand 821-2 3) Kepner& Tregoe – El Directivo racional – Mc Graw Hill (1982)
9. Análisis de Seguridad de las Tareas mediante la ergonomía de sistemas 9.1 Introducción Primeramente es necesario estudiar el sistema hombre máquina de acuerdo al lo propuesto en la Norma ISO 12100: 2003(E) Safety of machinery, Part 1 y Part 2, donde se estudia el sistema máquina, identificando sus partes de control y sus partes operativas. Este sistema interactúa con el operador, y los disfuncionamientos constituirán los accidentes y los incidentes,
SISTEMA MAQUINA INTERFASES OPERATIVA Y DE CONTROL S
I
S T E M
SEÑALES, DISPLAYS, ADVERTENCIAS
CONTROLES MANUALES Y APARATOS DE CONTROL
A
D E
C
ALMACENAMIENTO DE DATOS Y PROCESAMIENTO LOGICO O ANALOGICO
O N T R O L
SENSORES APARATOS PROTECTORES
S I
ELEMENTOS DE CONTROL DE POTENCIA (CONTACTORES, VALVULAS, CONTROLADORES)
S T
RESGUARDOS
E M A
ACTUADORES (motores, cilindros)
O P E R A T I V O
ELEMENTOS DE TRANSMISION DE POTENCIA – PUNTOS DE TRABAJO
Un disfuncionamiento es un hecho no habitual o una modificación ocurrida en una situación de trabajo. Este disfuncionamiento perturba la actividad del Sistema Hombre-Máquina y lo aparta temporaria o definitivamente de su objetivo pudiendo producirse incidentes o accidentes. Pueden darse los siguientes casos (Leplat) Un disfuncionamiento origina un accidente D
A
Un disfuncionamiento origina accidentes e incidentes D
A I
Un disfuncionamiento origina incidentes que a su vez causan accidentes D
I1
I2
...
A
Este tercer caso es el más común. Es importante relacionar estos conceptos con los de Wanner basados en la experiencia de la industria aeronáutica.
Wanner establece que un accidente ocurre cuando el punto de disfuncionamiento del sistema rebasa un límite de seguridad. Un sistema tiene un número de parámetros, cada uno de los cuales debe estar dentro de límites determinados. O sea, el estado del sistema puede ser descripto de la siguiente manera: qi = ψ (p1, p2 ... pn) sea, por ejemplo, p1 velocidad de rotación, p2 temperatura, etc. Para cada uno de esos parámetros pi, tendremos una zona 1 de funcionamiento normal, una zona 2 de funcionamiento anormal y una zona 3 de funcionamiento peligroso.
q
3 2
I1 1
I2 I3 A
P
Esto ocurre para cada uno de los parámetros y se podría representar el funcionamiento del sistema mediante un punto en un espacio de n dimensiones; cuando el punto de funcionamiento sobrepasa uno de los límites, puede ocurrir un accidente. Se puede hablar entonces de un dominio Q = Σ qi de estado de funcionamiento normal, del cual se puede pasar a un dominio de funcionamiento anormal o a otro dominio de funcionamiento peligroso. Los incidentes que pueden desestabilizar el sistema pueden clasificarse en las siguientes categorías. I1 : Falla de operador I2 : Perturbaciones del medio I3 : Fallas de Componentes I4 : Falla de operación de recuperación (Ver tareas secundarias) 2, La Tarea Se ha visto que la interacción entre el hombre y la máquina constituye la tarea. Las tareas son secuenciales y se componen de diversas operaciones i; al cabo de cada una de ellas el sistema presenta un estado bien definida qi. Cuando se termina una etapa y el sistema está en un estado qi, se debe emitir una orden Si para cambiar del estado qi qi + 1. Esquemáticamente una tarea puede describirse Q = Q0 (estado inicial)
Q1
Q2
Qf (fin de la tarea)
Quinot establece que para llevar a cabo una tarea son necesarios: la acción de los mecanismos S de control del Sistema (regulación automática, decisiones, etc.) y los cambios de estado q i del sistema Es decir, se tiene por un lado a la maquinaria vs el programa de producción. Este programa incluye tomas de decisión, humanas u ordenes automáticas. Ordenes (por decisión o programa) S0
q0 Estados del sistema
S1
q1
Sf-1
qf-1
Sf
qf
Algunas transiciones qi qi + 1 (o Si llegar al objetivo.
Si + 1) permiten introducir opciones al sistema para
Entonces el gráfico correspondiente no será lineal sino arborescente, y puede poseer puntos de bifurcación como los esquemas siguientes, donde se han considerado solamente dos opciones, para qi + 1 o Si + 1 Ejemplo Descripción de la salida de un tren desde la estación E0, a la hora h1 para llegar a la terminal T, parando 10 minutos en cada estación intermedia. Q0 : Estacionamiento en E0 S0 : Orden de partida de E0, a la hora 10 q1 : Recorrido E0 – E1 S1 : Orden de detención cuando el tren llega a E1, (h1) q2 : Estacionamiento en E1 S2 : Orden de partida de E1 a la hora h1 + 10 min Sf : Detención cuando el tren llega a T q1 : Estacionamiento en T Sf : Otra operación Tareas normales Un sistema se concibe para concretar un objetivo definido; la tarea para llevarlo a cabo es la tarea normal. Esta tarea se compone de una secuencia de operaciones T=Σ0=Σ
Si, qi
Las tareas pueden estar perfectamente programadas, como ocurre en el trabajo en serie, o dejar cierto margen de decisión al trabajador, como en el mantenimiento. Una tarea normal puede representarse simbólicamente por una línea que une el origen de la operación con el objetivo.
T=Σ0 origen
0
objetivo
Esta línea resume el conjunto de secuencias para llegar al objetivo. Perturbación de la tarea normal:
Tareas substitutas Los incidentes sobrevienen aún en las tareas más planificadas y en ese caso el trabajador debe idear tareas apropiadas, es decir otra secuencia de operaciones. Cuando la secuencia principal T de una operación técnica deja lugar a una secuencia secundaria T1 no programada, el sistema no está controlado en un sentido estricto y se está frente a una situación riesgosa. Hay tres tipos de comportamiento en estos casos. Tipo I: Recuperación total del incidente. El trabajador interrumpe la tarea y busca resolver el incidente con los mismos medios y útiles que los asignados originalmente. X
X incidente
Tipo II: En muchos casos, el trabajador reemplaza en el momento del incidente la tarea
programada por otra menos formalizada que debe idear para lograr el objetivo.
0
T1
Esta tarea nueva T, compuesto de una secuencia de operaciones Σ1 (Si, qi) que se denomina tarea substituta o vicaria. Esta tarea substituta puede a su vez ser interrumpida por un nuevo incidente (incidente I4) que dé origen a otra tarea substituta T2, y así sucesivamente. En procesos automatizados es de gran importancia preveer cuáles pueden ser esas eventuales tareas substitutas. Tipo III: En los casos anteriores y a pesar de la perturbación de la tarea normal, ha podido llegarse al objetivo; en cambio, hay situaciones en que se interrumpe la tarea sea porque el trabajador no puede idear una tarea substituta o porque se altera la integridad del Sistema Hombre-Máquina. Esto constituye un accidente (daño o bienes a personas) y se designa con un círculo. Es necesario, antes de proceder a la recuperación y retorno a la tarea normal, atender a los lesionados, reparar daños a las maquinarias y eventualmente revisar globalmente la tarea normal. Los accidentes pueden ocurrir en el curso de la tarea normal, pero se los encuentra generalmente en las tareas substitutas.
X T1 X T2
9.2 El análisis de seguridad en el trabajo Se denomina análisis de seguridad en el trabajo (Job Safety Analysis) a una técnica que permite identificar las causas potenciales de los accidentes y estudiar las medidas para eliminarlas en una tarea determinada. En rigor, un análisis de seguridad en el trabajo es un análisis de la tarea. Un análisis de seguridad en el trabajo tiene cuatro pasos: Selección de la tarea Debe analizarse prioritariamente aquellos trabajos en que haya mayor frecuencia y severidad de accidentes. Delimitar las operaciones de la misma El trabajo debe descomponerse en sus pasos sucesivos u operaciones; esto puede hacerse observando el desempeño de un empleado experimentando y registrando cada etapa con un estudio de métodos. Identificar los peligros asociados a cada etapa Esto puede hacerse mediante observación pero también a través de la experiencia obtenida de accidentes acaecidos previamente. Para cada etapa el analista debe preguntarse: Si el trabajador puede golpearse, o ser golpeado o ser golpeado por un objeto, si puede ser apretado, raspado, etc. Si corre el riesgo de caídas o esfuerzos excesivos. Si está expuesto a gases, humos, ácidos, etc. Recomendar controles y procedimientos Las reglas y procedimientos se formularán para evitar los peligros previamente identificados; a veces serán necesarios cambios en equipos y materiales mientras que otras veces se requerirán cambios en procedimientos. Los problemas se tratarán en forma específica evitando el “sea cuidadoso” o “tome precauciones”. A continuación se da un ejemplo de análisis del trabajo Hay planillas tipo de gran utilidad para sistematizar el Análisis de Seguridad en el Trabajo.
9.3 Bibliografìa (1) Quinot et Moyen – Technique risque et danger –INRS 33 (1980) (2) Mangosio, Jorge – Medio Ambiente y Salud Ocupacional -.Editorial Nueva Librería –ISBN 950 –9088 –87-0 (1997)
Planilla Tipo de Análisis de Seguridad en el Trabajo Denominación de Trabajo: Pulido de Piezas de
Denominación de la Función: Operador de
Fundición
Pulidora
Equipo de Protección Personal Requerido:
Analista-.
