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Neste artigo vamos abordar os conceitos que envolvem os Sistemas Integrados de Segurança (SIS) e o nível de integridade de segurança de um sistema de controle (SIL).

A grande expansão do uso de Controladores Programáveis ou simplesmente CLPs (como são mais conhecidos na industria) popularizou e barateou seu uso. Os CLPs são equipamentos extremamente confiáveis, com alta disponibilidade, fáceis de programar e bastante flexíveis, podendo ser aplicados a praticamente todos os tipos de controle industriais.

No entanto, para aplicações em sistemas instrumentados de segurança em processos de alto risco, os CLPs convencionais não devem ser utilizados. Para estas aplicações devem ser usados CLPs especialmente projetados para atuar em áreas de segurança, denominados CLPs de segurança ou Safe PLCs. Estes equipamentos trabalham com o conceito de falha segura e alta integridade.

 

 

Importante

Nenhum sistema é completamente imune a falhas, mas na maioria dos casos, esta falha pode ser controlada colocando o sistema em um estado seguro. É o que chamamos de falha segura ou “Fail Safe”.

 

 

Sistemas instrumentados destinados a proteger sistemas industriais diferem significativamente daqueles projetados para controlar processos gerais. Sistemas instrumentados de segurança monitoram continuamente variáveis selecionadas, mas permanecem inativos até que uma condição anormal e possivelmente perigosa ocorra.

Para funcionar satisfatoriamente, um SIS requer um nível superior de performance e diagnóstico do que o normalmente solicitado para um equipamento genérico de controle de processo. É necessária, nos processos industriais, a separação de sistemas de segurança dos sistemas de controle gerais.

A solução para um sistema instrumentado de segurança SIS é composta de sensores, processadores e elementos atuadores projetados com a finalidade de:

- Levar automaticamente um processo industrial para um estado seguro quando condições específicas forem violadas;

- Permitir que o processo seja executado normalmente quando condições específicas permitirem (funções que dão permissão); ou

- Executar ações que reduzam as conseqüências de um acidente industrial.

Os CLPs de segurança são empregados em sistema de shutdown de plataformas de petróleo, sistemas de fogo e gás, bombeamento de petróleo, caldeiras, queimadores, enfim, sistemas que podem provocar riscos de vida a pessoas, riscos de grandes prejuízos econômicos e ao meio ambiente.

A Norma IEC61508 dá um tratamento sistemático para todas atividades do Ciclo de Vida de um SIS, possibilitando que os desenvolvimentos tecnológicos dos produtos se realizem em um ambiente sistemático de Segurança Funcional. A norma busca potencializar as melhorias dos PES (Programmable Electronic Safety), nome dado aos controladores de segurança nos aspectos de desempenho e de viabilidade econômica, uniformizando conceitos e servindo de base para elaboração de normas setoriais.

 


CONCEITOS IMPORTANTES ASSOCIADOS A SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA

Mean Time Between Failures (MTBF): É o tempo médio entre falhas de um equipamento, medido em horas (figura 1). Exemplo: MTBF = 100.000 horas = 11,4 anos.

 



 



Figura 1 – MTBF.

 

Taxa de Falhas (i): É taxa média de falhas, ou seja, quantas falhas acontecem por hora. É o inverso do MTBF.

Exemplo: se MTBF = 100.000 horas

então i= 1/100.000 = 0,00001

 

Disponibilidade (d): É a probabilidade de um controlador estar operacional. Esta probabilidade pode ser calculada em função dos componentes utilizados, técnicas de diagnóstico e arquitetura do controlador (figura 2).

Exemplo: Se t1 = 1 hora e t2 = 10.000 horas, a Disponibilidade é de 0,9999 significando que em 99,99 % do tempo o controlador estará operando.

 



 



Figura 2 – Disponibilidade.

 

Integridade: é a probabilidade de um controlador funcionar corretamente quando ocorre uma demanda associada a um risco do processo. É a Disponibilidade para atender uma demanda (figura 3). Se o sistema de segurança nunca falhasse a redução de risco seria infinita.

A Probabilidade de Falha (figura 4) durante uma Demanda (PFD) é a medida da integridade do SIS. Se a PFD é, por exemplo, 1/1000 (uma falha a cada 1000 demandas), a redução do risco é 1000.

 




 


Figura 3 – Integridade.