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IEC 61511: 10 cosas que debes saber de la norma

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Hoy hemos escogido un decálogo de cosas que, en nuestro parecer, debes saber sobre la norma IEC 61511. Intentaremos, en forma muy breve, abordar los tópicos más comunes basados en: a) la importancia que para nosotros tiene el entendimiento del espíritu de la norma, b) requisitos nuevos que no han sido suficientemente difundidos y, c) preguntas frecuentes de nuestros clientes.

1. Entre tantas normas, ¿cómo saber si esta IEC 61511 es para mí?

Esta es una norma específica para el sector de procesos asociados con la producción, generación, manufactura y/o tratamiento de petróleo, gas, madera, metales, alimentos, plásticos, petroquímicos, productos químicos, vapor, energía eléctrica, productos farmacéuticos y materiales de desecho. Es relativa solo a la Seguridad Funcional de los SIS, no debe confundirse con la seguridad global del proceso; ésta es solo la parte de la seguridad que proporciona el automatismo asociado al SIS, incluyendo su hardware y su programa de aplicación.

2. Medir para controlar. Una norma basada en desempeño

El desempeño como eje central del diseño (y la operación posterior del SIS), es el principal elemento diferenciador con respecto a otras normas relacionadas con la seguridad; por ejemplo, API 14C o NFPA 82 por mencionar algunas. El desempeño está relacionado a la brecha entre qué riesgo estoy dispuesto a asumir (riesgo meta) y el riesgo que estimo está relacionado a un peligro específico que ha sido identificado.

Recordemos que, no puede existir una Función Instrumentada de Seguridad (SIF) que no esté relacionada a un peligro específico; ya que, es a partir de la identificación de una necesidad de protección que se especifica una solución automatizada que genere una reducción de riesgo. La norma IEC 61511 dispone de una métrica de desempeño representada por el Nivel de Integridad de Seguridad (SIL) que, en cierta medida, indicará proporcionalmente de cuánto riesgo estoy dispuesto a dejar descansar sobre los hombros de cada SIF. Esa métrica tiene unos objetivos numéricos bien definidos que son, la Probabilidad de Falla Promedio (PFDavg) o Probabilidad de Falla Por Hora (PFH) que representan las fallas aleatorias permitidas para un determinado nivel de integridad.

3. Cómo trabajar la Seguridad Funcional? El Ciclo de Vida de Seguridad al rescate

La norma IEC 61511 declara un Ciclo de Vida de Seguridad del SIS (CVS) con actividades bien definidas y una colección de requisitos (más de 700, todos de estricto cumplimiento) para que el SIS logre alcanzar la Seguridad Funcional. El CVS es una de las principales herencias de esta norma, el seguimiento del CVS es fundamental para minimizar las fallas sistemáticas que son introducidas por nuestra forma de trabajar.

El CVS define cada fase en actividades de entrada, salidas y actividades de verificación, que deben ser realizadas en un orden específico. Es muy importante entender que, el CVS es particular de cada involucrado en la vida del SIS; por ejemplo, el CVS del integrador será diferente al de quien hace la ingeniería y también al del usuario final.

4. El control de lo que se hace y la Gestión de la Seguridad Funcional

Gestionar es poner a la gente correcta a realizar el trabajo correcto, con las herramientas necesarias y el tiempo adecuado. Para esto, debe existir una figura responsable de la Seguridad Funcional en general, que asegure que las actividades alrededor del SIS se realizan en forma consistente. Un punto de relevancia es la relativa al personal, no se trata necesariamente de crear una nueva estructura organizativa, es simplemente asignar las responsabilidades claramente dentro de la organización. Además, evaluar las capacidades, comunicar las responsabilidades asignadas, velar porque las personas realmente tengan las competencias para realizar el trabajo y disponer de los procedimientos para hacer (o supervisar) los trabajos relacionados al SIS (sino cada uno lo hará a su manera creando caos e inconsistencias).

Finalmente, un sistema de gestión nos brindará el soporte necesario para que el trabajo esté de conformidad con la norma. Algo curioso, es que cuando solicitamos equipos certificados, estamos pidiendo la comprobación, por un tercero independiente, de que quien fabrica el dispositivo lo hace dentro del marco de un sistema de gestión de conformidad con la norma (en este caso IEC 61508). Entonces, por qué no hacemos lo mismo al contratar proveedores de servicios o nos preocúpanos por crear ese marco de gestión en nuestras propias organizaciones?

Contenido relacionado: Trabajando en Seguridad Funcional: La gestión como herramienta para evitar las fallas sistemáticas

5. Mi SIS ya estaba aquí cuando yo llegué y no estoy seguro de que esté acorde a la norma

Lo primero que debemos saber es que para un SIS diseñado y construido de acuerdo con códigos, estándares o prácticas publicadas antes de la emisión de la norma IEC 61511, el usuario final debe determinar que el sistema está diseñado, mantenido, inspeccionado, probado y operando de manera segura. Esto es algo que ya hemos visto en el CFR 29 de OSHA y en lo que se llamaba la clausula del abuelo de ISA 84 (antes de la unificación de las normas ISA e IEC en 2018).

