El análisis de árbol de eventos ( ETA ) es una técnica de modelado lógico descendente y de avance tanto para el éxito como para el fracaso que explora las respuestas a través de un único evento iniciador y establece un camino para evaluar las probabilidades de los resultados y el análisis general del sistema. [1] Esta técnica de análisis se utiliza para analizar los efectos de los sistemas en funcionamiento o fallidos dado que ha ocurrido un evento. [2]
ETA es una herramienta poderosa que identificará todas las consecuencias de un sistema que tienen una probabilidad de ocurrir después de un evento iniciador que se puede aplicar a una amplia gama de sistemas que incluyen: plantas de energía nuclear , naves espaciales y plantas químicas . Esta técnica se puede aplicar a un sistema al principio del proceso de diseño para identificar problemas potenciales que puedan surgir, en lugar de corregir los problemas después de que ocurran. [3] Con este proceso de lógica progresiva, el uso de ETA como herramienta en la evaluación de riesgos puede ayudar a prevenir que ocurran resultados negativos, al proporcionarle al evaluador de riesgos la probabilidad de ocurrencia. ETA utiliza un tipo de técnica de modelado llamada " árbol de eventos ", que ramifica eventos a partir de un solo evento utilizando lógica booleana .
El nombre "árbol de eventos" se introdujo por primera vez durante el estudio de seguridad de la planta de energía nuclear WASH-1400 (circa 1974), donde el equipo WASH-1400 necesitaba un método alternativo al análisis del árbol de fallas debido a que los árboles de fallas eran demasiado grandes. Aunque no se utilizó el nombre de árbol de eventos, la UKAEA introdujo por primera vez ETA en sus oficinas de diseño en 1968, inicialmente para intentar utilizar la evaluación de riesgos de toda la planta para optimizar el diseño de un reactor de agua pesada generador de vapor de 500 MW . Este estudio mostró que ETA condensaba el análisis en una forma manejable. [1] ETA no se desarrolló inicialmente durante WASH-1400, este fue uno de los primeros casos en los que se utilizó a fondo. El estudio de UKAEA utilizó el supuesto de que los sistemas de protección funcionaban o fallaban, y la probabilidad de falla por demanda se calculaba utilizando árboles de fallas o métodos de análisis similares. ETA identifica todas las secuencias que siguen a un evento iniciador. Muchas de estas secuencias se pueden eliminar del análisis porque su frecuencia o efecto son demasiado pequeños para afectar el resultado general. Un artículo presentado en un simposio CREST en Munich, Alemania, en 1971 indicó cómo se hizo esto [ cita requerida ] . Las conclusiones del estudio de la EPA de EE. UU. del borrador WASH-1400 [3] reconocen el papel de la Ref 1 y su crítica al enfoque de Accidente Máximo Creíble utilizado por AEC. MCA establece el objetivo de confiabilidad para la contención, pero los de todos los demás sistemas de seguridad se establecen para accidentes más pequeños pero más frecuentes y no se alcanzarían con MCA.
En 2009 se realizó un análisis de riesgos en la excavación de un túnel submarino bajo el río Han en Corea utilizando una tuneladora de tipo equilibrio de presión de tierra . Se utilizó ETA para cuantificar el riesgo, proporcionando la probabilidad de ocurrencia de un evento, en las etapas preliminares de diseño de la construcción del túnel para prevenir lesiones o muertes porque la construcción de túneles en Corea tiene las tasas más altas de lesiones y muertes dentro de la categoría de construcción. [4]
La realización de una evaluación de riesgo probabilística comienza con un conjunto de eventos iniciadores que cambian el estado o la configuración del sistema. [3] Un evento iniciador es un evento que inicia una reacción, como la forma en que una chispa (evento iniciador) puede iniciar un incendio que podría conducir a otros eventos (eventos intermedios) como un árbol quemado, y luego finalmente un resultado, por ejemplo, el árbol quemado ya no proporciona manzanas para comer. Cada evento iniciador conduce a otro evento y continúa a través de este camino, donde la probabilidad de ocurrencia de cada evento intermedio puede calcularse utilizando el análisis del árbol de fallas, hasta que se alcanza un estado final (el resultado de un árbol que ya no proporciona manzanas para comer). [3] Los eventos intermedios se dividen comúnmente en un binario (éxito/fracaso o sí/no) pero pueden dividirse en más de dos siempre que los eventos sean mutuamente excluyentes , lo que significa que no pueden ocurrir al mismo tiempo. Si una chispa es el evento iniciador, existe la probabilidad de que la chispa inicie un incendio o no (sí o no binario), así como la probabilidad de que el incendio se propague