¿En qué consiste la Seguridad Funcional o Functional Safety?

En espacios públicos, fábricas, oficinas u hogares; estamos rodeados de un número creciente de dispositivos y sistemas eléctricos y electrónicos. Muchos de ellos podrían causar daños a los seres humanos, a otros animales o al medio ambiente si no tuvieran mecanismos de seguridad integrados que se activen exactamente cuando sea necesario para reducir los riesgos potenciales a un nivel tolerable.

Función segura de un dispositivo o sistema

La Seguridad Funcional es parte de la seguridad general de un sistema o equipo y, generalmente se enfoca en la electrónica y su software asociado. Examina aspectos de seguridad relacionados con la función de un dispositivo o sistema y asegura que funciona correctamente en respuesta a las órdenes que recibe. Desde un punto de vista más genérico, la Seguridad Funcional identifica condiciones, situaciones o eventos potencialmente peligrosos que podrían resultar en un accidente que podría dañar a alguien o destruir algo. Activa y mecaniza acciones correctivas o preventivas para evitar o reducir el impacto de un accidente.

Por ejemplo, cuando entramos en un tren desde el andén, deseamos que las puertas no se cierren intempestivamente sin avisar, sino que se mantengan abiertas un tiempo suficiente para poder entrar al tren y que, cuando empiezan a cerrarse, haya avisos de tipo acústico luminoso. Poniendo casos más exóticos, lo mismo ocurre cuando nos resbalamos de una moto acuática o volcamos con un cortador de césped: los mecanismos de seguridad incorporados en estos equipos los apagarán a tiempo para evitar que seamos atropellados y/o lesionados.

El complejo concepto de la tolerancia al riesgo

El objetivo de la Seguridad Funcional es reducir el riesgo a un nivel tolerable y reducir su impacto negativo; sin embargo y siempre hay que tenerlo en cuenta y aceptarlo, no existe el riesgo cero. Las Seguridad Funcional mide el riesgo a partir de dos parámetros básicos: la probabilidad de que ocurra un evento determinado y la gravedad de este; en otras palabras: cuánto daño podría causar.

Los sistemas eléctricos, electrónicos o electrónicos programables (E / E / PE) realizan multitud de funciones de seguridad. El desafío es diseñar sistemas de seguridad de tal manera que se eviten fallos peligrosos o se controlen cuando surjan: EVITAR o PREVENIR RIESGOS y CONTROLARLOS CUANDO APAREZCAN: Este es el concepto principal del Functional Safety. 

Estos sistemas suelen ser complejos, lo que hace imposible en la práctica determinar por completo todos los fallos potenciales, pero un proceso de validación robusto y tan extenso y detallado como la aplicación lo requiera, son esenciales para descartar tantos como sea posible.

La Seguridad Funcional está en todas partes

El concepto se aplica a la vida cotidiana y a todas las industrias que se pueda imaginar. Prueba de ellos es que los Ingenieros de Leedeo Engineering han ejecutado proyectos en más de una docena de industrias. Es fundamental, para la mayoría de los sistemas relacionados con la seguridad. La industria del petróleo y el gas, las plantas nucleares, el sector de fabricación de bienes de consumo, el automóvil, dispositivos médicos y, como no el transporte, dependen en gran medida de la Seguridad Funcional para lograr la seguridad en áreas donde el funcionamiento de los equipos puede dar lugar a peligros.

Automoción: algunos ejemplos

En el automóvil, la Seguridad Funcional garantizan, por ejemplo, que los air-baigs se desplieguen instantáneamente durante el impacto para protegernos frente a un accidente, pero no cuando simplemente está conduciendo. Controla el inyector de combustible para asegurarse de que nuestro automóvil no acelera cuando no dimos la orden; asegura que los frenos ABS se activen cuando sea necesario y no se activen cuando no lo solicitamos. Cuando nuestros hijos tienen las manos en la ventana trasera eléctrica que está cerrando, los protocolos de Seguridad Funcional garantizan que esta resistencia evite que la ventana le corte los dedos. La Seguridad Funcional garantiza el correcto funcionamiento de toda la electrónica que funciona de un coche y su software de control.