Así que quedan dos caminos, o adoptamos la norma con todo lo que esta implica o nos dedicamos a demostrar (soportes en mano) que el SIS existente brinda la reducción de riesgo que de él se espera en forma efectiva. Como ven, decir que no hace falta hacer nada no es una opción.

6. El personal debe ser ¿competente o certificado?

No se espera que exista un super ingeniero, solo se espera que sea competente para realizar las tareas del CVS que le corresponden. Una certificación, por parte de un tercero independiente, da fe que la persona posee una competencia particular (bien sea de conocimiento o de experiencia) pero esa palabra nunca lo encontrará en esta norma. Lo que si encontrará es que se debe establecer un procedimiento para gestionar la competencia de todos los implicados en el ciclo de vida del SIS y que se deben realizar evaluaciones periódicas. Esto es que las competencias deben ser desarrolladas, evaluadas y refrescadas en forma continua.

A menudo perdemos de vista que la competencia es más que conocimiento o formación académica, y que tienen un peso, igual de importante, la práctica continua de lo que se sabe, la actitud hacia el trabajo y las habilidades del individuo para hacer, en forma adecuada, una tarea específica.

Contenido relacionado: Trabajando en Seguridad Funcional: La Gestión de las Competencias del Personal

7. Es cierto eso que dicen que el SIS debe ser independiente del BPCS

La norma IEC 61511 establece claramente que el SIS es el único sistema que puede alojar a una SIF y que el BPCS (al menos que se diseñe según la norma) no debería alojar funciones instrumentadas de seguridad. La independencia y separación tiene muchas aristas en esta norma y todas atienden a minimizar las fallas de causa común y, para ello, se aborda este tema buscando minimizar la interferencia o lo propagación de fallas de un sistema a otros.

La norma indica la necesidad de estudiar: a) la independencia entre capas de protección; b) la diversidad entre capas de protección; c) la separación física entre diferentes capas de protección y d) los fallos de causa común entre capas de protección y entre capas de protección y BPCS. La independencia no es necesariamente separación física, más bien se refiere a independencia probabilística, es decir, determinar que las causas de falla de causa común sean suficientemente bajas como para afectar la integridad.

La independencia en la norma va más allá de solo HW y SW, también es mencionada como medida de control de actividades de gestión como evaluaciones, auditorías y verificaciones que requieren un cierto grado de imparcialidad.

Recuerde, mientras el SIS sea más simple es mejor, puede ser un gran dolor de cabeza tratar de justificar el hecho de compartir elementos con el BPCS, sobre todo después de un accidente.

8. Del papel a la acción. Seguimiento del desempeño del SIS

Se debe asegurar que el SIS mantiene las condiciones de diseño, es decir todas las premisas de diseño deben ser validadas durante la operación y mantenimiento (O&M) del SIS. Para esto, debemos crear una colección de indicadores (KPI) que nos permitan medir el desempeño. Aquí es importante hacer una buena selección de KPI que sean representativos de nuestras propias operaciones y no tratar de hacer lo que otros hacen. Se debe estar alerta a todas las fuentes de degradación. Las inspecciones en campo de los elementos que conforman el SIS toma especial importancia para esto. Se debe vigilar el efecto de las condiciones ambientales, de las propias condiciones del proceso y de la manera que el personal de O&M se relaciona con el SIS.

Debemos medir y analizar el comportamiento de las tasas de fallas usadas en el diseño, ya que eso es la base del modelo con el que creamos nuestro SIS y, como modelo al fin, es la mejor representación que pudimos hacer en un momento determinado; por lo que, validarlo es esencial. El modelo del que hablamos se relaciona con una realidad circundante y se ajustó a las suposiciones de esa realidad, por lo tanto, tiene la misma importancia verificar que el comportamiento del proceso es tal cual lo visualizamos durante el diseño. Una mayor tasa de demanda puede hacer que nuestro SIS nos brinde una sensación falsa de seguridad.

9. Yo no diseñé ese sistema, yo soy Operador y/o Mantenedor

En la norma IEC 61511 solo existen un par de páginas dedicadas a indicar qué se debe hacer en la fase de O&M, y aunque parezca poco, en realidad es mucho trabajo. Hablamos de una etapa que puede durar más de 20 años y que requieren de un alto nivel de compromiso y mística de trabajo. Como dijimos anteriormente, se debe entender el impacto de la interacción del personal de O&M sobre la integridad del SIS. Es muy importante que el personal de operaciones entienda de qué peligros específicos le protege el SIS y cómo un fallo de éste compromete su seguridad; además, de las acciones que debe realizar como medida de compensación.

