Cómo realizan los técnicos de instrumentación las verificaciones SIL del sistema SIS

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El cálculo SIL es un proceso mediante el cual se evalúa cuantitativamente la capacidad de seguridad general del circuito SIF ya implementado, con el fin de determinar si cumple con los requisitos establecidos. En este artículo, Changhui Instruments comparte los métodos que utilizan los técnicos especializados para realizar dicho cálculo SIL. Verificación SIL: yunrun.com.cn/product/2846.html. Con la emisión del documento Nº 116 de la Dirección General de Supervisión y Gestión de Seguridad, a partir de 2016, los sistemas de instrumentación de seguridad SIS pasaron a ser un requisito obligatorio en las instalaciones en funcionamiento y en los proyectos de nueva construcción que involucren dos aspectos críticos y uno de gran importancia. Los cambios en las políticas han generado una avalancha de información sobre sistemas HAZOP/SIL y SIS, así como una gran cantidad de términos confusos, lo que inevitablemente hace que sea difícil orientarse. El propósito de este artículo es no andarse con rodeos ni dar explicaciones complicadas. Se busca ofrecer una explicación lo más sencilla posible, dirigida a aquellos ingenieros en instrumentación que no están familiarizados con SIL, SIS y SIF, pero que han oído hablar de ellos, para que comprendan qué significa el cálculo SIL. En resumen, el cálculo SIL es un proceso mediante el cual se evalúa cuantitativamente la capacidad de seguridad general de los circuitos de funciones de instrumentación de seguridad (SIF) implementados, con el fin de determinar si cumplen con los requisitos establecidos. En el análisis HAZOP, los ingenieros de procesos desempeñan un papel más importante que los ingenieros de instrumentación; son quienes lideran la fase de lluvia de ideas y deben identificar los diversos riesgos potenciales para proponer soluciones. Pero una vez que se completa el análisis y se determina el nivel SIL, pasando así a la fase de verificación del mismo, y cuando el circuito SIF ya está prácticamente definido, es entonces cuando los ingenieros de instrumentación toman el control de la situación. El circuito SIF también está compuesto por una “sección de detección, una sección de control y una sección de ejecución”, como se muestra en la imagen siguiente: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210123149990.png. Sin embargo, el sistema pasó de utilizar un DCS en el circuito de control a utilizar un sistema de instrumentación segura con certificación SIL. Los ingenieros en instrumentación que están familiarizados con los circuitos de control se darán cuenta rápidamente de las similitudes entre el circuito SIF y los circuitos de control. Nadie conoce mejor los componentes que forman parte del circuito SIF que ustedes, por lo que son los más adecuados para determinar la capacidad SIL de cada uno de esos componentes. Cuando se necesita su colaboración para llevar a cabo los cálculos SIL, ¿qué preparativos debe hacer como ingeniero de instrumentación? Ya sea que se pretenda realizar los cálculos de verificación por cuenta propia o encargarlos a un tercero, algunos procedimientos básicos mostrados en la imagen siguiente son inevitables. Paso 1: Leer el informe de clasificación. Pregunta 1: Primero, hay que entender qué se calcula con la verificación SIL El objetivo de la verificación es calcular el nivel SIL de cada circuito, así como determinar si la probabilidad media de fallo requerida (PFD) cumple con los requisitos establecidos. Si no se cumplen dichos requisitos, es necesario volver a seleccionar y diseñar el sistema de instrumentación de seguridad (se puede buscar en Baidu el artículo “Pasos para la selección de sistemas SIS (sistemas de control de seguridad)”). Si se cumplen los requisitos, entonces se considera que la verificación ha sido exitosa. Por lo tanto, los resultados de cada circuito en el informe de verificación deben compararse con la clasificación de cada circuito. La probabilidad media de fallo (PFD) tiene su propia definición en las normas; en términos sencillos, representa la probabilidad de que el instrumento/circuito correspondiente