Seguridad y Control en la Industria de Proceso

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Seguridad y Control en la Industria de Proceso
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Seguridad y Control en la Industria de Proceso
Niveles de
Automatización
Conexión ERP
OPTIMIZACIÓN y
SIMULACIÓN
SISTEMA
INFORMACIÓN DE
PLANTA
CONTROL AVANZADO
MITIGACIÓN
PROTECCIÓN
CONTROL BÁSICO
CAMPO
DISPOSITIVOS Y REDES
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Security
Estación Remota,
Ingneniería,...
INFORMACIÓN
RED PIN
Control Accesos,
CCTV, Telefonía,
HVCA,...
USUARIOS
DATOS PLANTA
Consola
Operación
Sistema
Información
Planta
Control
Avanzado
Red de CONTROL y
SUPERVISIÓN
Sistemas
Seguridad
Controlador
Proceso
Parada de
Emergencia
Redes Campo
E/S
Proceso
HART
Fuego y Gas
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Conexión ERP
Niveles de
Automatización
OPTIMIZACIÓN y
SIMULACIÓN
SISTEMA
INFORMACIÓN DE
PLANTA
CONTROL AVANZADO
MITIGACIÓN
PROTECCIÓN
CONTROL BÁSICO
CAMPO
FIELDBUS
DISPOSITIVOS Y REDES
Integración
Digital, otros
OTROS:
Analógico,...
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F O UND ATION ™ F ie ld bu s
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Evolución de la Comunicación con
Dispositivos de Campo
Analógico 4-20mA
• Información de Operación es 4-20
mA (1 variable de proceso, sin
estado del dispositivo)
• Información de Mantenimiento
se recolecta a mano
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Evolución de la Comunicación con
Dispositivos de Campo
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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Evolución de la Comunicación con
Dispositivos de Campo
Integración Digital
• La Información de Operación es
digital (variables de proceso +
estado de los dispositivos)
ÎEl estado del dispositivo se
monitoriza/alarma
ÎPermite 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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Evolución de la Comunicación con
Dispositivos de Campo
(3) FOUNDATION Fieldbus
• Integración Digital de
Operación (valor + estado) y de
Mantenimiento
Más dispositivos
Function Blocks
Interoperabilidad
AI
AI
AO
AO
AO
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Conexión ERP
Niveles de
Automatización
OPTIMIZACIÓN y
SIMULACIÓN
SISTEMA
INFORMACIÓN DE
PLANTA
CONTROL AVANZADO
MITIGACIÓN
PROTECCIÓN
CONTROL BÁSICO
Operación
Control
Procesos
Integración
Unidades
Paquete
Honeywell
Honeywell
Honeywell
PLC
Honeywell
CAMPO
DISPOSITIVOS Y REDES
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CONTROLADOR. Funciones de Control
SP
• Control Regulatorio
TIC
101
RSP
FIC
201
PID
PV
• Control de Enclavamientos
SP
RUN
STOP
• Control de Dispositivos Discretos
Motor
• Lógica de Enclavamientos
• Comunicaciones Peer-to-peer
• Integración con otros equipos de la red de
Controladores
• Simulación de Entradas/Salidas
• Control Avanzado
Algorithms
Application
S/W
:: : : : : :
RUN
OPEN
STOP
CLOSE
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OPERACIÓN Y SUPERVISIÓN DEL PROCESO
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Causas de Incidentes
• Los incidentes de planta en la industria petroquímica
en Estados Unidos oscilan entre 10 y 20 mil millones
por año
• Entre el 3% y el 8% de la pérdida de producción se
Equipo
40%
deben a incidentes
• El 40% es causada o relacionada con las personas
• Con la iniciativa ASM se reducen los incidentes en un
Proceso
20%
Personas
40%
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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Conexión ERP
Niveles de
Automatización
OPTIMIZACIÓN y
SIMULACIÓN
SISTEMA
INFORMACIÓN DE
PLANTA
CONTROL AVANZADO
MITIGACIÓN
PROTECCIÓN
Parada
Emergencia
ESD
Gestión
Quemadores
Caldera
BMS
FSC
FSC
CONTROL BÁSICO
CAMPO
DISPOSITIVOS Y REDES
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Objetivos de los Sistemas de Control y de Seguridad
FSC
Seguridad
Protección del Equipo
Control
Seguridad de las
personas
Protección del Entorno
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Principales Riesgos del Proceso
Fallo del Sistema de
Control de Proceso
Fallo de Diseño
Fallo de Operación
Fallo de Mantenimiento
Fallo de Instrumentación
Fallo en el Proceso
Influencias Ambientales
Fallo del Equipo
de Proceso
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Causas de Accidentes
12.5%
Fallo de Equipo
8.3%
8.3%
Falta de Equipo
Mantenimiento Pobre
Gestión de Seguridad del Proceso
70.9%
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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Boom!