La gestión de los desvíos (bypass) tiene especial importancia en la nueva versión de la norma; un Operador consciente de los peligros de los cuales es protegido por el SIS será menos propenso a colocar en bypass a las SIF y será mucho más cuidadoso en su uso. Por otro lado, el personal de mantenimiento debe saber cómo es que el Tiempo de Inspección de la SIF afecta su integridad. Saber que hay una relación inversamente proporcional entre el tiempo de pruebas de las SIF y su capacidad de proteger. Por último, debemos hacer una campaña de sensibilización para hacer entender al personal de O&M la importancia que tiene sus opiniones, requisitos y decisiones en la etapa de diseño.

10. Mi SIS está aislado, no necesito otro problema como la seguridad cibernética

Las nuevas facilidades de intercambio de datos de los sistemas más modernos traen consigo también un nuevo grado de exposición y vulnerabilidades, inclusive los menos interconectados no están exentos de una amenaza.

La última versión de la norma indica, ya en forma explícita, la necesidad de identificar qué posibles vulnerabilidades puede tener nuestro sistema, ahora desde el punto de vista de la seguridad (física y cibernética). Un accidente provocado por una falla aleatoria puede ser también originado de forma intencional al explotar una vulnerabilidad de seguridad de un SIS y de ahí la necesidad de contemplar esto en nuestro análisis.

Para la norma no basta con identificar las vulnerabilidades, el SIS debe ser inmune a este tipo de amenazas; por tanto, el diseño debe contemplar lo que sea necesario. Al adentrarnos en este tipo de temas, vemos que las amenazas son sumamente cambiantes, por lo que, nada es estático en el mundo de la ciberseguridad. Todos los días hay una actualización de una contramedida porque responde a una nueva amenaza. Por ejemplo, la actualización de antivirus o firmwares. Así estos nuevos requisitos implican hacernos de nuevas competencias, para entender cómo se podría ver afectado el SIS.

A manera de conclusión podemos decir que, conocer los requisitos de la norma IEC 61511 nos ayudará a entender nuestras responsabilidades y nos permitirá realizar mejor nuestro trabajo, manteniendo la integridad de los SIS en cualquier fase del Ciclo de Vida de Seguridad.

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Seguridad Funcional, una cuestión de tiempo

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La palabra Tiempo está íntimamente ligada a la Seguridad Funcional que una Función Instrumentada de Seguridad (SIF) provee. En esta entrada, y sin ánimos de hacer alarde de complejas fórmulas matemáticas, expondré la relación de esta palabra con los diferentes aspectos que rodean la Seguridad Funcional.
Lo primero que debemos entender es la efectividad. Si queremos que una SIF haga su trabajo en forma efectiva, debemos asegurar que la misma sea capaz de ejecutar su tarea antes de que el escenario peligroso se consolide (transformándose en un accidente). Para esto, desde el
inicio del diseño de la función, debemos tener en cuenta el Tiempo de Seguridad del Proceso (PST: Process Safety Time). Si no somos capaces de asegurar que la función lleve al proceso al estado seguro y lo mantenga allí en por lo menos la mitad del PST, no es posible ejecutar la tarea de la seguridad por ese medio y será mejor buscar una opción distinta. Entonces,
Calcular el Tiempo de Actuación de la función de seguridad es de suma importancia. En la figura 1 se muestra la relación entre el Tiempo de Seguridad del Proceso y el Tiempo de Actuación de la SIF. Nota para el lector ¿Cuántas veces se ha detenido a calcular la velocidad de cierre de la válvula de bloqueo respecto a las necesidades de seguridad del proceso?
 
Figura 1. Tiempo de Seguridad del Proceso y Tiempo de Actuación de la SIF.
 
Hablemos ahora de la forma en que la SIF provee seguridad. Una vez que la SIF haya sido diseñada e instalada correctamente, es necesario que esté disponible para hacer su trabajo. Ahora bien, ¿qué cosas pueden pasar para que la función no esté disponible? Veamos:
 
1-    Que la SIF esté en By-pass. Dependiendo del nivel de redundancia (y si no se toman las previsiones establecidas en las normativas durante ese tiempo), la colocación en By-pass de la SIF pudiera dejar a la instalación sin la reducción de riesgo necesaria. Lo cierto es que la escogencia del Tiempo del By-pass (TD: Test Duration) durante los cálculos de verificación del SIL de la SIF deben ser estimados según las políticas de la instalación y reflejar las practicas reales de la misma (¿cuántas veces al año y por cuánto tiempo estima que la SIF estará en By-pass?, ¿por qué razones?). Aunque el By-pass descrito acá es principalmente para efectos de mantenimiento, no debe descartarse que el By-pass puede ser operacional (por ejemplo, necesario para el arranque de una instalación) en cuyo caso también debe ser tomado en cuenta. La figura 2 muestra el efecto del Tiempo del By-pass (TD) sobre la disponibilidad de la SIF. Nota para el lector ¿Cuántas veces en una SIF con un sensor sin redundancia que ha sido colocado en By-pass, tomó previsiones para que la seguridad que brindaba esa SIF la provea otro medio (por ejemplo, un operador de planta apoyado por otro sensor)?
 
