Seu sistema com instrumentos de segurança atual está de acordo com os padrões de hoje?

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1 Seu sistema com instrumentos de segurança atual está de acordo com os padrões de hoje? A OSHA estima que instalações estejam cobertas pela regulamentação de Gestão de segurança do processo de produtos químicos de alta periculosidade. Isso inclui instalações com libras ou mais de materiais inflamáveis e determinados níveis de material tóxico. Seriam as indústrias de petróleo e gás, química e petroquímica. A segurança do processo é a maior preocupação para qualquer um que trabalhe em uma instalação de processo. Estima-se que instalações cobertas pela regulamentação da Gestão de segurança do processo de produtos químicos de alta periculosidade da OSHA (Agência de segurança e saúde ocupacional) provavelmente terão sistemas com instrumentos de segurança (SIS), também conhecidos como sistemas de encerramento de emergência. Ao longo das décadas, as indústrias de processo têm utilizado diferentes formas de segurança baseadas no que estava disponível no mercado. Os relés têm sido utilizados em aplicações de segurança desde os anos Sistemas de estado sólido, que não utilizam software, foram desenvolvidos para substituir os relés e têm sido utilizados em aplicações de segurança desde os anos Os controladores lógicos programáveis (CLPs), que utilizam software, foram desenvolvidos para substituir os relés e também têm sido utilizados em aplicações de segurança desde os anos Orientações e padrões para o projeto e a implementação de sistemas de segurança estão em vigor em uma variedade de indústrias desde os anos Muitas coisas mudam, inclusive os padrões. Embora muitas outras coisas não mudem (ou mudem muito pouco), como os processos industriais em execução há décadas. Então o que as pessoas esperavam fazer com sistemas de segurança antes dos padrões atuais? Os projetos anteriores são automaticamente assumidos como aceitáveis ou todos os sistemas mais antigos devem ser removidos e substituídos? Este é um assunto que tem sua cota de desinformação e de táticas de medo e será explorado neste relatório técnico.

2 2 Seu sistema com instrumentos de segurança atual está de acordo com os padrões de hoje? A cláusula de anterioridade A primeira edição da ISA 84 ( Aplicação de sistemas com instrumentos de segurança para indústrias de processo ) foi lançada em Existem dois conceitos fundamentais na norma: 1) um ciclo de vida e 2) níveis de integridade de segurança (SIL). A cláusula de anterioridade, que surgiu da regulamentação da gestão de segurança do processo da OSHA em 1992, estava na primeira edição da ISA 84. A segunda edição da ISA 84, que é na verdade a IEC 61511, foi lançada em A única diferença entre a IEC e a ISA 84 é que a ISA 84 contém a cláusula de anterioridade (1.y). Muitas pessoas se questionam sobre os sistemas existentes; é justamente isso que a cláusula de anterioridade destina-se a cobrir. A cláusula 1.y afirma: Para os SIS existentes projetados e construídos de acordo com os códigos, padrões ou práticas anteriores ao lançamento desta norma (por exemplo, a ANSI/ ISA ), o proprietário/operador deverá determinar que o equipamento seja projetado, mantido, inspecionado, testado e operado de forma segura. Após ler a cláusula de anterioridade as pessoas tendem a ter mais perguntas do que antes. Por exemplo, o que é uma forma segura? Quão seguro é seguro o suficiente? Como alguém determina e documenta esses conceitos? A regulamentação da OSHA não proporciona orientação real e os padrões não são escritos ou se destinam a ensinar esses conceitos. O comitê da ISA 84 percebeu que as pessoas precisavam de mais orientação para compreender a cláusula de anterioridade. Nos últimos 15 anos, o comitê publicou sete relatórios técnicos que cobrem diversas questões, como modelagem de sistema, sistemas de gerenciamento do queimador, sistemas de fogo e gás, segurança, etc. O relatório técnico é intitulado Orientações para a implementação da ANSI/ISA (IEC Mod). Publicada em 2005, a primeira edição desse relatório contém 18 anexos sobre uma variedade de assuntos e inclui um anexo de 17 páginas que