Un sistema instrumentado de seguridad ( SIS ) consiste en un conjunto diseñado de controles de hardware y software que se utilizan especialmente en sistemas de procesos críticos.
Ejemplos de
Los sistemas instrumentados de seguridad se utilizan con mayor frecuencia en instalaciones de proceso (p. Ej., Refinerías, químicas, nucleares) para brindar protección como:
- La alta presión de gas combustible inicia la acción para cerrar la válvula principal de gas combustible.
- La alta temperatura del reactor inicia la acción para abrir la válvula del medio de enfriamiento.
- La alta presión de la columna de destilación inicia la acción para abrir una válvula de ventilación de presión.
Sistemas de procesos críticos
Un sistema de proceso crítico puede identificarse como aquel que, una vez que está en funcionamiento y ocurre un problema operativo, puede ser necesario ponerlo en un "estado seguro" para evitar consecuencias adversas para la seguridad, la salud y el medio ambiente (SH&E). Un estado seguro es una condición del proceso, ya sea que el proceso esté en funcionamiento o apagado, de manera que no puede ocurrir un evento peligroso de SH&E.
Los ejemplos de procesos críticos han sido comunes desde el comienzo de la era industrial. Uno de los procesos críticos más conocidos es el funcionamiento de una caldera de vapor. Las partes críticas del proceso incluirían el encendido de los quemadores, el control del nivel de agua en el tambor y el control de la presión del vapor.
Especificación de requerimiento
Lo que debe hacer un SIS ( los requisitos funcionales ) y qué tan bien debe funcionar ( los requisitos de integridad de seguridad ) puede determinarse a partir de Estudios de peligros y operabilidad (HAZOP), análisis de capas de protección ( LOPA ), gráficos de riesgo, etc. Todas las técnicas se mencionan en IEC 61511 e IEC 61508. Durante el diseño, construcción, instalación y operación del SIS, es necesario verificar que se cumplan estos requisitos. Los requisitos funcionales pueden verificarse mediante revisiones de diseño, como modos de falla, efectos y análisis de criticidad (FMECA) y varios tipos de pruebas, por ejemplo, pruebas de aceptación en fábrica, pruebas de aceptación en el sitio y pruebas funcionales regulares.
Los requisitos de integridad de seguridad pueden verificarse mediante análisis de confiabilidad. Para el SIS que opera bajo demanda, a menudo se calcula la probabilidad de falla bajo demanda (PFD). En la fase de diseño, el PFD puede calcularse utilizando datos de confiabilidad genéricos, por ejemplo, de OREDA. Más adelante, las estimaciones iniciales de PFD pueden actualizarse con la experiencia de campo de la planta específica en cuestión.
No es posible abordar todos los factores que afectan la confiabilidad del SIS a través de cálculos de confiabilidad. Por lo tanto, también es necesario contar con medidas adecuadas (por ejemplo, procedimientos y competencia) para evitar, revelar y corregir fallas relacionadas con el SIS.
Identificación de peligros
Los ingenieros del equipo del proyecto y otros expertos realizan un proceso formal de identificación de peligros al finalizar la fase de diseño de ingeniería de cada sección del proceso, conocida como Unidad de Operación. Este equipo realiza una revisión sistemática y rigurosa de los procedimientos de cada punto de posible peligro, o "nodo", en el diseño de ingeniería completo. Esta revisión y la documentación resultante se denomina estudio HAZOP. Un estudio HAZOP generalmente revela escenarios peligrosos que requieren más medidas de mitigación de riesgos que deben ser alcanzadas por los SIF. A través de un análisis de capa de protección (LOPA) o algún otro método aprobado, los niveles de integridad (IL) se definen para los SIF en sus respectivos escenarios. Los niveles de integridad se pueden clasificar como nivel de integridad de seguridad (SIL) o nivel de integridad ambiental (EIL). Basado en las recomendaciones del estudio HAZOP y la calificación IL de los SIF; Se finaliza la ingeniería (incluyendo los diseños BPCS y SIF) para cada operación unitaria.
