Uomo avvisato mezzo salvato: Riduzione al minimo degli errori e dei rischi nell'analisi dei processi – Parte 3

Nel corso della vita, ognuno di noi impara a fidarsi delle proprie viscere o delle proprie esperienze per evitare situazioni che sembrano pericolose o rischiose. Senti letteralmente i potenziali pericoli con una sensazione di disagio. Chi non ha imparato dolorosamente che toccare un piano cottura caldo non è una buona idea? O chi esce volontariamente durante un tornado?

Mentre gli esseri umani possono fare affidamento sulla loro intuizione e sui modelli appresi per evitare pericoli o utilizzare strategie protettive, questo è molto più complicato con i sistemi o le macchine elettroniche. Tutti i componenti di un sistema devono trovarsi in uno stato permanentemente sicuro. Guasti e malfunzionamenti dei singoli componenti possono avere conseguenze devastanti per i processi produttivi e per la sicurezza degli operatori.

Un esempio di questo è il disastro di Seveso nel 1976, in cui la diossina altamente tossica TCDD è sfuggita a causa di una reazione incontrollata e ha avvelenato in modo sostenibile la flora e la fauna. Per quanto riguarda altri gravi incidenti chimici, nel 2012, è poi entrata in vigore la Direttiva Europea Seveso III per controllare i rischi di incidenti rilevanti per prevenire incidenti rilevanti.

Riconoscere, padroneggiare ed evitare errori

I sistemi di ingegneria di processo che funzionano continuamente contengono innumerevoli componenti che possono usurarsi o guastarsi durante il loro ciclo di vita. Tuttavia, se il circuito di misurazione, controllo o regolazione è interessato, i guasti possono causare danni enormi. In nessun caso l'uomo e l'ambiente devono essere esposti a qualsiasi tipo di pericolo. Per questo motivo è necessario garantire la sicurezza funzionale dei componenti e analizzarne in dettaglio il rischio e il potenziale di pericolo.

La durata dei componenti meccanici può essere valutata osservando l'usura meccanica. Tuttavia, il comportamento all'invecchiamento dei componenti elettronici è difficile da valutare. Un'unità di misura che rende quantificabile la riduzione del rischio e quindi la sicurezza funzionale è il cosiddetto «Livello di integrità della sicurezza» (SIL).

Si segue la seguente procedura:

Analisi del rischio
Realizzazione della riduzione del rischio
Prova che la riduzione del rischio realizzata corrisponde almeno alla riduzione del rischio richiesta

Risk assessment: Un processo è considerato sicuro se il rischio attuale è stato ridotto al di sotto del livello del rischio tollerabile. Se la sicurezza è assicurata da misure tecniche, si parla di sicurezza funzionale.

Significato per i sistemi di analisi di processo

Gli errori possono accadere ovunque e non possono mai essere completamente esclusi. Per ridurre al minimo i possibili errori, è quindi necessario stimare il rischio di accadimento e il danno che ci si può aspettare da esso nell'ambito di un'analisi del rischio. Occorre qui fare una distinzione tra errori sistematici e casuali.

Gli errori sistematici sono potenzialmente evitabili e sono causati, ad esempio, da errori software o carenze di configurazione. Di conseguenza, esistono già durante o prima della messa in servizio.

Al contrario, gli errori casuali sono potenzialmente difficili da evitare perché si verificano arbitrariamente. Tuttavia, il tasso di errore o la probabilità di guasto possono essere determinati statisticamente e sperimentalmente.

Gli errori casuali di solito derivano dall'hardware e si verificano durante il funzionamento. In definitiva, gli errori sistematici dovrebbero essere evitati e gli errori casuali dovrebbero essere controllati per garantire una funzionalità senza problemi.

Configurazione generale dell'analizzatore di processo

I sistemi di analisi di processo sono il collegamento tra l'analisi manuale di laboratorio e il processo industriale. Nelle applicazioni in cui è richiesto il monitoraggio continuo e completamente automatico dei parametri critici, gli analizzatori di processo sono indispensabili. A causa delle diverse condizioni di analisi in laboratorio e direttamente nel processo, ci sono alcune sfide quando si trasferisce la tecnologia di misurazione dal laboratorio al processo. I fattori decisivi sono le condizioni di lavoro e ambientali (ad es. temperature elevate, atmosfere corrosive, umidità, polvere o ambienti potenzialmente esplosivi) che gli analizzatori di processo devono soddisfare per quanto riguarda la progettazione, i materiali di costruzione e l'affidabilità dei componenti. L'analizzatore automaticamente e continuamente trasmette dati di sistema e diagnostici per prevenire il guasto di componenti hardware o software attraverso misure preventive. Questo riduce significativamente la possibilità che si verifichino errori casuali.

Gli analizzatori di processo sono stati sviluppati appositamente per l'uso in ambienti industriali difficili e aggressivi. La custodia con protezione IP66 è divisa in due parti ed è composta da parti umide ed elettroniche separate. La parte elettronica contiene tutti i componenti rilevanti per il controllo e il funzionamento dell'analizzatore di processo. Nella parte umida dell'analizzatore si trovano componenti modulari come burette, valvole, pompe, sistemi di campionamento, recipienti di titolazione ed elettrodi. Campioni rappresentativi possono quindi essere prelevati dal punto di misurazione del processo a diversi metri di distanza. La procedura di analisi, i metodi da utilizzare e i metodi di calcolo sono liberamente programmabili.

