Las pruebas de seguridad son parte integral del mantenimiento de la integridad de nuestros sistemas instrumentados de seguridad (SIS) y sistemas relacionados con la seguridad (p. ej., alarmas críticas, sistemas de incendio y gas, sistemas de enclavamiento instrumentados, etc.). Una prueba de seguridad es una prueba periódica para detectar fallos peligrosos, comprobar la funcionalidad relacionada con la seguridad (p. ej., reinicio, derivaciones, alarmas, diagnósticos, apagado manual, etc.) y garantizar que el sistema cumpla con las normas de la empresa y externas. Los resultados de las pruebas de seguridad también miden la eficacia del programa de integridad mecánica del SIS y la fiabilidad del sistema en campo.
Los procedimientos de prueba cubren los pasos de prueba desde la obtención de permisos, la realización de notificaciones y la puesta fuera de servicio del sistema para realizar pruebas hasta garantizar pruebas exhaustivas, documentar la prueba y sus resultados, volver a poner el sistema en servicio y evaluar los resultados de la prueba actual y los resultados de pruebas anteriores.
La norma ANSI/ISA/IEC 61511-1, Cláusula 16, abarca las pruebas de verificación de sistemas instrumentados de seguridad (SIS). El informe técnico de ISA TR84.00.03, «Integridad mecánica de los sistemas instrumentados de seguridad (SIS)», abarca las pruebas de verificación y se encuentra actualmente en revisión; se espera una nueva versión próximamente. El informe técnico de ISA TR96.05.02, «Pruebas de verificación in situ de válvulas automatizadas», se encuentra actualmente en desarrollo.
El informe CRR 428/2002 de HSE del Reino Unido, “Principios para las pruebas de prueba de sistemas instrumentados de seguridad en la industria química”, proporciona información sobre las pruebas de prueba y lo que están haciendo las empresas en el Reino Unido.
Un procedimiento de prueba de prueba se basa en un análisis de los modos de fallo peligrosos conocidos para cada uno de los componentes en la trayectoria de disparo de la función instrumentada de seguridad (SIF), la funcionalidad de la SIF como sistema y cómo (y si) probar el modo de fallo peligroso. El desarrollo del procedimiento debe comenzar en la fase de diseño de la SIF con el diseño del sistema, la selección de componentes y la determinación de cuándo y cómo realizar la prueba de prueba. Los instrumentos SIS presentan diversos grados de dificultad en las pruebas de prueba que deben considerarse en el diseño, la operación y el mantenimiento de la SIF. Por ejemplo, los medidores de orificio y los transmisores de presión son más fáciles de probar que los medidores de caudal másico Coriolis, los medidores magnéticos o los sensores de nivel de radar aéreo. La aplicación y el diseño de la válvula también pueden afectar la exhaustividad de la prueba de prueba de la válvula para garantizar que las fallas peligrosas e incipientes debido a la degradación, la obstrucción o las fallas dependientes del tiempo no provoquen una falla crítica dentro del intervalo de prueba seleccionado.
Si bien los procedimientos de prueba de funcionamiento suelen desarrollarse durante la fase de ingeniería del SIF, también deben ser revisados por la Autoridad Técnica del SIS de la planta, el equipo de Operaciones y los técnicos de instrumentos que realizarán las pruebas. También debe realizarse un análisis de seguridad del trabajo (JSA). Es importante obtener la aprobación de la planta sobre qué pruebas se realizarán, cuándo y su viabilidad física y de seguridad. Por ejemplo, no es útil especificar pruebas de carrera parcial si el equipo de Operaciones no está de acuerdo. También se recomienda que un experto independiente en la materia (SME) revise los procedimientos de prueba de funcionamiento. Las pruebas típicas requeridas para una prueba de funcionamiento completo se ilustran en la Figura 1.
Requisitos de prueba de función completa Figura 1: Una especificación de prueba de función completa para una función instrumentada de seguridad (SIF) y su sistema instrumentado de seguridad (SIS) debe detallar o hacer referencia a los pasos en secuencia desde las preparaciones de prueba y los procedimientos de prueba hasta las notificaciones y la documentación.
