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SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANÇA (SIS)

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Leticia Abe

on 7 December 2013

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Transcript of SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANÇA (SIS)

SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANÇA (SIS)
INTRODUÇÃO
Sistemas instrumentados de segurança também conhecidos como sistema de intertravamento de segurança, são dispositivos implantados no processo que causam uma para em situações emergenciais ou sempre que as condições do processo tornem-se inseguras para operadores e equipamentos.
CONCEITOS E TECNOLOGIAS
Sistema de segurança e controle
SIF
Arquitetura
PFD
SIL
CICLO DE VIDA E NORMAS VIGENTES



Pessoas que trabalham na planta











Basicamente a função
do SIS é proteger:
Pessoas que trabalham ao redor da planta
O patrimônio
A produção
O meio ambiente
PARA QUÊ?
COMO?
INTERTRAVAMENTO ATIVO
Provoca parada geral da unidade sempre que valores do processo atinjam uma zona de risco.



Impede que os equipamentos sejam ligados sem que haja uma condição segura.
INTERTRAVAMENTO PASSIVO
SHUTDOWN
"Depois de arrombada a porta, instala-se a tramela."
Esta frase traduz como os sistemas de segurança na área industrial agiam, quanto a instalações de dispositivos que pudessem evitar perdas humanas, acidentes com afastamento, perdas de produção ou contaminações do meio ambiente.
SHUTDOWN
Analogamente, podemos comparar os sistemas de uma indústria às camadas de uma cebola.
Conceito no qual os riscos elevados são inaceitáveis a não ser que haja uma circustância extraordinária que os justifiquem, os intermediários devem ser reduzidos e os pequenos são aceitáveis. Levando em consideração uma relação de custo na elaboração do plano de contenção aplicado à segurança e os benefícios que este plano trás ao processo.
ALARP (As Low As Reasonably Possible)
PROTEÇÃO FÍSICA (DISPOSITIVO DE ALÍVIO)
FUNÇÕES INSTRUMEN-TADAS DE SEGURANÇA
ALARMES CRÍTICOS E INTERVENÇÃO HUMANA
SISTEMA DE CONTROLE BÁSICO DO PROCESSO
PROJETO DO PROCESSO
RESPOSTA DE EMERGÊNCIA DA COMUNIDADE
RESPOSTA DE EMERGÊNCIA DA PLANTA
PROTEÇÃO FÍSICA PÓS-LIBERAÇÃO (DIQUES)
Estados de funcionamento do SIS
Sistema bom
- segurança garantida

Sistema em falha segura
- prejuízos para a produção, mas não há riscos à segurança

Sistema com falha "oculta"
- inseguro. O sistema parece normal, mas não há intervenção da SIS, podendo ocorrer acidentes.
Função Instrumentada de Segurança (SIF)
Uma combinação de sensores, solucionadores lógicos e elementos finais de controle.

Ex.: chave de nível muito alto ligada a um CLP de segurança, provocando o desligamento da bomba. Pode-se atingir o nível mais elevado de SIL usando redundância.

Sendo as três arquiteturas mais comuns:

- Simplex ou votação 1oo1
- Duplex ou votação 1oo2 ou 2oo2
- Triplex ou votação 2oo3
Simplex ou Votação 1oo1 (1 out of 1)
O princípio envolve um sistema de canal único, normalmente concebido para aplicações de segurança de baixo nível. Resulta imediatamente na perda da função de segurança ou encerramento do processo.
Duplex ou Votação 1oo2 ou 2oo2
1oo2: Foi desenvolvido para melhorar o desempenho dos sistemas de segurança baseados em 1oo1. Ocorre uma falha em um canal, o outro ainda e capaz de desempenhar a função. A probabilidade de falsas falhas quase duplica.

2oo2: A principal desvantagem de um sistema de segurança único (não-redundante) é que apenas uma falha já causa a interrupção. A duplicação dos canais em aplicação 2oo2, reduz significamente a probabilidade de uma falha falsa, uma vez que ambos canais devem falhar para que o sistema seja interrompido.
Triplex ou Votação 2oo3
Três canais dos quais dois precisam estar operando para cumprir as funções de segurança. É melhor aplicado se houver uma separação física completa dos microprocessadores, localizados em três diferentes módulos.

Embora possua um nível maior de diagnósticos, ainda conservam a desvantagem de ter uma probabilidade de falha na demanda, que é aproximadamente três vezes maior que a dos sistemas baseados em 1oo2.
Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD)
PFD é o indicador de confiabilidade apropriado para sistemas de segurança.
PFD = 1 - D

D = MTBF/(MTBF+MTTR)

(onde D é a disponibilidade)
Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD)
Nivel de Integridade da Segurança (SIL)
Para projetar um sistema instrumentado de segurança é necessário determinar a probabilidade de falha sob demanda de cada função instrumentada. A seguir elege-se as funções de segurança para garantir que nível de integridade seja atingido, o que é essencial para o SIS.
Sistema Instrumentado de Segurança
(SIS)
Probabilidade
de Falha sob Demanda
(PFD)
Função
Instrumentada
de Segurança
(SIF)
Dispositivos
Alarme
Segurança de chama
Válvulas de segurança
O alarme pode ser acústico, visual ou ambos, através de sensores e contatos elétricos ou pneumáticos.
Um dispositivo detector de chama fecha a válvula de alimentação de combustível e possibilita programar o sistema de impulso da câmara de combustão e re-ignição.

