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Automation WorldArgentina 2005

Conferencia y Exhibición

Seguridad Funcional Resumen

Guillermo Leanza

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Agenda

Definiciones

Generalidades

Normas de referencia

IEC61508/61511

Disponibilidad

Situación actual

Seguridad

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Definiciones

Qué es Safety? Libre de Riesgo Inaceptable IEC 61508 -4 3.1.8

Qué es Seguridad Funcional (Functional Safety) Un sistema es funcionalmente seguro si un mal

funcionamiento no derivará en: Lesiones o muertes humanas Daño al medio ambiente Pérdida de equipamiento o producción

Qué es un SIS (Safety Instrumented System) Una combinación de sensores, resolvedor lógico, y

actuadores para llevar a cabo un Función de Seguridad

Seguridad

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Riesgo en la industria

Peligros (fuentes potenciales de daño) Materiales: combustibles, tóxicos, radioactividad...

Condiciones: presión, temperatura...

Consecuencias Mensurables ($/evento, muertes/evento)

Clasificables (insignificantes, menores, serias, catastróficas)

Definición RIESGO R = F * C

F=Frecuencia de ocurrencia

C=Gravedad de las consecuencias

Seguridad

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Accidente

Secuencia de eventos que provoca un daño Peligro

Materiales + Condiciones (Procesos)

Evento iniciador Falla tecnológica Factor humano Suceso externo

Eventos intermedios Factores de propagación Fallas de contención

Resultado Fenómeno + Consecuencias

Seguridad

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Accidente de Cromañón

Evento iniciador

Factores intermedios

Consecuencias

Desastre!!!

194 muertos

+ de 700 heridos

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Riesgo Inaceptable Debe ser reducido a cualquier costo

Factores políticos, sociales, etc.

Riesgo Aceptable No requiere reducción

Decisión corporativa

Riesgo Tolerable Concepto “ALARP” (As Low As Reasonability Practicable)

Reducir mientras el costo no exceda el beneficio

Riesgo Tolerable

Inaceptable

Aceptable

Riesgo

Seguridad

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Capas de ProtecciónStandards de Seguridad

Niveles SIL

Respuesta a la emergencia

Protección pasiva

Protección activa

Acción de Parada Protección aisladade emergencia

Parámetro Control de proceso“Wild Process”

Valor delProceso Control de proceso

Alarma de alto nivel

Alto nivel

Respuesta de planta y/o emergencia

Dique

Válvula de alivio, disco de ruptura

SISTEMA INSTRUMENTADODE SEGURIDAD

Intervención del operador

Comportamiento normal

Sistema básico de control de procesos

Diseño de planta

MITIGACIÓN

PREVENCIÓN

Alarma de nivel trip

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Reducción de Riesgo

Riesgo

Riesgo inherente del Proceso

Nivel Aceptable

BPCSBPCSE/E/PESE/E/PES OtherOther

ProcesoProceso

Seguridad

BPCS:Sist de control

E/E/PES: Sist de SeguridadOther: Medios mecánicos,Valv Alivio

Factor Reduction de Riesgo

O SIL Requrido

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Como se mide el nivel SIL

SIL PFD

Probabilidad de Falla en Demanda

Safety Availability Risk Reduction

4 0.0001 – 0.00001 0.99990 – 0.99999 10000 – 100000

3 0.001 – 0.0001 0.99900 – 0.99990 1000 – 10000

2 0.01 – 0.001 0.99000 – 0.99900 100 – 1000

1 0.1 – 0.01 0.90000 – 0.99000 10 – 100

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Riesgo

Cual es el riesgo Aceptable en Su empresa?