falle. Por supuesto, cuanto más baja sea la probabilidad, menor es la posibilidad de que ocurra algún problema; por lo tanto, el nivel SIL también es más alto. No hay duda de que SIL2 representa un nivel de seguridad mayor que SIL1, ya que su probabilidad media de fallo (PFD) es más baja. Tener esto en cuenta será de gran ayuda al revisar posteriormente los informes de verificación SIL. Un buen comienzo es la mitad del éxito; sin duda, un informe de clasificación SIL impecable es el primer paso hacia el éxito. Pregunta 2: ¿Qué significa “perfecto” en un informe de clasificación SIL perfecto? El informe de clasificación SIL debe incluir lo siguiente: una descripción completa del circuito SIF y su estructura ； Clasificación SIL y probabilidad media de fallo (PFDavg) para cada circuito SIF. Como ejemplo perfecto: “En la sección de lavado de la torre de desulfuración SIF16, las tres temperaturas TAHH2102A/B/C (2oo3) hacen que se detenga el ventilador de combustión K132 o que se cierre MOV0203 (1oo2)”” ； Los números de identificación de las señales de medición están definidos con claridad; también está clara la relación entre las distintas señales (2oo3). Las acciones a ejecutar también están definidas, al igual que sus números de identificación; además, la relación entre estas acciones también está clara (1oo2) ； Los valores de PFD y los niveles SIL también están bien definidos. http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210135090380.png Pero no todas las descripciones de los circuitos SIF pueden ser tan claras como lo anterior. Un ejemplo no del todo perfecto: “En el tanque de ácido acético T43201A, se activa la interrupción por nivel muy bajo y se cierra la válvula XV-43202A”. ¿Por qué ha desaparecido el número de señal de nivel? Esto suele ocurrir porque, en la fase de clasificación, el P&ID aún no está finalizado, o bien se trata de una señal que se pretende añadir y en ese momento no se conocía su número de identificación. En ese momento, solo se puede contar con los ingenieros de instrumentación para que identifiquen las referencias correspondientes y así completar el circuito. Las descripciones imperfectas son un desafío al que los ingenieros de instrumentación deben enfrentarse con frecuencia, y la mayor prueba proviene de descubrir que la descripción del SIF en el informe de clasificación SIL no coincide con el diagrama de los circuitos de interbloqueo que se tiene a mano. En ese momento, ¿como ingeniero de instrumentación, no se siente uno inmediatamente aterrorizado y ansioso? Lo primero que hay que hacer es determinar si el informe de clasificación disponible fue elaborado antes del diseño de la interconexión. También es necesario averiguar si los cambios posteriores han causado alteraciones en los circuitos de interconexión. Si ese es el caso, lo más sensato es actualizar el informe de clasificación SIL. Como ya se mencionó, la verificación SIL depende completamente de los circuitos SIF y de la clasificación SIL indicados en dicho informe; se utilizan estos datos para determinar los resultados de los cálculos. Si el informe de clasificación no coincide con la realidad, entonces la verificación SIL no tendrá ningún sentido ； Si el informe de clasificación ya es la versión más reciente, hay que aclarar un concepto: el circuito SIF no es lo mismo que el circuito de interbloqueo. Se pueden observar sus similitudes, pero el circuito SIF se centra únicamente en las acciones relacionadas con la protección de seguridad. Aquellas acciones que no tienen relación con la protección de seguridad, pero que son necesarias para el funcionamiento del sistema, no forman parte del circuito SIF; sin embargo, sí pueden formar parte del circuito de interbloqueo. Mire la comparación de la imagen de abajo, ¿se da cuenta ahora? http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210146548908.png Frente a informes perfectos o imperfectos, comprender el informe de clasificación, evaluar su fiabilidad y utilidad es una tarea que los ingenieros en instrumentación no pueden ignorar. Al comparar los informes de clasificación y anotar el modelo de cada componente del circuito SIF, se da inicio al primer paso que los ingenieros en