Proteção contra: incêndios acidentais e falhas de ignição

Usado em: forno à gás, caldeira a óleo, etc.


Fotoemissivo
Dispositivo eletrônico que consiste em um ânodo e um cátodo que emitem elétron sob presença de luz.

Vantagem: resposta rápida
Desvantagem: Maior tamanho, necessita de amplificadores
Fotocondutivo (fotorresistor)
Transforma a variação de luz em variação da resistência elétrica.

Materiais: sulfito de chumbo, sulfito de cádmio.


Características da Chama
1. Base da chama
(luz ultravioleta)
2. Periferia da chama
(luz infravermelha)
3. Centro da chama
(luz visível)

1. Chama de óleo combustível
2. Chama de carvão pulverizado/ lâmpada de tungstênio
3. Chama de gás natural

Válvulas de Segurança (PSV)
Indispensável para proteger contra pressões excessivas. Na montagem é importante que as linhas de entrada e descarga não sejam menores que o próprio tamanho da PSV para evitar descargas indesejadas.

No funcionamento de uma PSV é muito importante a pressão diferencial entre as pressões de abertura e fechamento.
O que é risco?
A parada de emergência é segura ou não?
Função Instrumentada de Segurança (SIF)
HAZOP (Hazard and Operability Study) - é a melhor análise para identificar riscos, porém, é demorada, cansativa e exige um grande volume de recursos.

Checklist - é utilizado quando o processo em análise for bem conhecido.

Análise de Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA) - aplicado quando o processo englobar uma grande quantidade de equipamentos mecânicos independentes.

Avaliação de Função de Segurança (SAFE)
Redução de Risco
Analisar o ambiente e o processo no qual será determinado o SIS.

Verificar as probabilidades de falhas, vazamentos, explosões e outros riscos.

Observar se o material escolhido para o processo é o mais adequado.

Garantir que o projeto do sistema de segurança está apto a proteger as pessoas direta ou indiretamente ligadas à planta assim como os equipamentos.


CICLO DE VIDA
Descreve todas as atividades necessárias envolvidas na implementação dos sistemas relacionados à segurança, começando pelo conceito e terminando na desativação.
CICLO DE VIDA

Seguindo o método HAZOP, sendo o último membro mencionado na norma OSHA
IEC
NBR
PETROBRÁS
OSHA
JIS

Com tantas normas, qual que devemos seguir?
NORMAS VIGENTES
No Brasil, apesar de empresas terem desenvolvido seus próprios procedimentos como a Petrobrás (N-2595) o país ainda não conta com uma referência única no assunto.

Dentre várias a ABNT optou pela IEC 61511 e estava previsto que no final de 2012 a norma totalmente traduzida já estivesse disponível para consulta pública.

De qualquer modo a norma mais seguida ainda são as IEC 61508 e 61511. Ainda vale mencionar a ISA-SP 84.01 e a OSHA (Occupational Safety & Health Administration).
IEC 61508/ 61511
Por serem mais genéricas estas normas não precisam ser revisadas cada vez que surge uma nova tecnologia.
Desde que o SIL (Nível da Integridade de Segurança) seja garantido o sistema ficará a critério de quem especifica.

C1 lesão pequena
C2 lesão permanente em uma ou mais pessoas; morte de uma pessoa
C3 várias mortes
C4 grande número de mortes



F1 raro a comum
F2 frequente a permanente



P1 possível em certas circuntâncias
P2 quase impossível



W1 muito baixa
W2 baixa
W3 relativamente alta

Consequências
Tempo de exposição
Prevenção de perigos
Probabilidade de ocorências indesejadas
Válvulas de Segurança
PSV com ação direta: Funciona baseada no equilíbrio entre a pressão de fluido aplicada contra o disco vedadente e a mola.
PSV com válvula piloto: Possui dupla sede e a apresenta válvula piloto externa.
Determinação de Níveis de Integridade de Segurança (SIL)
A tarefa começa por uma análise ou identificação dos riscos do processo.

Em seguida é necessário determinar o que é preciso para reduzir o risco a um nível aceitável.

Por último é feita uma verificação para garantir que o SIL foi atingido, conferindo-se a probabilidade de falha sob demanda.


Escolha do SIL

Modelos de Markov - método muito complexo que exige a participação de um especialista, por isso é pouco utilizado.

Em casos menos complexos é recomendado o uso de equações simplificados e interligadas por diagramas de blocos de confiabilidade. Há programas que baseados em dados frequentes simulam o processo e geram respostas razoáveis.

Análise de Árvore - utilizado quando não houver equações disponíveis. Trata-se de um conceito mais flexível e versátil, mas o cálculo de uma taxa de falhas média pode ser bastante difícil.

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