SIL – Safety Integrity Level

Felipe Borges Cunha felipe.cunha@braskem.com.br

INSTRUMENTAÇÃO E AUTOMAÇÃO APLICADAS À INDUSTRIA PETROQUÍMICA

Confiabilidade e Disponibilidade de Sistemas Istrumentados de Segurança

SIL – Safety Integrity Level(Nível de Integridade de Segurança)

• Objetivos:

– Apresentar as noções básicas de confiabilidade e risco relevantes para o entendimento da conceituação dos chamados Níveis de Integridade de Segurança (SIL).

– Apresentar conceitos básicos de Sistemas Instrumentados de Segurança e suas funções.

– Dar uma visão geral das normas nacionais e internacionais que tratam dos requisitos de SIL para sistemas de segurança.

• Conceitos Preliminares:– Risco– FIS - Função Instrumentada de Segurança– SIS - Sistema Instrumentado de Segurança– Falha– Confiabilidade– Camadas de Proteção– LOPA – Layers of Protection Analysis

RISCO = Probabilidade Severidade

• Risco:

O Risco de uma determinada atividade é o potencial de ocorrência de consequências

indsejadas decorrentes da resalização da atividade

• Risco X Perigo:

–Perigo:

• Propriedade ou condição inerente a um processo ou sistema capaz de causar dano às pessoas, ao meio ambiente ou aos ativos físicos.

• Está associado a um evento iniciador

• O perigo é uma fonte de Risco

• Risco = Perigo

Salvaguardas

Evento

• Risco:

Conseqüências

Barreiraspreventivas

Barreirasmitigadoras

Acidente

• Risco:

–Metodologias de avaliação de risco:

• HAZOP, APP, etc...

• Sistemática para identificação de todos os possíveis desvios perigosos do processo (eventos iniciadores)

• Avaliação da severidade de cada cenário de perigo e suas conseqüências

• Avaliar a probabilidade de ocorrência do cenário

• Risco = Severidade X Probabilidade

Introdução• Risco: Matriz de avaliação de risco

Probabilidade

Severidade

Remotof > 104

Ocasional 102 <f <104

Provável1 < f < 100

Freqüentef > 1/ano

Baixa Baixo Baixo Baixo Médio

Moderada Baixo Baixo Médio Alto

Crítica Baixo Médio Alto Alto

Catastrófica Médio Alto Alto Alto

• FIS:

– Função Instrumentada de segurança

– Após a detecção dos cenários e de suas probabilidades, determinam-se salvaguardas para evitar a sua ocorrência (barreiras preventivas). Uma das possíveis salvaguardas são as Funções Instrumentadas de Segurança.

• FIS:

– Exemplos de FIS:

• Comandar fechamento de válvulas

• Desligar motores

• Interromper alimentações elétricas

• Etc..

• SIS:

–Sistema Instrumentado de Segurança

• Conjunto de instrumentos que implementam uma ou mais FIS

• Representam barreiras preventivas

• Atuam apenas quando demandados

–Demanda

• Todo evento que gera necessidade de atuação de um sistema de segurança

• Falha:

Falha de um elemento (sistema, equipamento ou componente) é todo evento que leva à perda de uma ou

mais funções deste elemento.

• Falha:

“Qual é a probabilidade de ocorrência de um acidente?”

pa = pei

pa = pei x (pfd1 x pfd2 x pfd3)

pa = (pei 1 + pei 2) x (pfd1 x pfd2 x pfd3)

• Confiabilidade:

– Probabilidade de um sistema cumprir sua função para um dado período de tempo.

– Probabilidade do sistema não falhar durante o tempo de missão.

– Para sistemas com taxa de falha constante:

Q(t) = 1-et

• Confiabilidade:

P(t) = et

Q(t) = 1-et

Sistema testado periodicamente

Pfd = 1 - (1-e) / (

Pfd ~= 1/ (2

Pergunta: Dado que todo sistema tem uma probabilidade de falhar, como é possível reduzir o risco a níveis aceitáveis?

