El documento trata sobre los sistemas integrados de seguridad en la industria. Explica que estos sistemas ayudan a prevenir riesgos como daños a maquinaria, accidentes de trabajadores y daños ambientales. Describe que un sistema instrumentado de seguridad consta de sensores, procesadores lógicos y actuadores que trabajan juntos para detectar condiciones peligrosas y llevar el proceso a un estado seguro. Además, introduce el concepto de nivel integrado de seguridad, el cual indica el nivel de redu

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Numero 1-año 2012.
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INTEGRATED SECURITY LEVELS SECURITY SYSTEMS
NIVELES INTEGRADOS DE SEGURIDAD EN LOS SISTEMAS
DE SEGURIDAD
JESUS ENRIQUE SALAMANCA JAIMES
Código: 1090436761
LORENZO PABA CELEDON
Código: 92022054947
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
Mayo-2012
Resumen
La seguridad industrial ha venido a ser un concepto relevante en la actualidad, años atrás era visto como
una opción de implementación a nivel industrial, todo ellos en mucho de los casos por la reducción de
costos en la implementación y la falta de conocimiento sobre los beneficios de los mismos; 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, etc ; para lo cual surgieron los sistemas instrumentados de seguridad los cuales dieron
solución a estos ítems, proponiendo sistemas que cumplieran una serie de requerimientos para así evitar
fallas o que la probabilidad de las mismas se dieran en un tiempo prolongado.
Palabras clave: seguridad industrial, sistema, niveles, peligro, instrumentos
1. INTRODUCCIÓN asegurar el buen funcionamiento de las
instalaciones, previniendo y disminuyendo las
Un sistema integrado de seguridad consiste probabilidades de fallos. Asimismo, hay que
en el conjunto de todos los elementos prestar especial atención a la relación entre
necesarios que, ordenadamente relacionados la inversión y el ahorro que supone disponer
entre sí, contribuyen a prevenir riesgos y de un sistema integrado y centralizado, lo

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que a su vez proporciona mayor seguridad a principal es trabajar para prevenir los
sus ocupantes. siniestros.
2. SISTEMA DE SEGURIDAD Un aspecto muy importante de la seguridad
industrial es el uso de estadísticas, que le
La seguridad industrial es un área permite advertir en qué sectores suelen
multidisciplinaria que se encarga producirse los accidentes para extremar las
de minimizar los riesgos en la industria. Parte precauciones. De todas formas, como ya
del supuesto de que toda actividad industrial dijimos, la seguridad absoluta nunca puede
tiene peligros inherentes que necesitan de asegurarse.
una correcta gestión.
La innovación tecnológica, el recambio de
La seguridad en la industria se define como maquinarias, la capacitación de los
el conjunto de medidas técnicas, trabajadores y los controles habituales son
educacionales, médicas y psicológicas, que algunas de las actividades vinculadas a la
se emplean para prevenir los accidentes, seguridad industrial.
eliminar las condiciones sub-estándar del
ambiente y educar a los trabajadores sobre la No puede obviarse que, muchas veces, las
necesidad de la implementación de medidas empresas deciden no invertir
preventivas dentro de la organización. Es en seguridad para ahorrar costos, lo que
indispensable que la administración realice pone en riesgo la vida de los trabajadores.
los esfuerzos de seguridad necesarios para De igual forma, el Estado tiene la obligación
ofrecer un clima organizacional agradable y de controlar la seguridad, algo que muchas
lograr un desempeño laboral satisfactorio de veces no sucede por negligencia o
todos los empleados, a través del corrupción.
establecimiento de procedimientos y normas
que contribuyan a la prevención de 3. SISTEMA INSTRUMENTADO DE
accidentes. SEGURIDAD (SIS)
Los principales riesgos en la industria están Un SIS es un sistema instrumentado de
vinculados a los accidentes, que pueden seguridad que está diseñado para prevenir o
tener un importante impacto ambiental y mitigar los fenómenos peligrosos, tomando el
perjudicar a regiones enteras, aún más allá proceso a un estado seguro cuando las
de la empresa donde ocurre el siniestro. condiciones predeterminadas son
Los sistemas de seguridad industrial violadas. Un SIS se compone de una
comprenden un conjunto de métodos de combinación de solucionador de la lógica (s),
protección contra un amplio rango de sensor (s), y el elemento (s) final.
incidencias que incluyen el robo, el fuego, el
espionaje, el sabotaje, las explosiones, los Otros términos utilizados frecuentemente en
accidentes e incluso los ataques de origen conjunción con y/o para describir sistemas
bélico. instrumentados de seguridad incluyen:
Cabe destacar que la seguridad industrial
siempre es relativa, ya que es imposible
• Sistema de control crítico
garantizar que nunca se producirá ningún • Sistema de seguridad de apagado
tipo de accidente. De todas formas, su misión • Protección del sistema instrumentado