cobre a cláusula de anterioridade. Como posso determinar se meu sistema atual é aceitável? Existem dois passos fundamentais para determinar se os seus sistemas existentes são aceitáveis. Passo um: identificar todas as funções instrumentadas de segurança e determinar qual nível de desempenho elas precisam atender, ou seja, determinar o SIL exigido de cada função instrumentada de segurança (SIF). Passo dois: analisar/modelar/ calcular o desempenho do hardware real para verificar se ele atenderá o desempenho exigido. Nível de integridade de segurança Probabilidade de falha sob solicitação (PFD) Fator de redução de risco (1/PFD) Disponibilidade de segurança (1-PFD) 4 0,00001 a < 0,0001 > a > 99,99 a 99, ,0001 a < 0,001 > a > 99,9 a 99,99 2 0,001 a < 0,01 > 100 a > 99 a 99,9 1 0,01 a < 0,1 > 10 a 100 > 90 a 99 Tabela 1: Níveis de integridade de segurança

3 Seu sistema com instrumentos de segurança atual está de acordo com os padrões de hoje? 3 Para ajudar a enfrentar o passo um, a Tabela 1 mostra os requisitos de desempenho para os diferentes SILs. A parte 3 do padrão resume diversas técnicas diferentes utilizadas no mundo todo para determinar o SIL, incluindo a matriz de risco, o gráfico de risco e a análise de camada de proteção (LOPA). Embora a parte 3 do padrão tenha mais de 60 páginas, vale a pena observar uma declaração feita em sua introdução: As informações fornecidas não são detalhadas o suficiente para a implementação de qualquer uma dessas abordagens. De acordo com a regulamentação de gestão de segurança do processo dos EUA, as análises de perigo de processo devem ser revisadas a cada cinco anos. Tais ciclos de revisão são o tempo ideal para identificar formalmente todas as funções de segurança e determinar suas metas de desempenho exigidas. Para enfrentar o segundo passo, existem muitos padrões, relatórios técnicos e livros que descrevem como analisar o desempenho do hardware para verificar se ele atenderá o desempenho exigido. Por exemplo, a cláusula 11.9 do padrão exige que o desempenho de uma função seja verificado por um cálculo. O padrão também inclui tabelas de tolerância a falhas para mostrar quais configurações de logic solvers e dispositivos de campo são adequadas para os diferentes níveis de integridade. A Tabela 2 mostra exemplos de tecnologias e configurações que podem atender os diferentes níveis de integridade. Por exemplo, imagine que sua equipe execute um estudo de seleção/determinação de SIL e determine que uma função precisa atender SIL 1. A função e seus dispositivos de campo estão separados do sistema de controle. O hardware de segurança consiste em um switch de pressão cabeado a um painel de lógica de relés, o qual é então cabeado para uma única válvula operada por solenoide. Todos os componentes são testados anualmente. Esse hardware atenderia os níveis de desempenho SIL 1 e não seriam necessárias mudanças. Sensores Lógica Elementos finais Relés Estado sólido da segurança CLPs CLPs de segurança SIL 1 Switches Transmissores Válvulas padrão SIL 2 Sensores com tolerância a falhas Transmissores com comparação Transmissores de segurança Relés Estado sólido da segurança CLPs de segurança Válvulas com tolerância a falhas Válvulas simplex com curso parcial SIL 3 Transmissores com tolerância a falhas Relés Estado sólido da segurança CLPs de segurança redundante Válvulas tolerante a falhas com curso parcial Tabela 2: Exemplos de configurações e tecnologias para atender os diferentes níveis de integridade de segurança (com base em testes anuais) Entretanto, digamos que a função precisava atender SIL 2 e consiste em um único transmissor padrão cabeado a um CLP para uso geral, que é então cabeado para uma única válvula operada por solenoide. Tal configuração não atenderia os requisitos de desempenho SIL 2 nem os requisitos da tabela de tolerância a falhas; seria necessária uma mudança. Observação: toda regra tem exceção, mas isso está além do escopo deste artigo. Uma grande empresa de petróleo analisou mais de funções de segurança existentes. Quase a metade tinha sido projetada com exageros; quase outra metade tinha sido bem projetada, mas cerca de 4% era insuficiente e precisava de alteração.

