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SIS SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA Segurança Operacional utilizando Automação Industrial em Processos

1 MÁRCIO VENTURELLI

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Márcio Venturelli

SIS SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA

Segurança Operacional utilizando Automação Industrial

em Processos



SIS Sistemas Instrumentados de Segurança (Safety Instrumented

System), é a técnica de mitigar riscos e implantar instrumentação e

controle industrial para segurança operacional em processos,

tornando as plantas e suas malhas capazes de entrarem em falha

segura, independente do sistema de controle, caso ocorra um

incidente, protegendo os equipamentos, pessoas e meio ambiente.

Este texto tem o objetivo de tratar esse assunto de forma básica,

objetiva e direta, mostrando os principais conceitos e uma aplicação

de um SIS, o assunto por si só é extremamente extenso, com muitas

fontes de pesquisa, porém é sabido que há uma lacuna muito grande

de profissionais de automação que ainda não conhecem como

funcionam os SIS e está é nossa proposta, poder pavimentar um

conceito para que possam dar continuidade aos estudos, uma vez

que o texto, a apresentação e o vídeo não esgotam o assunto,

mesmo porque o assunto foi sintetizado para uma visão rápida e geral

do assunto, eliminando detalhes.

Para isso vamos focalizar o que caracterizam acidentes industriais,

como identificar os níveis de segurança em processos industriais e

como aplicar os sistemas de segurança SIS para redução dos riscos.

Todos nós como profissionais estamos acostumados a falar em

falhas em sistemas, mas o que é uma falha em um processo? Uma

falha de processo é quando algo ocorre de maneira diferente do

normal e previamente esperado, pois no nosso caso foi mitigado

através de uma análise de risco.

Por mais que haja camadas de defesa, há sempre uma possibilidade

de que ocorra uma falha, por isso a grande importância de conhecer

o comportamento deste processo e poder salvaguardar os cenários de

risco do mesmo.

O que caracteriza um processo seguro, vamos ver abaixo o contexto:

Processos devem operar dentro de limites operacionais e ter

sistemas que gerem alarmes e coloque o mesmo em condição

de falha segura ou shutdown;

Todos os instrumentos devem ser instalados e operados de

forma segura;



Os instrumentos e alarmes de segurança devem ser confiáveis

e eficientes;

Uma falha segura em um processo é a colocação de seus parâmetros

operacionais (setpoints e variáveis manipuladas) de tal forma que não

ocorra risco operacional, diferentemente de um sistema shutdown,

que desliga o processo em questão.

Vamos entender o que significam as principais nomenclaturas usada

nesta tecnologia:

SIS – Safety Instrumented System (SISTEMA INSTRUMENTADO

DE SEGURANÇA), é propriamente o sistema que permite a

segurança operacional;

SIL – Safety Integrity Level (NÍVEL DE INTEGRIDADE DE

SEGURANÇA), é um índice numérico que indica um nível

tolerável de falha de um sistema de segurança no processo;

SIF – Safety Instrumented Function (FUNÇÃO

INSTRUMENTADA DE SEGURANÇA, é a malha com seus

componentes de cada função segura desempenhada no SIS;

BPCS – Basic Process Control System – (SISTEMA DE

CONTROLE DO PROCESSO), é o sistema de controle do

processo (inclui o sistema de alarmes).

Quais as maiores dificuldades, desafios em implantar um SIS em um

processo:

Identificar os Riscos do Processo e definir um Nível de

Segurança;

Especificar e implantar o sistema de Segurança para atender o

nível Seguro;

Manter o Sistema de Segurança funcional durante todo o ciclo

de vida da Planta.

Um SIS é um conjunto de sensores, controladores e atuadores de

segurança, especificados e certificados para este fim, tanto o

hardware, o software e toda a sua instalação, bem como o programa

de manutenção do mesmo.

O objetivo do SIS é proteger os equipamentos (o patrimônio) de

danos, proteger as pessoas de qualquer tipo de evento perigoso que

possa a vir ocasionar um acidente e proteger o meio ambiente de

qualquer consequência de um incidente operacional.



Como funciona um SIS, veja as principais funções que eles

desempenham:

Coloca o processo em uma condição segura quando é

detectado um perigo ou quando uma condição é violada;

Permite colocar o processo em uma condição segura inicial,

por exemplo, startup;

Toma ações de segurança prevenindo um perigo industrial que

esteja ocorrendo.

O SIL que é o nível de integridade de segurança alcançável através de

uma Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD), isto é, quando o

sistema de segurança necessitar ser usado por uma falha detectada,

sua possibilidade de falhar.

Com este índice, que se enquadra em 4 níveis (SIL1, SIL2, SIL3 e

SIL4), onde o último é a menor possibilidade que ocorra falha no SIS.

Na prática o SIL4 normalmente está enquadrado em processos

nucleares ou similar, um SIS puramente enquadrado como viável não

atende este nível de PFD, os SIL3 também são muito difíceis de se

manter, normalmente necessitam de um sistema de diagnóstico muito

avançado, mas é real nos processos industriais.

Os SIL 1 e SIL2 são mais reais do dia a dia na aplicação da norma

IEC61508, onde através de equipamentos certificados e um sistema

de votação pode-se atingir este nível de PFD, vamos ver melhor este

conceito mais avante no texto.