Guantes de Cuero, Anteojos, Zapatos de Seguridad
Lugar y Fecha: 1
Tareas
Peligros y accidentes potenciales Procedimientos recomendados
1. La mano derecha se dirige a canasto, recoge la pieza y la lleva a la pulidora
a) Puede golpear con la mano a) Colocarse guantes de cuero derecha con el borde del canasto o en la fundición y cortarse o rasparse la mano
2. La mano izquierda agarra el lado izquierdo de la fundición y con ambas manos lo !leva a la amoladora
b) Levantar piezas de fundición muy pesadas
b) Usar procedimientos adecuados. Si la pieza es muy pesada. pedir ayuda
c) La pieza de fundición puede caer en un pie
c) Usar zapatos de seguridad
a) Cortarse o rasparse las manos a) Usar guantes para protegerse golpear la mano contra la pieza de los bordes filosos de la piedra, mantener las manos lejos de partes rotativas, No llevar ropa que se pueda enganchar b) Chispas, polvo, ruptura de la piedra
3. La mano izquierda deposita la a) Golpearse la mano contra la pieza terminada en caja al lado caja o la pieza de la amoladora b) Levantar piezas pesadas
lado izquierdo de la fundición y con ambas manos lo !leva a la amoladora
b) Llevar protección para los ojos, asegurarse que los resguardos estén en su lugar, usar guantes de cuero a) Manipular en forma adecuada b) Usar procedimientos adecuados; si la pieza es muy pesada, pedir ayuda
c) Caída de una pieza
c) Llevar zapatos de seguridad
golpear la mano contra la pieza
de los bordes filosos de la piedra, mantener las manos lejos de partes rotativas, No llevar ropa que se pueda enganchar
b) Chispas@ polvo, ruptura de la b) Llevar protección para los piedra ojos, asegurarse que los resguardos estén en su lugar, usar guantes de cuero 3. La mano izquierda deposita la a) Golpearse la mano contra la pieza terminada en caja al lado caja o la pieza de la amoladora b) Levantar piezas adecuados; si la pieza es muy excesivamente pesadas c)
a) Manipular en forma adecuada b) Usar procedimientos
Osada, pedir ayuda Llevar zapatos de seguridad
c) Caerse una pieza en el pie
10. Análisis de datos mediante SST. Precursores 10.1. Introducción En este capítulo se estudiarán los factores adicionales en una investigación de accidentes, es decir todos los elementos organizativos y de sistemas que influyen sobre el accidente. La investigación de accidentes es, en primer lugar, una investigación sobre hechos ya acaecidos, y carece de parte experimental, salvo en lo relativo a equipos (hardware) (por ejemplo en estudios de estructuras de automóviles, donde se prueba la resistencia mediante choques, los ensayos de equipos de protección personal, tales como resistencia a impactos en cascos, resistencia a la tracción de cinturones de seguridad, etc.) Por otra parte, es común que sus resultados de una investigación sean influenciados por la organización; en efecto, sus resultados pueden afectar directa o indirectamente tanto a la organización como a sus miembros, por lo que se ejercen fuertes presiones para acomodar los resultados. En este caso, como en los estudios de Elton Mayo, donde el investigador (u observado) por su sola presencia, influía en los resultados, también se da en las investigaciones de accidentes, pero de una manera distinta. El observador es observado por los directivos y la organización, y estos influyen en los resultados de la investigación (por ejemplo, en el caso del Transbordador Espacial de la NASA), donde los resultados son influenciados por los grupos directivos. Los componentes sistémicos de los accidentes han sido estudiados por Jop Groenenweg (1) y otros como Leplat (2) y Trist (3·) Estos estudios se refieren a sistemas socios técnicos, más que a la organización en si misma. Un sistema socio técnico es un estudio de la organización, los equipos o máquinas (hardware) y la gente, que están interactuando durante el proceso de producción. También hay que incluir en esto al Medio Externo al Sistema. Esto difiere de los sistemas hombre maquina, donde solo se consideran dos factores. En los sistemas socio técnicos se incluye la empresa o institución, con todas sus exigencias y metas, que hace interactuar muchos hombres y muchas máquinas en un ámbito para la producción (entendiendo la producción el cumplimiento de los objetivos de la empresa o institución, por lo cual también se puede considerar a la enseñanza, por ejemplo, como un sistema socio técnico).
Para considerar ejemplos de distintos sistemas socio técnicos, considérese las diferencias que hay en la organización, la gente y la maquinaria y equipos entre un buque de guerra y un buque de transporte de pasajeros. Estos sistemas, como todas las cosas, tienen tienen fallas y problemas. Dichas fallas o problemas se denominan Fallas de Tipo General (Groeneneg), Fallas Fallas Sistémicas, o también, como se dice actualmente, Precursores. Los precursores pueden pueden ser fallas o problemas del SST, de la Organización, de la Gente y de las Máquinas. Máquinas. Los precursores son los siguientes:
En los Sistemas Socio-Técnicos en general : Los sistemas socio técnicos, es decir la Empresa e Institución en forma total, pueden tener problemas con su entorno, derivados de cambios cambios en el medio externo, tales como competencia, cambios cambios del mercado, cambios tecnológicos tecnológicos Se entiende por medio exterior exterior aquello que puede ejercer efectos sobre el Sistema Socio Técnico o sobre el cual el Sistema socio Técnico puede ejercer su acción Son ellos:
Cambios en el Medio Externo Cambios Adaptativos
En los Sistemas Hombre Maquina : Complejidad Acoplamiento En las máquinas : Defensas Diseño Equipamiento Mantenimiento Las empresas efectivas se caracterizan caracterizan por su auto evaluación permanente permanente y las correcciones Esto esta íntimamente vinculado con los temas de calidad personas durante En el hombre: Las fallas de la gente son errores que cometen las personas la interacción con la maquinaria y otras personas. Si bien son conocidos por todos que hay muchos accidentes provocados por errores de las personas, debe recalcarse que el error es parte de la fatiga, por lo tanto, la conocida excusa de la falla humana, muchas veces es una falla de la organización. La organización tiene una marcada preferencia en encontrar que las causas de los accidentes están relacionadas relacionadas en primer lugar con las personas, personas, y en segundo lugar con la maquinaria y equipo.-
Entrenamiento Orden y Limpieza Condiciones que refuerzan el Error Falseamiento de la Información En la Organización :
Fallas Organizacionales Procedimientos Objetivos Incompatibles Comunicación
10.2. Precursores En los Sistemas Socio-Técnicos en general 1. Cambio Cambio en el Medio Externo Externo El sistema socio técnico se ve enfrentado con cambios en el medio externo, especialmente en tiempos de cambios tecnológicos como los actuales. Todo ello repercute en la empresa o institución que puede responder con cambios en el SST o soportar los cambios externos, en busca de su supervivencia. Debe tenerse en cuenta que la falta de respuesta del sistema, ya es una respuesta. r espuesta. Estos cambios influyen dentro de la empresa derivando en falta f alta de presupuesto, accidentes, acciones legales, etc. Para citar algunos de los cambios cambios en el medio externo, se puede puede citar a: nueva competencia, cambios del mercado, cambios tecnológicos, t ecnológicos, cambios legislativos, nuevas normas paralegales (ISO 9000, ISO 14000, etc.), cambios financieros, etc.
2. Cambios Adaptativos A estos cambios en el medio externo, el SST puede responder r esponder con cambios adaptativos, tales como cambios cambios en la organización de la empresa, cambios cambios en la forma en que desarrolla sus actividades, restricciones de presupuesto, reducciones de personal, cambio de rubro, cambios en la cultura cultura organizacional, todo todo lo cual influye en la seguridad que tenga la empresa. Los cambios adaptativos, en general son negativos para la seguridad. En el proceso de cambio la organización se concentra en sus principales objetivos, que no es específicamente la seguridad.
En los Sistemas Hombre Maquina :
3. La complejidad Se entiende por complejidad complejidad en los sistemas hombre máquina máquina a secuencias no familiares, o no planeadas o inesperadas, inesperadas, que no son visibles o inmediatamente inmediatamente compresibles, y por lo tanto implica ambigüedad de opciones. Los sistemas hombre máquina son cada día más complejos por la agregación de funciones, o sea se incrementa el número de opciones que tiene el operador
4. Acoplamiento: En los sistemas hombre Máquina se puede tener problemas por Alto acoplamiento (tight coupling) o por bajo acoplamiento. El Alto Acoplamiento en un sistema Hombre Máquina que tiene que ver con los siguientes puntos:
1. apremios de tiempo 2. secuencias invariables 3. diseños que permito sola una manera de llegar al al objetivo 4. excesiva demanda al operador El Alto Acoplamiento tiene que ver con la necesidad de control que tienen los mandos superiores de la organización, que no quieren dejar nada al azahar (fool proof). En la cibernética de W Ross Ashby, se lee: ”Dos o más máquinas pueden acoplarse para formar una sola”. Aquí el diseño sistemas de Alto Acoplamiento implica la idea de unir dos máquinas, en este caso el hombre con la maquina. Por otra parte el bajo acoplamiento implica defectos de diseño, que impiden al hombre relacionarse con la máquina por falta f alta indicadores, diales, alarmas, etc.
En las máquinas :
5. Defensas inadecuadas Se entiende por defensa inadecuada una defensa que no cumple con alguna de las cuatro funciones básicas: detección / advertencia, recuperación, protección / contención y escape. Las fallas en una o más de esas funciones constituyen una Falla de Tipo Sistémica Los problemas pueden clasificarse en relación con las funciones defensivas arriba enumeradas. * Percepción del Peligro Inadvertencia de los peligros probables asociados con el lugar de trabajo. * Detección y Advertencia. Los problemas comunes son las fallas de detección, falsas alarmas y fallas de información. * Recuperación. Los sistemas de recuperación pueden ser humanos o mecánicos. Los seres humanos son poco perspicaces para advertir sus errores de diagnóstico (el índice de detección es de 40% aproximadamente), pero relativamente buenos para descubrir deslices y lapsus (índice de detección de 75% aproximadamente). Los sistemas de recuperación por medios de ingeniería pueden fallar por infrecuencia de pruebas, o porque los problemas que se descubren no se corrigen con suficiente rapidez. * Protección y contención. Las violaciones que involucran la inhabilitación de barreras físicas o el prescindir de elementos de protección personal se halla entre los tipos más comunes de abandono de defensas. * Escape y evacuación. Una de las lecciones importantes de los Accidentes mayores es que los accidentes serios pueden tomar formas inesperadas. Los planes de escape que no contemplan todas las posibilidades pueden ser letales (caso Piper Alpha).Todo incidente o accidente revela cómo las defensas pueden ser vulneradas.
