Gestione degli impianti in termini della loro affidabilitą.

INDICE

1. INTRODUZIONE
2. METODI DI VALUTAZIONE DEL RISCHIO DEGLI IMPIANTI E SUA GESTIONE.
3. ESEMPI DI ATTIVITÀ BASATE SUL RISCHIO.

3.1 Programma "TOOP" (Turbine Outage Optimization Program)

3.2 Valutazione del rischio per i macchinari degli impianti di produzione di energia elettrica

3.3 Industria Chimica

4. TENDENZE FUTURE A SUPPORTO DELL'INDUSTRIA.

4.1 Tecnologia.

4.2 Influenze esterne

4.3 Know-How

4.4 Tecniche per il Controllo delle Perdite

5. CONCLUSIONI.

I metodi di gestione degli impianti basati sulla loro affidabilità e, quindi, sul rischio, più o meno elevato ad essa connesso, si sono sviluppati rapidamente negli ultimi anni. Le industrie aerospaziali, nucleari e chimiche di molti paesi, hanno messo a punto e, a tutt'oggi stanno usando sistematicamente, metodologie di gestione del rischio. Nel mondo assicurativo, questi metodi sono utilizzati da alcune compagnie, specializzate nei rami tecnologici, per la valutazione dei rischi e, in taluni casi, anche per il miglioramento dell'affidabilità degli impianti dei propri clienti.

Questo studio si riferisce ad alcuni di questi metodi e processi conoscitivi. Saranno citati alcuni esempi per dimostrare come essi siano utilizzati, nel campo assicurativo, per individuare il rischio di guasti e migliorare l'affidabilità dei macchinari e degli equipaggiamenti dell'assicurato.

Il rischio potrebbe essere definito come la misura del potenziale danno o perdita che riflette la probabilità e gravità di un effetto avverso alla sicurezza, salute, proprietà o ambiente.

In termini matematici si può rappresentare con le seguenti equazioni:

Come si può identificare e "controllare" il rischio? La fig. 1 mostra la struttura di un programma ad hoc. Per la parte relativa alla valutazione, metodi come "albero dei guasti", "albero degli eventi", effetti delle modalità di guasto, analisi di criticità e degli scenari, sono validi strumenti utilizzabili a questo fine.

Questi risultati possono essere confrontati con quelli ottenuti con altri metodi, pi ù qualitativi, in modo da valutarne la precisione e l'efficacia. Il metodo suddetto, in ogni modo, aiuta ad identificare meglio la natura del rischio, permettendo di concentrare le tecniche per la prevenzione dei sinistri là dove si ravvisi che esse siano più necessarie.

Il metodo riportato nella fig. 1 può anche essere usato per determinare l'entit à e le modalità di gestione del rischio per casi specifici.

Come mostrato nella fig. 2, le probabilità di accadimento di un sinistro (e quindi l'identificazione del rischio) possono anche essere individuate mediante il metodo degli "Alberi Logici" (analisi dei guasti e degli eventi) unitamente all'analisi degli scenari ed alle ipotesi delle conseguenze dei sinistri immaginati.

Dall'intensificazione della competizione sui mercati nazionali e mondiale, deriva una notevole spinta al taglio dei costi, con la conseguenza di perdite di personale esperto, riduzione delle attività di manutenzione e utilizzo prolungato di vecchi impianti, cui consegue un aumento del rischio.

Nelle pagine seguenti sono riportati tre esempi di come i metodi di gestione dei rischi abbiano contribuito a migliorare l'efficacia di determinati impianti, rendendo le produzioni più competitive. Il primo esempio si riferisce all'opportunità di aumentare l'intervallo tra una revisione programmata e l'altra di una turbina a vapore, per ridurre il tempo di indisponibilità del servizio ed i costi di manutenzione. Il secondo si occupa di metodologie di manutenzione di impianti elettrici, anche in questo caso con l'ottica di ridurne le fermate tenendo sotto controllo il rischio. Nel terzo esempio queste tecniche vengono applicate all'industria chimica.

