tabella FMEA di progetto quantitativa

Nel presente paragrafo l’analisi FMEA di progetto parziale relativa al modulo ottico rispetto alle funzionalità che la benthos sphera deve svolgere.

Il problema individuato riguarda il procedimento di sedimentazione organica ed inorganica che avviene sulle superfici della sfera che, alterando le caratteristiche di trasparenza del vetro, potrebbe alterare le caratteristiche di sensibilità del PMT.

Tale effetto può alterare le prestazioni del telescopio diminuendo la sua area efficace e la sua risoluzione angolare, inficiando cosi la missione concettuale della ricostruzione delle tracce muoniche.

Il primo passo da compiere è la quantificazione del RPN, che ci consentirà, una volta consigliate le azioni correttive, di poter valutare il loro effetto, ed inoltre ci permetterà di mettere in relazione le varie problematiche connesse alla ricostruzione delle tracce.

1) OCCURENCE:

Il primo indice da quantificare è l’”occurence” del guasto. Si definisce come guasto il mancato raggiungimento parziale o totale della missione; per quanto riguarda la terna “particolato/alterazione traspar. vetro/alterazione caratt. PMT”, la missione associata è di natura concettuale ed è la “Rilevazione dei fotoni Cherenkov”, quindi l’alterazione delle caratteristiche di sensibilità del PMT.

Dalle prove sperimentali risulta che il fenomeno della diminuzione dell’efficienza di tracciamento dei muoni è sensibile in modo particolare per quei muoni di energia 1TeV che, al loro passaggio, “accendono” nell’apparato pochi fotomoltiplicatori. Per quei muoni di alta

energia, che inducono segnali in centinaia di fotomoltiplicatori, la riduzione di efficienza è molto ridotta (si ricorda che pochi segnali, generati in differenti PMT, di cui si conoscono con precisione la posizione ed il tempo di formazione servono per ricostruire la traccia del muone) e anche dopo alcuni anni di attività dell’apparato.riguarda relativamente poche unità su centinaia.

Per quanto riguarda le energie minori di 1TeV essendo coinvolti poche unità di rilevamento (si ricorda che il percorso di un muone di 10GeV è di 40 m) il fenomeno non consente la ricostruzione delle tracce; sulla base di queste considerazioni si può determinare il valore dell’occurence.

Questa tabella è stata redatta sulla base dei dati sperimentali per eventi energetici superiori ed inferiori ad 1TeV nel periodo di vita utile del telescopio stimato intorno ai 10 anni. I risultati forniscono delle stime preliminari sull’eventuale diminuzione dell’area efficace e della risoluzione angolare del telescopio NEMO: uno studio più approfondito richiederà una stima migliore dell’oscuramento per le varie latitudini del modulo ottico e dell’evoluzione temporale del processo alle varie latitudini per varie situazioni di corrente, inoltre la prova è stata effettuata a 100 metri dal fondo del mare, il telescopio si estenderà per circa 800 metri (configurazione 8x8) dal suolo quindi andranno fatte stime precise riguardo i diversi livelli di profondità.

Per quanto riguarda invece l’ “occurence” relativo all’implosione, causata dalla debolezza intrinseca di una particolare Benthos Spera, supponendo che l’unità (TW) sia già stata posizionata nelle profondità sottomarine, e che i relativi moduli abbiano superato tutti i test relativi alla resistenza alle alte pressioni, metteremo un valore di probabilità “remota” (tabella nella pagina seguente).

CAPITOLO 4 Analisi del sistema telescopio “NEMO”

Valore

Occurence (O) Probabilità accadimento terna* “PROBABILITÀ REMOTA”

L’evento è molto improbabile 1 <1/100.000 “PROBABILITÀ BASSA”

L’evento si è verificato raramente 2*** 3 < 1/20.000 <1/10.000 “PROBABILITÀ MEDIA” L’evento è occasionale 4 5 6 <1/2.000 <1/1.000 <1/200 “PROBABILITÀ ALTA”

L’evento si è verificato ripetutamente 7 8 <1/100 <1/20 “PROBABILITÀ ALTISSIMA”

L’evento si verificherà quasi certamente 9** 10 <1/10 >1/10

*particolato/alterazione traspar. vetro/alterazione caratt. PMT; Livello di resistenza pressioni insuff./implosione/mancanza segnali ** Occurence alterarazione caratteristiche PMT

*** Occurrence implosione

Tab. 5 Indice Dell’occurence

2) DETECTION:

Il secondo indice da quantificare riguarda invece la capacità di rilevazione del guasto, per quanto riguarda l’alterazione di trasparenza del vetro non sono stati previsti sistemi di controllo in fase progettuale, in quanto l’impossibilità di intervenire su eventuali malfunzionamenti una volta che l’apparato sarà stato messo in mare ne costituirebbe un lusso. L’effetto di questo processo diminuisce le prestazioni del telescopio, su scale temporali dell’ordine di alcuni anni, e quindi la rilevazione del mal funzionamento può essere desunta dall’effetto, confrontando il flusso rilevato nei precedenti anni (si ricorda che per poter raccogliere un numero di eventi statisticamente significativo ci vuole un anno), c è da considerare però che l’alterazione di trasparenza del vetro non è costante in tutti i periodi dell’anno. Si è visto infatti che in ben due periodi dell’anno le forti correnti possono causare due effetti completamenti opposti, e cioè possono aumentare la sedimentazione (soprattutto inorganica) oppure addirittura benefico, eliminando il biofilm che si era formato precedentemente.

Proprio per questi motivi la conoscenza accurata del fenomeno e dei suoi effetti riveste un ruolo fondamentale, cosicché si possano prendere adeguate precauzioni a livello di concezione del progetto. Premesse queste considerazioni la redazione di questa tabella è di carattere puramente qualitativo ed il valore di probabilità “media” è cautelativo considerando le incertezze dovute alla variabilità del fenomeno osservato.

Per quanto riguarda invece l’ indice della “detection” relativa alla debolezza intrinseca della particolare Benthos sphera, è di fatto consequenziale al suo indice dell’ “occurence”, in

quanto le operazioni di rilevamento del guasto (causa) vengono fatte nel periodo “iniziale” di vita del telescopio e quindi supporremo che i controlli quasi certamente la rileveranno.

Valore

Detection(D) Probabilità di individuazione ALTISSIMA – i controlli quasi certamente

rileveranno la criticità. 1 2* =100% >99%

ALTA – i controlli hanno buona probabilità di

rilevare la criticità 3 4 >95% >90% MEDIA – i controlli possono rilevare la

Criticità 5** 6 >50% >20%

BASSA – i controlli hanno bassa probabilità

di ricavare la criticità 7 8 >10% >5% BASSISSIMA – i controlli non sono

quasi in grado di rilevare la criticità 9 10 >10% >5% ** Detection difetti Benthos Sphera

* Detection alterazione delle caratteristiche di sensibilità del PMT

Tab. 6 Indice della Detection

3) SEVERITY:

Il terzo indice invece ci dà una misura della gravità dell’effetto; ovvero la diminuzione dell’area efficace e della risoluzione angolare. Diamo valori di “moderata insoddisfazione” leggermente diversi per la diminuzione dell’efficienza di tracciamento per muoni con energia > di 1 Tev, e per energie < di 1TeV; anche se per gli eventi meno energetici la diminuzione dei fattori di prestazione del telescopio (area efficace e risoluzione angolare) potranno non rendere possibile la ricostruzione della tracce. Si considera l’effetto per energie < ad 1TeV marginale perché non è il vero target del telescopio, mentre per energie > ad 1 TeV è marginale perché la diminuzione non è tale da inficiare la ricostruzione delle tracce. Valgono comunque anche per questa tabella le considerazioni fatte sulla tabella precedente, e cioè che il carattere di questi valori è puramente qualitativo.

La “Severità” dell’implosione, considerando la sua missione “vita operativa UNITS”, sarà “lieve” in quanto non è tale da inficiare la missione dell’intera Unit (TW) (tabella nella pagina seguente).

CAPITOLO 4 Analisi del sistema telescopio “NEMO”

Valore Severità (S)

LIEVE –molto probabilmente non si sarà in grado di accorgersi

dell’effetto. 1

POCO IMPORTANTE – non si rilevano

degradazioni significative nel sistema. 2*** 3 MODERATA – l’effetto è marginale ma tale da generare una certa

insoddisfazione del cliente. 4** 5*

6 ALTA – Il guasto rende inattivo il sistema o ne limita le prestazioni entro i limiti di missione. Alta insoddisfazione 7 8 ALTISSIMA – Il guasto rende inutilizzabile il sistema limitando le prestazioni oltre i limiti di missione. 9 10

* Severity per energie >1TeV ** Severity per energie < 1TeV *** Severity implosione Benthos Sphere

SISTEMA= Telescopio UNIT= Tower SUB-UNIT= Floor ELEMENT= Optical Module ITEM= Benthos Sphere PERIODO= Vita Utile ANALISI DEI POTENZIALI MODI DI GUASTO E DEGLI EFFETTI

(FMEA di Progetto)

ID. N°

Element ID. N° Item MISSIONE

POTENZIALE