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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 [email protected]