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SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD

Sistemas Instrumentados de Seguridad instalados en complejos industriales
by

Luis Garcia

on 19 February 2015

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Transcript of SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD

¿Por qué ocurren fallas catastróficas en las instalaciones industriales?
¿Qué son los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) en una planta industrial, en una Refinería de petróleo, en un complejo petroquímico..?
|
Hasta los años 50: Control Manual, Servomecanismos
Años 60: Control automático
Instrumentación Eléctrica/Pneumática
Años 70: Control automático
Instrumentación electrónica
Años 90: Instrumentación inteligente
PLC’s de seguridad certificados
Análisis de Riesgos
Diseños de Seguridad - SIS
Normas DIN 1992, ISA 1996, IEC 1998
Años 80: Instrumentación inteligente
Utilización de PLC’s
Desarrollo de HAZOP
Años 2000 ……
Certificación de Equipos
Normas IEC 61508, ISA 84.00.01 (IEC 61511)
Ciclo de Vida de Seguridad
Seguridad Funcional
SIL3: en caso de herida seria o fatalidad
3 transmisores, 2oo3
2 actuadores con válvulas solenoides
UN POCO DE HISTORIA

relacionados con los Sistemas Instrumentados de Seguridad que se instalan en un complejo industrial.
La Autoridad Británica Health and Safety Executive - HSE , publicó en el año 1995 un artículo titulado “Fuera de Control” (Out of Control), donde se discute el por qué los sistemas de control fallan y como evitar que los mismos fallen.
El resultado de este estudio es lo que llevó al desarrollo de “el ciclo de vida” de seguridad funcional y a implementar las normas internacionales de seguridad funcional tales como: la ISA S84.01 de 1996, la IEC 61508 de 1998 y la IEC 61511 del año 2003.
Estas normas han sido actualizadas: En el año 2004 la norma ANSI/ISA S84.00.01 adoptó íntegramente la Norma IEC 61511 del año 2003. La norma IEC 61508 se ha actualizado en el año 2010.
ANSI/ISA-84.01, Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries, The Instrumentation, Systems, and Automation Society, Research Triangle Park, NC, 1996.

IEC 61508, Functional Safety of Electrical, Electronic and Programmable Electronic Safety-related Systems, Part 1-7, Geneva: International Electrotechnical Commission, 1998.

IEC 61511, Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector, Parts 1-3, Geneva: International Electrotechnical Commission, 2003.

ANSI: American Standards Institute (Normas con carácter de Ley en USA), IEC: International Electrotechnical Commission (Norma europea), ISA: Intruments, Systems and Automation Society (Norma Americana).
Es así que, actualmente en la literatura técnica de Seguridad, encontramos términos comunes tales como:
•SIS, Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS, Safety Instrumented System)
•BPCS, Sistema de Control Básico de Proceso (BPCS, Basic Process Control System)
•SIF, Función Instrumentada de Seguridad (SIF, Safety Instrumented Function)
•SIL, Nivel de Integridad de Seguridad (SIL, Safety Integrity Level)
•PFD, Probabilidad de Falla en Demanda (PFD, Probability of Failure on Demand)
•SLC, Ciclo de vida de seguridad (SLC, Safety Life Cycle)
•FS, Seguridad Funcional (FS, Functional Safety)
•LOPA, Análisis de Capas de Protección (LOPA, Layers of Protection Analysis)
En una planta industrial, en un complejo petroquímico, se presentan situaciones de riesgo como consecuencia del almacenamiento, procesamiento y generación de sustancias peligrosas que tienen asociado un determinado nivel de riesgo.
Un SIS es una capa de protección de un complejo industrial, el cual una vez que detecta que una variable del proceso ha alcanzado un valor peligroso predeterminado, realizará las acciones correctivas para conducir el estado de las instalaciones a una condición segura.
Un SIS es un sistema instrumentado utilizado para implementar una o más funciones instrumentadas de seguridad. (ISA 84.00.01-2004, Art. 3.2.72)
Es la capa de automatización que permite el control del proceso manteniendo las variables dentro de los valores normales de operación.
BPCS, Sistema de Control Básico de Proceso (BPCS, Basic Process Control System)
SIS, Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS, Safety Instrumented System)
Es una capa de protección a ser implementada por un SIS con la finalidad de lograr o mantener el proceso en un estado seguro frente a un evento peligroso específico.
SIF, Función Instrumentada de Seguridad (SIF, Safety Instrumented Function)
EJEMPLOS DE SIF
•Cierre del suministro de combustible a un horno, en caso de pérdida de llama.
•Suministro de enfriamiento de emergencia para reducir una temperatura excesiva.
•Apertura de una válvula para reducir el exceso de presión.
•Dirigir un derrame hacia el sistema de manejo de residuales.
•Activación de la alarma de fuego luego de producirse un incendio.
•Activación de mensajes de emergencia pre-grabados para el equipo de respuesta ante emergencias.
SIL, Nivel de Integridad de Seguridad
(SIL, Safety Integrity Level)
Es un nivel discreto para la especificación de los requerimientos de integridad de las funciones de seguridad a ser asignadas a los sistemas instrumentados de seguridad.
SLC, Ciclo de vida de seguridad (SLC, Safety Life Cycle)
(ISA 84.00.01-2004, Art. 3.2.76)
Es una metodología práctica que establece los pasos necesarios para alcanzar la seguridad integral de una planta industrial, definiendo la secuencia y documentación desde la etapa de concepción y diseño hasta la etapa de abandono de la misma.
FALLAS EN LOS SISTEMAS DE CONTROL
MENU DE EXPOSICIÓN
Introducción y Definiciones
Arquitectura y Redundancia
Instalación y Pruebas
Mantenimiento del SIS
REDUCCIÓN DEL RIESGO
En caso que no se disponga de SIS en las instalaciones, o que se disponga de SIS pero éste no actúa o lo hace incorrectamente, entonces se generará en el proceso una situación de riesgo que finalmente puede provocar la ocurrencia de un accidente grave en las instalaciones.
Es la primera capa de protección que se implementa en una instalación industrial y es considerada como una capa de protección NO SIS, totalmente independiente del SIS
Se define también como un conjunto de acciones específicas y su equipo correspondiente, necesario para identificar un peligro sencillo y actuar para llevar al proceso a un estado seguro.
Cada nivel discreto se refiere a la probabilidad de que un sistema relacionado con la seguridad realice satisfactoriamente las funciones de seguridad requeridas bajo todas las condiciones establecidas en un periodo de tiempo dado
Brindar los conocimientos básicos
OBJETIVO
SIS vs BPCS
SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURIDAD - SIS
Un suceso incontrolado en estas instalaciones podría ocasionar efectos dañinos (térmicos, físicos y/o químicos) sobre las personas, bienes materiales y/o medio ambiente
D.S. Nº 051-93-EM
Reglamento de Normas para la Refinación
y Procesamiento de Hidrocarburos

