westlock - conceito sil aplicado de forma prática em válvulas on-off

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Conceito SIL aplicado de forma pratica em vlvulas On / Off

Tyco Day - Brasil 1

SIS Sistema Instrumentado de SeguranaPST Partial Stroke TestingSistema de Monitorao Digital de Vlvulas

Eng. Luiz FrancoGerente Geral Westlock America LatinaMail : [email protected] : +55 11 7645 3355

WESTLOCK CONTROLSAutomao de Vlvulas para Controle de Processos e Sistemas de Segurana

Tyco Day - Brasil 2

UMA EMPRESA DO GRUPO TYCO COM ATUAO INDEPENDENTE E FBRICA NO BRASIL ATENDENDO TODA AMRICA LATINA.

EXPORTANDO TECNOLOGIA PARA PAISES DE TODOPLANETA !!!

ALGUMAS MARCAS TYCO INTERNATIONALEstamos presente em todas as reas relativas a segurana comercial, predial e industrial

SIS / F&G / HIPPS / onshore / offshore / deteco, alarme e supresso a fogo, CFTV, Controle de Acessos

Tyco Day - Brasil 3

SEGURANA EM PROCESSOS INDUSTRIAISAtuadores SIL 3 e Partial Stroke Testing ( PST )

Tyco Day - Brasil 4

CAMADAS DE SEGURANA

PORQUE DEVEMOS INVESTIR EM SEGURANA !!!Sensores + Lgica + ELEMENTOS FINAIS

O grande fator: A Lei de Murphy !

Se algo puder dar errado, dar!Se algo puder dar errado, dar!

Tyco Day - Brasil 5

Qualquer processo tem suas funes especficas, mas...

...devido Lei de Murphy, temos que incluir funes adicionais, para reduzir o risco de que ocorra alguma falha no sistema que possa Danificar ou Destruir bens, ou ainda, ferir / matar pessoas

Mr Joseph Murphy

SEGURANA EM PLANTA INDUSTRIALCamadas de Proteo analisadas em um processo industrial

Tyco Day - Brasil 6

CONCEITOS BSICOSDe Sistemas Instrumentados de Segurana ( SIS )

Tyco Day - Brasil 7

SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANA

TIPOS DE VLVULASExiste uma grande variedade de vlvulas e aplicaes: Nosso foco nesta apresentao so as vlvulas ESD

Controle

Tyco Day - Brasil 8

On-off automatizada

Emergency Shut Down Manuais

Segurana / AlvioAuto-operadas

Quebra vcuo

SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANA ( SIS )Sensores, Lgica e Elemento Final formam uma corrente onde no pode haver um ponto fraco

Uma corrente to forte quanto seu elo mais fraco

Tyco Day - Brasil 9a vlvula um ELO importante

CONCEITOS BSICOSDe Nivel de Integridade de Segurana / Safety Integrity Level ( SIL )

- HAZOP modificado- Anlise Exclusiva de Conseqncias

Mtodos p/ determinao do SIL

Tyco Day - Brasil 10

- Matriz de Risco- Grfico de Risco

- Avaliao Quantitativa- Deciso Corporativa

CONCEITOS BSICOSDe Nivel de Integridade de Segurana / Safety Integrity Level ( SIL )

SIL representa um nvel de probabilidade mxima de ocorrncia de um acidente, admitido para uma planta ou funo.

Seu nvel definido atravs de mtodos de avaliao contingencial

PFDavg exprime a probabilidade mdia de que um equipamento falhe de forma comprometedora, quando solicitado.


falhe de forma comprometedora, quando solicitado.Deve ser a menor possvel

Deve ser compatvel com o SIL pretendido.

CONCEITOS BSICOSDe Sistemas Instrumentados de Segurana ( SIS ) e Sistema Bsico de Controle de Processos

Tyco Day - Brasil 12Segurana Totalmente baseada no PLC de segurana + Transmissor de Posio com Solenide SIL 3 ( PST ) + Atuador SIL 3( no est ligado numa malha de BPCS comum e vulnervel a falhas )

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CONCEITOS BSICOSClassificao de Riscos


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Graus de Risco

Classificando os Riscos

Impacto Catastrfico sobre a Comunidade

Impacto sobre os Empregados e sobre a

ComunidadeComunidade

Danos Importantes sobre Propriedades e Produo.

