Sistemi strumentali di Sicurezza: come verificare il loro livello di affidabilità?

Su Ambiente&Sicurezza sul Lavoro n.10/2019 Francesco Paolo Nigri,(Ingegnere – Tecnologo) procede alla stima della Probability of Failure on Demand di un Sistema strumentale di Sicurezza con il supporto delle norme internazionali IEC 61508 e IEC 61511. In particolare, si esamina il funzionamento di un Sistema che ha il compito di interrompere una reazione fuggitiva all’interno di un impianto nel quale è inserito un reattore chimico.
Estrapoliamo le considerazioni iniziali dell’articolo che partono dalla ricognizione del sistema strumentale di sicurezza alla luce delle conclusioni di un precedente articolo, per poi concentrarsi sui principi della stima della sicurezza funzionale.

Dalla sicurezza funzionale alla verifica dei sistemi strumentali di sicurezza

L’articolo proposto nello scorso mese di maggio, il primo dedicato alla “sicurezza funzionale”, aveva una duplice finalità:
1) Presentare la sicurezza funzionale come tecnica innovativa per la realizzazione e la gestione di impianti tecnologici a maggior rischio;
2) Evidenziare l’importanza della c.d. “probabilità di guasto su richiesta” (Probability of Failure on Demand, PFD) al fine di stabilire il livello di affidabilità di un sistema strumentale di sicurezza (Safety Instrumented System, SIS).

Nella sua architettura più semplice, tale sistema è composto da:
1) un sensore (sensor);
2) un controllore logico programmabile (PLC);
3) un attuatore finale (final actuator).
Questi tre componenti, disposti in serie, costituiscono nel complesso un sistema strumentale che resta inattivo, e cioè dormiente, fino a quando il processo richiede il suo intervento. Ciò normalmente avviene con una frequenza annua relativamente bassa, non superiore a una volta all’anno. La PFD rappresenta la probabilità di mancato intervento del sistema di sicurezza in caso di richiesta da parte del processo.
All’aumentare del rischio aumenta il SIL (Safety Integrity Level), ossia il livello di affidabilità che viene richiesto al sistema di sicurezza deputato all’interruzione del processo.
Tale interruzione si rende necessaria in caso di superamento di un predeterminato valore di soglia da parte di una o più variabili di processo:
1) la pressione;
2) la temperatura;
3) oppure il livello del fluido coinvolto nel processo.

Come stimare la sicurezza funzionale?

Nel contributo pubblicato sul numero di ottobre di Ambiente&Sicurezza sul Lavoro si procede alla stima della PFD (Probability of Failure on Demand) utilizzando le norme internazionali alla base della sicurezza funzionale:
1) l’IEC 61508;
2) l’IEC 61511.
Allo scopo si concentra l’attenzione su un impianto di processo nel quale è inserito un reattore chimico funzionante in modalità “batch”. In particolare, si esamina il funzionamento di un sistema strumentale di sicurezza che ha il compito di interrompere una reazione fuggitiva (runaway reaction) fortemente esotermica, che può aver luogo all’interno del reattore. La variabile di processo da tenere sotto controllo è la temperatura interna del reattore.

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