Reposta: Garantindo a confiabilidade dos SIS.

Pergunta: De que forma isso é possível?

Resposta: Usando o conceito de “SIL”.

• Histórico:

– Primeiras idéias na década de 80

• Uso de sistemas eletrônicos computadorizados em funções de segurnança envolvendo altos riscos

• Primeiras publicações:

– DIN V 19250 / VDE V 0801 – 1989

– “Guidelines for Safe Automation of Chemical Process” AIChE – 1997

• Histórico:

– Normas mais importantes

• ISA S84.01 – 1996

• IEC 61508 – 1998

• IEC 61511 – Aplicações específicas para industria de processos.

• No Brasil: Norma Petrobrás N-2595 - 1997

• Histórico:

– Normas mais importantes

• ISA S84.01 – 1996

• IEC 61508 – 1998

• IEC 61511 – Aplicações específicas para industria de processos.

• No Brasil: Norma Petrobrás N-2595 - 1997

• Camadas de Proteção:

– Especificidade: evita o cenário sozinha

– Independência: uma camada não depende de outra

– Disponibilidade: ativa 100% do tempo

– Auditável

– Reduz o risco por um fator de pelo menos 10

• Camadas de Proteção:

– Exemplos:

• Malhas de controle

• Malha de intertravamento (SIS)

• Alarmes

• PSVs

• Diques de contenção

• Procedimentos de emergência e evasão

• LOPA:

– Método para avaliar os cenários de risco e comparar com o critério de tolerância e decidir se as salvaguardas existentes são suficientes ou se outras salvaguardas são necessárias

– O SIS é apenas uma das camadas de proteção possíveis.

• LOPA: Fator de redução de risco

Risco originalRisco aceitável

Redução de risco necessária

Risco residual

0Redução de risco alcançada

Redução de risco conseguida com alteração do

projeto

Redução de risco

conseguida com PSVs

Redução de risco

conseguida com SIS

• SIL e Fator de redução de risco

FRR = FRR = Risco original

Risco após o uso do SIS

SIL PFD

4 10-5 a 10-4

3 10-4 a 10-3

2 10-3 a 10-2

1 10-2 a 10-1

• Metodologias para avaliação do SIL

– Metodologias Qualitativas

– Metodologias Semi-Qualitativas

– Estabelecimento de padrões próprios de cada empresa

• Procedimento Geral

– Estabelecer meta de segurança do processo

– Realizar identificação de perigos (HAZOP)

– Estimar as probabilidade dos cenários de perigo

– Estabelecer taxas de severidade

– Identificar as camadas de proteção existentes

– Identificar a necessidade de novas camadas SIS

– Identificar o nível SIL requerido

• Metodologia da matriz da camada de segurança

– Avalia a existência de outas camadas de segurança independentes além do SIS

– Utiliza critérios para severidade do impacto de eventos perigosos

– Considera a probabilidade desses eventos ocorrerem

– Critérios para Severidade

Grau Impacto

Extenso Danos em larga escala aos equipamentos. Parada do Processo por longo período de tempo. Conseqüência catastrófica para pessoas ou meio ambiente

Sério Danos aos equipamentos. Parada do processo por curto período de tempo. Danos graves a pessoas ou meio ambiente.

Menor Danos leves aos equipamentos. Não há parada do processo. Danos temporários tanto a pessoas como ao meio ambiente.

– Critérios para Probabilidade

Probab. Tipo de Evento

Baixa Eventos do tipo falhas múltiplas em diversos instrumentos ou equipamentos, erros humanos múltiplos em ambientes sem stress, ou falhas intrínsecas de equipamentos estáticos.

Média Eventos do tipo falha de instrumentos duais, falhas em válvulas ou grandes liberações de produtos perigos em áreas de carregamento/ descarregamento.

Alta Eventos do tipo vazamentos de processo, falha em um único instrumento, falhas humanas ou em equipamentos que impliquem em pequena liberação de produtos perigosos.

B M AProbabilidade Probabilidade Probabilidade

Menor Sério Extenso

Impacto

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