Possveis ferimentos a Empregados.

Danos Menores a Propriedades e Produo

Graus de Risco

99.99% .

99.9% .

Associando Probabilidades



Comunidade

99% .

90% .

Percentual de Disponibilidade

dos Dispositivos

Comunidade




Graus de Risco

99.99% . 0.01% .

99.9% . 0.1% .

Associando Probabilidades



Comunidade

99% . 1% .

90% . 10% .


dos Dispositivos

Probabilidade de Falha dos

Dispositivos na demanda

Comunidade




Graus de Risco

PFDavg

Definindo os Padres

99.99 . 0.0001 . 4 . Impacto Catastrfico sobre a Comunidade

99.90 . 0.001 . 3 . 3 .Impacto sobre os

Empregados e sobre a ComunidadeComunidade

99.00 . 0.01 . 2 . 2 .Danos Importantes sobre

Propriedades e Produo. Possveis ferimentos a

Empregados.

90.00 . 0.1 . 1 . 1 . Danos Menores a Propriedades e Produo


Probabilidade de Falha na demanda

ANSI/ISA S84.01 IEC 61508

Graus de Risco

SILSILPFDavg

3 .3 .0.1% .99.9% .

4 .0.01% .99.99% .

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5

6

8

7

0.001%99.999%

ANSI/ISA x IEC x TV x DIN

IEC 61508ANSI/ISA S84.01

Probability of Failure on Demand


dos Dispositivos

1 .1 .10% .90% .

2 .2 .1% .99% .

AK1

AK2

AK3

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AK5

1

2

3

4

5

DIN V 19250TUV Class

SILPFDavg TUV

CONCEITOS BSICOSClassificao de Riscos


EMERGENCY SHUT DOWNArquiteturas de Sistemas de ESD : Topologias usuais no mercado

...mas todas terminam numa Vlvula !!!


Ter um ESD com uma vlvula convencionalNO oferece a segurana desejada. o mesmo que usar a tecnologia deforma no muito apropriada

SEGURANA EM VLVULASPara sistemas de ESD ( Emergency Shut Down ) em Refinarias, Plataformas, Dutos e Indstrias em geral

PFDSIS = PFDEP + PFDL + PFDEF

Tyco Day - Brasil 21Utilizao de uma vlvula convencional ou com acessrio de PFD inadequado

PFDEP + PFDL + PFDEF = PFDSIS0,005 + 0,0005 + 0,05 = 0,0555 SIL2 SIL3 SIL1 = ( SIL 1 )

Soluo:UMA VLVULA CERTIFICADA SIL 3 COM PST

A IMPORTNCIA DA PFD avgPara sistemas de ESD ( Emergency Shut Down ) em Refinarias, Plataformas, Dutos e Indstrias em geral

+SIL3TYCO

Valve/Actuator =SIL3

Westlock PST SIL3

3PFD = 4PFD = 7PFD =

SIL3: PFD = 10100001

10000 to PFDPFD = = x t/2x t/2 : dangerous failure rate: dangerous failure ratet : test interval t : test interval (year)(year)


SIL3TYCO

Valve/Actuator + =SIL3

AccessoryB

SIL2

310000PFD =

310000PFD =

410000PFD =

910000PFD =

1210000PFD =

710000PFD =

Devemos prestar ateno especial nos acessrios !

ATENO ESPECIAL PARA AS VLVULASMuitas vezes os Elementos Finais no recebem muita ateno e isso muito perigoso


CONCEITOS BSICOSDeterminao de PFD avg

Probabilidade combinada dos vrios equipamentos, tendo em conta, para cada

um:

PFDavg = f{ MTBFd; TI; MTTR }


PFDavg = Probabilidade Mdia de Falha na Demanda

MTBFd = Tempo Mdio Entre Falhas perigosas

MTTR = Tempo Mdio de ReparoTI = Intervalo entre Testes

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exemplo de clculo exemplo de clculo exemplo de clculo exemplo de clculo

2/32/32/32/3

Definio de PFDavg:

PFDavg = Probability Mdia de Falha da Demanda DC = Cobertura do diagnstico

D= Freqncia de Falhas de Risco (falhas / ano)

PFDavg = DC x Dsol x (MTTR x TIPS / 2) + (1 - DC) x Dsol * TIFS / 2)

