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LA SEGURIDAD FUNCIONAL EN LA INDUSTRIA DE PROCESOS NO PETROLERA.

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Klever Fernando Venegas Riera1, Rafael ngel Barreto Jijn2

Resumen Abstract Los accidentes industriales raramente suceden por una sola causa. Lo normal es que sean consecuencia de una combinacin de eventos poco comunes que se piensa son independientes y que no deberan suceder al mismo tiempo. Por ello es necesario disponer de un sistema instrumentado de seguridad (SIS) que se encargue de reducir el riesgo inherente en la industria de procesos. El objetivo de este artculo es dar a conocer los conceptos bsicos sobre SIS y aclarar preguntas frecuentes sobre tales sistemas. Centrando la atencin en tales sistemas, se atiende a los estndares y normas ms importantes a tener en cuenta en su diseo y desarrollo. Se definen mtodos para determinacin del nivel de integridad de seguridad (SIL) y se detalla el ciclo de vida del SIS. Adems, se analiza el grado de aplicacin de SIS en la actualidad en la industrias de procesos de la ciudad de Cuenca, para ello se han recolectado datos en base a registros de accidentes relacionados con seguridad funcional acontecidos dentro de las mismas. Palabras Clave: IEC 61508-61511; Funcin Instrumentada de Seguridad (SIF); Nivel de Integridad de Seguridad (SIL); Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS).

Industrial accidents rarely happen for a single cause. Typically resulting from a combination of unusual events that you think are separate and should not happen at once. It is therefore necessary to have a Safety Instrumented System (SIS) that is responsible for reducing the risk inherent in the process industry. The aim of this paper is to present the basics concepts of Safety Instrumented Systems and clarify frequent questions about these systems. Focusing on the SIS, it caters to those most important standards to consider in its design and development. Methods for determination of safety integrity level (SIL) are defined and the SIS lifecycle is detailed. In addition, the degree of implementation of SIS in the process industries of the city of Cuenca is analyzed. Data were collected on the basis of records related to functional safety occurred in the same facility. Keywords: IEC 61508-61511; Safety instrumented function (SIF); Safety integrity level (SIL); Safety instrumented system (SIS).

1 Ingeniero Electrnico, Egresado de Maestra en Control y Automatizacin Industrial Universidad Politcnica Salesiana. Autor para correspondencia: [email protected]. 2 Mster en Electrnica, Ingeniera Elctrica, Automatizacin y Procesamiento de Seales, TV Functional Safety Professional, ISA84 SIS Fundamentals Specialist, Docente de la Universidad Politcnica Salesiana, Docente de la Universidad San Francisco de Quito, Miembro IEEE, Miembro ISA. Autor para correspondencia: [email protected]


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1. Introduccin

En muchas industrias se ha remplazado personal por sistemas automatizados para obtener un aumento en la produccin, pero en la mayora de las ocasiones no se considera el nivel de seguridad que debe mantenerse al realizar una automatizacin ya que los procesos industriales tienen el potencial de provocar catstrofes a gran escala. Las situaciones de riesgo deben anticiparse y prevenirse ya que pueden inducir consecuencias adversas sobre receptores vulnerables como personas, bienes materiales, ambiente y produccin como resultado de los efectos perjudiciales originados por sucesos incontrolados en sus instalaciones. El concepto de seguridad industrial se ha limitado a la seguridad ocupacional, mientras que la seguridad funcional ha sido dejada a un lado. La seguridad funcional cubre una amplia gama de dispositivos que se interconectan para formar un sistema de seguridad que se encarga de llevar el proceso a su estado seguro. Algunas ventajas de implementar seguridad funcional en una instalacin de procesos son:

Garantizar que las decisiones de reduccin

de riesgo se basan en anlisis y no en percepcin.

Prevenir eventos antes de que ocurran, evitar lesiones y salvar vidas.

Alcanzar el desarrollo sostenible. Reducir las activaciones espordicas

evitando prdida de produccin. Pocos profesionales en seguridad tienen conocimiento del tema de Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) pero no lo aplican, demostrando as la ausencia de los mismos en los procesos industriales. Muchos accidentes ocurridos pudieron haber sido evitados si en las instalaciones en donde ocurrieron se hubieran dispuesto los sistemas antes mencionados, pero como se cit

anteriormente, la seguridad funcional no se aplica en muchas industrias provocando que el riesgo para el personal aumente debido a que no se garantiza un entorno seguro de trabajo. Actualmente muchas industrias adquieren maquinaria usada en otros pases tales como Mxico, Per y Colombia, este es el caso de una fbrica textil local en donde se ha adquirido maquinaria que ya ha cumplido su tiempo de vida til en otros pases. En algunas ocasiones la maquinaria no dispone de toda su instrumentacin o carece de la misma, elevando el riesgo en su operacin. 1.1 Eventos catastrficos registrados a

nivel mundial en la industria de procesos.

