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Separación de sistemas de control de procesos y seguridad instrumentada

Objetivos de aprendizaje

  • Las funciones de seguridad del proceso ayudan a prevenir la liberación no planificada de sustancias peligrosas que podrían provocar un incidente de seguridad importante.
  • Muchos factores afectan la seguridad de una solución integrada de control y sistema de seguridad.
  • El sistema de seguridad de procesos y la integración de control deben involucrar a un profesional de seguridad capacitado.

Las funciones de seguridad del proceso ayudan a prevenir la liberación no planificada de sustancias (como material peligroso) que podría provocar un incidente mayor. Por ejemplo, un operador interactúa con un sistema de control, generalmente un sistema de control distribuido (DCS) o un controlador lógico programable (PLC), para controlar un proceso químico. Si ocurre un peligro y el sistema de control no puede lograr la reducción de riesgo requerida por sí solo, se implementa una función instrumentada de seguridad (SIF) para reducir el riesgo peligroso a un nivel aceptable.

Esta aplicación de capas separadas de protección para reducir el riesgo de un evento peligroso a menudo se llama análisis de capas de protección (LOPA). Si una capa de protección no logra mitigar el peligro existente, se agrega una capa adicional.

Grados de separación para sistemas de control y seguridad.

Una discusión continua sobre seguridad del proceso se centra en los grados de separación requeridos entre las capas del sistema de control y las funciones de seguridad. Es importante mantener separados los sistemas de control de procesos y seguridad, y varios estándares de la industria (ANSI / ISA-84.01 / IEC 61511, Seguridad funcional – Sistemas instrumentados de seguridad para el sector de la industria de procesos, partes 1-3) lo requieren.

¿Cuán separado es separado, sin embargo?

Una interpretación estricta sería utilizar una función instrumentada de seguridad (SIF) con dispositivos dispares, como diferentes transmisores, solucionadores lógicos y elementos finales de diferentes fabricantes y programados por diferentes personas.

En un ejemplo simple, un sistema de control llena un tanque con un transmisor de nivel y una válvula de control en la línea de llenado. Se podría agregar un SIF para evitar el desbordamiento que incluye un transmisor de nivel separado, un solucionador lógico separado y una válvula separada para detener el flujo de entrada.

Estas capas de protección son independientes entre sí, pero aún pueden ocurrir fallas comunes que podrían evitar que ambos transmisores de nivel funcionen. ¿Qué pasa si el tanque estaba destinado a tener cierta capacidad pero se cambió a una capacidad menor en algún momento? Sin embargo, ambos transmisores podrían tener un rango incorrecto. Esta falla de causa común podría ocurrir incluso si los transmisores incluyen diferentes tecnologías de detección y fueron calibrados por diferentes personas.

2 tipos de falla definidos: causa común, modo común

De acuerdo con los estándares de la industria, se requiere un análisis para confirmar que las capas de protección son independientes. Este análisis determina si se logra la reducción de riesgo general requerida. Analiza dos tipos de fallas:

  • Fallos de causa común, que ocurren cuando fallan varios componentes (a menudo idénticos) debido a causas compartidas. Los ejemplos típicos de causas compartidas incluyen impacto, vibración, temperatura, contaminantes, mala calibración y mantenimiento inadecuado.
  • Fallas de modo común, que ocurren cuando varios subsistemas fallan de la misma manera por la misma razón.

Sepa cuándo integrar las funciones de seguridad del proceso

¿Hay ventajas en integrar las funciones de seguridad de proceso separadas? En el ejemplo simple anterior, si ambos transmisores de nivel se comparten entre los dos solucionadores lógicos, son posibles las siguientes ventajas:

  • Las dos mediciones se pueden comparar e incluso se puede señalar una discrepancia menor a la atención del operador. Esto podría permitir que un transmisor defectuoso sea reemplazado u otra acción tomada antes de que el problema en el proceso incluso comience.
  • Cualquiera de los transmisores de proceso que cruzan el punto de ajuste seguro podría cerrar ambas válvulas.

Ciertas precauciones de seguridad son prudentes al compartir la instrumentación. Por ejemplo, los transmisores del proceso deben estar alimentados y conectados al solucionador lógico de seguridad del proceso. La medición se puede comunicar al sistema de control de proceso para control o acción de enclavamiento. Si la comunicación falla (incluso si está cableada), el sistema de control aún debe tomar la acción segura.