WESTLOCK

WESTLOCK

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n D

sol = Freqncia de Falhas de Risco (falhas / ano) TIPS = Intervalo entre Testes (Partial Stroke) TIFS = Intervalo entre Testes (Full Stroke) MTTR = Tempo Mdio de Reparo

TIPS = Intervalo entre Testes (Partial Stroke) TIFS = Intervalo entre Testes (Full Stroke)

PARTIAL STROKE TESTINGGerenciamento remoto das vlvulas dos sistemas de Emergency Shut Down

Partial Stroke TestingPartial Stroke Testing-- um dispositivo que permite o teste um dispositivo que permite o teste full full

strokestroke da solenide e o teste da solenide e o teste partial partial stroke stroke da vlvula de shutoff (por exemplo, da vlvula de shutoff (por exemplo,

fazendofazendo--a movimentara movimentar--se de 100% de se de 100% de abertura para 80%),um tanto que permite abertura para 80%),um tanto que permite


abertura para 80%),um tanto que permite abertura para 80%),um tanto que permite saber que ela no est emperrada ou com saber que ela no est emperrada ou com

algum outro problema operacional, sem algum outro problema operacional, sem afetar significativamente o fluxo.afetar significativamente o fluxo.

Permite testar a vlvula sem necessidade de fechamento total e, portanto, sem efetuar shutdowns

freqentes.

PARTIAL STROKE TESTINGPorque o Partial Stroke Testing fundamental para garantir a segurana de sua planta ou duto?

Vlvulas Shutoff permanecem abertas ou fechadas por longos perodos e cada vez mais devem atender aos requerimentos

dos processos e sistemas de segurana para que fiquem mais tempo ainda sem ser acionadas.

O principal tipo de falha em vlvulas tem sido o travamento. ( ou seja, numa situao REAL de emergncia, a vlvula no

funcionaria )


funcionaria )Se uma vlvula parte de um SIS, ela o item que mais

contribui (~70%) para o indesejvel aumento do PFDavg ou tem o impacto mais negativo sobre a reduo de risco a ser

atingida pelo SIS.

Para garantir que as vlvulas de shutoff no esto travadas e para evitar testes peridicos in-loco ( manuais ) , o D-EPIC

PST da Westlock constitui uma ferramenta fundamental para garantir as malhas dos SISs .

PARTIAL STROKE TESTINGPorque o Partial Stroke Testing fundamental para garantir a segurana de sua planta ou duto?

Partial Stroke Testing produz uma significante reduo da PFDavg ( Mdia da Probabilidade de Falha sob Demanda )

dos elementos finais de controle.

O Auto-teste constante da solenide, da eletrnica ( hardware e software ) e verificao do status da vlvula formam uma

combinao eficiente para garantir o desempenho dos SISs, reduzindo consideravelmente a probabilidade de falhas.


reduzindo consideravelmente a probabilidade de falhas.

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Test Interval PFDavg168 hours (weekly) 1.12 x 10-04730 hours (monthly) 4.85 x 10-042190 horas (quarterly) 1.45 x 10-034380 horas (semi-annual) 2.91 x 10-031 year 5.81 x 10-03

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WESTLOCK

2 years 1.16 x 10-02

3 years 1.74 x 10-02

4 years 2.32 x 10-02

5 years 2.91 x 10-02

PARTIAL STROKE TESTINGComo funciona o PST em uma vlvula esfera NA ( Normalmente Aberta ) e NF ( Normalmente Fechada )

Vlvula Normalmente Aberta

Exemplo em Vlvula Esfera

Tyco Day - Brasil 30Vlvula

Normalmente Fechada

Exemplo em Vlvula Esfera

Biffi Hidrulico

ATUADORES DE RESPOSTA RPIDASolues em acionamento para Vlvulas ESD ( Emergency Shut Down ) com SIL 3


Biffi Pneumtico

Morin Pneumtico

Biffi Eltrico

PARTIAL STROKE TESTINGComo Funciona numa Vlvula Normalmente Aberta ( NA )


MODELO DE PARTIAL STROKE TESTINGMECNICO : instalado no atuador das vlvulas


2222

34444

1111

MODELO DE PARTIAL STROKE TESTINGMECNICO : instalado no castelo das vlvulas


3

5555

MODELO DE PARTIAL STROKE TESTINGAUTOMATIZADO : PAINEL DE COMANDO OU POSICIONADOR INTELIGENTE


MODELO DE PARTIAL STROKE TESTINGELETRNICO DIGITAL : TRANSMISSOR ELETRNICO DE POSIOCOM SOLENIDE INTEGRADA E DIAGNSTICOS REMOTOS

