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Seguridad y Control en la Industria de Proceso

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CAMPODISPOSITIVOS Y REDES

CONTROL BÁSICO

PROTECCIÓN

SISTEMA INFORMACIÓN DE

PLANTA

OPTIMIZACIÓN y SIMULACIÓN

Niveles de Automatización Conexión ERP

MITIGACIÓN

CONTROL AVANZADO

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Sistema Información

Planta

Red de CONTROL y SUPERVISIÓN

Consola Operación

Control Avanzado

Redes CampoE/S Proceso

HART

Controlador Proceso

USUARIOS DATOS PLANTA

Estación Remota, Ingneniería,...

INFORMACIÓN RED PIN

Sistemas Seguridad

Parada de Emergencia

Control Accesos, CCTV, Telefonía, HVCA,...

Security

Fuego y Gas

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Niveles de Automatización

CONTROL BÁSICO

PROTECCIÓN


PLANTA


Conexión ERP

MITIGACIÓN

CONTROL AVANZADO

CAMPO DISPOSITIVOS Y REDES

FIELDBUS Integración Digital, otros

OTROS:Analógico,...

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F O UNDATION™ F ieldbus

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Evolución de la Comunicación con Dispositivos de Campo

Analógico 4-20mA

• Información de Mantenimientose recolecta a mano

• Información de Operación es 4-20 mA (1 variable de proceso, sin estado del dispositivo)

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Protocolo HART

• Información de Operación es 4-20 mA (1 variable de proceso, sin estado del dispositivo)

• La información de Mantenimiento es digital, se accede via estaciones del sistema de control o estaciones específicas

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Integración Digital

• La Información de Operación esdigital (variables de proceso + estado de los dispositivos)

El estado del dispositivo se monitoriza/alarma

Permite un control de activos

• La información de Mantenimiento es digital, se accede via la estación del sistema de control con una base de datos integrada


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(3) FOUNDATION Fieldbus

• Integración Digital de

Operación (valor + estado) y de Mantenimiento

Más dispositivos

Function Blocks

InteroperabilidadAI AOAI AOAO


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PROTECCIÓN


PLANTA


Conexión ERP

MITIGACIÓN

CONTROL AVANZADO

CAMPO

DISPOSITIVOS Y REDES

CONTROL BÁSICO

ControlProcesosOperación

IntegraciónUnidadesPaquete

Honeywell

Honeywell

Honeywell

Honeywell

PLC

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CONTROLADOR. Funciones de Control

PIDPV SP

RUNSTOPMotor

• Control de Enclavamientos

• Control de Dispositivos Discretos OPEN

CLOSE

RUN

STOP

• Lógica de Enclavamientos

Application S/W

:: : : : : : Algorithms

• Comunicaciones Peer-to-peer • Integración con otros equipos de la red de

Controladores

• Control Regulatorio FIC 201

TIC 101

SP

RSP

• Simulación de Entradas/Salidas

• Control Avanzado

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OPERACIÓN Y SUPERVISIÓN DEL PROCESO

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Causas de Incidentes

Personas40%

Equipo 40%

Proceso 20%

• Los incidentes de planta en la industria petroquímicaen Estados Unidos oscilan entre 10 y 20 mil millonespor año

• Entre el 3% y el 8% de la pérdida de producción se deben a incidentes

• El 40% es causada o relacionada con las personas

• Con la iniciativa ASM se reducen los incidentes en un 33%

• Consorcio que comenzó en 1994

• Busca las causas de situaciones anormales

• Desarrolla soluciones para reducir la frecuencia e impactos de los inicidentes

• Tecnología, buenas prácticas, conocimiento de aplicaciones, prototipos

• Co-fundado con el gobierno USA (NIST)

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PLANTA


Conexión ERP

MITIGACIÓN

CONTROL AVANZADO

CAMPO


CONTROL BÁSICO

PROTECCIÓN

ParadaEmergencia

ESD

GestiónQuemadores

Caldera

BMS

FSC FSC

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Objetivos de los Sistemas de Control y de Seguridad

Seguridad de las personas

Protección del EquipoControl

Protección del Entorno

SeguridadFSC

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Principales Riesgos del Proceso

Fallo del Equipo de Proceso

Fallo de DiseñoFallo de Operación

Fallo de Mantenimiento

Fallo en el Proceso

Influencias Ambientales

Fallo del Sistema de Control de Proceso

Fallo de Instrumentación

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Causas de Accidentes

12.5%

8.3%

8.3%

Fallo de Equipo

Falta de Equipo

Mantenimiento Pobre

70.9%Gestión de Seguridad del Proceso

Fuente: Health and Safety Executive, clause 6.2 of Contract Research Report 139/1997,‘Explosions in gas-fired plant’ United Kingdom 1997

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Alto Nivel

Variable de proceso

Bajo NivelComportamiento

normal

Tiempo

Punto de Trip

Control del SIS

Acción de Paro de EmergenciaESD (Emergency Shutdown)

Acción Mecánica de Paro

Alarma de Alto NivelAcción del Operador

¿ Qué hace un SIS ? Boom!

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Seguridad en las industrias de proceso - Thai Oil Diciembre 1999

Sólo el Coste del Daño:23 millones de US$

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Sistema de Control

Sistema de “Seguridad”

Niveles de Control / Protección

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FALLO ACTIVO Y FALLO PASIVO

+ 24VDC

0 VDC

CORTOCIRCUITO

ROTURA DE CABLE

CARGA, p.e.......SOV

= fallo molesto

= fallo peligroso

Señal de Control del Procesador Central

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Ejemplo de un Circuito de Salida Fail SafeEjemplo de un Circuito de Salida Fail Safe

Alarma

OBJECTIVO:Tolerancia a fallo ÚNICO para Seguridad

0 VDC

+ 24VDC

CPU

CARGA p.e. SOV

Lectura de la Salida

Pulso de Comprobación Estado???

