qw7w Eng. Luiz Franco Gerente Geral Westlock America Latina Mail : lfranco@westlock.com.br Cel : Tyco Day - Brasil 1

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1 qw7w Eng. Luiz Franco Gerente Geral Westlock America Latina Mail : lfranco@westlock.com.br Cel : Conceito SIL aplicado de forma pratica em válvulas On / Off SIS Sistema Instrumentado de Segurança PST Partial Stroke Testing Sistema de Monitoração Digital de Válvulas Tyco Day - Brasil 1

2 WESTLOCK CONTROLS Automação de Válvulas para Controle de Processos e Sistemas de Segurança UMA EMPRESA DO GRUPO TYCO COM ATUAÇÃO INDEPENDENTE E FÁBRICA NO BRASIL ATENDENDO TODA AMÉRICA LATINA. EXPORTANDO TECNOLOGIA PARA PAISES DE TODO PLANETA!!! Tyco Day - Brasil 2

3 ALGUMAS MARCAS TYCO INTERNATIONAL Estamos presente em todas as áreas relativas a segurança comercial, predial e industrial SIS / F&G / HIPPS / onshore / offshore / detecção, alarme e supressão a fogo, CFTV, Controle de Acessos Tyco Day - Brasil 3

4 SEGURANÇA EM PROCESSOS INDUSTRIAIS Atuadores SIL 3 e Partial Stroke Testing ( PST ) CAMADAS DE SEGURANÇA Tyco Day - Brasil 4

5 PORQUE DEVEMOS INVESTIR EM SEGURANÇA!!! Sensores + Lógica + ELEMENTOS FINAIS O grande fator: A Lei de Murphy! Se algo puder dar errado, dará! Mr Joseph Murphy Qualquer processo tem suas funções específicas, mas......devido à Lei de Murphy, temos que incluir funções adicionais, para reduzir o risco de que ocorra alguma falha no sistema que possa Danificar ou Destruir bens, ou ainda, ferir / matar pessoas Tyco Day - Brasil 5

6 SEGURANÇA EM PLANTA INDUSTRIAL Camadas de Proteção analisadas em um processo industrial Tyco Day - Brasil 6

7 CONCEITOS BÁSICOS De Sistemas Instrumentados de Segurança ( SIS ) SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANÇA Tyco Day - Brasil 7

8 TIPOS DE VÁLVULAS Existe uma grande variedade de válvulas e aplicações: Nosso foco nesta apresentação são as válvulas ESD Controle On-off automatizada Segurança / Alívio Auto-operadas Emergency Shut Down Tyco Day - Brasil 8 Manuais Quebra vácuo

9 SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANÇA ( SIS ) Sensores, Lógica e Elemento Final formam uma corrente onde não pode haver um ponto fraco Uma corrente é tão forte quanto seu elo mais fraco Tyco Day - Brasil 9 a válvula é um ELO importante

10 CONCEITOS BÁSICOS De Nivel de Integridade de Segurança / Safety Integrity Level ( SIL ) Métodos p/ determinação do SIL - HAZOP modificado - Análise Exclusiva de Conseqüências - Matriz de Risco - Gráfico de Risco - Avaliação Quantitativa - Decisão Corporativa Tyco Day - Brasil 10

11 CONCEITOS BÁSICOS De Nivel de Integridade de Segurança / Safety Integrity Level ( SIL ) SIL representa um nível de probabilidade máxima de ocorrência de um acidente, admitido para uma planta ou função. Seu nível é definido através de métodos de avaliação contingencial PFD avg exprime a probabilidade média de que um equipamento falhe de forma comprometedora, quando solicitado. Deve ser a menor possível Deve ser compatível com o SIL pretendido. Tyco Day - Brasil 11

12 CONCEITOS BÁSICOS De Sistemas Instrumentados de Segurança ( SIS ) e Sistema Básico de Controle de Processos Tyco Day - Brasil 12 Segurança Totalmente baseada no PLC de segurança + Transmissor de Posição com Solenóide SIL 3 ( PST ) + Atuador SIL 3 ( não está ligado numa malha de BPCS comum e vulnerável a falhas )