Art. 55°Instrumentación y Control
API-RP 550/API-RP 551
FS, Seguridad Funcional (FS, Functional Safety)
Es la capacidad de un sistema para llevar a cabo las acciones necesarias para lograr o mantener un estado seguro definido del equipo/maquinaria/planta bajo el control del sistema.
EJEMPLO:
Durante el análisis HAZOP, el equipo de trabajo
determinó que uno de los eventos tiene probabilidad
de ocurrencia alta con serias consecuencias.
Cuál es el SIL de la SIF ??
Es una herramienta gráfica para diseñar SIS, mediante la cual
se analiza y documenta los eventos del proceso que conducen
a situaciones peligrosas, así como también las acciones a tomar,
en caso de ocurrir tales eventos.
En el gráfico, debemos seleccionar la consecuencia
y los tres parámetros de probabilidad de ocurrencia:
•Porcentaje de ocupación
•Probabilidad de evitar el peligro
•Tasa de demanda o frecuencia
EJEMPLO:
Durante el análisis HAZOP, el equipo de trabajo determinó:
- PLL = 0,9
- El área se encuentra normalmente ocupada.
- No hay posibilidad de evitar el peligro.
- La tasa de demanda es de 0,05 por año.
Cuál es el SIL de la SIF ??
Especificaciones de Requerimientos de Seguridad (SRS)
SRS, Safety Requirements Specifications
Son especificaciones que contienen
todos los requerimientos de las SIF en un SIS.
MATRIZ DE PELIGROS
GRÁFICO DE RIESGOS
GRÁFICO DE RIESGOS
- Requerimientos
Descripción de las funciones de seguridad (SIF)
Rangos de operación de las variables de proceso.
Entradas del proceso y sus puntos de ajuste.
Salidas del proceso y sus acciones.
Relación entre entradas y salidas.
Selección de acción: energizar o desenergizar para parar
Tiempo de respuesta del SIS
Acciones de respuesta frente a fallas.
Requerimientos de interíaz con el operador.
Funciones de reposicionamiento (reset).
Consideraciones de paros manuales.
Consideraciones de desvíos (bypass).
Acciones a tomar frente a perdida de energla del SIS.
MATRIZ CAUSA - EFECTO
DIAGRAMA LÓGICO
DISEÑO DEL SIS
INSTALACIÓN Y PRUEBAS
Prueba funcional completa (SAT) para verificar que las SRS has sido implementadas.
Verificar que los equipos han sido instalados de acuerdo a las instrucciones del fabricante.
Verificar que todos los equipos han sido implementados de acuerdo al Manual de Seguridad
Verificar que el plan y procedimientos de pruebas periódicas han sido elaborados
Verificar que todos los documentos generados en el SLC están completos.

Verificar que los elementos del SIS actúan de acuerdo a las SRS.
Confirmar la operación del SIS frente a valores incorrectos de las variables de proceso.
Asegurar que el SIS provee las alarmas y comunicaciones extemas adecuadas (paros y fallas).
Verificar las funciones de reposición del SIS. - Probar los modos degradados de operación.
Verificar que las funciones de desvlo e interruptores manuales operan correctamente.
Verificar operación adecuada de alarmas de diagnósticos

SE RECOMIENDA PREPARAR Y SEGUlR UNA LISTA DE VERIFICACION
VALIDACIÓN
MANTENIMIENTO
Gestión de Mantenimiento del SIS
Planificación
Ejecución
Control
Cambios

Para verificar el funcionamiento adecuado del SIS:
Intervalo de pruebas periódicas
Manual de procedimientos y pruebas
Pruebas en operación
Pruebas con planta fuera de servicio
Partial stroking de actuadores y válvulas

El 21 de octubre de 1980, una explosión en una planta de Amoco en New Castle (Delaware) mató a seis personas, causó daños valuados en 46 millones de dólares y eventualmente produjo la pérdida de 300 empleos
El 21 de octubre de 1980, una explosión en una planta de Amoco en New Castle (Delaware) mató a seis personas, causó daños valuados en 46 millones de dólares y eventualmente produjo la pérdida de 300 empleos
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