a un árbol o no. Los estados finales se clasifican en grupos que pueden ser éxitos o gravedad de las consecuencias. Un ejemplo de éxito sería que no se iniciara un incendio y el árbol siguiera proporcionando manzanas para comer, mientras que la gravedad de las consecuencias sería que se iniciara un incendio y perdiéramos manzanas como fuente de alimento. Los estados finales de pérdida pueden ser cualquier estado al final de la ruta que sea un resultado negativo del evento iniciador. El estado final de pérdida depende en gran medida del sistema; por ejemplo, si estuviera midiendo un proceso de calidad en una fábrica, un estado final o de pérdida sería que el producto tenga que ser retrabajado o arrojado a la basura. Algunos estados finales de pérdida comunes: [3]
El objetivo general del análisis del árbol de eventos es determinar la probabilidad de posibles resultados negativos que pueden causar daño y resultar del evento iniciador elegido. Es necesario utilizar información detallada sobre un sistema para comprender los eventos intermedios, los escenarios de accidentes y los eventos iniciadores para construir el diagrama del árbol de eventos. El árbol de eventos comienza con el evento iniciador donde las consecuencias de este evento siguen de manera binaria (éxito/fracaso). Cada evento crea un camino en el que ocurrirá una serie de éxitos o fracasos donde se puede calcular la probabilidad general de ocurrencia de ese camino. Las probabilidades de fallas para eventos intermedios se pueden calcular utilizando el análisis del árbol de fallas y la probabilidad de éxito se puede calcular a partir de 1 = probabilidad de éxito (ps) + probabilidad de falla (pf). [3] Por ejemplo, en la ecuación 1 = (ps) + (pf) si sabemos que pf = .1 a partir del análisis del árbol de fallas, entonces a través del álgebra simple podemos resolver ps donde ps = (1) - (pf) entonces tendríamos ps = (1) - (.1) y ps = .9.
El diagrama de árbol de eventos modela todos los caminos posibles a partir del evento iniciador. El evento iniciador comienza en el lado izquierdo como una línea horizontal que se ramifica verticalmente. La rama vertical es representativa del éxito/fracaso del evento iniciador. Al final de la rama vertical se dibuja una línea horizontal en la parte superior e inferior que representa el éxito o el fracaso del primer evento donde se escribe una descripción (generalmente éxito o fracaso) con una etiqueta que representa el camino, como 1s donde s es un éxito y 1 es el número de evento, de manera similar con 1f donde 1 es el número de evento y f denota un fracaso (ver diagrama adjunto). Este proceso continúa hasta que se alcanza el estado final. Cuando el diagrama de árbol de eventos ha alcanzado el estado final para todos los caminos, se escribe la ecuación de probabilidad del resultado. [1] [3]
Pasos para realizar un análisis de árbol de eventos: [1] [3]
1 = (probabilidad de éxito) + (probabilidad de fracaso)
La probabilidad de éxito puede derivarse de la probabilidad de fracaso.
Probabilidad general de la trayectoria = (probabilidad del evento 1) × (probabilidad del evento 2) × ... × (probabilidad del evento n)
El análisis del árbol de eventos se puede utilizar en evaluaciones de riesgo al determinar la probabilidad que se utiliza para determinar el riesgo cuando se multiplica por el peligro de los eventos. El análisis del árbol de eventos facilita ver qué vía crea la mayor probabilidad de falla para un sistema específico. Es común encontrar fallas de un solo punto que no tienen ningún evento intermedio entre el evento iniciador y una falla. Con el análisis del árbol de eventos, se puede apuntar a una falla de un solo punto para incluir un paso intermedio que reducirá la probabilidad general de falla y, por lo tanto, reducirá el riesgo del sistema. La idea de agregar un evento intermedio puede ocurrir en cualquier parte del sistema para cualquier vía que genere un riesgo demasiado grande; el evento intermedio agregado puede reducir la probabilidad y, por lo tanto, reducir el riesgo.
Aunque la ETA puede ser relativamente simple, se puede utilizar software para sistemas más complejos para construir el diagrama y realizar cálculos más rápidamente con una reducción de errores humanos en el proceso. Hay muchos tipos de software disponibles para ayudar a realizar una ETA. En la industria nuclear, el software RiskSpectrum es ampliamente utilizado, ya que cuenta con análisis de árbol de eventos y análisis de árbol de fallas. También hay soluciones de software gratuito de nivel profesional ampliamente disponibles. SCRAM es un ejemplo de herramienta de código abierto que implementa el estándar abierto Open-PSA Model Exchange Format para aplicaciones de evaluación de seguridad probabilística.