Se requiere su definición como base para los estudios de determinación de SIL

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Matriz de Riesgo - Máximo Riesgo Tolerado

Definición de los Máximos Riesgos Tolerables

• 1 x 10-5 muertes/año (OSHA)• 1 x 10-5 impacto al medio ambiente crítico• U$S 50k pérdida económica de bienes

Definición de la Matriz de Riesgo

Seguridad

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Evolución de las normasU

SA

Inte

rna

tio

na

lG

erm

an

yU

K

1995

IEC 615081995Draft

1995Draft

1993

1991

1989

1987

1974

ANSI/ISAS84.01

1998

2005

IEC 615112003

1996

1992

1974

, Flix

bo

rou

gh

1976

, Sev

eso

1984

, Bh

op

al

1986

, Ch

ern

ob

yl

1988

, Pip

er A

lph

a

1989

, Pas

aden

a

ESTANDARES CORRECTIVOS/PRESCRIPTIVOS BASADOS EN DESEMPEÑO

ANSI/ISAS84.00.01 (IEC 61511 Mod)

2004

IEC SC 65

ISO 10418

DIN VDE 0801

DINVDE 19250

HSE PES

OHSA CFR1910.119

ISA dS84.01

API RP14C

NormasIEC

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Normas de Referencia

IEC 61508

Seguridad funcional de E/E/PES (equipos)

IEC61511

Seguridad funcional en industrias de procesos (instalaciones)

ISA 84

Similar IEC 61511 Americana

Seguridad

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Normas Prescriptivas Vs de Desempeño

Prescriptivas Prescriben: materiales, procedimientos

y métodos,

enfocando en las características constructivas

Ej NFPA 85, NFPA 86

Basadas en desempeño Establecen objetivos y metas que deben

alcanzarse

Métodos y procedimientos para demostrar que

El sistema cumple con las metas y objetivos

Ej IEC61508 IEC61511 ISA 84

Normas

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IEC 61508

Aplicación general

Conceptos básicos

Seguridad Funcional (E/E/PE)

Parte de la seguridad general que depende de que un sistema o equipo

opere correctamente ante cambios en sus entradas

Function Requirements + Integrity Requirements

Ciclo de vida de seguridad

H&RA Requerimientos Diseño Construcción Instalación

Pruebas Validación Operación Mantenimiento Desguace

Condiciones base para certificar equipos

NormasIEC

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IEC 61511

Para Industrias de Procesos

Conceptos de Riesgo Tolerable & ALARP

¿Qué riesgo es “aceptable”? (probabilidad x consecuencias)

Base para determinar SIL (Safety Integrity Level)

Métodos: safety matrix, risk graph, LOPA, etc.

NormasIEC

SIL PFD Safety Availability Risk Reduction

4 0.0001 – 0.00001 0.99990 – 0.99999 10000 – 100000

3 0.001 – 0.0001 0.99900 – 0.99990 1000 – 10000

2 0.01 – 0.001 0.99000 – 0.99900 100 – 1000

1 0.1 – 0.01 0.90000 – 0.99000 10 – 100

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Ciclo de VidaNormas

IEC

FU

NC

TIO

NA

L S

AF

ET

Y M

AN

AG

EM

EN

T

FU

NC

TIO

NA

L S

AF

ET

Y A

SS

ES

SM

EN

T

DO

CU

ME

NT

AT

ION

VE

RIF

ICA

TIO

N

Usuario Consultor

Usuario Proveedor Operador

Usuario Operador

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Concepto de ciclo de vida 61511Standards de Seguridad

Niveles SIL

Managementde seguridad funcional y

evaluación de seguridad funcional

Estructura y planeamiento del ciclo de

vida de seguridad

Verificación

Evaluación de peligros y riesgos

Asisgnación de funciones de seguridad a capas de protección

Especificación de requerimientos de seguridad para el

sistema de seguridad instrumentado

Diseño e ingenieríadel sistema de

seguridad instrumentado

Diseño y desarrollode otros medios de reducción de riesgo

Retiro de servicio

Modificación

Operación y mantenimiento

Instalación, puesta en marcha y validación

Fase de Análisis

Fase de Realización

Fase de Operación

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Análisis de RiesgoNormas

IEC

Métodos de Análisis Cualitativos

Qué pasa si... Listas de verificación Matriz de Riesgo Grafo de Riesgo HAZOP

Cuantitativos LOPA FTA ETA Modelos de Markov

Mixtos FMEA Grafo de Riesgo Calibrado

Identificar Peligros

Hace falta SIS?

