verticale

La progettazione degli impianti fluidi infiammabili mediante l’applicazione delle Norme sulla sicurezza funzionale

I sistemi di controllo di un impianto fluidi infiammabili5.1 CEI EN 60079-10-1
CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186
Analisi dei pericoli potenziali e dei rischi del processo
barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS
Guida CEI 65-186 Progettazione impianti fluidi infiammabili

Scarica il PDF Scarica il PDF
Aggiungi ai preferiti Aggiungi ai preferiti


Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
mcT Safety, Security, Anti-Fire Milano novembre 2018 ATEX, Sicurezza e Antincendio negli impianti a rischio

Pubblicato
da Benedetta Rampini
mcT Safety, Security, Anti-Fire Milano 2018Segui aziendaSegui




Settori: 

Parole chiave: 


Estratto del testo
Milano, 29 novembre 2018 Gli atti dei convegni e pi di 10.000 contenuti su www.verticale.net ATEX Alimentare Petrolchimico Petr 04/12/2018 1 ATEX, Sicurezza e Antincendio negli impianti a rischio Relatore Ing. Calogero TURTURICI Comandante VVF Novara (membro CT600, CT56 e STC31J) La progettazione degli impianti fluidi infiammabili mediante l'applicazione delle Norme sulla sicurezza funzionale Crowne Plaza Hotel 29 novembre 2018 Progettazione impianti fluidi infiammabili I sistemi di controllo di un impianto fluidi infiammabili
5.1 CEI EN 60079-10-1
i sistemi di controllo progettati ed installati in conformit a norme inerenti la
sicurezza funzionale ' possono ridurre il potenziale di una sorgente di
emissione cos come la quantit di sostanza emessa ' Standard CT56: ' Serie CEI EN 61511-1/2/3 "Sicurezza funzionale - Sistemi strumentati di
sicurezza per il settore dell'industria di processo ' Serie CEI EN 61508-1/2/3/4/5/6/7 "Sicurezza funzionale dei sistemi
elettrici, elettronici ed elettronici programmabili per le applicazioni di
sicurezza" ' CEI 65-186 "Guida all'applicazione della serie CEI EN 61511" Standard CT31: ' CEI EN 50495 (del CT31) "Dispositivi di sicurezza richiesti per il
funzionamento sicuro degli apparecchi in relazione al rischio di esplosione" 04/12/2018 2 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 Premessa Per il controllo degli impianti di processo si possono impiegare ' Sistemi di controllo di processo base (BPCS)
utilizzati per il controllo del funzionamento normale del processo ' Sistemi di monitoraggio di processo
impiegati per il rilevamento anomalie ammissibili e contestuale avviso al
personale di sorveglianza per interventi a quadro/manuali ' Sistemi strumentati di sicurezza (SIS) ' impiegati per prevenire condizioni operative pericolose dell'impianto rispondenti agli standard CEI EN 61511 e 61508 Nb: il punto 1.2 Guida CEI 65-186 recita testualmente "L'applicazione CEI EN 61511-1 consente raggiungimento obiettivi da attuare per i
rapporti di sicurezza per la salvaguardia del personale, dell'ambiente e dei beni in
impianti trattanti sostanze infiammabili e/o fluidi ad elevate pressioni" Progettazione impianti fluidi infiammabili CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 Analisi dei pericoli potenziali e dei rischi del processo (8) L'analisi e si compone dei seguenti passi ' Identificare gli eventi pericolosi principali ' Identificare le cause principali ' Determinare il livello di rischio accettabile secondo vincoli normativi o
progettuali '
' Identificare le funzioni di sicurezza richieste e relativo livello di integrit di
sicurezza SIL
per ottenere la necessaria riduzione dei rischi entro i vincoli
comunque stabiliti
' Realizzare le funzioni di sicurezza richieste per mezzo di barriere di
protezione indipendenti (IPL: Independent Protection Layers)
(mezzi di
protezione