13 CONCEITOS BÁSICOS Classificação de Riscos Lucros Cessantes Danos Materiais Âmbito da Empresa Âmbito da Comunidade Lesões a Pessoas Morte de Pessoas Graus de Risco Tyco Day - Brasil 13

14 Classificando os Riscos Impacto Catastrófico sobre a Comunidade Impacto sobre os Empregados e sobre a Comunidade Danos Importantes sobre Propriedades e Produção. Possíveis ferimentos a Empregados. Danos Menores a Propriedades e à Produção Graus de Risco

15 Associando Probabilidades 99.99%. 99.9%. 99%. 90%. Impacto Catastrófico sobre a Comunidade Impacto sobre os Empregados e sobre a Comunidade Danos Importantes sobre Propriedades e Produção. Possíveis ferimentos a Empregados. Danos Menores a Propriedades e à Produção Percentual de Disponibilidade dos Dispositivos Graus de Risco

16 Associando Probabilidades 99.99%. 0.01%. 99.9%. 0.1%. 99%. 1%. 90%. 10%. Impacto Catastrófico sobre a Comunidade Impacto sobre os Empregados e sobre a Comunidade Danos Importantes sobre Propriedades e Produção. Possíveis ferimentos a Empregados. Danos Menores a Propriedades e à Produção Percentual de Disponibilidade dos Dispositivos Probabilidade de Falha dos Dispositivos na demanda PFD avg Graus de Risco

17 Definindo os Padrões Impacto Catastrófico sobre a Comunidade Impacto sobre os Empregados e sobre a Comunidade Danos Importantes sobre Propriedades e Produção. Possíveis ferimentos a Empregados. Danos Menores a Propriedades e à Produção Percentual de Disponibilidade Probabilidade de Falha na demanda ANSI/ISA S84.01 IEC Graus de Risco PFD avg SIL

18 ANSI/ISA x IEC x TÜV x DIN % 0.001% AK %. 0.01%. 4. AK %. 0.1% AK6 AK %. 1% AK4 AK %. 10% AK2 AK1 2 1 Percentual de Disponibilidade dos Dispositivos Probability of Failure on Demand ANSI/ISA S84.01 IEC TUV Class DIN V PFDavg SIL TUV

19 CONCEITOS BÁSICOS Classificação de Riscos Tyco Day - Brasil 19

20 EMERGENCY SHUT DOWN Arquiteturas de Sistemas de ESD : Topologias usuais no mercado...mas todas terminam numa Válvula!!! Ter um ESD com uma válvula convencional NÃO oferece a segurança desejada. Tyco Day - Brasil É o mesmo que usar a tecnologia de20 forma não muito apropriada

21 SEGURANÇA EM VÁLVULAS Para sistemas de ESD ( Emergency Shut Down ) em Refinarias, Plataformas, Dutos e Indústrias em geral PFD SIS = Σ PFD EP + Σ PFD L + Σ PFD EF Σ PFD EP + Σ PFD L + Σ PFD EF = PFD SIS 0, , ,05 = 0,0555 SIL2 SIL3 SIL1 = ( SIL 1 ) Solução: Utilização de uma válvula convencional UMA ou com VÁLVULA acessório CERTIFICADA de PFD inadequado SIL 3 COM PST Tyco Day - Brasil 21

22 A IMPORTÂNCIA DA PFD avg Para sistemas de ESD ( Emergency Shut Down ) em Refinarias, Plataformas, Dutos e Indústrias em geral SIL3: PFD = to PFD PFD = λ x t/2 λ : dangerous failure rate t : test interval (year) SIL3 SIL3 = TYCO Westlock PST Valve/Actuator + SIL3 PFD = PFD = PFD = SIL3 TYCO SIL3 + Accessory = Valve/Actuator B Devemos prestar atenção especial nos acessórios! PFD = SIL2 PFD = 12 PFD = Tyco Day - Brasil 22

