Con mi experiencia, te explico el proceso de certificación de seguridad de instrumentos y los puntos a tener en cuenta

Thread Content

Este artículo toma como ejemplo la certificación de seguridad funcional TUV obtenida por una barrera de entrada de tipo digital, y explica el proceso de certificación de seguridad funcional según la norma IEC 61508. Se detallan los pasos clave del proceso de certificación, el orden en que se realizan dichos pasos, las tareas principales en cada etapa, así como los últimos cambios en los requisitos establecidos por los ingenieros encargados de las auditorías de certificación en Alemania. Sirve como referencia para obtener la certificación de seguridad funcional en productos como dispositivos de prueba y control de procesos. Alrededor del año 2010, muchas empresas pertenecientes a CNPC y Sinopec exigían, en sus pliegos de condiciones, que se proporcionara un certificado de certificación de seguridad funcional al momento de elegir los equipos. Sin la certificación de seguridad funcional, los fabricantes de instrumentos pierden muchas oportunidades de participación. Poco a poco, se ha ido reconociendo la importancia de dicha certificación, por lo que han comenzado a prepararse activamente para obtenerla. Creo que hay personas que también se sienten así al empezar a trabajar con la certificación: se sienten perdidas y no saben por dónde comenzar. Este artículo, basado en la experiencia práctica de certificación de seguridad funcional para las barreras de entrada de tipo digital, presenta los requisitos de certificación, el proceso de certificación y los puntos a tener en cuenta. Proceso de certificación de seguridad: yunrun.com.cn/news/1940.html. La importancia de la certificación de seguridad funcional para la seguridad en la industria moderna… No será necesario entrar en detalles al respecto; existen muchos artículos especializados en Internet que explican la función de la seguridad funcional. Este artículo toma como ejemplo las barreras de seguridad para entradas digitales, y describe el proceso de certificación de seguridad funcional basado en la norma IEC 61508. 1. Como producto a prueba de explosiones, la barrera de seguridad con certificación antideflagrante debe cumplir con los requisitos obligatorios de certificación internacional antideflagrante si desea ingresar al mercado internacional; es necesario obtener dicha certificación antes de obtener la certificación de seguridad funcional. Muchas entidades de certificación ofrecen información sobre el proceso de certificación antideflagrante IECEX. ①La entidad solicitante presenta por escrito una solicitud de certificación ante la entidad certificadora autorizada por el sistema IECEX, junto con los documentos relacionados con el producto. Una vez que la institución acepta la solicitud, la entidad solicitante firma un contrato de encargo de certificación con la entidad certificadora. ②La entidad certificadora realiza pruebas de tipo a prueba de explosiones en los productos que solicitan la certificación (incluyendo la revisión de los documentos técnicos relacionados con la resistencia a las explosiones y pruebas en prototipos) ； Revisar el informe de inspección antideflagrante. ③La entidad certificadora realiza inspecciones de las condiciones de calidad en la fábrica de la unidad fabricante que solicita la certificación. ④La entidad certificadora evalúa los resultados de las pruebas de tipo y los resultados de las inspecciones en la fábrica; si la evaluación es satisfactoria, se emite el certificado de certificación IECEX. ⑤La entidad certificadora realiza una supervisión anual de las entidades solicitantes. De hecho, dado que la auditoría de certificación de seguridad funcional requiere una evaluación de la integridad de los instrumentos, es posible que se modifiquen los circuitos, lo que afectaría los parámetros de protección contra explosiones ； Durante la auditoría de certificación antideflagrante, se puede requerir un ajuste en los circuitos, y la integridad de seguridad del producto debe ser reevaluada. Por lo tanto, se recomienda realizar simultáneamente la certificación antideflagrante y la certificación de seguridad funcional, a fin de evitar desperdicios innecesarios en términos de tiempo, recursos humanos y costos. Basándose en la amplia experiencia de muchas empresas en este ámbito, se recomienda presentar primero los planos relacionados con la certificación contra explosiones y someterlos a una revisión en la fase conceptual de la certificación de seguridad funcional. Una vez que dichos planos sean aprobados, se puede pasar a realizar análisis FMEA, pruebas FIT y pruebas EMC/ambientales para la certificación de seguridad funcional. Una vez completado lo anterior, el esquema lógico y el diagrama de circuito podrán definirse con mayor precisión. A continuación, se podrá proceder a finalizar los documentos necesarios para la certificación de resistencia a explosiones, realizar pruebas en prototipos y llevar a cabo inspecciones en la fábrica. 