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  1. 1. Septiembre, 2015 1 Numero 1-año 2015. ______________________________________________________________________________ INTEGRATED SECURITY LEVELS SECURITY SYSTEMS NIVELES INTEGRADOS DE SEGURIDAD EN LOS SISTEMAS DE SEGURIDAD ERWIN JOSE JIMENEZ SOLANO Código: 1122809750 CARLOS ANDRES MICAN VARON Código: 1120355818 Universidad de Pamplona, Facultad de Ingenierías y Arquitectura, Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Sistemas y Telecomunicaciones, Programa de: ingeniería electrónica Pamplona, Norte de Santander, Colombia Septiembre-2015 Resumen Con el transcurrir de los años y con la incursión de nuevas y sofisticadas tecnologías que dejaban a un lado la mano de obra humana trayendo consigo sistemas automatizados, dieron a ver la necesidad de planificar y evitar daños físicos a la maquinaria, daños ambientales, accidentes al personal laboral, detrimento de la imagen empresarial, los procesos Industriales y, particularmente, los relacionados a actividades de Producción y Distribución de Energéticos, conducen a asumir riesgos operativos altos producto de muy variadas actividades de diferentes grados de probabilidad de ocurrencia y severidad. Los Sistemas de Gestión Integrados, fundamentados en normas Internacionales universalmente reconocidas y aceptadas, proporcionan una verdadera opción para instrumentar un excelente control de todas esas actividades e inclusive la posibilidad de ejecutar las correcciones necesarias, para encauzar cualquier desviación que pudiera ocurrir. La transformación de una Cultura Reactiva en una eminentemente Preventiva es totalmente posible y los Sistemas de Gestión Integrada son el factor clave del éxito Palabras clave: seguridad industrial, sistema, niveles, peligro, instrumentos 1. INTRODUCCIÓN Un sistema integrado de seguridad consiste en el conjunto de todos los elementos necesarios que, ordenadamente relacionados entre sí, contribuyen a prevenir riesgos y asegurar el buen funcionamiento de las instalaciones, previniendo y disminuyendo las probabilidades de fallos. Asimismo, hay que prestar especial atención a la relación entre que a su vez proporciona mayor seguridad a sus ocupantes. La inversión y el ahorro que supone disponer de un sistema integrado y centralizado, lo que a su vez proporciona mayor seguridad a sus ocupantes. 2. SISTEMA DE SEGURIDAD INDUSTRIAL La seguridad industrial es un área multidisciplinaria que se encarga de minimizar los riesgos en la industria. Parte del supuesto de que toda actividad industrial tiene peligros inherentes que necesitan de una correcta gestión. Los principales riesgos en la industria están vinculados a los accidentes, que pueden tener un importante impacto ambiental y
  2. 2. Septiembre, 2015 2 perjudicar a regiones enteras, aún más allá de la empresa donde ocurre el siniestro. La seguridad industrial, por lo tanto, requiere de la protección de los trabajadores (con las vestimentas necesarias, por ejemplo) y su monitoreo médico, la implementación de controles técnicos y la formación vinculada al control de riesgos. En concreto, podemos establecer que a la hora de hablar de la seguridad industrial se hace necesario especificar que la misma se desarrolla de manera específica para poder prevenir las posibles situaciones y riesgos que se den en ámbitos donde se trabaja con instalaciones frigoríficas, electricidad, combustibles gaseosos, refrigeración o equipos a presión. Cabe destacar que la seguridad industrial siempre es relativa, ya que es imposible garantizar que nunca se producirá ningún tipo de accidente. De todas formas, su misión principal es trabajar para prevenir los siniestros. Por todo ello es importante establecer que adquiere especial relevancia lo que se denomina como prevención de riesgos laborales. Se trata de un servicio y una serie de actuaciones que lo que intentan es dotar a los trabajadores de los conocimientos y habilidades necesarios para poder acometer tareas que puedan no sólo evitar que sufran determinados peligros, accidentes y enfermedades en su puesto de trabajo sino también que estén capacitados para poder hacer frente a todos aquellos en el caso de que