23 ATENÇÃO ESPECIAL PARA AS VÁLVULAS Muitas vezes os Elementos Finais não recebem muita atenção e isso é muito perigoso Tyco Day - Brasil 23

24 CONCEITOS BÁSICOS Determinação de PFD avg Probabilidade combinada dos vários equipamentos, tendo em conta, para cada um: PFD avg = f{ MTBF d ; TI; MTTR } PFD avg = Probabilidade Média de Falha na Demanda MTBFd = Tempo Médio Entre Falhas perigosas MTTR = Tempo Médio de Reparo TI = Intervalo entre Testes Tyco Day - Brasil 24

25 Definição de PFD avg : exemplo de cálculo 2/3 PFD avg = DC x λ D sol x (MTTR x TI PS / 2) + (1 - DC) x λ D sol * TI FS / 2) solenóides falcon PFD avg = Probability Média de Falha da Demanda D C = Cobertura do diagnóstico λ D sol = Freqüência de Falhas de Risco (falhas / ano) TI PS = Intervalo entre Testes (Partial Stroke) TI FS = Intervalo entre Testes (Full Stroke) MTTR = Tempo Médio de Reparo WESTLOCK WESTLOCK

26 PARTIAL STROKE TESTING Gerenciamento remoto das válvulas dos sistemas de Emergency Shut Down Partial Stroke Testing - é um dispositivo que permite o teste full stroke da solenóide e o teste partial stroke da válvula de shutoff (por exemplo, fazendo-a a movimentar-se de 100% de abertura para 80%),um tanto que permite saber que ela não está emperrada ou com algum outro problema operacional, sem afetar significativamente o fluxo. Permite testar a válvula sem necessidade de fechamento total e, portanto, sem efetuar shutdowns freqüentes. Tyco Day - Brasil 26

27 PARTIAL STROKE TESTING Porque o Partial Stroke Testing é fundamental para garantir a segurança de sua planta ou duto? Válvulas Shutoff permanecem abertas ou fechadas por longos períodos e cada vez mais devem atender aos requerimentos dos processos e sistemas de segurança para que fiquem mais tempo ainda sem ser acionadas. O principal tipo de falha em válvulas tem sido o travamento. ( ou seja, numa situação REAL de emergência, a válvula não funcionaria ) Se uma válvula é parte de um SIS, ela é o item que mais contribui (~70%) para o indesejável aumento do PFD avg ou tem o impacto mais negativo sobre a redução de risco a ser atingida pelo SIS. Para garantir que as válvulas de shutoff não estão travadas e para evitar testes periódicos in-loco ( manuais ), o D-EPIC PST da Westlock constitui uma ferramenta fundamental para garantir as malhas dos SIS s. Tyco Day - Brasil 27

28 PARTIAL STROKE TESTING Porque o Partial Stroke Testing é fundamental para garantir a segurança de sua planta ou duto? Partial Stroke Testing produz uma significante redução da PFDavg ( Média da Probabilidade de Falha sob Demanda ) dos elementos finais de controle. O Auto-teste constante da solenóide, da eletrônica ( hardware e software ) e verificação do status da válvula formam uma combinação eficiente para garantir o desempenho dos SIS s, reduzindo consideravelmente a probabilidade de falhas. Tyco Day - Brasil 28

29 Test Interval PFD avg 168 hours (weekly) 1.12 x hours (monthly) 4.85 x horas (quarterly) 1.45 x horas (semi-annual) 2.91 x year 5.81 x years 1.16 x falcon solenoids 3 years 1.74 x years 2.32 x years 2.91 x WESTLOCK

30 PARTIAL STROKE TESTING Como funciona o PST em uma válvula esfera NA ( Normalmente Aberta ) e NF ( Normalmente Fechada ) Válvula Normalmente Aberta Exemplo em Válvula Esfera Válvula Tyco Day - Brasil 30 Normalmente Fechada