La mayoría de las empresas y los expertos están de acuerdo en que integrar o compartir transmisores es aceptable, si se analiza e implementa correctamente. El tema se calienta más cuando se discute la integración de los solucionadores lógicos.

Algunas personas creen en la interpretación más estricta para mantener el control del proceso y los sistemas de seguridad separados con diferentes fabricantes. Otros creen que un fabricante puede proporcionar ambos, pero en procesadores separados, en la misma red y con la misma visibilidad del operador.

Algunos sienten que se requiere un entorno de programación separado, mientras que otros no. Algunos incluso proponen que las funciones separadas se ejecuten en los mismos procesadores redundantes.

5 ventajas de los sistemas integrados de control y seguridad

Muchos factores afectan la seguridad de una solución integrada de control de proceso y sistema de seguridad. Si los riesgos y modos de falla y las causas se analizan y se consideran aceptables, existen ventajas que incluyen:

  • Experiencia del operador mejorada (o mejor): las alarmas y acciones integradas proporcionan una imagen clara de todo el proceso. Un sistema común puede permitirle al operador comprender mejor la forma en que funciona el sistema.
  • Acción integrada: si se activa una función de seguridad, ¿qué más debe suceder? La integración permite una programación más fácil de otras acciones, como detener bombas o estacionar columnas después de que ocurra el viaje.
  • Facilidad de simulación: es más fácil simular todo el sistema.
  • Facilidad de mantenimiento: los repuestos y equipos más comunes simplifican y mejoran las actividades de mantenimiento.
  • Capacitación mínima: si los entornos de diseño están integrados, se requieren menos recursos capacitados.

2 áreas de precaución con sistemas integrados de control y seguridad

Sin embargo, los problemas más importantes con la integración de los sistemas de control y seguridad incluyen:

  • Fallos por causas comunes: el riesgo de que un fallo en el sistema de control también afecte al sistema de seguridad. Estas fallas de causa común pueden tomar muchas formas:
    • Hardware: falla de un componente
    • Software: un error de firmware o aplicación podría tener el mismo efecto en solucionadores lógicos separados.
  • Disciplina de operación e ingeniería: si los sistemas están integrados, es más probable que la programación cambie inadvertidamente una protección de seguridad. Lo mismo es cierto para los técnicos que trabajan en un transmisor.

La conclusión es que la integración de sistemas de control y seguridad es posible y tiene muchas ventajas, pero las instalaciones deben sopesar cuidadosamente los pros y los contras. Independientemente del sistema de seguridad y las soluciones utilizadas, considere consultar a un profesional de seguridad capacitado que comprenda los requisitos de los estándares de proceso y pueda realizar un análisis de seguridad de proceso por adelantado y hacer recomendaciones con respecto a las complicadas capas y dispositivos de protección requeridos.


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Asesoramiento en seguridad y cumplimiento para el control de procesos

Regulaciones de seguridad de proceso, normas y prácticas de prevención de pérdidas se derivan de una enrevesada red de documentos y es vital para una empresa conocer las diferentes agencias, estándares y otros grupos involucrados para reducir la confusión potencial.

Las regulaciones de seguridad de procesos, normas y prácticas de prevención de pérdidas se derivan de una enrevesada red de documentos. Navegar por las referencias entre entidades puede ser enredado para determinar si un sistema de seguridad de proceso cumple con todas las partes asociadas. A lo largo de los años, muchas cosas han cambiado en la industria, incluyendo productos, estándares, regulaciones y aprobaciones de equipos. Estos cambios han dado lugar a medidas de seguridad mejoradas mediante la prevención de riesgos y los avances en tecnología y productos.

Hay muchas agencias gubernamentales, organizaciones de estándares, usuarios finales y otras entidades que trabajan para que la industria de procesos sea más segura. Saber cuál es su papel en la identificación de cómo un sistema de seguridad de proceso debe ser diseñado, operado y mantenido durante su ciclo de vida puede ayudar a reducir parte de la confusión inherente.