instrumentación deben seguir para apoyar la verificación SIL. Segundo paso: Recopilación de información. Recopilar información suena sencillo, pero en la práctica es difícil. Entre los registros de los instrumentos, los documentos proporcionados por el fabricante, los diagramas de los procesos y las diversas especificaciones técnicas, existe una gran cantidad de información. ¿Cuál de ella es necesaria y cuál se puede omitir? De hecho, no hay necesidad de preocuparse por esto. Si se encarga a un tercero que realice los cálculos de verificación, este establecerá claramente qué información se necesita, y basta con recopilarla según esas indicaciones. En general, los fabricantes de instrumentos deben indicar las especificaciones y características básicos de sus productos. También es necesario indicar el período de inspección y la vida útil del equipo, así como el tiempo promedio necesario para reparar las averías. Todos estos son parámetros que se utilizan en los cálculos de verificación. El sistema de instrumentación para la integridad de seguridad SIS no es un sistema que pueda funcionar simplemente al ser instalado; se requiere un mantenimiento y pruebas periódicas para garantizar su fiabilidad. Es indispensable tener en cuenta la capacidad de mantenimiento en dichos cálculos. Si los ingenieros encargados del mantenimiento en el sitio pudieran prestar especial atención, en su trabajo diario, al tiempo entre fallos de los instrumentos, al tiempo necesario para repararlos, etc., y enviar esa información a los fabricantes, después de décadas, se trataría de datos valiosos que demuestran su rendimiento en condiciones reales de uso. En cuanto a los ingenieros de instrumentación que pretenden realizar por sí mismos los cálculos de verificación, usted ya está al nivel de un piloto de combate, por lo que seguramente sabe qué es lo que necesita. Tercer paso: Organizar los certificados. Por supuesto, se trata de certificados SIL. El objetivo principal de organizar estos certificados es proporcionar a los terceros encargados de las verificaciones datos sobre su estado de validez. Aquí surge una pregunta: dado que el software de verificación cuenta con una base de datos propia, ¿por qué es necesario recopilar además datos sobre el estado de validez de los certificados? Esta duda recibirá una explicación detallada en la fase de cálculo. 1. Primera regla de la experiencia: encontrar el certificado SIL del instrumento correspondiente. El certificado SIL contiene mucha información: el nivel SIL, los posibles requisitos de hardware (HFT), el tipo (A/B), los datos de fallo (Lambda λ), etc. El certificado representa la prueba de que este instrumento cumple con las funciones de seguridad requeridas. Actualmente, hay una gran cantidad de certificados SIL provenientes de diversas fuentes. Entre estos certificados, hay algunos verdaderos y otros falsos, lo que hace que la credibilidad de los datos sea un problema importante (se recomienda buscar en Baidu el artículo “Changhui Instruments: cómo identificar si un certificado SIL es verdadero o falso”). Pero eso es otro tema. Pero con el certificado SIL, para los cálculos de verificación ya se cuenta con lo necesario. Al revisar el certificado SIL, es fundamental comprobar si existe una segunda página o si contiene datos de vencimiento. Los ingenieros en instrumentación que no están familiarizados con esto suelen caer en la trampa de que se les diga que los instrumentos utilizados cuentan con certificado, pero que dicho certificado no corresponde al modelo que se está utilizando. ¡Tengan mucho cuidado! ； La trampa de pesas y medidas fraudulentas: el certificado es el correspondiente, pero no sirve para nada a la hora de realizar las verificaciones, ya que solo cuenta con su primera página. Aunque se indica el nivel SIL, no se proporcionan los datos relativos a su fecha de vencimiento. En este momento, el ingeniero en instrumentación debe esforzarse al máximo para obtener los datos relacionados con las fallas del producto. Es posible que dichos datos se encuentren en la segunda página del certificado, o en el informe que acompaña al mismo (en caso de que el fabricante no proporcione dicho informe, ¡felicidades! Probablemente se trate de una entidad certificadora fraudulenta). También podrían estar incluidos en el manual de seguridad. 