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Universidade Federal da BahiaDezembro 2013Palestrante: Erick Garcia, CFSE, CMRP

SistemasInstrumentados de Segurança

• Conceitos básicos de SIS• Conceitos básicos de risco• Noções de determinação de SIL• Normas• Tecnologias• Noções de cálculo de SIF• O quê precisamos evitar

Agenda

• Engenheiro especialista de projetos de instrumentação na Braskem.

• Atua há 26 anos da indústria petroquímica nas áreas de projetos, manutenção e confiabilidade de instrumentação e automação.

• Certificados internacionais em confiabilidade e em segurança funcional (IEC 61511).

• Facilitador de análises de riscos (HAZOP, LOPA, SIL) e de estudos de confiabilidade (RCM).

www.linkedin.com/in/ejbgarcia

Palestrante Erick Garcia

O quê é um SIS?

Conceitos Básicos de SIS

Conceito de SIS segundo a norma IEC 61511Definição“Um sistema instrumentado de segurança serve para implementar uma ou mais funções instrumentadas de segurança. Um SIS é composto de qualquer combinação de sensor(es), unidade(s) de processamento e elemento(s) final(is).”

Conceitos Básicos de SIS

Conceito de SIS segundo a norma IEC 61511Função

• Automaticamente levar o processo industrial para uma situação segura quando condições específicas são violadas;

• Permitir que o processo continue em operação de maneira segura quando condições específicas assim o permitam (condições permissivas); ou

• Atuar de forma a minimizar as consequências de um risco industrial que se manifeste.

Conceitos Básicos de SIS

SIS x BPCS

IEC-61511

•11.2.10 - A device used to perform part of a safety instrumented function shall not be used for basic process control purposes, where a failure of that device results in a failure of the basic process control function which causes a demand on the safety instrumented function, unless an analysis has been carried out to confirm that the overall risk is acceptable.

Conceitos Básicos de SIS

Conceitos Básicos de SIS

O quê é risco?

Conceitos Básicos de Risco

Risco =Perigo

Salvaguardas

Conceitos Básicos de Risco

Segurança por Camadas de Proteção

Conceitos Básicos de Risco

Segurança por Camadas de Proteção Consequência

Frequência

Conceitos Básicos de Risco

Exemplo de Matriz de Risco

Conceitos Básicos de Risco

• Matriz de Risco• Exemplo de Fator Frequência para Nível de Risco

Conceitos Básicos de Risco

• Matriz de Risco• Exemplo de Fator Severidade para Nível de Risco

Conceitos Básicos de Risco

• Estudo de HAZOP (Hazard and Operability)

Conceitos Básicos de Risco

• Estudo de HAZOP (Hazard and Operability)

Conceitos Básicos de Risco

SIL – Safety Integrity LevelNormas requerem que todas as empresas determinem qual o objetivo do Nível de Integridade de Segurança (SIL) para todas as aplicações de Sistemas Instrumentados de Seguranças (SIS).

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise qualitativa

• Método Gráfico

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise qualitativa

• Método Gráfico

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise qualitativa

• Método Gráfico

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise qualitativa

• Método Gráfico

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise qualitativa

• Método Gráfico

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise qualitativa

• Método Gráfico

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise qualitativa

• Método Gráfico

Conceitos Básicos de Risco

• Determinação do SIL • Análise semi-quantitativa

• LOPA (Layers Of Protection Analysis)

Conceitos Básicos de Risco

• IEC-61511 - Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector

• IEC-61508 - Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems

• ANSI/ISA-S84.01-1996 - Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries

• ISA S-91.01 (BPCS)• IEC 61513 (nuclear power plants)• IEC 62061 (machinery)• IEC 61800-5-2 (power drive systems)

Normas Aplicáveis

Conceito de SIS segundo a norma IEC 61511– Definição: um sistema instrumentado de segurança serve para

implementar uma ou mais Funções Instrumentadas de Segurança. Um SIS é composto de qualquer combinação de sensor(es), unidade(s) de processamento e elemento(s) final(is).

– Função:– Automaticamente levar o processo industrial para uma situação segura

quando condições específicas são violadas;– Permitir que o processo continue em operação de maneira segura quando

condições específicas assim o permitam (condições permissivas); ou– Atuar de forma a minimizar as conseqüências de um risco industrial que se

manifeste.