2. Certificación de seguridad funcional. El proceso de certificación de seguridad funcional puede dividirse aproximadamente en la revisión en la fase conceptual, la revisión en la fase de inspección principal, la inspección en la fábrica, así como la revisión y emisión del certificado en Alemania ； Si se desglosa aún más, las tareas principales se pueden dividir en gestión y evaluación de documentos de diseño e desarrollo, cálculo y evaluación de la fiabilidad del hardware, pruebas de compatibilidad electromagnética EMC, pruebas ambientales, etc. Este artículo presenta el proceso de certificación de seguridad funcional tomando como ejemplo la barrera de seguridad para entradas digitales. La barrera de seguridad para entradas digitales es un diseño de circuito puramente hardware, por lo que no es necesario realizar evaluaciones relacionadas con la integridad de seguridad del software. Sin embargo, otros instrumentos pueden requerir dichas evaluaciones. Barrera de seguridad: yunrun.com.cn/product/list_85.html ① Etapa conceptual ◆ Plan de seguridad (SP): En el plan de seguridad se definen información como la organización del proyecto, los colaboradores y sus cualificaciones, la división del ciclo de vida de la seguridad, las medidas para evitar fallos, los procedimientos para gestionar cambios y la gestión de configuraciones. http://yunrun.com.cn/upload/201804/25/201804252126471238.png Figura 1: Diagrama de organización del proyecto. ◆ Plan de verificación y confirmación (VVP): En este plan se detallan las actividades de verificación en cada etapa del ciclo de vida de la seguridad, así como los archivos de entrada y salida relacionados con dichas verificaciones, y quiénes son las personas encargadas de llevarlas a cabo. ◆ Especificaciones de requisitos de seguridad (SRS): En las especificaciones de requisitos de seguridad se definen las funciones de seguridad, los estados de seguridad, las descripciones e parámetros de entrada/salida, el tiempo de respuesta ante fallos, el nivel de integridad de seguridad SIL, la proporción que ocupan las barreras de seguridad en todo el circuito de seguridad (valor recomendado por TUV: 10%), la puntuación de fallo de seguridad SFF, el margen de tolerancia ante fallos en el hardware, los intervalos de inspección y pruebas, los modos de operación, los requisitos ambientales, entre otros. ◆ Concepto de seguridad (SC): En el concepto de seguridad se define el diagrama de fiabilidad, el diagrama funcional (donde las partes relacionadas con la seguridad se distinguen por un color diferente). También se especifican las funciones de cada bloque funcional, las medidas de diagnóstico que se utilizan para cada bloque funcional (para cumplir con el nivel SIL correspondiente), los intervalos entre pruebas de diagnóstico de cada bloque funcional, y cómo cada bloque funcional pasa a un estado seguro después del diagnóstico. De hecho, para garantizar que la puntuación de fallo de seguridad cumpla con el nivel SIL y reducir los ajustes posteriores en la documentación, las barreras de seguridad certificadas por nuestra empresa primero se someten a una simple reducción de capacidades y a un análisis FMEA, con el objetivo de eliminar, en la medida de lo posible, los defectos graves en el diseño. ◆ Otro documento muy importante que se utiliza a lo largo de todo el ciclo de certificación es la tabla de seguimiento de requisitos: en los documentos como las especificaciones de requisitos de seguridad (SRS), los conceptos de seguridad (SC), el plan de pruebas (TP) y los informes de pruebas (TR), cada elemento relacionado con la seguridad cuenta con un número de identificación (SR1, SC1, TP1, TR1, etc.). Esto permite establecer una relación entre los elementos relacionados con la seguridad en los diferentes documentos, facilitando así su seguimiento mutuo. Las opiniones de la entidad certificadora se envían a la entidad solicitante en formato de documento LOP. Después de varias rondas de modificaciones, cuando todas las observaciones de la entidad certificadora quedan resueltas en el documento LOP, eso significa que la barrera de seguridad ha superado la evaluación en la fase conceptual por parte de la entidad certificadora, y el proceso de certificación pasa a la fase de inspección detallada. ② Fase de inspección principal: Tareas de la fase de inspección principal: pruebas adicionales de funcionalidad, seguridad