secondo ATEX) ' Individuare il SIL delle IPL (dipende dal SIL delle funzioni di sicurezza svolte)
(SIL dei mezzi di protezione in ATEX) ' Realizzare la IPL mediante Sistemi passivi (es. distanza di sicurezza) e/o
Sistemi attivi (es. valvola di sicurezza) e/o Sistemi Strumentati di Sicurezza SIS Progettazione impianti fluidi infiammabili 04/12/2018 3 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 Vincoli normativi per impianti fluidi infiammabili: Direttive 99/92/CE & 2014/34/UE (fatto salvo obbligo rivisitazione ex art.4 Dir.99/92/CE in funzione entit danni) Pertanto, la progettazione delle IPL deve fare i conti con tale vincoli !!! Progettazione impianti fluidi infiammabili Allegato II parte B Dir. 99/92/CE Requisiti per i prodotti secondo All.I Direttiva 2014/34/UE Requisiti per i prodotti secondo UNI EN 1127 Punto 6.4.1 Zona (P CEI 31-35) Categoria
2014/34/UE
Prestazioni Prestazioni 0 (P > 10-1) 1 assicurano la prestazione:
1: nel funzionamento normale
2: al verificarsi di un primo guasto
3: al verificarsi di un secondo guasto si devono evitare anche le sorgenti di accensione che possono presentarsi a causa di rare disfunzioni 1 (10-1 = P > 10-3) 2 assicurano la prestazione:
1: nel funzionamento normale
2: al verificarsi di un singolo guasto si devono evitare anche le sorgenti di accensione che possono presentarsi a causa di disfunzioni 2 (10-3 = P > 10-5) 3 assicurano la prestazione:
1: nel funzionamento normale si devono evitare sorgenti di accensione che possono presentarsi continuamente o frequentemente durante il normale funzionamento CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) Per ogni SIS si deve stabilire il suo modo di funzionamento: ' CONTINUO (funzione di regolazione) In funzione della frequenza dei guasti pericolosi per ora, la norma associa i
seguenti livelli di SIL (Tabella 4 della norma) FUNZIONAMENTO IN MODO CONTINO Livello di integrit di sicurezza (SIL) Obiettivo della frequenza dei guasti pericolosi per realizzare la funzione strumentata di sicurezza (guasti/h) 4 da = 10-9 a <10-8 3 da = 10-8 a <10-7 2 da = 10-7 a <10-6 1 da = 10-6 a <10-5 Progettazione impianti fluidi infiammabili 04/12/2018 4 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) Per ogni SIS si deve stabilire il suo modo di funzionamento: ' SU DOMANDA (funzione di prevenzione/mitigazione) In funzione della probabilit di guasto su domanda, la norma associa i
seguenti valori di SIL (Tabella 3 della norma) Progettazione impianti fluidi infiammabili FUNZIONAMENTO IN MODO SU DOMANDA Livello di integrit di sicurezza (SIL) Obiettivo di probabilit media di guasto su domanda Obiettivo di riduzione del rischio 4 da = 10-5 a <10-4 da >10.000 a =100.000 3 da = 10-4 a <10-3 da >1.000 a =10.000 2 da = 10-3 a <10-2 da >100 a =1.000 1 da = 10-2 a <10-1 da >10 a =100 L'affidabilit del SIS condiziona, ovviamente, quella dei suoi componenti ' (sensori, risolutore logico ed elementi finali) CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) Risolutori logici programmabili: la correlazione tra HFT, SIL e frazione guasti sicuri SFF, la seguente: HFT = 0: il dispositivo assolve funzione solo nel funzionamento normale
HFT = 1: il dispositivo assolve funzione anche con 1 guasto arbitrario
HFT = 2: il dispositivo assolve funzione anche con 2 guasti indipendenti Tabella 5 ' CEI EN 61511-1 Tolleranza minima ai guasti hardware per i risolutori logici PE (tipicamente PLC) Progettazione impianti fluidi infiammabili (HFT) 04/12/2018 5 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) Risolutori logici NON PE, sensori, elementi finali: la correlazione tra HFT e SIL la seguente Tabella 6 ' CEI EN 61511-1 Tolleranza minima ai guasti hardware per sensori, elementi finali e risolutori logici NON PE Nota: la Tabella valida per dispositivi la cui modalit di guasto predominante lo