Algunos eventos relacionados con la seguridad funcional, se citan a continuacin: Fuga de gas toxico en fbrica de pesticidas,

Bhopal (Diciembre 1984).- Fuga de isocianato de metilo en una fbrica de pesticidas.

Explosin en planta nuclear, Chernobyl (Abril 1986).- Explosin del hidrgeno acumulado en interior del reactor.

Incendio refinera de chevron, California (Agosto 2012).- Fuga en una lnea de salida de la torre de destilacin de crudo.

Explosin en refinera Francisco Madero, Tamaulipas, Mxico (Agosto y Septiembre 2012).- Explosin de dos tanques de almacenamiento de gas debido al sobrecalentamiento de una caldera de la planta.

Explosin en Refinera Amuay, Venezuela (Agosto 2012).- Explosin debido a una fuga de gas proveniente de la bomba que abasteca a un tanque de almacenamiento.

Explosin en planta de fertilizantes, Texas, EE.UU (Abril 2013).- Incendio en un tanque contenedor de amonaco.

Venegas Fernando, Barreto Rafael / La Seguridad Funcional en la Industria De Procesos no Petrolera.

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1.2 Seguridad Funcional.

Hace referencia a la respuesta de forma adecuada de componentes o subsistemas elctricos, electrnicos y electrnicos programables implicados en materia de seguridad ante cualquier estmulo externo, incluyendo errores humanos, fallos de hardware o cambios en su entorno para llevar el proceso a un estado seguro. El objetivo ltimo es minimizar el riesgo [10, 4, 1].

1.3 Parmetros de medida. Tiempo medio para fallas (MTTF, Mean Time To Failure).- Valor esperado de tiempo en el cual se espera que un equipo no presente fallas. Tasa de fallas (, Failure rate).- Nmero de fallas por unidad de tiempo.

=

[1] Tiempo medio para reparar (MTTR, Mean Time To Repair).- Valor esperado de tiempo para reparar un sistema. Tasa de reparacin (, Failure rate).- Nmero de fallas por unidad de tiempo.

=

[2] Tiempo medio entre fallas (MTBF, Mean Time Between Failures).- Perodo de tiempo promedio de un ciclo falla/reparacin.

= + [3] Confiabilidad (R, Reliability).- Probabilidad de que un sistema desempee la funcin esperada cuando es requerido. () = [4]

No Confiabilidad (F, Unreliability).- Probabilidad de que el sistema no acte de la forma esperada.

() = 1 () = 1 [5]

Disponibilidad (A, Availability).- Probabilidad de que un dispositivo sea exitoso cuando sea operado o requerido.

() [6] No Disponibilidad (U, Unavailability).- Probabilidad de que un dispositivo no sea exitoso.

() = 1 () [7] Probabilidad de falla a la demanda (PFDavg, Probability of Failure on Demand).- Probabilidad de que un sistema responda como se espera al presentarse una condicin peligrosa.

= [8]

1.4 BPCS, Sistema de Control Bsico de Proceso (BPCS, Basic Process Control System).

Es la capa de automatizacin que permite el control del proceso manteniendo las variables dentro de los valores normales de operacin. Es la primera capa de proteccin que se implementa en una instalacin industrial y es considerada como una capa de proteccin, que es totalmente independiente de un SIS [5, 6]. 1.5 SIF, Funcin Instrumentada de

Seguridad (SIF, Safety Instrumented Function).

Segn la norma IEC 61511 Es una funcin de seguridad con un nivel de integridad de seguridad especificado que es necesario para alcanzar la seguridad funcional y que puede ser una funcin de proteccin de seguridad instrumentada [4].


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Toda SIF debe disponer de los siguientes parmetros:

1. Medida analizada. 2. Lgica para desempear ejecutar una

accin. 3. Accin a ejecutar. 4. Tiempo de respuesta. 5. Nivel de Integridad.

