Intervención del Operador en la Seguridad Funcional: Equilibrando la Agencia Humana y la Integridad del Sistema
En las plantas de proceso modernas, la interacción entre los operadores humanos y los sistemas de control automatizados define el panorama de seguridad. Mientras que los sistemas digitales como las tecnologías PLC y DCS manejan tareas rutinarias, los operadores humanos proporcionan la flexibilidad necesaria para la toma de decisiones complejas. Sin embargo, integrar la acción humana en la seguridad funcional requiere una comprensión rigurosa de cuándo un operador actúa como factor de riesgo o como barrera protectora.
Definiendo el Papel de los Operadores en la Gestión del Riesgo
Los profesionales de la industria suelen usar los términos "acción" e "intervención" de manera intercambiable, aunque representan conceptos distintos en el análisis de seguridad. Una acción del operador es típicamente un paso proactivo dentro de un procedimiento. En cambio, una intervención del operador es una medida reactiva tomada para mitigar un peligro en desarrollo.
Distinguir estos roles es esencial para el Análisis de Capas de Protección (LOPA) y para determinar el Nivel de Integridad de Seguridad (SIL) requerido para una Función Instrumentada de Seguridad (SIF). Clasificar erróneamente estos roles conduce a cálculos inexactos del factor de reducción de riesgo (RRF), lo que puede dejar una instalación insuficientemente protegida.
Cuando el Error Humano Actúa como Evento Iniciador
Según la IEC 61511, un Evento Iniciador (IE) es cualquier falla que empuja un proceso hacia un estado peligroso. Cuando un operador comete un error, como abrir la válvula manual incorrecta o no seguir la secuencia de arranque, se convierte en la fuente de la demanda.
En las evaluaciones cuantitativas de riesgo, asignamos una Frecuencia de Evento Iniciador (IEF) a estos errores. Basándonos en datos de la industria de CCPS y Exida, una frecuencia típica para un error humano significativo es de 0,1 por año. Esto significa que los ingenieros de seguridad esperan una demanda inducida por humanos en el sistema de seguridad una vez cada década. Debido a que esta acción causa el peligro, no puede ser considerada como una capa de protección en el mismo escenario.
Criterios para Capas de Protección Independientes Manuales
Los operadores pueden ser considerados como una Capa de Protección Independiente (IPL) si interrumpen con éxito una secuencia de peligro. Sin embargo, se deben cumplir criterios estrictos para otorgar este crédito. La intervención debe ser independiente, es decir, la persona que responde no puede ser la misma que causó el error.
Además, el operador debe contar con suficiente Tiempo de Seguridad del Proceso (PST). Si un reactor alcanza un estado crítico en 30 segundos, pero un operador tarda cinco minutos en llegar a una válvula manual, el elemento humano no proporciona reducción de riesgo. Las normas generalmente sugieren que la intervención del operador solo cuenta como una IPL válida si el PST disponible es al menos de 15 a 20 minutos, permitiendo el reconocimiento de la alarma y el desplazamiento físico.
Integrando las Acciones Manuales en el Circuito de la SIF
En algunas arquitecturas de automatización industrial, una Función Instrumentada de Seguridad (SIF) incluye un componente de activación manual, como un interruptor "Mano-Desconectado-Automático" o un botón de Parada de Emergencia (ESD). Según la IEC 61511-2, si se requiere una acción manual para activar una SIF, el operador se convierte en parte del circuito de seguridad.
En este contexto, el botón, el cableado, el solucionador lógico y la capacitación del operador deben validarse conjuntamente. La confiabilidad de la SIF depende entonces del Análisis de Confiabilidad Humana (HRA). Si el operador no presiona el botón, toda la SIF falla. Por consiguiente, las SIF manuales rara vez reciben una clasificación superior a SIL 1 debido a la variabilidad inherente del desempeño humano bajo estrés.
Cálculo del SIL Objetivo Usando Datos del Operador
En los cálculos LOPA, determinamos la PFD objetivo (Probabilidad de Falla a la Demanda) para una SIF evaluando la IEF y las IPL existentes. Considere un escenario donde un sobrellenado de tanque conduce a una fuga tóxica. Si la IEF por error del operador es 0,1/año y la frecuencia tolerable del evento (TEF) es 0,001/año, el sistema requiere un Factor Total de Reducción de Riesgo de 100.
Si una alarma de alto nivel proporciona una IPL con una PFD de 0,1, la protección restante debe ser manejada por una SIF automatizada. El cálculo ($10^{-3} / (0.1 \times 0.1) = 0.1$) indica que se requiere una SIF SIL 1 para cubrir la brecha de seguridad. Este enfoque matemático asegura que las limitaciones humanas se consideren objetivamente en el diseño de la planta.
Mejorando la Confiabilidad Humana Mediante un Mejor Diseño de Interfaz
Para maximizar la efectividad de la intervención del operador, se debe priorizar la ergonomía de la sala de control. Un diseño de IHM (Interfaz Hombre-Máquina) de alto rendimiento reduce la carga cognitiva y previene la "fatiga por alarmas". Cuando un DCS presenta demasiadas alarmas de baja prioridad, los operadores pueden pasar por alto la señal crítica necesaria para evitar una catástrofe.
Perspectiva del autor: En mi experiencia, los sistemas de seguridad más robustos no buscan reemplazar al operador, sino apoyarlo. Mientras que la automatización sobresale en velocidad y consistencia, carece de la "conciencia situacional" de un operador veterano. Por lo tanto, el objetivo de la seguridad funcional debe ser automatizar las respuestas rápidas mientras se proporciona a los operadores datos claros y accionables para las tendencias que se desarrollan más lentamente.