D-EPIC


PARTIAL STROKE TESTINGD-Epic : Transmissor de posio da vlvula sem contato com a vlvula ( maior preciso e sensibilidade )

O sensor de Efeito Hall representa um significativo avano para garantir uma operao de PST

confivel e segura. No h contatos mecnicos da haste da vlvula com o

D-EPIC PST, garantindo maior


D-EPIC PST, garantindo maior preciso, confiabilidade e disponibilidade operacional,

reduzindo o custo de manuteno e permitindo percentuais mnimos de acionamento, evitando distrbios nos processos quando o SIS utiliza vlvulas normalmente abertas

PARTIAL STROKE TESTINGD-Epic : Transmissor de posio da vlvula sem contato com a vlvula ( maior preciso e sensibilidade )

Projetado para calibrao no intrusiva

LCD e Indicador Visual

Sensor de Posio sem contato com a haste da vlvula

Tyco Day - Brasil 38Teras Tecnolgicas do Petrleo

Teras Tecnolgicas do PetrleoTeras Tecnolgicas do Petrleo

Teras Tecnolgicas do Petrleo

haste da vlvula Opo de

montagem remota Sinal de sada digital e

modulante Aplicao em vlvulas

Rotativas e Lineares Protocolo HART e

Foundation Fieldbus Robusto ( invlucro

em ao inox )

PARTIAL STROKE TESTING

SEGURANA EM VLVULAS ( SIL 3 )

Display Alfanumrico( D-Epic )

CALIBRACAO E PARAMETRIZACAOPossibilidade de ser realizada internamente ou externamente ( chave magnetica )

39


39

Comandos Internos

Comandos Externos( magntico )


D-Epic : Transmissor de Posio para Montagem em vlvulas Lineares e Rotativas

Tyco Day - Brasil 40Teras Tecnolgicas do Petrleo

Teras Tecnolgicas do PetrleoTeras Tecnolgicas do Petrleo

Teras Tecnolgicas do Petrleo

Invlucro em ao inoxidvel

PARTIAL STROKE TESTINGDiagnsticos e Prognsticos das Vlvulas: Grficos, Alarmes em caso de falha e Gesto de ativos


Sistemas de Monitorao e Controle

LINHA DE PRODUTO - QUANTUMLINHA DE PRODUTO - QUANTUM

Simples Bobina (01 solenide)

Sistemas de Monitorao e Controle

Dupla Bobina / Dupla Solenide

PONTO IMPORTANTE :VLVULA SOLENIDE WESTLOCK COM RE-BREATHER(TM). IMPEDE ENTRADA DO MEIO EXTERNONA CMARA DOS ATUADORES, REDUZINDO CUSTO DE MANUTENO E RISCOS DE FALHAS


+Exauste da

13

Alimentao Pneumtica > 45 PSI

SOLENIDE CONVENCIONAL SOLENIDE CONVENCIONAL

FONTE VCC

Exauste da Bobina

Respiro do Diafragma

Respiro da Mola

Respiro do Atuador

2

1 35

Alimentao Pneumtica > 45 PSI

+

SOLENIDE FALCON II SOLENIDE FALCON II

4 2FONTE VCC

InvlucrosInvlucros Plstico de engenhariaPlstico de engenharia Alumnio Alumnio CopperCopper FreeFree Ao Inox 316Ao Inox 316

Classificao do InvlucroClassificao do Invlucro Uso Geral / No Uso Geral / No

DUPLA BOBINA / DUPLA SOLENIDEDUPLA BOBINA / DUPLA SOLENIDE

Uso Geral / No Uso Geral / No AcendvelAcendvel

Segurana AumentadaSegurana Aumentada Segurana IntrnsecaSegurana Intrnseca Prova de Exploso Prova de Exploso

TipoTipo Dupla BobinaDupla Bobina

ltima Posioltima Posio Dupla Solenide Dupla Solenide

Segurana / Segurana / DisponibilidadeDisponibilidade

SIL 3

Monitor de Posio somente

LINHA DE PRODUTO - INTELLISLINHA DE PRODUTO - INTELLIS

Sistemas de Monitorao e ControleSimples Bobina (01 solenide)