Transporte: algunos ejemplos

Cuando se sube a un tren, metro o teleférico, la Seguridad Funcional garantiza que las puertas se cierren antes de que el vehículo salga y que no se abran mientras está en movimiento. También garantiza que el sistema de señalización ferroviario permite el movimiento seguro de los trenes por la infraestructura ferroviaria.

La aviación se encuentra entre las industrias más seguras del mundo y aplica la Seguridad Funcional en muchas áreas, incluido, por ejemplo, el sistema de control de vuelo automatizado. El sistema de piloto automático de dos ejes controla el cabeceo y balanceo de la aeronave y controla el rumbo y la altitud, los cuales están programados para respetar ciertos parámetros de Seguridad Funcional, activando alarmas y otras medidas cuando se infringen.

Health care: algunos ejemplos

En el ámbito sanitario, la presencia o ausencia de protocolos de Seguridad Funcional puede significar la diferencia entre la vida y la muerte de un paciente. Además de los aspectos eléctricos o mecánicos que afectan la seguridad, la Seguridad Funcional garantiza que un aparato determinado funcione correctamente en respuesta a las entradas. Por ejemplo, si una bomba de infusión no funciona correctamente, los protocolos de Seguridad Funcional garantizarán que se activen las alarmas para señalar el mal funcionamiento y, si es relevante, que la bomba esté desactivada para proteger al paciente de daños por sobredosificación. Un conjunto diferente de protocolos de seguridad garantiza que un paciente que se somete a radioterapia contra el cáncer solo reciba exactamente la dosis programada de radiación gamma, nada más.

Manufacturing: algunos ejemplos

La Seguridad Funcional es el mejor mecanismo para reducir los riesgos inherentes en los procesos industriales peligrosos tanto dentro de una fábrica o planta química. Un mecanismo de cierre automático de la válvula asegurará que los productos químicos peligrosos se mezclen exactamente en las cantidades requeridas. Un indicador de carga segura de la grúa evitará que la sobrecarga colapse la grúa y mate a trabajadores o transeúntes inocentes. Los sensores o barreras láser apagarán automáticamente un robot cuando un ser humano o un objeto ingrese a su rango de actividad, previniendo lesiones o evitando daños potencialmente costosos a la maquinaria. Una válvula de presión se abrirá o cerrará con precisión cuando se le indique electrónicamente que lo haga. Cuando tales dispositivos de seguridad no funcionan como deberían, por ejemplo, durante la perforación de petróleo en aguas profundas o durante el llenado de un tanque químico, pueden producirse desastres importantes.

Generación de energía: algunos ejemplos

Dondequiera que haya electricidad, la Seguridad Funcional, seguro, estará muy cerca. Cuando golpean vientos huracanados, una turbina eólica debe ser capaz de detectarlo y entrar en modos especiales de funcionamiento que garanticen la integridad de los elementos del sistema mecánico, que podrían llegar a ser de daños o destrucción de diferentes sistemas debido a giros excesivos en cuanto a velocidad. Cuando los niveles de vibración en una turbina de gas exceden un cierto límite, un mecanismo de apagado automático evitará su desintegración y evitará lesiones a los trabajadores circundantes.

Genéricamente y transversal en cualquier industria, por tanto, muchos sistemas están diseñados para prevenir automáticamente fallos peligrosos o para controlarlos cuando surjan. Tales fallas pueden surgir, por ejemplo, de:

• Fallos aleatorios o sistemáticos de hardware o software.
• Error humano.
• Circunstancias ambientales como, por ejemplo, temperatura, clima, interferencias electromagnéticas o fenómenos mecánicos.
• Pérdida de suministro eléctrico u otras perturbaciones.
• Especificaciones incorrectas del sistema tanto hardware como software.
• Omisiones en las especificaciones de los requisitos de seguridad (por ejemplo, falta de implementación de todas las funciones de seguridad relevantes en línea con los diferentes modos de operación).