Calcular Riesgos

Aplicar capas de protección no-SIS

Calcular Riesgo Residual

Asignar SIFs a cada SIS indicando SIL requerido

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Importancia del Análisis de RiesgoNormas

IEC

Las causa más común de accidentes es el error humano (est. 50~90%)

Parte de las fallas de los sistemas de protección o mitigación debidas a error humano

La mayoría de estas fallas proviene de una mala especificación (44%)

Una mala especificación generalmente se debe a un análisis de riesgo mal hecho

Fallas de los SIS

Diseño / Implement.

14,7%

Cambios20,6%

Especificación44,1%

Instalación / PEM5,9%

Operación / Mantenimiento

14,7%

Actuadores50%

Sensores35%

LogicSolver15%

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Sistema de Control vs. Sistema de Seguridad

Sistema de Control

Dinámico

Fallas autoreveladas

Transferencias Auto/Man

Participación activa del

operador

Modo de falla único

Disponi-bilidad

Sistema de Seguridad

“Dormido”

Testeo para detectar fallas

Siempre activo

Casi sin participación del

operador

Dos modos de falla

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Modos de falla

Probabilidad de falla ante demanda (falla riesgosa)

Falla de inhibición posible accidente

Probabilidad de actuar sin causa (falla segura)

Falla de iniciación (”nuisance trip”) costo

Dependen de MTBF y SFF

Disponi-bilidad

Arquitectura Iniciación (FS) Demanda (FR)

1oo1 0.0200 0.0100

1oo2 0.0396 0.0001

2oo2 0.0004 0.0199

2oo3 0.0024 0.0006

1oo2D 0.0008 0.0022

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TASA DE FALLAS

Tasa de Falla Total

DS

Falla Segura

Fallas Peligrosas

Fallas en un sistema de seguridadSeguridad

Segura Detectectada Segura No Detactada

Peligrosa Detectada Peligrosa NO detectada

SUSDDDDU

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Disponibilidad

Prioridad en la seguridad y la disponibilidad

El diseño del sistema de seguridad y la selección de los elementos que lo forman son fundamentales para sostener ambos principios

Disponi-bilidad

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Confiabilidad

Confiabilidad

Probabilidad de que un elemento funcione durante un intervalo de

tiempo específico y en condiciones operativas dadas

Varía en el tiempo

Tiempo medio entre fallas (MTBF)

R(t) = e-t/ = e-t

MTBF, permite comparar equipos

Tiempo medio de reparación (MTTR)

Duración media de todas las actividades de reparación durante un

período de tiempo dado.

Considerar tiempo de detección y MLDT (tiempo medio espera logística)

Disponi-bilidad

R = reliability = 1-Pffailure rate – distribución exponencial

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Disponibilidad

Probabilidad de que un equipo cumpla la función para que fue

diseñado en condiciones preestablecidas.

A = MTBF / (MTBF+MTTR)

Mejoras de disponibilidad

MTBF

MTTR

Redundancia

Diagnósticos y tiempo sin redundancia

Reparación en línea

Disponi-bilidad

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Conformar un equipo multidisciplinario con sus roles y responsabilidades.

Cumplimentar con un plan de entrenamiento para los miembros de los equipos.

Establecer el canal de comunicaciones.Definir el Plan de Verificación. Definir el Plan de Validación. Definir la documentación de entrada y salida en todas las etapas

del estudioPlan de auditorias.DEFINIR EL RIESGOACEPTABLE

Ej Plan de Trabajo

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Documentación

Documentación de entrada Estudio HAZOP. Estudios previos efectuados en planta Listado de funciones de seguridad según area de proceso. Descripción de las funciones de seguridad. Lista Instrumentos P & IDs. Diagramas lógicos de las funciones de seguridad. Información de otros medios de seguridad (Válvulas de alivio, diques de contención, etc.) Matriz de F & G.

Documentación de salida Nivel de integridad requerido Períodos de pruebas Plan de acciones de ingeniería Ingeniería Básica

SIL requiered determination.

Output documents

Verification

Input Documents