Indicadores de rendimiento del sistema SIS: PFD y PFH

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Al medir el rendimiento de los sistemas de instrumentación de seguridad (SIS), generalmente se utilizan dos indicadores: uno de ellos es la probabilidad de fallo cuando se presenta una necesidad específica, conocida como PFD; el otro indicador es el PFH. PFH proviene originalmente de la versión de 1997 de la norma internacional IEC61508; significa la probabilidad de fallo (peligroso) por hora. Y en la literatura más reciente, la definición de PFH ha sido modificada para referirse a la frecuencia de fallos peligrosos (por hora). Entonces, surge la pregunta: ¿en qué situaciones deberíamos utilizar el PFD y en cuáles deberíamos usar el PFH? PFD yunrun.com.cn/product/2849.html 1. Necesidades de baja frecuencia y necesidades de alta frecuencia. En la norma internacional básica IEC61508, el PFD (en la práctica, lo que se utiliza con más frecuencia es el valor promedio del PFD: PFDavg) se define como una medida para los SIS que operan en modo de necesidades de baja frecuencia. Por su parte, el PFH se utiliza para los modos de necesidades de alta frecuencia o continuas. La demanda se refiere, en realidad, a algunos eventos que requieren una respuesta por parte del SIS. Si el SIS no responde a tiempo, estos eventos podrían causar daños en los equipos, el personal, la fábrica e incluso en el medio ambiente. Entonces surge una nueva pregunta: ¿qué es exactamente un patrón de demanda de baja frecuencia? ¿Y qué son los patrones de demanda de alta frecuencia y continua? La IEC61508 también ofrece algunas directrices respecto a la distinción entre modos de demanda de alta y baja frecuencia: Modo de demanda de baja frecuencia: la frecuencia con la que se produce la demanda es menor a una vez al año ； Patrón de demanda de alta frecuencia: La frecuencia de aparición de la demanda es mayor a una vez al año. 2. Límites del modelo. Este método de clasificación es muy sencillo y claro, y fácil de seguir. Pero la pregunta es: ¿por qué elegimos un año como límite entre los patrones de demanda de baja frecuencia y los de alta frecuencia, en lugar de seis meses o dos años? Podemos encontrar algunas pistas en los patrones de fallo y las estrategias de mantenimiento del SIS. Aunque muchos de los nuevos SIS cuentan ya con función de autodiagnóstico, todavía existen algunos fallos que no pueden ser detectados mediante esta función. Estos fallos deben ser identificados y resueltos a través de pruebas periódicas de funcionamiento. Estas fallas de los llamados peligros no detectados (DU) son la causa principal de las fallas en los sistemas de instrumentación de seguridad. En los cálculos de rendimiento del SIS de un solo canal más simples (por ejemplo, una válvula de cierre), PFDavg es igual al producto entre la tasa de fallo de DU y la mitad del período de prueba de funcionamiento. La mitad de este período de prueba de funcionamiento corresponde, en realidad, al tiempo promedio de inactividad del SIS. En este tipo de cálculos, no hemos tenido en cuenta la influencia de la demanda; en otras palabras, suponemos que el SIS defectuoso puede ser reparado antes de que llegue la demanda. En otras palabras, el cálculo de PFDavg se basa, hasta cierto punto, en una suposición importante: si ocurre una falla en los DU, entonces la probabilidad de que el sistema sea reparado durante la siguiente prueba de funcionamiento y mantenimiento es mayor que la probabilidad de que surjan nuevas necesidades. A largo plazo, la frecuencia de las pruebas funcionales debería ser mayor que la frecuencia de los requisitos. En muchos casos, la frecuencia de prueba del SIS es una vez al año; por lo tanto, esta frecuencia puede considerarse como la frecuencia mínima necesaria para garantizar que los cálculos del PFD sean precisos. Aunque, de hecho, la tasa de reparación de los SIS defectuosos es cada seis meses, considerar una vez al año como un valor bastante seguro y claro permite distinguir entre las frecuencias de demanda altas y bajas. 3. Significado de las mediciones Además, el significado de las dos mediciones, PFD y PFH, también difiere en cierta medida. PFDavg es la proporción promedio de tiempo, desde una perspectiva a largo plazo, durante el cual el SIS no puede desempeñar sus funciones de seguridad; por lo tanto, también puede considerarse como la disponibilidad promedio del sistema. Por su parte, el PFH tiene algunas similitudes con otra métrica común en el análisis de fiabilidad, que es la tasa de ocurrencia de fallos (ROCOF). El PFH del sistema en un momento dado puede considerarse como la tasa de fallo incondicional de dicho sistema. A largo plazo, PFH representa la tasa media de fallo del sistema. Por lo tanto, podemos comprender por qué la IEC61508 establece dos niveles de integridad de seguridad (SIL) distintos para los PFD y PFH. En la página web de Changhui Instruments también hay otros artículos técnicos que tratan sobre temas relacionados; todos pueden seguir explorando más a fondo. 4. Aplicación práctica: En los programas actuales más utilizados para el cálculo de los niveles SIL, como RiskCloud de Shanghai Gelo y ExSILentia de E*DA, es posible seleccionar el tipo de modo mediante un menú desplegable. http://yunrun.com.cn/upload/201912/25/201912250027444114.png La imagen proviene del software para el cálculo del nivel SIL de RiskCloud.
http://yunrun.com.cn/upload/201912/25/201912250027589183.png La imagen proviene del software para el cálculo del nivel SIL de ExSILentia