Ejemplos de SIF

1. Cierre del suministro de combustible a un horno, en caso de prdida de llama.

2. Suministro de enfriamiento de emergencia para reducir una temperatura excesiva.

3. Apertura de una vlvula para reducir el exceso de presin.

4. Activacin de la alarma de fuego luego de producirse un incendio.

1.6 SIS, Sistema Instrumentado de

Seguridad (SIS, Safety Instrumented System).

Un SIS es un sistema cuyo propsito es implementar las funciones de seguridad (SIF) necesarias para llevar a la planta o un proceso a un estado seguro en caso de presentarse un evento de riesgo o cuando se han violado las condiciones de funcionamiento predeterminadas de una variable [1].

Figura 1. Sistema Instrumentado de Seguridad [1].

La Figura 1 muestra un esquema simplificado de un sistema instrumentado de seguridad. Est compuesto por tres subsistemas fundamentales:

1. Elementos de entrada (sensores). 2. Solucionador lgico 3. Elementos finales de control (actuadores).

El sensor, que generalmente es un transmisor de presin, nivel, temperatura o flujo, continuamente mide la variable del proceso y enva una seal a la unidad lgica o controlador, el cual decidir si la seal recibida ha superado o no un valor predeterminado y finalmente enviar una seal de al elemento final de control, que generalmente es una vlvula de control, una vlvula de cierre rpido, un pistn o un servomecanismo. 1.7 SIL, Nivel de Integridad de Seguridad

(SIL, Safety Integrity Level). Se define como un nivel relativo de reduccin del riesgo que provee una funcin de seguridad, o bien para especificar el nivel objetivo para la reduccin de riesgo. Tambin podra definirse simplemente como una medida de la prestacin requerida para una SIF [4]. 1.8 Determinacin del SIL 1.8.1 Definiciones

1. Probabilidad de Falla a la Demanda

(PFD, Probability of Failure on Demand).- Es un valor que indica la probabilidad de que un sistema falle al responder a una demanda.

2. Disponibilidad de Seguridad.- Indica la

probabilidad de disponibilidad del sistema ante un evento. Este dato se puede obtener de la operacin

= 1 [9]

3. Factor de Reduccin de Riesgo (RRF,

Risk Reduction Factor).- Es un valor que revela la cantidad en la que se puede reducir un riesgo ante un evento. Este dato se puede obtener de la operacin.

=

[10]


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Tabla 1. Nivel de Integridad de Seguridad [1].

La aplicacin del anlisis SIL a instalaciones de proceso permitir:

1. Incrementar la seguridad de las instalaciones.

2. Detectar las necesidades de seguridad de los distintos procesos industriales.

3. Reducir la propiedad de dao a la propiedad. 4. Interrupcin de produccin. 5. Contaminacin medio ambiental. 6. Verificar los niveles de seguridad de las

distintas capas de proteccin implantadas en las instalaciones.

7. Disear e implementar un plan de mantenimiento y prueba de los SIS.

8. Adecuarse a las normativas ANSI/ISA-S84.01 2004 e IEC 61508/61511 sobre SIS y seguridad funcional.

1.9 Modos de Falla. La principal preocupacin para un sistema de seguridad no debera ser cmo opera el sistema sino como podra fallar.

Figura 2. Sistema Instrumentado de Seguridad [1].

1.9.1 Fallas Seguras. Reciben muchos nombres, por ejemplo, fallas reveladas, fallas descubiertas y fallas de inicio. El trmino utilizado en los estndares es falla segura. Las fallas seguras tienden a ser muy costosas en trminos de paros innecesarias en la produccin. Cuando un sistema tiene demasiadas fallas seguras provoca que el personal desconfe de ellos. 1.9.2 Fallas Peligrosas. Son aquellas en las que el sistema no responde ante una demanda real, dichas fallas pueden denominarse fallas ocultas, fallas cubiertas o fallas inhibidoras. Los estndares se refieren a este tipo de fallas como fallas peligrosas. 1.9.3 Fallas Detectadas/No detectadas Las fallas peligrosas son clasificadas como fallas peligrosas no detectadas (Dangerous Undetected, DU) y fallas peligrosas detectadas (Dangerous Detected, DD). Las fallas detectadas estn relacionadas con diagnsticos automticos (el sistema detecta por s solo cuando se da una falla). Las fallas seguras reciben la misma clasificacin 1.9.4 Falla sin efecto Se denomina a la falla de un componente que es parte de la funcin de seguridad pero que no tiene efecto en la misma. Dichas fallas son clasificadas como fallas seguras no detectadas de acuerdo a la norma IEC 61508. 1.10 Fraccin de Falla Segura (SFF, Safe

Failure Fraction).- Se obtiene del total de fallas de los instrumentos. Se estima a partir de tasa de fallas seguras detectadas y no detectadas, as como de la tasa de fallas peligrosas detectadas.