y medio ambiente, para verificar si se cumplen las funciones de seguridad definidas y el nivel SIL. ◆ Informe de reducción de especificaciones: Rhein TUV exige la reducción de las especificaciones del dispositivo; se debe aplicar el requisito más estricto entre el principio del 2/3 y la reducción de nivel 2 según GJB/Z 35-93 ； La reducción de la capacidad de los fusibles de los dispositivos intrínsecamente seguros, los diodos Zener, etc., se realiza de acuerdo con los requisitos de la norma nacional GB 3836. Si un componente no cumple con los requisitos de reducción de especificaciones, será necesario seleccionar otro componente adecuado. **Tabla 1: Reducción de especificaciones de los componentes**
| Nombre del componente | Especificaciones | Parámetros de reducción | Requisitos del manual | Valor real | Reducción real | Conclusión |
|---------------------|------------------|------------------------|-----------------------|------------|----------------|------------|
| Inductor L1 | 422776156 | Corriente transitoria (A): 0.8 | 0.67 | 0.06 | 0.09 | Aprobado |
| | | Tensión de ruptura del dieléctrico (V): 800 | 0.5 | 30 | 0.0375 | Aprobado |
| | | Corriente de operación (A): 0.4 | 0.6 | 0.03 | 0.075 | Aprobado |
| | | Temperatura térmica (°C): 85 | THS-(25~10): 60.063 | Menor que THS-(25~10) | Aprobado |
| Condensador C1, C2012N102N101T | | Tensión de operación (V): 100 | 0.6 | 29 | 0.299 | Aprobado |
| | | Temperatura máxima permitida (°C): 125 | TAM-10: 60 | Menor que TAM-10 | Aprobado |

◆ **Informe de análisis FMEA**
a. Se determinó la estructura del producto; según el diagrama de fiabilidad, el dispositivo se dividió en varios bloques funcionales. b. Seleccionar una base de datos de fiabilidad adecuada. El valor de referencia para la tasa de fallo de los componentes, λref, puede obtenerse consultando la base de datos SN 29500 de Siemens, o bien directamente con el fabricante ； El requisito de confiabilidad para participar en el cálculo es del 70%. Si la confiabilidad proporcionada por el fabricante es del 60%, es necesario realizar una corrección: λ70% = λ60% × 1,204 / 0,917. c) Determinación de las condiciones ambientales (como temperatura, presión, etc.): En el análisis FMEA, es necesario utilizar los datos reales de voltaje, corriente y temperatura del dispositivo, y consultar la base de datos de Siemens para calcular el valor real de la tasa de fallos λ. d. Según los modos de fallo de los componentes descritos en el Apéndice D de la norma IEC 62061, así como la proporción que corresponde a cada uno de esos modos de fallo, se calcula la suma de las tasas de fallo de cada bloque funcional, además del índice de fallo de seguridad SFF. Se exige que el valor de SFF para cada bloque funcional cumpla con los requisitos correspondientes al nivel SIL establecido. **Tabla 2: Cálculo de la puntuación de fallo de seguridad de los bloques funcionales**
| ID | Especificaciones | Función | Modo de fallo | Impacto del fallo | Criterio de peligro | Medidas de diagnóstico |
|----|-------------------|---------|---------------|-------------------|---------------------|------------------------|
| DC | λ, λs, λD, λDD, λDU | SFF | U6 | 1 | MAX3256: Puente completo; circuito abierto. Sin impacto o salida sin alimentación; se entra en estado seguro. | 0 | Ninguno | 0 | 16.4 | 3.28 | 3.28 | 0 | 0 |
| | | | Cualquier extremo en cortocircuito. Sin impacto o salida sin alimentación; se entra en estado seguro. | 0 | Ninguno | 0 | 3.28 | 0 | 0 | 0 |
| | | | Atasco. Sin impacto o salida sin alimentación; se entra en estado seguro. | 0 | Ninguno | 0 | 3.28 | 0 | 0 | 0 |
| | | | Oscilaciones parasitarias en la salida. Pérdida de la función de seguridad. | 1 | Ninguno | 0 | 0 | 3.28 | 0 | 3.28 |
| | | | Cambio en el valor. Sin impacto o salida sin alimentación; se entra en estado seguro. | 1 | Ninguno | 0 | 3.28 | 0 | 0 | 0 |
| C62 | 2 | 0603 | 5% | Filtrado | Circuito abierto. Sin impacto. | 0 | Ninguno | 0 | 44 | 14.67 | 0 | 0 | 0 |
| C43 | CL10F101 | Cortocircuito | Salida sin alimentación; se entra en estado seguro. | 0 | Ninguno | 0 | 14.67 | 0 | 0 | 0 |
| | | | Cambio en el valor. Sin impacto. | 0 | Ninguno | 0 | 14.67 | 0 | 0 | 0 |
| **Total** | | | | | | | 60.4 | 57.12 | 3.28 | 0 | 3.28 | 0.9457 |

