Os testes de comprovação são parte integrante da manutenção da integridade de segurança dos nossos sistemas instrumentados de segurança (SIS) e sistemas relacionados à segurança (como alarmes críticos, sistemas de detecção de incêndio e gás, sistemas de intertravamento instrumentados, etc.). Um teste de comprovação é um teste periódico para detectar falhas perigosas, testar funcionalidades relacionadas à segurança (como reinicialização, bypass, alarmes, diagnósticos, desligamento manual, etc.) e garantir que o sistema atenda aos padrões da empresa e externos. Os resultados dos testes de comprovação também servem como uma medida da eficácia do programa de integridade mecânica do SIS e da confiabilidade do sistema em campo.
Os procedimentos de teste de comprovação abrangem as etapas de teste, desde a obtenção de licenças, notificações e retirada do sistema de serviço para testes, até a garantia de testes abrangentes, documentação do teste de comprovação e seus resultados, recolocação do sistema em serviço e avaliação dos resultados do teste atual e dos resultados de testes de comprovação anteriores.
A norma ANSI/ISA/IEC 61511-1, Cláusula 16, abrange os testes de integridade mecânica de sistemas instrumentados de segurança (SIS). O relatório técnico da ISA, TR84.00.03 – “Integridade Mecânica de Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS)”, também aborda os testes de integridade mecânica e está atualmente em revisão, com uma nova versão prevista para breve. O relatório técnico da ISA, TR96.05.02 – “Testes de Ininterior de Válvulas Automatizadas”, está em desenvolvimento.
O relatório CRR 428/2002 da HSE do Reino Unido – “Princípios para testes de comprovação de sistemas instrumentados de segurança na indústria química” fornece informações sobre testes de comprovação e o que as empresas estão fazendo no Reino Unido.
Um procedimento de teste de comprovação baseia-se na análise dos modos de falha perigosos conhecidos para cada um dos componentes no caminho de disparo da função instrumentada de segurança (SIF), na funcionalidade da SIF como um sistema e em como (e se) testar o modo de falha perigoso. O desenvolvimento do procedimento deve começar na fase de projeto da SIF, com o projeto do sistema, a seleção dos componentes e a determinação de quando e como realizar o teste de comprovação. Os instrumentos SIS apresentam diferentes graus de dificuldade para o teste de comprovação, que devem ser considerados no projeto, operação e manutenção da SIF. Por exemplo, medidores de orifício e transmissores de pressão são mais fáceis de testar do que medidores de vazão mássica Coriolis, medidores magnéticos ou sensores de nível por radar de fluxo aéreo. A aplicação e o projeto da válvula também podem afetar a abrangência do teste de comprovação da válvula, para garantir que falhas perigosas e incipientes devido à degradação, obstrução ou falhas dependentes do tempo não levem a uma falha crítica dentro do intervalo de teste selecionado.
Embora os procedimentos de teste de comprovação sejam normalmente desenvolvidos durante a fase de engenharia do SIF (Sistema Integrado de Instrumentação), eles também devem ser revisados pela Autoridade Técnica do SIS (Sistema Integrado de Instrumentação) da planta, pela equipe de Operações e pelos técnicos de instrumentação que realizarão os testes. Uma Análise de Segurança do Trabalho (AST) também deve ser feita. É importante obter a aprovação da planta quanto aos testes que serão realizados, quando serão realizados e sua viabilidade física e de segurança. Por exemplo, não adianta especificar testes de curso parcial se a equipe de Operações não concordar em realizá-los. Recomenda-se também que os procedimentos de teste de comprovação sejam revisados por um especialista independente no assunto (SME). Os testes típicos necessários para um teste de comprovação de funcionamento completo são ilustrados na Figura 1.
Requisitos completos para testes de comprovação de funcionalidade Figura 1: Uma especificação completa para testes de comprovação de funcionalidade de uma função instrumentada de segurança (SIF) e seu sistema instrumentado de segurança (SIS) deve descrever ou fazer referência às etapas em sequência, desde os preparativos e procedimentos de teste até as notificações e a documentação.
Figura 1: Uma especificação completa de teste de comprovação de funcionalidade para uma função instrumentada de segurança (SIF) e seu sistema instrumentado de segurança (SIS) deve detalhar ou fazer referência às etapas em sequência, desde os preparativos e procedimentos de teste até as notificações e a documentação.
