GUASTO E LE SUE CLASSIFICAZIONI

IL CONCETTO DI GUASTO E LE SUE CLASSIFICAZIONI
La prima distinzione da operare è quella tra guasto in quanto “evento” che coinvolge
un sistema o un elemento tecnico e che trova corrispondenza nel termine inglese
“failrure” e guasto in quanto “stato” in cui viene a trovarsi un sistema, a seguito di un
evento di guasto, e che trova corrispondenza nel termine inglese “fault” o
nell’allocuzione italiana “avaria”.
EVENTO DI GUASTO
Per evento di guasto s’intende “la cessazione dell’attitudine di una entità ad eseguire
una funzione richiesta”. (UNI 9910/1991)
In funzione di alcuni parametri di analisi degli eventi di guasto è possibile operare alcune classificazioni:
1. Classificazione in base alla “velocità “ dell’evento di guasto:
- GUASTO GRADUALE O “PER ACCUMULO”
Evento dovuto ad un progressivo cambiamento nel tempo delle caratteristiche date di
un’entità.
In genere un guasto di questo tipo può essere previsto attraverso un esame preventivo
degli dei suoi livelli di funzionamento.
- GUASTO IMPROVVISO
Evento di guasto non legato a una perdita progressiva delle prestazioni caratteristiche e che non può essere previsto tramite esami preventivi.
Caratteristica peculiare è l’accidentalità dell’evento che impedisce un’azione manutentiva di tipo programmato.
2. Classificazione in base alla “consistenza “ dell’evento di guasto:
- GUASTO PARZIALE
Evento di guasto risultante da una alterazione delle caratteristiche al di là di un
definito
livello limite, ma non tale da causare la perdita completa della funzionalità richiesta.
- GUASTO TOTALE
Evento di guasto risultante da una alterazione delle caratteristiche al di là di un
definito
livello limite e tale da causare la perdita completa della funzionalità richiesta.
3. Classificazione in base alla combinazione di “velocità “ e “consistenza “ dell’evento
di guasto:
- GUASTO CATASTROFICO
Evento di guasto che risulta essere contemporaneamente “improvviso e totale”.
- GUASTO PER DEGRADAMENTO
Evento di guasto che risulta essere contemporaneamente “graduale e parziale”.
IL TASSO DI GUASTO
La densità di probabilità che un elemento sopravvissuto al tempo t, si guasti nel successivo intervallo di tempo dt. Il tasso di guasto può allora essere interpretato come il numero di guasti nell’unità di tempo. (Molinari, 1989)
GUASTI
CASUALI
RODAGGIO
VITA UTILE
DECRESCENTE
COSTANTE
GUASTI CASUALI
E DA USURA
TASSO DI GUASTO
GUASTI
CONGENITI
TEMPI
USURA
CRESCENTE
La funzione tasso di guasto λ (t) di un insieme omogeneo di “unità operative” indipendenti al crescere dell’età T, assume un andamento cosiddetto “ a vasca”, in cui è possibile distinguere tre fasi distinte:
FASE DI RODAGGIO
Si registra la presenza di guasti iniziali o congeniti delle unità operative legati a difetti
originari dei materiali, a rilevanti difetti di monitoraggio o di posa in opera, in generali
a difetti di fabbricazione. Il “tasso istantaneo di guasto” tende progressivamente a decrescere in seguito all’eliminazione delle “unità operative” intrinsecamente deboli.
FASE DI VITA UTILE
Si registra la presenza di guasti casuali, legati a eventi imprevisti o a imperfezioni del
sistema, o ancora ad usi impropri dell’unità operativa. In questa fase il tasso di guasto
mantiene un valore sostanzialmente costante nel tempo.
FASE DI “USURA ACCELLERATA”
Si registra la presenza di guasti da usura legati all’inevitabile invecchiamento
dell’unità operativa, la cui durata di vita “dovrebbe” essere prevista già in sede di progetto.
4. Classificazione in base alla “ciclo di vita utile“ dell’entità:
- GUASTO NELLA “FASE INIZIALE”
Evento di guasto insorto nel periodo a tasso di guasto decrescente.
- GUASTO NELLA FASE DI “VITA UTILE”
Evento di guasto insorto nel periodo a tasso di guasto costante.
Si tratta di eventi di guasto casuali e di tipo “catastrofico”.
- GUASTO NELLA FASE DI “DEGRADAMENTO ACCELLERATO”
Evento di guasto insorto nel periodo a tasso di guasto crescente.
5. Classificazione in base agli “effetti“ dell’evento di guasto:
In genere si usa costruire una <scala di criticità> degli effetti legati agli eventi di guasto
da porre in parallelo a livelli di criticità connessi con il degradamento delle prestazioni
del sistema:
- GUASTO “MINORE” (Livello di criticità : basso)
Ogni evento di guasto che potrebbe determinare un abbassamento dei livelli prestazionali dell’elemento tecnico o componente senza compromettere la funzionalità e
l’affidabilità del sistema.