Figura 2. Efecto del TD Sobre la Disponibilidad de la SIF.
 
2-  Que la SIF esté en reparación. Nuevamente, dependiendo del nivel de redundancia, la reparación de algún elemento de la SIF pudiera dejar a la instalación sin la reducción de riesgo necesaria mientras la misma se está realizando. El Tiempo Medio para Reparar (MRT: Mean Repair Time) implica tanto la reparación en sí, como la obtención de los repuestos y herramientas para realizarla. Esta última por lo general es subestimada, haciendo que los cálculos de verificación del SIL de la SIF sean irreales. Este tiempo también debe ser estimado según las políticas de la instalación y reflejar las practicas reales de la misma. Un MRT de 8 horas para una falla que amerite desmontar una válvula de bloqueo (que implica detener el proceso), en muchos casos no parece muy adecuado. Adicionalmente, se debe tomar en cuenta el tiempo para detectar cual es la falla, que se incluye en el Tiempo Medio para Restaurar (MTTR: Mean Time to Restoration). En la figura 3 se muestra el efecto de las reparaciones sobre la disponibilidad de la SIF. Nota para el lector ¿Cuánto tiempo le lleva realizar una reparación promedio de un elemento de una SIF en su Instalación?
 
Figura 3. Efecto de las Reparaciones (MTTR y MRT) sobre la Disponibilidad de la SIF.
 
3-    Que la SIF esté fallada en forma peligrosa detectable por diagnóstico. Si la falla fue detectada mediante los diagnósticos de alguno de los elementos de la SIF se debe tomar en cuenta el Tiempo de Intervalo del Diagnostico Automático (TIA: Automatic Test Interval), ya que eso determinará lo que tardará el sistema en detectar la falla para realizar la notificación. Mientras eso sucede, la SIF posiblemente estará incapacitada de realizar su función. En la figura 4 se muestra como el diagnóstico y la subsecuente reparación afectan la disponibilidad de la SIF. Nota para el lector ¿Pueden las Pruebas de Recorrido Parcial (PST: Partial Stroke Test) considerarse para la estimación del TIA en su instalación?
 
Figura 4. Efecto del Diagnóstico (TIA) sobre la Disponibilidad de la SIF.
 
4-   Que la SIF esté fallada en forma peligrosa no detectable por diagnóstico. La lógica en este caso es la siguiente, si la SIF está fallada en forma que no existe un diagnostico capaz de evidenciar esa falla, entonces la SIF no está disponible para ofrecer seguridad y nadie puede darse cuenta de ello a menos que se pruebe. Es decir, la única forma de revelar las fallas peligrosas ocultas es mediante las pruebas periódicas que se realizan según el Tiempo de Inspección (TIM: Manual Test Interval) especificado en las SRS y usado en los cálculos de verificación del SIL. Este parámetro es directamente proporcional a la probabilidad de falla peligrosa de la SIF, es decir, mientras más grande el intervalo más grande es la probabilidad de que la SIF falle en el momento que se le necesite. De allí la tentación de usar TIM irrealmente bajos en el diseño y que son imposibles de cumplir por las organizaciones en la operación. Recuerde, no es lo mismo diseñar (el papel aguanta todo) que operar y mantener. Debe haber un equilibrio entre los objetivos de producción y de seguridad, que le permita a la organización generar una política consistente para la implementación de TIM realizables y que sean monitoreados para que se ajusten a los constantes cambios dentro de la organización sin impactar la seguridad. En la figura 5 se muestra el efecto del intervalo de pruebas periódicas sobre la disponibilidad de la SIF. Nota para el lector ¿Cada cuánto su instalación realiza una parada de planta que le permita probar apropiadamente las SIF? ¿Coincide este tiempo con el especificado en el diseño de las SIF?
 
Figura 5. Efecto de la Intervalo de Pruebas Periódicas (TIM) Sobre la
Disponibilidad de la SIF.
 
5- Que los elementos de la SIF nunca hayan sido reemplazados. Si los elementos de la SIF no han sido reemplazados, las fallas asociadas a las tasas de fallas que no pueden ser detectadas, ni por diagnósticos automáticos ni por pruebas manuales, se estarán acumulando durante la vida útil de la SIF. Por esto se debe estimar cual será el Tiempo de Misión (Mission Time) de cada componente de la SIF y el mismo debe ser respetado. En la figura 6 se muestra el efecto del Tiempo de Misión sobre la disponibilidad de la SIF. Nota para el lector ¿En cuánto tiempo tiene planificado el reemplazo de los sensores de su SIF?
 
 
Figura 6. Efecto del Tiempo de Misión sobre la Disponibilidad de la SIF.
 
Estos son solo algunos ejemplos, así que por favor tómese su Tiempo cuando defina las políticas en su organización para la implementación de estos parámetros.
 
Esta entrada fue basada en un trabajo de mi amigo Ricardo A. Vittoni, TIME- The Most Importat Parameter in SIS Fucntionality, mi reconocimiento y agradecimiento a él.
 
