Capitolo 3
ANALISI DI CRITICITA’ DELL’IMPIANTO
3.1. Introduzione
La fase iniziale necessaria per lo sviluppo di un sistema di gestione della manutenzione o per l’implementazione di qualsiasi intervento ad essa, è l’analisi preliminare dell’impianto. A seguito di essa le macchine di un impianto possono essere suddivise in critiche e non critiche. Le macchine non critiche sono quelle caratterizzate da facilità di manutenzione o marginalità di utilizzo nel contesto produttivo, per le quali può essere sufficiente e conveniente adottare una politica di attesa del guasto (manutenzione correttiva). In tal caso la loro eventuale messa fuori servizio non implica problemi al processo produttivo, né alla qualità del prodotto.
Le macchine critiche sono invece quelle sulle quali è necessario concentrare gli sforzi per minimizzare guasti o fermate non previsti, perché incidono direttamente e drasticamente su quantità e qualità del processo produttivo. Per esse è necessario adottare tecniche preventive e, quando possibile, predittive.
Grazie all’esperienza maturata nel corso degli anni di servizio, i responsabili di manutenzione della centrale Edison di Porcari sanno individuare quelle che sono le criticità dell’impianto. Ciò nonostante è bene impostare un approccio tecnico all’analisi impianto, individuando degli indicatori quanto più oggettivi, facilmente misurabili che servano non solo per definire il livello di criticità di un impianto e dei suoi componenti, ma anche per monitorare i benefici delle azioni intraprese a fronte di un piano di attività, rispetto al valore iniziale di riferimento. Andando ad analizzare i metodi con quali poter effettuare l’analisi di criticità, nel caso specifico della centrale termoelettrica Edison di Porcari, sono stati scartati gli approcci quantitativi come la FMECA. L’approccio quantitativo, oltre a risultare dispendioso in termini di tempo, richiede una sicura base di dati affidabilistici che in centrale non è stato possibile reperire a causa della totale mancanza di dati storici. Per questi motivi è stato adottato un approccio qualitativo che ha permesso di valutare le criticità dei vari equipment e classificarli in base ad essa.
Le fasi dell’analisi di criticità effettuata in Edison sono riassumibili in: 1. Scomposizione funzionale dell’impianto
2. Definizione dei criteri di analisi
3. Sviluppo di un Tool specifico di analisi
4. Classificazione degli equipment in classi di criticità
Per il calcolo dell’indice di criticità è stato elaborato un Data Base con Microsoft Access che ha permesso un più agevole inserimento di dati e valutazione finale.
3.2. Scomposizione funzionale dell’impianto
La scomposizione dell’impianto della centrale Edison di Porcari è stata effettuata in base alle regole che la società Edison ha stabilito per la creazione della codifica degli equipment all’interno del sistema operativo Sap. Infatti nel periodo di svolgimento di questo progetto, la società Edison ha imposto alla centrale di Porcari, di revisionare tutti i componenti facenti parte dell’impianto e di assegnare loro una codifica univoca in base alle regole da essa dettate. La codifica Sap prevede i seguenti livelli:
• Società: individua la società Edison (HE)
• Divisione: individua la divisione di gestione delle tipologie di centrali Edison. Nel caso in questione si tratta di Gestione Termoelettrica (EG)
• Centrale: individua la denominazione della centrale in esame. La centrale di Porcari ha come denominazione LU2
• Macroarea/Impianto: individua le aree funzionali principali con cui è possibile suddividere l’impianto
• Sede Tecnica 1: suddivide gli equipment in diverse categorie a seconda della loro tipologia. Le Sedi Tecniche 1 principali individuano le parti meccaniche, strumentali, elettriche, inoltre si può far riferimento ad analisi fumi, sistema di controllo, vasche interrate, serbatoi, gestione acque e gestione rifiuti.
• Sede Tecnica 2: individua tutti gli equipment che fanno parte di un’area funzionale. Tale codice si riferisce al codice del componente stesso.
