Seguridad Funcional

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

Gestión de la Seguridad Funcional / /

En los últimos años muchos procesos industriales han sido automatizados para aumentar la producción, mejorar la calidad de los productos y reducir el potencial de error humano. Sin embargo, las nuevas tecnologías, a pesar de disminuir los requerimientos de mano de obra, exigen mayores esfuerzos para un buen funcionamiento. Cuanto más automatizados son los equipos, más fallas sistemáticas pudieran conducirlos a operaciones inadecuadas. Sistemas mal implementados o mal mantenidos pueden dar lugar a eventos peligrosos que nos pudieran afectar a todos.

Para diseñar, mantener y operar, de forma adecuada, un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS), que es hoy día uno de los principales sistemas automatizados utilizados en la seguridad, se deben tomar en cuenta todas las causas que pudieran afectar su funcionamiento. Una
adecuada gestión de la seguridad funcional que permita controlar las fallas aleatorias (asociadas a la degradación del hardware) y evitar las fallas sistemáticas (usualmente asociadas al factor humano) es esencial. Esto implica el uso de materiales de primera, procesos de diseño y fabricación de alta calidad, es decir, hacer un diseño que sea lo suficientemente robusto para soportar cualquier fuente de estrés y generar nuevas formas de trabajo que permitan realizar las tareas de diseño, fabricación, instalación, mantenimiento y operación en forma sistemática.

La seguridad funcional se ha beneficiado de los avances y esfuerzos realizados por fabricantes en tratar de generar productos certificados que den cierto nivel de garantía sobre el grado de integridad que sus productos pueden ofrecer y de la comprensión de los usuarios finales sobre la importancia de definir un nivel de integridad y diseñar en función a éste. Pero, hacer el trabajo relacionado con la seguridad funcional con un enfoque sistemático y fomentar una cultura de seguridad funcional que nos ayude a evitar las fallas sistemáticas es sin duda nuestro siguiente desafío. Para tener una idea del desafío que debemos enfrentar, podemos citar a Angel Casal en su publicación “SIS Pitfalls, Major Accidents and Lessons Learned”, quien nos indica que desde 1987 al 2012 el 90% de los accidentes mayores ocurridos en la industria de procesos son debidos a fallas sistemáticas.

La normativa internacional de seguridad funcional IEC 61508, su normativa específica para la industria de los procesos IEC 61511 y su equivalente ISA 84.00.01 nos dan una guía y unos pasos (en un orden especifico) que nos permite asegurar que estos sistemas están siendo manejados bajo un enfoque sistemático y holístico en cuanto a su diseño, operación y mantenimiento y que el riesgo se mantiene en los niveles determinados como tolerables.

Ahora bien, si sabemos que adoptar estos estándares nos ayuda a combatir las fallas que pueden presentar estos sistemas, ¿Por qué no implementarlos si son considerados como mejores prácticas en muchas partes del mundo?

Cuando hablamos de gestión de la seguridad funcional muchos de los elementos a considerar son muy parecidos a los utilizados en gestión de proyectos. Una buena gestión de la seguridad funcional debe definir las actividades que serán desarrolladas (es decir cada paso del Ciclo de Vida de Seguridad), debe indicar cuando serán desarrolladas estas actividades y que herramientas serán utilizadas. Además, debe definir los recursos y las personas que serán responsables. En general, debemos considerar:

  • Una planificación de las actividades que serán realizadas en cada fase del Ciclo de Vida de Seguridad, con la descripción de los requisitos de cada una, incluyendo las actividades de verificación y evaluación (assessment). Esto es, esencialmente, el plan de ejecución que se aplicará al proyecto, en función del alcance que debamos cubrir.
  • La definición de la organización donde se designen los responsables y las personas que formarán parte del equipo de trabajo. Se debe garantizar que las personas sean competentes para realizar cada una de las tareas que le fueron asignadas en cada fase y se debe asegurar que cada uno de ellos tenga las competencias requeridas según el rol que deban desempeñar.
  • La definición de las guías y procedimientos a utilizar, es decir, debemos definir cómo deben ser desarrolladas cada una de las actividades y que herramientas serán utilizadas.
  • La documentación que necesitamos para realizar un trabajo, la información que debe ser generada y la forma en la que debe ser manejada para que sea utilizada apropiadamente a lo largo de la vida útil de los sistemas.
  • Las evaluaciones periódicas que nos permitan comprobar que los riesgos están siendo mantenidos en niveles tolerables y que los procedimientos de trabajo están siendo utilizados en forma apropiada por personal capacitado.

La siguiente figura nos muestra de forma gráfica todos los elementos que hemos mencionado hasta ahora,

Figura
1. Gestión de la Seguridad Funcional

Como vemos, adoptar una buena práctica recomendada para sistemas automatizados (o instrumentados) no es algo que se aleja de nuestra realidad al gestionar un proyecto, solo requiere de un profundo compromiso con la mejora continua. Implementar este tipo de normativas nos permite identificar mejoras en materia de seguridad que se adapten a nuestra forma de trabajo, puesto que, al estar basadas en desempeño, el usuario es libre de desarrollar diseños y soluciones que demuestren cumplimiento dentro del esquema de trabajo establecido por la normativa.

Así que, luego de manejar toda esta información ¿por qué no darle la importancia que se merece una buena gestión de seguridad funcional, si sabemos que al no implementarla los sistemas se degradan y aumentan los riesgos?

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Aseguramiento de Calidad Cuando Trabajamos en Seguridad Funcional

Gestión de la Seguridad Funcional / /

La revisión de la cláusula 8 de la norma ISO 9001: 2015. Sistemas de Gestión de la Calidad – Requisitos está enfocada en la mejora del control de los procesos productivos de cada organización. Se hace énfasis en la cadena de suministro, con el fin de que los productos que son generados de forma externa estén conformes a los requisitos especificados. Para esto, se deben definir los criterios y procesos que serán
utilizados para asegurar la calidad de los productos y servicios que pudieran ser contratados.