O teste de comprovação é uma ação de manutenção planejada que deve ser realizada por pessoal competente, treinado em testes de SIS, no procedimento de comprovação e nos circuitos de SIS que serão testados. Deve haver uma simulação do procedimento antes da realização do teste de comprovação inicial, e o responsável técnico de SIS do local deve fornecer feedback posteriormente para melhorias ou correções.
Existem dois modos de falha principais (seguro ou perigoso), que são subdivididos em quatro modos: perigoso não detectado, perigoso detectado (por diagnóstico), seguro não detectado e seguro detectado. Os termos falha perigosa e falha perigosa não detectada são usados indistintamente neste artigo.
Nos testes de comprovação de SIF, estamos principalmente interessados em modos de falha perigosos não detectados, mas se houver diagnósticos do usuário que detectem falhas perigosas, esses diagnósticos também devem ser testados. Observe que, diferentemente dos diagnósticos do usuário, os diagnósticos internos do dispositivo normalmente não podem ser validados como funcionais pelo usuário, e isso pode influenciar a filosofia do teste de comprovação. Quando o crédito pelos diagnósticos é considerado nos cálculos de SIL, os alarmes de diagnóstico (por exemplo, alarmes fora da faixa) devem ser testados como parte do teste de comprovação.
Os modos de falha podem ser subdivididos em aqueles testados durante um teste de comprovação, aqueles não testados e falhas incipientes ou dependentes do tempo. Alguns modos de falha perigosos podem não ser testados diretamente por vários motivos (por exemplo, dificuldade, decisão de engenharia ou operacional, desconhecimento, incompetência, erros sistemáticos por omissão ou comissão, baixa probabilidade de ocorrência, etc.). Se houver modos de falha conhecidos que não serão testados, a compensação deve ser feita no projeto do dispositivo, no procedimento de teste, na substituição ou reconstrução periódica do dispositivo e/ou testes inferenciais devem ser realizados para minimizar o efeito da ausência de testes na integridade do SIF (Sistema de Informação de Falhas).
Uma falha incipiente é um estado ou condição de degradação tal que se pode razoavelmente esperar que ocorra uma falha crítica e perigosa se ações corretivas não forem tomadas em tempo hábil. Elas são tipicamente detectadas pela comparação do desempenho com testes de referência recentes ou iniciais (por exemplo, assinaturas de válvulas ou tempos de resposta de válvulas) ou por inspeção (por exemplo, uma porta de processo obstruída). Falhas incipientes são geralmente dependentes do tempo — quanto mais tempo o dispositivo ou conjunto estiver em serviço, mais degradado ele se torna; condições que facilitam uma falha aleatória tornam-se mais prováveis, obstrução da porta de processo ou acúmulo de sensores ao longo do tempo, a vida útil se esgotou, etc. Portanto, quanto maior o intervalo entre os testes de comprovação, maior a probabilidade de uma falha incipiente ou dependente do tempo. Quaisquer proteções contra falhas incipientes também devem ser testadas quanto à comprovação (purga de portas, rastreamento de calor, etc.).
Os procedimentos devem ser elaborados para comprovar a existência de falhas perigosas (não detectadas). As técnicas de Análise de Modos de Falha e Efeitos (FMEA) ou Análise de Modos de Falha, Efeitos e Diagnóstico (FMEDA) podem auxiliar na identificação de falhas perigosas não detectadas e indicar onde a abrangência dos testes de comprovação precisa ser aprimorada.
Muitos procedimentos de teste de comprovação são escritos com base na experiência e em modelos de procedimentos existentes. Novos procedimentos e SIFs (Sistemas de Informação de Falhas) mais complexos exigem uma abordagem mais técnica, utilizando FMEA/FMEDA (Análise de Modos de Falha e Efeitos) para analisar falhas perigosas, determinar como o procedimento de teste irá ou não testar essas falhas e a abrangência dos testes. Um diagrama de blocos de análise de modos de falha em nível macro para um sensor é mostrado na Figura 2. A FMEA normalmente precisa ser feita apenas uma vez para um determinado tipo de dispositivo e reutilizada para dispositivos semelhantes, considerando seu processo de serviço, instalação e capacidades de teste em campo.
Análise de falhas em nível macro Figura 2: Este diagrama de blocos de análise de modo de falha em nível macro para um sensor e transmissor de pressão (PT) mostra as principais funções que normalmente serão decompostas em múltiplas análises de falhas em nível micro para definir completamente as falhas potenciais a serem abordadas nos testes funcionais.
Figura 2: Este diagrama de blocos de análise de modo de falha em nível macro para um sensor e transmissor de pressão (PT) mostra as principais funções que normalmente serão decompostas em múltiplas análises de microfalhas para definir completamente as falhas potenciais a serem abordadas nos testes funcionais.