Defensas Inadecuadas
DESCRIPCIÓN
TIPOS DE FALLAS GENERALES PROBABLES
Defensas Inadecuadas Equipos Diseño Mantenimiento Procedimientos Orden y Limpieza Comunicaciones Entrenamiento
Escape
Protección/Contención
Equipos Diseño Mantenimiento Procedimientos Comunicaciones Entrenamiento
Recuperación
Equipos Diseño Mantenimiento
Detección
Conciencia
6. Diseño inadecuado
Presencia de condición peligrosa
Naturaleza de la condición peligrosa
Diseño Mantenimiento Equipos
Entrenamiento Procedimientos
El diseño es una falla de tipo general cuando origina accidentes o conduce a ejecución de actos inseguros evitables. Muchas fallas de diseño se deben a la distancia física y profesional que media entre el diseñador y el usuario final, y al hecho de que a menudo el diseñador tiene con respecto al elemento diseñado un “modelo mental” diferente del de la persona que ha de usarlo. Las fallas de diseño se originan en tres grupos de causas: a) falta de conocimiento de los diseñadores, b) discrepancias entre los modelos mentales del diseñador y del usuario y c) excesiva carga mental para el usuario durante la operación y falta de consideración a los posibles errores humanos.
7. Equipamiento (Defectos de los equipos) La categoría de equipos comprende la calidad y la disponibilidad de herramientas y equipos. No incluye deficiencias del diseño. Los problemas de los equipos pueden clasificarse en tres grandes grupos: - Antigüedad del equipo, que está relacionada con el número de desperfectos y la necesidad de mantenimiento correctivo. - Standard de construcción. Puede haber problemas entre las especificaciones de los equipos y las necesidades operacionales de sus usuarios, debido a diferencias de opinión en cuanto a las especificaciones, compra de marcas baratas y errores en la compra de los equipos. Son señales de problemas en esta área la repetición de pedidos de un mismo equipo, los frecuentes reclamos a los fabricantes, la alta incidencia de desperfectos, una necesidad de tiempo de mantenimiento mayor que la esperada, el gran número de pedidos de repuestos y de equipos no usados o abandonados. -Disponibilidad. No se encuentran los equipos necesarios Los problemas de los equipos se cuentan entre los más fácilmente identificables y remediables de las Fallas Sistémicas En su mayoría las acciones correctivas surgen directamente de una identificación precisa del problema subyacente. Por ejemplo, los problemas del ciclo de vida pueden solucionarse mediante el reemplazo, la reparación o el mantenimiento; los problemas de construcción pueden abordarse mejorando las especificaciones o comprando elementos de alta calidad; los problemas de disponibilidad pueden minimizarse mejorando los sistemas de pedido y registro y reforzando la vigilancia.
8. Mantenimiento deficiente Este Tipo general de Falla está más relacionado con la administración del mantenimiento que con la ejecución de tareas de mantenimiento (ésta corresponde a otros tipos de fallas). Muchos estudios revelan que las fallas de la administración del mantenimiento contribuyen a provocar accidentes en forma significativa. La administración del mantenimiento está relacionada con los costos operativos y una de las fallas que la gerencia trata de ocultar
La administración del mantenimiento puede fallar por falta de un programa adecuado, exclusión de equipos del programa y existencia de sistemas, planeamiento y ordenamiento cronológico deficiente. Muchos problemas de mantenimiento surgen del conflicto entre los costos y la seguridad. En una situación ideal, los recursos de mantenimiento deberían estar determinados por los objetivos del mantenimiento. En la realidad, a menudo están limitados por factores de costo. Pero también hay otros factores no intencionales, por ejemplo, falta de coordinación de las actividades (particularmente con operaciones), falta de planeamiento, falta de supervisión y comunicación.
MANTENIMIENTO DEFICIENTE
Estrategia de la carga de trabajo
Estructura de Recursos
Identificación incompleta de fallas e ítems críticos Selección deficiente de las tareas y frecuencias de mantenimiento Mala definición de límites operacionales, criterios de parada y guías para el mantenimiento correctivo
Estructura Administrativa
Planeamiento y Control del Trabajo
Inspección independiente y funciones de auditoría inadecuadas Definición deficiente de la autoridad, responsabilidad y líneas de comunicación Coordinación deficiente de las actividades de mantenimiento entre turnos y con otros grupos funcionales, por ejemplo, operaciones, ingeniería Jerarquía de la gerencia de línea no relacionada con la jerarquía objetiva de seguridad
Niveles de dotación de personal inadecuados Uso inadecuado de personal bajo contrato
Confiabilidad y Control de Plantas
Falta de datos para desarrollar medidas significativas en cuanto a la seguridad de plantas Discrepancia entre los programas y las necesidades de los equipos Insuficiente control de inspeción y auditoría Registros deficientes Deficiente retroalimentación a la gerencia
Planeamiento inadecuado Deficiente asignación de prioridades a los trabajos críticos Inadecuado sistema de permisos de trabajo manejo deficiente de los cúmulos de trabajos críticos atrasados Control inadecuado de la ejecución de trabajos críticos para la seguridad
En el hombre: 9. Entrenamiento Inadecuado Esta falla sistémica implica que el personal operativo no tiene conocimientos ni habilidades adecuadas a la tarea. El entrenamiento es una responsabilidad de la organización, dado que la gente que carece de entrenamiento rara vez es consciente de ello. Debería pedir más entrenamiento o negarse a trabajar sin entrenamiento adecuado, pero ello es sumamente raro. Muchas veces la gerencia obstruye el entrenamiento del personal
10. Orden y limpieza deficientes La deficiencia del orden y la limpieza constituyen un Tipo General de Falla cuando ha estado presente durante largo tiempo. Constituyen un síntoma de disfuncionamiento del sistema La deficiencia en el orden y la limpieza no pueden quedar sin corrección durante largos períodos, a menos que sean fallas de la gerencia.
11. Condiciones que provocan errores Se entiende por condiciones que provocan errores a condiciones relacionadas con el individuo o el lugar de trabajo, que pueden llevar a la ejecución de actos inseguros. Los actos inseguros son de dos tipos distintos: errores y violaciones. Los errores surgen de problemas de información y se dividen en tres categorías: a) deslices y lapsus, basados en las habilidades, b) equivocaciones relacionadas con las reglas, y c) equivocaciones basadas en la actividad cognitiva. Las violaciones se deben a problemas de motivación y, a su vez, se dividen en cuatro categorías: violaciones habituales (atajos, es decir, omisión de ciertas precauciones para ganar tiempo y evitar esfuerzos), violaciones por optimización (readaptación de procedimientos sobre la marcha), violaciones intencionales de los procedimientos y actos de sabotaje (ver el error humano)
12. Falseamiento de la Información El hombre es un animal mentiroso. No es extraño que en una organización fabule a nivel individual como colectivamente. Esto puede hacerse. a) Para proteger intereses empresarios e institucionales respecto al medio externo, por ejemplo, haciendo estudiios de riesgos adaptados a los intereses de la industria (Ver Tierney, K sobre la industrial nuclear) (Ref . 8). b) Dentro de la empresa, ya sea ocultando información a la Gerencia Superior, Casas Matrices, etc, (Irigoyen´s Newspaper), o bien exagerando los riesgos para obtener algún beneficio (por ejemplo, en negociaciones sindicales.
En la Organización : 13. Fallas de organización FO Las fallas de organización son deficiencias de la estructura de la compañía o de la forma en que desarrolla sus actividades, deficiencias que hacen confusas las responsabilidades en materia de seguridad y dan lugar a la omisión, mas comúnmente al ocultamiento sistemático de la señales de advertencia.
FALLAS DE ORGANIZACIÓN
Estructura de la Organización
Responsabilidades de la Organización
Gestión de Seguridad de Contratistas
Falta de desarrollo de políticas de seguridad
Falta de compromiso con las metas de seguridad
Insuficiencia del planeamiento temprano de los proyectos
Mala definición de responsabilidades de la estructura de seguridad
Falta de competencia
Planes de seguridad mal definidos
Falta de conocimiento de los problemas reales
Deficiente observación del desempeño de seguridad
Seguridad desatendida por presión de otros factores
Falta de previsiones contractuales para lograr un buen desempeño de seguridad
Desatención de señales de advertencia
Mala selección de contratistas
Aspectos de seguridad oscurecidos por la racionalización y la reorganización
Deficiente Deficientedefinición definición
dedelas lasinterfaces interfases Shell/ contratista comitente/contratista
14. Procedimientos Inadecuados (PR) Los procedimientos comunican el conocimiento y la pericia necesaria para las tareas. Un procedimiento es deficiente cuando sus instrucciones son confusas o incorrectas, o por otras causas no son utilizables. Muchos actos inseguros tienen sus raíces en procedimientos deficientes. Los procedimientos son necesarios porque muchas tareas son demasiado complicadas para que los empleados intuyan sus pasos individuales se hagan evidentes por sí solos; porque la información es mucha o porque hay rotación de personal. Rara vez se tiene en cuanta que la existencia de procedimientos muchas veces es ignorada por el personal
15. Objetivos Incompatibles (Conflicto de Objetivos) Este tipo general de Falla obedece al hecho de que las organizaciones y las personas actúan habitualmente en procura de varias metas a la vez, y que probablemente algunas de ellas son contradictorias. Un autor, Trist, indica que el precio de la factibilidad es la suboptimización de los objetivos. Por lo tanto siempre hay conflictos en una organización. Los conflictos de metas pueden generar fallas latentes y éstas, a su vez, combinarse con factores locales desencadenantes para causar más tarde un accidente.
Los conflictos de objetivos pueden darse en tres niveles. Conflictos de objetivos individuales : La preocupación por problemas domésticos o de otra índole es causa errores Conflictos de objetivos dentro del grupo de trabajo: Los grupos de trabajo operan con dos conjuntos de normas: uno impuesto por la compañía y el otro generado informalmente por el grupo. Puede haber conflictos peligrosos entre las prácticas de seguridad formales e informales. Conflictos de metas organizacionales : Aunque a la larga las metas de seguridad y de productividad son compatibles, puede haber conflictos en el corto y mediano plazo. Los conflictos de metas en los más altos niveles de la organización son una de las principales causas de accidentes. .
