¿Por qué el valor de Cpt es tan importante?

En la industria de proceso cuando calculamos la Probabilidad de Fallo en demanda (PFDavg) de una Función Instrumentada de Seguridad (SIF) utilizamos fórmulas de cálculo del tipo siguiente:

«Cpt» es uno de los parámetros más importantes y al que a menudo no se le presta mucha atención. El parámetro «Cpt» (Proof Test Coverage) lo define la Norma IEC-61511 de esta manera:

“Periodic test performed to detect dangerous hidden faults in a SIS so that, if necessary, a repair can restore the system to an as new condition or as close as practical to this condition.”

Estas pruebas deben realizarse cada TI horas para tratar de detectar los fallos peligrosos (DU) que no han sido detectados por los diagnósticos automáticos implementados en el SIS. Cuanto mayor es la efectividad de estas pruebas mayor será el valor de Cpt. Nos encontramos con cierta frecuencia fabricantes de válvulas que calculan la PFDavg con un valor de Cpt del 100% lo cual es imposible en la realidad, especialmente en el caso de los elementos finales. El impacto del valor de Cpt en el resultado de la PFDavg, y por tanto del SIL alcanzado, puede ser enorme en muchos casos. Utilizando una de las funciones de cálculo de la herramienta SILcet hemos realizado algunos ejemplos que pueden ilustrarnos.  

EJEMPLO 1:

Supongamos una arquitectura de la SIF según se muestra en la imagen.

El resultado es el siguiente. Hemos calculado 12 valores de PFDavg reduciendo en escalones del 2% el valor inicial de Cpt=90% del subsistema actuador. El primer valor corresponde al punto de partida (90%) y observamos como pasamos de la zona SIL-2 a la de SIL-1. En un caso como este, una diferencia de 5-10% en el valor de Cpt puede modificar completamente el resultado.

EJEMPLO 2:

Supongamos una arquitectura de la SIF similar a la anterior. Utilizamos los mismos componentes excepto en el elemento final pues en este caso hemos supuesto unas tasas de fallo muchos menores. En este caso DU=700 FITS en vez de los 3000 FITS del caso anterior. Partimos igualmente de Cpt=90% en el actuador y vamos reduciendo su valor en escalones del 2%. En este caso vemos que el impacto de modificar Cpt hacia valores más realistas no es tan grande debido a que hemos seleccionado un elemento final con unas tasas de fallos DU mucho menores.  

Cpt
CONCLUSIÓN

Es muy importante definir bien el procedimiento de pruebas periódicas que vamos a realizar en las Funciones de Seguridad y que nos darán qué valor de Cpt debemos utilizar en los cálculos de PFDavg. En general, no debemos aceptar valores de Cpt del 100% pues no son realistas. En el caso de los elementos finales, si no conocemos su valor, lo recomendable es ser conservadores y utilizar valores en el entorno del 65%. Lo más recomendable es utilizar algún método para evaluar los modos de fallo, cuantificando las tasas de fallo por tipo (SD/SU/DD/DU) y los porcentajes detectables con las pruebas que vamos a realizar. Es importante el apoyo del fabricante en esta tarea (ver curso de mantenimiento del SIS).

Calcular con valores muy altos de Cpt que no han sido analizados correctamente nos puede llevar a valores de SIL alcanzado erróneos.