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Preguntas de esta entrada:

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Comencemos por el principio: Las 3 “S” de la Seguridad Funcional

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Hablar de Seguridad Funcional nos remite, en forma casi inmediata, a tratar los conceptos relacionados con las 3 “S”, Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS), Funciones Instrumentadas de Seguridad (SIF) y Nivel de Integridad de Seguridad (SIL), que, a pesar de ser conceptos básicos, usualmente suelen ser confundidos y no empleados con claridad.

Podríamos ponerlo en perspectiva de la siguiente manera (para ir de lo general a lo específico), el SIS es quien soporta, contiene o donde están implementadas todas las SIF; y la SIF es la función que dará la prestación de seguridad al proceso, en función del desempeño establecido a través del SIL. Entendiendo que el SIL es una característica de la SIF y no del SIS, por lo que uno debe determinar el SIL de cada SIF del SIS.

La relación entre el SIS, las SIF y su SIL correspondiente es mostrada en la figura 1. Este ejemplo nos presenta un SIS que aloja tres SIF diferentes, dos de ellas con requerimiento de desempeño SIL 1 y una SIL2. Donde todas comparten
un componente común, que es el controlador de seguridad.

 

Figura 1. Relación SIS, SIF y SIL

 

Ahora bien, detallemos cada término.

SIS: Sistema instrumentado usado para realizar una o más Funciones Instrumentadas de Seguridad (IEC 61511-1: 2016 – 3.2.67).

El SIS, por lo general, está compuesto por varias Funciones Instrumentadas de Seguridad (SIF) y todos los servicios comunes y necesarios para su funcionamiento. En el mismo se prestan los servicios básicos de soporte común para alojarlas, es decir, el alojamiento físico (por ejemplo, chasis para las tarjetas de E/S o alojamiento del procesador común), alojamiento lógico (por ejemplo, alojamiento del programa de aplicación), servicio común como alimentación eléctrica, etc.

SIF: Función de seguridad a ser implementada por un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS) (IEC 61511-1: 2016 – 3.2.66).

La SIF es considerada un sistema formado por al menos tres (3) sub-sistemas: el sub-sistema de detección (compuesto a su vez por un conjunto de uno o más elementos de medición o detección), el sub-sistema lógico (comúnmente un Controlador Lógico Programable de Seguridad, pero que puede estar compuesto por uno o más dispositivos lógicos de seguridad, inclusive no programables) y el elemento final (que puede estar compuesto por una o más válvulas, motores, etc. y sus accesorios). En resumen, debe existir, quien mide la variable, quien ejecuta la lógica y quien actúa para llevar al proceso a un estado seguro.

Una adecuada descripción de la SIF debe indicar:

  • ¿Qué detecta? (Detección)
  • ¿Qué actúa? (Actuación)
  • ¿Cuál es la relación entre la detección y la actuación? (Lógica)
  • ¿Cuánto tiempo está disponible para actuar? (Tiempo de Actuación)
  • ¿Cuál es el requerimiento de reducción de riesgo asociada? (FRR/SIL)
  • ¿Cuál es el estado seguro del proceso?

Un mal ejemplo de descripción de una SIF sería: La función de seguridad de presión del separador deberá evitar la sobre presión de las líneas de baja presión hacia la tranquilla de aguas residuales.

Un buen ejemplo, seria: Medir la presión en el separador de entrada XYZ con el transmisor PZT-001 y si la presión excede los 250 PSI, cerrar la válvula de bloqueo de entrada del separador XV-001 durante los 3 segundos siguientes a la detección de esta condición y así evitar la entrada de más material al separador. El nivel de integridad requerido es SIL2.

Pero podemos encontrar más de un tipo de SIF según su modo de operación:

  • Las Funciones Instrumentadas de Seguridad en Modo Demanda: Son aquellas en las cuales un evento de peligro se presenta solo si en la existencia de una demanda de proceso la SIF se encuentra en falla o la misma falla en el momento de tratar de llevar al proceso al estado seguro.  Pueden ser de dos tipos:
    • Función Instrumentada de Seguridad Modo Bajo Demanda: Modo de operación donde la SIF actúa en demanda para llevar al proceso a su estado seguro y donde la frecuencia de la demanda no es mayor a una vez por año (IEC 61511-1: 2016 – 3.2.39.a).
    • Función Instrumentada de Seguridad Modo Alta Demanda: Modo de operación donde la SIF actúa en demanda para llevar al proceso a su estado seguro y donde la frecuencia de la demanda es mayor a una vez por año (IEC 61511-1: 2016 – 3.2.39.b).
  •  Función Instrumentada de Seguridad Modo Continuo: Modo de operación donde la SIF efectúa un control continuo para llevar al proceso a su estado seguro (IEC 61511-1: 2016 – 3.2.39.c). En caso de un fallo peligroso de la SIF y la inacción de alguna otra capa de protección el evento de peligro se presentará de forma inmediata. La falla peligrosa de la SIF es en si es la demanda del proceso ya que hace funciones de control y de seguridad al mismo tiempo.

