¿Qué es la norma IEC 61511? Guía para la seguridad funcional en la industria de procesos

1.0 ¿Qué es IEC 61511?

IEC 61511 es una norma internacional desarrollada por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), diseñada específicamente para seguridad funcional en la industria de procesosSirve como la implementación sectorial de la norma IEC 61508 y se adopta ampliamente en todo el mundo. La norma se centra en el diseño, la implementación y la gestión de... Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS).

1.1 Introducción a la industria de procesos

A diferencia de las industrias manufactureras discretas, como las que producen tuercas, tornillos o piezas de automóviles, industria de procesos Se ocupa de la transformación y manipulación de materiales a granel. Los sectores típicos incluyen:

• Producción de petróleo y gas
• Refinación
• Fabricación de productos químicos
• productos farmacéuticos
• Otras operaciones de procesamiento continuo

Debido a la naturaleza de alto riesgo de estos entornos, la seguridad funcional es esencial para garantizar el funcionamiento estable y confiable de los sistemas de control de seguridad.

1.2 Propósito y definición de la norma

La norma IEC 61511 establece un conjunto completo de requisitos para lograr la seguridad funcional en el sector de procesos. Aborda la arquitectura de sistemas, el desarrollo de hardware y software, y la programación de aplicaciones, con el objetivo general de garantizar que El SIS puede reducir los riesgos de forma fiable en caso de fallos o condiciones anormales.

Según la norma IEC 61511, un Sistema Instrumentado de Seguridad (SIS) Se define como un sistema automatizado diseñado para llevar a cabo una o más Funciones Instrumentadas de Seguridad (SIF)Por lo general, consta de tres elementos principales:

• Sensores
• solucionadores lógicos
• Elementos finales

1.3 Ámbito de aplicación

La norma IEC 61511 cubre la todo el ciclo de vida de un Sistema Instrumentado de Seguridad: desde el diseño conceptual y el análisis de riesgos hasta la ingeniería de detalle, la instalación, la puesta en servicio, la operación, el mantenimiento y el desmantelamiento. También incluye los requisitos para las modificaciones del sistema durante su funcionamiento.

1.4 Estructura de la Norma

La norma IEC 61511 está estructurada en tres partes principales:

• IEC 61511-1: Seguridad funcional – Requisitos del sistema
  Establece las definiciones fundamentales, la estructura del sistema y los requisitos técnicos para hardware y software.
• IEC 61511-2: Directrices para la aplicación
  Ofrece orientación práctica sobre la implementación de los requisitos de la Parte 1.
• IEC 61511-3: Guía para determinar los niveles de integridad de seguridad (SIL)
  Ayuda a los usuarios a determinar el SIL requerido para cada función de seguridad según el análisis de riesgos.

1.5 Evolución del estándar

Los sistemas instrumentados de seguridad se han utilizado durante más de medio siglo para mitigar riesgos industriales. Los primeros SIS se basaban en circuitos neumáticos, hidráulicos o eléctricos, caracterizados por arquitecturas sencillas y modos de fallo bien comprendidos.

En la década de 1970, se empezaron a utilizar sistemas electrónicos programables en los SIS, ofreciendo mayor flexibilidad, pero también introduciendo nuevas complejidades e incertidumbres. Estos cambios incrementaron la dificultad de la gestión de riesgos, lo que impulsó la necesidad de normas actualizadas. La norma IEC 61511 ha evolucionado en consecuencia:

La primera y la segunda edición se publicaron en 2003.

La segunda edición introdujo casi 200 actualizaciones, incluidos los requisitos para Especificaciones de requisitos de seguridad (SRS), monitoreo del desempeño, evaluaciones de tasa de fallas, seguridad de TI y Gestión de Seguridad Funcional (FSM).Resumen de los elementos clave de la norma IEC 61511

1.6 Composición estándar y partes interesadas

La norma IEC 61511 se conoce a menudo como la Norma de seguridad funcional para la industria de procesos, especialmente para Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS). Consiste en:

1. Parte 1: Marco y requisitos de hardware y software
2. Parte 2: Orientación sobre la implementación
3. Parte 3: Metodología para la determinación del SIL

Es relevante para todo el personal involucrado en funciones instrumentadas de seguridad, incluidos proveedores de sistemas, operadores de planta, equipos de mantenimiento, diseñadores de SIF, analistas de SIL y contratistas de EPC.