( = ( + + /) [11]


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1.11 Sistemas de Control como Sistemas Relacionados con Seguridad.

La planta o equipo que se est controlando se designa como el equipo bajo control (EUC, Equipment Under Control). Si el sistema de control desempea un rol de seguridad, ya sea como una parte integral de la EUC o como un sistema de proteccin por separado, ser un sistema relacionado con la seguridad [10, 4]. 1.11.1 Sistemas de Bloqueo.

El bloqueo es un medio para impedir el acceso a un lugar que contiene una parte o proceso peligroso, mientras que permite el acceso cuando el peligro no est presente.

1.11.2 Sistemas de Proteccin. Son sistemas que operan bajo demanda y su principal objetivo es llevar la planta o el equipo a un estado seguro cuando un parmetro de funcionamiento excede los lmites de seguridad. 1.12 Guas Industriales, Estndares y

Regulaciones. 1.12.1 IEC 61508. La Comisin Electrotcnica Internacional lanz este estndar global para sistemas instrumentados de seguridad que abarca mltiples industrias como transporte, mdica, nuclear y de procesos. Su objetivo principal es servir de gua para que otras industrias individuales puedan desarrollar sus propios estndares para que cumplan los requerimientos de esta norma. Otra aplicacin de este estndar es la validacin de nuevas tecnologas desarrolladas para aplicaciones relacionadas con seguridad, por ello a esta norma tambin se la conoce como el estndar de los vendedores [9, 10]. Este documento consta de siete partes:

1. Requerimientos generales.- Describe los pasos que son necesarios para la identificacin de peligros y riesgos, para de esta manera definir la reduccin de riesgo necesaria para diferentes sistemas y las actividades necesarias para realizar la integracin total del sistema.

2. Requerimientos para sistemas

Elctricos/Electrnicos/Electrnicos Programables (E/E/PE) relacionados con seguridad.- Provee los requisitos para el diseo del hardware y su integracin con el software.

3. Requerimientos de software.- Define los

requerimientos para la seleccin, implementacin y verificacin de las herramientas de software, aplicaciones y lenguajes de programacin.

4. Definiciones y Abreviaciones.- Es una lista

de definiciones y abreviaciones utilizadas en el estndar.

5. Ejemplos de mtodos para la determinacin

de los niveles integrados de seguridad.- Hace referencia a mtodos para determinar el SIL.

6. Guas en la aplicacin de IEC 61508-2 y

IEC 61508-3.- Se refieren a lineamientos para aplicacin de la parte 2.

7. Revisin de tcnicas y medidas.-

Recomendaciones especficas. 1.12.2 IEC 61511. La norma IEC 61511 denominada Seguridad Funcional: SIS para el Sector de la Industria del Proceso fue desarrollada para el sector de las industrias de proceso y aplicable, no solo a fabricantes y suministradores, sino tambin a diseadores del nivel de seguridad, integradores y usuarios. Fue publicada en el 2003 y en ocasiones es llamada El estndar de los usuarios. Esta norma aplica los mismos conceptos de la IEC


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61508 con algunos cambios en la prctica, conceptos y trminos en la industria de procesos [9, 10]. Consta de tres partes: 1. Marco, definiciones, sistema, requisitos de

hardware y software. 2. Guas para la aplicacin de la IEC 61511,

parte 1.

3. Gua para la determinacin de los niveles de integridad de seguridad requeridos.

Es una norma tcnica que establece las prcticas en la ingeniera de sistemas que garantizan la seguridad de un proceso industrial mediante el uso de la instrumentacin, estos sistemas se denominan SIS. El sector de la industria de procesos incluye muchos tipos de tcnicas de fabricacin, tales como refineras, petroqumicas, qumicas, energa, farmacuticas de pasta y papel, por ello la norma IEC 61511 cubre el uso de equipos elctricos, electrnicos y electrnicos programables, as tambin es aplicable a los equipos que utilizan sistemas hidrulicos o neumticos para manipular elementos finales, pero no cubre el diseo e implementacin de la lgica neumtica o hidrulica [9, 10]. 1.13 Capas de proteccin En muchos casos, una medida de seguridad individual no puede por s sola reducir el riesgo a niveles tolerables, proteger una planta y a su personal contra daos o mitigar la propagacin de los mismos si ocurre un incidente peligroso. Por esta razn, la seguridad se implementa en forma de capas protectoras: una secuencia de dispositivos mecnicos, controles de proceso, sistemas de parada y medidas de respuesta externas que previenen o mitigan un evento peligroso. Si llegara a fallar una capa de