A cada SIF se le debe asignar un Nivel de Integridad de Seguridad (SIL), en relación con otras capas de protección que participan en la reducción del mismo riesgo. Esta es una característica única de la SIF, es decir, solo ella posee SIL, no el instrumento, no el proceso, no la planta, no el controlador. Solo la SIF posee un SIL determinado.

SIL: Valor discreto de 1 a 4, que define los requerimientos de integridad de seguridad que deben ser alcanzados por cada SIF ejecutada por el SIS (IEC 61511-1: 2016 – 3.2.69).

La integridad de seguridad comprende la integridad de seguridad del hardware y la integridad de seguridad sistemática. El valor 1 a 4 define el orden de magnitud de la reducción de riesgo que provee la SIF. El nivel 4 tiene el nivel más elevado de integridad de seguridad e indica una reducción de riesgo del orden de 4 ceros (más de 10.000); la integridad de seguridad del nivel 1 tiene el más bajo e indica una reducción de riesgo del orden de 1 cero (más de 10).

La meta de desempeño dependerá del modo de operación de la SIF, para modo bajo demanda se usarán metas basadas en la Probabilidad de la Falla en Demanda Promedio de la SIF (PFDavg), siguiendo la tabla 1. Para los modos de operación alta demanda y continuo se usarán metas basadas en la tasa de falla peligrosa por hora de la SIF (PFH), siguiendo la tabla 2.

Tabla 1. Nivel de Integridad de
Seguridad (Modo Bajo Demanda)

Nivel de Integridad de Seguridad
(SIL)

Probabilidad de Falla en Demanda
Promedio (PFDavg)

Reducción de Riesgo Requerida
(FRR)

4

≥10−5 a <10−4

>10.000 a ≤100.000

3

≥10−4 a <10−3

>1.000 a ≤10.000

2

≥10−3 a <10−2

>100 a ≤1.000

1

≥10−2 a <10−1

>10 a ≤100

 Tabla 2. Nivel
de Integridad de Seguridad (Modo Continuo y Alta demanda)

Nivel de Integridad de Seguridad
(SIL)

Frecuencia media de fallos
peligrosos (por hora)

4

≥10−9 a <10−8

3

≥10−8 a <10−7

2

≥10−7 a <10−6

1

≥10−6 a <10−5

 

 En siguiente entrada del Blog, trataremos los conceptos de Redundancia y Fracción de Falla Segura y Restricciones de Arquitectura……

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Preguntas de esta entrada:

1-     El SIL 4 puede ser usado en la industria de los procesos:

a.      Si

b.      No

c.      Depende del nivel de peligro de la instalación

 

2-     Una buena definición de una SIF debe responder las siguientes interrogantes:

a.  ¿Quién sensa?, ¿Quien actúa?, ¿Cuál es la relación lógica?, ¿Cuál es el SIL?, ¿Cuál es el tiempo para actuar?, ¿Cuál es el estado seguro del Proceso?

 

b.  ¿Cuál es el transmisor / Switch?, ¿Cuál es el PLC de Seguridad?, ¿Cuál es la Válvula o elemento final?

 

c.  ¿Cuál es la Matriz Causa y Efecto?

 

 

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¿Qué es y cómo se logra la integridad de la Seguridad Funcional?

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Siguiendo con los conceptos básicos en materia de Seguridad Funcional, les prometí escribir sobre la Integridad de la Seguridad o en nuestro ámbito Integridad de la Seguridad Funcional.

En primera instancia desglosemos el concepto en un par de términos básicos.

