La sicurezza funzionale applicata agli impianti di processo

Sulla rivista Ambiente&Sicurezza sul Lavoro n.5/2019, l’articolo di Francesco Paolo Nigri si propone come prezioso ausilio per quanti vogliano conoscere le potenzialità della sicurezza funzionale applicata agli impianti di processo.
Dal contesto storico in cui nacquero gli standard internazionali di riferimento alle finalità di questa importante disciplina che poggia saldamente le basi su una teoria già collaudata, per testare i comandi di volo degli aeromobili: l’affidabilità.
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Sicurezza funzionale e gli incidenti di Seveso e Bhopal

L’incidente di Seveso, avvenuto nel 1976, ha avuto conseguenze tanto disastrose da spingere in tempi rapidi all’emanazione della direttiva comunitaria 82/501/CEE, successivamente modificata dalla direttiva 96/82/CE. Queste direttive rappresentano autentiche pietre miliari nel percorso di prevenzione dai rischi di incidenti rilevanti connessi con talune sostanze pericolose in deposito oppure in lavorazione all’interno di stabilimenti industriali: entrambe le direttive si prefiggono la protezione delle persone e dell’ambiente.
La tragedia di Bhopal, verificatasi nel 1984, ha infine accelerato il processo internazionale di standardizzazione delle regole tecniche riguardanti l’applicazione della sicurezza funzionale nelle industrie di processo.
L’adozione della sicurezza funzionale ha determinato una notevole evoluzione nelle modalità di realizzazione e conduzione degli impianti tecnologici: essa, infatti, detta i criteri da seguire per costruire e manutenere impianti tecnologici al passo con il progresso scientifico e in grado di garantire quella riduzione del rischio tecnologico che rientra fra le misure generali di tutela, di cui all’art. 15 del D.Lgs. 81/2008.

La nozione di Sicurezza funzionale

“Sicurezza funzionale” è un’espressione introdotta dall’IEC 61508 “Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems”, primo standard internazionale riguardante la sicurezza funzionale, la cui prima edizione risale al 1999.
La norma contiene i requisiti di progettazione dei “sistemi elettrici, elettronici ed elettronici-programmabili adoperati in applicazioni di sicurezza” ed è uno standard generico, applicabile cioè a tutti i settori di attività.
L’avvento della “sicurezza funzionale” nell’ambito dell’ingegneria di processo è correlato all’emanazione dello standard internazionale appena citato.
Prima dell’entrata in vigore della IEC 61508, l’utilizzo di PLC in applicazioni critiche per la sicurezza degli impianti di processo non era tollerato. In definitiva, si può affermare che l’IEC 61508 rappresenta il primo standard internazionale mirato a disciplinare l’uso dell’elettronica nei sistemi di sicurezza.

L’IEC 61508

L’IEC 61508 è una raccolta di regole tecniche per lo studio di logiche strumentali in applicazioni di sicurezza, ampiamente accettata come base per progettare e realizzare sistemi strumentali di sicurezza. Essa affronta gli aspetti correlati alla corretta progettazione e gestione dei sistemi di sicurezza costituiti da apparecchiature elettriche, elettroniche ed “elettroniche programmabili”, collegate fra loro al fine di svolgere una funzione di sicurezza. L’obiettivo della norma è duplice:
1) prevenire i “guasti sistematici” dei componenti dei sistemi di sicurezza;
2) controllarne i “guasti casuali” in modo ben definito.
A tal fine, la norma fornisce un quadro utile per:
1) progettare una funzione di sicurezza in grado di opporsi al verificarsi di un dato evento incidentale;
2) valutare il livello di affidabilità con il quale un sistema strumentale garantisce nel tempo l’effettuazione della funzione di sicurezza alla quale è deputato.

L’IEC 61511

L’IEC 61511 “Sicurezza funzionale dei sistemi strumentali di sicurezza per l’industria di processo” rappresenta l’implementazione della IEC 61508 per l’industria di processo.
L’IEC 61511 è frutto della stretta collaborazione fra tecnici di impianto e teorici del controllo di processo, avvezzi a frequentare laboratori di ricerca. Questa circostanza non implica che una corretta progettazione impiantistica richieda necessariamente solide basi matematiche e conoscenze approfondite del calcolo operazionale. Molti problemi riguardanti l’affidabilità dei sistemi strumentali di sicurezza possono essere inquadrati prendendo in considerazione la sola variabile tempo. Il SIL, e cioè il Livello di Integrità della Sicurezza, parametro fondamentale nel campo dell’affidabilità, si presta per sua natura a una trattazione sufficientemente rigorosa basata sulla variabile tempo. Deve essere subito chiaro quanto sia importante mantenere il SIL al valore prefissato, al trascorrere del tempo. Non ha, infatti, ragione di esistere un sistema strumentale di sicurezza per il quale non si riesce a garantire nel tempo il valore del SIL inizialmente calcolato.
L’IEC 61511 applica in modo semplice e intuitivo la c.d. “Risk Based Safety Analysis (RBSA)”, tecnica innovativa che studia le aspettative di funzionamento delle barriere di mitigazione del rischio, ovvero dei sistemi chiamati a intervenire in condizioni di emergenza operativa o, comunque, di discostamento delle variabili di processo dal range ritenuto accettabile (Process Acceptable Range: PAR). Preso in esame un impianto di processo, l’IEC 61511 ne valuta il rischio iniziale e ne analizza singolarmente le diverse barriere di mitigazione, per poi stabilire le prestazioni della strumentazione di sicurezza, in termini di affidabilità e, quindi, di riduzione complessiva del rischio. Prima dell’applicazione della RBSA, è opportuno introdurre il concetto di “livello di Rischio Tollerabile”.