¿ Qué hace un SIS ?
Control del SIS
Acción Mecánica de Paro
Punto de Trip
Acción de Paro de Emergencia
ESD (Emergency Shutdown)
Acción del Operador
Alarma de Alto Nivel
Alto Nivel
Variable de proceso
Bajo Nivel
Tiempo
Comportamiento
normal
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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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Niveles de Control / Protección
Sistema de
“Seguridad”
Sistema de
Control
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FALLO ACTIVO Y FALLO PASIVO
+ 24VDC
Señal de Control del
Procesador Central
CORTOCIRCUITO
= fallo peligroso
ROTURA DE CABLE
= fallo molesto
CARGA, p.e.
......SOV
0 VDC
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Ejemplo de un Circuito de Salida Fail Safe
OBJECTIVO:
Tolerancia a fallo ÚNICO para Seguridad
+ 24VDC
Watchdog
Acción de Seguridad!
&
Pulso de
prueba
Lectura del Estado
CPU
Pulso de
Comprobación
Estado???
Lectura de la Salida
0 VDC
Alarma
CARGA
p.e. SOV
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Directivas Europeas (Ley Europea)
• 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)
• …
El nuevo enfoque de las directivas disponen los requerimientos
esenciales que deben alcanzarse antes de que sean comercializados en
cualquier pais de la Unión Europea. Los requerimientos están escritos en
términos generales.
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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 Compañías
Referenciados 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) ó
Estándares Nacionales (p.e. DIN, BS, ANSI, NF, NNI, NBN, ...) ó
Normativas de Organizaciones (p.e. ISA SP84, TUV booklet, ...)
y
Validación 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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Seguridad de
y Control
en la Industria
de Proceso
Estándar
Seguridad
IEC-61508
Fallos de
Especificación
Fallos aleatorios de
hardware
Fallos en el Diseño e
Implementación
Fallos en la Instalación
y Comisionado
Fallos en la Operación y el
Mantenimiento
IEC 61508
Fallos en la Modificación
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Legislación Europea
Directivas
Unión Europea(EU)
Referenciado a / Mejor Práctica
Estándares de productos
EN
Obligadas !
Normativa
/ Informativa
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Reducción de riesgos a niveles aceptables
Clase de
Peligro
Mayor
Riesgos
Altos
Inaceptables!
Medio
Menor
Riesgos
Bajos
Aceptables!
BAJA
MEDIA
ALTA
Frecuencia de
la ocurrencia
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Analisis de Riesgo
RIESGO RELACIONADO CON:
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
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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Certificación TÜV –
Cumplimiento de la IEC61508
• El hardware cumple con todos los
requerimientos de diagnósticos rigurosos
• El software (aplicación y firmware) contiene
todos los rigurosos requerimientos
• Competencia de Personas
• Valoración Cuantitativa
• Valoración Cualitativa
• Proceso de Calidad
• Desarrollo del Ciclo de Vida
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Certificación para las
personas
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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Conexión ERP
Niveles de
Automatización
OPTIMIZACIÓN y
SIMULACIÓN
SISTEMA
INFORMACIÓN DE
PLANTA
CONTROL AVANZADO
MITIGACIÓN
Fuego y Gas
F&G
PROTECCIÓN
CONTROL BÁSICO
CAMPO
DISPOSITIVOS Y REDES
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Situación Anormal
Sistema
Fuego y Gas
Sistema Protección del Proceso
Sistema Control de Proceso
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Solución de Seguridad
para Prevención y
Mitigación
RESPUESTA DE EMERGENCIA DE LA COMUNIDAD
RESPUESTA DE PLANTA A EMERGENCIA
MITIGACIÓN
Sistemas de Mitigación Mecánicos
Sistemas de Control Instrumentados de Seguridad
Sistemas de Mitigación Instrumentados de Seguridad
PREVENCIÓN
Sistemas de Protección Mecánica
Alarmas de Proceso
Supervisión del Operador
Sistemas de Control Instrumentados de Seguridad
Sistemas de Prevención Instrumentados de Seguridad
Sistemas de Control Básico del Proceso
Sistemas de Monitorización (alarmas de proceso)
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