Figura 1: Una especificación de prueba de función completa para una función instrumentada de seguridad (SIF) y su sistema instrumentado de seguridad (SIS) debe detallar o hacer referencia a los pasos en secuencia desde las preparaciones de prueba y los procedimientos de prueba hasta las notificaciones y la documentación.
Las pruebas de verificación son una acción de mantenimiento planificada que debe ser realizada por personal competente y capacitado en pruebas de SIS, el procedimiento de prueba y los bucles de SIS que se probarán. Se debe realizar una revisión del procedimiento antes de realizar la prueba inicial y, posteriormente, informar a la Autoridad Técnica de SIS del sitio para realizar mejoras o correcciones.
Existen dos modos de fallo principales (seguro o peligroso), que se subdividen en cuatro modos: peligroso no detectado, peligroso detectado (mediante diagnóstico), seguro no detectado y seguro detectado. En este artículo, los términos «peligroso» y «peligroso no detectado» se utilizan indistintamente.
En las pruebas de SIF, nos interesan principalmente los modos de fallo peligrosos no detectados, pero si existen diagnósticos de usuario que detectan fallos peligrosos, estos diagnósticos deben someterse a pruebas de prueba. Tenga en cuenta que, a diferencia de los diagnósticos de usuario, los diagnósticos internos del dispositivo no suelen poder ser validados como funcionales por el usuario, lo que puede influir en la filosofía de las pruebas de prueba. Cuando se consideran los diagnósticos en los cálculos de SIL, las alarmas de diagnóstico (por ejemplo, las alarmas de fuera de rango) deben probarse como parte de la prueba de prueba.
Los modos de fallo pueden dividirse en aquellos que se prueban durante una prueba de verificación, aquellos que no se prueban y fallos incipientes o dependientes del tiempo. Algunos modos de fallo peligrosos pueden no probarse directamente por diversas razones (por ejemplo, dificultad, decisión de ingeniería u operativa, desconocimiento, incompetencia, errores sistemáticos por omisión o comisión, baja probabilidad de ocurrencia, etc.). Si existen modos de fallo conocidos que no se probarán, se debe compensar en el diseño del dispositivo, el procedimiento de prueba, el reemplazo o reconstrucción periódica del dispositivo, o se deben realizar pruebas inferenciales para minimizar el efecto de no realizar pruebas en la integridad de la SIF.
Una falla incipiente es un estado o condición degradante tal que se puede esperar razonablemente que ocurra una falla crítica y peligrosa si no se toman acciones correctivas de manera oportuna. Por lo general, se detectan mediante una comparación del rendimiento con pruebas de prueba de referencia recientes o iniciales (p. ej., firmas de válvulas o tiempos de respuesta de válvulas) o mediante inspección (p. ej., un puerto de proceso obstruido). Las fallas incipientes comúnmente dependen del tiempo: cuanto más tiempo esté en servicio el dispositivo o ensamble, más se degradará; las condiciones que facilitan una falla aleatoria se vuelven más probables, el obstruimiento del puerto de proceso o la acumulación de sensor con el tiempo, la vida útil se ha agotado, etc. Por lo tanto, cuanto más largo sea el intervalo de prueba de prueba, más probable será una falla incipiente o dependiente del tiempo. Cualquier protección contra fallas incipientes también debe ser probada (purga del puerto, traceado calefactor, etc.).
Se deben redactar procedimientos para realizar pruebas de verificación de fallas peligrosas (no detectadas). Las técnicas de análisis modal de fallos y efectos (FMEA) o análisis modal de fallos, efectos y diagnóstico (FMEDA) pueden ayudar a identificar fallas peligrosas no detectadas y dónde se debe mejorar la cobertura de las pruebas de verificación.
Muchos procedimientos de prueba se basan en la experiencia y las plantillas de procedimientos existentes. Los nuevos procedimientos y las SIF más complejas requieren un enfoque más ingenieril utilizando AMFE/AMFE para analizar fallas peligrosas, determinar cómo el procedimiento de prueba detectará o no dichas fallas y la cobertura de las pruebas. La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de análisis de modos de fallo a nivel macro para un sensor. El AMFE generalmente solo debe realizarse una vez para un tipo específico de dispositivo y reutilizarse para dispositivos similares, considerando su capacidad de servicio de proceso, instalación y pruebas in situ.