E’ stato necessario predisporre un inventario di tutti gli equipment dell’impianto. All’interno della Centrale di Porcari sono presenti tre responsabili di manutenzione, che si occupano rispettivamente della parte meccanica, elettrica e strumentale dell’impianto. E’ stato loro richiesto di fornire l’elenco di tutti gli equipment sotto il loro controllo. Il reperimento dei
maggior parte dei componenti era in vigore una codifica che permetteva la loro identificazione e dunque è stato solo necessario adattarla alla codifica Sap. In molti casi però la conoscenza dei componenti dell’impianto era affidata all’esperienza dei responsabili di settore e degli operatori e quindi è stato indispensabile revisionare, per ogni area funzionale, la correttezza e completezza degli equipment, ed associare un codice dove questo mancava. Inoltre spesso è stato necessario ricercare sulle macchine il codice di alcuni componenti, in altri casi individuare la descrizione di alcuni di essi attraverso il software adoperato in sala di controllo, per verificare la corrispondenza tra il codice e l’equipment stesso.
Di seguito viene riportato un esempio di codifica Sap:
Per elaborare la scomposizione funzionale dell’impianto sono stati presi a riferimento gli ultimi tre livelli della codifica Sap degli equipment, dunque:
• 1° LIVELLO Æ Macroarea/Impianto: relativo ai gruppi funzionali dell’impianto (per esempio: gruppo turbina a vapore, gruppo generatore di vapore)
• 2° LIVELLO Æ Sede Tecnica 1: che suddivide le sedi tecniche 2 a seconda della tipologia di componente (elettrico, meccanico, strumentale, sistema di controllo…)
• 3° LIVELLO Æ Sede Tecnica 2: componente oggetto dell’analisi di criticità nel quale sono individuabili i guasti che si propagano ai livelli successivi.
Le macro aree individuate nella centrale che sono state oggetto della scomposizione sono: 1. GVR1 - Sezione Bassa Pressione
2. GVR2 - Sezione Media Pressione 3. Gruppo Turbogas 1
4. Gruppo Turbogas 2 5. Gruppo Turbina Vapore 6. Gruppo Generatore 1 7. Gruppo Generatore 2 8. Gruppo Generatore 3 9. Condensatore ad aria 10. Pretrattamento acque 11. Aria compressa 12. Acqua Raffreddamento 13. Impianto demi 14. Gas naturale 15. Vasche Interrate 16. Vapore 17. Varie
Le sedi Tecniche 2 individuate che sono state oggetto dell’analisi di criticità sono in totale 919.
In tabella 3.1 viene riportato un esempio di scomposizione che si riferisce all’area Condensatore ad Aria, la scomposizione completa di tutto l’impianto è riportata in allegato 1. In conclusione la scomposizione dell’impianto, oltre a rappresentare il punto di partenza per la successiva analisi di criticità, ha permesso l’identificazione univoca di tutti gli equipment in esso presenti che, nel caso specifico della centrale di Porcari non era formalizzata, e soprattutto era assente una lista unica e completa di tutti gli equipment.
Tabella 3.1: Scomposizione del Gruppo condensatore ad aria Macroarea/i m p ianto Sede Te cnica 1 Sede Te cnica 2
Codifica SAP Descrizione Sede Tecnica
CND Condensatore ad aria
CND ELE Elettrico
CND ELE MF21 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF21 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MF22 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF22 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MF23 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF23 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MF24 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF24 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MF31 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF31 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MF32 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF32 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MF33 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF33 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MF34 HE-EG-LU2-CND-ELE-MF34 Motore ventilatore di raffreddamento cond. CND ELE MP103A HE-EG-LU2-CND-ELE-MP103A Motore pompa svuotamento D106 (Drainpot) CND ELE MP103B HE-EG-LU2-CND-ELE-MP103B Motore pompa svuotamento D106 (Drainpot)
CND STR Strumentazione