METAS INCOMPATIBLES
Nivel individual
Conflicto entre la atención del trabajo y las preocupaciones personales/ distracciones
Nivel de grupo
Nivel de la organización
Conflicto entre las reglas formales e informales del grupo
Conflicto de metas: Seguridad Producción Finanzas Planeamiento Políticas Sociales Personales
16. Falla de comunicación (CO) Las fallas de comunicación son un tipo de comprenden un Tipo General De Falla; se da éste cuando la información necesaria para el funcionamiento seguro y eficaz de la organización como un todo, o de alguna parte de ella, no llega a sus verdaderos destinatarios de manera clara, inequívoca o inteligible.
Aspectos principales Las fallas de la comunicación organizacional se agrupan en tres categorías: Fallas del sistema , en las cuales los necesarios canales de comunicación no existen, no están en funciones o no se usan regularmente. Fallas de mensaje , en las cuales los canales existen pero no se transmite la información necesaria. Fallas de recepción , en las cuales lo canales existen y se transmite el mensaje preciso, pero el destinatario no lo interpreta bien o lo recibe demasiado tarde. 12. BIBLIOGRAFIA
(1) J. Groeneweg, Leiden University – Controlling the Controllable – DSWO PRESS(1992).
(2) Leplat, Jacques et Cuny, Xavier – Les accidents du travail – PUF (1979) ISBN 2 13 035810 1. (3) Trist, E: L y Emery, F.E. Socio-technical systems (1060) en System Thinking Penguin Books (1969) (4) J. Groeneweg, Leiden University - Organizing Fact Finding in incident investigation and analisis using Tripod TRACVK SPE 88488, (2004). (5) Emery, Jacques –Sistemas de Planeamiento y control – El Ateneo 1977 – Argentina (6) Faverge, Jean Marie – Psycosociolgie des Accidents de Travail. PUF (1967). (7) Lepat, jacques, Cuny, Xavier – Psicología del Trabajo – Pablo del Rio Editor – (1977) ISBN 84-7430-029-0. (8) Tierney, K – Toward a critical sociology of risk -Sociological Forum, Vol 14, Nº 2 (1999)
CAPITULO 11 Seguridad de Sistemas 11.1 Concepto de Sistema
Sistema es un conjunto ordenado de cosas que deben cumplir una función; por lo tanto puede considerarse como sistema a una organización industrial (sistema sociotécnico), un equipo industrial, un edificio, etc. Se considerarán en primer término las máquinas y equipos industriales que estarán relacionados con sus operadores, es decir, sistemas hombre-máquina. La seguridad industrial involucra dos factores: uno son los trabajadores y otro las maquinarias y equipos. Los accidentes serios en los cuales hay gran número de muertos y grandes pérdidas son aquellos provenientes de fallas de equipos. Cuando se diseña una planta o un equipo debe hacerse un análisis de seguridad para determinar sus posibles fallas y las consecuencias que pueden traer sobre los trabajadores y la comunidad. En realidad, el análisis de seguridad debe ser continuo, puesto que todos los sistemas sufren modificaciones de sus componentes en el transcurso del tiempo por desgaste, cambios, etc. El análisis de seguridad de sistemas comenzó en la industria aerospacial alrededor de 1960, y se fue extendiendo a la industria nuclear y a la industria química. Sin embargo, estas técnicas han probado ser útiles en otras áreas como en control de procesos, mantenimiento, etc.; pero estos aspectos no serán considerados. 11.2 Métodos de Análisis de Seguridad
El primer paso en un análisis de seguridad es definir el sistema. Por ejemplo, si se estudia un torno accionado manualmente debe estudiarse el sistema hombre-máquina, porque no tendría objeto estudiar solamente la maquinaria y descuidar al hombre. En cambio, si tenemos un equipo totalmente automático, por ejemplo, un compresor, puede ser estudiado en forma aislada, aunque también puede ser afectado por acciones humanas como por ejemplo: durante el mantenimiento. Este compresor sería un subsistema dentro de la totalidad de la planta. El objeto de un análisis de seguridad de sistemas tiene dos aspectos: 1) Conocer si el mismo cumple la función de seguridad que se le ha asignado, sea por ejemplo: un sistema antiincendio, el sistema de protección de un reactor nuclear, el sistema de frenos de un coche, etc. Se trata del estudio de sistemas que tienen una función de seguridad o relacionada con la seguridad. La estimación del grado de confianza que se puede atribuir a un sistema se realiza mediante un análisis de confiabilidad. 2) Buscar aquellas condiciones, acciones o eventos que pueden originar accidentes y de ser posible cuantificar la probabilidad de ocurrencia de los mismos. Debe considerarse también la influencia de los errores humanos que, si bien son difíciles de cuantificar, producen muchos accidentes. Una vez detectadas estas condiciones pueden admitirse o rechazarse. En el primer caso asumimos un riesgo; en el segundo caso pueden emprenderse
dos tipos de acciones: a) Acción correctiva: se basa en el cambio de diseño de equipos, instalaciones o estructuras, o en la modificación de procedimientos. b) Acción contingente: se basa en la incorporación de sistemas protectores o en entrenamiento de personal. ARBOL DE DESICIÓN Acción Correctiva Corregir Riesgos Acción contingente Riesgos Identificados Aceptar Riesgos Análisis de Riesgos
Riesgos No Identificados
ETAPAS DE UN ESTUDIO DE SEGURIDAD
A) IDENTIFICACION DE EVENTOS INDESEADOS
ANALISIS DE SEGURIDAD DE PROCESOS
C) CUANTIFICACION DE LAS PROBABILDADES DE OCURRENCIA DE EVENTOS INDESEADOSA LISTADO DE RIESGOS
E) EVALUACION DEL RIESGO
COMPARACION DEL RIESGO ARBOLES DE FALLAS
ESTUDIO DE RIESGOS Y OPRACIÓN (HAZOP)
PERCEPCION DATIOS DE CONFIABILIDAD
DEL RIESGO
ARBOLES DE EVENTOS
ACTIVIDAD SEGURA
RIESGOS ACTIVIDAD
ORGANIZACION ANALISIS DE EFECTOS
B) CUANTIFICACION DE LAS CONSECUENCIAS DE EVENTOS INDESEADOS
ANALISIS DE DAÑOS
ESTIMACION DE REISGOS
MEDIDAS PREVENCION
DE SEGURIDAD
TECNICAS
DE RIESGOS
D) CUANTIFICACION DEL RIESGO DE LA ACTIVIADAD
F) MEDIDAS DE REDUCCIÓN DEL RIESGO
CAPITULO 12 Confiabilidad 12.1. Nociones de probabilidad Se denomina número de fallas Nf al número de fallas de un sistema o equipo. El número de fallas Nf es importante porque determina el número de veces que el sistema a aparato estará fuera de servicio o en reparación. Es un dato importante para determinar el plantel de mantenimiento, el número de piezas de repuesto, etc. Sin embargo, también es importante conocer en qué tiempo ocurren las fallas. No es lo mismo que ocurran en un año que en diez años. Las fallas pueden estar ligadas a dominios de espacio o de tiempo. Si No es el número total de eventos : No - Nf = Ns, donde Ns es el número de sucesos
Podemos definir a la probabilidad de fallas como : Pf =
Nf_ No
y la probabilidad de suceso : Ps =
Ns_ No
También podemos definir : Pf = lim
Nf_ No
No → ∞
y
Ps =
lim
Ns No
No → ∞ Las fallas se pueden presentar mediante histogramas de frecuencia en función de una variable x que puede ser tiempo de funcionamiento, número de accionamientos, etc. La curva limitante del histograma de frecuencia se denomina función de densidad de probabilidad f (x) f (x) dx es la probabilidad de x - ½ dx ≤ x ≤ x + ½ dx
b
∫ f ( x)dx a
es la probabilidad b ≤ x ≤ a
−∞
Obviamente
∫
+∞
f ( x)dx = 1
Se denomina función de distribución F (x) a la siguiente expresión:
F ( x ) =
x
∫ f ( x)dx 0
siendo F(x) la probabilidad que x ≤ x
0 ≤ F(x) ≤ 1
dF__ (x) = f (x) dx
Propiedades de las probabilidades 1) Si A y B son dos sucesos independientes con las probabilidades p(A) y p(B) la probabilidad de que ambos sucesos ocurran a la vez es : p (A ∩ B) = p(A) . p(B) Se dice que A y B son sucesos independientes, si la ocurrencia de A no incluye en la de B y viceversa. 2) Si A y B son dos sucesos independientes cualesquiera, la probabilidad de que
se produzca A o B o bien A y B juntos es : p (A ∪ B) = p(A) + p(B) - p(A ∩ B) = p(A) + p(B) - p(A) . p(B) 3) Si dos sucesos A y B son incompatibles, es decir, mutuamente exclusivos, la ecuación anterior se simplifica dado que (A ∩ B) = O. 4) Si los dos sucesos son complementarios e incompatibles : p(A) + p(B) = 1 Generalizado, para eventos independientes y no incompatibles : p (A ∪ B ∪ C) = 1 - p(-A ∩ B ∩ C) y si son mutuamente exclusivos : p (A ∪ B ∪ C) = p(A) + p(B) + p(C)
Probabilidad condicional La probabilidad que ocurra el evento A, dado que ha ocurrido B se denomina la probabilidad condicional de A, dado B, y se escribe p(A/B). Inversamente, p(B/A) es la probabilidad de B, dado A. Si A y B son mutuamente exclusivos p(A/B) y p(B/A) son cero. En el caso de dos sucesos independientes y que no son mutuamente exclusivos : p(A ∩ B) = p(A) . p(B/A) = p(B) p(A/B) Esta es la ley de multiplicaciones de las probabilidades.
12..2 Definición de confiabilidad Confiabilidad de un sistema. Definición La confiabilidad es la probabilidad de que un equipo desarrolla una función determinada en condiciones especificadas, durante un período de tiempo dado. Deben tenerse en cuenta las siguientes características de la confiabilidad : a) Es una probabilidad b) Se expresa en relación con una tara específica c) No es una propiedad fija, sino que depende de las condiciones de servicio d) Se especifica para un período de tiempo llamado “duración de la misión”.