Análisis de fallas a nivel macro Figura 2: Este diagrama de bloques de análisis del modo de falla a nivel macro para un sensor y un transmisor de presión (PT) muestra las funciones principales que normalmente se desglosarán en múltiples análisis de micro fallas para definir completamente las fallas potenciales que se abordarán en las pruebas de función.
Figura 2: Este diagrama de bloques de análisis del modo de falla a nivel macro para un sensor y un transmisor de presión (PT) muestra las funciones principales que normalmente se desglosarán en múltiples análisis de micro fallas para definir completamente las fallas potenciales que se abordarán en las pruebas de función.
El porcentaje de fallos conocidos, peligrosos y no detectados que se someten a pruebas de prueba se denomina cobertura de prueba de prueba (PTC). La PTC se utiliza comúnmente en los cálculos de SIL para compensar la falla y así probar el SIF de forma más exhaustiva. Muchos creen erróneamente que, al considerar la falta de cobertura de prueba en su cálculo de SIL, han diseñado un SIF fiable. La realidad es sencilla: si la cobertura de prueba es del 75 %, y si se incluye esa cifra en el cálculo de SIL y se prueban los elementos que ya se prueban con mayor frecuencia, estadísticamente aún puede ocurrir el 25 % de los fallos peligrosos. No quiero estar en ese 25 %.
Los informes de aprobación de la FMEDA y los manuales de seguridad para dispositivos suelen proporcionar un procedimiento mínimo de prueba de verificación y su cobertura. Estos solo ofrecen una guía, no todos los pasos necesarios para un procedimiento de prueba de verificación completo. Otros tipos de análisis de fallos, como el análisis del árbol de fallos y el mantenimiento centrado en la confiabilidad, también se utilizan para detectar fallos peligrosos.
Las pruebas de prueba se pueden dividir en pruebas funcionales completas (de extremo a extremo) o parciales (Figura 3). Las pruebas funcionales parciales se realizan comúnmente cuando los componentes del SIF tienen diferentes intervalos de prueba en los cálculos de SIL que no coinciden con las paradas o paradas programadas. Es importante que los procedimientos de las pruebas funcionales parciales se superpongan para que, en conjunto, prueben toda la funcionalidad de seguridad del SIF. En el caso de las pruebas funcionales parciales, se recomienda que el SIF tenga una prueba de prueba inicial de extremo a extremo y otras posteriores durante las paradas.
Las pruebas de prueba parciales deben sumar Figura 3: Las pruebas de prueba parciales combinadas (abajo) deben cubrir todas las funcionalidades de una prueba de prueba funcional completa (arriba).
Figura 3: Las pruebas de prueba parciales combinadas (abajo) deben cubrir todas las funcionalidades de una prueba de prueba funcional completa (arriba).
Una prueba de verificación parcial solo evalúa un porcentaje de los modos de fallo de un dispositivo. Un ejemplo común es la prueba de válvula de carrera parcial, en la que la válvula se mueve ligeramente (entre un 10 y un 20 %) para verificar que no esté atascada. Esta prueba tiene una cobertura menor que la del intervalo de prueba principal.
La complejidad de los procedimientos de prueba puede variar según la complejidad del SIF y la filosofía de la empresa. Algunas empresas elaboran procedimientos de prueba detallados paso a paso, mientras que otras los tienen bastante breves. En ocasiones, se utilizan referencias a otros procedimientos, como una calibración estándar, para reducir la extensión del procedimiento y garantizar la consistencia de las pruebas. Un buen procedimiento de prueba debe proporcionar suficientes detalles para garantizar que todas las pruebas se realicen y documenten correctamente, pero no tantos como para que los técnicos quieran omitir pasos. Que el técnico, responsable de realizar el paso de prueba, firme con sus iniciales al finalizarlo puede ayudar a garantizar que la prueba se realice correctamente. La aprobación de la prueba completada por parte del supervisor del instrumento y los representantes de operaciones también enfatizará la importancia y garantizará una prueba completada correctamente.
Siempre se debe solicitar la opinión de los técnicos para ayudar a mejorar el procedimiento. El éxito de una prueba de verificación depende en gran medida del técnico, por lo que se recomienda encarecidamente la colaboración.