CND STR TT925X HE-EG-LU2-CND-STR-TT925X Trasmettitore temperatura ingresso cond. CND STR TT925Y HE-EG-LU2-CND-STR-TT925Y Trasmettitore temperatura ingresso cond. CND STR TT925Z HE-EG-LU2-CND-STR-TT925Z Trasmettitore temperatura ingresso cond. CND STR TT926X HE-EG-LU2-CND-STR-TT926X Trasmettitore rami condensatore CND STR TT926Y HE-EG-LU2-CND-STR-TT926Y Trasmettitore rami condensatore CND STR TT926Z HE-EG-LU2-CND-STR-TT926Z Trasmettitore rami condensatore CND STR TT927X HE-EG-LU2-CND-STR-TT927X Trasmettitore rami condensatore CND STR TT927Y HE-EG-LU2-CND-STR-TT927Y Trasmettitore rami condensatore CND STR TT927Z HE-EG-LU2-CND-STR-TT927Z Trasmettitore rami condensatore CND STR TT928X HE-EG-LU2-CND-STR-TT928X Trasmettitore rami condensatore CND STR TT928Y HE-EG-LU2-CND-STR-TT928Y Trasmettitore rami condensatore CND STR TT928Z HE-EG-LU2-CND-STR-TT928Z Trasmettitore rami condensatore CND STR TT929X HE-EG-LU2-CND-STR-TT929X Trasmettitore rami condensatore CND STR TT929Y HE-EG-LU2-CND-STR-TT929Y Trasmettitore rami condensatore CND STR TT929Z HE-EG-LU2-CND-STR-TT929Z Trasmettitore rami condensatore
CND STR PT925X HE-EG-LU2-CND-STR-PT925X Trasm. press assoluta ingresso condensatore CND STR PT925Y HE-EG-LU2-CND-STR-PT925Y Trasmettitore press assoluta ingresso cond. CND STR PT925Z HE-EG-LU2-CND-STR-PT925Z Trasmettitore press assoluta ingresso cond. CND STR PT950X HE-EG-LU2-CND-STR-PT950X Trasmettitore press atmosferica a cond. CND STR PT950Y HE-EG-LU2-CND-STR-PT950Y Trasmettitore press atmosferica a cond.
CND MEC Meccanico
CND MEC MF21AA HE-EG-LU2-CND-MEC-MF21AA Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC MF22BC HE-EG-LU2-CND-MEC-MF22BC Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC MF23AB HE-EG-LU2-CND-MEC-MF23AB Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC MF24BA HE-EG-LU2-CND-MEC-MF24BA Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC MF31AD HE-EG-LU2-CND-MEC-MF31AD Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC MF32BD HE-EG-LU2-CND-MEC-MF32BD Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC MF33AC HE-EG-LU2-CND-MEC-MF33AC Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC MF34BB HE-EG-LU2-CND-MEC-MF34BB Ventilatore raffreddamento condensatore CND MEC 102A HE-EG-LU2-CND-MEC-102A Pompa rilancio condensato
CND MEC 102B HE-EG-LU2-CND-MEC-102B Pompa rilancio condensato CND MEC 102C HE-EG-LU2-CND-MEC-102C Pompa rilancio condensato
CND MEC P203A HE-EG-LU2-CND-MEC-P203A Pompa rilancio condensato di cartiera CND MEC P203B HE-EG-LU2-CND-MEC-P203B Pompa rilancio condensato di cartiera
3.3.
Definizione dei criteri di analisi
Come già anticipato l’approccio utilizzato per compiere l’analisi di criticità è un approccio di tipo qualitativo. Tale metodo comprende i seguenti passi:
1. definizione dei di criteri di analisi
2. assegnazione dei pesi di importanza ai criteri
3. definizione dei livelli di criticità per ogni elemento di valutazione
4. assegnazione di un valore numerico ai livelli di criticità (alto, medio, basso)
5. valutazione delle sedi tecniche attraverso l’assegnazione di un livello di criticità ad ogni criterio di valutazione
6. determinazione dell’indice di criticità
Prima di tutto ciò è stato necessario analizzare come all’interno della centrale viene definita la criticità di una macchina. Una macchina aumenta la propria criticità quando:
• la sua singola funzionalità incide sulla produttività dell’intero impianto;
• eventuali anomalie di funzionamento possono incidere negativamente sull’ambiente e sulla sicurezza degli operatori;
• è difficile da mantenere, per ragioni costruttive o per difficoltà di reperimento dei ricambi; • costituisce un consistente investimento di capitale;
Queste indicazioni sono state prese come riferimento per l’individuazione degli elementi di valutazione e dei livelli di criticità.
Per quanto riguarda la determinazione dei criteri di analisi è stato preso come punto di partenza la soluzione adottata da P&G, il metodo dell’Equipment Ranking. Gli elementi presi in considerazione con tale metodo sono sette; questi sono stati ampliati a 11 per effettuare un’analisi più approfondita, anche a seguito della maggiore complessità dell’impianto.
