Imagine um cofre de alta segurança cheio de artefactos de valor incalculável.
Uma pequena fuga no teto da caixa-forte pode passar despercebida durante anos, permitindo a deterioração de artigos valiosos. É o que pode acontecer com os Sistemas Instrumentados de Segurança. Se houver falhas não detectadas, isso pode levar a consequências catastróficas.
Mas é aí que entra o teste de prova. É como o Sherlock Holmes das Funções Instrumentadas de Segurança, descobrindo pistas ocultas para evitar estas falhas. Juntámo-nos aos nossos Especialistas em Sistemas Instrumentados de Segurança para responder a 7 questões fundamentais sobre os testes de prova e como estes ajudam a alcançar a segurança funcional nas indústrias de processo.
1. O que é o teste de prova e por que ele é importante no contexto das funções instrumentadas de segurança?
O ensaio de prova é um processo sistemático utilizado para verificar se os sensores, os solucionadores lógicos e os elementos finais das funções instrumentadas de segurança (SIF) podem responder a condições ou pedidos perigosos, conforme necessário, para evitar ou atenuar incidentes relacionados com o processo. A norma IEC 61508 define o teste de prova como um "teste periódico efectuado para detetar falhas ocultas perigosas num sistema relacionado com a segurança, de modo a que, se necessário, uma reparação possa repor o sistema num estado "como novo" ou tão próximo quanto possível desse estado".
É uma parte essencial do ciclo de vida do Sistema Instrumentado de Segurança (SIS) e ocorre durante a fase operacional.
O ensaio de prova é importante no contexto das funções instrumentadas de segurança para revelar falhas não detectadas e otimizar os intervalos para manter o nível de integridade de segurança (SIL) do sistema.
2. Como é que o teste de prova ajuda a detetar falhas não detectadas em funções instrumentadas de segurança e como é que contribui para alcançar a segurança funcional nas indústrias de processo?
O teste de prova é como um jogo de esconde-esconde: ajuda-nos a encontrar as falhas ocultas nas funções instrumentadas de segurança que podem não ter sido visíveis durante as inspecções normais ou diagnósticos automáticos.
Ao submeter o SIF a testes rigorosos, é possível descobrir falhas ocultas, como fugas nas válvulas, desvios nos sensores ou falhas no solucionador lógico. Em seguida, é possível tomar medidas correctivas para resolver os problemas revelados e aumentar a fiabilidade global da função de segurança instrumentada.
SIL (Safety Integrity Level) e PFD (Probability of Failure on Demand) são conceitos-chave utilizados na determinação da eficácia e fiabilidade dos SIF.
O SIL mede a eficácia de uma função instrumentada de segurança na redução do risco, com níveis SIL mais elevados a exigirem testes de prova mais rigorosos.
A PFD quantifica a probabilidade de uma função instrumentada de segurança não desempenhar a função pretendida a pedido, e os testes de prova ajudam a validar a PFD, verificando se o SIF cumpre os objectivos de fiabilidade exigidos. A frequência com que um dispositivo é testado tem um impacto significativo na Probabilidade de Falha a Pedido (PFD) global, o que afecta o Nível de Integridade da Segurança (SIL) da função de segurança.
Se o dispositivo não for testado no intervalo especificado, uma falha não detectada pode não ser revelada até que seja solicitada, levando potencialmente a que a função de segurança não funcione quando necessário.
Por isso, é importante respeitar os intervalos de teste de prova especificados para garantir a fiabilidade e a eficácia das funções instrumentadas de segurança.
3. Quais são os factores a considerar ao desenvolver um procedimento de ensaio de prova de acordo com a norma IEC 61508, e como podem estes procedimentos ser utilizados para melhorar e eliminar falhas sistemáticas potencialmente perigosas?
Ao desenvolver um procedimento de ensaio de prova, devem ser considerados vários factores para garantir a eficácia do processo de ensaio de prova. Estes factores incluem:
- O procedimento de ensaio de prova deve ter em conta tanto os requisitos funcionais, como o que o SIF tem de fazer, como os requisitos de desempenho, como os parâmetros de fuga e de temporização e quaisquer excepções ao manual de segurança.
- O procedimento de ensaio de prova deve basear-se numa análise dos modos de falha perigosos conhecidos para cada instrumento/equipamento dos SIF. Essa análise deve ter em conta a funcionalidade do SIF como sistema e como (e se) ensaiar o modo de falha perigoso.
- O procedimento de ensaio de prova deve definir o âmbito do ensaio e a cobertura necessária para detetar falhas perigosas. O fator de cobertura deve ser expresso como uma percentagem de falhas classificadas como perigosas não detectadas.
- O procedimento de ensaio de prova deve definir a frequência dos ensaios necessários para manter a integridade de segurança do SIF. A frequência dos ensaios é determinada pela análise do SIF (verificação do PFD).