La mayoría de las pruebas de prueba se realizan fuera de línea durante una parada o una parada. En algunos casos, puede ser necesario realizar pruebas de prueba en línea durante la operación para cumplir con los cálculos de SIL u otros requisitos. Las pruebas en línea requieren planificación y coordinación con el departamento de Operaciones para que la prueba de prueba se realice de forma segura, sin interrumpir el proceso ni causar un disparo falso. Basta con un disparo falso para agotar todos los attaboys. Durante este tipo de prueba, cuando el SIF no está completamente disponible para realizar su tarea de seguridad, la norma 61511-1, cláusula 11.8.5, establece que «Se deberán proporcionar medidas compensatorias que garanticen la operación segura continua, de acuerdo con la sección 11.3, cuando el SIS esté en derivación (reparación o prueba)». Un procedimiento de gestión de situaciones anormales debe acompañar al procedimiento de prueba de prueba para garantizar su correcta ejecución.
Una SIF se divide típicamente en tres partes principales: sensores, solucionadores lógicos y elementos finales. También suele haber dispositivos auxiliares asociados a cada una de estas tres partes (p. ej., barreras IS, amplificadores de disparo, relés de interposición, solenoides, etc.) que también deben probarse. Los aspectos críticos de las pruebas de cada una de estas tecnologías se pueden encontrar en el recuadro "Pruebas de sensores, solucionadores lógicos y elementos finales" (a continuación).
Algunas cosas son más fáciles de probar que otras. Muchas tecnologías modernas de flujo y nivel, y algunas antiguas, se encuentran en la categoría más compleja. Estas incluyen caudalímetros Coriolis, medidores de vórtice, medidores magnéticos, radares aéreos, medidores de nivel ultrasónicos e interruptores de proceso in situ, por nombrar solo algunas. Afortunadamente, muchas de estas tecnologías ahora cuentan con diagnósticos mejorados que permiten realizar pruebas de forma más eficiente.
La dificultad de realizar pruebas de campo en un dispositivo de este tipo debe considerarse en el diseño de la SIF. Es fácil que el equipo de ingeniería seleccione dispositivos SIF sin considerar seriamente los requisitos para realizar las pruebas, ya que no serán ellos quienes los realicen. Esto también aplica a las pruebas de carrera parcial, una forma común de mejorar la probabilidad promedio de fallo bajo demanda (PFDavg) de una SIF, pero posteriormente el equipo de operaciones de la planta no desea realizarla, y en muchos casos no lo hará. Siempre se debe supervisar la ingeniería de la planta en lo que respecta a las pruebas de campo.
La prueba de verificación debe incluir una inspección de la instalación y reparación del SIF, según sea necesario, para cumplir con la cláusula 16.3.2 de la norma 61511-1. Se realizará una inspección final para garantizar que todo esté correctamente ajustado y una segunda verificación de que el SIF se haya reincorporado correctamente al proceso de servicio.
Redactar e implementar un buen procedimiento de prueba es fundamental para garantizar la integridad del SIF durante su vida útil. El procedimiento de prueba debe proporcionar suficientes detalles para garantizar que las pruebas requeridas se realicen y documenten de forma consistente y segura. Las fallas peligrosas no comprobadas mediante pruebas de verificación deben compensarse para garantizar que la integridad de seguridad del SIF se mantenga adecuadamente durante su vida útil.
Redactar un buen procedimiento de prueba de verificación requiere un enfoque lógico para el análisis de ingeniería de las posibles fallas peligrosas, la selección de los medios y la redacción de los pasos de la prueba de verificación que estén dentro de las capacidades de la planta. Durante el proceso, consiga la aceptación de la planta en todos los niveles para las pruebas y capacite a los técnicos para realizarlas y documentarlas, además de comprender su importancia. Redacte las instrucciones como si fuera el técnico de instrumentación que tendrá que realizar el trabajo, y como si la vida dependiera de que las pruebas se realicen correctamente, porque así es.