1.7 Ciclo de vida de la seguridad funcional

La norma IEC 61511 define un sistema estructurado ciclo de vida de la seguridad Para garantizar que el SIS cumpla sistemáticamente con los requisitos de seguridad. Esto incluye:

Analizar los peligros del proceso y documentar los SIF requeridos

Implementar sistemas utilizando hardware, software y métodos de diseño adecuados

Verificar el rendimiento del sistema y modificarlo según sea necesario

Operar y mantener el SIS utilizando procedimientos estandarizados y monitoreando continuamente su desempeño.

1.8 Requisitos del sistema de gestión SIS

La norma exige una enfoque sistemático de gestión al SIS, que se compone de sensores, solucionadores lógicos, elementos finales y componentes de soporte, todos trabajando juntos para implementar uno o más SIF.

Un sistema de gestión SIS conforme debe incluir:

Un flujo de trabajo definido a lo largo del ciclo de vida del SIS: evaluación, diseño, verificación, instalación, puesta en servicio, validación, operación, mantenimiento y mejora continua

Responsabilidades claramente asignadas para todos los roles involucrados

Procedimientos documentados que respaldan cada responsabilidad

Monitoreo del desempeño y bucles de retroalimentación para garantizar el cumplimiento continuo del SIL asignado

1.9 SIL y evaluación del desempeño

La norma IEC 61511 utiliza el Nivel de integridad de seguridad (SIL) cuantificar la eficacia con la que un SIS puede reducir el riesgo.

Los niveles de SIL se determinan a través del análisis de peligros y riesgos en función de la reducción de riesgo requerida para cada SIF.

El diseño y la arquitectura del SIS están adaptados para cumplir con el SIL asignado

Durante la operación, el rendimiento se evalúa mediante datos de campo y pruebas de integridad mecánica.

Si el rendimiento real no alcanza el SIL previsto, se deben tomar medidas correctivas para restablecer el cumplimiento.

2.0 Comprensión de IEC 61511 e IEC 61508 en la industria de procesos

2.1 ¿Qué es la seguridad de procesos?

Seguridad de procesos Es un marco sistemático diseñado para garantizar la integridad de los sistemas y procesos que manejan materiales peligrosos. Combina principios de ingeniería, prácticas de diseño y procedimientos operativos para prevenir la liberación involuntaria de sustancias o energía peligrosas. El concepto se originó en la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos (OSHA) y se aplica ampliamente en procesos que involucran... Sustancias químicas altamente peligrosas (HHC).

2.2 ¿Por qué es fundamental la seguridad funcional en la industria de procesos?

A medida que los sistemas de procesos crecen en complejidad, sistemas de seguridad funcional Se recurre cada vez más a ellos para mitigar los riesgos operativos. En muchos países, como Singapur,regímenes de casos de seguridad Se han vuelto obligatorios. Las organizaciones deben establecer programas de gestión de seguridad funcional que cumplan con las normas internacionales para cumplir con las obligaciones regulatorias.

2.3 Relación entre IEC 61511 e IEC 61508

• CEI 61511 es el estándar específico del sector de procesos para la seguridad funcional, centrado en la Todo el ciclo de vida de seguridad de los sistemas instrumentados de seguridad (SIS) en industrias como el petróleo y el gas y los productos químicos.
• CEI 61508 sirve como el estándar fundamental Para la seguridad funcional en todos los sectores que involucran sistemas eléctricos, electrónicos o electrónicos programables (E/E/PE). Actúa como la norma matriz que guía la implementación de la norma IEC 61511.