E' un programma di ottimizzazione del periodo di fermo programmato di turbine a vapore, prodotto da Microsoft, che parte da un questionario molto esteso, basato su criteri quali progettazione, storia, funzionamento, ispezioni e controlli. A seconda dei dati rilevati, i rischi, per le turbine e gli alternatori, sono calcolati a partire dalle condizioni di guasto, probabilità di guasto, conseguenze del guasto e fattori che possono modificare la situazione esistente. Il processo di sviluppo dei fattori di rischio e di affidabilità è conforme alle linee guida dell' "American Society of Mechanical Engineers" (ASME). Questi fattori sono stati calibrati mettendo a confronto la "storia" di trenta diverse turbine con i dati di sinistri provenienti dall'U.S National Electric Reliability Council.

L'output del programma è costituito da rapporti che mettono in evidenza i fattori di rischio misurati in termini di ore operative equivalenti restanti, sia per le turbine che per gli alternatori. Sono inoltre stimate le date della prossima fermata. Vengono anche fornite indicazioni del rischio/affidabilità relative ai componenti principali, oltre alle raccomandazioni per ridurre il rischio ed aumentare le ore operative equivalenti, prima della scadenza programmata.

Sono state anche inserite analisi di probabilità ("what if") per valutare i potenziali benefici economici conseguenti ad una riduzione del rischio. Nel database si trova anche la classificazione dei rischi e l'uso di parametri di riferimento alle principali componenti delle turbine a vapore e di altri componenti principali di impianti similari.

Costruttori di fama internazionale e primarie compagnie di assicurazione hanno eseguito una valutazione congiunta del rischio di una centrale elettrica, avvalendosi della metodologia ASME, applicata, in questo caso, a sistemi ed equipaggiamenti elettrici.

Il rischio è stato valutato sistematicamente attraverso l'esame di ogni macchinario, la probabilità di guasto e la sua gravità. Sono stati altres ì valutati i fattori che avrebbero potuto influire sulla probabilità e sulla gravità del guasto stesso.

Le parti principali del "processo ASME" sono state ritoccate ed ampliate per adeguarle agli impianti presi in esame.

Lo sviluppo del programma di ispezioni dell'ASME è stato esteso ad ogni tipo di decisione come riparazione, sostituzione, manutenzione, modifica del sistema, ecc. Il programma di lavoro è stato diviso in due fasi. La fase 1 è consistita in una classificazione preliminare e qualitativa del rischio delle componenti principali. La fase 2 è stata indirizzata ad una valutazione quantitativa del rischio e delle condizioni degli impianti, seguite dalle previsioni di vita dell'impianto e dalle scelte/opportunità in base al rischio.

Nella fase 1 si è concluso che, benché il processo ASME sia rivolto principalmente a problematiche meccaniche e strutturali, esso può anche essere usato con successo per sistemi ed impianti per la distribuzione di energia elettrica.

Ad esempio la valutazione qualitativa del rischio formulata nella fase 1 mostra che il 90% circa del rischio totale, negli impianti suddetti, può essere attribuito a 6 dei 20 tipi di equipaggiamenti elettrici che sono stati presi in esame.

Inoltre, solo poche modalità di guasto sono state rilevanti per ogni tipo di macchinario: un'osservazione, questa, con importanti implicazioni per l'imprenditore, sempre alla ricerca dell'economicità della gestione coniugata alla sua affidabilit à. Questo può essere realizzato concentrando il personale e le risorse finanziarie sui macchinari strategici, prevenendo, perciò, i guasti soltanto di un numero selezionato di macchinari.

Nel settore chimico vi sono molti esempi di complesse installazioni ad alto rischio. Esse, infatti, sono invariabilmente soggette a severe condizioni di esercizio, in quanto sottoposte ciclicamente a pressioni e temperature assai elevate. Gli ambienti presentano spesso caratteristiche tossiche e corrosive, cui si aggiunge il rischio di esplosioni.

Vi sono società in grado di fornire un servizio specializzato di controllo identificando per i propri clienti:

• gli obblighi (mantenere un regime operativo sicuro)
• i bisogni (massimizzare l'affidabilità, minimizzare il tempo d'inattività e proteggere le attività commerciali).