A porcentagem de falhas conhecidas, perigosas e não detectadas que são testadas em condições reais de falha é chamada de cobertura de teste de prova (PTC). A PTC é comumente usada nos cálculos de SIL para "compensar" a falha em testar o SIF de forma mais completa. Existe a crença equivocada de que, por terem considerado a falta de cobertura de teste em seu cálculo de SIL, projetaram um SIF confiável. O fato é que, se sua cobertura de teste for de 75%, e se você considerar esse número em seu cálculo de SIL e testar com mais frequência os itens que já testa, estatisticamente, 25% das falhas perigosas ainda podem ocorrer. Eu certamente não quero estar nesses 25%.
Os relatórios de aprovação FMEDA e os manuais de segurança dos dispositivos geralmente fornecem um procedimento mínimo de teste de comprovação e uma abrangência de teste de comprovação. Esses documentos oferecem apenas orientações, não incluindo todas as etapas de teste necessárias para um procedimento de teste de comprovação completo. Outros tipos de análise de falhas, como a análise de árvore de falhas e a manutenção centrada na confiabilidade, também são utilizados para analisar falhas perigosas.
Os testes de comprovação podem ser divididos em testes funcionais completos (de ponta a ponta) ou testes funcionais parciais (Figura 3). Os testes funcionais parciais são comumente realizados quando os componentes do SIF possuem intervalos de teste diferentes nos cálculos do SIL que não coincidem com as paradas programadas ou manutenções programadas. É importante que os procedimentos de teste de comprovação funcional parcial se sobreponham, de forma que, juntos, testem toda a funcionalidade de segurança do SIF. Mesmo com testes funcionais parciais, recomenda-se que o SIF passe por um teste de comprovação inicial de ponta a ponta e por testes subsequentes durante as manutenções programadas.
Os testes de prova parcial devem ser somados. Figura 3: Os testes de prova parcial combinados (embaixo) devem cobrir todas as funcionalidades de um teste de prova funcional completo (em cima).
Figura 3: Os testes de prova parcial combinados (embaixo) devem abranger todas as funcionalidades de um teste de prova funcional completo (em cima).
Um teste de comprovação parcial testa apenas uma porcentagem dos modos de falha de um dispositivo. Um exemplo comum é o teste de válvula de curso parcial, onde a válvula é movida uma pequena quantidade (10-20%) para verificar se não está travada. Este teste tem uma cobertura de comprovação menor do que o teste de comprovação no intervalo de teste primário.
Os procedimentos de teste de comprovação podem variar em complexidade, dependendo da complexidade do SIF (Sistema Integrado de Instrumentação) e da filosofia de procedimentos de teste da empresa. Algumas empresas elaboram procedimentos de teste detalhados, passo a passo, enquanto outras utilizam procedimentos bastante concisos. Referências a outros procedimentos, como uma calibração padrão, são por vezes utilizadas para reduzir o tamanho do procedimento de teste de comprovação e para ajudar a garantir a consistência nos testes. Um bom procedimento de teste de comprovação deve fornecer detalhes suficientes para garantir que todos os testes sejam realizados e documentados corretamente, mas não tantos detalhes a ponto de levar os técnicos a quererem pular etapas. A assinatura do técnico responsável pela execução da etapa de teste, após a conclusão, pode ajudar a garantir que o teste seja realizado corretamente. A aprovação do teste de comprovação concluído pelo Supervisor de Instrumentação e pelos representantes de Operações também enfatizará a importância e assegurará a conclusão adequada do teste.
O feedback dos técnicos deve sempre ser incentivado para ajudar a aprimorar o procedimento. O sucesso de um procedimento de teste de comprovação depende em grande parte das habilidades do técnico, portanto, um esforço colaborativo é altamente recomendado.
A maioria dos testes de comprovação é normalmente realizada offline durante uma parada programada ou manutenção programada. Em alguns casos, pode ser necessário realizar os testes de comprovação online, com o equipamento em operação, para atender aos cálculos de SIL ou outros requisitos. Os testes online exigem planejamento e coordenação com a área de Operações para que sejam realizados com segurança, sem interrupções no processo e sem causar desligamentos indevidos. Basta um único desligamento indevido para comprometer toda a segurança do equipamento. Durante esse tipo de teste, quando o SIF não está totalmente disponível para executar sua função de segurança, a norma 61511-1, Cláusula 11.8.5, estabelece que “Medidas compensatórias que garantam a continuidade da operação segura devem ser fornecidas de acordo com 11.3 quando o SIS estiver em bypass (reparo ou teste)”. Um procedimento de gerenciamento de situações anormais deve acompanhar o procedimento de teste de comprovação para garantir que ele seja realizado corretamente.