Administración de seguridad y salud ocupacional (OSHA)

La ley de seguridad y salud ocupacional de los Estados Unidos de 1970 creó la administración de seguridad y salud ocupacional (OSHA), que forma parte del Departamento de Estados Unidos de Trabajo. El propósito de esta administración es asegurar el trabajo seguro y saludable en condiciones para hombres y mujeres estableciendo y aplicando normas, proporcionando capacitación, divulgación, educación y asistencia. En 1992, la OSHA creó la regulación de gestión de seguridad de procesos (PSM), que se compone de normas de procedimientos organizacionales y operacionales. En concreto, 29 CFR 1910,119 contiene requisitos para prevenir o minimizar las consecuencias de los productos químicos tóxicos, reactivos, inflamables o explosivos. Las empresas estadounidenses que contienen más de 10.000 libras de material peligroso deben adherirse a las regulaciones documentadas por el PSM.

PSM es un estándar orientado al rendimiento que permite a los empleadores flexibilidad en el cumplimiento de los requisitos. El estándar hace referencia directa y aplica a buenas prácticas de ingeniería generalmente aceptadas (RAGAGEP). Estos consisten en códigos ampliamente adoptados como NFPA, documentos de consenso, documentos no consensuados y normas internas. En 2000, la OSHA reconoció oficialmente la revisión de ANSI/ISA84.01-1996 como “aplicación del sistema instrumentado de seguridad para la industria de procesos” y como una buena práctica de ingeniería generalmente aceptada.

El cumplimiento de ISA84.01 no garantiza el cumplimiento de las normas PSM porque las regulaciones cubren un espectro más amplio que la seguridad funcional para el sector de la industria de procesos. Sin embargo, si una empresa puede demostrar que un sistema instrumentado de seguridad (SIS) existente diseñado para 1910.119 (d) (3) (i) (F) (códigos de diseño y estándares empleados) cumple con ISA84 (técnicamente ahora en transición a IEC-61511) y cumple con todos los demás requisitos de OSHA PSM relacionados con un SIS, se considerará de conformidad.

Factory Mutual (FM)

Factory Mutual (FM) es un proveedor de seguros global y una compañía de ingeniería de prevención de pérdidas que determina el riesgo por análisis de ingeniería versus enfoque actuarial. FM proporciona un extenso proceso de pruebas y aprobación para garantizar que los productos cumplan con la calidad, la integridad técnica y el rendimiento con fines de prevención de pérdidas de propiedades. La aprobación de FM es reconocida y respetada en todo el mundo.

FM ha desarrollado un amplio conjunto de estándares de control de combustión utilizados para propósitos de prueba y de referencia de aprobación. Esto incluye válvulas de cierre automáticas, sensores de llama, interruptores de flujo y presión, y otros equipos de control de combustión. En concreto, FM-7605 es un estándar de aprobación que define los requisitos para los sistemas de gestión de quemadores basados en el controlador lógico programable (PLC). Este estándar hace referencia directamente al cumplimiento de hardware y software para cumplir con los requisitos definidos en la norma IEC 61508 sobre seguridad funcional de sistemas electrónicos programables.

La siguiente figura muestra la relación entre los órganos reguladores, el Underwriter y los estándares de la industria. Las líneas de puntos representan referencias directas del estándar asociado dentro de la documentación escrita.

Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA)

La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) es una organización global sin fines de lucro dedicada a eliminar la muerte, lesiones, propiedades y pérdidas económicas debidas a incendios, electricidad y peligros relacionados. Esto se logra mediante la entrega de códigos y estándares para minimizar el riesgo. En referencia al uso de BMS, se ha producido el código de peligro NFPA-85 – caldera y sistema de combustión, NFPA-86 – estándar para hornos y hornos, y NFPA 87-estándar para calentadores de fluidos.

En 2015, las normas NFPA enumeradas anteriormente se actualizaron para invocar el concepto de SIS haciendo referencia a ISA84/IEC-61511. El estándar NFPA-85 es un enfoque prescriptivo con requisitos específicos. Esta norma también establece que un usuario final puede utilizar soluciones alternativas siempre que se pueda demostrar la conformidad con la norma ANSI/ISA84/IEC-61511, que es un estándar basado en el rendimiento, y la aprobación de la autoridad competente que tiene jurisdicción.