Confiabilidad de los componentes de un sistema La confiabilidad de un sistema es función de las confiabilidades de sus componentes. Por lo tanto se debe comenzar por estudiar la confiabilidad de los
componentes, antes de analizar la del sistema. La probabilidad de que un componente falle varía a lo largo del tiempo. Sea f(t) la función que expresa la distribución de densidad de probabilidad de falla, la expresión : D(t ) =
t
∫ f (t )dt 0
(1)
es la probabilidad de que el componente falle en el tiempo t. Es la “desconfiabilidad” del componente. Por el contrario su “confiabilidad” es la probabilidad de que no falle en el tiempo t ; se designa por C(t). La falla del componente ocurre o no ocurre, es decir, que confiabilidad y desconfiabilidad son eventos incompatibles complementarios :
C(t) + D(t) = 1 C(t) = 1 - D(t ) = 1 −
(2) t
∫ f (t )dt 0
(3)
Expresión matemática de la confiabilidad Consideramos un número inicial No de componentes idénticos. Sea la función del tiempo Nf el número de componentes, de los No iniciales que han fallado al cabo del tiempo t y la función del tiempo Ns el número de componentes que subsisten. Es No = Ns + Nf para todo t
(4)
La confiabilidad de los componentes C(t) =
Ns_ No
(5)
y la desconfiabilidad D(t) =
Nf_ No
(6)
Derivando con respecto al tiempo d C(t _ = dt d C(t _ = dt
d Nf__ dt d Ns__ dt
Teniendo en cuenta (4)
(7) (8)
d Ns _ = dt
- d Nf__ dt
(9)
La expresión siguiente es la tasa de falla λ o función de riesgo : λ = d Nf_ x 1_ dt Ns Además, considerando (9) y (8)
λ = - d C(t)_ x
No_ = Ns
dt
- d C(t) x 1__ dt C(t)
(10)
Teniendo en cuenta (3) y (5) se obtiene la relación entre la tasa de falla y la confiabilidad :
λ =
f(t)__ C(t)
A partir de (10) - ⌠t λ
dt
C(t) = e ⌡0 Si λ es constante, la confiabilidad sigue la ley exponencial C(t) = e - λ t y D(t) = 1 e - λ t
Si
λ<< 1 D(f) ≅ λ t
Frecuencia media de fallas W (t) = Δ Nf__ No Δ t En este caso N, que es el número de elementos en operación se mantiene numéricamente igual al No (población inicial) mediante el reemplazo de los elementos que fallan. Puede demostrarse que, durante el período de vida útil, la frecuencia media de fallas es igual a la tasa de fallas, es decir, λ = W La utilidad de W (o) reside entonces en el hecho de que para aquellos componentes en los que puede suponerse una tasa de falla constante, éste puede ser determinada en sistemas reales en operación.
Disponibilidad El concepto de disponibilidad es importante, puesto que la falla está
asociada a un tiempo de reparación o de reemplazo del componente fallado. Se puede considerar que cuando un componente falla está fuera de servicio un tiempo r, llamado tiempo de reparación. Si ocurre Nf fallas en el tiempo total t, el tiempo fuera de servicio es : tfs = Nf τ r Siendo tiempo de funcionamiento tf tf = t - tfs = t - Nf τ r Se define como no disponible al cociente entre el tiempo fuera de servicio y el tiempo total :
ND = tiempo fuera de servicio tiempo total ND = Nf τr t La disponibilidad será : D= 1-ND D =
tf__ = t - Nf_ τδr t t
Obviamente : ND + D = 1 Nf_ t
+ t - Nf_ τr = 1 t
Si λ es constante y está referida al tiempo de funcionamiento Nf = λ tf y considerando que tf = t - Nf τr Nf=λ (t-Nfτr) Despejando Nf resulta: Nf=λt/ 1 + λτr Dado que ND =
τr_
Nf t
ND =
r 1+
r
y siendo
ND + D = 1 D = 1 - ND D = 1 -
D =
1 1+
λ τr__ 1 + λ τr r
Ejemplo Una fuente de electricidad causa graves problemas cada vez que falla. El tiempo medio entre esas fallas es de 398 horas y el tiempo medio en reparar la falla y reconectar la fuente es de 2 horas. ¿Cuál es la disponibilidad?
λ = 1/398 f/h τr = 2h D = tf/t
D =
D = 398/400 = 0,995
1___ = 1 = 0,995 1 + λτr 1 + 2_ 398
Ejemplo Un establecimiento situado en el partido de San martín, provincia de Buenos Aires , sufre cortes periódicos de energía eléctrica. Para suprimir el problema se cuenta con un equipo auxiliar. Se tienen los siguientes datos históricos : Año A B C Total
Cortes 27 8 17 52
Duración 21 h 48 m 6 h 31 m 18 h 59 m 47 h 57 m
Falla grupo auxiliar 2 0 2__ 4
¿Cuál es la disponibilidad del sistema? A) Sin tener en cuenta el grupo auxiliar b) Con el grupo auxiliar c) ¿cuál es la confiabilidad del sistema en ambos casos para un período de seis meses?
λ Segba = τr =
52_____ = 1,9710-3 t/h 8760 x 3 48__ = 0,9230 h 52
Falla grupo auxiliar a) Disponibilidad sin tener en cuenta el grupo auxiliar
D = 1___ = 1 __ ___ = 0,99818 1 + λ τr 1 + 1,9710-3 y también D =
__tf__ t
= 8760 x 3 - 48 h_ = 0,99817 8760 x 3
b) Teniendo en cuenta el grupo auxiliar El promedio de cortes por año La tasa de fallas λ =
D =
1___ = 1+λτr
D =
__tf__ t
52_ 3
= 17,33
4_____ = 1,5222 10-4 8760 x 3
1 __ _________ 1 + 1,522 . 10-4 0,9230
= 0,9985
= 8760 x 3 - 4 δr_ = 8760 x 3 = 26280 - 4 . 0,9230 26280 = 0,99985
c) La confiabilidad total del sistema Primer caso a) C (4320) = e- 1,9710-3 . 4320 = 2,0136 10-4 Segundo caso b) C (4320) = e- 1,522
10-4 . 4320
= 5,18143 10-1
Como se ve ha aumentado notablemente la confiabilidad total; no obstante hay una probabilidad aproximada de 1 en 2 de quedar sin energía eléctrica en un período de seis meses.
Vida útil, tiempo medio entre fallas y vida media Las fallas accidentales, llamadas a veces catastróficas, se caracterizan por una retención repentina del funcionamiento de un componente que no es precedida por ningún signo de deterioro. El mecanismo de dichas fallas es una tensión excesiva y súbita que actúa sobre el componente. Si las sobre tensiones se producen al azar, las fallas también se producen al azar. Si se mantiene la población constante, por reemplazo de componentes, se
producirá aproximadamente el mismo número de fallas durante períodos iguales, mientras que si no se reemplazan los componentes, averiados la población decrecerá exponencialmente y el número de fallas en períodos iguales disminuirá también siguiendo una Ley exponencial. En la figura se representa la tasa de fallas en función de la edad t para una muestra grande de una población homogénea de componentes.
En el período de ajuste o inicial, los componentes fallan con una tasa elevada, después ésta se estabiliza en un valor aproximadamente constante a partir del tiempo tb donde todos los componentes mediocres han desaparecido. El período de tb hasta tu donde λ es constante se llama vida útil; en él es aplicable la ley exponencial. A partir de t u el desgaste de los componentes aumenta la tasa de fallas λ. Vida media M Es la edad media de la duración de una muestra de N componentes idénticos M = __ ∑ Ti__ N
Ti = duración del componente i N = número de componentes de la muestra durante su uso
Tiempo medio entre fallas m Es el tiempo medio transcurrido para la primera falla (Mean time to Failure, MTTF). Estrictamente hablando el MTTF debe usarse para componentes simples que no son reparados cuando fallan sino que son reemplazados; para elementos reparables debe usarse la denominación Tiempo medio entre fallas (Mean time between failures, MTBF) Es costumbre usar la denominación Tiempo medio entre fallas, MTBF, para
componentes reparables y no reparables. m
t
= ∫ 0 f (t )dt
-λ t Si λ = cte., f (t) = λ e
m=
t
∫ t λ ..e 0
1
− λ t
dt =
λ
Debe tenerse en cuenta que el tiempo medio entre fallas m es generalmente más grande que M. Si la tasa de fallas es pequeña durante la vida útil puede tenerse un m de millones de horas. Si, por ejemplo, un componente tiene un m = 1.000.000 horas, eso no quiere decir que se lo pueda usar 1.000.000 de horas.
Ejemplo de aplicación El siguiente ejemplo permite una aplicación práctica de conceptos antedichos. Sea un conjunto de cien ítem que entran en servicio al tiempo t = 0 y van fallando con el tiempo. Se denomina Ns (t) al número de componentes que sobreviven al tiempo t. Ns (0) = 100 La variación Ns (t) entre dos intervalos de tiempo t - 1 y t es : Ns (t) = N (t-1) - N (t) La confiabilidad C (t) =
Ns (t)__ No
y la densidad de probabilidad,
f (t) = N (t - 1) - N (t) = N (t - 1) - N(t) = C (t - 1) - C (t) No No No La tasa de fallas :
λ (t) = N (t - Δt) - N (t) / No = C (t - Δt) - C (t) N (t - Δt) / No C (t - Δt)
Tiempo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
N (t)
N (t)
C (t)
f (t)
(t)
0 25 8 6 6 6 5 5 20 10 10
1 .75 .67 .61 .55 .49 .44 .39 .19 .09 0
0 .25 .008 .006 .006 .006 .05 .05 .20 .10 0
0 .25 .1066 .089 .0983 .109 .1113 .1136 .51 .5 0
100 75 67 61 55 49 44 39 19 9 0
12. 3. Distribución de fallas Distribución normal Hay componentes cuya densidad de probabilidad de fallas se puede representar con la distribución normal :
⎡ 1 ⎛ t − M ⎞ 2 ⎤ f (t ) = exp .⎢− ⎜ ⎟ ⎥ 2πσ ⎢⎣ 2 ⎝ σ ⎠ ⎥⎦ 1
La forma de la función de densidad de probabilidad implica que los componentes
fallan en su mayoría al tiempo M y que la probabilidad de falla disminuye simétricamente si t - M aumenta. El 95.72% de las fallas tiene lugar en el intervalo M - 2 σ ≥ t ≥ M + 2σ La confiabilidad está dada por :
⎡ 1 ⎛ x − M ⎞ 2 ⎤ C (t ) = exp .⎢− ⎜ ⎟ ⎥dx ∫ 0 σ 2 πσ 2 ⎠ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎝ 1
t
Debe hacerse notar que para obtener una confiabilidad alta, el tiempo de operación debe ser considerablemente menor que M. Distribución exponencial Si la tasa de fallas es constante la confiabilidad es exponencial. La densidad de probabilidad de falla es : f(t) = λ e-
λt
La confiabilidad es : C(t) = e-
λt
y la desconfiabilidad : D(t) = 1 - e-
λt
Distribución de Weisbull En el caso más general la tasa de fallas varía proporcionalmente a una cierta
potencia del tiempo :
λ (t) = α β tβ-1 donde α , β son parámetros Si β = 1 resulta λ (t) = α lo que conduce a la distribución exponencial.