4 4 Seu sistema com instrumentos de segurança atual está de acordo com os padrões de hoje? O uso de dispositivos certificados não é uma resposta mágica; apenas utilizar esses dispositivos não significa que uma empresa estará em conformidade com os padrões. Utilizar dispositivos certificados significa que você estará em conformidade? Há uma tendência crescente (e perturbadora) para que os usuários especifiquem que todos os dispositivos de campo sejam classificados para SIL e sejam certificados por terceiros, normalmente nos requisitos SIL 2. Os fornecedores também podem estar utilizando táticas de medo para que os usuários substituam dispositivos mais antigos e não certificados por dispositivos mais recentes certificados. Os padrões deixam muito claro que os dispositivos não exigem certificação. Eles sempre permitiram o uso de dispositivos com base nos critérios de comprovação pelo uso. Entretanto, muitos usuários finais descobrem que é difícil documentar totalmente os critérios de comprovação pelo uso. Seja como for, o uso de dispositivos certificados que oferecem certos benefícios não é uma resposta mágica; apenas utilizar esses dispositivos não significa que uma empresa estará em conformidade com os padrões. O seu logic solver (nunca certificado ou certificado na primeira edição da IEC 61508) não é mais adequado? Os CLPs de segurança triplicada vêm sendo implementados desde os anos 1980, antes de existirem padrões de segurança e certificações de terceiros. Os sistemas de segurança começaram a receber certificação nos anos 1990 com base nos padrões alemães, que eram os únicos disponíveis naquela época. A IEC foi lançada em etapas, entre 1998 e 2000, e muitos fornecedores tiveram seus sistemas certificados naquele padrão. (Existem diferentes agências de certificação que concorrem entre si; é possível argumentar que não são todas iguais.) A segunda edição da IEC foi lançada em 2010; existem diferenças sutis entre as duas versões. Alguns fornecedores sugerem que os sistemas projetados antes dos padrões, ou aqueles certificados na primeira versão da IEC 61508, de alguma forma não são mais adequados. Isso também teria que incluir os sistemas que eles mesmos forneceram. (Isso é pouco mais do que uma tática de medo destinada a inocular o MID : medo, incerteza e dúvida para gerar vendas.) Se você instalou o melhor sistema de segurança triplicada disponível na época, acredita mesmo que ele é de alguma forma deficiente hoje? Se você tem um sistema de áudio de gama alta com 20 anos que ainda funciona corretamente, sente mesmo a necessidade de substituí-lo? Se você tem uma televisão de 2008 que ainda atende seus requisitos, realmente sente a necessidade de substituí-la?

5 Seu sistema com instrumentos de segurança atual está de acordo com os padrões de hoje? 5 Outros fatores a considerar Outros itens a considerar nos sistemas existentes consistem (mas não se limitam) nos seguintes: 1. As funções de segurança existentes foram correlacionadas a perigos específicos identificados durantes as análises de perigo anteriores? As análises de perigos de processo são executadas para identificar potenciais eventos perigosos. Alguns eventos podem ser evitados ou reduzidos através do uso da instrumentação. Existe documentação para mostrar que cada função de segurança identificada ou sugerida nas análises está, de fato, implementada no sistema de segurança? Existem quaisquer funções de segurança implementadas no sistema que não podem ser correlacionadas à análise de perigos? Se existem, por quê? Determinar se o seu sistema com instrumentos de segurança atual atende os padrões de hoje exigirá uma análise dos projetos existentes. Aqueles encarregados pela segurança do processo também devem saber que a certifi ação não necessariamente signifi a conformidade com os padrões do equipamento. 2. As funções de segurança (dispositivos de campo e lógica) estão separadas e são independentes do sistema de controle? A primeira edição do padrão ISA 84 afirmou que o logic solver e os sensores de segurança deverão ser separados da lógica e dos sensores do sistema de controle. A segunda edição do padrão não é mais tão preto no branco, mas é prática padrão em muitas indústrias separar os sensores e a lógica para segurança. Possíveis exceções para combinar ou compartilhar dispositivos (uma prática que deve ser aprovada e aceita pelo usuário) seriam aplicações de baixo risco com contagens de E/S muito pequenas em sistemas de skid integrados, por exemplo. Tais aplicações combinadas seriam normalmente gerenciadas como um sistema de segurança. 3. Os intervalos de testes de prova manuais são adequados para atender o desempenho exigido? Todos os dispositivos de segurança devem encaixar em um programa de integridade mecânica e devem ser testados periodicamente. Os intervalos de testes de prova manuais fazem parte dos cálculos de probabilidade de falha sob solicitação exigidos para verificar o desempenho do sistema. Os testes de prova estão realmente sendo executados? Eles estão sendo executados em frequências/intervalos que possam ser documentados com cálculos e demonstrem ser adequados? 