Gli elementi di valutazione individuati sono i seguenti:
1. Sicurezza: relativo agli eventuali danni alle persone che eventuali guasti che
interessano la sede tecnica in esame possono provocare. Spesso l’operatore si trova a dover svolgere alcuni interventi su parti dell’impianto molto rischiose per la sua salute, proprio per questo è importantissimo tenere sotto controllo le parti più critiche per evitare la necessità di interventi rischiosi
2. Impatto ambientale: relativo agli eventuali danni ambientali, emissioni al di sopra
dei limiti di legge, contaminazioni del suolo, incendi o esplosioni. A una centrale termoelettrica sono connessi l’insorgere di rischi ambientale molto gravi, di
conseguenza, come nel caso della sicurezza, è necessario porre particolare attenzione ai componenti che possono provocare il loro insorgere.
3. Importanza della produzione: questa voce si riferisce al fatto che la centrale
termoelettrica produce due tipi di prodotto: energia elettrica e vapore. Ha dunque lo scopo di specificare se la sede tecnica in esame concorre alla produzione di:
⎯ energia elettrica, prodotto primario sia in termini di profitto che di richiesta ⎯ vapore, prodotto secondario con mix tra medio profitto e richiesta,
⎯ o se rappresenta un elemento di supporto e non partecipa direttamente alla produzione.
4. Qualità: Questa voce fa riferimento in particolar modo alle sedi tecniche che
concorrono alla produzione di vapore che può essere fornito alla cartiera anche con qualità minori rispetto a quelle stabilite a causa di eventuali guasti. Non interessa la produzione di energia elettrica perché questa deve essere fornita obbligatoriamente con le prestazioni stabilite, in caso contrario non viene distribuita.
5. Impatto sulla produzione: si riferisce agli effetti che un eventuale guasto, che
interessa la sede tecnica in esame, ha sull’intero impianto in termini di riduzione della produzione. Obiettivo di un buon sistema di gestione della manutenzione è quello di prevenire il guasto accidentale attraverso una manutenzione ben pianificata e strutturata, migliorando la disponibilità dell’impianto. Quindi, se la fermata per manutenzione rappresenta un evento previsto e quindi pianificato e programmato, l’entità del danno può essere attenuata.
6. Possibilità di alternative: fa riferimento alla presenza o meno di ridondanze e
possibilità di svolgere la funzione della sede tecnica in modo alternativo nel caso di un suo malfunzionamento.
7. Disponibilità di manutenzione: corrisponde al numero di ore di fermo macchina
programmante al mese.
8. Manutenibilità: corrisponde alla durata media di un intervento manutentivo inteso
come somma di tempo logistico di rilevazione del guasto, reperimento attrezzature e squadre di manutenzione, tempo tecnico per preparare il sistema all’intervento e tempo attivo di riparazione.
9. Disponibilità di ricambi: si riferisce alla facilità di reperimento di parti ricambio
della sede tecnica in esame.
10. Frequenza di guasto: prende come riferimento la frequenza media di un guasto
11. Costo di manutenzione: inteso come somma di costo annuo di manutenzione
preventiva, a guasto, manodopera e parti ricambio della sede in esame.
3.4. Sviluppo del Tool specifico di analisi
Una volta individuati tutti gli elementi di valutazione sono stati definiti per ciascuno di essi tre criteri che identificano il rank finale ALTO, MEDIO, BASSO ed è stato loro assegnato un valore numerico:
ALTO = 5 MEDIO = 3 BASSO = 1
Tali valori differiscono nel caso di Sicurezza e Impatto Ambientale. In questo caso sono infatti stati sopravvalutati (Alto = 15, Medio = 7, Basso = 1) per tenere conto della maggiore gravità e per forzare la valutazione finale della sede tecnica a un indice di criticità alto anche se solo sicurezza o impatto ambientale ottengono una valutazione alta.
La descrizione dei criteri con i quali valutare ogni elemento è stata redatta nel modo più preciso e dettagliato possibile, per ottenere una valutazione quanto più oggettiva ed evitare giudizi personali. Questo è stato possibile grazie all’esperienza e conoscenza dei responsabili di manutenzione e del Capo Centrale.
Inoltre ad ogni elemento di valutazione è stato assegnato un peso di importanza in base a quanto essi incidono sulla criticità finale dell’equipment (tabella 3.2).
Elemento di valutazione Peso d’importanza
Sicurezza 14%
Impatto Ambientale 14%
Importanza della produzione 12%
Qualità 4%
Impatto sulla produzione 7%
Possibilità di alternative 4% Disponibilità di manutenzione 6% Manutenibilità 7% Disponibilità di ricambi 5% Frequenza di guasto 14% Costo di manutenzione 12%
L’indice di criticità viene dunque ottenuto dalla somma pesata della valutazione della sede tecnica per ogni elemento di valutazione.
