Metodi di calcolo SIL

La verifica del calcolo SIL può essere svolta attraverso diversi metodi di calcolo, con lo stesso fine di definire il livello SIL che l’apparecchiatura è capace di raggiungere (i.e. livello SIL n capable).

Esempi di calcolo SIL

Seguendo i diversi approcci, il calcolo può essere svolto attraverso:

• Analisi di Markov, metodo che copre la maggior parte degli aspetti della valutazione quantitativa della sicurezza e mostra una grande flessibilità. L’approccio si basa sul calcolo della probabilità che il sistema si trovi in uno stato specifico in un tempo specifico
• Petri Net, ossia la simulazione di Monte Carlo che consiste nell’animazione di modelli comportamentali utilizzando numeri casuali per valutare quante volte il sistema rimane in stati governati da ritardi casuali o deterministici.
• RBD (Diagramma a blocchi dell’affidabilità), ovvero un diagramma che fornisce la relazione tra gli stati dei componenti e il successo o il fallimento di una determinata funzione del sistema. L’RBD è il metodo più utilizzato

Ogni sottosistema di una catena di sicurezza deve essere scelto in modo accurato, in modo tale da non rappresentare la “locomotiva lenta del treno”.

Di seguito viene mostrato un esempio di come un sottosistema può impattare in modo determinante il SIL raggiunto della funzione di sicurezza.

La funzione viene suddivisa in sottosistemi, e per ogni sottosistema viene calcolata la Probabilità media di fallimento su domanda (hp: low demand mode), e presi in considerazione i vincoli architetturali (hp. Route 1H) e la capacità sistematica.

 

Il PFDavg dell’intera funzione di sicurezza è la somma dei PFDavg dei vari sottosistemi. A livello di capacità sistematica e vincoli architetturali, l’intera funzione di sicurezza è caratterizzata come il sottosistema più debole della catena.

Il SIL ottenuto è quindi il minore del SIL raggiunto per il PFDavg, la capacità sistematica e i vincoli di architettura. In questo caso quindi si attesta a SIL 2.

Il PFDavg e i vincoli di architettura, avendo fissa la componentistica, potrebbero essere miglioranti andando ad agire sull’architettura. La capacità sistematica è un parametro caratteristico del componente che invece non varia con l’architettura.

Nota: Nel linguaggio comune, quando un componente viene definito SIL n capable, significa che può essere usato in applicazione «up to n». Non significa che da solo sia utilizzabile in applicazioni SIL n.

Panoramica dei risolutori logici

Un risolutore logico prende decisioni su cosa fare, in base all’ingresso del sensore.

Le regole decisionali sono spesso implementate da software o da componenti digitali/elettronici. Il logic solver può gestire sia le funzioni di sicurezza che quelle non di sicurezza, seppur deve essere presente la segregazione tra le due parti e la funzione non di sicurezza non deve interferire con la funzione di sicurezza.

Un risolutore logico può essere realizzato con diverse tecnologie:

• Hardwired, con cui il controllo e la decisione avvengono mediante l’utilizzo di relè e contattori
• Stato Solido, dove il controllo e la decisione sono effettuati da un insieme fisso di componenti elettronici disposti e programmati (ma non da organi meccanici)
• Programmabile, quando il controllo e la decisione sono eseguiti da un software

Panoramica degli elementi finali

Un elemento finale è un dispositivo che riceve il comando dal risolutore logico e lo converte in un movimento fisico. L’elemento finale interagisce con il sistema protetto.

Sono esempi di elementi finali:

• Valvole di blocco
• Interruttori automatici
• Freni
• Protezioni antincendio

La norma IEC suggerisce di utilizzare una filosofia di sicurezza per l’azionamento dell’elemento finale. Con la filosofia Fail-Safe, il macchinario torna in condizioni di sicurezza in caso di guasto o malfunzionamento.

Tuttavia, il Fail-Safe non è sempre applicabile. In caso di impianto antincendio, per esempio, l’impianto di estinzione deve essere attivato mediante il comando “energized to trip”, per evitare possibili conseguenze di sicurezza per guasti spuri.

Panoramica sulla Convalida del sistema

La convalida della sicurezza del SIS (Safety Instrumented System) consiste nel convalidare, mediante ispezione e test, che il SIS installato e messo in funzione e le funzioni di sicurezza associate soddisfino i requisiti, come indicato nella specifica dei requisiti di sicurezza.

Le procedure e le tecniche utilizzate per la validazione dovrebbero essere procedure di taratura, test hardware, test software.

Tutte le persone coinvolte nelle procedure di convalida devono essere definite e così come il loro livello di indipendenza.
Alcune delle attività richieste per la convalida sono:

• Verifica del SIS in condizioni specifiche, come il normale funzionamento, l’emergenza, l’avvio, lo spegnimento, la funzione diagnostica, ecc.
• Verifica dell’interfaccia del SIS e dell’assenza di interferenze di sicurezza del BPCS Verifica della comunicazione tra il SIS e l’altro sistema
• Verifying communication between the SIS and the other system
• Verifica del dispositivo coinvolto nella funzione di sicurezza
• Verifica dell’impianto con la relativa documentazione
• Convalida del software
• Convalida di diversi tipi di modalità operative
• Verifica delle frequenze di prova

È richiesto infine che le attività di convalida siano ripetute dopo ogni modifica interferente del SIS.