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1 Eng. Luiz Franco Gerente Geral Westlock America Latina Mail : 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

2 TYCO International Soluções Confiáveis e Seguras para o seu Negócio -Uma empresa Global -Presença Local -Marcas líderes de mercado -Estado da arte em tecnologia -Compromisso com o meio ambiente -Investimentos em P&D no Brasil -Presente no seu dia-a-dia -Negócios de USD 17,2 B em Sempre uma boa alternativa

3 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!!!

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

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

6 SEGURANÇA EM PLANTA INDUSTRIAL Camadas de Proteção analisadas em um processo industrial

7 CONCEITOS BÁSICOS De Sistemas Instrumentados de Segurança ( SIS ) SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANÇA

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 Quebra vácuo Emergency Shut Down Manuais

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 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

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.

12 CONCEITOS BÁSICOS De Sistemas Instrumentados de Segurança ( SIS ) e Sistema Básico de Controle de Processos 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 Graus de Risco

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

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. É o mesmo que usar a tecnologia de 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 = PFD EP + PFD L + PFD EF PFD EP + PFD L + 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

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 = λ x t/2 λ : dangerous failure rate t : test interval (year) SIL3 TYCO Valve/Actuator + SIL3 Westlock PST = SIL3 3 PFD = PFD = PFD = SIL3 TYCO Valve/Actuator + SIL3 Accessory B = Devemos prestar atenção especial nos acessórios! PFD = SIL2 PFD = 12 PFD = 10000

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

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

25 exemplo de cálculo 2/3 Definição de PFD avg : PFD avg = DC x λ D sol x (MTTR x TI PS / 2) + (1 - DC) x λ D sol * TI FS / 2) PFD avg = Probability Média de Falha da Demanda D C = Cobertura do diagnóstico λ D 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.

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 ś.

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 ś, reduzindo consideravelmente a probabilidade de falhas.

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 years 1.74 x years 2.32 x years 2.91 x WESTLOCK

30 PFD avg x test interval avg 0, ,0001 0,001 0,01 0,1 1 SIL 4 SIL 3 SIL 2 SIL 1 SIL 0 falcon solenoid Test Interval

31 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 Normalmente Fechada

32 ATUADORES DE RESPOSTA RÁPIDA Soluções em acionamento para Válvulas ESD ( Emergency Shut Down ) com SIL 3 Biffi Hidráulico Biffi Pneumático Biffi Elétrico Morin Pneumático

33 PARTIAL STROKE TESTING Como Funciona numa Válvula Normalmente Aberta ( NA )

34 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING MECÂNICO : instalado no atuador das válvulas

35 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING MECÂNICO : instalado no castelo das válvulas

36 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING AUTOMATIZADO : PAINEL DE COMANDO OU POSICIONADOR INTELIGENTE

37 MODELO DE PARTIAL STROKE TESTING ELETRÔNICO DIGITAL : TRANSMISSOR ELETRÔNICO DE POSIÇÃO COM SOLENÓIDE INTEGRADA E DIAGNÓSTICOS REMOTOS D-EPIC 37

38 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

39 PARTIAL STROKE TESTING D-Epic : Transmissor de posição da válvula sem contato com a válvula ( maior precisão e sensibilidade ) 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 ) Terças Tecnológicas do Petróleo

40 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 ) 40

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

42 PARTIAL STROKE TESTING Diagnósticos e Prognósticos das Válvulas: Gráficos, Alarmes em caso de falha e Gestão de ativos

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

44 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

45 SOLENÓIDE CONVENCIONAL Alimentação Pneumática > 45 PSI 3 1 Exauste da Bobina FONTE VCC Respiro do Diafragma 2 Respiro do Atuador Respiro da Mola

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

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 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 DeviceNet ModBus Foundation Fieldbus ProfiBus AS-i

51 Invólucros em Plástico de Engenharia, Alumínio Copper Free e Aço Inox 316

52 MONITORAMENTO REMOTO DAS VÁLVULAS OS SISTEMAS DA TYCO POSSIBILITAM MONITORAMENTO REMOTO DAS VÁLVULAS ESD LAN LAN Comando de PST LAN Rede Industrial -

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

54 OBRIGADO PELA ATENÇÃO. PERGUNTAS Visitem nosso web site:

qw7w Eng. Luiz Franco Gerente Geral Westlock America Latina Mail : lfranco@westlock.com.br Cel : +55 11 7645 3355 Tyco Day - Brasil 1

qw7w Eng. Luiz Franco Gerente Geral Westlock America Latina Mail : lfranco@westlock.com.br Cel : +55 11 7645 3355 Tyco Day - Brasil 1 qw7w Eng. Luiz Franco Gerente Geral Westlock America Latina Mail : lfranco@westlock.com.br Cel : +55 11 7645 3355 Conceito SIL aplicado de forma pratica em válvulas On / Off SIS Sistema Instrumentado de

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