2.4 Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) y Funciones Instrumentadas de Seguridad (SIF)

Un sistema instrumentado de seguridad (SIS) normalmente comprende varios Funciones Instrumentadas de Seguridad (SIF)Cada SIF incluye los siguientes componentes clave:

• Sensores– detectar desviaciones de las condiciones normales de funcionamiento
• solucionadores lógicos– procesar las entradas de los sensores y ejecutar la lógica de seguridad
• Elementos finales– iniciar una respuesta segura (por ejemplo, activar válvulas o apagar equipos)

2.5 Niveles de integridad de seguridad (SIL) y reducción de riesgos

Nivel de integridad de seguridad (SIL) Es la medida de rendimiento utilizada para cuantificar la capacidad de reducción de riesgos de un SIS. Según la norma IEC 61511, los requisitos de SIL se determinan mediante Análisis de peligros y riesgos (H&RA) y se utilizan para guiar tanto el diseño como la verificación del sistema.

2.6 Estructura de la norma IEC 61511

La norma IEC 61511 está estructurada en cuatro partes distintas:

2.7 El ciclo de vida de la seguridad: un enfoque de circuito cerrado desde el análisis hasta el desmantelamiento

La norma IEC 61511 adopta una Modelo del ciclo de vida de seguridad del SIS, garantizando que la seguridad funcional se mantenga durante toda la vida operativa del sistema.

Fase 1: Análisis (Fase Azul)

• PHA – Análisis de peligros del proceso:Identificar fuentes de riesgo, consecuencias potenciales y frecuencia de eventos.
• Determinación de SIL:Asignar un Factor de reducción de riesgo requerido (FRR) y el SIL correspondiente para cada SIF.
• SRS – Especificación de requisitos de seguridad:Definir los parámetros y objetivos funcionales de cada SIF.
• FSA – Evaluación de seguridad funcional:Verificación independiente de la fase de análisis por un tercero.

Fase 2: Diseño e implementación (Fase roja)

• Selección de dispositivo:Elija componentes con certificación SIL adecuada o historial de uso comprobado.
• Diseño de sistemas:Definir la estructura lógica, la redundancia y las estrategias de prueba según el SRS.
• Verificación SIL:Utilice herramientas como exSILentia o SILcet para calcular métricas de confiabilidad.
• Validación FAT/SAT y SIS:Realizar pruebas de aceptación en fábrica y en sitio para garantizar el cumplimiento del SRS.
• Etapa 2 de la FSA:Evaluación independiente de la calidad del diseño y la implementación.

Fase 3: Operación y Mantenimiento (Fase Verde)

• Plan de mantenimiento del SIS:Garantizar la confiabilidad a largo plazo y realizar pruebas periódicas de cada SIF.
• Monitoreo del rendimiento y gestión de fallos:Realizar un seguimiento de los indicadores clave de rendimiento (KPI) para evaluar el funcionamiento en el mundo real
• Modificaciones del sistema y gestión de cambios:Cumplir con la cláusula 17 de la norma IEC 61511 para evitar la introducción de riesgos no deseados durante las modificaciones.
• FSA en curso:Realizar auditorías periódicas para garantizar el cumplimiento y la eficacia continuos durante las operaciones y el mantenimiento.

3.0 IEC 61511 vs IEC 61508: Diferencias clave e interdependencias

3.1 Distinciones fundamentales: alcance y usuarios objetivo

IEC 61511 es una derivado específico del sector de IEC 61508, adaptada a las necesidades de la industria de procesos. Si bien su aplicación está adaptada, ambas normas comparten un marco coherente en términos de modelos de ciclo de vida, métricas de seguridad (por ejemplo, SIL, PFD/PFH) y principios de gestión de seguridad funcional.

3.2 Por qué la norma IEC 61511 es crucial para la industria de procesos

Incluso si un sistema utiliza componentes que cumplen con la norma IEC 61508, en general seguridad funcional en la industria de procesos No se puede confiar únicamente en el cumplimiento de cada dispositivoLa norma IEC 61511 garantiza la reducción de riesgos a nivel de sistema mediante lo siguiente:

Garantía de rendimiento del SIF:Evalúa las interdependencias entre dispositivos para confirmar el logro de los niveles de integridad de seguridad (SIL) requeridos.

Optimización del mantenimiento:Define estrategias para los intervalos de pruebas y el mantenimiento de la confiabilidad del sistema.