Instituto Nacional de estándares americanos/sociedad internacional de automatización (ANSI/ISA)

El American National Standard Institute (ANSI) supervisa las normas y pautas de desarrollo, promoción y salvaguardia con el propósito de mejorar la competitividad global del negocio de los Estados Unidos y la calidad de vida. Esta organización gestiona y coordina un consenso nacional al estandarizar y acreditar los procedimientos de las organizaciones que desarrollan las normas. Esto significa que confirman que las normas cumplen con los requisitos del Instituto para la apertura, el equilibrio, el consenso y el debido proceso.

La International Society of Automation (ISA) es una asociación profesional sin fines de lucro que establece el estándar para la aplicación de ingeniería y tecnología para mejorar la gestión, seguridad y ciberseguridad de los modernos sistemas de automatización y control utilizados en toda la industria y la infraestructura crítica. ISA cubre una amplia gama de conceptos en el campo de la automatización y la mayoría de ellos han sido reconocidos por ANSI. En referencia al contenido adjunto, la norma ANSI/ISA84 define los informes estándar y técnicos para su uso en la aplicación de sistemas electrónicos eléctricos/electrónicos/programables (E/E/PES) para su uso en aplicaciones de seguridad de procesos. Este estándar fue creado para complementar el PSM en la implementación de la instrumentación y los controles necesarios para un funcionamiento seguro. En general, el estándar cubre el ciclo de vida de seguridad, que describe un proceso desde la cuna hasta la tumba, y define el nivel de integridad de seguridad (SIL), que es una medición del rendimiento basada en la reducción del riesgo.

Comisión Electrotécnica Internacional (IEC)

La Comisión Internacional de normalización (CEI) es una organización internacional de normalización que prepara y publica normas internacionales para todas las tecnologías. La Comisión desarrolló la norma IEC-61508 que describe un estándar de seguridad funcional global que se aplica a los fabricantes de equipos para el desarrollo de productos utilizados en aplicaciones de seguridad, que se aplica a todos los sectores industriales. Este estándar garantiza la calidad y fiabilidad de los equipos de seguridad que proporcionan un paraguas que cubre todas las industrias.

Muchos países de todo el mundo no tienen organizaciones reguladoras como la OSHA para garantizar condiciones de trabajo seguras. Esto condujo a la necesidad de desarrollar la norma IEC-61511, que abarca la gestión de la seguridad, el análisis de peligros, el diseño y la implementación, la revisión de seguridad previa a la puesta en marcha y la formación, que abarca el concepto del ciclo de vida. Esencialmente este estándar delinea prácticas de ingeniería para garantizar la seguridad de los procesos industriales.

IEC-61508 tiene un enfoque de sector estrecho en la industria de procesos y, más concretamente, requiere que se realice un análisis para eliminar cualquier fallo único de los equipos comunes que pueden causar condiciones inseguras. Este concepto fue adoptado por ANSI/ISA84 y proporciona conceptos y estrategias de ingeniería para cumplir con los requisitos de análisis.

Los estándares descritos anteriormente identifican algunos atributos clave que definen requisitos claros para el cumplimiento del sistema de seguridad. Esto incluye el uso de módulos de entrada/salida (e/S) aprobados o certificados por un organismo acreditado. Ningún fallo único del equipo común debe ser capaz de causar un riesgo de proceso. Además, las funciones de seguridad independientes o aisladas de otra lógica básica de control de procesos deben protegerse de los efectos involuntarios. Esto significa que la lógica del sistema de gestión de quemadores (BMS) debe aislarse de la lógica de control de combustión estándar. Estos detalles rigen cómo se diseñan y aplican los sistemas. Muchos sistemas antiguos no cumplen con el nuevo estándar y la siguiente sección proporciona información sobre el cumplimiento de los sistemas heredados.

El cumplimiento de los sistemas heredados

En todo Estados Unidos, los sistemas de procesos industriales peligrosos han estado funcionando durante décadas. Durante la fase de diseño e instalación de estos sistemas heredados, pueden haber cumplido con los estándares de seguridad existentes. Desafortunadamente, a lo largo de los años hemos sido testigos de algunos fallos de seguridad que resultaron en incidentes catastróficos. Estos incidentes han provocado cambios en la industria y un adelanto en las pruebas y aseguramiento de la calidad de los dispositivos de inicio y correctivo, así como un enfoque estadístico de prevención de riesgos para el diseño del sistema. La mayoría de los sistemas heredados incluyen componentes y/o controladores no clasificados en seguridad. Estos casos han conducido a OSHA incluyendo una cláusula de abuelo dentro del Reglamento PSM publicado en 1992. Más tarde ISA reconoció que la preocupación del equipo heredado en la industria e incluyó una cláusula de abuelo dentro de la norma ANSI/ISA84 también.