- O procedimento de teste de prova deve ser padronizado e consistente para minimizar o potencial de erro humano. Isto pode incluir o desenvolvimento de procedimentos abrangentes de teste de prova com base numa análise dos modos de falha perigosos conhecidos para cada tipo de instrumento/equipamento SIF e a utilização de modelos/listas de verificação de testes bem concebidos para orientar o pessoal de manutenção através do processo de teste.
Para garantir a eficácia do processo de ensaio de prova, os procedimentos devem ser regularmente revistos e actualizados de modo a refletir as alterações nas práticas de conceção, funcionamento e manutenção do SIF.
Analisar e documentar os resultados dos testes de prova para identificar potenciais problemas e oportunidades de melhoria.
Ao abordar estes factores, é possível desenvolver procedimentos eficazes de ensaio de prova que contribuam para a eliminação de falhas sistemáticas potencialmente perigosas e para a melhoria da integridade da segurança dos SIF.
4. Qual é a importância de seguir as recomendações dos fabricantes relativamente aos testes de prova e à Especificação dos Requisitos de Segurança (SRS) no contexto da obtenção da segurança funcional nas indústrias de processo?
A Especificação de Requisitos de Segurança (SRS) é um documento vital no Ciclo de Vida da Segurança (SLC) e desempenha um papel fundamental na engenharia de sistemas de segurança, particularmente nas indústrias de processo. Especifica os requisitos funcionais e de desempenho associados às Funções Instrumentadas de Segurança (SIF) e a outros sistemas de segurança de processos.
O SRS é crucial para alcançar a segurança funcional, pois serve como documento de referência essencial para todo o ciclo de vida da segurança.
Documenta todas as expectativas importantes do SIS, tais como a lista de SIF e parâmetros associados, desde os requisitos de desativação manual até à filosofia de reposição e às limitações e restrições do sistema.
O cumprimento das SRS é da maior importância para alcançar a segurança funcional nas indústrias de processo, uma vez que assegura que os sistemas de segurança são concebidos, operados e mantidos de forma a mitigar eficazmente o risco e a prevenir potenciais perigos, contribuindo para o funcionamento seguro das indústrias de processo.
5. Que tipos de ensaios de prova existem e de que forma contribuem para manter os níveis de integridade de segurança e para manter baixa a probabilidade de falha a pedido?
Existem dois tipos principais de testes de prova: Testes de prova completos e testes de prova parciais.
O teste de prova total é como um exame de corpo inteiro para os seus SIFs, fornecendo uma cobertura de teste de prova próxima de 100%. Testa o conjunto em condições reais de funcionamento para garantir que pode responder a condições ou exigências perigosas.
É o tipo mais abrangente de teste de prova e foi concebido para detetar todas as falhas não detectadas (DU) potencialmente perigosas numa Função Instrumentada de Segurança (SIF).
O teste de prova parcial, por outro lado, testa apenas uma percentagem dos modos de falha de um dispositivo. É menos abrangente do que o ensaio de prova total, mas não deixa de ser importante. É normalmente efectuado quando os componentes do SIF têm intervalos de teste diferentes nos cálculos do PFD que não se alinham com as paragens ou interrupções planeadas.
Os testes parciais podem ser efectuados remotamente e consomem muito menos tempo do que os testes exaustivos.
A frequência e o rigor dos testes de prova são determinados com base nos cálculos PFDavg. Os ensaios de prova total fazem com que a média da Probabilidade de Falha a Pedido (PFD) do instrumento se aproxime do seu nível alvo original, enquanto os ensaios de prova parcial fazem com que a média da PFD regresse a uma percentagem do nível original.
Os equipamentos SIF com taxas de avaria menos perigosas exigem ensaios de prova menos frequentes e menos invasivos. Isto significa que os equipamentos SIF com um nível de fiabilidade mais elevado têm de ser testados com menos frequência e com menos impacto no seu funcionamento.
6. Quais são as implicações de um teste de prova imperfeito na segurança global do sistema e como podem ser mitigadas?
As implicações de um ensaio de prova imperfeito na segurança global do sistema podem ser significativas, uma vez que as falhas não detectadas podem levar a que o SIF não intervenha a pedido e a possíveis incidentes subsequentes relacionados com o processo.
Estes problemas podem ser atenuados através do desenvolvimento de um bom procedimento de ensaio que forneça pormenores suficientes para garantir a realização dos ensaios necessários e uma dupla verificação de que o SIF foi corretamente recolocado em serviço.
Os ensaios de prova devem revelar todas as falhas não detectadas e repor o dispositivo no estado "como novo", mas isto raramente acontece por várias razões. Um teste de prova imperfeito pode resultar num aumento gradual da Probabilidade de Falha a Pedido (PFD) ao longo do tempo, o que pode eventualmente levar a que o sistema não cumpra o requisito PFD.