Um SIS está na camada acima de controle do processo, isto é, ele

ainda é um sistema que está para prevenir um incidente, porém é

importante entender que para que um SIS se torne eficiente ele deve

trabalhar acima da camada de alarmes, pois o operador tem papel

importante para intervir antes que possa ser acionado o SIS.

Caso o sistema de alarmes não possa apoiar o operador na

interferência do processo, o SIS entra em ação, mas ainda assim

prevenindo, e caso não possa colocar o processo em falha segura ou

em shutdown, entra-se outras camadas, mas no nível de mitigação,

que não é objetivo deste texto explicar as mesmas.

Para a aplicação de SIS é fundamental o entendimento quanto aos

riscos do processo, uma das formas mais utilizadas é uma Análise



Preliminar de Riscos (APR), com uma equipe multidisciplinar (eng. de

operação, manutenção, automação) e analisar os riscos baseados

em consequência e probabilidade.

Existem diversos modelos de análise de riscos, Histórica, Incidentes

Críticos, What if, Matriz, Check List, HAZOP entre outros, para fins de

estudo e demonstração, mostraremos a ideia do APR acima.

Na sequência após identificação do risco, cujo objetivo é enquadrar o

SIL determinado, o próximo passo é o desenho das SIF (Função

Instrumentada de Segurança), onde através de um arranjo chamado

de arquitetura de votação, pode-se calcular as PFD de cada malha de

segurança, atendendo o requisito de SIL.

As arquiteturas de votação seguem o conceito das leis da

confiabilidade, onde coloca-se equipamentos em série ou paralelo

para que se possa aumentar ou diminuir os índices de confiabilidade,

logo os números de PDF, do conjunto SIF.

Veja na apresentação o exemplo calculado.

Algumas informações complementares gerais sobre SIS:

A Norma que trata o assunto com todas as questões de

tecnologia, implantação, manutenção, riscos são as IEC

61508 / IEC 61511 / S84.01;

Disponibilidade é o tempo que o equipamento trabalha sem

falhas, um sistema Tolerante a Falhas por exemplo é um

sistema redundante, lembrando que um sistema redundante

por si só não garante falha segura no processo;

O SIS devem ter capacidade de auto teste (diagnóstico) dos

dispositivos, objetivo de diminuir e manter a PFD, quanto mais

testes sistemáticos, menor a PFD, sistemas que não são

testado a PFD tendem a 1 (não funciona);

Somente o arranjo de SIS não mantém a PFD baixa, a simples

má instalação deles na planta pode elevar a PFD para 1 (não

funcionará), todos equipamentos, acessórios, construção e

montagem do sistema sofrem interferência;

Check List é muito importante ter uma lista padrão (norma)

para conferência, do projeto, implantação, treinamento,

operação e manutenção do SIS;

Uso de Safety Bus é permitido (Profibus/Foundation), desde

que os equipamentos sejam certificados para este fim, com



isso pode-se obter ganhos técnicos como diagnósticos e

financeiros, onde o custo total de propriedade é menor neste

tipo de solução.

Quais os benefícios de se usar SIS, com foco em segurança

operacional:

Maior produtividade – aumento de disponibilidade da planta;

Aumento da vida útil dos sistemas / equipamentos;

Evita custos indiretos por acidentes;

Valoriza a planta na competitividade global (atende norma /

legislação);

Em Safety Bus diminui-se o TCO Custo de Propriedade.

Implantação como um roteiro básico abaixo:

Tenha um sistema de Gerenciamento de Alarmes

Foco na segurança do processo

Conhecer a legislação / norma

Fazer a análise de risco multidisciplinar

Determinar o nível de segurança

Especificar equipamentos de acordo

Elaborar projeto aderente (check list)

Implantar

Treinar

Monitorar

Tendências em SIS, abaixo:

SIS ser mandatório na Planta;

Norma Regulamentadora para segurança em processos;

O escopo da instrumentação e controle iniciar na fase da

mitigação de riscos

Concluímos o grau de importância dos SIS:

A segurança operacional é a base da sustentabilidade da

indústria;

Pessoas, comunidade e meio ambiente devem ser o foco da

segurança;

Não existe investimento que se sustente sem segurança

operacional.



SOBRE O AUTOR

• Márcio Venturelli trabalha no

mercado de automação industrial há

20 anos, tendo passado por diversos

departamentos, tais como, assistência

técnica, treinamentos,

comissionamento, projetos,

engenharia, marketing e negócios.

• Trabalhou em diversos projetos de

implantação de sistemas de automação

de plantas de bioenergia,

transformação e manufatura, no Brasil

e no exterior.

• Atualmente trabalha em

desenvolvimento de mercados com

foco em engenharia conceitual na área

de automação industrial, tendo como

base viabilidades técnicas e financeiras,

otimização e gestão industrial

produtiva.

• É professor universitário de pós-

graduação de automação industrial e

gerenciamento de projetos.

• Membro Sênior da ISA (Sociedade

Internacional da Automação) e

Presidente da Seção ISA Sertãozinho-

SP, Membro do PMI-SP (Instituto de

Gerenciamento de Projetos) e

Coordenador do Comitê de Automação

Industrial do CEISE Br.

• Graduado em Ciência da Computação,

Pós-Graduado em Gestão Industrial e

Petróleo e Gás. MBA em Estratégia de

Negócios. Técnico em Automação

Industrial e Eletrotécnica.

• E-mail: [email protected]

NOV/2014 - R0

mailto:[email protected]

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