Los llamados sistemas relacionados con la seguridad eléctricos, electrónicos o programables (E / E / PE) cubren todas las partes de un dispositivo o sistema que llevan a cabo funciones de seguridad automatizadas. Esto incluye, desde sensores, pasando por la lógica de control y los sistemas de comunicación, hasta los actuadores finales, incluidas las acciones críticas de un operador humano y las condiciones ambientales.

Muchos sistemas relacionados con la seguridad que habrían utilizado tecnología electromecánica ahora utilizan electrónica programable. Dispositivos como microcontroladores, controladores lógicos programables (PLC) y sistemas de comunicación digital (por ejemplo, sistemas de bus) son parte de esta tendencia. Sin duda la tecnología de los semiconductores, como los circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC), los microprocesadores y los sensores, transmisores y actuadores inteligentes, se están integrando cada vez más en productos y sistemas. Desde un punto de vista conceptual, es importante entender que la gran diferencia entre estos equipos y los que formaban sistemas de seguridad hasta mediados del siglo XX, es que estos incorporan la programación mediante software. Esto es una macrotendencia en el desarrollo de productos y sistemas, que sólo irá aumentando y aumentando en los próximos años.

La Seguridad Funcional y las personas que interactúan con los sistemas que diseñamos

A medida que se integran cada vez más máquinas en los procesos de automatización industrial y logística, movilidad y atención médica, aumenta la necesidad de garantizar procedimientos seguros para las personas que trabajan e interactúan con máquinas. El Internet de las cosas (IoT), el big data, la robótica avanzada y especialmente la inteligencia artificial (IA) están transformando la conexión entre los sistemas electrotécnicos y las personas. Si bien la IA puede mejorar drásticamente la eficiencia, por ejemplo, en los lugares de trabajo y puede aumentar la capacidad del desempeño humano, surge la pregunta: ¿las máquinas se volverán super inteligentes y llevarán a los humanos a perder el control eventualmente?

Aunque la probabilidad de un escenario de este tipo con posibles riesgos adicionales está sujeta a debate, sabemos que las consecuencias imprevistas para los humanos siempre surgen cuando se introduce una nueva tecnología. En consecuencia, más que en cualquier otro momento del pasado, es fundamental garantizar que la seguridad humana se sitúe en el centro de la nueva relación hombre-máquina.

En paralelo, dado que los seres humanos continúan desempeñando un papel importante en la causa de accidentes, ya sea en las etapas de diseño y planificación o durante la ejecución del trabajo, cualquier esfuerzo para mejorar la seguridad en la colaboración hombre-máquina debe centrarse específicamente en el comportamiento humano: el famoso factor humano. Y aunque el futuro difícilmente puede predecirse con precisión, las mega tendencias tecnológicas, sociales y legislativas impactarán claramente en el futuro del trabajo y la seguridad.

De forma muy resumida creemos que...

1. Deben establecerse metas sociales que apunten a lograr tanto la seguridad como la eficiencia, pasando de un modelo de seguridad basado en la separación del hombre y la máquina a uno en el que la seguridad se logre mediante la cooperación hombre-máquina.
2. Se debe considerar la posibilidad de que los humanos no sean el componente "más inteligente" en un nuevo sistema de colaboración humano-máquina. Debería elaborarse un nuevo concepto de seguridad mediante el desarrollo de la tecnología y la reconfiguración del lugar del hombre en el sistema.
3. La medición de los resultados de seguridad ha formado una parte clave de los sistemas de gestión de seguridad durante muchos años, con un enfoque en las estadísticas de incidentes. Sin embargo, se podría adoptar un enfoque más proactivo y con visión de futuro mediante la introducción de indicadores "adelantados" en el cálculo.
4. Los organismos de normalización deben ampliar y profundizar su enfoque holístico de la seguridad. Esto requerirá incorporar no solo la experiencia técnica tradicional, sino también los conocimientos recopilados en los campos de la psicología de la seguridad, la sociología y el comportamiento humano. En otras palabras, se recomienda que en el desarrollo de futuras normas de seguridad, se preste una atención clara a los factores no técnicos.

En Leedeo Engineering, somos especialistas en el desarrollo de proyectos de Seguridad Funcional o Functional Safety, dando soporte a cualquier nivel requerido a las tareas RAM y de Safety.