◆ **Tasa de cobertura del diagnóstico DC**: La tasa de cobertura del diagnóstico depende de las medidas tomadas. Sus valores pueden ser aproximadamente 60%, 90% y 99%. Las tablas A.2 a A.15 de la norma IEC 61508-2 indican las técnicas y medidas recomendadas para las pruebas de diagnóstico. El diagrama de fiabilidad de la barrera de seguridad con dos entradas digitales y dos salidas se muestra en la Figura 3. De acuerdo con los requisitos más recientes de los ingenieros certificados en Alemania, los relés deben ser evaluados como bloques funcionales independientes, y participar en el análisis FMEA. Existen fallos comunes en la fuente de alimentación y en la entrada; se realizan cálculos para el PFD y el PFH. http://yunrun.com.cn/upload/201804/25/201804252058206101.png Figura 2: Diagrama de fiabilidad y cálculo del PFD. ◆ Prueba de inserción de fallos (Fault Insert Test). La prueba FIT es una herramienta que utilizan las entidades certificadoras para verificar la corrección del informe FMEA. Si los resultados de la prueba FIT no coinciden con los del FMEA, es necesario volver a la fase de diseño para realizar modificaciones, o bien modificar el informe del FMEA según los resultados de las pruebas reales. De esta manera, se pueden calcular nuevamente las puntuaciones de fallo de seguridad y las tasas de fallo, a fin de determinar el nivel SIL. ◆ Pruebas de rendimiento, pruebas EMC/ambientales: De acuerdo con los requisitos de GB 3836, las barreras de seguridad deben someterse a pruebas de tipo de manera estricta ； Al mismo tiempo, según los requisitos de VVP, la barrera de seguridad debe someterse a pruebas de rendimiento completas, con el fin de verificar el funcionamiento adecuado de sus funciones de seguridad. Los requisitos de pruebas EMC para las barreras de seguridad con seguridad funcional, así como las normas de referencia y los niveles de prueba, se basan en los requisitos del Apéndice E de la IEC 2061. En particular, para las pruebas relacionadas con descargas electrostáticas, grupos de pulsos rápidos y sobretensiones, se aplican requisitos de prueba más estrictos. ◆ Los documentos del sistema correspondientes a las barreras de seguridad que cumplen con requisitos de seguridad funcional deben satisfacer al mismo tiempo los requisitos del sistema de gestión y los de la norma IEC 1508, a fin de garantizar que todas las tareas se realicen correctamente durante todo el ciclo de vida de la seguridad. ◆ Manual de diseño. El manual de diseño es el documento fundamental elaborado para llevar a cabo las funciones de diseño; incluye información sobre la carcasa, los requisitos estructurales, los principios de funcionamiento, las listas y las funcionalidades, presentada preferiblemente en formato gráfico de acuerdo con los requisitos estándar. ◆ Informe de verificación: La verificación es una actividad de autoinspección que realiza el fabricante una vez completada la montaje, e incluye el informe de verificación de la conformidad en materia de seguridad eléctrica y el informe de pruebas de valores límite. ◆ Requisitos de producción: Los requisitos de producción son las normas que los fabricantes establecen para lograr ciertas funciones, e incluyen requisitos funcionales, requisitos de seguridad y requisitos ambientales, entre otros. ◆ Manual del usuario: El manual del usuario es un documento que contiene información sobre las especificaciones del producto, sus funciones, su instalación y manejo, así como sobre su funcionamiento y pruebas de verificación. Incluye además consejos de seguridad, instrucciones de uso y soluciones para posibles problemas. El objetivo de la revisión de los documentos de gestión es determinar si los medios y fundamentos para cumplir con los requisitos de seguridad son suficientes y razonables, si el contenido de los documentos satisface las necesidades en las diferentes etapas del ciclo de vida de la seguridad, y si pueden servir como base para llevar a cabo la certificación de seguridad funcional. Una vez que todos los documentos anteriores hayan sido aprobados, la entidad certificadora procede a emitir el certificado de seguridad funcional del instrumento. Actualmente, ya existen numerosas instituciones dedicadas a la investigación en seguridad funcional y organismos de pruebas relacionados, como el Instituto de Instrumentación Automática de Shanghái y el Instituto de Tecnología Económica Integral para Instrumentos e Instrumentación de la Industria Mecánica. Estas instituciones han comenzado a ofrecer servicios de certificación en seguridad funcional en el país. Cada vez hay más profesionales especializados en este área, y su nivel técnico sigue mejorando. Por lo tanto, la certificación en seguridad funcional para los instrumentos de tipo “barreira de seguridad” puede realizarse dentro del país. Existen muchas diferencias en las prácticas y percepciones de cada organización*. Se recomienda estudiar a fondo la norma IEC 6508, teniendo en cuenta las características reales de los productos de la propia empresa, sin atenerse estrictamente a patrones preestablecidos, para obtener cuanto antes el certificado de seguridad funcional. Autor: Zhang Hongyun