Sistemas de Seguridad Instrument Ado

02-07-2011

Sistemas Instrumentados de Seguridad

Fuente principal: Curso Seguridad Funcional, Anlisis de Riesgos y SIS, Juan Caldern (CFSE)MGM - Pars y lvarez, Mayo de 2011

ContenidoIntroduccin

Peligro y Riesgo Seguridad Funcional Normas Aplicables Funcin Instrumentada de Seguridad (SIF) Sistema de Seguridad Instrumentado (SIS) Capas de Proteccin Independientes (IPL) Probabilidad de Falla en Demanda (PFD) Nivel Integral de Seguridad (SIL) Especificacin d R E ifi i de Requerimientos d S i i t de Seguridad (SRS) id d Tipos de Fallas (seguras, peligrosas, detectadas, no detectadas) Arquitecturas de SIS (MooN)

Conceptos Bsicos

Ciclo de Vida de una SIFSistemas Instrumentados de Seguridad / Contenido 2

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IntroduccinLos Sistemas de Seguridad nacen de la necesidad de tener procesos ms seguros, donde el riesgo alcance un nivel tolerable. Riesgo y Peligro:

Riesgo: Combinacin entre probabilidad de ocurrencia de un dao (frecuencia) y su severidad (consecuencia). Peligro: Fuente potencial de dao a las personas, ambiente, o propiedad. El riesgo cero no existe. Se puede disminuir minimizando la frecuencia existe. del evento que genera el dao, su severidad o ambas.La Frecuencia: Prevencin, el evento no ha ocurrido. Ej.: Un control de nivel que Frecuencia: derrame. disminuye la probabilidad de derrame La Severidad: Mitigacin, el evento ya ocurri. Ej.: Un sistema de deteccin de Severidad: incendio. La fuga de gas o generacin de llama ya ocurri.

El objetivo es alcanzar un riesgo tolerable, aceptable o meta.

El Riesgo Tolerable se mide en trminos de fatalidades o eventos que pueden causar dao por ao. Es definido por cada empresa.3

Sistemas Instrumentados de Seguridad / Introduccin

IntroduccinSeguridad Funcional: Parte de la seguridad que depende del funcionamiento correcto de equipos en respuesta a sus entradas. Se basa en funciones de seguridad. Funcin de seguridad: Cualquier funcin que permita reducir el riesgo asociado a una situacin peligrosa.

La definicin de lo que har proviene de un anlisis de peligros. Qu tan buena ser proviene de un anlisis y evaluacin del riesgo. Ej.: control orientado a prevenir el derrame de un estanque, uso de casco, carcasa de un motor. Cuando se utilizan instrumentos se habla de una Funcin Instrumentada de Seguridad (SIF). (SIF).

Si los instrumentos son de naturaleza elctrica, electrnica o electrnica programable (E/E/PE) quedan sujetos a lo especificado (E/E/PE) en las normas: IEC 61508 e IEC 61511.


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IntroduccinIEC 61508: Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems Safety

Aplica a fabricantes y proveedores de dispositivos. E ifi tifi di i t l d t d t ll los Especifica cmo certificar en rendimiento los productos y detalla l requerimientos necesarios para alcanzar cada SIL.

IEC 61511: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector

Aplica a diseadores, integradores y usuarios finales de SIS. Especifica cmo se aplican los conceptos de la IEC-61508 a la industria del IECproceso. proceso Define el Ciclo de Vida de Seguridad Funcional. Existe la ANSI/ISA 84.00.01 que es una copia de la IEC 61511.


