Método para análise de riscos e especificação de requisitos de segurança em processos industriais com múltiplos modos de operação

Abstract

Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS) são responsáveis pela segurança de processos industriais identificando situações de risco e atuando automaticamente para conduzir a planta a um estado seguro. Apesar de que grande parte dos acidentes na indústria de processos ocorram durante operações transitórias, como Startup, Shutdown e transições entre modos de operação, as normas para análise de risco e especificação de SIS geralmente baseiam-se apenas num único estado de operação em regime permanente. Nesse contexto, fundamentado por trabalhos encontrados na literatura, este trabalho propõe um método para análise de riscos e especificação de SIS que considera o modelo dinâmico de estados discretos de processos com múltiplos modos de operação. Este modelo é composto pela combinação de Grafo de Estados e Grafcet que especificam, respectivamente, a dinâmica de transição entre os modos e os procedimentos de operações transitórias. Com base neste modelo, propôs-se uma abordagem sistemática da técnica HAZOP para a identificação de riscos provocados por desvios de variáveis de processo de cada modo de operação da planta e da técnica What-if para avaliação de riscos presentes nas operações transitórias. A partir dos cenários de risco descobertos por essa abordagem, são determinadas Funções Instrumentadas de Segurança (SIFs) que, conforme o método proposto neste trabalho, são especificadas em Matrizes Causa e Efeito (MCEs) específicas para cada modo de operação do processo. Para ilustração e avaliação do método proposto, foi realizado uma aplicação na Unidade de Experimentação de Escoamento Multifásico (UEEM) do DAS-UFSC. Os resultados do estudo de caso indicam que, por meio de uma abordagem estruturada, sistemática e objetiva, o método permite a identificação de riscos e especificações claras de funções de segurança para todos os modos de operação do processo.

Abstract: Safety Instrumented Systems (SIS) are responsible for the safety of industrial processes by identifying risk situations and acting automatically to lead the plant to a safe state. Despite most accidents in the process industry occur during transient operations such as Startup, Shutdown and transitions between modes of operation, the standards for risk analysis and SIS specification are generally based on only one steady state operation . In this context, based on studies found in the literature, this work proposes a method for risk analysis and SIS requirement specification that considers the dynamic model of discrete states of processes with multiple modes of operation. This model is composed by the combination of State Graph and Grafcet that respectively specify the transition dynamics between modes and transient operations procedures. Based on this model, a systematic approach was proposed for the HAZOP technique to identify risks caused by deviations of process variables from each mode of operation of the plant and the What-if technique to evaluate risks in the transient operations. Based on the risk scenarios discovered by this approach, Safety Instrumented Functions (SIFs) are determined and, according to the method proposed in this work, they are specified in Cause and Effect Matrices (CEMs) specific to each mode of operation of the process. To illustrate and evaluate its features, the proposed method was applied to the DAS-UFSC Experimentation Unit of Multiphase Flow (UEEM). The results of the case study indicate that - through a structured, systematic and objective approach - the method allows the identification of risks and clear specifications of safety functions for all operation modes of the process.