Seguridad y Control en la Industria de Proceso

Transcripción

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2 Niveles de Automatización Conexión ERP OPTIMIZACIÓN y SIMULACIÓN SISTEMA INFORMACIÓN DE PLANTA CONTROL AVANZADO MITIGACIÓN PROTECCIÓN CONTROL BÁSICO CAMPO DISPOSITIVOS Y REDES

3 Security INFORMACIÓN RED PIN Estación Remota, Ingneniería,... USUARIOS DATOS PLANTA Control Accesos, CCTV, Telefonía, HVCA,... Consola Operación Sistema Información Planta Control Avanzado Red de CONTROL y SUPERVISIÓN Controlador Proceso Sistemas Seguridad Parada de Emergencia Fuego y Gas E/S Proceso Redes Campo HART

4 Niveles de Automatización Conexión ERP OPTIMIZACIÓN y SIMULACIÓN SISTEMA INFORMACIÓN DE PLANTA CONTROL AVANZADO MITIGACIÓN PROTECCIÓN CONTROL BÁSICO CAMPO DISPOSITIVOS Y REDES FIELDBUS Integración Digital, otros OTROS: Analógico,...

5 F OUNDATION Fieldbus

6 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

7 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

8 Evolución de la Comunicación con Dispositivos de Campo Integración Digital La Información de Operación es digital (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

9 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

10 Honeywell Honeywell Honeywell Honeywell Niveles de Automatización Conexión ERP OPTIMIZACIÓN y SIMULACIÓN SISTEMA INFORMACIÓN DE PLANTA CONTROL AVANZADO MITIGACIÓN PROTECCIÓN CONTROL BÁSICO Operación Control Procesos Integración Unidades Paquete PLC CAMPO DISPOSITIVOS Y REDES

11 CONTROLADOR. Funciones de Control Control Regulatorio SP TIC 101 RSP Control de Enclavamientos FIC 201 PID PV SP Control de Dispositivos Discretos RUN STOP Motor RUN STOP OPEN CLOSE Lógica de Enclavamientos Comunicaciones Peer-to-peer Integración con otros equipos de la red de Controladores Algorithms Application S/W :: : : : : : Simulación de Entradas/Salidas Control Avanzado

12 OPERACIÓN Y SUPERVISIÓN DEL PROCESO

13 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 deben a incidentes El 40% es causada o relacionada con las personas Con la iniciativa ASM se reducen los incidentes en un 33% Equipo 40% Proceso 20% Personas 40% 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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21 Niveles de Automatización Conexión ERP 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

22 Objetivos de los Sistemas de Control y de Seguridad Seguridad FSC Control Protección del Equipo Seguridad de las personas Protección del Entorno

23 Principales Riesgos del Proceso Fallo de Diseño Fallo de Operación Fallo de Mantenimiento Fallo del Sistema de Control de Proceso Fallo de Instrumentación Fallo en el Proceso Influencias Ambientales Fallo del Equipo de Proceso

24 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

25 Qué hace un SIS? Boom! Control del SIS Acción Mecánica de Paro Acción de Paro de Emergencia ESD (Emergency Shutdown) Punto de Trip Acción del Operador Alarma de Alto Nivel Alto Nivel Variable de proceso Bajo Nivel Comportamiento normal Tiempo

26 Seguridad en las industrias de proceso - Thai Oil Diciembre 1999 Sólo el Coste del Daño: 23 millones de US$

27 Niveles de Control / Protección Sistema de Seguridad Sistema de Control

28 FALLO ACTIVO Y FALLO PASIVO + 24VDC Señal de Control del Procesador Central ROTURA DE CABLE = fallo molesto CORTOCIRCUITO = fallo peligroso CARGA, p.e....sov 0 VDC

29 Ejemplo de un Circuito de Salida Fail Safe OBJECTIVO: Tolerancia a fallo ÚNICO para Seguridad + 24VDC Watchdog Pulso de prueba & Lectura del Estado Acción de Seguridad! CPU Pulso de Comprobación Lectura de la Salida 0 VDC Estado??? Alarma CARGA p.e. SOV

30 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.

31 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

32 Estándares de Seguridad Funcional TÜV (1984) DIN V / 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 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

33 Estándar de Seguridad IEC Estándar Seguridad de y Control Seguridad en la Industria IEC de Proceso 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 IEC Fallos en la Modificación

34 Legislación Europea Directivas Obligadas! Unión Europea(EU) Referenciado a / Mejor Práctica Estándares de productos EN Normativa / Informativa

35 Reducción de riesgos a niveles aceptables Clase de Peligro Mayor Medio Riesgos Altos Inaceptables! Menor BAJA Riesgos Bajos Aceptables! MEDIA ALTA Frecuencia de la ocurrencia

36 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 Analisis de Riesgo 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

37 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

38 Certificación para las personas En 2004: 200 Expertos Certificados en el Mundo por TÜV CFSE - Certified Functional Safety Expert

39 Cumplimiento de Seguridad

40 Niveles de Automatización Conexión ERP OPTIMIZACIÓN y SIMULACIÓN SISTEMA INFORMACIÓN DE PLANTA CONTROL AVANZADO MITIGACIÓN Fuego y Gas F&G PROTECCIÓN CONTROL BÁSICO CAMPO DISPOSITIVOS Y REDES

41 Situación Anormal Sistema Fuego y Gas Sistema Protección del Proceso Sistema Control de Proceso

42 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

43 Gráfico sinóptico de Fuego y Gas en el Sistema de Control DETECTOR DE GAS DETECTOR DE LLAMA