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Conceptos BsicosSistema de Seguridad Instrumentado (SIS) Funcin Instrumentada de Seguridad (SIF) Capas de Proteccin Independientes (IPL) Probabilidad de Falla en Demanda (PFD) Nivel Integral de Seguridad (SIL) Especificacin de Requerimientos de Seguridad (SRS) Tipos de Fallas (seguras, peligrosas, detectadas, no detectadas)

Sistemas Instrumentados de Seguridad / Conceptos Bsicos

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Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS)Es un conjunto de una o ms funciones instrumentadas de seguridad (SIF), cuyo objetivo es llevar el proceso a un estado seguro cuando se presentan ciertas condiciones de riesgo. Es un sistema independiente del sistema de control (BPCS) y por definicin es automtico.Logic Solver

BPCS

Actuador

Actuador

Sensor

Sensor


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Funcin Instrumentada de Seguridad (SIF)Funcin de seguridad con cierto SIL implantada en un SIS con el objeto de lograr un nivel de seguridad funcional requerido. Est compuesto p cualquier combinacin de sensores, Logic por p q , g Solver y elementos de accin final. Cualquiera de ellos que falle falla la SIF. Una SIF requiere un factor de reduccin de riesgo mnimo de 10 para considerarlo con categora SIL. En un SIS puede coexistir ms de una SIF con SIL diferentes.


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Funcin Instrumentada de Seguridad (SIF)Cmo identificar una SIF

Experiencia previa en procesos similares y normativas de la empresa. Algunas SIF ya estn definidas en algunas normas. Anlisis de peligros:

Listas de verificacin (check list): aplicaciones simples (Ej.: bombas) Anlisis what if: qu pasa si (similar al anterior) Anlisis de peligros y operatividad (HAZOP): mtodo formal para nuevos procesos, orientado a la industria de procesos Anlisis de modos de fallas y efectos (FMEA): para procesos de ndole mecnica (Ej.: tornos, prensas, gras, etc.) rboles de falla (Fault Tree): mtodo deductivo que parte de un evento peligroso y se desarrolla h i abajo b d ll hacia b j buscando causas. P d Permite anlisis cualitativo y cuantitativo. it li i lit ti tit ti


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Capas de Proteccin Independientes (IPL)Grupo de equipos y/o controles administrativos que funcionan en concierto con otras capas de proteccin, para prevenir o mitigar un riesgo en el proceso.

Una SIF es una Capa de Proteccin. Para ser considerado IPL debe reducir el riesgo 10 veces como mnimo. reducir mnimo. Debe tener un grado de disponibilidad de al menos 90%. 90%. Debe prevenir o mitigar las consecuencias de un evento peligroso especfico (especificidad). Ej.: vlvula de alivio. alivio. Debe ser independiente de otras IPL e independientes del origen del problema, es decir, el efecto de un evento en una capa no impacta otras capas. Ej.: la falla de la vlvula de alivio no implica que fallar el switch de presin. presin. Debe ser diseada para manejar tanto fallas sistemticas como aleatorias. aleatorias. Debe facilitar una validacin regular de la funcin, es decir, permitir probar que la funcin es efectiva. Ej.: si la vlvula de alivio no puede probarse no puede considerarse capa de proteccin. proteccin.


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Probabilidad de Falla en Demanda (PFD)Probabilidad promedio que tiene una SIF para fallar ante una demanda de su funcionalidad (modo demanda). Determina el grado de integridad que debe tener cada SIF. Una SIF puede ser ejecutada en modo de baja o alta demanda (continuo). En el segundo caso la PFD es 4 rdenes de magnitud rdenes ms exigente.

Modo Baja Demanda: El peligro se manifestar (consecuencia) cuando se d el evento iniciador y falle la SIF. Se considera baja demanda cuando la SIF es demandada menos de 1 vez al ao. presente, Modo Alta Demanda: El peligro est permanentemente presente por lo tanto se manifestar (consecuencia) cuando falle la SIF. Se considera alta demanda cuando la SIF es demandada ms de 1 vez al ao. Se disea en funcin de la probabilidad de falla por hora.


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Nivel de Integridad de Seguridad (SIL)Es un valor discreto que indica el factor de disminucin de riesgo (RRF) que es capaz de brindar la SIF dentro de un SIS. No es una propiedad del SIS, es una propiedad de la SIF. SIF.SIL 4 3 2 1 PFD (baja demanda) 10-5 a

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