Testing sensors, logic solvers and final elements A SIF is typically divided up into three main parts, sensors, logic solvers and final elements. There also typically are auxiliary devices that can be associated within each of these three parts (e.g. I.S. barriers, trip amps, interposing relays, solenoids, etc.) that must also be tested.Sensor proof tests: The sensor proof test must ensure that the sensor can sense the process variable over its full range and transmit the proper signal to the SIS logic solver for evaluation. While not inclusive, some of the things to consider in creating the sensor portion of the proof test procedure are given in Table 1. Table 1: Sensor proof test considerations Process ports clean/process interface check, significant buildup noted Internal diagnostics check, run extended diagnostics if available Sensor calibration (5 point) with simulated process input to sensor, verified through to the DCS, drift check Trip point check High/High-High/Low/Low-Low alarms Redundancy, voting degradation Out of range, deviation, diagnostic alarms Bypass and alarms, restrike User diagnostics Transmitter Fail Safe configuration verified Test associated systems (e.g. purge, heat tracing, etc.) and auxiliary components Physical inspection Complete as-found and as-left documentation Logic solver proof test: When full-function proof testing is done, the logic solver’s part in accomplishing the SIF’s safety action and related actions (e.g. alarms, reset, bypasses, user diagnostics, redundancies, HMI, etc.) are tested. Partial or piecemeal function proof tests must accomplish all these tests as part of the individual overlapping proof tests. The logic solver manufacturer should have a recommended proof test procedure in the device safety manual. If not and as a minimum, the logic solver power should be cycled, and the logic solver diagnostic registers, status lights, power supply voltages, communication links and redundancy should be checked. These checks should be done prior to the full-function proof test.Don’t make the assumption that the software is good forever and the logic need not be tested after the initial proof test as undocumented, unauthorized and untested software and hardware changes and software updates can creep into systems over time and must be factored into your overall proof test philosophy. The management of change, maintenance, and revision logs should be reviewed to ensure they are up to date and properly maintained, and if capable, the application program should be compared to the latest backup.Care should also be taken to test all the user logic solver auxiliary and diagnostic functions (e.g. watchdogs, communication links, cybersecurity appliances, etc.).Final element proof test: Most final elements are valves, however, rotating equipment motor starters, variable-speed drives and other electrical components such as contactors and circuit breakers are also used as final elements and their failure modes must be analyzed and proof tested.The primary failure modes for valves are being stuck, response time too slow or too fast, and leakage, all of which are affected by the valve’s operating process interface at trip time. While testing the valve at operating conditions is the most desirable case, Operations would generally be opposed to tripping the SIF while the plant is operating. Most SIS valves are typically tested while the plant is down at zero differential pressure, which is the least demanding of operating conditions. The user should be aware of the worst-case operational differential pressure and the valve and process degradation effects, which should be factored into the valve and actuator design and sizing.Commonly, to compensate for not testing at process operating conditions, additional safety pressure/thrust/torque margin is added to the valve actuator and inferential performance testing is done utilizing baseline testing. Examples of these inferential tests are where the valve response time is timed, a smart positioner or digital valve controller is used to record a valve pressure/position curve or signature, or advance diagnostics are done during the proof test and compared with previous test results or baselines to detect valve performance degradation, indicating a potential incipient failure. Also, if tight shut off (TSO) is a requirement, simply stroking the valve will not test for leakage and a periodic valve leak test will have to be performed. ISA TR96.05.02 is intended to provide guidance on four different levels of testing of SIS valves and their typical proof test coverage, based on how the test is instrumented. People (particularly users) are encouraged to participate in the development of this technical report (contact crobinson@isa.org).Ambient temperatures can also affect valve friction loads, so that testing valves in warm weather will generally be the least demanding friction load when compared to cold weather operation. As a result, proof testing of valves at a consistent temperature should be considered to provide consistent data for inferential testing for the determination of valve performance degradation.Valves with smart positioners or a digital valve controller generally have capability to create a valve signature that can be used to monitor degradation in valve performance. A baseline valve signature can be requested as part