Watchdog

Pulso de prueba

Lectura del Estado

&Acción de Seguridad!

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Directivas Europeas (Ley Europea)

El nuevo enfoque de las directivas disponen los requerimientosesenciales que deben alcanzarse antes de que sean comercializados en cualquier pais de la Unión Europea. Los requerimientos están escritos en términos generales.

• Directiva Seveso II [96/082/EEC]• Directiva de Maquinaria [89/392/EEC],

[91/368/EEC], [93/044/EEC]• Directiva EMC [89/336/EEC]• Directiva de Bajo Voltaje[73/23/EEC]

(Productos destinados a ser utilizados a un voltaje nominal de alterna entre 50V y 1000V ó de contínua entre 75V y 1500V)

• …

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Solución: aplicación de Normas Y Estándares

• Estándares Propios de la Compañía (p.e. Shell, Exxon, BASF, Hoechst, ...)

Basados en las Experiencias de las CompañíasReferenciados a Normas y Estándares (p.e. IEC, DIN, ...)Requieren Validación por Autoridades de Inspección (p.e.TUV, UL, ...)

• Cuando no Existen, entonces se aplican:Estándares Internacionales (p.e. ISO, IEC) óEstándares Nacionales (p.e. DIN, BS, ANSI, NF, NNI, NBN, ...) óNormativas de Organizaciones (p.e. ISA SP84, TUV booklet, ...)yValidación por una Autoridad de Inspección Independiente (p.e. TUV, UL, ...)

El Fin Último es la Reducción del Riesgo y el Coste

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Estándares de Seguridad Funcional

• TÜV (1984)

• DIN V 19250 / VDE V 0801 (Alemania)– Clasificación de Riesgos 1989– Requerimiento del Sistema de

Seguridad

• Diversos Estándares Nacionales

• ANSI / ISA S84.01 (USA) 1996– Procedimientos de Seguridad– Ciclo de Vida de Seguridad

• NFPA / UL1998

IEC 61508– Ciclo Completo de Vida de

Seguridad

– Plan/Gestión de Seguridad

– Niveles de Integridad de Seguridad

– Requerimientos de Diagnóstico en Sistemas de Seguridad

– Arquitecturas de Sistemas de Seguridad y Datos de Fiabilidad

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IEC 61508

Fallos de Especificación

Fallos en el Diseño e Implementación

Fallos en la Instalación y Comisionado

Fallos en la Operación y el Mantenimiento

Fallos aleatorios de hardware

Fallos en la Modificación

Estándar de Seguridad IEC-61508Estándar de Seguridad IEC-61508www.infoPLC.net


Legislación Europea

Directivas

Unión Europea(EU)

Obligadas !

Estándares de productosEN Normativa

/ Informativa

Referenciado a / Mejor Práctica

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Reducción de riesgos a niveles aceptables

Riesgos Altos

Inaceptables!

Riesgos Bajos

Aceptables!

Clase de Peligro

Menor

Medio

Mayor

Frecuencia de la ocurrenciaBAJA ALTAMEDIA

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Analisis de Riesgo

Protección:– Daño a las Personas– Entorno

Cumplir con:– Leyes y Regulaciones– Sociedad

Reducir:– Coste del daño de producción– Coste del daño del equipo

Disminuir:– Pérdidas por el impacto negativo

en la “imagen de la compañía”

– Riesgo de la planta - Coste del Seguro

RIESGO RELACIONADO CON:NIVEL TOLERABLE DEL

RIESGO

Legislación– Autoridades nacionales– Contaminación ambiental

Optimización de Costes:– Pérdidas de Producción, de

equipo,...

Comparación con otros riesgos:– Viajes, deportes hobbies,….

Compañía de Seguros

Imagen de Compañía

Principio ALARP

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• El hardware cumple con todos los requerimientos de diagnósticos rigurosos

• El software (aplicación y firmware) contienetodos los rigurosos requerimientos

• Competencia de Personas

• Valoración Cuantitativa

• Valoración Cualitativa

• Proceso de Calidad

• Desarrollo del Ciclo de Vida

Certificación TÜV –Cumplimiento de la IEC61508

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Certificación para laspersonas En 2004: 200 Expertos Certificados en el Mundo por TÜV

CFSE - Certified Functional Safety Expert

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Cumplimiento de Seguridad

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PROTECCIÓN


PLANTA


Conexión ERP

CONTROL AVANZADO

CAMPO


CONTROL BÁSICO

MITIGACIÓN

Fuego y Gas

F&G

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Situación Anormal

Sistema Control de Proceso

Sistema Protección del Proceso

SistemaFuego y Gas

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Solución de Seguridad para Prevención y Mitigación

MITIGACIÓNSistemas de Mitigación Mecánicos

Sistemas de Control Instrumentados de SeguridadSistemas de Mitigación Instrumentados de Seguridad

RESPUESTA DE PLANTA A EMERGENCIA

RESPUESTA DE EMERGENCIA DE LA COMUNIDAD

PREVENCIÓNSistemas de Protección Mecánica

Alarmas de ProcesoSupervisión del Operador

Sistemas de Control Instrumentados de Seguridad

Sistemas de Control Básico del ProcesoSistemas de Monitorización (alarmas de proceso)

Sistemas de Prevención Instrumentados de Seguridad

Supervisión del Operador

Diseño del Proceso

Figura 9 de IEC 61511

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Gráfico sinóptico de Fuego y Gas en el Sistema de Control

DETECTOR DE GAS

DETECTOR DE LLAMA

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