proteccin, las sucesivas capas estarn disponibles para llevar el proceso a un estado seguro [1]. A medida que aumenta el nmero de capas de proteccin y su confiabilidad, tambin aumenta la seguridad del proceso. En la figura 3 se muestra la sucesin de capas de seguridad en el orden de su activacin.

Figura 3. Modelo de la Cebolla [1].

Capas de Prevencin:

1. Proceso.- El proceso por s mismo debe ser intrnsecamente seguro (proporcionar seguridad al operador).

2. Sistema de Control Bsico de Procesos (BPCS).- Brinda seguridad a travs del diseo apropiado del control de proceso. Consiste en controles bsicos, alarmas y supervisin del operador.

3. Alarmas, Intervencin del Operador.- Alarmas crticas que alertan a los operadores acerca de una condicin en la cual una medicin ha excedido sus lmites especificados y podra requerir intervencin.

4. Sistema Instrumentado de Seguridad.- El SIS opera independientemente del BPCS para brindar seguridad. Realiza acciones de parada cuando las capas previas no pueden resolver una emergencia.


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5. Dispositivos de alivio.- Emplea vlvulas, dispositivos de alivio de presin o un sistema de antorcha (si hay presencia de combustibles) para impedir una ruptura, derrame u otro escape no controlado.

Capas de Mitigacin:

6. Proteccin Fsica.- Capa de proteccin

pasiva. Hace referencia a la infraestructura fsica de la planta que se encarga de contener derrames que pudieran darse.

7. Respuesta de la planta.- Es una capa pasiva. Consiste en barreras de contencin contra fuego o explosiones como as tambin procedimientos para evacuacin.

8. Respuesta de la comunidad.- Nivel final de proteccin. Se refiere a bomberos y otros servicios de emergencia.

Cada capa de proteccin adicional consiste de un conjunto de equipos y/o controles administrativos, que interactan con otras capas de proteccin, reduciendo de esta manera el riesgo [1]. 1.14 Diseo del Ciclo de Vida de Seguridad. El objetivo principal del ciclo de vida es la reduccin de riesgos a niveles tolerables. Se trata de una metodologa prctica que delimita los pasos necesarios a seguir para alcanzar la seguridad integral de las plantas de proceso, definiendo la secuencia a seguir y la documentacin de cada fase. Para ello la normativa IEC 61511 establece una serie de etapas que ayudan y sirven de gua para conseguir este objetivo [1]. Representa una descripcin simplificada de los pasos que deben seguirse para desarrollar un SIS segn la norma actual. Se busca establecer que cada empresa tenga un procedimiento formal y organizado para el diseo de sistemas de seguridad que debe cumplir con los requerimientos fundamentales de seguridad de la

empresa, con el ciclo de vida, con las normas y regulacines de seguridad establecidas por el pas y procedimientos de ingeniera. La figura 4 muestra el ciclo de vida de un SIS segn la norma IEC 61511 [1].

Figura 4. Ciclo de Vida segn norma IEC 61511 [1].

1.15 Definiciones Generales en Anlisis de Riesgos.

El objetivo de un anlisis de riesgos es la identificacin de los peligros del proceso, estimar su riesgo y decidir si el riesgo es tolerable. Para reducir su riesgo a un nivel tolerable, el primer recurso son las capas de proteccin, en caso de no alcanzar un nivel de riesgo deseado despus de aplicar dichas capas, se requerir implementar un SIS. En caso de precisar un SIS, los resultados del anlisis de riesgos deben estar constituidos por los datos de entrada para la determinacin del SIL buscado de las SIF identificadas. Este anlisis por lo tanto incluye la identificacin de las SIF que son necesarias para detectar un inminente dao y llevar al proceso a un estado seguro. Algunos trminos relacionados al anlisis de riesgos se definen a continuacin [9]:

1. Peligro.- Segn la norma IEC 61511 se define como: Fuente potencial de dao. El trmino incluye daos a las personas que


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surgen a corto plazo (incendio y explosin) y a largo plazo (la liberacin de una sustancia txica).