Utilizzando questo tipo di servizio si può arrivare all'ottimizzazione dei controlli tecnici per la manutenzione e, più in generale, dell'impianto.

A questi risultati si può giungere attraverso una revisione approfondita dell'integrità della funzionalità dell'impianto. Questo implica un esame dei dati storici, della progettazione, della costruzione e della manutenzione. Bisogna stabilire le modalità di accadimento di possibili sinistri, applicabili alle condizioni rilevate nell'impianto e convalidarne i limiti di operativit à in sicurezza. Questo include anche la formulazione di un appropriato metodo di monitoraggio.

Anche i periodi di manutenzione o d'inattività possono essere ottimizzati attraverso la conoscenza delle modalità di guasto e della velocità di crescita del deterioramento. Dall'esame degli "items" critici, si possono mettere in evidenza i componenti più a rischio, facendo così in modo che le risorse di manutenzione ed ispezione abbiano la precedenza e siano assegnate alle aree di maggior necessità. L'applicazione di quest'approccio multidisciplinare al sistema di monitoraggio basato sul rischio, comporta un tempo di inattività ridotto, un miglioramento della redditivit à ed un miglior controllo dei rischi, che sono importanti per gli interessi sia dell'imprenditore che dell'assicuratore.

Si consideri, ad esempio, un impianto di stoccaggio dell'ammoniaca: è nota la probabilità di formazione di crepe dovute a corrosione e stress, quando l'ammoniaca viene a contatto con l'acciaio al carbonio, che è il materiale usualmente impiegato per la costruzione di questo tipo di serbatoi. La stessa cosa, inoltre, può accadere a qualsiasi saldatura che venga a contatto con l'ammoniaca.

Dopo aver verificato che i serbatoi siano stati progettati e costruiti per sopportare le più severe condizioni d'esercizio, occorrerà, comunque, rivolgere l'attenzione al livello di deterioramento indotto dalla corrosione ed alla sua criticit à, adottando le seguenti misure:

• al momento della fermata, occorre un'ispezione dettagliata di tutte le saldature interne per stabilire la misura e l'estensione dei difetti dovuti alla presenza di stress e corrosione
• stabilire, attraverso la meccanica delle fratture, l'entità del difetto critico per le varie parti all'interno del serbatoio. Questa entità è quella critica, cioè tale da rendere la struttura del serbatoio instabile. Per nessuna ragione un difetto dovrebbe essere lasciato crescere fino a questo punto, i fattori di sicurezza, quando si valutano le dimensioni accettabili dei difetti, sono sempre prescritti
• usando queste informazioni, insieme con la storia delle esperienze operative, stabilita la velocità della crescita dell'incrinatura e l'analisi della modalit à di guasto, nei macchinari sotto controllo le incrinature dovrebbero presentare un aspetto levigato. Se saranno invece presenti difetti rilevanti, allora sarà necessario effettuare riparazioni assai accurate.

Nel futuro, le piccole aziende continueranno a diventare sempre più specializzate, più efficienti e dinamiche ed i fornitori di servizi assicurativi e d'ingegneria dovranno sempre più essere orientati verso le necessità dei clienti. Questo potrà avvenire attraverso l'acquisizione di una maggior conoscenza della loro attività e, soprattutto, delle loro necessità, così da fornire prodotti che soddisfino questi bisogni. "Gli assicuratori Tecnologici" più importanti, quelli ai più alti livelli in questa nicchia di mercato, si stanno orientando sempre più verso soluzioni che abbraccino tutti gli elementi costitutivi del "risk management".

Sono necessarie conoscenze approfondite e multidisciplinari nei seguenti campi:

• identificazione e valutazione del rischio
• progettazione ed analisi
• gestione operativa e manutenzione
• determinazione delle modalità di guasto
• controllo delle perdite
• metodologie di affidabilità/disponibilità
• analisi delle cause fondamentali
• analisi dei fattori umani.

