Los sistemas instrumentados de seguridad (SIS) son cruciales en la industria moderna, especialmente en sectores de alto riesgo como las industrias química, energética y petroquímica. El nivel de integridad de seguridad (SIL) es un indicador clave para medir la seguridad y confiabilidad del SIS.
Dado que SIL 3 se ha convertido en un tema de discusión frecuente en sistemas críticos para la seguridad, es particularmente importante comprender la definición, los niveles y las aplicaciones de SIL, así como el significado específico y los escenarios aplicables de SIL 3. Este artículo lo ayudará a comprender completamente la relación entre SIS y SIL, enfocándose en la importancia de SIL 3, con el objetivo de ayudarlo a tomar decisiones apropiadas en aplicaciones prácticas.
Un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS) es un sistema diseñado para implementar una o más Funciones Instrumentadas de Seguridad (SIF).
Compuesto por instrumentos de medición, controladores lógicos, actuadores, elementos de control final y software de aplicación relacionado, la tarea principal del SIS es monitorear las operaciones del proceso y tomar medidas oportunas para prevenir accidentes cuando ocurren peligros.
Una función instrumentada de seguridad (SIF) es una función de seguridad específica realizada por un SIS. Se utiliza para monitorear condiciones inseguras en el proceso y tomar las medidas de control correspondientes, como apagado de emergencia, corte de energía y activación de dispositivos de alivio de presión.
En las definiciones anteriores, encontramos un cierto grado de "definición circular": una función instrumentada de seguridad se implementa mediante un sistema instrumentado de seguridad y un sistema instrumentado de seguridad se utiliza para implementar funciones instrumentadas de seguridad. Esta definición circular apunta a la relación de interdependencia entre el sistema y sus funciones. Sin embargo, esta forma de definir nos ayuda a comprender la estrecha conexión y el camino de implementación entre el sistema y sus funciones.
El nivel de integridad de seguridad (SIL) es una medida de la capacidad de una función instrumentada de seguridad (SIF) para reducir riesgos específicos.
Hay cuatro niveles SIL, que van desde SIL 1 a SIL 4, siendo SIL 4 el nivel más alto, lo que indica la menor probabilidad de falla y la mayor confiabilidad del sistema. Cuanto mayor sea el nivel SIL, mayores serán los requisitos de seguridad para el sistema, lo que le permitirá operar en entornos más complejos y peligrosos.
Los niveles SIL generalmente se asocian con PFDavg (probabilidad promedio de falla peligrosa bajo demanda) y PFH (frecuencia de falla peligrosa por hora). Cada nivel SIL tiene requisitos estándar correspondientes, como se muestra a continuación:
Estos niveles ayudan a los equipos de diseño a evaluar los requisitos de confiabilidad y los niveles de seguridad requeridos del sistema.
Diferencia entre SlL, SlF y SlS
| TÉRMINOS | SIL | SIF | SIS |
|---|---|---|---|
| Definición | El nivel de integridad de seguridad (SIL) es una medida de cuán confiable debe ser una función de seguridad para prevenir fallas y reducir riesgos. | Una Función Instrumentada de Seguridad (SIF) es una acción específica realizada por un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS) para mantener un proceso seguro. | Un sistema instrumentado de seguridad (SIS) es un sistema con múltiples funciones de seguridad (SIF) para monitorear y controlar procesos de seguridad. |
| Niveles/Componentes | SIL tiene cuatro niveles (SIL 1 a SIL 4), siendo SIL 4 el nivel de seguridad más alto y SIL 1 el más bajo. | Un SIF utiliza sensores para detectar peligros, un solucionador lógico para tomar decisiones y elementos finales como válvulas para garantizar la seguridad. | Un SIS incluye todo el hardware y software, como sensores y actuadores, necesarios para realizar funciones de seguridad. |
| Propósito/Ejemplo | Los niveles SIL especifican el rendimiento requerido para que un SIF reduzca el riesgo. | Ejemplos de SIF incluyen funciones de apagado de emergencia, activación de extinción de incendios o sistemas de alivio de presión. | El SIS está diseñado para prevenir impactos peligrosos durante la instalación, operación y mantenimiento. |
| Relación | Medida de la confiabilidad y desempeño requeridos de un SIF. | Función específica que realiza un SIS para garantizar la seguridad. | El sistema completo que abarca múltiples SIF. |
| Papel clave | Determinar el nivel de seguridad requerido. | Ejecutar acciones de seguridad específicas para mitigar los peligros. | Implementar y gestionar funciones de seguridad. |
Según las normas IEC 61511 y VDI/VDE 2180-1, existen algunas funciones de seguridad de baja integridad (LIF) que no requieren protección de alta integridad. Estas funciones tienen un factor de reducción de riesgos (RRF) inferior a 10 y normalmente no es necesario implementarlas en los sistemas de seguridad.
Aunque estas funciones de seguridad no requieren capas de protección SIS complejas, aún asumen ciertas responsabilidades de seguridad básicas. En el análisis SIL, las funciones clasificadas como SIL-a, SIL-0 y SIL-1 generalmente se consideran escenarios de bajo riesgo. En estos escenarios, funciones como el disparo y el apagado se pueden completar a través de sistemas de control existentes sin el apoyo de sistemas de seguridad de alta integridad.