31 ATUADORES DE RESPOSTA RÁPIDA Soluções em acionamento para Válvulas ESD ( Emergency Shut Down ) com SIL 3 Biffi Hidráulico Biffi Pneumático Biffi Elétrico Morin Pneumático Tyco Day - Brasil 31

32 PARTIAL STROKE TESTING Como Funciona numa Válvula Normalmente Aberta ( NA ) Tyco Day - Brasil 32

33 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING MECÂNICO : instalado no atuador das válvulas Tyco Day - Brasil 33

34 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING MECÂNICO : instalado no castelo das válvulas Tyco Day - Brasil 34

35 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING AUTOMATIZADO : PAINEL DE COMANDO OU POSICIONADOR INTELIGENTE Tyco Day - Brasil 35

36 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING ELETRÔNICO DIGITAL : TRANSMISSOR ELETRÔNICO DE POSIÇÃO COM SOLENÓIDE INTEGRADA E DIAGNÓSTICOS REMOTOS D-EPIC Tyco Day - Brasil 36 36

37 PARTIAL STROKE TESTING D-Epic : Transmissor de posição da válvula sem contato com a válvula ( maior precisão e sensibilidade ) O sensor de Efeito Hall representa um significativo avanço para garantir uma operação de PST confiável e segura. Não há contatos mecânicos da haste da válvula com o D-EPIC PST, garantindo maior precisão, confiabilidade e disponibilidade operacional, reduzindo o custo de manutenção e permitindo percentuais mínimos de acionamento, evitando distúrbios nos processos quando o SIS utiliza válvulas normalmente abertas Tyco Day - Brasil 37

38 PARTIAL STROKE TESTING D-Epic : Transmissor de posição da válvula sem contato com a válvula ( maior precisão e sensibilidade ) Terças Tecnológicas do Petróleo Projetado para calibração não intrusiva LCD e Indicador Visual Sensor de Posição sem contato com a haste da válvula Opção de montagem remota Sinal de saída digital e modulante Aplicação em válvulas Rotativas e Lineares Protocolo HART e Foundation Fieldbus Robusto ( invólucro em aço inox ) Tyco Day - Brasil 38

39 CALIBRACAO E PARAMETRIZACAO Possibilidade de ser realizada internamente ou externamente ( chave magnetica ) Display Alfanumérico PARTIAL STROKE TESTING ( D-Epic ) SEGURANÇA EM VÁLVULAS ( SIL 3 ) Comandos Internos Comandos Externos ( magnético ) 39

40 PARTIAL STROKE TESTING D-Epic : Transmissor de Posição para Montagem em válvulas Lineares e Rotativas Terças Tecnológicas do Petróleo Tyco Day - Brasil 40 Invólucro em aço inoxidável

41 PARTIAL STROKE TESTING Diagnósticos e Prognósticos das Válvulas: Gráficos, Alarmes em caso de falha e Gestão de ativos Tyco Day - Brasil 41

42 LINHA DE PRODUTO - QUANTUM Sistemas de Monitoração e Controle Simples Bobina (01 solenóide) Sistemas de Monitoração e Controle Dupla Bobina / Dupla Solenóide

43 PONTO IMPORTANTE : VÁLVULA SOLENÓIDE WESTLOCK COM RE-BREATHER(TM). IMPEDE ENTRADA DO MEIO EXTERNO NA CÂMARA DOS ATUADORES, REDUZINDO CUSTO DE MANUTENÇÃO E RISCOS DE FALHAS Tyco Day - Brasil 43

44 SOLENÓIDE CONVENCIONAL Alimentação Pneumática > 45 PSI Exauste da Bobina FONTE VCC Respiro do Diafragma 2 Respiro do Atuador Respiro da Mola

