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SIS SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA Segurança Operacional utilizando Automação Industrial em Processos
1 MÁRCIO VENTURELLI
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Márcio Venturelli
SIS SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA
Segurança Operacional utilizando Automação Industrial
em Processos
SIS SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA Segurança Operacional utilizando Automação Industrial em Processos
2 MÁRCIO VENTURELLI
SIS Sistemas Instrumentados de Segurança (Safety Instrumented
System), é a técnica de mitigar riscos e implantar instrumentação e
controle industrial para segurança operacional em processos,
tornando as plantas e suas malhas capazes de entrarem em falha
segura, independente do sistema de controle, caso ocorra um
incidente, protegendo os equipamentos, pessoas e meio ambiente.
Este texto tem o objetivo de tratar esse assunto de forma básica,
objetiva e direta, mostrando os principais conceitos e uma aplicação
de um SIS, o assunto por si só é extremamente extenso, com muitas
fontes de pesquisa, porém é sabido que há uma lacuna muito grande
de profissionais de automação que ainda não conhecem como
funcionam os SIS e está é nossa proposta, poder pavimentar um
conceito para que possam dar continuidade aos estudos, uma vez
que o texto, a apresentação e o vídeo não esgotam o assunto,
mesmo porque o assunto foi sintetizado para uma visão rápida e geral
do assunto, eliminando detalhes.
Para isso vamos focalizar o que caracterizam acidentes industriais,
como identificar os níveis de segurança em processos industriais e
como aplicar os sistemas de segurança SIS para redução dos riscos.
Todos nós como profissionais estamos acostumados a falar em
falhas em sistemas, mas o que é uma falha em um processo? Uma
falha de processo é quando algo ocorre de maneira diferente do
normal e previamente esperado, pois no nosso caso foi mitigado
através de uma análise de risco.
Por mais que haja camadas de defesa, há sempre uma possibilidade
de que ocorra uma falha, por isso a grande importância de conhecer
o comportamento deste processo e poder salvaguardar os cenários de
risco do mesmo.
O que caracteriza um processo seguro, vamos ver abaixo o contexto:
Processos devem operar dentro de limites operacionais e ter
sistemas que gerem alarmes e coloque o mesmo em condição
de falha segura ou shutdown;
Todos os instrumentos devem ser instalados e operados de
forma segura;
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Os instrumentos e alarmes de segurança devem ser confiáveis
e eficientes;
Uma falha segura em um processo é a colocação de seus parâmetros
operacionais (setpoints e variáveis manipuladas) de tal forma que não
ocorra risco operacional, diferentemente de um sistema shutdown,
que desliga o processo em questão.
Vamos entender o que significam as principais nomenclaturas usada
nesta tecnologia:
SIS – Safety Instrumented System (SISTEMA INSTRUMENTADO
DE SEGURANÇA), é propriamente o sistema que permite a
segurança operacional;
SIL – Safety Integrity Level (NÍVEL DE INTEGRIDADE DE
SEGURANÇA), é um índice numérico que indica um nível
tolerável de falha de um sistema de segurança no processo;
SIF – Safety Instrumented Function (FUNÇÃO
INSTRUMENTADA DE SEGURANÇA, é a malha com seus
componentes de cada função segura desempenhada no SIS;
BPCS – Basic Process Control System – (SISTEMA DE
CONTROLE DO PROCESSO), é o sistema de controle do
processo (inclui o sistema de alarmes).
Quais as maiores dificuldades, desafios em implantar um SIS em um
processo:
Identificar os Riscos do Processo e definir um Nível de
Segurança;
Especificar e implantar o sistema de Segurança para atender o
nível Seguro;
Manter o Sistema de Segurança funcional durante todo o ciclo
de vida da Planta.
Um SIS é um conjunto de sensores, controladores e atuadores de
segurança, especificados e certificados para este fim, tanto o
hardware, o software e toda a sua instalação, bem como o programa
de manutenção do mesmo.
O objetivo do SIS é proteger os equipamentos (o patrimônio) de
danos, proteger as pessoas de qualquer tipo de evento perigoso que
possa a vir ocasionar um acidente e proteger o meio ambiente de
qualquer consequência de um incidente operacional.
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Como funciona um SIS, veja as principais funções que eles
desempenham:
Coloca o processo em uma condição segura quando é
detectado um perigo ou quando uma condição é violada;
Permite colocar o processo em uma condição segura inicial,
por exemplo, startup;
Toma ações de segurança prevenindo um perigo industrial que
esteja ocorrendo.
O SIL que é o nível de integridade de segurança alcançável através de
uma Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD), isto é, quando o
sistema de segurança necessitar ser usado por uma falha detectada,
sua possibilidade de falhar.
Com este índice, que se enquadra em 4 níveis (SIL1, SIL2, SIL3 e
SIL4), onde o último é a menor possibilidade que ocorra falha no SIS.
Na prática o SIL4 normalmente está enquadrado em processos
nucleares ou similar, um SIS puramente enquadrado como viável não
atende este nível de PFD, os SIL3 também são muito difíceis de se
manter, normalmente necessitam de um sistema de diagnóstico muito
avançado, mas é real nos processos industriais.
Os SIL 1 e SIL2 são mais reais do dia a dia na aplicação da norma
IEC61508, onde através de equipamentos certificados e um sistema
de votação pode-se atingir este nível de PFD, vamos ver melhor este
conceito mais avante no texto.
