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¿Hasta qué punto un nivel de seguridad
integral (SIL) evita falsas alarmas?

Los controladores de seguridad dependen de los transmisores/sensores para iniciar una secuencia de interrupción de proceso cuando sea estrictamente necesario. La aparición de las normas IEC 61511 e IEC 61508, además de las ANSI/ISA 84.00.01-2004, ha proporcionado a los ingenieros mejores herramientas para modelar y evaluar los diseños de sistemas de instrumentación seguros (SIS).

Los componentes empleados en sistemas de este tipo disponen de métricas SIL (Safety Integrity Level, nivel de seguridad integral) que permiten la modelación de un parámetro promedio de Probabilidad de Fallo a la Carta (PFCm) y de un Parámetro de Tiempo Medio entre Fallos ficticios (TMFf). Con ello se da un gran paso adelante para garantizar que cualquier sistema de instrumentación seguro (SIS) no sólo alcance los objetivos SIL, sino también el rendimiento esperado. Sin embargo, ¿qué permanece de la norma cuando el sensor se enfrenta a la aplicación real?

Las comprobaciones periódicas de todo sistema de instrumentación seguro se realizan para verificar que el sistema funciona según se espera. También se examinan de forma periódica las condiciones y funciones del componente o componentes del sensor. Sin embargo, es iluso pensar que una simple verificación de funciones restablece la capacidad del sensor de llevar a cabo una tarea como si estuviera recién instalado. Es más: aunque dicha comprobación puede efectivamente verificar la buena disponibilidad del SIS a responder ante condiciones poco seguras, no verifica en absoluto la susceptibilidad del SIS ante falsas alarmas.


¿Qué origina las falsas alarmas?

Revisando los cálculos del SIL, podría tratarse de una mala elección de la tecnología de un sensor, una instalación/aplicación deficiente del sensor o un mal criterio de consulta a los dispositivos. Puede tratarse de la falta de una estrategia para el control de estado de los sensores, lo que alertará a los responsables de los SIS que está surgiendo un problema en una aplicación, ya que un sensor inicia una falsa interrupción del proceso por motivos de seguridad.

La exigencia de demostrar el "uso probado" y el historial de ejecución ("probar lo declarado") de los componentes para SIS recae en el diseñador/operador. Según las normas ANSI/ISA 84, éste puede emplear componentes cuyo diseño cumpla las normas IEC 61508 y confiar en la información sobre el historial de ejecución que proporciona el fabricante, que suele proveer generalmente un tercio de los requisitos de evaluación o certificación junto con un Manual de Seguridad Funcional.

Es importante que dicho manual refleje en alguna nota que el equipo, el software y los procesos de modificación han sido evaluados sobre la base de un uso probado anterior. De este modo, los operadores pueden despreocuparse de la tarea de supervisar los cambios de hardware, software y piezas de repuesto que se suceden a lo largo del ciclo de vida de un componente particular. El fabricante se encarga de ello.


Impacto en la ejecución de los sensores

Para el controlador de seguridad, los parámetros PFC y TMFe conciernen al 100% de la ejecución. En lo que respecta a sensores y actuadores, los parámetros PFC y TMFe, según IEC 61508, sólo pueden concernir a la ejecución segura de los equipos mismos, pero no a su ejecución en una aplicación determinada. La forma y los materiales de construcción, por ejemplo, no se contemplan en una evaluación FMEDA de SIL. Es más, se asume una integración limpia con el proceso.

La verdadera ejecución de un sensor, sin embargo, viene determinada por influencias que no están cubiertas por las certificaciones de los equipos SIL IEC 61508. En necesario considerar factores de aplicabilidad e instalación. La norma ANSI/ISA 84.00.01-2004 establece que es responsabilidad de los fabricantes/operadores de SIS y se prolonga durante todo el ciclo de vida de la instalación de esta última. Ellos son los responsables de determinar qué impacto en los parámetros PFCm y TMFe tienen el hardware de interfaz sensor-a-proceso (es decir, de las tuberías de impulso, juntas remotas, etc.) o la aplicación o instalación específicas (fallos en la transferencia de información correcta debidos al conexionado, adherencias en el proceso o corrosión).


Impacto de la tecnología de sensores

Examinamos los siguientes equipos de medición evaluados según FMEDA que utilizan las diferentes tecnologías de medición que se consideran para una función de seguridad de los instrumentos ante reboses (SIF, Safety Instrumented Function).

Incluso si todos contribuyen del mismo modo desde el punto de vista del SIL, el costo en la ejecución y el ciclo de vida de un proceso particular difiere considerablemente en cada aplicación.

Cada uno conlleva un costo de instalación, de comprobación y, todavía más importante, diferentes capacidades de tratar con entornos que influyan en sus funciones. Cada equipo contribuye de un modo determinado al Tiempo Medio entre Fallos ficticios (TMFt). En una instalación concreta, la contribución real al TMFe puede ser muy diferente de la TMFe prevista debido a las influencias del proceso en el propio equipo de medición. Una contribución ponderada de esta última de más de 20 años para un sensor, puede en realidad llegar a quedar reducida a unos pocos meses.

Considérese un sistema de seguridad (SIS) ante reboses con transmisores de presión certificados según IEC 61508 que se empleen para medir el nivel hidrostático.

Las adherencias del material de proceso a los diafragmas del sensor de presión o a la conexión al tubo de impulso debidas a variaciones o alteraciones de proceso menores pueden llevar a la salida de un transmisor de presión a un punto en que la lógica de su controlador interprete las respuestas como una falsa alarma.

El mismo sistema de seguridad ante reboses SIS con transmisores de nivel TDR certificados según IEC 61508 con los mismos parámetros SIL puede presentar una resistencia superior a estas adherencias y una mayor resistencia a falsas alarmas.

Algunos proveedores suministran sensores certificados según IEC 61508 como norma en todas sus ofertas de productos. Una clase de sensor/transmisor tanto para sistemas básicos de control de procesos (BPCS) como para sistemas de seguridad para instrumentos (SIS) permite transferir experiencia confidencialmente entre sensores en cualquier momento de un servicio BPCS a un servicio SIS. Durante todo el ciclo de vida de los SIS en una instalación, el empleo de un sensor/transmisor común BPCS y SIS puede ayudar a reducir los costos debido al ciclo de vida.

Normas de seguridad generales

IEC 61508 - Norma internacional que cubre las responsabilidades de los fabricantes y proveedores de equipos SIS.

IEC 61511 – Norma internacional que cubre las responsabilidades de los fabricantes, usuarios e integradores SIS.

ANSI/ISA 84.01-1996 – Norma estadounidense que cubre las responsabilidades de los fabricantes de sistemas, usuarios e integradores SIS reconocida por la organización OSHA como una "norma de consenso nacional" y "de acuerdo con las buenas prácticas de ingeniería" tal como define OSHA 1910.

ANSI/ISA 84.00.01-2004 (IEC 61511 Mod) – Norma internacional que establece requisitos para la especificación, diseño, instalación, manejo y mantenimiento de un sistema de instrumentación seguro en tanto que sucesora de ANSI/ISA 84.01-1996 con una cláusula de "antecesor".

Colaboración técnica de Endress+Hauser
www.cl.endress.comwww.e-direct.cl
Enero 2009
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Comentarios acerca de este artículo
Sergio Victorica A I.M.P. Salamanca, Gto. (02/12/2012)
Me parecio acertado el argumento sobre las verificaciones periodicas a los SIS.
Saludos Sergio Victorica A.
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