Conceitos Básicos de SIS

Funções Instrumentadas de Segurança: uma função para cada evento

Determina-se o SIL para cada SIF

Conceitos Básicos de SIS

• Probabilidade de Falha sob Demanda (PFDavg)

SIL loop = PFDavg Sensor + PFDavg Lógica + PFDavg Atuador

Conceitos Básicos de SIS

SIL – Safety Integrity LevelNormas requerem que todas as empresas determinem qual o objetivo do Nível de Integridade de Segurança (SIL) para todas as aplicações de Sistemas Instrumentados de Seguranças (SIS).

Conceitos Básicos de Risco

Silver© exida

Conceitos Básicos de Risco

Tecnologias• Probabilidade de Falha sob Demanda (PFDavg)

SIL loop = PFDavg Sensor + PFDavg Lógica + PFDavg Atuador

Tecnologias• Sensores

• Transmissor x Chave• Pressão

• Capacitivo, silício ressonante, pressostato, etc...

• Temperatura• Termopar, RTD, termostato , etc...

• Nível• Capacitivo, radar, ultrassônico, vibratória, bóia,

etc...

• Vazão• Placa de orifício, mássico, vortex, chave, etc...

• Proximidade• Etc...

• Transmissores

Tecnologias

Tecnologias• Lógica

• Relés eletromecânicos• Relés de estado sólido• Controlador Lógico Programável de uso

geral (CLP)• Controlador Lógico Programável de

Segurança (CLP)• Simplex• Dual• TMR

Tecnologias• Lógica

Tecnologias• Elementos Finais (Falha segura)

• Válvulas on-off• Esfera, borboleta, axial, etc...

• Solenóides• Bobinas duplas, simples, 125Vdc x 24 Vdc, low

power, etc...• Atuadores

• Pneumáticos, motorizados, hidráulicos, etc...

• Motores• Parada, acionamento, etc...

• Etc...

• Elementos Finais

Tecnologias

Tecnologias

Certificados: FMEDA, “Proven in Use”, IEC 61508

Tecnologias

Certificados

Tecnologias

Arquiteturas

Noções de cálculo de SIF

Árvore de Falhas

Probabilidade de Falha na Demanda de uma SIF

Cálculo PFDavg

Noções de cálculo de SIF

Diagrama de Blocos de confiabilidade

Noções de cálculo de SIF

Arquitetura 1oo2

Probabilidade de Falha sob Demanda

Onde:

RT – tempo de reparo

CPT – fator de cobertura de diagnóstico

TI – intervalo de teste funcionais

LT – tempo de campanha

Noções de cálculo de SIF

Arquitetura 2oo3

Probabilidade de Falha sob Demanda

Noções de cálculo de SIF

Modelos Markov

Cálculo PFDavg

Noções de cálculo de SIF

Noções de cálculo de SIF

Porque instalar um SIS?

O quê queremos evitar?Flixborough, Reino Unido, 197428 mortos no local36 feridos no local56 feridos fora da unidadeUS$ 170 M em danos locaisOs danos na vizinhança alcançaram 8 milhas e mais de 2400 casas, lojas e indústrias

Seveso, Itália, 1976Ocorreram danos pessoais pequenos e umsério acidente ambiental.4 Km quadrados de terra agriculturável foram esterilizados por vários anos.

Bhopal, Índia, 1984Impacto catastrófico na comunidade vizinha- 2500 mortes- 200.000 feridos

Plataforma Deepwater Horizon, Golfo México, 201011 mortos no local.17 feridos no local.Considerado o maior derrame acidental de óleo na história da indústria do petróleo.O poço vazou por 87 dias antesser fechado.O vazamento total é estimado em 780.000 m³.

O quê queremos evitar?

Buncefield, Reino Unido, 200540 feridos no local.O fogo queimou por vários dias, destruindo a maior parte do site e emitindo grandes nuvens de fumaça na atmosfera.O julgamento foi concluído em julho de 2010 com cinco empresas consideradas culpadas e condenadas a pagar um total de £ 9,5 milhões em multas. Um relatório publicado em fevereiro de 2011 concluiu que falhas na gestão de segurança foram a causa do desastre.

O quê queremos evitar?

Refinaria BP, Texas City 200515 mortos no local.170 feridos no local.Falha em instrumento de medição denível da fracionadora de gasolina.

O quê queremos evitar?

Dúvidas?

Obrigado!Erick Garcia, CFSE, CMRPwww.linkedin.com/in/ejbgarcia erickjb.garcia@gmail.com