stato di sicurezza oppure in cui sono rilevate le anomalie pericolose; in caso
contrario la tolleranza ai guasti deve essere incrementata di uno
Progettazione impianti fluidi infiammabili Tuttavia ' CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) 1. Tutti i componenti del SIS possono avere architetture ' Tab 5 e 6 In tal caso, in funzione del tipo di componente ovvero ' ' Tipo A: componente che soddisfa tutte le seguenti condizioni ' sono ben definite e note le possibili modalit di guasto ' completamente determinato il comportamento in condizioni di guasto ' sono disponibili dati statistici per convalidare probabilit guasto ' Tipo B: componente che non verifica almeno una delle condizioni il valore di HFT richiesto da EN 61508-2 il seguente ' Progettazione impianti fluidi infiammabili 04/12/2018 6 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) 2. Tutti i componenti del SIS possono non essere conformi a
EN 61508-2/3 (esclusi i SIS con SIL 4), purch
' sia disponibile una significativa esperienza operativa sul componente rispetto alla probabilit di guasto richiesta per il SIL scelto ' I dati disponibili sono relativi ad un contesto operativo e fisico simile a quello in cui si intende utilizzarlo (11.4, 11.5.3/4/5/6 CEI EN 61511-1) Vediamo i dati sui SIL di alcuni componenti riportati nella Guida ' Progettazione impianti fluidi infiammabili CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) Requisiti relativi alla scelta dei componenti di un SIS DATI SIL
Sensori
(sottosistemi di tipo 'A' secondo EN 61508) ' Trasmettitori SMART: copertura diagnostica MEDIA (60% < SFF < 90%). ' Termoelementi (TC/RTD) e dispositivi con soglia di intervento a 'interruttore
(termostati, pressostati, livellostati, flussostati, ecc.): c.d. LIMITATA (SFF< 60%) Pertanto da Tabella 2 61508-2 (sensori tipo A) si ottiene regola HFT/SIL Risolutori Logici PE ' disponibili PLC certificati SIL 2 e 3 da Organismi di Certificazione Indipendenti Progettazione impianti fluidi infiammabili Componente HFT 0 1 2 Trasmettitori SMART SIL2 SIL3 SIL4 Interruttori e termoelementi TC/RTD SIL1 SIL2 SIL3 04/12/2018 7 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Progettazione ed ingegnerizzazione dei SIS (11) Requisiti relativi alla scelta dei componenti di un SIS DATI SIL
Elementi finali / Valvole
(Sottosistemi di tipo A) ' SIL 1 (da = 10-2 a <10-1 occ/anno)
N.1 valvola con intervallo di prova periodica
non maggiore di 2 - 4 anni ' SIL 2 (da = 10-3 a <10-2 occ/anno)
N.1 valvola con intervallo di prova periodica
almeno ogni 6/12 mesi ' SIL 3 (da = 10-4 a <10-3 occ/anno)
N.2 valvole ridondate di cui la seconda
(valvola di controllo) gestista da SIS Ci posto, 2 domande: ' Domanda 1: come collegare SIL e grado di emissione di una SE ' ' Domanda 2: come collegare SIL e disponibilit sistema di controllo ambientale ' Progettazione impianti fluidi infiammabili CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Risposta 1 (SIL e Grado di Emissione) Da tabella D1 60079-10-1, si evince che in condizioni di diluizione Media/Alta e
disponibilit ventilazione Buona la probabilit di manifestazione di una zona
ATEX e la probabilit di rilascio di una SE coincidono
... Progettazione impianti fluidi infiammabili Grado emissione Efficacia della ventilazione (Diluizione) Alta Media Bassa Disponibilit Disponibilit Disp. Buona Adeguata Scarsa Buona Adeguata Scarsa B/A/S Continuo Z0 NE Z0 NE Z 2 Z0 NE Z 1 Z0 Z0 + Z2 Z0 + Z1 Z0 Primo Z1 NE Z1 NE Z 2 Z1 NE Z 2 Z1 Z1 + Z2 Z1 + Z2 Z1 ovv. Z0 Secondo Z2 NE Z2 NE Z2 Z2 Z2 Z2 Z1 ovv. Z0 Pertanto ' 04/12/2018 8 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Risposta 1 (SIL e Grado di Emissione) Riprendendo i valori di probabilit suggeriti da Tabella 5.10.1-1 Guida CEI 31-35 Progettazione impianti fluidi infiammabili Zona Probabilit di atmosfera esplosiva in 365 d (un anno) 0 P > 10-1 1 10-1 = P > 10-3 2 10-3 = P > 10-5 Grado SE Zona Probabilit rilascio SIL SE Continuo Z0 P > 10-1 Primo a Z1a 10-1 = P > 10-2 1 b Z1b 10-2 = P > 10-3 2 Secondo a Z2a 10-3 = P > 10-4 3 b Z2b 10-4 = P > 10-5 4 ' Tenuto conto che il fattore di scala tra