aparezcan. Así, a los empleados, en materia de prevención, se les otorgan cursos y seminarios que giran en torno a cómo proteger y cuidar elementos en su trabajo tales como los factores ambientales, las instalaciones o las herramientas de protección. Un aspecto muy importante de la seguridad industrial es el uso de estadísticas, que le permite advertir en qué sectores suelen producirse los accidentes para extremar las precauciones. De todas formas, como ya dijimos, la seguridad absoluta nunca puede asegurarse. La innovación tecnológica, el recambio de maquinarias, la capacitación de los trabajadores y los controles habituales son algunas de las actividades vinculadas a la seguridad industrial. 3. SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURIDAD (SIS) Un sistema integrado de seguridad (SIS) ejecuta acciones automáticas para manejar una planta en un estado seguro, o para llevarla a un estado seguro cuando una situación anormal se presenta. El SIS puede implementar una sola función o funciones múltiples para proteger controlar varios riesgos de procesos en la plata. Un SIS se compone de una combinación de solucionador de la lógica (s), sensor (s), y el elemento (s) final. Otros términos utilizados frecuentemente en conjunción con y/o para describir sistemas instrumentados de seguridad incluyen: • Sistema de control crítico • Sistema de seguridad de apagado • Protección del sistema instrumentado • Equipo de sistema de protección • Sistema de parada de emergencia • Críticos para la seguridad del sistema • De bloqueo (de ingeniería) • Enclavamiento (Señalización ferroviaria) La normativa IEC 61511 define un Sistema instrumentado de Seguridad (SIS) como: “un sistema instrumentado usado para la implementación de una o más funciones instrumentadas de seguridad. Un SIS está compuesta de cualquier combinación de sensores, procesadores de lógica y elementos finales”. Un SIS se compone de un conjunto de controles de ingeniería de hardware y software que son especialmente utilizados en los sistemas críticos del proceso. Un sistema de proceso crítico puede ser identificado como uno que, una vez en marcha y se produce un problema operativo, el sistema puede necesitar ser puesto en un “estado de seguridad” para evitar la seguridad adverso, las consecuencias sanitarias y ambientales. Ejemplos de procesos críticos han sido comunes desde el comienzo de la Era Industrial. El SIS está diseñado para llevar a cabo “funciones de control específicas” a prueba
  3. 3. Septiembre, 2015 3 de fallos o de mantener una operación segura de un proceso cuando las condiciones inaceptables o peligrosas se producen. El sistema instrumentado de seguridad debe ser independiente de todos los demás sistemas de control que controlan el mismo equipo con el fin de garantizar el funcionamiento del SIS no se vea comprometida. Los instrumentos de proceso forman parte de un sistema instrumentado de seguridad. Éste consta de los componentes esenciales de una unidad de proceso completa de seguridad: • Sensor: sigue el proceso para detectar una alteración o condición anormal (por ejemplo un sensor de presión). Procesador lógico o controlador: Dispositivo lógico que recibe la señal • del sensor, determina si la condición es peligrosa, y si lo es, envía una señal para ejecutar una acción. Estos utilizan equipos eléctricos, electrónicos o electrónicos programables, tales como relés, amplificadores o controladores lógicos programables. • Actuador: Dispositivo final de control que recibe la señal del dispositivo lógico, e implementa la acción apropiada en la planta (por ejemplo abriendo o cerrando una válvula, parando una bomba). Todas las unidades combinadas dan como resultado un SIS. Para poder valorar un SIS en cuanto a su seguridad funcional, debe considerarse la cadena de procesamiento (desde el sensor hasta el actuador Ejemplo práctico: 4. NIVEL INTEGRADO DE SEGURIDAD (SIL) El se define como un nivel relativo de reducción del riesgo que provee una función de seguridad, o bien para especificar el nivel objetivo para la reducción de riesgo. SIL podría definirse simplemente como una medida de la prestación requerida para una función instrumentada para la seguridad (SIF). Los