of your purchase order or you can create one during the initial proof test to serve as a baseline. The valve signature should be done for both opening and closing of the valve. Advanced valve diagnostic should also be used if available. This can help tell you if your valve performance is deteriorating by comparing subsequent proof test valve signatures and diagnostics with your baseline. This type of test can help compensate for not testing the valve at worst case operating pressures.The valve signature during a proof test may also be able to record the response time with time stamps, removing the need for a stopwatch. Increased response time is a sign of valve deterioration and increased friction load to move the valve. While there are no standards regarding changes in valve response time, a negative pattern of changes from proof test to proof test is indicative of the potential loss of the valve’s safety margin and performance. Modern SIS valve proof testing should include a valve signature as a matter of good engineering practice.The valve instrument air supply pressure should be measured during a proof test. While the valve spring for a spring-return valve is what closes the valve, the force or torque involved is determined by how much the valve spring is compressed by the valve supply pressure (per Hooke’s Law, F = kX). If your supply pressure is low, the spring will not compress as much, hence less force will be available to move the valve when needed. While not inclusive, some of the things to consider in creating the valve portion of the proof test procedure are given in Table 2. Table 2: Final element valve assembly considerations Test valve safety action at process operating pressure (best but typically not done), and time the valve’s response time. Verify redundancy Test valve safety action at zero differential pressure and time valve’s response time. Verify redundancy Run valve signature and diagnostics as part of proof test and compare to baseline and previous test Visually observe valve action (proper action without unusual vibration or noise, etc.). Verify the valve field and position indication on the DCS Fully stroke the valve a minimum of five times during the proof test to help ensure valve reliability. (This is not intended to fix significant degradation effects or incipient failures). Review valve maintenance records to ensure any changes meet the required valve SRS specifications Test diagnostics for energize-to-trip systems Leak test if Tight Shut Off (TSO) is required Verify the command disagree alarm functionality Inspect valve assembly and internals Remove, test and rebuild as necessary Complete as-found and as-left documentation Solenoids Evaluate venting to provide required response time Evaluate solenoid performance by a digital valve controller or smart positioner Verify redundant solenoid performance (e.g. 1oo2, 2oo3) Interposing Relays Verify correct operation, redundancy Device inspection
Un SIF se divide típicamente en tres partes principales: sensores, solucionadores lógicos y elementos finales. También suele haber dispositivos auxiliares asociados a cada una de estas tres partes (p. ej., barreras IS, amplificadores de disparo, relés de interposición, solenoides, etc.) que también deben probarse.
Pruebas de verificación del sensor: La prueba de verificación del sensor debe garantizar que este pueda detectar la variable del proceso en todo su rango y transmitir la señal correcta al solucionador lógico del SIS para su evaluación. Si bien no se incluye, algunos aspectos a considerar al crear la parte del sensor del procedimiento de prueba se detallan en la Tabla 1.
Prueba de funcionamiento del solucionador lógico: Al realizar pruebas de funcionamiento completo, se evalúa la función del solucionador lógico en la ejecución de la acción de seguridad de la SIF y las acciones relacionadas (p. ej., alarmas, reinicio, derivaciones, diagnósticos de usuario, redundancias, HMI, etc.). Las pruebas de funcionamiento parciales o fragmentadas deben realizar todas estas pruebas como parte de las pruebas de funcionamiento superpuestas individuales. El fabricante del solucionador lógico debe incluir un procedimiento de prueba recomendado en el manual de seguridad del dispositivo. De no ser así, como mínimo, se debe desconectar y volver a conectar el solucionador lógico y comprobar sus registros de diagnóstico, indicadores luminosos de estado, voltajes de alimentación, enlaces de comunicación y redundancia. Estas comprobaciones deben realizarse antes de la prueba de funcionamiento completo.
No asuma que el software es indefinidamente bueno y que no es necesario probar la lógica después de la prueba inicial, ya que con el tiempo pueden introducirse cambios y actualizaciones de software y hardware no documentados, no autorizados y no probados en los sistemas, lo que debe tenerse en cuenta en su filosofía general de pruebas. Debe revisarse la gestión de los registros de cambios, mantenimiento y revisión para garantizar que estén actualizados y se mantengan correctamente. Si es posible, compare el programa de aplicación con la copia de seguridad más reciente.
También se debe tener cuidado de probar todas las funciones auxiliares y de diagnóstico del solucionador lógico del usuario (por ejemplo, organismos de control, enlaces de comunicación, dispositivos de ciberseguridad, etc.).