Sistemas de Monitorao e ControleDupla Bobina / Dupla Solenide

SIL 3

MONITORAO E COMANDO - INTELLISMONITORAO E COMANDO - INTELLIS

Concebido com base na Linha QuantumConcebido com base na Linha Quantum

Grande reduo com instalaoGrande reduo com instalao

Grande reduo em cabosGrande reduo em cabos

Reduo nos custos de instalaoReduo nos custos de instalao

Homologados pelos rgos Homologados pelos rgos normalizadoresnormalizadores

Implementao de Redespara automao de vlvulas

No AcendvelNo Acendvel

Segurana AumentadaSegurana Aumentada

Prova de Exploso Prova de Exploso

AS-i

MONITORAO E COMANDO - INTELLISMONITORAO E COMANDO - INTELLIS

DeviceNetFoundation Fieldbus

ModBusProfiBus

Invlucros em Plstico de Engenharia, Alumnio Invlucros em Plstico de Engenharia, Alumnio CopperCopper FreeFree e Ao Inox 316 e Ao Inox 316

SISTEMA DE MONITORAO E CONTROLESISTEMA DE MONITORAO E CONTROLE

Bobina de baixo consumo;

Certificao Inmetro da caixa de alumnio copper free;

Solenoide com certificao SIL 2 e 3;

A bobina esta abrigada dentro da caixa com mnimo IP66;

A blindagem do solenide, somente ar de instrumentao circula na

SISTEMA DE MONITORAO E CONTROLESISTEMA DE MONITORAO E CONTROLE

A blindagem do solenide, somente ar de instrumentao circula na solenoide e no atuador;

Reed Switch com 5 anos de garantia;

Protocolo ProfibusDP e FF;

SIS atua diretamente na bobinas de 125 VDC e FF troca as informaes de status e comanda o PST;



Sistemas completos

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53

Engo. Victor Venncio DiasGerente Geral de Vendas Amrica Latina

WESTLOCK

EMERGENCY SHUT DOWNPor isso o PST importantssimo para garantir a segurana das plantas e dutos

PSV

Fire Suppression

Tyco Day - Brasil 54Garantir que a vlvula vai funcionar quando requisitada pelo ESD / SIS !!!

F&G

BPCS

OBRIGADO PELA ATENO.

PERGUNTAS


Visitem nosso web site:

www.westlock.com.br

SLIDE VERDE

- DETECTAR E ELIMINAR EMISSES FUGITIVAS DE GASES EFEITO ESTUFA EM :VLVULAS, FLANGES, CONEXES, VENTS, COMPRESSORES, TURBINAS E ETC.

COMO NS DA REA DE INSTRUMENTAO E AUTOMAO PODEMOS AJUDAR A PROTEGER O MEIO AMBIENTE ???


VLVULAS, FLANGES, CONEXES, VENTS, COMPRESSORES, TURBINAS E ETC.

- COMPRAR PRODUTOS DE EMPRESAS QUE PROTEGEM O MEIO AMBIENTE

- REDUZIR O CONSUMO DE RECURSOS NATURAIS (GUA, GS NATURAL, ETC )

- COLOCAR DETECTORES DE GASES DE EFEITO ESTUFA EM SUA PLANTA

- MEDIR E REDUZIR AS EMISSES DE GASES E PARTICULADOS

- MANTER AS VLVULAS SEMPRE COM A MANUTENO EM DIA.Faa a sua parte tambm. Compartilhe conhecimento.

CONCEITOS BSICOSAbreviaes usuais em sistemas de segurana e usadas nesta apresentao

SIS Safety Instrumented SystemSIL Safety Integrity Level

PSM Process Safety ManagementRMP Risk Management Program

PHA Potential Hazardous AnalysisHAZOP HAZardous or Operability Programs


HAZOP HAZardous or Operability ProgramsOSHA Occupational Safety Health Administration

PFD avg Average Probability of Failure on DemandSFF Safe Failure Fraction

PES Programmable Electronic SystemPA - Percent Availability

MTBF Mean Time Between Failures MTTS Mean Time to Failure

MTBR Mean Time Between Repair

westlock - conceito sil aplicado de forma prática em válvulas on-off

Documents