requisitos para un SIL determinado no son consistentes a lo largo de todos los estándares de seguridad funcional. En los estándares de seguridad europeos se definen 4 SILs, siendo el nivel 4 el más severo y 1 el más bajo. El SIL se determina a partir de un número de factores cuantitativos en combinación con factores cualitativos tales como el proceso de desarrollo y la gestión del ciclo de vida de la seguridad. Hay varios métodos para la asignación del SIL. Estos suelen utilizarse de forma combinada e incluyen: • Matrices de riesgo • Gráficos de riesgo • Estratos de análisis de protección (en inglés Layers Of Protection Analysis, LOPA) La asignación puede verificarse mediante enfoques pragmáticos y de controlabilidad, aplicando la directriz de asignación del SIL publicada por el UK HSE.1 Los procesos para asignar el SIL que utilizan la directriz del HSE para ratificar las asignaciones desarrolladas a partir de matrices de riesgo se han certificado para cumplir con IEC EN 61508. Hay varios problemas inherentes al uso de los Safety Integrity Levels que se pueden resumir como sigue:
  4. 4. Septiembre, 2015 4 • Pobre armonización de definición a través de los diferentes cuerpos de estándares que utilizan el SIL • Métricas orientadas al proceso para la obtención del SIL • Estimación del SIL basada en estimaciones de confiabilidad • Complejidad del sistema, en especial sistemas de software, lo que hacen la estimación del SIL muy complicado o casi imposible Todo esto conlleva a razonamientos erróneos como por ejemplo: "Este sistema tiene un SIL N porque el proceso seguido durante su desarrollo fue el correspondiente a un sistema SIL N", o el uso del concepto de SIL fuera de contexto, como por ejemplo: "Este es un intercambiador de calor de SIL 3". De acuerdo con el IEC 61508, el concepto de SIL se tiene que relacionar con la peligrosa tasa de error de un sistema, no simplemente con su tasa de error. La definición de los peligrosos modos de error por medio de análisis de seguridad es intrínseco a la determinación apropiada de la tasa de error.2 El estándar de la International Electrotechnical Commission (IEC) IEC 61508, ahora IEC EN 61508, define el SIL utilizando requisitos agrupados en dos amplias categorías: integridad de seguridad del hardware e integridad de seguridad sistemática. Un dispositivo o sistema debe cumplir los requisitos de ambas categorías para conseguir un determinado SIL. Los requisitos del SIL para la integridad de seguridad de hardware están basados análisis probabilista del dispositivo. Para conseguir un determinado SIL, el dispositivo debe cumplir los objetivos para la máxima probabilidad de error peligroso y un Safe Failure Fraction (Fracción de Error Seguro) mínimo. El concepto de 'error peligroso' debe definirse de forma rigurosa para el sistema en cuestión, normalmente en forma de limitaciones de requisitos cuya integración es verificado a lo largo del desarrollo del sistema. Los objetivos reales que se requieren varían dependiendo de la probabilidad de una demanda, la complejidad del dispositivo y los tipos de redundancia utilizada. La PFD (Probability of Failure on Demand) y el RRF (Risk Reduction Factor) de operación de baja demanda para diferentes SILs como se define en IEC EN 61508 son como sigue: Para una operación continua, estos adquieren estos valores. 5. ALGUNOS MÈTODOS PARA DETERMINAR EL SIL DE UN SISTEMA INTEGRADO DE SEGURIDAD BS en 61508 dispone de 3 métodos de determinación de los requisitos del SIL: • Método cuantitativo. • Riesgo gráfico, descrito en la norma como un método cualitativo. • Un evento peligroso matriz de gravedad, también se describe como un método cualitativo. BS IEC 61511 ofrece: • Semi-método cuantitativo. • Seguridad de capa del matriz método, descrito como un método semi-cualitativa. • Riesgo de calibrado gráfico, descrito en la norma como un método semi-cualitativa, sino por algunos médicos como un método semi- cuantitativo. • Riesgo gráfico, descrito como un método cualitativo. • Capa de análisis de la protección (LOPA). (Aunque la norma no ceder el presente método de una posición en la escala cualitativa / cuantitativa, que se inclina hacia la final cuantitativo).