un livello SIL e il successivo pari a 10 ' Suddividendo in decadi gli intervalli di
frequenza delle Zone 1 e 2 Riprendendo le regole per
l'attribuzione del livello SIL Si ottiene l'oggettivazione dei termini per il grado di emissione CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Risposta 2 (SIL e disponibilit sistemi controllo ambientale) Regole per modifica Zone con probabilit guasto sistemi di ventilazione Zona pericolosa iniziale Tabella 5.10.1-1 CEI 31-35 Sistemi di ventilazione con diluizione alta Probabilit di guasto del sistema 10-6 = Pz > 10-5 10-5 = Pz > 10-4 10-4 = Pz > 10-3 10-3 = Pz > 10-2 10-2 = Pz > 10-1 Zona controllata Z0 Pz > 10-1 NP Z2b Z2a Z1b Z1a Z1a 10-1 = Pz > 10-2 NP NP Z2b Z2a Z1b Z1b 10-2 = Pz > 10-3 NP NP NP Z2b Z2a Z2a 10-3 = Pz > 10-4 NP NP NP NP Z2b Z2b 10-4 = Pz > 10-5 NP NP NP NP NP Regole per SIS (PFD) SIL 3AND2 SIL 4 SIL 3 SIL 2 SIL 1 Progettazione impianti fluidi infiammabili Riprendendo regole tabella D1 60079-10-1 per influenza disponibilit su tipo Zone ' 04/12/2018 9 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Risposta 2 (SIL e disponibilit sistemi controllo ambientale) Grado emissione Efficacia della ventilazione Diluizione Alta Diluizione Media D. Bassa Disponibilit Disponibilit Disp. Buona Adeguata Scarsa Buona Adeguata Scarsa B/A/S Continuo Z0 NE Z0 NE Z 2 Z0 NE Z 1 Z0 Z0 + Z2 Z0 + Z1 Z0 Primo Z1 NE Z1 NE Z 2 Z1 NE Z 2 Z1 Z1 + Z2 Z1 + Z2 Z1 ovv. Z0 Secondo Z2 NE Z2 NE Z2 Z2 Z2 Z2 Z1 ovv. Z0 Tabella D1 CEI EN 60079-10-1 Focalizzando l'attenzione su questa parte della tabella ' Progettazione impianti fluidi infiammabili CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Risposta 2 (SIL e disponibilit sistemi controllo ambientale) Grado emissione Efficacia della ventilazione Diluizione Alta Disponibilit Buona Adeguata Scarsa Continuo Z0 NE Z0 NE Z 2 Z0 NE Z 1 Tabella D1 CEI EN 60079-10-1 Considerando solo la 2 zona ' Zona non controllata Sistema di ventilazione a diluzione alta - 2 zona Disponibilit Buona Adeguata Scarsa Z0 / Z 2 Z 1 Zona non controllata Sistema di ventilazione a diluzione alta - 2 zona Disponibilit Buona Adeguata Scarsa Z0 / Z2a Z2b Z1a Z1b Progettazione impianti fluidi infiammabili Suddividendo in decadi gli intervalli
di frequenza delle zone 1 e 2 04/12/2018 10 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Risposta 2 (SIL e disponibilit sistemi controllo ambientale) Riprendendo le regole per il controllo delle Zone mediante sistemi di controllo certificati SIL secondo CEI EN 61508 ed effettuando il confronto ' Si ottiene la seguente relazione tra DISPONIBILIT DI UN SISTEMA E SIL Zona non controllata Sistema di ventilazione a diluzione alta - 2 zona Disponibilit Buona Adeguata Scarsa Z0 / Z2a Z2b Z1a Z1b Zona non controllata Sistema di ventilazione a diluzione alta - 2 zona Disponibilit Buona Adeguata Scarsa Z0 / Z2a Z2b Z1a Z1b SIL 3+2 SIL4 SIL3 SIL2 SIL1 Progettazione impianti fluidi infiammabili Zona non controllata Sistema di ventilazione a diluzione alta - 2 zona Disponibilit Buona Adeguata Scarsa Z0 / Z2a Z2b Z1a Z1b SIL 3+2 SIL4 SIL3 SIL2 SIL1 CEI EN 61511, CEI EN 61508 e Guida CEI 65-186 barriere di protezione (IPL) ottenute mediante SIS Risposta 2 (SIL e disponibilit sistemi controllo ambientale) e, quindi l'oggettivazione dell'ultimo gruppo della terminologia in uso