45 SOLENÓIDE FALCON II Alimentação Pneumática > 45 PSI FONTE VCC 4 2

46 DUPLA BOBINA / DUPLA SOLENÓIDE Invólucros Plástico de engenharia Alumínio Copper Free Aço Inox 316 Classificação do Invólucro Tipo Uso Geral / Não Acendível Segurança Aumentada Segurança Intrínseca À Prova de Explosão Dupla Bobina Última Posição Dupla Solenóide Segurança / Disponibilidade SIL 3

47 LINHA DE PRODUTO - INTELLIS Monitor de Posição somente Sistemas de Monitoração e Controle Simples Bobina (01 solenóide) Sistemas de Monitoração e Controle Dupla Bobina / Dupla Solenóide

48 MONITORAÇÃO E COMANDO - INTELLIS SIL 3 Concebido com base na Linha Quantum Grande redução com instalação Grande redução em cabos Redução nos custos de instalação Homologados pelos órgãos normalizadores

49 Implementação de Redes para automação de válvulas

50 MONITORAÇÃO E COMANDO - INTELLIS Não Acendível Segurança Aumentada À Prova de Explosão DeviceNet ModBus Foundation Fieldbus ProfiBus AS-i

51 SISTEMA DE MONITORAÇÃO E CONTROLE Invólucros em Plástico de Engenharia, Alumínio Copper Free e Aço Inox 316

52 SISTEMA DE MONITORAÇÃO E CONTROLE Bobina de baixo consumo; Certificação Inmetro da caixa de alumínio copper free ; Solenoide com certificação SIL 2 e 3; A bobina esta abrigada dentro da caixa com mínimo IP66; A blindagem do solenóide, somente ar de instrumentação 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 informações de status e comanda o PST;

53 Sistemas completos PARTIAL STROKE TESTING SEGURANÇA EM VÁLVULAS ( SIL 3 ) Engo. Victor Venâncio Dias Gerente Geral de Vendas América Latina WESTLOCK 53

54 EMERGENCY SHUT DOWN Por isso o PST é importantíssimo para garantir a segurança das plantas e dutos Fire Suppression PSV F&G BPCS Tyco Day - Brasil 54 Garantir que a válvula vai funcionar quando requisitada pelo ESD / SIS!!!

55 OBRIGADO PELA ATENÇÃO. PERGUNTAS Visitem nosso web site: Tyco Day - Brasil 55

56 SLIDE VERDE COMO NÓS DA ÁREA DE INSTRUMENTAÇÃO E AUTOMAÇÃO PODEMOS AJUDAR A PROTEGER O MEIO AMBIENTE??? - DETECTAR E ELIMINAR EMISSÕES FUGITIVAS DE GASES EFEITO ESTUFA EM : VÁLVULAS, FLANGES, CONEXÕES, VENTS, COMPRESSORES, TURBINAS E ETC. - COMPRAR PRODUTOS DE EMPRESAS QUE PROTEGEM O MEIO AMBIENTE - REDUZIR O CONSUMO DE RECURSOS NATURAIS (ÁGUA, GÁS NATURAL, ETC ) - COLOCAR DETECTORES DE GASES DE EFEITO ESTUFA EM SUA PLANTA - MEDIR E REDUZIR AS EMISSÕES DE GASES E PARTICULADOS - MANTER AS VÁLVULAS SEMPRE COM A MANUTENÇÃO EM DIA. Tyco Day - Brasil 56 Faça a sua parte também. Compartilhe conhecimento.

57 CONCEITOS BÁSICOS Abreviações usuais em sistemas de segurança e usadas nesta apresentação SIS Safety Instrumented System SIL Safety Integrity Level PSM Process Safety Management RMP Risk Management Program PHA Potential Hazardous Analysis HAZOP HAZardous or Operability Programs OSHA Occupational Safety Health Administration PFD avg Average Probability of Failure on Demand SFF Safe Failure Fraction PES Programmable Electronic System PA - Percent Availability MTBF Mean Time Between Failures MTTS Mean Time to Failure MTBR Mean Time Between Repair Tyco Day - Brasil 57