El diseño y la aplicación de estas funciones de seguridad de baja integridad son razonables, especialmente considerando el posible problema de "sobrecarga" que pueden enfrentar los sistemas de alta integridad. En algunos casos, realizar estas funciones con suficiente confiabilidad a través de sistemas de control no sólo puede cumplir con los criterios de aceptación de riesgos sino también evitar inversiones excesivas.
El estándar IEC define SIL-a y SIL-0, mientras que VDI/VDE proporciona alternativas para SIL-0 y SIL-1#. Aunque existen diferencias en la terminología entre los dos, son esencialmente funciones de seguridad de baja integridad, que requieren un factor de reducción de riesgos bajo (< 10) y no necesitan implementarse en los sistemas de seguridad.
SIL 3 es uno de los niveles de integridad de seguridad definidos en el estándar IEC 61508. Requiere un factor de reducción de riesgo de 1000 - 10 000 para fallas bajo demanda y una probabilidad de falla de 10⁻⁸ - 10⁻⁷ por hora. SIL 3 normalmente se aplica en entornos de alto riesgo, como plantas petroquímicas, de procesamiento químico y de energía. La importancia de SIL 3 radica en su capacidad para reducir eficazmente los riesgos asociados con peligros específicos a un nivel aceptable.
Aunque los equipos SIL 3 pueden parecer redundantes, especialmente en entornos de bajo riesgo, el uso de equipos SIL 3 puede aportar importantes mejoras de seguridad en determinados casos. Por ejemplo, puede ampliar el intervalo de prueba T (tiempo de verificación de la prueba), mejorando así la eficiencia en la detección de fallas ocultas.
SIL 3 no está clasificado para equipos individuales sino para las funciones realizadas por el equipo, lo que garantiza que puede proporcionar suficientes garantías de seguridad en entornos de alto riesgo. Para la selección de equipos, SIL 3 implica mayores requisitos de confiabilidad y diseño redundante, y el equipo suele ser más caro. Sin embargo, esta es una inversión necesaria para aplicaciones críticas.
La implementación y el mantenimiento de SIL 3 requiere una inversión adicional. Además de los costos iniciales de adquisición de equipos, SIL 3 también requiere que el equipo operativo posea habilidades específicas, lo que significa costos adicionales de capacitación y gestión de personal. Además, los equipos SIL 3 suelen tener requisitos de diseño y prueba más altos, por lo que su costo es mayor que el de los equipos convencionales.
Sin embargo, el coste de SIL 3 merece la pena en comparación con los riesgos potenciales y las posibles pérdidas. Especialmente en entornos de alto riesgo, el costo de no implementar SIL 3 puede exceder con creces el costo de implementación. SIL 3 no sólo puede mejorar la seguridad del sistema sino también reducir la probabilidad de accidentes, garantizando la seguridad del personal, los equipos y el medio ambiente durante el proceso de producción.
La calificación SIL no es sólo una cuestión técnica sino también un proceso integral de gestión de riesgos. Mediante el uso de métodos como HAZOP (Estudio de peligros y operabilidad) y LOPA (Análisis de capa de protección), se pueden analizar sistemáticamente los peligros potenciales en el proceso y se puede determinar el nivel SIL requerido. La selección del nivel SIL debe considerar el tipo de riesgo, la probabilidad de que ocurra, las consecuencias de los accidentes y los niveles de reducción de riesgo requeridos.
Al diseñar un SIS, es fundamental distinguir entre componentes críticos y no críticos para la seguridad. Los componentes críticos para la seguridad se refieren a aquellas variables de medición y acciones que son esenciales para la seguridad, como sensores de temperatura y presión y sistemas de parada de emergencia. Por otro lado, los componentes no críticos para la seguridad son aquellos que no afectan directamente la seguridad del sistema y no tienen un impacto directo en la seguridad del proceso.
Estándares como GB/T 21109.1-2022 detallan el marco y los requisitos para el diseño de SIS, lo que ayuda a las empresas a seguir especificaciones de diseño científicas y sistemáticas al implementar SIS para garantizar que se cumplan el nivel SIL y los requisitos funcionales.
Los niveles SIL, especialmente SIL 3, pueden mejorar eficazmente la seguridad del sistema cuando se aplican en entornos de alto riesgo. Aunque el costo de implementación de SIL 3 es relativamente alto, es crucial para prevenir accidentes de seguridad, reducir riesgos y garantizar la seguridad de la producción en escenarios específicos.
Al decidir si adoptar SIL 3, las empresas deben considerar de manera integral la evaluación de riesgos, el análisis de costo-beneficio y las garantías de seguridad a largo plazo. Con el desarrollo de la tecnología industrial, se promoverá la aplicación de SIL en más campos, y las nuevas tecnologías y métodos mejorarán aún más la eficacia y confiabilidad de los sistemas instrumentados de seguridad.