Diseño de sistemas
Un SIS está diseñado para realizar "funciones de control específicas" a prueba de fallas o mantener la operación segura de un proceso cuando ocurren condiciones inaceptables o peligrosas. Los sistemas instrumentados de seguridad deben ser independientes de todos los demás sistemas de control que controlan el mismo equipo para garantizar que la funcionalidad del SIS no se vea comprometida. El SIS está compuesto por los mismos tipos de elementos de control (incluidos sensores , solucionadores lógicos , actuadores y otros equipos de control) que un sistema de control de proceso básico (BPCS). Sin embargo, todos los elementos de control de un SIS están dedicados únicamente al correcto funcionamiento del SIS.
Las funciones de control específicas realizadas por un SIS se denominan funciones instrumentadas de seguridad (SIF). Se implementan como parte de una estrategia general de reducción de riesgos que tiene como objetivo eliminar la probabilidad de un evento de SH&E previamente identificado que podría variar desde daños menores al equipo hasta un evento que involucre una liberación catastrófica incontrolada de energía y / o materiales.
El estado seguro debe alcanzarse de manera oportuna o dentro del "tiempo de seguridad del proceso".
Equipo
El correcto funcionamiento de un SIS requiere una serie de equipos para funcionar correctamente. Debe tener sensores capaces de detectar condiciones de funcionamiento anormales, como flujo alto, nivel bajo o posicionamiento incorrecto de la válvula. Se requiere un solucionador lógico para recibir la (s) señal (es) de entrada del sensor, tomar las decisiones apropiadas en función de la naturaleza de la (s) señal (es) y cambiar sus salidas de acuerdo con la lógica definida por el usuario. El solucionador lógico puede utilizar equipos eléctricos, electrónicos o electrónicos programables, como relés , amplificadores de disparo o controladores lógicos programables . A continuación, el cambio de la (s) salida (s) del solucionador lógico da como resultado que el (los) elemento (s) final (es) actúen en el proceso (por ejemplo, cerrar una válvula) para llevarlo a un estado seguro. Los sistemas de apoyo, como la energía, el aire de instrumentos y las comunicaciones, generalmente son necesarios para el funcionamiento del SIS. Los sistemas de soporte deben diseñarse para proporcionar la integridad y confiabilidad requeridas .
Estándares internacionales
La norma internacional IEC 61511 se publicó en 2003 para proporcionar orientación a los usuarios finales sobre la aplicación de sistemas instrumentados de seguridad en las industrias de procesos. Este estándar se basa en IEC 61508 , un estándar genérico para la seguridad funcional que incluye aspectos de diseño, construcción y operación de sistemas eléctricos / electrónicos / electrónicos programables. Otros sectores industriales también pueden tener estándares basados en IEC 61508, como IEC 62061 (sistemas de maquinaria), IEC 62425 (para sistemas de señalización ferroviaria), IEC 61513 (para sistemas nucleares) e ISO 26262 (para vehículos de carretera).
Conceptos relacionados
Otros términos que se utilizan a menudo junto con y / o para describir sistemas instrumentados de seguridad incluyen:
- Sistema de control crítico
- Sistema de apagado de seguridad
- Sistema instrumentado de protección
- Sistema de protección de equipos
- Sistema de parada de emergencia
- Sistema crítico de seguridad
- Enclavamiento (ingeniería)
- Enclavamiento (señalización ferroviaria)
- Envuelva la protección
- Sistemas de parada de emergencia
- Sistemas de cierre de procesos
Ver también
Referencias
enlaces externos
- Normas ANSI Compra IEC 61511
- Manual de confiabilidad de equipos de seguridad, cuarta edición para su uso en la verificación del diseño conceptual de sistemas instrumentados de seguridad (SIS) en la industria de procesos
- Normas ISA Compra ANSI / ISA 84.00.01-2004
- Libro del Centro para la seguridad de procesos químicos, Pautas para sistemas de protección instrumentados seguros y confiables
- Artículo sobre nivel de desempeño d
- Ejemplo de documento de especificación de requisitos de seguridad (SRS)