Imagine una cámara acorazada de alta seguridad llena de objetos de valor incalculable.
Una pequeña fuga en el techo de la cámara acorazada podría pasar desapercibida durante años, permitiendo el deterioro de objetos valiosos. Eso es lo que puede ocurrir con los Sistemas Instrumentados de Seguridad. Si se producen fallos no detectados, las consecuencias pueden ser catastróficas.
Pero ahí es donde entran en juego las pruebas de ensayo. Es como el Sherlock Holmes de las funciones instrumentadas de seguridad, que descubre pistas ocultas para evitar estos fallos. Hemos colaborado con nuestros expertos en sistemas instrumentados de seguridad para responder a 7 preguntas fundamentales sobre las pruebas de funcionamiento y cómo ayudan a lograr la seguridad funcional en las industrias de procesos.
1. ¿Qué es la comprobación de pruebas y por qué es importante en el contexto de las funciones instrumentadas de seguridad?
Las pruebas de funcionamiento son un proceso sistemático utilizado para verificar que los sensores, los solucionadores lógicos y los elementos finales de las funciones instrumentadas de seguridad (SIF) pueden responder a condiciones o demandas peligrosas según sea necesario para prevenir o mitigar incidentes relacionados con procesos. La norma IEC 61508 define las pruebas de funcionamiento como "pruebas periódicas realizadas para detectar fallos ocultos peligrosos en un sistema relacionado con la seguridad de modo que, en caso necesario, una reparación pueda restablecer el sistema a un estado "como nuevo" o lo más cercano posible a este estado".
Es una parte esencial del ciclo de vida del Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS), y tiene lugar durante la fase operativa.
Las pruebas de funcionamiento son importantes en el contexto de las funciones instrumentadas de seguridad para revelar fallos no detectados y optimizar los intervalos para mantener el nivel de integridad de la seguridad (SIL) del sistema.
2. ¿Cómo ayudan las pruebas a detectar fallos no detectados en las funciones instrumentadas de seguridad y cómo contribuyen a lograr la seguridad funcional en las industrias de procesos?
Las pruebas de verificación son como el juego del escondite: nos ayudan a encontrar los fallos ocultos en las funciones instrumentadas de seguridad que pueden no haber sido evidentes durante las inspecciones normales o los diagnósticos automáticos.
Al someter la función instrumentada de seguridad a pruebas rigurosas, es posible descubrir fallos ocultos, como fugas en las válvulas, desviación de los sensores o fallos en el solucionador lógico. A continuación, puede tomar medidas correctivas para solucionar los problemas revelados y mejorar la fiabilidad general de la función instrumentada de seguridad.
SIL (Safety Integrity Level) y PFD (Probability of Failure on Demand) son conceptos clave para determinar la eficacia y fiabilidad de los SIF.
El SIL mide la eficacia de una función instrumentada de seguridad para reducir el riesgo, y los niveles de SIL más altos requieren pruebas más rigurosas.
La PFD cuantifica la probabilidad de que una función instrumentada de seguridad deje de realizar su función prevista bajo demanda, y las pruebas de ensayo ayudan a validar la PFD verificando que el SIF cumple los objetivos de fiabilidad requeridos. La frecuencia con la que se comprueba un dispositivo influye significativamente en la probabilidad global de fallo bajo demanda (PFD), que afecta al nivel de integridad de la seguridad (SIL) de la función de seguridad.
Si el dispositivo no se comprueba con el intervalo especificado, es posible que no se detecte un fallo hasta que se le exija, lo que puede provocar que la función de seguridad no funcione cuando sea necesario.
Por lo tanto, es importante respetar los intervalos de prueba especificados para garantizar la fiabilidad y eficacia de las funciones instrumentadas de seguridad.
3. ¿Cuáles son los factores que deben tenerse en cuenta al desarrollar un procedimiento de prueba de conformidad con la norma IEC 61508, y cómo pueden utilizarse estos procedimientos para mejorar y eliminar fallos sistemáticos potencialmente peligrosos?
A la hora de desarrollar un procedimiento de prueba, deben tenerse en cuenta varios factores para garantizar la eficacia del proceso de prueba. Estos factores incluyen:
- El procedimiento de prueba debe tener en cuenta tanto los requisitos funcionales, como lo que debe hacer la SIF, como los requisitos de rendimiento, como los parámetros de fuga y temporización y cualquier excepción al manual de seguridad.
- El procedimiento de prueba debe basarse en un análisis de los modos de fallo peligrosos conocidos para cada instrumento/equipo de la SIF. Este análisis debe considerar la funcionalidad de la SIF como un sistema y cómo (y si) probar el modo de fallo peligroso.
- El procedimiento de prueba debe definir el alcance de la prueba y la cobertura necesaria para detectar fallos peligrosos. El factor de cobertura debe expresarse como porcentaje de fallos clasificados como peligrosos no detectados.
- El procedimiento de prueba debe definir la frecuencia de las pruebas necesarias para mantener la integridad de seguridad de la SIF. La frecuencia de las pruebas viene determinada por el análisis de la SIF (verificación de la PFD).
