Ferramenta de análise e projeto de sistemas instrumentados de segurança em automação industrial
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Data
2017-10-27
Autores
Amalfi, Caio Cesar Policelli [UNESP]
Título da Revista
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
A alta complexidade atrelada às necessidades de segurança e confiabilidade dos processos industriais têm demandado a implantação de sistemas automáticos de segurança. Esse sistema, conhecido como Sistema Instrumentado de Segurança (SIS), é responsável pela segurança operacional do processo dentro de limites seguros através da monitoração de valores e parâmetros quando houver condições de risco. Os SISs são concebidos com diferentes Níveis de Integridade de Segurança (SIL) de acordo com o risco do processo. O desafio na implantação de um SIS é que seu procedimento de projeto é complexo e pouco difundido, além de existirem diversos métodos de cálculo e análise de riscos aceitos pelas normas de segurança. A motivação para este trabalho foi automatizar e auxiliar o projeto de SIS no que diz respeito à redução da quantidade de pessoas envolvidas e de tarefas manuais que podem causar erros, à padronização e simplificação dos procedimentos e cálculos necessários e também à diminuição do tempo de projeto, promovendo um aumento na eficiência e redução dos custos envolvidos. O objetivo é desenvolver uma ferramenta de análise e projeto de SIS, com programação voltada para Web, capaz realizar um estudo de riscos e falhas de um processo industrial e calcular um valor adequado para a seleção do SIL requerido para implantação de um sistema de segurança. A ferramenta é composta de quatro módulos: o Estudo de riscos e falhas usando a técnica HAZOP, a Quantificação dos riscos e criação de árvores de falhas; a Obtenção do SIL através da Análise da Árvores de Falhas (AAF) e a Definição de uma Função Instrumentada de Segurança (SIF) apropriada para o SIL calculado. A ferramenta desenvolvida é inovadora ao automatizar e combinar no mesmo ambiente todos os procedimentos necessários para a análise e projeto de SIS. Diversos casos de estudo de projeto de SIS, sendo um caso industrial real e outros da literatura, são utilizados para teste e validação dos módulos da ferramenta afim de demonstrar sua eficiência, flexibilidade de uso e exatidão dos resultados obtidos com a sua aplicação.
The high complexity tied to the reliability and security requirements of industrial processes has demanded the deployment of automatic safety systems. This system is known as Safety Instrumented Systems (SIS) and is responsible for the process operational safety within safe limits through the monitoring of values and parameters when there are conditions of risk. The SIS is designed with different Safety Integrity Levels (SIL) according to the process risk. The challenge in the deployment of SIS is that the design procedure is complex and not well known, and there are many calculation and risk analysis methods accepted by the safety standards. The motivation was automating and assisting in the design of SIS with regard to the reduction of people involved and manual tasks that may cause errors, the standardization and simplification of procedures and calculations needed and the reduction in project time, promoting an increase in efficiency and reducing the costs. The objective was developing an analysis and design tool for SIS, with web-based programming, capable of performing a study of the risks and failures of an industrial process and calculating an adequate value for the selection of the Safety Integrity Level (SIL) required for the implementation of the safety system. The tool is comprised of four modules: the Study of risks and failures using the HAZOP technique, the Quantification of risks and creation of fault trees; the SIL calculation through the Fault Tree Analysis (FTA) and the Definition of a Safety Instrumented Function (SIF) suitable for SIL calculated. The developed tool is innovative by systemizing and combining in the same environment all the procedures required for the analysis and design of SIS. Several case studies of SIS design are used for testing and validation of the tool modules, considering a real industrial case and others cases in the literature, in order to demonstrate the efficiency, flexibility of use, and accuracy of the results obtained with the tool application.
The high complexity tied to the reliability and security requirements of industrial processes has demanded the deployment of automatic safety systems. This system is known as Safety Instrumented Systems (SIS) and is responsible for the process operational safety within safe limits through the monitoring of values and parameters when there are conditions of risk. The SIS is designed with different Safety Integrity Levels (SIL) according to the process risk. The challenge in the deployment of SIS is that the design procedure is complex and not well known, and there are many calculation and risk analysis methods accepted by the safety standards. The motivation was automating and assisting in the design of SIS with regard to the reduction of people involved and manual tasks that may cause errors, the standardization and simplification of procedures and calculations needed and the reduction in project time, promoting an increase in efficiency and reducing the costs. The objective was developing an analysis and design tool for SIS, with web-based programming, capable of performing a study of the risks and failures of an industrial process and calculating an adequate value for the selection of the Safety Integrity Level (SIL) required for the implementation of the safety system. The tool is comprised of four modules: the Study of risks and failures using the HAZOP technique, the Quantification of risks and creation of fault trees; the SIL calculation through the Fault Tree Analysis (FTA) and the Definition of a Safety Instrumented Function (SIF) suitable for SIL calculated. The developed tool is innovative by systemizing and combining in the same environment all the procedures required for the analysis and design of SIS. Several case studies of SIS design are used for testing and validation of the tool modules, considering a real industrial case and others cases in the literature, in order to demonstrate the efficiency, flexibility of use, and accuracy of the results obtained with the tool application.
Descrição
Palavras-chave
Confiabilidade, Falhas, HAZOP, Função Instrumentada de Segurança (SIF), Nível de Integridade de Segurança (SIL), Reliability, Failures, Safety Integrity Function (SIF), Safety Integrity Level (SIL)