In genere questa tipologia di guasto implica la necessità d’intervento con programmazione di medio/lungo periodo.
- GUASTO “SERIO” (Livello di criticità : medio)
Ogni evento di guasto che potrebbe determinare un abbassamento dei livelli prestazionali dell’elemento tecnico o componente con un apprezzabile alterazione della
funzionalità ma non dell’affidabilità del sistema.
In genere questa tipologia di guasto implica la necessità d’intervento con programmazione di breve/medio periodo.
- GUASTO “GRAVE” (Livello di criticità : alto)
Ogni evento di guasto che potrebbe determinare un abbassamento dei livelli prestazionali dell’elemento tecnico o componente e compromettere completamente la funzionalità e l’affidabilità del sistema.
In genere questa tipologia di guasto implica la necessità d’intervento con programmazione di breve periodo.
CAUSA DI GUASTO
Si definisce “causa” di un evento di guasto, le circostanze verificatesi in fase di progettazione, produzione o uso che hanno condotto all’evento di guasto.
Tali cause producono i conseguenti eventi, attraverso un determinato “meccanismo di guasto”, definibile come il “processo
fisico, chimico o di altra natura
che conduce all’evento di guasto”.
In base alle “cause“che li determinano, gli eventi di guasto si possono classificare in tre categorie:
- GUASTO “PRIMARIO”
Evento di guasto di un’entità non causato né direttamente né indirettamente dal
guasto di un’altra entità.
Per un componente in esercizio l’evento di guasto può essere causato, per esempio, da problemi di
usura o da difetti di progetto, di produzione o delle sue specifiche tecniche.
Es. Una rottura di una tubazione dovuta ad una pressurizzazione a un livello superiore alla pressione
prevista in sede di progetto costituisce un guasto primario.
- GUASTO “SECONDARIO”
Evento di guasto di un’entità causato né direttamente né indirettamente dal guasto di un’altra entità non qualificata né progettata per supportare il funzionamento dell’entità in esame.
Es. Se la rottura di una tubazione dovuta ad una pressurizzazione a un livello superiore alla pressione prevista in sede di progetto conseguente al guasto di un altro componente, si è in presenza di un
guasto secondario.
- GUASTO “SECONDARIO”
Evento di guasto di un’entità causato né direttamente né indirettamente dal guasto di un’altra entità qualificata o progettata per supportare il funzionamento
dell’entità in esame.
Es. Una valvola di tenuta di un impianto normalmente chiusa viene aperta a seguito di un errato segnale di controllo, rientra nella categoria dei guasti di comando .
STATO DI GUASTO O “AVARIE”
Per avaria si intende “lo stato di una entità caratterizzato dalla sua inabilità ad eseguire la funzione richiesta, non comprendente l’inabilità durante la manutenzione
preventiva o altre azioni pianificate, oppure dovuta alla mancanza di mezzi esterni”.
(UNI 9910/1991)
Un’avaria è spesso il risultato di un evento di guasto, ma può anche essere indipendente
da esso. Un evento di guasto dà sempre luogo ad un’avaria.
Una classificazione specifica per le avarie le distingue in:
- Avaria intermittente (o temporanea)
Avaria che persiste per un tempo limitato, dopo il quale recupera la sua capacità a
svolgere la funzione richiesta senza alcun intervento manutentivo.
- Avaria mobile
Avaria intermittente di cui risulta difficile l’individuazione.
- Avaria persistente (o permanente)
Avaria di una entità che persiste fino a che non sia stata condotta un’azione di manutenzione correttiva.
- Avaria latente
Avaria di una entità che, pur esistendo, non può ancora essere riconosciuta.
Un’avaria è inoltre spesso caratterizzata da un “modo di avaria”, cioè “uno dei
possibili stati di una entità in avaria, per una data funzione richiesta.
MODO DI GUASTO
Si definisce modo di guasto “ l’effetto in base al quale viene esaminato un evento di
guasto”. (IEC 271/1974)
Un modo di guasto può considerarsi come l’effetto rivelatore della causa del guasto.
Gli eventi di guasto di un componente producono effetti sulle sue funzioni e solo dopo
il manifestarsi di un effetto è possibile determinare il “modo di guasto”.
COMPONENTE
FUNZIONI
"CAUSE"
DI GUASTO
"EFFETTI"
SULLE FUNZIONI
"MODI"
DI GUASTO
Il diagramma illustra le correlazioni tra “cause”, “effetti” e modi di guasto, evidenziando un distinzione tra le cause di guasto di un componente, in genere ascrivibili a eventi
di guasto relativi a sue parti, mentre i modi di guasto costituiscono gli effetti tangibili
che tali eventi producono sulle funzioni del componente stesso.
DIFETTO
Si definisce difetto “ qualsiasi scostamento di una caratteristica di una entità dai requisiti da essa stabiliti, laddove tale scostamento sia superiore ai limiti accettabili in
relazione a determinate condizioni d’impiego”.
Pertanto un “difetto” si può anche definire come una non conformità rispetto ad obiettivi e specifiche contrattuali.