La distribución de probabilidad de falla es −1 − f (t ) = αβ t β e α t β
La confiabilidad es :
C (t ) = e
−α t β
12.4 Confiabilidad de sistemas Introducción Para calcular la confiabilidad de sistemas se utilizarán las propiedades de las probabilidades ya vistas anteriormente. Dado que la subsistencia o falla de un componente son dos sucesos complementarios e incompatibles se debe cumplir que C (t) + D (t) = 1 Se estudiarán las configuraciones en serie, paralelo y en reserva
Configuración de elementos en serie Se entiende por sistema en serie aquél en que sus componentes están vinculados funcionalmente en serie, en este sistema de falla de un componente originará la falla del sistema. C1
C2
Cn
Si un elemento tiene una confiabilidad CL y otro una confiabilidad C2, la probabilidad que ambos subsistentan en el instante t es : Cs (t) = C1l (t) . C2 (t) pues se trata de sucesos independientes que ocurren simultáneamente. La probabilidad de que uno de los elementos o los dos fallen es : Ds (t) = D1 (t) + D2 (t) - D1 (t) D2 (t) = (1 – C1 (t)) + (1 - C2 (t)) - (1 - C1 (t)) (1 - C2 (t)) = 1 - C1 (t) . C2 (t) = 1 - Cs (t) Generalizando para n componentes : n
Cs (t) = C1 . C2 ... Cn =
∏ Ci 1
n
Ds (t) = 1 - Cs (t) = 1 -
∏ Ci 1
Y como
C i (t ) = e
− λ it
n
resulta
C s (t ) = e
−
∑ λ t i
1
n
y
Ds (t ) = 1 − e
−
∑ λ t i
1
Configuración de elementos en paralelo Se entiende por sistemas en paralelos a aquél cuyos elementos se encuentran vinculados funcionalmente en paralelo, o si para que se produzca una falla del sistema es necesario que fallen todos sus componentes.
C1
C2
Si un elemento tiene una confiabilidad C1 (t) y otro una confiabilidad C2 (t), la probabilidad que al menos uno de los dos elementos subsistan es : Cs (t) = C1 (t) + C2 (t) - C1 (t) . C2 (t) dado que se trata de sucesos independientes. En cambio, la probabilidad de que ambos fallen es : Ds (t) = D1 (t) . D2 (t) = (1 - C1 (t)) . (1 - C2 (t)) = 1 - Cs (t) generalizando para n componentes n
Ds (t) = D1 (t) . D2(t) . D3 (t).
. Dn (t) =
∏ Di(t ) 1
Cs (t) = 1 - Ds (t) =
dado que Cs (t) = 1 - Ds (t)
Cs (t ) = 1 − Ds (t ) = 1 −
n
∏ Di(t ) 1
Cs (t ) = 1 − Ds (t ) = 1 −
n
∏ (1 − Ci(t )) 1
y puesto que C i (t ) = e − λ t i
Cs (t ) = 1 −
N
∏ (1 − e
−λ t
)
1
Ds(t ) =
N
∏ (1 − e
−λ t
)
1
Es conveniente aclarar que aun cuando los elementos se comportan exponencialmente, la canfiabilidad de un sistema paralelo no lo hace del mismo modo, sino que la cueva de confiabilidad tiende a parecerse a una curva por desgaste. Un sistema de componentes en serie de comportamiento exponencial presenta un λ constante, igual a la suma de las tasas de fallas individuales y m = 1/ λ. Esto no sucede en sistemas en paralelo donde la tasa de fallas varía en función del tiempo, aun cuando el tiempo medio entre fallas sea una constante y se pueda calcular de Cs (t).
Configuración de elementos en paralelo con reserva Se entiende por sistema de elementos en reserva a aquél en que un componente entra a funcionar si el o los otros componentes fallan.
C1
C2
Cn
Lo que distingue a este tipo de redundancia en paralelo es que no hay funcionamiento simultáneo. Un montaje de este tipo necesita un dispositivo de detección de fallas y otro de conmutación, para hacer funcional el elemento en reserva. Si se tiene n elementos y n - 1 es la cantidad de elementos en reserva, se tendría que el sistema quedaría fuera de servicio cuando fallen n elementos en el intervalo de tiempo t. La fórmula de Poisson, P ( n) =
n −a a .e
n!
donde P (n) = probabilidad de n fallas al tiempo t a = valor promedio de fallas esperado en ese tiempo t, teniendo todos los componentes el mismo λ n E (t) = ∑ pi (t) ti = p1 t1 + p2 t2 + ... + pn tn = λt i=1 P (n) = e- λ t (λ t)n_ n! donde P (0) = e- λ t
probabilidad de ninguna falla durante la misión
P (1) = λt e- λ t
probabilidad de una falla
P (2) = (λt)2 e- λ t 2 ....................
probabilidad de dos fallas
P (n) = (λt)n e- λ t_ nl
..................... probabilidad de n fallas durante la misión
Sumando miembro a miembro n ∑ P (i) = 1 = Ds (t) + Cs (t) i=1 =
(λt)n e- λ t_ + e- λ t (1 + λt + λt2_ ... ) n! 2!
(Ds (t))
Cs (t) = e- λ t (1 + λ t + (λ t)2 2!
Cs
(t)
-λt
= e
+ .... +
λ tn-1__ ) (n - 1) !
n-1
∑ i=0
( λ t )i i!
Métodos de cálculo de la confiabilidad de sistemas El cálculo de la confiabilidad de un sistema puede ser realizado mediante el uso de diagramas de bloques que permiten estudiar el funcionamiento del mismo. Debido a las simplificaciones que se hacen es un método adecuado para analizar sistemas complejos, mediante el mismo se tiene una visión global del sistema y se pueden identificar los puntos débiles. El procedimiento es el siguiente : a) Construir un diagrama del bloque que muestre las relaciones funcionales. b) Asignar una tasa de falla a cada bloque. c) Calcular la confiabilidad global. Las simplificaciones adoptadas son : a) Cada componente atiene dos estados, funciona o falla. Los efectos acumulativos de varios componentes dañados no se tiene en cuenta. b) Los componentes fallan independientemente. Las fallas desencadenadas por otros componentes no son tenidas en cuenta. c) La falla de cualquier componente causa la falla del sistema, a menos que haya componentes en paralelo o de reserva.
Construcción del diagrama de bloques Se puede usar un formato de tres columnas (ver ejemplo) colocando el diagrama de bloques a la izquierda, la identificación de componentes en el medio y el diagrama de flujo a la derecha. Se hace un bloque para cada componente y se lo conecta de acuerdo con su efecto en la confiabilidad, lo cual puede diferir el diagrama físico (por ejemplo : dos componentes en paralelo totalmente necesarios, se conectan en serie en el diagrama de bloques). Las tasas de falla se escriben en cada bloque, sólo deben considerarse aquellos modos de falla que pueden influir en el sistema
Cálculo de la confiabilidad total de sistema Se realiza en las siguientes etapas : 1) Establecer el tiempo de funcionamiento para el cual se calculó la confiabilidad. 2) Calcular la confiabilidad de cada grupo en paralelo. 3) Adicionar las tasas de falla de todos los grupos en serie. 4. Calcular la confiabilidad total del sistema. 5. Comparar con los valores deseados; en caso de ser deficiente estudiar las medidas a adoptar para aumentarla.
Ejemplos y Ejercicios Problema Nº 1 Consideremos un sistema automático de detección extinción de incendios consistentes en un depósito de agua, una red de sprinklers y un sistema de detección que acciona una válvula solenoide para permitir el paso de agua desde el depósito hasta la red de sprinklers. ¿Cuál será la disposición más confiable? a) una válvula sola b) dos válvulas en serie. c) dos válvulas en paralelo ¿Cuál será la confiabilidad en un período de 1.000 horas? Caso a Se considera que la tasa de fallas de la válvula solenoide es
λ = 10-4/h C (t) = e- λ t C (1.000) = e-10-4/h . 103 h = 0,9048
Caso b Fs (t) = F1 (t) x F2 (t) = e-2 λ t = e-2 10-4 103 = 0,8187
Caso c Fp (t) = e- λ1 t + e- λ2 t - e- ( λ1 = 2 e- λ1 t + e-
+ λ ) t 2
2λt
= 0,9909 Evidentemente la confiabilidad de este sistema aumenta agregándole elementos en paralelo y disminuye agregándole elementos en serie.
Bibliografía 1, Amstadter, Bertram – Matemáticas de la Fiabilidad – Editorial Reverté – ISBN
84-291-5007-2 2. Creus Solé, Antonio – Fiabilidad y seguridad de Procesos Industriales- Ed. Marcombo – ISBN 84-267-0815-3 3. Ibarra, Emir – Nociones de Fiabilidad - Editorial Marimar (1976) 4. The George Washington University – Application of Reliability and Risk Analysis – Course Nª 30º - (1979)
13. Análisis de Seguridad de Sistemas 13.1. Métodos Cualitativos Son aquellos métodos que permiten la valoración de la seguridad de un sistema sin dar un valor de la probabilidad de falla del mismo. Existen dos métodos que son aplicados más frecuentemente: el análisis preliminar de riesgos y el modo de fallas y análisis de efectos.