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• Equipo de sistema de protección consta de los componentes esenciales de
una unidad de proceso completa de
• Sistema de parada de emergencia
seguridad:
• Críticos para la seguridad del
sistema • Sensor: sigue el proceso para
• De bloqueo (de ingeniería) detectar una alteración o condición
• Enclavamiento (Señalización anormal (por ejemplo un sensor de
ferroviaria) presión).
La normativa IEC 61511 define un Sistema • Procesador lógico o controlador:
instrumentado de Seguridad (SIS) como: “un Dispositivo lógico que recibe la señal
sistema instrumentado usado para la del sensor, determina si la condición
implementación de una o más funciones es peligrosa, y si lo es, envía una
instrumentadas de seguridad. Un SIS está señal para ejecutar una acción. Estos
compuesta de cualquier combinación de utilizan equipos eléctricos,
sensores, procesadores de lógica y electrónicos o electrónicos
elementos finales”. programables, tales como relés,
amplificadores o controladores
Un SIS se compone de un conjunto de lógicos programables.
controles de ingeniería de hardware y
software que son especialmente utilizados en
• Actuador: Dispositivo final de control
los sistemas críticos del proceso. Un sistema
que recibe la señal del dispositivo
de proceso crítico puede ser identificado
lógico, e implementa la acción
como uno que, una vez en marcha y se
apropiada en la planta (por ejemplo
produce un problema operativo, el sistema
abriendo o cerrando una válvula,
puede necesitar ser puesto en un “estado de
parando una bomba).
seguridad” para evitar la seguridad adverso,
las consecuencias sanitarias y ambientales.
Todas las unidades combinadas dan como
Ejemplos de procesos críticos han sido
resultado un SIS. Para poder valorar un SIS
comunes desde el comienzo de la Era
en cuanto a su seguridad funcional, debe
Industrial.
considerarse la cadena de procesamiento
(desde el sensor hasta el actuador) en su
El SIS está diseñado para llevar a cabo
conjunto Figura 1.
“funciones de control específicas” a prueba
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 Figura 1. Componentes esenciales de un SIS

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proporcionada por una función de seguridad ,
Un ejemplo práctico en la implementación de o para especificar un nivel objetivo de riesgo
un SIS se puede observar en la figura de la reducción. En términos simples, el SIL
es una medida de desempeño requerido para
una función instrumentada de
seguridad (SIF).
SIL representa el nivel de integridad de
seguridad. Un SIL es una medida del
desempeño del sistema de seguridad, o la
probabilidad de falla en demanda (PFD) para
una FIS o en el SIS. Hay cuatro niveles de
integridad discretos asociados con el
ILV. Cuanto mayor sea el nivel SIL, menor
La norma internacional IEC 61511 fue será la probabilidad de fallo en la demanda
publicada en 2003 para proporcionar para el sistema de seguridad y el mejor
orientación a los usuarios finales sobre la rendimiento del sistema. Es importante tener
aplicación de sistemas instrumentados de en cuenta también que a medida que
seguridad en las industrias de procesos. Esta aumenta el nivel SIL, típicamente el coste y
norma se basa en la norma IEC 61508, una la complejidad del sistema también
norma genérica para el diseño, construcción aumentan.
y operación de sistemas eléctricos,
electrónicos y electrónicos programables. Un nivel SIL se aplica a un sistema
completo. Productos o componentes
Los sistemas instrumentados de seguridad individuales no tienen calificaciones del
son los más utilizados en el proceso (es SIL. Los niveles de SIL se utilizan en la
decir, las refinerías, química, nuclear, entre aplicación de un SIF que se debe reducir un
otros) las instalaciones para brindar nivel intolerable de riesgo existente proceso
protección, tales como: para una amplia gama de riesgo tolerable.
• La alta presión del gas combustible Un Nivel de Integridad de seguridad se
inicia la acción de cerrar la válvula de determina a través de un procedimiento
combustible de gas principal. llamado Riesgo/proceso de Riesgo Análisis
• Alta temperatura del reactor inicia (PHA). En él se identifican todos los peligros
una reacción para abrir la válvula de de un proceso y se estima el riesgo
medios de enfriamiento. inherentemente involucrados y determina si
• La alta presión en la columna de ese riesgo es tolerable / aceptable. Este
destilación inicia la acción de abrir la procedimiento de seguridad debe verificar
válvula de ventilación de presión. que cada instrumento utilizado en el sistema
(SIS), así como partes de cada instrumento,
4. NIVEL INTEGRADO DE SEGURIDAD tales como sensores, capaces de resolver la
(SIL) lógica y los componentes integrales de la
voluntad trabajen de forma segura para
alcanzar la función instrumentada de
seguridad (SIF) en el cumplimiento de los
Safety Integrity Level (SIL) se define como
límites establecidos por el ILV.
un nivel relativo de reducción de riesgos