2. Segundo punto de experiencia: ¿qué hacer si no se proporciona el certificado? En los siguientes documentos podría aparecer la eficiencia de inactivación deseada. ◆Manual de seguridad ◆ Certificado de conformidad. Estos dos tipos de documentos suelen ser información proporcionada por el propio fabricante. 3. Tercera experiencia: cuando las experiencias anteriores no son aplicables, una opción es recurrir a datos generales. Esto queda en manos de los especialistas en cálculos, quienes deben decidir según las características del software y de la base de datos. Pero en este caso, se destaca la importancia de los ingenieros en instrumentación presentes en el sitio; solo basándose en los tipos y especificaciones de instrumentos proporcionados por ellos, los terceros pueden elegir los datos adecuados. http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210150544114.png Certificado e*da. En la imagen anterior, lo que está indicado dentro del recuadro rojo incluye la siguiente información: Modelo: Válvula electromagnética de la serie 8314 ； Fabricante: ASCO ； Tipo: Clase A ； Nivel SIL: SIL2 en ausencia de redundancia, SIL3 con redundancia de 1, ruta 2H ； Datos inválidos: ¿Has encontrado todos λSD/SU/DD/DU? Una vez completada la inserción de los datos de los circuitos SIF y organizados los certificados, por fin se puede pasar a la fase de cálculo. En esta fase, si el cálculo lo realiza un tercero encargado, el ingeniero de instrumentación puede relajarse y esperar con tranquilidad. Mientras esperamos, conozcamos el software para cálculos. Hasta el momento, los dos programas con los que ha tenido contacto Changhui Instruments son exSILentia y RiskCloud. La mayoría de los ingenieros* están acostumbrados a utilizar Excel para resolver problemas de cálculo complicados que requieren relaciones lógicas. Pero tener que establecer esas relaciones lógicas cada vez que se necesita hacer un cálculo resulta ser algo muy problemático. La verificación de los circuitos SIF es un proceso complicado y lleno de variaciones. Cada circuito puede tener una estructura diferente, así como instrumentos diferentes para su medición. Además, cada proyecto tiene sus propios requisitos. Aunque las fórmulas de cálculo establecidas por las normas son consistentes, ¿cómo se puede lograr una estructura flexible que permita adaptarse según sea necesario, mientras se sigue utilizando las fórmulas estándar en cada cálculo? En estos casos, Excel resulta ser demasiado lento e ineficiente. exSILentia, desarrollado por la empresa E*da, aprovecha la poderosa base de datos de certificados de instrumentación de E*da y sus décadas de experiencia en desarrollo. De acuerdo con las normas IEC-61508/61511, incorpora datos sobre fallos y una evaluación de la capacidad de mantenimiento. Ofrece una plataforma muy útil que permite a los ingenieros crear circuitos SIF según sus necesidades. En los cálculos de verificación, exSILentia ocupa un lugar insustituible. Sin embargo, para los usuarios nacionales, aunque estos productos extranjeros funcionen bien en teoría, siempre surgen todo tipo de problemas en la práctica. Frente a las empresas petroquímicas locales que utilizan en gran medida instrumentos y equipos fabricados en el país, exSILentia no cuenta con soporte para las marcas nacionales. exSILentia cuenta con una base de datos propia que recopila los certificados de instrumentación de seguridad certificados por ellos. Si se opta por utilizar equipos de instrumentación con certificación e*da, basta con seleccionar el fabricante y el modelo en la base de datos para que los datos de vencimiento puedan ser incluidos en los cálculos; esto resulta muy práctico. Los certificados SIL que no están certificados por E*da todavía pueden utilizarse en exSILentia. Sin embargo, es necesario que el operador utilice la función de creación de usuarios para introducir manualmente los datos del certificado correspondiente. Pero su uso está limitado a este cálculo en particular. Si se quieren utilizar esos certificados que no figuran en la base de datos en un proyecto