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CONFIABILIDADE DOS SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA

O objetivo central deste projeto é o estudo de métodos e técnicas que contribuam para melhorar a confiabilidade dos Sistemas Instrumentados de Segurança das Unidades da Petrobras. O aumento de confiabilidade deve reduzir a probabilidade de falhas e minimizar os riscos de acidentes. Para alcançar este objetivo central o projeto possui dois grandes vetores:

a) Vetor de software: O objetivo é criar metodologias e programas de verificação e projeto formal da configuração dos equipamentos de segurança;

b) Vetor de hardware: O objetivo é criar metodologias e programas para quantificar a confiabilidade dos sistemas de segurança. Isto contempla a criação de uma base de dados sobre taxas de falhas de equipamentos (sensores, atuadores e executores de lógica).

Objetivo Geral

Na operação de instalações de petróleo e gás é necessário utilizar sistemas de segurança para prevenir a ocorrência de situações indesejadas. A operação contínua desses sistemas é essencial para evitar acidentes sem que o fornecimento de material para os consumidores do produto seja interrompido. A interrupção na operação pode ocorrer devido às falhas em sensores, atuadores, ou executores da lógica de segurança ou pode estar relacionada aos erros na lógica em execução. Além disso, em certas situações, o sistema desenvolvido pode não exibir um comportamento adequado devido a erros de dimensionamento dos componentes do sistema.

Neste projeto é abordado o desenvolvimento de ferramentas para:

- a avaliação da probabilidade de falhas dos Sistemas Instrumentados de Segurança;

- para testar configurações no tocante ao comportamento e à existência de estados indesejáveis;

- para auxílio ao desenvolvimento de configurações seguras e que atendam às especificações de segurança.

Palavras-Chave: Confiabilidade em Sistemas Industriais, Sistemas de Automação, Segurança em Sistemas Industriais.

Sistemas Instrumentados de Segurança são essenciais na operação de instalações de petróleo e gás para prevenir a ocorrência de situações indesejadas quando da execução de procedimentos realizados automaticamente ou sob a interferência e operadores humanos. Esses sistemas são normalmente interligados ao sistema de controle supervisório e usam as informações obtidas através de sensores e, a partir da determinação do estado do processo, utilizam dispositivos de campo para prevenir a ocorrência de situações indesejadas.

Considerando tal cenário, existe a necessidade de avaliar o estado da arte, pesquisar as soluções existentes no mercado, avaliar seu desempenho e, além disto, propor soluções para aumentar a segurança operacional. Além da análise da probabilidade de ocorrência da falta em dispositivos do sistema de segurança, também é necessário o uso de ferramentas de análise, desenvolvimento e validação da lógica de segurança desenvolvida ou em operação.

Neste contexto, diversas etapas e ferramentas são necessárias para realizar:

1- a análise da probabilidade de falha dos sistemas de segurança das unidades, que considere as probabilidades de falha dos sensores, executores da lógica (PLCs), elementos finais (solenóides e válvulas), e calcule a probabilidade de falha do sistema, baseando-se em dados históricos;

2- o teste, através de ferramentas, da configuração da lógica de segurança implementada (nos PLCs), de modo que, baseando-se no comportamento desejado, detecte-se que em determinadas situação o sistema não atua conforme desejado.

3- o projeto de programas que proporcionem a operação segura e/ou ótima do sistema a partir da especificação de desempenho e requisitos desejados.

Para determinar a potencialidade das ferramentas desenvolvidas será construído, em escala de laboratório, um sistema piloto de configuração similar à existente nas unidades industriais onde vários testes extensivos, sob condições controladas, possam ser realizados, antes de seu uso numa unidade industrial.

Metodologia

A metodologia que será utilizada na execução deste projeto segue uma tradição metodológica já adotada pela e é constituída, neste caso, das seguintes etapas:

- Pesquisa bibliográfica;

- Identificação, especificação, aquisição e avaliação de soluções existentes no mercado;

- Desenvolvimento de ferramentas para as atividades abordadas;

- Testes do sistema desenvolvido no laboratório;

- Testes do sistema desenvolvido em uma unidade industrial.

O projeto será desenvolvido, na sua fase inicial, no Laboratório de Instrumentação Eletrônica e Controle - LIEC do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande. Neste contexto, na execução do projeto estarão envolvidos, pesquisadores doutores, doutorandos, mestrandos e alunos de iniciação científica. A infraestrutura atual do LIEC será ampliada para criar o espaço físico à instalação de postos de trabalho, de hardware especializado e do processo piloto.

A interação entre os membros da equipe do projeto se dará através da geração de documentos intermediários e de reuniões periódicas. Além dessas reuniões serão realizados seminários com a participação de alunos, pesquisadores e especialistas da Petrobrás. Será também valorizada a troca de informações com grupos nacionais e internacionais que pesquisam temas correlatos. Na divisão de responsabilidades, serão estabelecidos indicadores precisos de avaliação.

Fazem parte ainda desta metodologia as definições de ferramentas e meios de comunicação que permitam uma interação padronizada entre os componentes da equipe do projeto. Nesta sistemática, os trabalhos relacionados estarão divididos em atividades. Cada atividade terá um coordenador, que atuará como elemento agregador e sinalizador das ações a serem percorridas na atividade. A descrição das atividades e suas restrições de tempo são apresentadas no cronograma do projeto.

Mecanismos Gerenciais de Execução

Estabelecimento de um calendário para a execução de reuiniões conjuntas (CENPES-UFCG) visando avaliar a sistemática de execução do projeto, que deverá ser consolidada através dos relatórios parciais por atividade executada, segundo o cronograma proposto no projeto.

Resultados Esperados

Ferramenta de análise da probabilidade de falha dos sistemas de segurança das unidades Ferramentas e metodologia para testar configuração em sistemas de segurança em relação às especificações Ferramentas e metodologia para o projeto de configuração segura e ótima a partir da especificação de desempenho. Desenvolvimento de competência na universidade e na industria relativa ào estudo de confiabilidade em sistemas de segurança

Mecanismos de Transferência de Resultados

Os resultados serão transferidos para o CENPES e Unidades da Petrobrás através dos relatórios parciais de cada atividade do projeto, finalizando-se com a instalação das ferramentas desenvolvidas em unidades da Petrobras a serem definida durante a execução do projeto pelo CENPES.

Metas Físicas

1 Levantamento Bibliográfico e Tecnológico

2 Avaliação e Desenvolvimento de Ferramentas e Metodologias

3 Desenvolvimento e Implantação do Laboratório

4 Implementação e Testes das Ferramentas e Metodologias

5 Testes do sistema em uma unidade industrial

6 Elaboração de um curso sobre as metodologias, ferramentas, e os resultados do projeto