Diseño de un sistema de seguridad de fuego y gas para detección de gases de hidrocarburos mediante sensores inalámbricos ISA100 con certificación SIL2 para una refinería de petróleo

Abstract

El presente proyecto consiste en un sistema instrumentado de seguridad para la detección de gases de hidrocarburos enfocado en una refinería de petróleo. El proyecto presenta una arquitectura novedosa basada en detectores de gas inalámbricos con certificación SIL 2 y comunicación por protocolo ISA100.11a. Estos se integran a través de la infraestructura de red inalámbrica de Yokogawa que consiste en puntos de acceso, convertidores de medios y puertas de enlace. La comunicación segura del sistema se logra con el protocolo de seguridad funcional PROFIsafe, mediante el cual los detectores de gas se comunicarán con el controlador de seguridad de Yokogawa, Prosafe-RS. El protocolo certificado PROFIsafe sigue una aproximación especificada en el estándar IEC 61508, llamada “canal negro”, por la cual el medio físico de la comunicación es ignorado y no afecta las funciones de seguridad del protocolo, gracias a ello la integridad de los datos transmitidos se mantiene de manera segura, con lo cual la certificación SIL 2 se conserva a pesar de ser transmitidos por un medio físico inalámbrico. En conclusión, el sistema diseñado aprovecha las ventajas de los sensores inalámbricos, asegura la integridad y seguridad de los datos a través de un protocolo de seguridad funcional, y la certificación SIL 2 garantiza la mitigación de los riesgos asociados a la potencial presencia de atmosferas explosivas en las refinerías.

The present project consists of an instrumented safety system for the detection of hydrocarbon gases focused on an oil refinery. The project presents a novel architecture based on wireless gas detectors with SIL 2 certification and communication via ISA100.11a protocol. These are integrated through Yokogawa's wireless network infrastructure consisting of access points, media converters and gateways. Secure system communication is achieved with the PROFIsafe functional safety protocol, through which gas detectors will communicate with Yokogawa's safety controller, Prosafe-RS. The PROFIsafe certified protocol follows an approach specified in the IEC 61508 standard, called “black channel”, by which the physical communication medium is ignored and does not affect the security functions of the protocol, thanks to this the integrity of the transmitted data. is maintained securely, thereby maintaining SIL 2 certification despite being transmitted over a wireless physical medium. In conclusion, the designed system takes the advantages of wireless sensors, ensures the integrity of the data through a functional safety protocol, and the SIL 2 certification guarantees the mitigation of the risks associated with the potential presence of explosive atmospheres in the refineries.