- El procedimiento de prueba debe ser estandarizado y coherente para minimizar la posibilidad de error humano. Esto puede incluir el desarrollo de procedimientos de prueba exhaustivos basados en un análisis de los modos de fallo peligrosos conocidos para cada tipo de instrumento/equipo SIF y el uso de plantillas/listas de comprobación de pruebas bien diseñadas para guiar al personal de mantenimiento a través del proceso de prueba.
Para garantizar la eficacia del proceso de pruebas, debe revisar y actualizar periódicamente los procedimientos para reflejar los cambios en el diseño, el funcionamiento y las prácticas de mantenimiento del SIF.
Analizar y documentar los resultados de las pruebas para identificar posibles problemas y oportunidades de mejora.
Si se tienen en cuenta estos factores, se pueden desarrollar procedimientos de prueba eficaces que contribuyan a la eliminación de fallos sistemáticos potencialmente peligrosos y a la mejora de la integridad de la seguridad de los SIF.
4. ¿Cuál es la importancia de seguir las recomendaciones de los fabricantes en relación con las pruebas de ensayo y la Especificación de Requisitos de Seguridad (SRS) en el contexto de la consecución de la seguridad funcional en las industrias de procesos?
La Especificación de Requisitos de Seguridad (SRS) es un documento vital en el Ciclo de Vida de la Seguridad (SLC) y desempeña un papel clave en la ingeniería de sistemas de seguridad, especialmente en las industrias de procesos. Especifica los requisitos funcionales y de rendimiento asociados a las funciones instrumentadas de seguridad (SIF) y otros sistemas de seguridad de procesos.
El SRS es crucial para lograr la seguridad funcional, ya que sirve como documento de referencia esencial para todo el ciclo de vida de la seguridad.
Documenta todas las expectativas importantes del SIS, como la lista de SIF y los parámetros asociados, desde los requisitos de apagado manual hasta la filosofía de restablecimiento y las limitaciones y restricciones del sistema.
Seguir el SRS es de suma importancia para lograr la seguridad funcional en las industrias de procesos, ya que garantiza que los sistemas de seguridad se diseñen, operen y mantengan de forma que se mitiguen eficazmente los riesgos y se prevengan los peligros potenciales, contribuyendo al funcionamiento seguro de las industrias de procesos.
5. ¿Qué tipos de pruebas existen y cómo contribuyen a mantener los niveles de integridad de la seguridad y a mantener baja la probabilidad de fallo bajo demanda?
Existen dos tipos principales de pruebas: Pruebas completas y pruebas parciales.
Las pruebas a toda prueba son como un escáner de cuerpo entero para sus SIF, que proporcionan una cobertura de pruebas cercana al 100%. Prueba el conjunto en condiciones reales de funcionamiento para garantizar que puede responder a condiciones o demandas peligrosas.
Es el tipo de prueba más completo y está diseñado para detectar todos los fallos no detectados (DU) potencialmente peligrosos en una función instrumentada de seguridad (SIF).
En cambio, las pruebas parciales sólo comprueban un porcentaje de los modos de fallo de un dispositivo. Es menos exhaustiva que la prueba completa, pero sigue siendo importante. Suele realizarse cuando los componentes de la SIF tienen diferentes intervalos de prueba en los cálculos de la PFD que no coinciden con las paradas o paradas planificadas.
Las pruebas parciales pueden realizarse a distancia y requieren mucho menos tiempo que las pruebas exhaustivas.
La frecuencia y minuciosidad de las pruebas se determinan en función de los cálculos de PFDavg. Las pruebas a prueba completa acercan la media de la Probabilidad de Fallo bajo Demanda (PFD) del instrumento a su nivel objetivo original, mientras que las pruebas a prueba parcial devuelven la media PFD a un porcentaje del nivel original.
Los equipos SIF con menor índice de fallos peligrosos requieren pruebas menos frecuentes y menos invasivas. Esto significa que los equipos SIF con un mayor nivel de fiabilidad necesitan pruebas menos frecuentes y con menor impacto en su funcionamiento.
6. ¿Cuáles son las implicaciones de unas pruebas imperfectas para la seguridad general del sistema y cómo pueden mitigarse?
Las implicaciones de unas pruebas imperfectas sobre la seguridad global del sistema pueden ser importantes, ya que los fallos no detectados pueden provocar que la SIF no intervenga a demanda, con los posibles incidentes posteriores relacionados con el proceso.
Estos problemas pueden mitigarse desarrollando un buen procedimiento de prueba que proporcione suficientes detalles para garantizar que se realizan las pruebas requeridas y una doble comprobación de que el SIF se ha vuelto a poner correctamente en servicio.
Las pruebas de funcionamiento deberían revelar cualquier fallo no detectado y restablecer el dispositivo a un estado "como nuevo", pero esto rara vez ocurre por varias razones. Unas pruebas imperfectas pueden dar lugar a un aumento gradual de la Probabilidad de Fallo Bajo Demanda (PFD) con el paso del tiempo, lo que a la larga puede provocar que el sistema no cumpla el requisito de PFD.
