A definio formal de segurana da ISO/IEC 61508 iseno de riscos inaceitveis de leses fsicas ou danos sade das pessoas seja, direta ou indiretamente, como resultado da prejuzos propriedade ou ao meio ambiente.

Segurana funcional a parte da segurana que depende da operao correta de um sistema de segurana. Por exemplo, um instrumento de temperatura que utiliza um sensor trmico para proteo do enrolamento de um motor eltrico para desenergiz-lo antes que superaquea, um sistema de segurana funcional. Porm, prever no projeto um isolamento especfico para suportar altas temperaturas no um exemplo de segurana funcional (mesmo que ainda seja um caso de segurana e possa proteger contra esse risco). Tanto a segurana como a segurana funcional no podem ser determinadas sem considerar os sistemas como um todo e o meio ambiente com o qual interagem. Em geral, isto se aplica a todos as metodologias relativas a nvel de segurana utilizadas para proteger as pessoas de qualquer risco.

Na instalao de um processo, este em si deve ser mantido dentro dos limites de segurana operacional por um sistema de controle. Este sistema controla o processo para prevenir a ocorrncia de variaes decorrentes da influncia distrbios externos. Quando o sistema de controle no consegue manter o processo dentro de seus limites, um alarme acionado e o operador assume. O operador tem a capacidade de supervisionar todo o processo e fazer os ajustes que traro o processo de volta ao controle automatizado normal.

Este um mtodo padro para manter a segurana numa indstria de processo. Contudo, em muitos casos, isto no suficiente para alcanar um nvel de segurana aceitvel. Este nvel de segurana aceitvel uma questo muito crtica, pois a base dos sistemas de segurana funcional. Se um operador falhar em trazer o processo de volta aos seus limites de segurana operacional, um sistema de segurana independente deve assumir. Veja a figura 1 acima.

A necessidade de um sistema de segurana depende dos resultados de um estudo durante o qual os riscos significantivos so identificados. Este estudo denominado Hazop (Hazard & Operability - Riscos & Operacionabilidade).

Hazop

Limite do controle normal

Presso no reator

rea de respostas para mtodos de segurana mecnica

rea de respostas dos sistemas de segurana

rea de respostas dos operadores

rea de respostas docontrole do sistema

rea de controles normais

Limite do alarme de DCS

Limite do operador de controle

Limite de controle de sistema de segurana

Situaes de catstrofe

(Nveis de confiabilidade)Aes crticas

Figura 1: Diagrama de Segurana

Nivel de Integridade e Classificao de Segurana

SIL uma classificao do nvel de integridade da funo de segurana exigida, onde 1 o mais baixo e 4 o mais alto nvel de integridade. Atualmente, a utilizao industrial das normas IEC61508 e IEC61511 est se tornando uma necessidade para a classificao de sistemas de segurana, e tais normas especificam aes em termos de classes de SIL. um sistema facilmente entendido que prev, de forma relativamente simples, a determinao do nvel de segurana funcional de uma instalao de processo. Engenheiros envolvidos em projetos de sistemas de aes de emergncias na indstria de processo devem estar cientes de questes relevantes, tais como as tcnicas disponveis, as exigncias de diferentes normas e as exigncias das autoridades envolvidas. A norma internacional IEC61511 especfica para a indstria de processo, tendo como apoio estrutural a publicao IEC61508, da IEC International Electro-Technical Commission. Funes de segurana so realizadas por sistemas eltricos, eletrnicos ou eletronicamente programveis. Estes sistemas devem assegurar que, no caso de um reator sobre pressurizado, a presso seja rapidamente trazida de volta a um nvel seguro, conforme a figura 2.

importante notar que segurana funcional apenas um mtodo de lidar com riscos e outros meios para sua eliminao ou reduo, tal como segurana inerente por intermdio do projeto, so de suma importncia.

H dois requisitos que definem o sistema de segurana: a funo relacionada segurana e confiabilidade relacionada segurana. O primeiro requisito funo do sistema de segurana e derivado da anlise de risco. A segunda a probabilidade desta funo ser executada adequadamente e deriva da avaliao de risco.

O eixo horizontal na figura mostra o nvel de presso. O aumento da presso e/ou risco diretamente proporcional possibilidade de uma situao perigosa. O eixo vertical mostra os nveis de confiabilidade exigida ou a integridade exigida da funo de segurana, denominado Nvel de Integridade de Segurana ou SIL (Safety Integrity Level).

O que Segurana Funcional

SEGURANA FUNCIONAL E SIL

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Vlvulas Piloto para Indstrias de Processo

A integridade desta funo depende da severidade dos efeitos de uma falha. Os efeitos do perigo esto relacionados a trs aspectos: pessoal, financeiro e ambiental. Estas trs categorias recebem uma classificao em quatro nveis correspondentes ao SIL. Na escala de classificao de segurana, nveis mais elevados, como o SIL 2, definem os requisitos de integridade para esta funo de segurana. Isto se chama classificao de segurana. No exemplo abaixo, a presso est sendo medida, a saida est conectada ao sistema de segurana e a sada do sistema est conectada a uma vlvula de segurana.