Integridad: De integro; “que está completo“ y “que no carece de ninguna de sus partes“ (DRAE) y Seguridad (Safety): “Ausencia de riesgo inaceptable” (IEC61508:2010 | 3.1.11) o “Ausencia de riesgo no tolerable” (61511:2016 | 3.2.64).
Para diseñar, mantener y operar un sistema relacionado con la seguridad, como un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS), que pueda ofrecer seguridad en una forma íntegra, es decir completa, deben tomarse en cuenta todos los factores que puedan afectarla, esto
es, se deben tomar en cuenta todas las causas que puedan hacer que el SIS se vea inhabilitado de poder ejercer, en forma adecuada, la función para la cual ha sido construido.
Así que, para que un SIS pueda alcanzar la integridad de la seguridad para la cual está diseñado, deben ser controladas
o evitadas todas las fallas aleatorias (normalmente asociadas al hardware) y todas las fallas sistemáticas (normalmente asociadas con el software y el diseño). El manejo de fallas, tanto aleatorias como sistemáticas, fue previsto por quienes desarrollaron las normativas basadas en desempeño, creando disposiciones que permitan gestionar en forma efectiva ambos tipos de fallas.
Esto nos lleva a por lo menos dos conceptos más:
Primero, la Integridad de Seguridad del Hardware, que es entendida como “la parte de la integridad de seguridad del SIS relativa a fallas aleatorias de hardware en un modo de falla peligrosa” (61511:2016 | 3.2.26). Para lograr la Integridad de Seguridad del Hardware, se
han establecidos los Niveles de Integridad de Seguridad conocidos como SIL (Safety Integrity Level), como una medida de reconocer que ningún sistema es capaz de ofrecer un 100% de integridad de seguridad (un sistema infalible), pero sí nos podemos acercar en
buena medida a ese valor, en función de la reducción de riesgo que es capaz de ofrecer cada aplicación (SIL1, SIL2…etc.).
Segundo, la Integridad de Seguridad Sistemática entendida como “la parte de la integridad de seguridad del SIS relativa a fallas sistemáticas en un modo de falla peligrosa” (61511:2016 | 3.2.26). Estos tipos de fallas son normalmente difíciles de establecer o cuantificar y en ocasiones solo se pueden considerar cualitativamente, por esta razón, surge la necesidad de hacer un enfoque sistemático como el del Ciclo de Vida de Seguridad. Para lograr la Integridad de Seguridad Sistemática se deben seguir los lineamientos del Ciclo de Vida de Seguridad, que para el usuario final y el consultor/integrador son mostrados en la IEC-61511 y para los fabricantes en la IEC-61508, y es expresada a través de la Capacidad Sistemática (SC: Systematic Capability) del equipo ofrecido, como señal de que el fabricante ha cumplido con su parte.
Como vemos, no hay forma de lograr la Integridad de la Seguridad si no ponemos atención tanto a la gestión de las fallas aleatorias, como a las fallas sistemáticas como un todo.
Adicionalmente, les dejo las referencias originales de las normativas:
Integridad de Seguridad: Probabilidad media de que un sistema instrumentado de seguridad realice satisfactoriamente las funciones instrumentadas de seguridad en todas las condiciones establecidas dentro de un periodo de tiempo establecido. (IEC 61511 2003 | 3.2.73)
Integridad de Seguridad: Habilidad del SIS para realizar una SIF según sea especificada y cuando sea requerida. (IEC 61511 2016 | 3.2.68)
Integridad de Seguridad: Probabilidad de que un sistema E/E/PE relacionado con la seguridad ejecute de forma satisfactoria las funciones de seguridad requeridas en todas las condiciones especificadas en un periodo de tiempo especificado. (IEC 61508 2010 | 3.5.4)
 
En siguiente entrada del Blog, trataremos los conceptos de SIL, SIS y SIF……
 
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           1. La integridad de la Seguridad del SIS está relacionada a:
a.     Las fallas del Hardware y su PFD
b.     Las Fallas del Software
c.     Las Fallas Aleatorias y las Fallas Sistemáticas 
 
2. La integridad de la Seguridad Sistemática es gestionada a través de:
a.     Del cálculo del SIL
b.     Del Ciclo de Vida de Seguridad
c.     Del uso de Capas de protección



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Comencemos por el principio: ¿Qué es Seguridad Funcional?

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Para ser un blog cuya temática es presentar contenidos relativos a la Seguridad Funcional de los Sistemas Instrumentados de Seguridad en  nuestro idioma, pues me pareció oportuno iniciar por tratar el concepto de Seguridad Funcional en mi primera entrada.