En materia de Seguridad Funcional no es diferente, en la Normativa IEC 61511-1: 2016. Functional Safety – Safety Instrumented Systems for The Process Industry Sector también se establecen lineamientos para el aseguramiento de la cadena de suministros, tanto de productos como de servicios, a fin de garantizar que ambos estén conformes a la normativa y así asegurar que la Seguridad Funcional (alcanzada por los Sistemas Instrumentados de Seguridad) dentro de la Organización Cliente (o Contratante) sea capaz de proveer el grado de reducción de riesgo (o la seguridad) requerido en sus instalaciones y demostrar conformidad ante los entes reguladores y las empresas aseguradoras.

La Normativa IEC 61511-1: 2016 en su clausula 5.2.5 Implementing and Monitoring (5.2.5.2) establece: “Todo proveedor que suministre productos o servicios a una organización que tenga la responsabilidad general de una o más fases del ciclo de vida de seguridad del SIS deberá entregar los productos o servicios especificados por esa organización y disponer de un sistema de gestión de la calidad. Se establecerán procedimientos para demostrar la idoneidad del sistema de gestión de la calidad.

Si un proveedor formula declaraciones de cumplimiento de seguridad funcional para un producto o servicio que la organización utiliza para demostrar el cumplimiento de los requisitos de esta parte de la IEC 61511, el proveedor deberá tener un sistema de gestión de la seguridad funcional. Deben establecerse procedimientos para demostrar la idoneidad del sistema de gestión de la seguridad funcional.

El sistema de gestión de la seguridad funcional deberá cumplir los requisitos de la norma de seguridad básica IEC 61508-1: 2010 Cláusula 6, o los requisitos de gestión de seguridad funcional de la norma derivada de IEC 61508, a los que se hacen declaraciones de cumplimiento de seguridad funcional.”

Por esta razón, cuando hablamos de Seguridad Funcional, es un requisito mandatorio que los proveedores de productos y servicios, de una Organización Cliente (o Contratante) que posea un Sistema Gestión de Seguridad Funcional conforme a la Normativa IEC 61511-1: 2016, tengan implementado un Sistema Gestión de Seguridad Funcional que garantice que el resultado de ese servicio esté conforme a los requisitos de la normativa en cada aspecto. En caso de ser un proveedor de productos, el Sistema Gestión de Seguridad Funcional deberá estar conforme a la norma IEC 61508-1: 2010, y en caso de ser un proveedor de servicios del Ciclo de Vida de Seguridad deberá estar de acuerdo con IEC 61511-1: 2016.

 

Para verlo en forma más práctica, una organización que posea personal competente, por ejemplo, un líder de HAZOP, no garantiza que el estudio se encuentre conforme a la Normativa IEC 61511-1: 2016 debido a que la gestión de las competencias del personal es solo uno de los componentes que deben ser considerados al implementar un Sistema Gestión de Seguridad Funcional. Existen muchos otros factores a considerar como son la planificación de la Seguridad Funcional, la asignación de los recursos y procedimientos que serán utilizados, la verificación y evaluación (assessment) de la fase del ciclo de vida de seguridad desarrollada, la gestión de la documentación, entre otros.

Ahora bien, ¿Cuáles son los beneficios para una Organización Cliente si el proveedor de productos y servicios posee un Sistema Gestión de Seguridad Funcional certificado?

  • Reducción de los costos asociados a las actividades de gestión en la cadena de suministro. Los resultados de los productos y servicios contratados ya están conformes a la normativa IEC 61511-1: 2016, por lo que se requiere menos esfuerzo ingenieril para revisión por parte del personal de la Organización Cliente y se disminuyen los costos asociados a la contratación de personal que no es esencial o primordial para el negocio.
  • Demostrar cumplimiento con la Normativa IEC 61511-1: 2016 y otras relacionadas con la seguridad. Los resultados de los productos y servicios contratados pueden ser usados como aval para auditoria de seguridad, bien sea de la autoridad con jurisdicción o ante las aseguradoras.
  • Evaluación de terceros independientes. No hay necesidad de realizar una auditoria externa que valide los resultados obtenidos, la evaluación fue realizada por un tercero acreditado para tal fin.
  • Personal Competente. El Sistema Gestión de Seguridad Funcional asegura que el personal es competente para realizar cada una de las actividades del Ciclo de Vida de Seguridad de las que son responsables.
  • Calidad. Los productos y servicios están conformes a la normativa que rige lo relacionado con la Seguridad Funcional.

Por eso, al momento de contratar un producto o servicio relacionado con la Seguridad Funcional, debemos preguntarnos:

¿Su proveedor de Productos y Servicios esta Certificado de conformidad con la Normativa IEC 61511-1: 2016?

¿Su proveedor de Productos y Servicios posee un Sistema de Gestión de Seguridad Funcional?

¿Los procedimientos de su proveedor de Productos y Servicios están Certificados por un Tercero Acreditado y Reconocido mundialmente?

O considerar, ¿Por que si al comprar un elemento de hardware del SIS se exige un certificado de fabricación conforme con la norma IEC 61508: 2010, no se hace lo mismo con quienes proveen servicios relacionados con el Ciclo de Vida de Seguridad como son la Identificación de Peligros y Riesgos (usando la técnica HAZOP) o la Asignación del SIL (usando la técnica LOPA)?

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

Principios Básicos / /

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……
 
PONGA A PRUEBAS SUS CONOCIMEINTOS.
 
           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?

Principios Básicos / /

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

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