L’assegnazione dei pesi è stata determinata e testata grazie all’aiuto dei tecnici che operano in centrale in modo da tenere conto di quelle che sono le maggiori criticità.
Come già accento in precedenza per lo sviluppo del Tool di analisi è stato adoperato il programma Microsoft Access. Grazie ad esso è stato possibile elaborare una semplice maschera con la quale interfacciarsi per la valutazione dell’intero impianto (Fig. 3.2)
La prima parte della maschera è riservata alla codifica e descrizione delle sedi tecniche. La seconda parte riporta tutti gli elementi di valutazione con la descrizione dettagliata dei criteri per ciascuno di essi. Per ogni elemento di valutazione viene riportato il peso di importanza, la descrizione dettagliata dei livelli di criticità dei criteri di analisi e una casella combinata per la valutazione (fig. 3.1) L’operatore deve semplicemente selezionare dalla casella combinata la valutazione ritenuta idonea per ciascuna sede tecnica.
3.5. Classificazione degli equipment in classi di criticità
Le sede tecniche esaminate sono state suddivise nelle seguenti classi di criticità:
CRITICITA' Indice di criticità molto alta >3,90 alta 2,90-3,89 media 1,90-2,89 bassa 1-1,89
• Criticità molto alta: ne fanno parte quelle sedi tecniche che sono risultate critiche per sicurezza o impatto ambientale e per anche solo un altro elemento di valutazione. • Criticità alta: ricadono le sedi tecniche che sono risultate critiche anche solo per un
elemento tra sicurezza o impatto ambientale, o a causa di una valutazione alta negli elementi a maggior peso di importanza.
• Criticità media: vi ricadono le sedi tecniche che hanno criticità alta al massimo in tre dei principali elementi di valutazione esclusi sicurezza e impatto ambientale.
• Criticità bassa: vi ricadono le sedi tecniche che presentano criticità alta solo tra gli elementi di valutazione che hanno un peso minore.
3.5. Risultati e conclusioni
Le sedi tecniche esaminate sono in tutto 919 e sono suddivise nelle seguenti categorie (corrispondenti alle Sedi Tecniche 1 nella codifica Sap):
• Strumentali: 636 • Elettriche: 164 • Meccaniche 98 • Analisi Fumi: 6
• Sistema di controllo: 15
Come si evince dal grafico la maggior parte degli equipment presenti in centrale è di tipo strumentale dunque sono trasduttori, sensori, livellostati, pressostati, ecc.
Sedi Tecniche
11% 68% 18% 2% 1% MEC STR ELE AFU STCNella centrale è richiesto un numero così elevato di strumenti per diverse ragioni: 9 Imposizioni di legislazioni ambientali e di sicurezza (es: piezometri nei pozzi)
9 Per ottenere prestazioni elevata, basti pensare che i sensori a bordo delle turbine sono numericamente tre volte di più delle turbine più comuni.
9 Regolamenti delle società assicurative (per esempio gli strumenti dell’impianto antincendio e i rilevatori di fumo)
I risultati della valutazione dell’intero impianto sono i seguenti:
CRITICITA' N° sedi tecniche molto alta 24 alta 88 media 217 bassa 590 Nel grafico sottostante sono riportati i risultati in termini percentuali.
Come è evidenziato dal grafico solo il 13% degli equipment ha ottenuto come valutazione una criticità Molto Alta o Alta. Questo è a dimostrazione del fatto che l’impianto ha un’affidabilità molto alta. I rischi in gioco infatti sono molto alti sia in termini di costi, sia intermini di sicurezza e ambiente e per questo tutte la criticità più elevate sono sotto controllo continuo.
3% 10% 24% 63% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70%
Molto Alta Alta Media Bassa
Criticità delle Sedi Tecniche dell'intero impianto
Molto Alta Alta Media Bassa
A ragione di ciò è da notare che di questo 13% di sedi tecniche critiche, circa il 60% fa parte della categoria degli strumenti. Gli strumenti hanno infatti una doppia funzione: di diagnosi e di controllo. Spetta a loro il compito di rilevare anche la minima anomalia dell’impianto e dunque necessitano di una particolare attenzione in ambito manutentivo.