Existen un buen número de referencias respecto al concepto Seguridad Funcional y para establecer el contexto podemos citar algunos:
Para la norma IEC 61508:2010 la Seguridad Funcional es:
“Parte de la seguridad global que se refiere al EUC y al sistema de control del EUC que depende del funcionamiento correcto de los sistemas E/E/PE relacionados con la seguridad y de otras medidas de reducción del riesgo” (3.1.12).
Mientras que para la norma IEC 61511:2016 es:
“Parte de la seguridad general relativa al proceso y alBPCS que depende del correcto funcionamiento del SIS y de otras capas de protección” (3.2.23).
Otras fuentes son:
HSE: “… es la parte de la seguridad global de las instalaciones que depende del correcto funcionamiento de los sistemas relacionados con la seguridad y otras medidas de reducción de riesgos como los sistemas instrumentados de seguridad (SIS), los sistemas de alarma y los sistemas básicos de control de procesos (BPCS)”
TÜV Rheinland: “… es la parte de la seguridad global que depende de que un sistema o equipo funcione correctamente en respuesta a sus entradas” …… “..es la detección de una condición potencialmente peligrosa que resulta en la activación de un dispositivo o mecanismo protector o correctivo para evitar que se produzcan eventos peligrosos o proporcionar mitigación para
reducir las consecuencias del evento peligroso”
TÜV SÜD: “…. es la parte de la seguridad general de un sistema o equipo que depende del sistema o equipo que funcione correctamente en respuesta a sus entradas, incluyendo la gestión segura de errores probables del operador, fallas de hardware y software y cambios ambientales”
UL: “… es la parte crítica de la seguridad general de un sistema o producto que depende de la ejecución correcta de comandos y funciones específicos”
CSA: “…. se describe como la representación de productos o sistemas cuya falla en el funcionamiento confiable puede dañar a las personas, la propiedad o el medio ambiente”
David Smith: “Se utiliza para referirse a la fiabilidad (conocida como integridad en el mundo de la seguridad) de los equipos relacionados con la seguridad. En otras palabras, se refiere a la probabilidad de que funcione correctamente, de ahí la palabra funcional”
Podríamos inclusive nombrar a Wikipedia, que publica que: “…se refiere a la parte de la seguridad global de un sistema consistente en que sus componentes o subsistemas eléctricos, electrónicos y programables con implicaciones en materia de seguridad respondan de forma adecuada ante cualquier estímulo externo, incluyendo errores humanos, fallos de hardware o cambios en su entorno”
Ahora bien, formarse un concepto un poco más simple creo que se requiere del auxilio de algunos otros conceptos:
El primero de ellos es el concepto de Seguridad (Safety), que según la norma IEC 61508:2010 es “Ausencia de riesgo inaceptable” (3.1.11) y según IEC 61511:2016 es “Ausencia de riesgo no tolerable” (3.2.64).
Adicionalmente, creo necesario estudiar el concepto de Función de Seguridad, que según la norma IEC61508:2010 es “Función a realizar por un sistema E/E/PE relacionado con la seguridad o por otras medidas de reducción del riesgo, que está destinada a lograr o mantener un estado seguro del EUC con respecto a un evento peligroso específico” (3.5.1) y según IEC 61511:2016 es “Función a ser implementada por una o más capas de protección, la cual está destinada a lograr o mantener un estado seguro para el proceso, con respecto a un evento peligroso específico” (3.2.65).
Y estos a su vez no llevan a los conceptos de sistema E/E/PE relacionado con la seguridad (IEC 61508) y otras medidas de reducción del riesgo (IEC 61508) o capa de protección (IEC 61511).
Sistema relacionado con la seguridad: “Un sistema así designado es un sistema que, simultáneamente:
  • Implementa las funciones de seguridad requeridas necesarias para lograr o mantener un estado seguro del EUC; y
  • Está previsto para alcanzar, por sí mismo o con otros sistemas E/E/PE y otras medidas de reducción del riesgo, la integridad de seguridad necesaria para las funciones de seguridad requeridas.” (IEC 61508:2010 3.4.1).
Otras medidas de reducción del riesgo: “Medida para reducir o mitigar el riesgo que está separada, es distinta y no utiliza los sistemas E/E/PE relacionados con la seguridad” (IEC 61508:2010 3.4.2).
Capa de protección: “Cualquier mecanismo independiente que reduzca el riesgo mediante el control, la prevención o la mitigación” (IEC 61511:2016 3.2.57).
De manera simplificada podría decir que la Seguridad Funcional es la que depende de la(s) Función(es) de Seguridad asociada a un peligro particular.
El término manejado por las otras referencias citadas, diferentes a las normas, solo se refieren a la Seguridad Funcional que depende de los sistemas E/E/PE relacionados a la seguridad o el SIS.
En este caso particular, se podría decir entonces que la Seguridad Funcional es la que depende de que un sistema (hardware y software) especificado para brindar seguridad, funcione (responda adecuadamente a los estímulos de entrada y genere las salidas requeridas). El sistema debe responder de manera satisfactoria tanto a condiciones externas (demandas del proceso, condiciones ambientales) como a fallos internos (fallas sistemáticas, aleatorias o de causa común) para asegurar que no resulten en daños a personas, el ambiente, las instalaciones y/o la producción.
Y esto nos lleva al concepto de Integridad de Seguridad, pero este lo trataremos en la siguiente entrada del Blog…
PONGA A PRUEBAS SUS CONOCIMEINTOS.
Preguntas de esta entrada:
1-  ¿Mencione al menos 5 sistemas, conocidos como Otras Medidas de Reducción de Riesgo u Otras Capas de Protección en la industria de los procesos?
2-  ¿Mencione al menos 5 Sistemas, conocidos como sistemas E/E/PE relacionados a la seguridad o el SIS en la industria de los procesos?

Referencias

Norma IEC 61508 (2010).
Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic
safety-related systems
Norma IEC 61511 (2016).
Functional safety – Safety instrumented systems for the process industry
sector.
https://es.wikipedia.org/wiki/Seguridad_funcional
Smith, D (2011). Safety Critical
Systems Handbook
http://www.ul.com/es/
https://www.tuvasi.com/
www.ul.com/es/
Ing. Esp. Romel R. Rodríguez A.
CSF. Consultoría en Seguridad Funcional
FSEng TÜV Rheinland 575/07 | FSEng TÜV SÜD TP15051090
ISA84 SIS
Fundamentals Specialist | PHA Leader

Comencemos por el principio: ¿Qué es Seguridad Funcional? Leer más »