Análisis preliminar En todo programa de seguridad se debe comenzar por hacer un análisis preliminar de riesgos para determinar las condiciones riesgosas del sistema y prever los accidentes potenciales. El informe resultante puede presentarse de tres maneras : . como árbol de fallas en su nivel superior . como formulario . como descripción Este tipo de análisis debe encararse en las primeras etapas del desarrollo de un proyecto. Los pasos a realizar son : a) Dilucidar a qué sistema o función pertenece el elemento riesgoso. r iesgoso. Esto se hace con la ayuda de listados de fuentes de riesgos y mediante la experiencia y la intuición. b) Identificar los eventos que pueden desencadenar el accidente c) Evaluar los efectos del posible accidente. Por ejemplo, en la industria aeronáutica se clasifican los efectos del siguiente modo : Clase I : efectos sin importancia importancia Clase II : efectos marginales Clase III: efectos críticos Clase IV: efectos catastróficos d) Decidir las medidas de prevención de accidentes que se deben tomar : acción correctiva o acción contingente.
Modo de fallas y análisis de efectos El propósito de esta investigación es identificar componentes de un sistema, en la fase de diseño, que requiere mejoramiento para asegurar la confiabilidad y la seguridad. Los cuatro modos básicos de fallas de los componentes son : a) Operación prematura b) Falla por no operar en el momento prescripto. c) Falla por no cesar la operación en el momento prescripto. d) Falla durante la operación.
Después de determinar los principales modos modos de falla de de cada componente componente del sistema se analizan los efectos de cada modo de falla en los otros componentes y en el comportamiento total del sistema. Se clasifican de la misma manera que en el análisis preliminar. Puede verse adjunto un formulario tipo para la realización de este análisis, y además su aplicación en el análisis de seguridad de una caldera domiciliaria.
Estudios de riesgos y operación. (Hazard and and Operability Operability Studies. Hazop) Este método, permite identificar, en las etapas de diseño de detalle, riesgos potenciales y problemas de operación. El objetivo, es identificar situaciones en donde puedan ocurrir desviaciones de los paramentos de diseño. En el caso de plantas de procesos continuos, el método considera en serie, cada caneria o recipiente, usando una serie de palabras clave, para identificar las desviaciones del proceso. El proceso, puede sintetizarse de la siguiente forma: 1. Búsqueda de problemas potenciales. • Causa: aquello que conduce a una desviación. • Desviación: apartamiento de los parámetros de de diseño. diseño. El estudio de las desviaciones se hace mediante palabras clave. Son ellas: • NO (NO) • MAS (MORE OF) • MENOS (LESS OF) • PARTE DE ( PART OF) • MAS QUE (MORE THAN) • OTROS (OTHER) • Consecuencias: Consecuencias: efectos de las desviaciones sobre el sistema. 2. Corrección. Las correcciones, son los cambios a introducir en el sistema, para evitar esas desviaciones. La parte creativa del procedimiento es el reconocimiento reconocimiento de las las causas posibles y de las consecuencias de las desviaciones generadas a través de palabras clave. Generalmente, se usa un formulario similar al presentado en el Anexo.
7.2. Métodos cuatitativos Los análisis de seguridad cuantitativos pueden ser usados para estimar la probabilidad de que ocurra un accidente. Los métodos que se estudiarán son el inductivo (árbol de eventos) y el deductivo (árbol de fallas)
Métodos inductivos: Árbol de Eventos Este método consiste en proponer un evento (o perturbación) que influye sobre el sistema y ver qué efectos ejerce sobre las distintas barreras o controles del mismo. Esta metodología de estudio de los riesgos ha sido tomada del análisis de decisiones económicas. Para construir un árbol de eventos se debe definir primeramente el evento iniciante y conocer las barreras, controles y sistemas de seguridad que protegen el sistema. Diferentes eventos iniciantes determinarán distintos árboles de fallas. Los estados posibles de las barreras o controles son dos: falla o suceso, por lo tanto, después de n barreras los posibles estados finales serán 2n. La forma de realización de un árbol de fallas es mediante un diagrama del tipo de la figura 1.
FIGURA 1 Barreras o controles
Evento iniciante Sistema Nº 1
Secuencia del accidente Sistema Nº 2 ps2
pi.ps1.ps2
Suceso psl pi.ps1.pf2 Evento Inicial pi
pf2 ps2 pi.pf1.pf2 Falla pf 1 = 1 - ps
pf2
pi.pf1.pf2
Cada rama del árbol de eventos de una secuencia del accidente. Puede verse entonces que hay secuencias sin sentido o sin consecuencias, como se puede observar en el ejemplo de aplicación.
Ejemplo Se estudiará el caso de una caldera domiciliaria. Se propone como evento iniciante que el quemador de gas queda trabajo y en funcionamiento (es una pérdida de regulación. Las barreras o controles de que se dispone son dos: 1) una válvula de seguridad; 2) un disco de ruptura. En el diagrama se puede ver las posibles secuencias y sus respectivas consecuencias.
FIGURA 2 Evento iniciante
Barreras o controles Válvula de seguridad
Secuencia del evento
Consecuencia
p.ps1 ps2
Ninguna
Disco de ruptura ps2
psl p. ps1 ps2 pf2 ps2
Válvula de gas trabada p
p.pf1 ps2
Ninguna Ninguna
p. pf1 pf2
Explosión
pfl pf2
Puede verse que las dos primeras secuencias no tienen sentido, puesto que si actúa la válvula de seguridad, el disco de ruptura normalmente no actúa. Por lo tanto es posible simplificar el árbol de eventos de la siguiente manera : ps1
p.ps1
Ninguna
ps2
p.pf1.ps2
Ninguna
pf2
p.pf1.pf2
Explosión
p
pf1
Método deductivo: Arbol de Fallas Definición El árbol de fallas es un diagrama lógico, construido por procesos analíticos que identifican las deficiencias del sistema. El análisis del árbol de fallas identifica las condiciones que pueden llevar a
un evento no deseado, es decir, una falla catastrófica de todo el sistema. Dado dicho evento se lo coloca en la parte superior y a partir del mismo se desarrollan distintas ramas que representan todas las posibles causas o eventos precursores.
Nociones de álgebra de Boole El álgebra de Boole fue desarrollada originalmente para su uso en álgebra simbólica, pero actualmente se usa en otras áreas como en computación, teoría de toma de decisiones, seguridad de sistemas, etc. Es de mucha utilidad cuando las variables no pueden ser expresadas nada más que a través de dos estados: 0 o 1, sí o no, verdadero o falso, etc. Se denomina conjunto a un grupo de elementos que tiene por lo menos una característica en común. Estos elementos pueden ser objetos, condiciones, eventos, relaciones matemáticas, etc. El conjunto universal es aquél que reúne a todos los elementos de un universo y se representa con el símbolo 1 y el conjunto vacío es aquél que no contiene a ninguno y se puede representar con el símbolo 0. Los símbolos 1 y 0 no son valores, sino simplemente símbolos; así 1 + 1 no es 2 sino 1 + 1 = 1. No existen valores intermedios como en el cálculo de probabilidades. Las relaciones entre conjuntos pueden ilustrarse mediante diagramas de Venn (ver fig. 3) El rectángulo representa un conjunto de eventos que tienen una características en común a. El subconjunto A, tiene una características b además de a. Todos los elementos del conjunto que no tienen una característica b, y son considerados como no A se simbolizan como A A es el complemento de A y viceversa. Puede comprenderse entonces que A + A = 1, cuyo significado es la unión de A y A. Esto se puede simbolizar mediante el signo +, la conjunción “o” o él símbolo de unión U. (A + B; A o B; A U B). El segundo diagrama ilustra el concepto de conjunto disjunto o mutuamente exclusivo. Los elementos de un conjunto no están incluidos en el otro por lo tanto no están interrelacionados. En este caso como A, B y C tienen todos los elementos del conjunto universal, se dice que son mutuamente exclusivos y exhaustivos y que A + B + C = 1. El tercer diagrama indica que algunos de los elementos de A tienen características de B y viceversa. Esto se puede simbolizar mediante el signo x, la conjunción “y” por el símbolo de intersección ∩ (A x B; A y B; A ∩ B) La intersección contiene todos los elementos con las características de A y B. Con la Tabla 1 se desarrollan las principales relaciones que se establecen mediante el uso del álgebra de Boole.
FIGURA 3 A
A
A
Se establece que se A = 1
A = 0
A = 0
A = 1
B
A
B
y se trabaja solamente con los conjuntos 1 y 0 que corresponden a sucesos o falla. El álgebra de Boole aplicado a circuitos electrónicos desarrolló el concepto de compuertas, que se explica en el punto propiedades lógicas aplicables a los árboles de fallas.
TABLA 1
Relaciones en el álgebra de Boole Relación
Ley
Explicación Conjunto universal y conjunto vacío
A.1 =A
La única porción dentro del conjunto Universal (1) que es a la vez 1 y A es aquélla que está dentro de A.
A.0 = 0
Es una condición imposible. Si está dentro de A no puede estar fuera de él
A+0 =A
Un elemento de un conjunto más algo fuera del conjunto, tendrá solamente características del conjunto. El conjunto universal expresado por 1, no puede ser excedido.
Ley de involución
A = A
El complemento del conjunto A es A.
Relaciones complementarias A.A = 0
A+A=1
Es una imposibilidad. Un conjunto de no puede ser A y A al mismo tiempo. Aquellos elementos con una ca racterísticas constituyen el conjunto universal.
Ley de Idem potencialidad
A.A=A A+A=A
Es una identidad. También es una identidad
Ley conmutativa
AB = BA
Los subconjuntos que tienen características de A y de B las siguen teniendo, cualquiera sea el orden en que se expresen.
A+B=B+A
El total de aquellos elementos que tienen las características A y B será siempre el mismo, cualquiera sea el orden en que se expresen .