2. Evento.- La norma IEC 61511 lo define como: una accin que puede causar lesiones fsicas o daos a la salud de las personas directa o indirectamente, como resultado de los daos a la propiedad o al medio ambiente.

3. Incidente.- Se considera a cualquier evento

que no forma parte del desarrollo habitual de un proceso y que causa, o puede causar una interrupcin del mismo.

4. Accidente.- Es un acontecimiento que

sucede sin intencin alguna produciendo daos al personal, infraestructura y maquinaria.

5. Consecuencia.- Se refiere a la situacin

resultante al desatarse un evento.

6. Severidad.- Hace referencia al nivel de gravedad que puede tener un evento.

7. Frecuencia.- Hace referencia a la cantidad

de veces que se repite un evento dentro de un intervalo de tiempo.

8. Riesgo.- Segn la norma IEC 61511 es la

combinacin de la frecuencia de ocurrencia de un evento y la severidad de dicho evento

= [11]

1.16 Tcnicas de Anlisis e Identificacin de

Riesgos. Algunas de las tcnicas ms utilizadas se definen a continuacin [4]: 1. Revisin o Auditoras de Seguridad.- Se

enfocan en la implementacin adecuada de programas y normas de Seguridad.

2. Investigacin de Accidentes/Incidentes.- Su propsito es descubrir las causas bsicas de los accidentes y establecer medidas correctivas para evitar su repeticin.

3. Lista de verificacin (Checklist).- Aplica

listas de verificacin previamente desarrolladas. Registra acciones y sus consecuencias.

4. Qu pasa si?.- Utiliza un equipo de personas

con experiencia para poner a prueba los peligros mediante preguntas: Qu pasa si?.

5. Estudio de Peligros y Operabilidad

(Hazards and Operability, HazOp).- Identifica sistemticamente peligros o problemas de operabilidad a travs del diseo de una instalacin.

6. Anlisis de Modo y Efecto de Falla (Failure

Mode and Effects Analysis , FMEA).- Consiste en revisar tantos componentes, ensamblajes y subsistemas como sea posible para identificar modos de falla, sus causas y efectos.

7. Anlisis de rbol de Fallas (Fault Tree

Analysis, FTA).- Analiza, no identifica riesgos. Es til en la identificacin de causas de accidentes.

2. Recopilacin de datos

Para recopilar informacin sobre la seguridad funcional que se maneja en algunas industrias, se aplic una encuesta en diferentes reas (operaciones, jefaturas, supervisin, tcnica y gerencia) en algunas de las industrias ms importantes de la ciudad debido a su volumen de produccin, procesos industriales, infraestructura y ubicacin geogrfica para evidenciar mediante cifras accidentes relacionados con la seguridad funcional que no son registrados o considerados. El universo de anlisis estuvo conformado por cuatro empresas (46 empleados encuestados)


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dentro de las cuales se pudo observar los procesos llevados a cabo en cada una de ellas. Cabe recalcar que en todas estas industrias la seguridad ocupacional es una de sus prioridades fundamentales debido a que, proporcionar un ambiente seguro de trabajo al personal, es parte de su poltica. Los resultados de la encuesta aplicada develaron que muchas de las empresas, sus lneas de produccin estn automatizadas, pero la seguridad funcional no es aplicada debido principalmente al elevado costo que conlleva la implementacin del SIS. Aunque muchas de las empresas disponen de dispositivos de seguridad como aspersores y extintores, estos no llevan el proceso a un estado seguro, pero principalmente se requiere de personal de planta para que estos desempeen su funcin, lo que eleva el riesgo para el personal en caso de un evento inesperado, por ello muchos de los empleados encuestados mostraron mucha aceptacin a la idea de disponer de un entorno de trabajo ms seguro y confiable mediante el diseo y la aplicacin de un SIS en las plantas de produccin. Los sistemas de seguridad que se pueden encontrar en la actualidad son en su mayora basados en contactores, esto implica un mantenimiento permanente de dichos elementos para poder garantizar su funcionamiento en casos de emergencia, pero no se les realiza el mantenimiento adecuado. Esto evidenci que los PLCs orientados a seguridad son totalmente desconocidos en la industria de procesos. 2.1 Accidentes graves registrados en las

industrias de anlisis.