posterior, será necesario introducirlos manualmente nuevamente, lo cual **reduce la comodidad que ofrece el soporte de la base de datos**. Y además, con precios tan elevados, uno no puede evitar lamentar la mala relación calidad-precio. En comparación, RiskCloud (Software Gele) ha suplido oportunamente estas deficiencias. RiskCloud (Software Gele) ofrece cálculos en línea; basta con tener una cuenta para poder realizarlos. Cuenta además con una amplia base de datos de certificados. El servicio postventa es rápido, ya que se puede contar con soporte técnico en cualquier momento. En cuanto al precio, no hace falta decir que este software nacional ofrece la mejor relación calidad-precio. Además, las formas de pago son flexibles: se pueden utilizar cuentas temporales, pagando según el tiempo que se necesite utilizar el servicio. RiskCloud (software de GeLue) también utiliza la base de datos de E*da, pero es más inclusivo que ella: los certificados que no provienen de E*da también se conservan. Además, se incentiva a los usuarios a contribuir sus propios certificados a la base de datos. Cuantos más usuarios haya y más proyectos se utilicen, mayor será la cantidad de información sobre certificados SIL acumulada, lo que resulta aún más beneficioso para los usuarios de instrumentos fabricados en el país. Ambas aplicaciones utilizan el algoritmo del modelo de Markov. En comparación, exSILentia tiene en cuenta un poco más de parámetros. Sin embargo, gracias a las rápidas actualizaciones de RiskCloud (Songlue Software) en los últimos seis meses, los parámetros de RiskCloud ya son muy similares a los de exSILentia. Bajo las mismas condiciones, los resultados de los cálculos también son muy parecidos. Ambas aplicaciones permiten exportar los resultados de los cálculos y las tablas de informes; la diferencia no es significativa. ◆Tablas y gráficos de exportación del software GeLuee: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210155477340.png ◆ Tablas con los resultados de los cálculos: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210159053909.png ◆ Diagrama de la estructura del circuito SIF y gráfico circular que muestra las tendencias de cálculo: http://yunrun.com.cn/upload/201912/21/201912210208183582.png. Después de comparar los diferentes softwares, ya debería estar listo el informe de verificación SIL. En este momento, ¿cómo debería el ingeniero en instrumentación revisar el informe para determinar si se trata de un informe válido? ¿Recuerdas los informes de clasificación SIL que has visto y las tablas de datos de los circuitos SIF que has completado? En este momento, es necesario que los consulte uno por uno, los abra y compare los cálculos detallados que figuran en los informes de verificación, para comprobar si toda la información relacionada con el circuito SIF ha sido introducida correctamente. Tanto exSlentia como RiskCloud pueden generar informes de verificación detallados, en los que se enumeran todos los parámetros utilizados en los cálculos y los detalles de las opciones elegidas. Además de verificar si el circuito SIF cumple con los requisitos de clasificación, en el informe de cálculos se pueden encontrar muchos detalles: 1. ¿Se ha seleccionado la norma aplicable? 2. ¿Se ha introducido correctamente la estructura del circuito SIF? 3. ¿Se ha seleccionado correctamente el modelo de instrumento que cuenta con el certificado e*da? 4. ¿Se han introducido correctamente los datos de los certificados que no son e*da y que ya han caducado? 5. ¿Se han utilizado datos genéricos de la misma especificación de manera adecuada en los instrumentos sin certificado? 6. ¿Corresponde al intervalo de prueba real? 7. ¿Cuál es la probabilidad promedio de fallo PFD para cada unidad del circuito SIF, así como para todo el circuito en su conjunto? ...... etc. Una ventaja de RiskCloud en este momento es que los cálculos están en chino, así que no hay que preocuparse por algo como los informes exSILentia, demasiado complejos y sin versión en chino, llenos de texto en inglés que se convierte en un obstáculo. Sabes leer informes, recopilar información y organizar certificados. Felicidades, ya has avanzado a la primera capa de verificación SIL.