  5. 5. Septiembre, 2015 5 METODOLOGÍA CUANTITATIVA El riesgo de un proceso peligroso viene determinado por la probabilidad con la que puede producirse un suceso peligroso sin que haya medidas de seguridad, multiplicado por el efecto del suceso peligroso. Debe determinarse cuan alta es la probabilidad que puede conducir a un estado peligroso. Esta probabilidad puede estimarse empleando métodos de valoración de riesgos. Cuantitativos y fijarse con un valor límite numérico. La probabilidad se puede determinar mediante: • Análisis de las tareas de fallo en situaciones comparables • Datos contenidos en bases de datos relevantes • Cálculo empleando métodos de predicción adecuados. METODOLOGÍA CUALITATIVA La metodología cualitativa es un modelo simplificado que ilustra perfectamente el SIL requerido para cada riesgo. METODOLOGÌA MATRIZ DE RIESGO 6. EJEMPLO En una instalación industrial se presentan situaciones de riesgo como consecuencia del almacenamiento, procesamiento y generación de sustancias peligrosas que tienen asociado un determinado nivel de riesgo. Un suceso incontrolado en estas instalaciones podría ocasionar efectos dañinos sobre las personas, bienes materiales y/o medio ambiente. Un SIS, Sistema Instrumentado de Seguridad, brinda seguridad y confiabilidad a la operación de un complejo industrial. En caso que no se disponga de SIS en las instalaciones, o que se disponga de SIS pero éste no actúa o lo hace incorrectamente, entonces se generará en el proceso una situación de riesgo que finalmente puede provocar la ocurrencia de un accidente grave en las instalaciones. 7. CONCLUCIONES
  6. 6. Septiembre, 2015 6 En una instalación industrial se presentan situaciones de riesgo como consecuencia del almacenamiento, procesamiento y generación de sustancias peligrosas que tienen asociado un determinado nivel de riesgo. Un suceso incontrolado en estas instalaciones podría ocasionar efectos dañinos sobre las personas, bienes materiales y/o medio ambiente. Un SIS, Sistema Instrumentado de Seguridad, brinda seguridad y confiabilidad a la operación de un complejo industrial. En caso que no se disponga de SIS en las instalaciones, o que se disponga de SIS pero éste no actúa o lo hace incorrectamente, entonces se generará en el proceso una situación de riesgo que finalmente puede provocar la ocurrencia de un accidente grave en las instalaciones. En este primer artículo se han presentado conceptos fundamentales de los Sistemas Instrumentados de Seguridad, Seguridad Funcional, Ciclo de Vida, etc., haciendo referencia a los estándares internacionales ISA y IEC que nos permiten exigir criterios estrictos en el diseño de las instalaciones y equipos así como en la adopción de medidas de seguridad; y que nos indican que un SIS debe contar con el sello de certificación TÜV o la aprobación de FMRC o de algún otro organismo calificador que lo certifique y acredite como apto para la protección.
  7. 7. Septiembre, 2015 6 En una instalación industrial se presentan situaciones de riesgo como consecuencia del almacenamiento, procesamiento y generación de sustancias peligrosas que tienen asociado un determinado nivel de riesgo. Un suceso incontrolado en estas instalaciones podría ocasionar efectos dañinos sobre las personas, bienes materiales y/o medio ambiente. Un SIS, Sistema Instrumentado de Seguridad, brinda seguridad y confiabilidad a la operación de un complejo industrial. En caso que no se disponga de SIS en las instalaciones, o que se disponga de SIS pero éste no actúa o lo hace incorrectamente, entonces se generará en el proceso una situación de riesgo que finalmente puede provocar la ocurrencia de un accidente grave en las instalaciones. En este primer artículo se han presentado conceptos fundamentales de los Sistemas Instrumentados de Seguridad, Seguridad Funcional, Ciclo de Vida, etc., haciendo referencia a los estándares internacionales ISA y IEC que nos permiten exigir criterios estrictos en el diseño de las instalaciones y equipos así como en la adopción de medidas de seguridad; y que nos indican que un SIS debe contar con el sello de certificación TÜV o la aprobación de FMRC o de algún otro organismo calificador que lo certifique y acredite como apto para la protección.

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