Um SIS está na camada acima de controle do processo, isto é, ele
ainda é um sistema que está para prevenir um incidente, porém é
importante entender que para que um SIS se torne eficiente ele deve
trabalhar acima da camada de alarmes, pois o operador tem papel
importante para intervir antes que possa ser acionado o SIS.
Caso o sistema de alarmes não possa apoiar o operador na
interferência do processo, o SIS entra em ação, mas ainda assim
prevenindo, e caso não possa colocar o processo em falha segura ou
em shutdown, entra-se outras camadas, mas no nível de mitigação,
que não é objetivo deste texto explicar as mesmas.
Para a aplicação de SIS é fundamental o entendimento quanto aos
riscos do processo, uma das formas mais utilizadas é uma Análise
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Preliminar de Riscos (APR), com uma equipe multidisciplinar (eng. de
operação, manutenção, automação) e analisar os riscos baseados
em consequência e probabilidade.
Existem diversos modelos de análise de riscos, Histórica, Incidentes
Críticos, What if, Matriz, Check List, HAZOP entre outros, para fins de
estudo e demonstração, mostraremos a ideia do APR acima.
Na sequência após identificação do risco, cujo objetivo é enquadrar o
SIL determinado, o próximo passo é o desenho das SIF (Função
Instrumentada de Segurança), onde através de um arranjo chamado
de arquitetura de votação, pode-se calcular as PFD de cada malha de
segurança, atendendo o requisito de SIL.
As arquiteturas de votação seguem o conceito das leis da
confiabilidade, onde coloca-se equipamentos em série ou paralelo
para que se possa aumentar ou diminuir os índices de confiabilidade,
logo os números de PDF, do conjunto SIF.
Veja na apresentação o exemplo calculado.
Algumas informações complementares gerais sobre SIS:
A Norma que trata o assunto com todas as questões de
tecnologia, implantação, manutenção, riscos são as IEC
61508 / IEC 61511 / S84.01;
Disponibilidade é o tempo que o equipamento trabalha sem
falhas, um sistema Tolerante a Falhas por exemplo é um
sistema redundante, lembrando que um sistema redundante
por si só não garante falha segura no processo;
O SIS devem ter capacidade de auto teste (diagnóstico) dos
dispositivos, objetivo de diminuir e manter a PFD, quanto mais
testes sistemáticos, menor a PFD, sistemas que não são
testado a PFD tendem a 1 (não funciona);
Somente o arranjo de SIS não mantém a PFD baixa, a simples
má instalação deles na planta pode elevar a PFD para 1 (não
funcionará), todos equipamentos, acessórios, construção e
montagem do sistema sofrem interferência;
Check List é muito importante ter uma lista padrão (norma)
para conferência, do projeto, implantação, treinamento,
operação e manutenção do SIS;
Uso de Safety Bus é permitido (Profibus/Foundation), desde
que os equipamentos sejam certificados para este fim, com
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isso pode-se obter ganhos técnicos como diagnósticos e
financeiros, onde o custo total de propriedade é menor neste
tipo de solução.
Quais os benefícios de se usar SIS, com foco em segurança
operacional:
Maior produtividade – aumento de disponibilidade da planta;
Aumento da vida útil dos sistemas / equipamentos;
Evita custos indiretos por acidentes;
Valoriza a planta na competitividade global (atende norma /
legislação);
Em Safety Bus diminui-se o TCO Custo de Propriedade.
Implantação como um roteiro básico abaixo:
Tenha um sistema de Gerenciamento de Alarmes
Foco na segurança do processo
Conhecer a legislação / norma
Fazer a análise de risco multidisciplinar
Determinar o nível de segurança
Especificar equipamentos de acordo
Elaborar projeto aderente (check list)
Implantar
Treinar
Monitorar
Tendências em SIS, abaixo:
SIS ser mandatório na Planta;
Norma Regulamentadora para segurança em processos;
O escopo da instrumentação e controle iniciar na fase da
mitigação de riscos
Concluímos o grau de importância dos SIS:
A segurança operacional é a base da sustentabilidade da
indústria;
Pessoas, comunidade e meio ambiente devem ser o foco da
segurança;
Não existe investimento que se sustente sem segurança
operacional.
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SOBRE O AUTOR
• Márcio Venturelli trabalha no
mercado de automação industrial há
20 anos, tendo passado por diversos
departamentos, tais como, assistência
técnica, treinamentos,
comissionamento, projetos,
engenharia, marketing e negócios.
• Trabalhou em diversos projetos de
implantação de sistemas de automação
de plantas de bioenergia,
transformação e manufatura, no Brasil
e no exterior.
• Atualmente trabalha em
desenvolvimento de mercados com
foco em engenharia conceitual na área
de automação industrial, tendo como
base viabilidades técnicas e financeiras,
otimização e gestão industrial
produtiva.
• É professor universitário de pós-
graduação de automação industrial e
gerenciamento de projetos.
• Membro Sênior da ISA (Sociedade
Internacional da Automação) e
Presidente da Seção ISA Sertãozinho-
SP, Membro do PMI-SP (Instituto de
Gerenciamento de Projetos) e
Coordenador do Comitê de Automação
Industrial do CEISE Br.
• Graduado em Ciência da Computação,
Pós-Graduado em Gestão Industrial e
Petróleo e Gás. MBA em Estratégia de
Negócios. Técnico em Automação
Industrial e Eletrotécnica.
• E-mail: [email protected]
NOV/2014 - R0