Bisogna precisare che un difetto non produce necessariamente un “evento di guasto”, in
quanto esso può anche non condizionare la capacità del sistema o del componente di
svolgere la funzione richiesta.
Viceversa, ogni “evento di guasto” si traduce in un “difetto” visto, dal momento che la
cessazione dell’attitudine ad eseguire una funzione richiesta comporta indubbiamente
lo scostamento delle sue caratteristiche da quelle stabilite per lo svolgimento della funzione.
GUASTO
O AVARIA
incapacità di
DIFETTO
scostamento di una
una entità
a svolgere
una
funzione richiesta
STATO DI
AVARIA
stato di una entità
caratteristica di
caratterizzato dalla
un'entità dai requisiti
ad essa posti
incapacità di svolgere
una funzione richiesta
MODO DI
GUASTO
ENTITA'
effetto a partire dal
EVENTO DI
GUASTO
quale viene esaminato
un evento di guasto
interruzione della
capacità di un'entità
di svolgere una
funzione richiesta
Correlazioni tra “difetto, “evento di guasto”, “avaria”, “stato di avaria”
e “modo di guasto”
ANALISI DEI MODI E DEGLI EFFETTI DI GUASTO
L’analisi dei modi e degli effetti
di guasto (FMEA) è un modo
analitico di “tipo induttivo” finalizzato allo studio sistematico
delle cause e degli effetti più frequentemente ricollegabili a eventi di guasto che possono colpire i
componenti di un sistema. Più
precisamente, tale metodo si propone di:
a) Determinare, per ciascun
modo di guasto dei componenti di un sistema, gli effetti
sulle diverse funzioni del sistema stesso;
b) Identificare i modi di guasto
che più in maniera significativa condizionano la disponibilità, l’affidabilità, la manutenibilità e la sicurezza del sistema.
Lo sviluppo del metodo FMEA si svolge attraverso quattro fasi:
• definizione del sistema, delle sue funzioni e dei suoi componenti;
• identificazione dei modi di guasto dei componenti e delle loro cause;
• studio degli effetti prodotti da ogni specifico modo di guasto;
• conclusioni e raccomandazioni.
INDICATORE DI GUASTO
Nella fase di monitoraggio e controllo di un sistema o delle sue parti, l’evento di guasto potrebbe essere individuato prima che esso generi uno stato di guasto del sistema stesso. Tutte le
possibili manifestazioni dell’evento di guasto, percepibili alla vista, al tatto, con l’udito o per
via strumentale si definiscono indicatori di guasto .
IG
RICOGNITORE DEGLI INDICATORI DI GUASTO
INDICATORI DI GUASTO PER PATOLOGIE MATERICHE E MODIFICAZIONI DI CONFIGURAZIONE
Codice
IG1
IG2
IG3
IG4
IG5
IG6
IG7
IG8
IG9
IG10
IG11
IG12
IG13
IG14
IG15
IG16
IG17
IG18
IG19
IG20
IG21
IG22
IG23
IG24
IG25
IG26
IG27
IG28
IG29
IG30
IG31
IG32
IG33
IG34
IG35
IG36
IG37
IG38
IG39
IG40
IG41
IG42
Indicatore di guasto
Deposito di materiali estranei
Difetto di planarità
Difficoltà di manovra
Distacco della pellicola
Distacco di parti
Formazione di cavità
Formazione di fessure esterne
Formazione di fratture esterne
Formazione di licheni, muschi, piante
Formazione di masse brune pulverulente
Formazione di sostanze estranee
Mancanza di parti
Perdita di trasparenza
Presenza di ruggine
Presenza di macchie
Presenza di muffe
Rigonfiamento della pellicola
Ruvidità al tatto
Scorrimento
Rottura
Sollevamento
Spontanea caduta del materiale sotto forma di polvere o granuli
Stillicidio
Suono sordo a percussione
Variazione cromatica localizzata
Variazione cromatica uniforme
Variazioni morfologiche
INDICATORI DI GUASTO PER PATOLOGIE DI FUNZIONAMENTO
Accensione spia luminosa
Accensione spia acustica
Allagamento
Azionamento del differenziale
Calo di pressione
Dispersione di segnale
Dispersione elettrica
Esplosione
Mancanza di segnale
Mancanza di tensione
Mobilità di canalizzazioni
Percezione olfattiva
Presenza di macchie
Presenza di muffe
Tasto di verifica
Esempio di un ricognitore di indicatore di guasto
L’ALBERO DEI GUASTI
L’analisi dei modi e degli effetti di guasto, definendo il quadro complessivo dei modi
di guasto di un sistema e dei loro effetti, facilita la costruzione dell’albero dei guasti.
L’albero dei guasti (fall tree) è un diagramma logico che mette in relazione i guasti dei
singoli componenti (guasti primari) con i guasti del sistema (guasto finale), laddove tale guasto rappresenta l’effetto finale indesiderato corrispondente a uno dei possibili
“modi di guasto” del sistema stesso.
Esempio di un albero di guasto per l’unità tecnologica “copertura”.