Ley asociativa
A . (B . C) = (A . B) C
El subconjunto que tiene las características de A, B y C la seguirá teniendo, cualquiera sea el orden enque se expresen.
A + (B + C) = (A + B) + C
El total de todos los elementos en cualquier conjunto será el mismo, cualquiera sea el orden en que se expresen.
Ley distributiva
A (B + C) = AB + AC
La unión de un conjunto con otros dos pueden expresarse como la unión de sus intersecciones.
A + (BC) = (A + B) (B + C)
La unión de un conjunto con la intersección de otros dos puede expresarse como la intersección del conjunto con los otros dos.
Ley de absorción
A (A + B) = A
A (A + B) = AA + AB = A + AB = A (1 + B) =A.1=A A + (AB) = A (1 + B) = A
A + AB
Ley de Morgan
__ _ _ AB = A + B
_____ _ _ A+B=AB
El complemento de la intercección es la unión de los complementos individuales. El complemento de la unión es la intesección de los complementos.
Construcción de un árbol de fallas Lo primero a definir es el evento final indeseado; luego se desarrollan hacia abajo las combinaciones causales que llevan al mismo mediante compuertas lógicas (ver propiedades lógicas. Este árbol de fallas crecerá indefinidamente y deberá limitarse al nivel de información aceptable para el requerimiento del estudio. Así, la combinación de eventos crece indefinidamente hacia abajo y debe limitarse al nivel de información aceptable para el estudio. De esta manera, la combinación de eventos que conducen al evento final puede continuar hasta llegar a causas básicas; pero siempre éstas admiten un posterior desarrollo. Muchas veces se llega a causas genéricas sin desarrollar. Si es de interés pueden darse valores probabilísticos a los eventos causales para poder llegar a determinar la probabilidad del evento final. En la representación esquemática de un árbol de fallas , se tiene en la parte superior al Evento Final; luego las compuertas lógicas que conducen al mismo y finalmente las fallas resultantes (provenientes de combinaciones lógicas de causas básicas o sin desarrollar) y las causas básicas o sin desarrollar. En el Apéndice III se ha desarrollado el proceso de construcción de un árbol de fallas para una caldera domiciliaria. REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE UN ÁRBOL DE FALLAS Evento Final Indeseado Compuertas lógicas Fallas resultantes Causas básicas
Falla total del sistema Procesos conjuntivos Procesos disyuntivos Combinaciones de causas que pueden llevar a falla del sistema Causas Primarias: error o falla de hadware Causas Secundarias: causas de menor importancia
Evento no desarrollado
Propiedades lógicas aplicables al árbol de fallas En los árboles de fallas no hay términos medios: las fallas ocurren o no. La aparición de una falla pueden requerir que ocurran previamente varios eventos complementarios, o bien que baste la producción de uno solo de varios eventos previos posibles. En el primer caso se dice que se está en presencia de un proceso conjuntivo o compuerta, y en el segundo se trata de un proceso disyuntivo o compuerta. El proceso conjuntivo se representa por la conjunción “y”
y el proceso disyuntivo por la conjunción “o” . Se adopta además la siguiente convención: 1 significa que un evento ocurre. 0 significa que no ocurre.
Proceso disyuntivo a) Sea en el caso de dos eventos de entrada: La concurrencia o no del evento final (la falla) puede representar se por la siguiente tabla: T
A B AB 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 ___________________________________
A
B
Esta tabla, a su vez puede resumirse con la expresión: __ ___ E = AB + AB + AB __ __ donde A y B significan la ocurrencia de los eventos respectivos y A y B significan la no ocurrencia de los mismos. La probabilidad de ocurrencia de E es: p(E) = [1 - p(A)] p(B) + p(A) [1 - p(B)] + p(A) p(B) p(E) = p(A) + p(B) - p(A) p(B)
b) Para el caso de tres eventos de eventos de entrada, resulta en igual forma: ___ _ _ __ _ _ _ E = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC + ABC + ABC que conduce a p(E) = p(A) + p(C) - p(A) p(B) - p(A) p(C) - p(B) p(C) + p(A) p(B) p(C) Cuando todas las probabilidades de ocurrencia de los eventos de entrada son muy pequeñas, es decir: p(i) << 1 puede escribirse p(E) ≅ p(A) + p(B) + p(C) y en general, para culquier número de eventos de entrada: n p(E) ≅ ∑ p(i) i=1
Proceso conjuntivo Sea el caso de tres eventos de entrada. Se obtiene la siguiente tabla : E
A
B
C
A B C ABC 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 ___________________________________
Si los eventos de entrada son independientes : p(E) = p(A) p(B) p(C) En general :
n p(E) = πp(i) i=1
Falla resultante El rectángulo simboliza un evento que es el resultado de De la operación lógica de dos o más entradas.
Evento básico de entrada El evento E es una falla específica a la que se puede asignar una probabilidad de ocurrencia.
Evento no desarrollado Sustituye al evento básico de entrada cuando la falla no es rastreada hasta la fuente específica. Este símbolo puede representar otro árbol de fallas.
Transferencia Indica que se transfiere a un árbol de fallas separado.
Conjunto mínimo de corte Es la combinación mínima de causas básicas que si ocurren causarán la ocurrencia del evento final; es pues, una combinación (intersección) de eventos primarios para el evento final. Esta combinación es la misma combinación en la cual todas las fallas se necesitan para que el evento final ocurra. Si una de las fallas de conjunto mínimo de corte no ocurre, el evento final no ocurrirá (por esta combinación). Un árbol de fallas consiste en un número finito de conjunto de corte, que son los únicos para ese evento final. Los conjuntos mínimos de corte de un componente consisten en aquellas fallas que si ocurren causas el evento final. En el caso de un conjunto mínimo de corte de n componentes, n fallas son requeridos para el evento final. La expresión general puede escribirse : T = M1 + M2 + M3 Donde T es el evento final y Mi son los conjuntos mínimos de corte. Dado que cada conjunto mínimo de corte consiste en una combinación de
fallas de componentes especiales, el conjunto mínimo de corte genérico puede expresarse como : Mi = X1 . X2 ..., X3 Donde X1, X2 y X3 son fallas básicas de los componentes del árbol de fallas. Un ejemplo de expresión de un evento es T = A + BC donde A, B y C son fallas de componentes. Este evento final tiene un conjunto de cortes de un componente A y un conjunto de corte mínimo de dos componentes B y C Los conjuntos mínimos de corte son únicos para el evento final y son independientes de las formas equivalentes que pueda tomar el árbol de fallas.
Determinación de conjuntos mínimos de corte Para la determinación de conjuntos mínimos de corte en árboles de fallas el árbol debe ser primero trasladado a una ecuación Booleana y luego se usan los métodos de sustitución : de arriba a abajo o de abajo a arriba. Los métodos son directos e involucran sustitución y expresión de las expresiones del álgebra de Boole. Dos leyes del álgebra de Boole son usadas : la distributiva y la ley de absorción. Considerado un árbol de fallas.
Primero se hará una sustitución de arriba a abajo. Se parte de la ecuación del evento final ; se sustituye y se expande hasta que se obtiene la expresión del conjunto mínimo de corte. Sustituyendo E1 y E2 y expandiendo : T = (A + E3) (C + E4) = AC + E3C + E4A + E3E4 Sustituyendo E3 T = AC + (B + C) C + E4A (B + C) E4 = AC + BC + CC + E4A + E4B + E4C Por la ley de indempotencialidad : CC = C T = AC + BC + C E4A + E4B + E4C Por la ley de absorción: T = C + E4A + E4B T = C + (A . B) A + AB . B = C + AB Por lo tanto el árbol de fallas puede representarse como se lo hace en la figura y es equivalente al mostrado anteriormente.
El método de abajo hacia arriba usa las mismas técnicas de expansión y sustitución excepto que la operación comienza en la parte inferior del árbol y crece hacia arriba.
La ecuación de fallas básicas es sustituida sucesivamente en ecuaciones de fallas complejas. El método puede ser más laborioso ; no obstante, los conjuntos mínimos se obtienen no sólo para el evento finalisimo también para los eventos intermedios. T = E . E2 El = A + E3 E3 = B + C E2 = B + E4 E4 = A B Dado que : E2 = C + AB T = (A + B + C) . (C + AB) T = AC + AAB + BC + BAN + C . C + CAB T = AC + AB + AB + BC + AB + C + ABC T = C + AB
ANEXO - EJEMPLOS ANALISIS PRELIMINAR DE RIESGOS
ELEMENTO RIESGOSO OXIDANTE FUERTE
PRIMER EVENTO DESENCADENANTE CONTAMINACION DE PERCLORATO CON ACEITE LUBRICANTE
CONDICION RIESGOSA
SEGUNDO ACCIDENTE EFECTO MEDIDAS EVENTO POTENCIAL CORRECTIVAS DESENCADENANTE POSIBLIDAD PRESENCIA DE EXPLOSION LESIONES SEPERAR DE FUENTE DE O DAÑOS CLORATOS DE REACION ENERGIA QUE CONTAMINANTES DE OXIDO- INICIA LA COMO ACEITES REDUCCION REACCION
º
º
ESTUDIO DE RIESGOS Y OPERACION (HAZOP)
PALABRA CLAVE
DESVIACION
NINGUNA
CAUDAL
MAS
PRESIÓN
MENOS QUE
TEMPERATURA
PARTE DE
CONCENTRACIÓN
CAUSAS POSIBLES
MAS QUE OTROS
ARBOL DE FALLAS PARA UNA CALDERA.
CONSECUENCIAS
CORRECCION
ESTUDIO DE RIESGOS Y OPERACION (HAZOP)
PALABRA CLAVE
DESVIACION
NINGUNA
CAUDAL
MAS
PRESIÓN
MENOS QUE
TEMPERATURA
PARTE DE
CONCENTRACIÓN
CAUSAS POSIBLES
MAS QUE OTROS
ARBOL DE FALLAS PARA UNA CALDERA.
CONSECUENCIAS
CORRECCION
Bibliografía 1. Application of Reliability and Risk Analysis –Course 300 (1979) The George Washington University. 2.Wolfe, W.A. – Fault Tree Analysis –AECL 6172