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Para cada instrumento que se utiliza dentro
de un SIS, el equipo de análisis debe Para una operación continua, estos cambios
concentrar su evaluación en el diseño y el a la siguiente. (Probabilidad de fallo por hora)
rendimiento de su Failure Fraction Seguridad
(SFF) y la probabilidad de falla en demanda
(PFDavg). Cada dispositivo en el SIF debe
cumplir o superar las normas de seguridad
en ambas categorías requeridas por SIL para
lograr un reconocimiento. Las normas SIL en
uso de los datos que demuestran fiabilidad,
así como una evaluación completa, el
análisis de terceros. A pesar de SIL es muy
poderoso, la paz de la mente-beneficio, es
siempre responsabilidad del usuario final
para verificar y documentar todos los cálculos
para el bucle de seguridad del SIS Los peligros de un sistema de control deben
completo. Todos los instrumentos o ser identificados a continuación a través del
dispositivos de un bucle SIF deben trabajar análisis de riesgos. La mitigación de estos
juntos para cumplir con el requisito del ILV. riesgos continúa hasta que su contribución
global al riesgo se considera aceptable. El
nivel tolerable de estos riesgos se especifica
Con el uso de la Safe Failure Fraction y la como un requisito de seguridad en forma de
probabilidad de fallo en la demanda los "probabilidad de un fallo peligroso" un
valores calculados en el diseño del producto objetivo en un período determinado de
y la evaluación, los niveles de SIL se tiempo, establece como un nivel SIL discreta.
determinan a través de cartas dentro de la
norma IEC 61508. SOR se evaluó su Los esquemas de certificación se utilizan
interruptor con tipo A y bajo restricciones de para determinar si un producto cumple una
demanda. determinada SIL. Los requisitos de estos
planes se pueden cumplir, ya sea por el
Los requisitos para la integridad SIL establecimiento de un proceso riguroso de
hardware de seguridad se basan en un desarrollo, o al establecer que el dispositivo
análisis probabilístico del dispositivo. Para tiene historia operativa suficiente para
lograr un determinado SIL, el dispositivo argumentar que se ha demostrado en uso.
debe cumplir con los objetivos de la
probabilidad máxima de un fallo peligroso y
una fracción mínima de fallos no En el modo de baja demanda, el SIL es un
peligrosos. El concepto de "fracaso indicador de PFD, de gran demanda / modo
peligroso" debe ser rigurosamente definido continuo, el SIL es un indicador de tasa de
para el sistema en cuestión, normalmente en fracaso. (El límite entre el modo de baja
forma de restricciones de requisitos cuya demanda y el modo de alta demanda es en
integridad se verifica en todo el desarrollo del esencia, establece en las normas en una
sistema. Los objetivos reales requeridos demanda por año. Esto es consistente con la
varían dependiendo de la probabilidad de prueba de la prueba intervalos de 3 a 6
una demanda, la complejidad del dispositivo meses, que en muchos casos será el
(s), y utiliza los tipos de redundancia. intervalo más corto posible.)