4. Existem procedimentos escritos de testes de prova para todas as funções de segurança? Espera-se que os procedimentos de teste de prova manuais estejam escritos e sejam específicos da tarefa. Se não estiverem, os técnicos irão fazê-los por conta própria. Isso foi um sério problema para um usuário e um fator que contribuiu para um grave acidente, no qual os procedimentos de teste na verdade danificaram a instrumentação. 5. As taxas de falhas são determinadas a partir dos registros de manutenção? Os cálculos de desempenho se baseiam nas taxas de falha, na cobertura do diagnóstico automático, nos intervalos de teste manual, nos tempos de reparo e uma variedade de outros fatores. Existem muitas fontes diferentes de dados de taxas de falhas, algumas definitivamente melhores que outras. Se um usuário não tivesse registros de manutenção para basear suas taxas de falha, teria que confiar em outras fontes de dados publicadas. Espera-se que os usuários comparem periodicamente os dados considerados com os dados reais baseados na experiência em campo. Se as taxas de falhas diferirem significativamente dos números considerados durante os cálculos iniciais, isso indicaria que o projeto precisa de mudança ou que os intervalos de teste manual precisam mudar (e mudar qualquer um deles pode ser muito difícil). 6. Os procedimentos de gestão de mudanças estão em vigor e sendo observados? Os sistemas de segurança invariavelmente precisam ser mudados em algum ponto. Ocorreram acidentes porque mesmo simples alterações não foram feitas corretamente e se atribui a responsabilidade à documentação e revisão inadequadas.

6 Conclusão A segurança do processo continua sendo uma preocupação com os padrões de sistemas com instrumentos de segurança mudando constantemente. Os indivíduos encarregados de manter a segurança da instalação devem não apenas familiarizar-se com os padrões mais recentes, mas também com as chamadas cláusulas de anterioridade como aquela da ISA 84. A segurança do processo não envolve apenas uma compreensão abrangente desses padrões, mas como eles se relacionam a processos industriais antigos que não mudaram. Determinar se o seu sistema com instrumentos de segurança atual atende os padrões de hoje exigirá uma análise dos projetos existentes. Aqueles encarregados pela segurança do processo também devem saber que a certificação não necessariamente significa conformidade com os padrões do equipamento. Em última análise, seu fornecedor de sistemas com instrumentos de segurança pode ajudá-lo a determinar se o seu equipamento atual atende os padrões em vigor. Trabalhando com um fornecedor terceirizado, especializado em segurança do processo, você pode selecionar a solução que possa atender seus requisitos com base no custo, no nível de integridade de segurança, no desempenho e na disponibilidade. A Rockwell Automation tem um amplo portfólio de ofertas de segurança, incluindo serviços de consultoria para ajudá-lo a selecionar a solução expansível que satisfará seus requisitos de custo, nível de integridade de segurança, desempenho e disponibilidade. Oferecemos uma abordagem excelente para o controle industrial que integra funcionalidade sequencial, de processo, acionamento e controle de movimento em uma única plataforma. Com produtos que atendem os requisitos SIL 1-3 através de diagnósticos sofisticados e altos níveis de confiabilidade, nossos controladores definem novos padrões de confiabilidade e disponibilidade, aumentando a segurança e a produtividade ao mesmo tempo em que reduzem o tempo de parada não programada, os desarmes por ruído e os custos do ciclo de vida. Nossos consultores trabalharão com aqueles que decidem sobre a segurança para determinar a solução de segurança do processo da Rockwell Automation que fornecerá não apenas um ambiente seguro para a força de trabalho, mas também ajudará a garantir que todos os padrões sejam atendidos e que o equipamento esteja operando nas condições ideais. Para obter mais informações sobre segurança do processo, visite: safety-technology/process.page? Referências 1. Application of Safety Instrumented Systems for the Process Industries ANSI/ISA , The Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA), Research Triangle Park NC (1996). 2. Functional Safety: Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector ANSI/ISA Parts 1-3 (IEC Mod), The Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA), Research Triangle Park, N.C. (1996 and 2004). Rockwell Automation é marca comercial da Rockwell Automation, Inc. Publicação PROCES-WP012A-PT-P Fevereiro de Rockwell Automation, Inc. Todos os direitos reservados. Impresso nos EUA.