La verificación del diseño utiliza Categoría, MTTFD, DC y CCF para verificar que el sistema propuesto alcance el nivel de rendimiento requerido.
Es necesario recopilar información sobre la confiabilidad de cada parte de la función de seguridad. En este ejemplo, se utilizará el ejemplo de función de seguridad que aparece a continuación para mostrar cómo recopilar y convertir los datos de confiabilidad del fabricante en información que se pueda utilizar para calcular la confiabilidad del sistema.
- El nivel de desempeño requerido (PL r) es el nivel de rendimiento d (PL d)
- La máquina tiene un tiempo de ciclo de 2 piezas por minuto, o 30 segundos.
- La máquina funciona 360 días laborables al año a razón de 16 horas diarias.
Ejemplo de Información de Confiabilidad para Dispositivos de Entrada
| Fiabilidad del Dispositivo de Entrada | |
|---|---|
| Tipo | Tipo 4 (IEC 61496-1) |
| Nivel de Integridad de Seguridad | SIL 3 (IEC 61508) SIL CL3 (IEC 62061) |
| Categoría | Categoría 4 (Norma EN ISO 13849) |
| Nivel de Desempeño | PL e (EN ISO 13849) |
| PFHDD
(probabilidad media de un fallo peligroso por hora) |
15 * 10⁻⁹ (EN ISO 13849) |
Ejemplo de Información de Confiabilidad para Dispositivos Lógicos
| Fiabilidad de Dispositivos Lógicos | |
|---|---|
| Normas | EN 954-1, ISO 13849-1, IEC/EN 6024-1, IEC 60947-4-1, IEC 00947-5-1, ANSI B11.19, AS 4024, 1 |
| Clasificación de Seguridad | Categoría 4 según EN 954-1 (ISO 13849-1), SIL CL3 según EN IEC62061, PL e según ISO 13849-1 |
| Datos de Seguridad Funcional | MTTFD > 398 años Adecuado para niveles de rendimiento PL e (según ISO 13849-1:2006) y para uso en sistemas SIL 3 (según IEC 62061) dependiendo de la arquitectura y las características de la aplicación. |
| Certificaciones | Marcado CE para todas las directivas aplicables, cULus y DGUV |
Ejemplo de Información de Confiabilidad para Dispositivos de Salida
| Fiabilidad del Dispositivo de Salida | |
|---|---|
| Clasificación de Seguridad | Categoría Máxima 4, PL e, SIL 3 |
| Valor B10D | 20 millones de ciclos |
| Monitoreo | Dinámico, cíclico, externo con equipo suministrado por el cliente. El monitoreo debe verificar el estado de ambos sensores de posición de la válvula ante cualquier cambio en el estado de las señales de control de la válvula. |
| Cobertura Diagnóstica (DC) | Alto, 99% |
| Certificaciones | Marcado CE para todas las directivas aplicables, cULus y DGUV |
Cálculo del Número de Operaciones (nop)
El primer paso para calcular el MTTFD de un sistema es determinar el número de operaciones (nop) por año de la función de seguridad.
Esto se hace recopilando la siguiente información:
Calcular el MTTFD
El segundo paso para calcular el MTTFD de un sistema de seguridad utiliza el nop calculado y la confiabilidad de cada componente en la función de seguridad para determinar la confiabilidad del sistema. Los informes de confiabilidad de los componentes varían de un fabricante a otro y de un tipo de dispositivo a otro.
Esto se hace recopilando la siguiente información:
Si los dispositivos de entrada, lógica y salida son dispositivos de doble canal, o si se utilizan los mismos dispositivos de entrada, lógica y salida en ambos canales, el cálculo está completo. Si el canal 1 y el canal 2 utilizan dispositivos diferentes, se debe realizar un cálculo de simetrización adicional. Vea el ejemplo a continuación.
Para este ejemplo, el resultado es de confiabilidad ALTA porque el cálculo arrojó un MTTFD de 188 años.
| Denotación de MTTFD | Nivel de MTTFD |
|---|---|
| Bajo | 3 años ≤ MTTFD < 10 años |
| Medio | 10 años ≤ MTTFD < 30 años |
| Alto | 30 años ≤ MTTFD < 100 años |
| MTTFD del sistema = 188 años = ALTO | |
Cálculo de Cobertura Diagnóstica (DC)
- Número de Operaciones por año (Nop) = 69120 ciclos por año
- Dispositivo de entrada MTTFD = 7610 años
- Dispositivo lógico MTTFD = 398 años
- Dispositivo de salida MTTFD = 372 años
- La capacidad de monitoreo del dispositivo de entrada = 99%
- La capacidad de monitoreo del dispositivo lógico = 99%
- La capacidad de monitoreo del dispositivo de salida = 99%
Los datos MTTFD que se calcularon anteriormente se utilizan junto con los datos de DC de la Tabla E.1 para determinar la DC general del sistema.
Dado que la cobertura diagnóstica general del sistema es del 99%, el sistema tiene un rango de DC Alto.
Determinación de la Puntuación de Fallas por Causa Común
Las fallas de causa común (CCF) se pueden evitar mediante el uso de buenas prácticas de ingeniería. La tabla de puntuación de CCF se puede encontrar en la tabla F.1 de la norma ISO 13849-1.
| Número | Medida contra CCF | Puntuación | |
|---|---|---|---|
| 1 | Separación / Segregación | 15 | |
| 2 | Diversidad | 0 | |
| 3 | Diseño / Aplicación / Experiencia | 20 | |
| 4 | Evaluación / Análisis | 5 | |
| 5 | Competencia / Formación | 5 | |
| 6 | Ambiental | 35 | |
| Total | 80 | ||
ISO 13849-1 exige que el diseñador alcance una puntuación CCF de 65 o superior para demostrar que ha utilizado buenas prácticas de ingeniería y diseño para reducir el efecto de las fallas sistemáticas. El ejemplo aquí logra una puntuación de 80 debido al diseño y los componentes seleccionados.
Nivel de Desempeño
El último paso del proceso de verificación del diseño utiliza el MTTFD calculado, la DC calculada y la estructura seleccionada para determinar si el nivel de rendimiento alcanzado (PLa) cumple o supera el nivel de rendimiento requerido (PLr). En el circuito de ejemplo, el MTTFD es alto, la DC es 99% y la estructura es de categoría 4. Por lo tanto, el nivel de rendimiento alcanzado es e, que supera el nivel de rendimiento requerido de d (de arriba).
Software SISTEMA
Los cálculos anteriores pueden resultar engorrosos de realizar y difíciles de documentar. La DGUV en Alemania publica el SISTEMA “Herramienta de Software de Integridad de Seguridad Para la Evaluación de Aplicaciones de Máquinas”, el cual es un software gratuito que permite crear dispositivos y funciones de seguridad para verificar el PL del sistema. El usuario modela la estructura basándose en la arquitectura de diseño y completa los valores MTTFD o B10D, DC y CCF. Muchos fabricantes publican bibliotecas de datos del SISTEMA con todos los datos pertinentes de sus productos que se pueden cargar en la función de seguridad. La biblioteca SISTEMA de ROSS se puede encontrar en la página de herramientas de ingeniería.
ComenzarEste es un ejemplo de un informe de SISTEMA que muestra el nivel de desempeño que se puede lograr utilizando ciertos productos seleccionados.
El software SISTEMA utiliza los datos del fabricante del producto mediante el uso de bibliotecas importadas.