De la mayora de accidentes registrados en las industrias de procesos, son pocos los que estn relacionados con la seguridad funcional, es decir, no son considerados o simplemente no son registrados. Esto evidencia que la seguridad ocupacional es una prioridad para todas las empresas pero no de igual manera la seguridad funcional.

La informacin recopilada para este anlisis fue tomada de un universo de estudio correspondiente a las cuatro fbricas ms significativas de la ciudad de Cuenca y en las cuales se registra la mayor tasa de accidentes laborales anuales. Empresa A: Es una empresa que se dedica a la fabricacin de tubera, perfiles y paneles metlicos. Dispone de un rea de almacenamiento de combustibles de 100.000 galones de disel y 50.000 galones de bunker. Todas sus lneas de produccin estn automatizadas y en ellas laboran 94 personas en dos turnos de seis horas durante seis das a la semana. Empresa B: Empresa dedicada a la fabricacin de cermica, dispone de 540 empleados que trabajan en tres turnos de ocho horas los siete das de la semana. La temperatura que alcanzan los hornos de coccin alcanza los 1200 C, el combustible utilizado en el horno es bombeado desde el rea de combustibles de la empresa A y almacenado en un tanque secundario de 1000 galones. Empresa C: Est dedicada a la fabricacin de piezas y partes metlicas, el quemador aqu instalado alcanza 900 C de temperatura. Su personal consta de 87 personas que trabajan en dos turnos de seis horas durante seis das a la semana. Al igual que la empresa B, el combustible necesario para el quemador es bombeado desde el rea de combustibles de la empresa A a un tanque de almacenamiento secundario de 1000 galones. Las empresas A, B y C se encuentran ocupando un rea comn de 11 hectreas y totalizan 721 empleados puesto que pertenecen al mismo grupo empresarial. Empresa D: Se dedica a la fabricacin de pinturas, adhesiva y solvente. Comprende una extensin de 39690 metros cuadrados, aqu estn alojados tres tanques de almacenamiento de 500 galones de qumicos como rubber, mek y tolueno.


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Las lneas de produccin estn parcialmente automatizadas ya que an es necesaria la intervencin del operador en algunos procesos. El personal laboral consta de 47 personas que trabajan en dos turnos de 12 horas los 7 das de la semana. Durante el perodo del 2007 hasta el 2012 se registraron en promedio 24 accidentes laborales por ao, uno o dos estaban relacionados con seguridad funcional; los dems comprendan casos de quemaduras, cortes y cadas. Los datos obtenidos se muestran en las figuras a continuacin:

Figura 16. Accidentes registrados en la Empresa A.

Figura 17. Accidentes registrados en la Empresa B.

Figura 18. Accidentes registrados en la Empresa C.

Figura 19. Accidentes registrados en la Empresa D. Como se observa, la cantidad de accidentes funcionales registrados es muy baja comparada con los accidentes ocupacionales. Esto puede ser mejor apreciado en las tablas a continuacin, en donde se demuestran los valores de los indicadores de tasa de riesgo (TR), ndice de gravedad (IG) e ndice de frecuencia (IF) correspondiente a seguridad funcional.

Tabla 2. Empresa A (Seguridad Funcional).

Tabla 3. Empresa B (Seguridad Funcional).

Tabla 4. Empresa C (Seguridad Funcional).


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Tabla 5. Empresa D (Seguridad Funcional).

Incluso si consideramos el rea fsica de las instalaciones, es fcil notar que muchos de los accidentes que se suscitan no son considerados dentro de los registros. Es por ello que es necesario implementar la seguridad funcional en las industrias para poder garantizar el bienestar y seguridad tanto de personal como de la maquinaria involucrada, de esta manera se podr alcanzar el desarrollo sustentable deseado. Si bien el personal que labora en las instalaciones ha sido capacitado en procedimientos de evacuacin y de accin ante eventos inesperados, no saben cmo proceder ante eventos que relacionan el estado de la maquinaria, como por ejemplo, el derrame de un qumico, exceso de presin en un tanque de almacenamiento o temperatura excesiva en un caldero. Esto da oportunidad a que un pequeo evento pueda convertirse en una catstrofe de proporciones considerables, ms an cuando el evento implica combustibles. El operador humano representa tambin el elemento ms vulnerable del sistema y el que ms fcilmente se pasa por alto. Conocer y optimizar el funcionamiento global de los sistemas de control de los procesos industriales depende de un planteamiento sistemtico, que se ocupe tanto del rpido desarrollo de la tecnologa como del papel esencial del operador humano. La seguridad funcional debera formar parte de la cultura industrial ya que disponer de sistemas que se encarguen de llevar el proceso a un estado seguro en situaciones de riesgo contribuira significativamente a reducir la tasa de accidentes. De todas las industrias analizadas, ninguna dispone de un SIS en sus instalaciones; se han