Un touchscreen con navigazione intuitiva del menu consente un facile utilizzo, in modo che i processi di produzione possano essere ottimizzati in qualsiasi momento. Il corso della misurazione è rappresentato graficamente e documentato durante l'intera determinazione, in modo che il processo di analisi sia completamente controllato. I risultati della misurazione possono essere generati 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e consentono un monitoraggio ravvicinato e completamente automatico del processo. Limiti, allarmi o risultati vengono trasferiti in modo affidabile al sistema di controllo del processo.

Quando si utilizza l'analizzatore, esiste il rischio che gli errori del software possano causare guasti. Per riconoscerlo con lungimiranza, il sistema offre procedure di autodiagnostica non appena viene acceso e anche durante il funzionamento. Ciò include, ad esempio, il controllo di pompe e burette, il controllo di perdite o il controllo della comunicazione tra il controller I/O, l'interfaccia umana e il rispettivo modulo di analisi.

Il componente centrale di un analizzatore di processo è la tecnica di misura in uso. Nel caso di sensori o elettrodi, ci sono diversi requisiti come resistenza chimica, facilità di manutenzione, robustezza o precisione che devono soddisfare. Il rischio relativo alla sicurezza deriva dalla possibilità che i sensori di misurazione si guastino a causa dell'invecchiamento o se si danneggino e forniscano successivamente risultati di misurazione errati.

Il guasto dell'elettrodo, la contaminazione o il danneggiamento devono essere segnalati immediatamente. Con i sistemi di analisi online, l'analisi viene eseguita in una cella di misura esterna. Inoltre, le routine di calibrazione e condizionamento ricorrenti sono predefinite e vengono eseguite automaticamente. Lo stato dell'elettrodo è continuamente monitorato dal sistema.

Tra una misurazione e l'altra, l'elettrodo è immerso in una soluzione di conservazione adatta alla membrana che impedisce l'essiccamento e allo stesso tempo rigenera lo strato di rigonfiamento. L'elettrodo è quindi sempre pronto per l'uso e non deve essere rimosso dal processo per la manutenzione. Ciò consente un controllo di processo affidabile anche in condizioni industriali difficili.

Gli analizzatori di processo devono essere in grado di gestire i campioni per l'analisi in un ampio intervallo di concentrazione (dalla % fino ai livelli di tracce) senza causare problemi di carry-over o di sensibilità incrociata. In molti casi, campioni diversi provenienti da più punti di misurazione vengono determinati in parallelo in un sistema utilizzando diverse tecniche di analisi. La preparazione del campione (ad es. filtraggio, diluizione o digestione chimica umida) deve essere affidabile e agevole quanto il trasferimento completamente automatico dei risultati al sistema di controllo del processo, in modo che sia possibile una risposta rapida.

Potenziali pericoli per l'intero sistema possono essere causati da risultati di misurazione errati. Al fine di ridurre al minimo il rischio, viene utilizzato un rilevatore per notificare al sistema la presenza di campione nel recipiente. Il test del potenziale iniziale dell'analisi o delle curve di titolazione / sviluppo del colore nelle misurazioni fotometriche sono dati diagnostici che vengono continuamente registrati e interpretati. I risultati possono essere verificati mediante analisi di riferimento o la loro plausibilità può essere chiarita utilizzando soluzioni standard e di controllo.

Rileva gli errori prima che si verifichino

Le procedure di valutazione del rischio che vengono eseguite nell'ambito di una classificazione SIL per impianti di ingegneria di processo si basano in definitiva su calcoli matematici. Tuttavia, nel funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 di un impianto, gli errori casuali non possono mai essere completamente esclusi. Il rischio residuo rimane sempre. Pertanto, l'importanza delle attività di manutenzione preventiva sta crescendo immensamente al fine di evitare guasti hardware e software durante il funzionamento.

Un controllo regolare dell'analizzatore di processo e dei suoi dati diagnostici è il presupposto fondamentale per un funzionamento costante e senza problemi. Con concetti di manutenzione e assistenza personalizzati, l'analizzatore è supportato da tecnici dell'assistenza certificati per l'intero ciclo di vita. Piani di manutenzione regolari, supporto per l'applicazione, calibrazione, o certificati di prestazione, riparazioni, e ricambi originali così come una corretta messa in servizio sono solo alcuni esempi.

Vantaggi

di manutenzione preventiva da Metrohm Process Analytics:

Conservazione del tuo investimento
Rischio di fallimento ridotto al minimo
Risultati di misurazione affidabili
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Ricambi originali
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Inoltre, la comunicazione trasparente tra il sistema di controllo del processo e l'analizzatore è importante anche nel contesto della digitalizzazione. La raccolta dei dati sulle prestazioni dall'analizzatore per valutare lo stato del sistema di controllo è solo una componente. Il monitoraggio continuo dei componenti del sistema rilevanti consente di trarre conclusioni su eventuali lavori di manutenzione necessari, che idealmente dovrebbero essere eseguiti a intervalli regolari. Sorge la domanda su come vengono interpretati i dati raccolti e con quale rapidità è necessario intervenire. I pacchetti di assistenza software aiutano a testare il software secondo le specifiche del produttore, per eseguire il backup dei dati e la manutenzione del software.

In situazioni di emergenza reale in cui è richiesta una rapida analisi degli errori, i produttori possono facilmente supportare l'operatore da remoto utilizzando soluzioni di manutenzione remota. La disponibilità del sistema aumenta, si evitano costosi guasti e tempi di inattività e si garantiscono le prestazioni ottimali dell'analizzatore.