Um SIF (Sistema Integrado de Fluxo) é normalmente dividido em três partes principais: sensores, controladores lógicos e elementos finais. Também costumam existir dispositivos auxiliares associados a cada uma dessas três partes (por exemplo, barreiras IS, amperímetros de disparo, relés de interposição, solenoides, etc.) que também devem ser testados. Aspectos críticos dos testes de comprovação de cada uma dessas tecnologias podem ser encontrados na barra lateral "Testando sensores, controladores lógicos e elementos finais" (abaixo).
Algumas tecnologias são mais fáceis de testar do que outras. Muitas tecnologias modernas e algumas mais antigas de medição de vazão e nível se enquadram na categoria mais difícil. Entre elas, podemos citar os medidores de vazão Coriolis, medidores de vórtice, medidores magnéticos, radares de fluxo aéreo, medidores de nível ultrassônicos e interruptores de processo in situ. Felizmente, muitas dessas tecnologias agora possuem diagnósticos aprimorados que permitem testes mais eficientes.
A dificuldade de realizar testes de comprovação de um dispositivo desse tipo em campo deve ser considerada no projeto do SIF. É fácil para a engenharia selecionar dispositivos SIF sem considerar seriamente o que seria necessário para testá-los, já que não serão eles que realizarão os testes. Isso também se aplica aos testes de curso parcial, uma prática comum para melhorar a probabilidade média de falha sob demanda (PFDavg) de um SIF, mas que posteriormente a equipe de Operações da planta pode não querer realizar, e muitas vezes não o fará. Sempre garanta a supervisão da planta no projeto dos SIFs em relação aos testes de comprovação.
O teste de comprovação deve incluir uma inspeção da instalação do SIF e os reparos necessários para atender à norma 61511-1, Cláusula 16.3.2. Deve haver uma inspeção final para garantir que tudo esteja devidamente instalado e uma dupla verificação de que o SIF foi recolocado em serviço corretamente.
A elaboração e implementação de um bom procedimento de teste é uma etapa importante para garantir a integridade do SIF (Sistema Integrado de Segurança) ao longo de sua vida útil. O procedimento de teste deve fornecer detalhes suficientes para assegurar que os testes necessários sejam realizados e documentados de forma consistente e segura. Falhas perigosas não testadas por meio de testes de comprovação devem ser compensadas para garantir que a integridade de segurança do SIF seja adequadamente mantida durante toda a sua vida útil.
Elaborar um bom procedimento de teste de comprovação exige uma abordagem lógica para a análise de engenharia das potenciais falhas perigosas, a seleção dos meios e a descrição das etapas do teste de comprovação que estejam dentro das capacidades de teste da planta. Ao longo do processo, obtenha o apoio de todos os níveis da planta para o teste e treine os técnicos para realizar e documentar o teste de comprovação, bem como para que compreendam a importância do mesmo. Escreva as instruções como se você fosse o técnico de instrumentação que terá que realizar o trabalho e como se vidas dependessem da execução correta do teste, porque de fato dependem.
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
Um SIF (Sistema Integrado de Fluxo) é normalmente dividido em três partes principais: sensores, controladores lógicos e elementos finais. Também costumam existir dispositivos auxiliares que podem ser associados a cada uma dessas três partes (por exemplo, barreiras IS, amperímetros de disparo, relés de interposição, solenoides, etc.) e que também devem ser testados.
Testes de comprovação do sensor: O teste de comprovação do sensor deve garantir que o sensor consiga detectar a variável de processo em toda a sua faixa e transmitir o sinal correto para o solucionador lógico do SIS para avaliação. Embora não seja uma lista exaustiva, alguns dos aspectos a serem considerados na criação da parte do sensor do procedimento de teste de comprovação são apresentados na Tabela 1.
Teste de comprovação do controlador lógico: Quando o teste de comprovação de todas as funções é realizado, a função do controlador lógico na execução da ação de segurança do SIF e ações relacionadas (por exemplo, alarmes, reinicialização, bypass, diagnósticos do usuário, redundâncias, IHM, etc.) são testadas. Testes de comprovação de funções parciais ou fragmentadas devem realizar todos esses testes como parte dos testes de comprovação individuais e sobrepostos. O fabricante do controlador lógico deve ter um procedimento de teste de comprovação recomendado no manual de segurança do dispositivo. Caso contrário, e como mínimo, a alimentação do controlador lógico deve ser reinicializada e os registros de diagnóstico, luzes de status, tensões de alimentação, links de comunicação e redundância do controlador lógico devem ser verificados. Essas verificações devem ser feitas antes do teste de comprovação de todas as funções.