Requisitos de la fase operativa:Proporciona orientación clave sobre instalación, puesta en servicio, operación y mantenimiento.

Gestión del cambio:A medida que evolucionan los sistemas de procesos, la norma IEC 61511 exige que Cualquier modificación debe evaluarse por su impacto en la seguridad funcional..

Validación de software de aplicación:Si bien la norma IEC 61508 regula el software integrado, La norma IEC 61511 describe los métodos de verificación para la lógica a nivel de aplicación (por ejemplo, programas de control de nivel/flujo).

3.3 Coordinación entre las normas en la implementación del SIL

La norma IEC 61511 se centra en Implementación a nivel de sistema y gobernanza del ciclo de vida, mientras que la norma IEC 61508 garantiza Diseño a nivel de equipo, certificación y funcionalidad de seguridad integradaJuntos forman una marco complementario de seguridad funcional.

3.4 Requisitos IEC 61511 para elementos mecánicos

Aunque la norma IEC 61511 se centra en sistemas electrónicos eléctricos/programables, Muchos elementos finales son mecánicos (p. ej., válvulas de cierre, actuadores neumáticos, válvulas de alivio de presión). Las fallas mecánicas pueden causar directamente fallas en las SIF. Por lo tanto, la norma exige:

Datos de confiabilidad para componentes mecánicos

Componentes mecánicos debe proporcionar datos PFD/PFH;

El cumplimiento puede demostrarse mediante:

• Probado en uso datos (de acuerdo con los requisitos de la norma IEC 61508);
• Idoneidad de SIL declaraciones de los fabricantes;
• Certificaciones de terceros(por ejemplo, de TÜV o Exida).

Pruebas periódicas

Definir apropiado intervalos de prueba de prueba;

Los planes de mantenimiento deben incluir pruebas funcionales (por ejemplo, respuesta de actuación de la válvula);

Los datos de prueba deben ser retroalimentado en evaluaciones de riesgos y actualizaciones del ciclo de vida.

Inclusión en el modelado de confiabilidad del sistema

Incorporar elementos mecánicos en modelos FMEA o FTA a nivel de sistema;

Calcular la PFD de la todo el bucle del elemento de control final (válvula + actuador + lógica);

El sistema debe cumplir con el SIL asignado antes de entrar en operación.

3.5 Estrategia de implementación coordinada

4.0 Conclusión

IEC 61508 La norma IEC 61511 y la IEC 61508 constituyen la base de la seguridad funcional en la industria de procesos. Mientras que la IEC 61508 proporciona un marco genérico a nivel de dispositivo para sistemas relacionados con la seguridad, la IEC 61511 adapta estos principios a las necesidades específicas de los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS) reales a lo largo de todo su ciclo de vida, desde la evaluación de riesgos y el diseño del sistema hasta el mantenimiento y la modificación continuos.

En entornos industriales complejos y de alto riesgo, la conformidad a nivel de dispositivo por sí sola no es suficiente. Solo un enfoque integral basado en el ciclo de vida —que abarque la definición de SIF, la asignación de SIL, la verificación y la monitorización del rendimiento— puede ofrecer seguridad y fiabilidad operativa demostrables.

Comprender cómo se complementan estas dos normas es fundamental para ingenieros, integradores y responsables de seguridad que buscan construir y mantener arquitecturas SIS robustas. Al aplicarlas conjuntamente de forma eficaz, las normas IEC 61508 e IEC 61511 facilitan una ruta consistente y auditable hacia la reducción de riesgos, el cumplimiento normativo y la seguridad a largo plazo de la planta.

Referencias

www.wolterskluwer.com/es/expert-insights/seguridad-funcional-la-proxima-edicion-de-iec-61511

safetyandsis.com/cumplimiento-con-iec-61511/

www.tuvsud.com/en-in/resource-centre/blogs/iec-61511-explained—todo lo que necesita saber

www.abhisam.com/iec-61511-iec-61508/

https://www.alekvs.com/iec-61508-explained-functional-safety-and-safety-integrity-levels-sil-guide/