O efeito de uma revisão irá "restaurar" o dispositivo para um estado "como novo" e repor o PFD para o seu valor original. É importante ter em conta a cobertura do ensaio de prova no cálculo do PFD para considerar o impacto de um ensaio de prova imperfeito.
Se o valor PFDavg de toda a Função Instrumentada de Segurança (SIF) se mantiver dentro do SIL aplicável, então não é necessária qualquer engenharia adicional.
No entanto, se o PFDavg terminar num SIL inferior ao especificado, poderá ser necessária engenharia adicional. Por conseguinte, é importante efetuar ensaios de prova seguindo o intervalo calculado e com precisão para garantir que os SIFs mantêm a sua fiabilidade e eficácia na obtenção da segurança funcional.
7. Quais são os desafios e as desvantagens associados aos ensaios de prova e como é que os pode resolver para garantir a eficácia do processo de ensaio de prova?
Os desafios e as armadilhas associados aos ensaios de prova incluem:
- Representação incorrecta da fiabilidade: Um teste de prova incompleto ou incorreto pode deturpar significativamente a fiabilidade de um SIF, levando a uma falsa sensação de segurança ou a medidas de segurança demasiado conservadoras. Para resolver este problema, garantir que os testes de prova são realizados de forma exaustiva, precisa e regular e que os resultados são cuidadosamente analisados e documentados.
- Falhas não detectadas: Os testes de prova podem não detetar problemas como ligações soltas ou corrosão dentro do SIF, o que pode levar a falhas não detectadas. Para mitigar este risco, considere a incorporação de métodos de teste adicionais, como a manutenção centrada na fiabilidade, para complementar os testes de prova.
- Erros humanos e processuais: Os elementos humanos e processuais de um teste de prova podem introduzir erros e inconsistências, levando a uma avaliação incorrecta da fiabilidade do SIF. Para minimizar estes erros, implemente programas rigorosos de formação e certificação para o pessoal do teste de prova, normalize os procedimentos de teste e mantenha registos detalhados dos resultados e observações do teste.
- Variabilidade nos intervalos de teste: Quanto mais frequentemente for efectuado um teste de prova e quanto mais extenso for o teste, maior será a integridade da segurança. No entanto, a realização de testes demasiado frequentes pode ser morosa e dispendiosa. Para encontrar um equilíbrio, considere as taxas de falhas perigosas do equipamento SIF, a cobertura dos ensaios e a frequência dos ensaios para escolher a frequência "mínima" de ensaios que permita cumprir o PFD pretendido.
- Cultura de manutenção: A qualidade dos ensaios de prova pode ser influenciada pela cultura de manutenção do local, que pode afetar a precisão e a eficácia dos ensaios. Para resolver esta questão, promover uma cultura de melhoria contínua e de priorização da segurança na organização e assegurar que os ensaios de prova são integrados na estratégia global de manutenção.
Assim, o teste de prova é como um check-up de segurança para o seu sistema. É como ir ao médico para se certificar de que tudo está a funcionar corretamente. Não queremos que nenhuma falha oculta passe despercebida, pois isso pode ser perigoso. Os ensaios de prova ajudam a garantir que os seus Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS) estão sempre a funcionar no seu melhor e a cumprir as normas de segurança. É uma parte vital do ciclo de vida da segurança e é fundamental para garantir que um sistema atinge o seu SIL necessário ao longo do ciclo de vida da segurança.
IMS SIS
A Cenosco desenvolveu IMS SISO SIS Lifecycle é um software que proporciona um ponto de entrada único para todos os engenheiros da disciplina de ciclo de vida do SIS.
Oferece um processo simplificado de testes de prova que garante a segurança e a integridade dos seus sistemas. Permite-lhe criar calendários para os testes de prova do seu equipamento SIF e fornece uma plataforma para os engenheiros de manutenção registarem os resultados dos testes de prova do equipamento SIF.
O sistema permite-lhe calcular intervalos de teste e atribuir testes de prova, bem como calcular factores de cobertura que têm impacto no rigor e na eficácia do processo. Isto assegura que a frequência dos testes é suficiente para a redução do risco e a fiabilidade exigidas.
Ao aderir aos passos chave delineados na IEC 61508, tais como estabelecer intervalos de teste de prova, avaliar a eficácia do teste e seguir as recomendações dos fabricantes e a Especificação de Requisitos de Segurança (SRS), o IMS SIS apoia os utilizadores na manutenção dos Níveis de Integridade de Segurança (SIL) necessários para as suas funções de proteção instrumentadas.
O IMS SIS também oferece uma funcionalidade abrangente de gestão de utilizadores, acesso a dados exclusivos de taxas de falha e a capacidade de criar painéis de controlo personalizados e listas de verificação de testes.
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