Intervenção do Operador na Segurança Funcional: Equilibrando a Ação Humana e a Integridade do Sistema

Em plantas de processo modernas, a interação entre operadores humanos e sistemas automatizados de controle define o cenário de segurança. Enquanto sistemas digitais como tecnologias PLC e DCS realizam tarefas rotineiras, os operadores humanos fornecem a flexibilidade necessária para a tomada de decisões complexas. No entanto, integrar a ação humana na segurança funcional requer uma compreensão rigorosa de quando um operador atua como fator de risco ou como barreira de proteção.

Definindo o Papel dos Operadores na Gestão de Riscos

Profissionais da indústria frequentemente usam os termos "ação" e "intervenção" de forma intercambiável, embora representem conceitos distintos na análise de segurança. Uma ação do operador é tipicamente um passo proativo dentro de um procedimento. Em contraste, uma intervenção do operador é uma medida reativa tomada para mitigar um perigo em desenvolvimento.

Distinguir esses papéis é essencial para a Análise de Camadas de Proteção (LOPA) e para determinar o Nível de Integridade de Segurança (SIL) requerido para uma Função Instrumentada de Segurança (SIF). Classificar incorretamente esses papéis leva a cálculos imprecisos do fator de redução de risco (RRF), podendo deixar uma instalação subprotegida.

Quando o Erro Humano Atua como Evento Iniciador

De acordo com a IEC 61511, um Evento Iniciador (IE) é qualquer falha que empurra um processo para um estado perigoso. Quando um operador comete um erro, como abrir a válvula manual errada ou não seguir a sequência de partida, ele se torna a fonte da demanda.

Em avaliações quantitativas de risco, atribuímos uma Frequência de Evento Iniciador (IEF) a esses erros. Com base em dados da indústria do CCPS e Exida, uma frequência típica para um erro humano significativo é 0,1 por ano. Isso significa que os engenheiros de segurança esperam uma demanda induzida por humanos no sistema de segurança uma vez a cada década. Como essa ação causa o perigo, ela não pode ser creditada como uma camada de proteção no mesmo cenário.

Critérios para Camadas de Proteção Independentes Manuais

Operadores podem ser creditados como uma Camada de Proteção Independente (IPL) se conseguirem interromper com sucesso uma sequência de perigo. Contudo, critérios rigorosos devem ser atendidos para reivindicar esse crédito. A intervenção deve ser independente, ou seja, a pessoa que responde não pode ser a mesma que causou o erro.

Além disso, o operador deve dispor de Tempo de Segurança do Processo (PST) suficiente. Se um reator atinge um estado crítico em 30 segundos, mas o operador precisa de cinco minutos para alcançar uma válvula manual, o elemento humano não oferece redução de risco. Normas geralmente sugerem que a intervenção do operador só conta como uma IPL válida se o PST disponível for de pelo menos 15 a 20 minutos, permitindo o reconhecimento do alarme e o deslocamento físico.

Integrando Ações Manuais no Ciclo da SIF

Em algumas arquiteturas de automação industrial, uma Função Instrumentada de Segurança (SIF) inclui um componente de acionamento manual, como um interruptor "Manual-Desligado-Automático" ou um botão de Parada de Emergência (ESD). Sob a IEC 61511-2, se uma ação manual é necessária para disparar uma SIF, o operador passa a fazer parte do próprio ciclo de segurança.

Nesse contexto, o botão, a fiação, o solucionador lógico e o treinamento do operador devem ser validados em conjunto. A confiabilidade da SIF então depende da Análise de Confiabilidade Humana (HRA). Se o operador não pressionar o botão, toda a SIF falha. Consequentemente, SIFs manuais raramente recebem uma classificação superior a SIL 1 devido à variabilidade inerente ao desempenho humano sob estresse.

Calculando o SIL Alvo Usando Dados do Operador

Nos cálculos LOPA, determinamos o PFD alvo (Probabilidade de Falha sob Demanda) para uma SIF avaliando a IEF e as IPLs existentes. Considere um cenário onde o transbordamento de um tanque leva a um vazamento tóxico. Se a IEF para erro do operador é 0,1/ano e a frequência tolerável do evento (TEF) é 0,001/ano, o sistema requer um Fator Total de Redução de Risco de 100.

Se um alarme de alto nível fornece uma IPL com PFD de 0,1, a proteção restante deve ser feita por uma SIF automatizada. O cálculo ($10^{-3} / (0.1 \times 0.1) = 0.1$) indica que uma SIF SIL 1 é necessária para preencher a lacuna de segurança. Essa abordagem matemática garante que as limitações humanas sejam consideradas objetivamente no projeto da planta.

Melhorando a Confiabilidade Humana por Meio de um Melhor Projeto de Interface

Para maximizar a eficácia da intervenção do operador, a ergonomia da sala de controle deve ser priorizada. Um projeto de IHM (Interface Homem-Máquina) de alto desempenho reduz a carga cognitiva e previne a "fadiga de alarme". Quando um DCS apresenta muitos alarmes de baixa prioridade, os operadores podem perder o sinal crítico necessário para evitar uma catástrofe.

Comentário do autor: Em minha experiência, os sistemas de segurança mais robustos não buscam substituir o operador, mas sim apoiá-lo. Enquanto a automação se destaca pela velocidade e consistência, ela carece da "consciência situacional" de um operador experiente. Portanto, o objetivo da segurança funcional deve ser automatizar respostas rápidas enquanto fornece aos operadores dados claros e acionáveis para tendências que se desenvolvem mais lentamente.