Não presuma que o software é bom para sempre e que a lógica não precisa ser testada após o teste inicial de comprovação, pois alterações e atualizações de software e hardware não documentadas, não autorizadas e não testadas podem se infiltrar nos sistemas ao longo do tempo e devem ser consideradas em sua filosofia geral de testes de comprovação. O gerenciamento de alterações, a manutenção e os registros de revisão devem ser revisados para garantir que estejam atualizados e mantidos adequadamente e, se possível, o programa aplicativo deve ser comparado ao backup mais recente.
Deve-se também ter o cuidado de testar todas as funções auxiliares e de diagnóstico do solucionador de lógica do usuário (por exemplo, mecanismos de vigilância, links de comunicação, dispositivos de segurança cibernética, etc.).
Teste de comprovação do elemento final: A maioria dos elementos finais são válvulas; no entanto, partidas de motores de equipamentos rotativos, inversores de frequência e outros componentes elétricos, como contatores e disjuntores, também são usados como elementos finais e seus modos de falha devem ser analisados e testados quanto à comprovação.
Os principais modos de falha das válvulas são travamento, tempo de resposta muito lento ou muito rápido e vazamento, todos afetados pela interface do processo operacional da válvula no momento do disparo. Embora testar a válvula em condições operacionais seja o cenário ideal, a área de Operações geralmente se opõe ao disparo do SIF (Sistema Integrado de Controle) enquanto a planta está em operação. A maioria das válvulas SIS (Sistema Integrado de Controle) é normalmente testada com a planta parada e com pressão diferencial zero, que é a condição operacional menos exigente. O usuário deve estar ciente da pressão diferencial operacional no pior cenário e dos efeitos de degradação na válvula e no processo, que devem ser considerados no projeto e dimensionamento da válvula e do atuador.
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).
A temperatura ambiente também pode afetar as cargas de atrito das válvulas, de modo que testar válvulas em clima quente geralmente resulta na menor carga de atrito em comparação com a operação em clima frio. Consequentemente, deve-se considerar a realização de testes de desempenho das válvulas em temperatura constante para fornecer dados consistentes para testes inferenciais na determinação da degradação do desempenho da válvula.
Válvulas com posicionadores inteligentes ou controladores digitais geralmente possuem a capacidade de gerar um perfil de desempenho que pode ser usado para monitorar a degradação da válvula. Um perfil de desempenho inicial pode ser solicitado como parte do seu pedido de compra ou você pode criar um durante o teste de comprovação inicial para servir como referência. O perfil de desempenho deve ser obtido tanto na abertura quanto no fechamento da válvula. O diagnóstico avançado da válvula também deve ser utilizado, se disponível. Isso pode ajudar a identificar se o desempenho da válvula está se deteriorando, comparando os perfis de desempenho e os diagnósticos dos testes de comprovação subsequentes com o perfil de desempenho inicial. Esse tipo de teste pode compensar a ausência de testes da válvula nas piores condições de operação.
A assinatura da válvula durante um teste de comprovação também pode registrar o tempo de resposta com marcações de tempo, eliminando a necessidade de um cronômetro. Um tempo de resposta maior indica deterioração da válvula e aumento da carga de atrito necessária para movimentá-la. Embora não existam normas que regulem as alterações no tempo de resposta da válvula, um padrão negativo de mudanças entre os testes de comprovação indica a potencial perda da margem de segurança e do desempenho da válvula. Os testes de comprovação de válvulas SIS modernas devem incluir a assinatura da válvula como uma boa prática de engenharia.
A pressão de alimentação de ar comprimido da válvula deve ser medida durante um teste de funcionamento. Embora a mola da válvula de retorno por mola seja responsável pelo fechamento da válvula, a força ou torque envolvido é determinado pela compressão da mola pela pressão de alimentação da válvula (de acordo com a Lei de Hooke, F = kX). Se a pressão de alimentação for baixa, a mola não se comprimirá tanto, resultando em menos força disponível para movimentar a válvula quando necessário. Embora não seja exaustiva, a Tabela 2 apresenta alguns dos aspectos a serem considerados na elaboração da parte do procedimento de teste de funcionamento da válvula.
Data da publicação: 13/11/2019