A integridade desta cadeia de controle depende da confiabilidade de todos os componentes e esta confiabilidade descrita como razo de falha (FR). Em outras palavras: a FR () a probabilidade de um dispositivo no responder a uma mudana de varivel de entrada sem ser detectada. Um dispositivo que falha 1 de 1000 solicitaes por ano tem uma razo de falha de 0,001/ano.

Probalidade defalhas em demanda

Reduo de riscospelo sistema de

segurana

Nivel deIntegridade

de Segurana

< 0,1

Sem requerimentos

< 0,01

> 10

Sem requerimentos

> 100

SIL < 1

SIL 1

SIL 2< 0,001

< 0,0001

> 1.000

> 10.000

SIL 3

SIL 4

Parachama

Sistema de proteo de

instrumentos

Figura 2 : Exemplo de um reator pressurizado

Vlvula deSeguranaTransmissor

SOV

-------------

----

----

----

- -------------

-------------IPS

PT

Clculo do PFD e Avaliao de Segurana Como qualquer dispositivo perde confiabilidade sem manuteno ou testes apropriados, a razo de falha por si s no o suficiente para especificar a integridade. Um dispositivo testado frequentemente tem integridade maior do que um que nunca foi testado e menos suscetvel a falhas. Assim expresso o valor da PFD - Probabilidade de Falha sob Demanda. A PFD mdia de um dispositivo calculada como PFD = avg0,5. FR.Ti, onde Ti o intervalo de teste na mesma base de tempo que a FR. O SIL se relaciona PFD da cadeia total da qual as funes de segurana dependem. Essa cadeia consiste basicamente de trs componentes: o transmissor, o solucionador lgico e o elemento final. Na figura 2, estes so o transmissor, o IPS e a vlvula de segurana.

A confiabilidade do transmissor depende das razes de falha da interface do processo, do sensor, do transmissor, das caixas de juno, do cabo e dos elementos de interface, tais como a barreira e o carto de entrada de informao do solucionador lgico. A PFD do transmissor calculada adicionando as FRs individuais, seguido pelo clculo conforme a frmula citada acima. O mesmo procedimento se aplica ao elemento final. Para o clculo da mdia da PFD da cadeia, as PFDs dos trs componentes so somados. Trata-se da avaliao da segurana da cadeia de controle.

Outra maneira de aumentar a integridade do circuito aumentar o nmero de transmissores ou elementos finais - votao um-de-dois (1oo2) ou votao um-de-trs (1oo3). Dispositivos mltiplos tambm podem ser utilizados redundantemente para executar a mesma funo de segurana. Frmulas diferentes so aplicveis para obter a mdia apropriada de PFD. Na tabela a seguir encontra-se a relao entre PFD e SIL.

Elementos Finais O elemento final muitas vezes consiste de uma vlvula solenoide, um atuador e uma vlvula de processo. Vlvulas solenide so uma parte essencial da cadeia de segurana, sendo que controlam diretamente os atuadores das vlvulas ON/OFF. Em uma operao normal, a vlvula solenide energizada e abre, acionando o atuador. Quando o solucionador de lgica acionado, a vlvula desenergizada, liberando a presso de alimentao para o atuador, o que faz com que a vlvula mude para sua posio segura. A segurana totalmente dependente da confiabilidade da vlvula piloto, ou seja, sua fabricao deve seguir os mais altos padres de qualidade e os testes, conduzidos sob as condies mais severas. As vlvulas piloto da Asco, modelos 8314, 8316, 8320, 8327 e 551, foram testadas com sucesso pelos organismos de certificao de produtos e so apropriadas para uso em aplicaes de segurana at SIL 3 e SIL 4.

Estes so os nveis SIL mais elevados que podem ser alcanados. A integridade da cadeia de segurana influenciada no somente pela vlvula piloto, mas tambm pela vlvula de processo. Como esta vlvula permanece em uma posio operacional fixa a maior parte de sua vida til, ela poder ficar travada nesta posio. Se isto acontecer, ela no se mover mesmo se o solenide for acionado. Portanto, essencial aplicar testes funcionais frequentes. No passado, muitas vezes estes testes eram executados manualmente e os deslocamentos da haste e do obturador eram observados. Vlvulas para aplicaes de segurana modernas podem ser equipadas com Sistemas de Controle Redundantes - RCS ASCO que possuem certificao Exida para at SIL 3, incorporando segurana e continuidade operacional ao processo.

Alm de sua funo de redundncia, o RCS ASCO possibilita a execuo do Partial Stroke Test e seu sistema de manifold com by-pass permite manuteno e teste das vvulas solenide online, sem necessidade de parada ou interrupo do processo produtivo. O RCS ASCO disponibiliza uma grande variedade de diagnsticos das condies operacionais das vlvulas de processo. Funes e opcionais, tais como a utilizao de pressostatos para sinalizao remota de sistema by pass, indicao de falhas das solenides. Disponvel nos modos de operao 1oo1 (uma vlvula solenide sempre em stand-by) ou 2oo2 (duas vlvulas solenide simultaneamente energizadas), possui ainda trs diferentes configuraes: Normalmente Fechado, Normalmente Aberto e Dupla Ao.

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LgicaSIL

Feedbackde posio

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Vlvula Solenide 03Vlvula Bypass

Entrada de arVlvula Solenide 01

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