La cláusula de abuelo (1. y) declara lo siguiente: “Para el SIS existente diseñado y construido de acuerdo con los códigos, normas o prácticas, antes de la emisión de esta norma (por ejemplo, ANSI/ISA84.01-1996), el propietario/operador determinará que el equipo está diseñado, mantenido, inspeccionado, probado y funcionando de manera segura “.

Muchas instalaciones existentes de SIS heredadas utilizan una estrategia de ejecución de errores, que puede tener consecuencias imprevisibles. El concepto SIL proporciona una tasa de fallas predecible durante el ciclo de vida útil del dispositivo. Sin embargo, una vez que el dispositivo ha superado el final del ciclo de vida puede tener fallas esporádicas y la previsibilidad ya no se aplica. Por lo tanto la clasificación SIL de la función de instrumento de seguridad (SIF) asociada puede exceder el valor esperado causando la exposición a un riesgo adicional no intencionado.

Como “seguro es lo suficientemente seguro” es una pregunta que todo propietario debe determinar. La cláusula de abuelo mencionada anteriormente proporciona a los propietarios la decisión final de determinar si cumplen con los estándares. OSHA define muy claramente en los requisitos de PSM que todos los sistemas de seguridad deben tener especificaciones de seguridad, procedimientos operativos, capacitación de personal, seguimiento de fallas, gestión de cambios, y registros de auditoría irrelevantes para la fecha de instalación. Tradicionalmente, cuando OSHA realiza una investigación se compara con las buenas prácticas de ingeniería publicadas en la actualidad, independientemente de si el proceso se instaló antes de la emisión de S 84.01-2004. Por lo tanto, la determinación de un sistema “seguro” depende del propietario, pero al día del juicio sólo se referirá a las normas publicadas actuales.

Esta brecha entre la aceptación y el juicio ha impulsado al Comité de 84 de la ISA a publicar siete informes técnicos adicionales para apoyar aún más a los temas en torno a este tema. Informe técnico, TR 84.04, proporciona dos pasos para evaluar los sistemas heredados que incluyen un análisis de riesgos/riesgo y el SIF para cumplir con un nivel de riesgo predeterminado. El nivel de riesgo puede determinarse mediante la protección económica o de activos, tal como la define el propietario. El Reglamento PSM de OSHA, así como los suscriptores de FM global, utilizan un enfoque de reducción de riesgos para definir un nivel de riesgo claro y mensurable. El propietario elige cómo se determina el riesgo, pero debe estar claramente documentado con evidencia de apoyo.

La seguridad de los procesos es una preocupación importante para todos, no sólo para aquellos que trabajan en instalaciones de proceso. Durante décadas, se han desplegado muchos métodos y estrategias diferentes. OSHA ha intentado regular el cumplimiento para asegurar que se respeten los estándares. Las secciones de apoyo anteriores describen algunas de las principales normas de apoyo y cómo se hace referencia a cada uno en un esfuerzo por aclarar cuál es exactamente la referencia base.

Los propietarios de procesos son en última instancia responsables de determinar si son verdaderamente “seguros”. Mientras que la forma en que esto se determina es opcional, tener datos para respaldar la reclamación no lo es. La elusión del riesgo es el método mejor publicado y conocido y los métodos alternativos son aceptables, pero proporcionar los datos para apoyar un método alternativo y convencer a los órganos rectores es arriesgado dentro de sí mismo. En la mayoría de los casos, la falta de preocupación por cumplir los requisitos de seguridad se debe a la falta de comprensión de los requisitos.

El cumplimiento puede ser un tema enredado y requiere un amplio conocimiento y análisis para determinar. Es altamente recomendable para tirar de expertos de terceros para deducir con precisión si usted está en una zona de riesgo cómoda.


Fuente: LINK Externo

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