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• Método cuantitativo.
Considerando ahora una función que protege • Riesgo gráfico, descrito en la norma como
contra 2 riesgos diferentes, una de las cuales un método cualitativo.
se produce a una velocidad de 1 cada 2
semanas, o 25 veces por año, es decir, una • Un evento peligroso matriz de gravedad,
tasa alta demanda, y el otro a una velocidad también se describe como un método
de 1 en 10 años, es decir, una tasa baja cualitativo.
demanda. Si el MTTF de la función es de 50
años, sería calificar como el logro de SIL1
para el peligro de la demanda alta tasa. La BS IEC 61511 ofrece:
alta demanda efectiva prueba de probar la
función de la demanda contra el riesgo de • Semi-método cuantitativo.
tasa baja. Todo lo demás es igual, el SIL
efectiva para el segundo riesgo está dado • Seguridad de capa del matriz método,
por: 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.
En el primer caso, el alcanzable SIL es
intrínseco al equipo; en el segundo caso, • Capa de análisis de la protección
aunque la calidad intrínseca de los equipos (LOPA). (Aunque la norma no ceder el
es importante, el SIL es también alcanzable presente método de una posición en la
afectada por el régimen de pruebas. Esto es escala cualitativa / cuantitativa, que se inclina
importante en el sector de la industria de hacia la final cuantitativo).
proceso, donde alcanzable SIL son
susceptibles de ser dominada por la fiabilidad
6. METODOLOGÍA CUANTITATIVA
de los equipos de campo - el proceso
instrumentos de medición y, en particular,
El riesgo de un proceso peligroso viene
elementos finales tales como válvulas de
determinado por la probabilidad con la que
cierre-que necesitan ser evaluados
puede producirse un suceso peligroso sin
regularmente para lograr SIL requerido.
que haya medidas de seguridad, multiplicado
por el efecto del suceso peligroso. Debe
determinarse cuan alta es la probabilidad que
5. ALGUNOS MÈTODOS PARA puede conducir a un estado peligroso. Esta
DETERMINAR EL SIL DE UN SISTEMA probabilidad puede estimarse empleando
INTEGRADO DE SEGURIDAD métodos de valoración de riesgos
cuantitativos y fijarse con un valor límite
numérico.
BS en 61508 dispone de 3 métodos de La probabilidad se puede determinar
determinación de los requisitos del SIL: mediante:

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• Análisis de las tareas de fallo en
situaciones comparables
• Datos contenidos en bases de datos
relevantes
• Cálculo empleando métodos de
predicción adecuados
7. METODOLOGÍA CUALITATIVA
La metodología cualitativa es un modelo
simplificado que ilustra perfectamente el SIL
requerido para cada riesgo.
8. METODOLOGÌA MATRIZ DE RIESGO
9. EJEMPLO

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Planta de producción de una industria Por lo tanto se asigna un índice SIL a partir
química. de las fallas, causas, para así conocer el
efecto producido por las fallas y las medidas
correctivas a tomar:
Del análisis de peligros resulta una
observación de fallos, de la cual se
representa aquí un extracto:
FALLO CAUSA (S) 10. CICLO DE VIDA DE SEGURIDAD.
Productos de Modificación de la
entrada la composición de la
columna erróneos mezcla en la corriente Secuencia de actividades involucradas en la
o con impurezas procedente de implantación de sistemas instrumentados de
unidades de proceso seguridad desde el diseño conceptual hasta
aguas arriba el desmantelamiento del mismo.
Corte de corriente Defecto eléctrico local o
a nivel de planta
Rebose en el Fallo en lazo de
colector de regulación de nivel LIC
decantación de la 004
columna
Temperatura Fallo del agua de
excesiva en la refrigeración en el
columna condensador de
cabeza
Rebose del Fallo en lazo de
depósito de regulación nivel LIC
condensado 007
Temperatura Fallo de regulación en
excesiva en entrada de vapor de
colector de caldeo
decantación 11. CONCLUSIÓNES

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- Las instalaciones industriales de
procesos que almacenan, procesan y
generan sustancias peligrosas,
tienen asociado un determinado nivel
de riesgo, dado que existe la
posibilidad de inducir consecuencias
adversas sobre receptores
vulnerables (personas, bienes
materiales y medio ambiente).
- La aplicación del análisis SIL a
instalaciones de proceso permitirá
incrementar la seguridad de las
instalaciones, detectar las
necesidades de seguridad de los
distintos procesos industriales,
verificar los niveles de seguridad de
las distintas capas de protección
implantadas en las instalaciones ,
diseñar un ciclo de vida para las
distintas funciones instrumentadas
de seguridad, diseñar e implantar un
plan de mantenimiento y prueba de
los Sistemas Instrumentados de
Seguridad, adecuarse a las
normativas ANSI/ISA – S84.01 –
1996 e IEC 61508/61511 sobre
Sistemas Instrumentados de
Seguridad y Seguridad Funcional,
cumplir recomendaciones de las
compañías de seguros, obteniendo
de esta forma disminuciones en la
contratación de las pólizas de
seguros y cumplir los requisitos de
las licenciatarias del proceso, en los
casos en los que exijan a la
propiedad la adaptación a las
normativas sobre seguridad
funcional, con objeto de no perder
garantías.