nella progettazione ATEX Progettazione impianti fluidi infiammabili 04/12/2018 11 Ritornando al problema del rischio di esplosione sollevato dal punto 4.3 CEI EN 60079-10-1: 2016 ' (Dopo aver completato la classificazione dei luoghi, PUO' essere eseguita una valutazione del rischio per valutare se le conseguenze di un'accensione di un'atmosfera esplosiva richiedono l'uso di apparecchiature con il livello di protezione pi alto o pu essere giustificato l'uso di apparecchiature con un livello di protezione inferiore a quello normalmente richiesto) Fermo restando il livello 3 di sicurezza contro le esplosioni quale requisito minimo previsto dalle Direttive 99/92/CE e 2014/34/UE ' (probabilit evento esplosione < 10-5 occ/h) disponibile un criterio per l'individuazione del SIL delle funzioni di sicurezza ai fini della riduzione del rischio di esplosione ''' (ove inaccettabile per l'entit dei bersagli interessati) Possibile riferimento: All. A - p.to A3 Guida CEI 65-186 ' Progettazione impianti fluidi infiammabili CEI EN 61511 (e Guida CEI 65-186) Individuazione SIL delle funzioni di sicurezza (All. A - p.to A3 Guida) ' Suddivisione del rischio in tre livelli (Fig.A3 ' Metodologia ALARP) Regione ALARP (As Low As Reasonably
Practicable) Rischio 'basso quanto praticabile' Progettazione impianti fluidi infiammabili 04/12/2018 12 CEI EN 61511 (e Guida CEI 65-186) Individuazione SIL delle funzioni di sicurezza (All. A - p.to A3 Guida) ' Riduzione rischio da I ad almeno II mediante SIF con SIL individuato
secondo tipo danno (metodo DIN 19250 modificato CEI EN 61511-3)
DANNI ALLE PERSONE C1 C2 C3 C4 F1 F2 F1 F2 P1 P2 P1 P2 W3 W2 W1 0 0 0 S IL 1 0 0 1 1 0 2 1 1 3 2 1 3 3 2 4 3 3 4+ 4 3 EVENTO Nota: SIL = 0 significa che non necessaria alcuna SIF aggiuntiva rispetto a criteri generali Individuazione SIL per funzioni di sicurezza
per danni alle persone Conseguenze evento:
C1: ferite ad una persona C2: ferite gravi a pi persone/morte di una p. C3: morte di alcune persone C4: parecchie persone Frequenza dell'esposizione:
F1: da raramente a poco frequente
F2: da frequente a continuo Possibilit di sottrarsi all'incidente:
P1: possibile a certe condizioni
P2: difficilmente possibile Probabilit dell'evento (esplosione):
W1: molto bassa (remoto <10-5 occ/anno)
W2: bassa (occasionale)
W3: relativamente alta (probabile) Progettazione impianti fluidi infiammabili CEI EN 61511 (e Guida CEI 65-186) Individuazione SIL delle funzioni di sicurezza (All. A - p.to A3 Guida) ' Riduzione rischio da I ad almeno II mediante SIF con SIL individuato
secondo tipo danno (metodo DIN 19250 modificato CEI EN 61511-3)
DANNI ALL'AMBIENTE E1 W3 W2 W1 2 1 0 S IL 3 2 1 4 3 2 4+ 4 3 EVENTO E2 E3 E4 Equivalente a fig. G2 Classificazione dei SIL per danni ambientali Nota: SIL = 0 significa che non necessaria alcuna SIF Progettazione impianti fluidi infiammabili 04/12/2018 13 CEI EN 61511 (e Guida CEI 65-186) Individuazione SIL delle funzioni di sicurezza (All. A - p.to A3 Guida) ' Riduzione rischio da I ad almeno II mediante SIF con SIL individuato
secondo tipo danno (metodo DIN 19250 modificato CEI EN 61511-3)
DANNI ECONOMICI L1 W3 W2 W1 0 0 0 S IL 1 0 0 2 1 0 3 2 1 EVENTO L2 L3 L4 Equivalente a fig. G3 Classificazione dei SIL per danni economici L ' Perdite economiche
L1: Deviazione operativa minore e/o danno
minore all'impianto L2 Deviazione operativa moderata e/o danno
moderato all'impianto L3 Deviazione operativa rilevante e/o danno
rilevante all'impianto L4: Danni rilevanti ad apparecchiature
essenziali dell'impianto Nota: SIL = 0 significa che non necessaria alcuna SIF Progettazione impianti fluidi infiammabili Grazie per l'attenzione Calogero.turturici@vigilfuoco.it


© Eiom - All rights Reserved     P.IVA 00850640186