El efecto de una revisión "restaurará" el dispositivo a un estado "como nuevo" y restablecerá la PFD a su valor original. Es importante tener en cuenta la cobertura de las pruebas en el cálculo de la PFD para considerar el impacto de las pruebas imperfectas.
Si el valor PFDavg de toda la función instrumentada de seguridad (SIF) se mantiene dentro del SIL aplicable, no se requiere ingeniería adicional.
Sin embargo, si el PFDavg termina en un SIL inferior al especificado, puede ser necesaria ingeniería adicional. Por lo tanto, es importante realizar pruebas siguiendo el intervalo calculado y con precisión para garantizar que los SIF mantengan su fiabilidad y eficacia en la consecución de la seguridad funcional.
7. ¿Cuáles son los retos y desventajas asociados a las pruebas de ensayo y cómo puede abordarlos para garantizar la eficacia del proceso de pruebas de ensayo?
Los retos y escollos asociados a las pruebas de ensayo incluyen:
- Representación inexacta de la fiabilidad: Una prueba incompleta o incorrecta puede tergiversar significativamente la fiabilidad de un SIF, dando lugar a una falsa sensación de seguridad o a medidas de seguridad excesivamente conservadoras. Para solucionar este problema, asegúrese de que las pruebas se realizan de forma exhaustiva, precisa y periódica, y de que los resultados se analizan y documentan cuidadosamente.
- Fallos no detectados: Es posible que las pruebas no detecten problemas como conexiones sueltas o corrosión en la SIF, lo que puede provocar fallos no detectados. Para mitigar este riesgo, considere la posibilidad de incorporar métodos de prueba adicionales, como el mantenimiento centrado en la fiabilidad, para complementar las pruebas de ensayo.
- Errores humanos y de procedimiento: Los elementos humanos y de procedimiento de una prueba de ensayo pueden introducir errores e incoherencias que lleven a una evaluación inexacta de la fiabilidad del SIF. Para minimizar estos errores, aplique programas rigurosos de formación y certificación del personal encargado de las pruebas, estandarice los procedimientos de prueba y mantenga registros detallados de los resultados y observaciones de las pruebas.
- Variabilidad de los intervalos de prueba: Cuanto más frecuente sea la realización de una prueba y más extensa sea ésta, mayor será la integridad de la seguridad. Sin embargo, unas pruebas demasiado frecuentes pueden llevar mucho tiempo y resultar costosas. Para lograr un equilibrio, considere los índices de fallos peligrosos del equipo SIF, la cobertura de las pruebas y la frecuencia de las pruebas para elegir la frecuencia de pruebas "mínima" que permita cumplir la PFD objetivo.
- Cultura de mantenimiento: La calidad de las pruebas de ensayo puede verse influida por la cultura de mantenimiento del emplazamiento, que puede afectar a la precisión y eficacia de las pruebas. Para solucionar este problema, promueva una cultura de mejora continua y priorización de la seguridad dentro de la organización, y asegúrese de que las pruebas de ensayo se integran en la estrategia general de mantenimiento.
Así pues, las pruebas de verificación son como un chequeo de seguridad de su sistema. Es como ir al médico para asegurarse de que todo funciona correctamente. No queremos que no se detecte ningún fallo oculto, porque podría ser peligroso. Las pruebas de funcionamiento ayudan a garantizar que los sistemas instrumentados de seguridad (SIS) funcionen siempre de forma óptima y cumplan las normas de seguridad. Es una parte vital del ciclo de vida de la seguridad, y fundamental para garantizar que un sistema alcanza su SIL requerido a lo largo del ciclo de vida de la seguridad.
IMS SIS
Cenosco ha desarrollado IMS SISun programa informático que proporciona un único punto de entrada para todos los ingenieros de las disciplinas del ciclo de vida de SIS.
Ofrece un proceso de pruebas racionalizado que garantiza la seguridad e integridad de sus sistemas. Le permite crear calendarios para las pruebas de sus equipos SIF y proporciona una plataforma para que los ingenieros de mantenimiento registren los resultados de las pruebas de los equipos SIF.
El sistema permite calcular intervalos de pruebas y asignar pruebas de comprobación, así como calcular factores de cobertura que repercuten en la minuciosidad y eficacia del proceso. Así se garantiza que la frecuencia de las pruebas sea suficiente para la reducción de riesgos y la fiabilidad requeridas.
Mediante el cumplimiento de los pasos clave descritos en la norma IEC 61508, como el establecimiento de intervalos de prueba, la evaluación de la eficacia de las pruebas y el seguimiento de las recomendaciones de los fabricantes y la Especificación de requisitos de seguridad (SRS), el SIS de IMS ayuda a los usuarios a mantener los niveles de integridad de la seguridad (SIL) requeridos para sus funciones de protección instrumentadas.
IMS SIS también ofrece funciones completas de gestión de usuarios, acceso a datos exclusivos sobre la tasa de fallos y la posibilidad de crear cuadros de mando personalizados y listas de comprobación de pruebas.
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