enfocado en la implementacin de sistemas contra incendios en los sectores de almacenamiento de combustibles, pero en las lneas de proceso no hay sistema alguno de seguridad siendo aqu en donde se presenta la mayor cantidad de accidentes. La muerte de un empleado es algo con lo que las industrias no quieren lidiar, es por ello que este estudio busca demostrar el beneficio que representa la implementacin de SIS en sus procesos. La implementacin de un SIS puede considerarse costosa, pero en muchos casos es ms costoso prescindir de l que disponer de l. 3. Resultados

Muchas compaas en la actualidad an no han formalizado normas y mtodos SIL como parte de sus directrices de gestin de evaluacin de riesgos o prdidas. En consecuencia, las empresas estn "volando a ciegas" hasta cierto punto y, a menudo por encima o por debajo de la proteccin de sus bienes, empleados y el medio ambiente. En las industrias analizadas, se evidenci que los malos procedimientos de mantenimiento son una de las principales causas por las cuales fallas sistemticas son ingresadas al sistema de control del proceso; esto acompaado de la carencia de mantenimiento peridico a sensores y actuadores, son las condiciones idneas para que se pueda generar un evento inesperado que pudiera resultar en una catstrofe. Debido a los procesos llevados por dichas empresas, muchas de ellas trabajan con algunos combustibles (disel y bunker) o ciertos qumicos (MEK, Rubber y Tolueno) almacenados en reas definidas para ello. Estas reas de almacenamiento son un peligro permanente y por ello reciben especial atencin por parte del personal de seguridad ya que si no se mantienen ciertas normas, esto podra resultar en una situacin no deseada. Es por ello que los SIS deben ser considerados dentro de muchos de los procesos industriales ya


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que al disponer de ellos se beneficia tanto al operador como a la maquinaria involucrada. El riesgo siempre est presente en todo proceso llevado a cabo en la industria, pero sus consecuencias pueden ser reducidas o mitigadas si se dispone de los medios correctos para tal tarea. Mediante un anlisis econmico realizado a la empresa A, se pudo determinar el beneficio que para esta empresa en particular representa la implementacin de un SIS. En dicha empresa se dimensionaron a 20 aos (tiempo de vida del SIS diseado) los costos de paras de produccin, daos en la maquinaria e indemnizaciones por muerte, el costo de estos tres factores en el perodo establecido ascendi a $ 1 553 000, mientras que el costo de vida del SIS fue $ 324 805.52 lo que representa el 20.92% del valor total de costos, permitindole a la empresa ahorrar $ 1 228 194.48 equivalente al 79.09% del valor total de costos. 4. Conclusiones En una instalacin industrial se presentan situaciones de riesgo como consecuencia del almacenamiento, procesamiento y generacin de sustancias peligrosas que tienen asociado un determinado nivel de riesgo. Un suceso incontrolado en estas instalaciones podra ocasionar efectos dainos sobre las personas, bienes materiales y/o medio ambiente. Un SIS, Sistema Instrumentado de Seguridad, brinda seguridad y confiabilidad a la operacin de un complejo industrial. En caso que no se disponga de SIS en las instalaciones, o que se disponga de SIS pero ste no acta o lo hace incorrectamente, entonces se generar en el proceso una situacin de riesgo que finalmente puede provocar la ocurrencia de un accidente grave en las instalaciones. Las normas IEC 61508 e IEC61511 introducen el concepto seguridad funcional, el cual viene determinado por un SIL para cada SIF y para cada uno de los componentes de la funcin de

seguridad. As mismo, las normas permiten el uso de diferentes arquitecturas y la utilizacin de diversas tecnologas. En nuestro pas, no se manejan normativas referentes a seguridad funcional, tampoco existe un control por parte de los entes reguladores, esto deja una puerta abierta al desarrollo de un proyecto de normas tcnicas ecuatorianas dirigidas hacia el campo de la seguridad funcional en la industria de procesos. 5. Referencias

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