La legislazione basata sul rischio, creata per ottenere che gli aspetti di sicurezza relativi alle operazioni critiche degli impianti siano correlate alla gestione ottimale degli stessi, è diventata norma in Europa e sta ottenendo sempre maggiori approvazioni negli Stati Uniti. Per il fatto che le ispezioni di legge sugli impianti si stanno orientando più verso la prevenzione del rischio, che verso la verifica del rispetto delle norme costruttive, è derivata una maggiore flessibilità nello stabilire il tipo e la frequenza delle supervisioni. Come risultato, molti utenti di impianti complessi e ad alto rischio ricercano i consigli del proprio assicuratore per ottimizzare la manutenzione e la verifica delle proprie installazioni.

Gli assicuratori dovrebbero verificare se questi orientamenti possano essere stati suggeriti da organizzazioni che abbiano comunque fornito questo servizio, senza sufficiente esperienza e senza aver approfondito la ricerca dei dati da rilevare. Esiste, inoltre, un altro reale pericolo nel programma di software, che guida l'utente attraverso un processo basato sul rischio. Quando questo è usato da uno staff senza esperienza, le conclusioni, che definiscono i requisiti di ispezione/manutenzione, possono essere raggiunte tramite input non corretti.

Gli assicuratori in campo tecnologico sono guidati dal proprio "know-how", cioè dalla conoscenza e comprensione dei rischi ingegneristici e dalla capacità di stabilire le soluzioni per le necessità evidenziate dal cliente. Questo crea una tendenza sempre più sofisticata, quasi una "partnership", fra assicuratore ed assicurato. La competenza dell'assicuratore, nel campo dell'identificazione e gestione del rischio, aumenta la sua importanza per il cliente. Tuttavia il punto di vista del mercato, riguardo all'industria delle assicurazioni, deve ancora cambiare in quanto il servizio assicurativo nel campo tecnologico dovrebbe essere considerato come valore aggiunto e non come costo aggiuntivo.

Gli sviluppi nella tecnologia stanno continuando a migliorare le possibilità e le tecniche disponibili per eseguire ispezioni e controlli significativi che siano di interferenza minima con la produzione. Per determinare l'affidabilità delle tecniche convenzionali di ispezione non distruttiva e dei fattori che influiscono sulla possibilità di scoprire i difetti, si stanno facendo ricerche approfondite sulla fattibilità e sull'affidabilit à delle tecniche di ispezione. La natura non invasiva di molte nuove tecniche assicura il minimo di interruzione dell'esercizio, facendo crescere le probabilità che le situazioni siano controllate su di una base più regolare.

Nelle assicurazioni tecnologiche, è importantissima la conoscenza della progettazione, costruzione e gestione dei macchinari principali. Tradizionalmente questa conoscenza deriva dall'esperienza e dalla conoscenza della "storia" dell'impianto. Nel passato le valutazioni sull'affidabilità degli impianti e dei loro componenti principali erano stabilite in questo modo, forse, in qualche caso, senza troppa flessibilità. Oggi gli assicuratori più esperti in questo settore hanno a disposizione una banca dati che deriva dalla conoscenza e dall'approfondimento (cause, conseguenze, provvedimenti) dei vari sinistri occorsi agli impianti assicurati. L'assicuratore tecnologico, quindi, utilizzerà i metodi basati sul rischio e tutti i dati e la conoscenza a sua disposizione per aiutare l'assicurato ad ottenere i massimi benefici dalle proprie attrezzature e processi.

Gli assicuratori non competeranno sul costo o sulla quantità di dati in loro possesso, ma sulla propria capacità di analizzare i dati. Ogni concorrente tender à a dimostrare che possiede le migliori capacità per eseguire le analisi e per sviluppare le soluzioni specifiche per ogni cliente. Questa abilità aiuter à a provare che un "esterno" (l'assicuratore), che collabora all'attività della compagnia, è veramente in grado di capirne le problematiche produttive e merita perciò fiducia."

L'assicuratore con esperienza di gestione dei rischi sarà perciò un importante consulente per l'assicurato. Avrà inoltre dimostrato la propria capacit à di interpretare grandi quantità di dati, di applicare i processi con esito positivo e di fornire soluzioni al cliente.