Prueba de elementos finales: La mayoría de los elementos finales son válvulas, sin embargo, los arrancadores de motores de equipos rotativos, variadores de velocidad y otros componentes eléctricos como contactores y disyuntores también se utilizan como elementos finales y sus modos de falla deben analizarse y probarse.
Los principales modos de fallo de las válvulas son el atascamiento, un tiempo de respuesta demasiado lento o demasiado rápido y las fugas. Todos estos factores se ven afectados por la interfaz del proceso operativo de la válvula en el momento del disparo. Si bien probar la válvula en condiciones de funcionamiento es lo más recomendable, el departamento de operaciones generalmente se opone a disparar la válvula de función de seguridad (SIF) mientras la planta está en funcionamiento. La mayoría de las válvulas SIS se prueban normalmente con la planta parada a presión diferencial cero, que es la condición de funcionamiento menos exigente. El usuario debe ser consciente de la presión diferencial operativa en el peor de los casos y de los efectos de degradación de la válvula y del proceso, que deben tenerse en cuenta en el diseño y dimensionamiento de la válvula y el actuador.
Commonly, to compensate for not testing at process operating conditions, additional safety pressure/thrust/torque margin is added to the valve actuator and inferential performance testing is done utilizing baseline testing. Examples of these inferential tests are where the valve response time is timed, a smart positioner or digital valve controller is used to record a valve pressure/position curve or signature, or advance diagnostics are done during the proof test and compared with previous test results or baselines to detect valve performance degradation, indicating a potential incipient failure. Also, if tight shut off (TSO) is a requirement, simply stroking the valve will not test for leakage and a periodic valve leak test will have to be performed. ISA TR96.05.02 is intended to provide guidance on four different levels of testing of SIS valves and their typical proof test coverage, based on how the test is instrumented. People (particularly users) are encouraged to participate in the development of this technical report (contact crobinson@isa.org).
La temperatura ambiente también puede afectar las cargas de fricción de las válvulas, por lo que las pruebas de válvulas en climas cálidos generalmente presentan la menor carga de fricción en comparación con su funcionamiento en climas fríos. Por lo tanto, se debe considerar realizar pruebas de verificación de las válvulas a una temperatura constante para obtener datos consistentes que permitan realizar pruebas inferenciales y determinar la degradación del rendimiento de las válvulas.
Las válvulas con posicionadores inteligentes o un controlador digital generalmente permiten generar una firma de válvula que permite monitorear la degradación de su rendimiento. Puede solicitar una firma de válvula de referencia como parte de su orden de compra o crearla durante la prueba de prueba inicial como referencia. La firma de la válvula debe realizarse tanto para la apertura como para el cierre de la válvula. Si está disponible, también debe utilizar el diagnóstico avanzado de válvulas. Esto puede ayudarle a determinar si el rendimiento de su válvula se está deteriorando al comparar las firmas y los diagnósticos de las pruebas de prueba posteriores con su referencia. Este tipo de prueba puede ayudar a compensar la falta de pruebas de la válvula en las presiones de operación más adversas.
La firma de la válvula durante una prueba de control también puede registrar el tiempo de respuesta con marcas de tiempo, eliminando la necesidad de un cronómetro. Un mayor tiempo de respuesta es señal de deterioro de la válvula y de mayor fricción para moverla. Si bien no existen estándares sobre los cambios en el tiempo de respuesta de la válvula, un patrón negativo de cambios entre pruebas de control indica una posible pérdida del margen de seguridad y el rendimiento de la válvula. Las pruebas de control de válvulas SIS modernas deben incluir una firma de la válvula como parte de las buenas prácticas de ingeniería.
La presión de suministro de aire del instrumento de la válvula debe medirse durante una prueba de verificación. Si bien el resorte de una válvula con retorno por resorte es lo que cierra la válvula, la fuerza o torque involucrado se determina por la compresión del resorte por la presión de suministro (según la Ley de Hooke, F = kX). Si la presión de suministro es baja, el resorte no se comprimirá tanto, por lo que habrá menos fuerza disponible para mover la válvula cuando sea necesario. Si bien no se incluye, algunos aspectos a considerar al crear la sección de la válvula del procedimiento de prueba de verificación se detallan en la Tabla 2.
Hora de publicación: 13 de noviembre de 2019