La importancia de la verificación y validación en la seguridad de las máquinas

03.21.2024

En esta parte final de nuestra serie sobre seguridad de máquinas, nos centramos en las etapas de verificación y validación del ciclo de vida de la seguridad de las máquinas.

 

Durante una evaluación de riesgos de seguridad de la máquina (SRA), se evalúan los peligros y los riesgos potenciales y se determinan las formas de mitigarlos. Esta información se utiliza para formular una especificación de requisitos de seguridad (SRS) que ayuda a un diseñador a comprender cómo incorporar las medidas de seguridad necesarias en el sistema. Pero, ¿cómo saber si se diseñó la máquina de forma correcta para cumplir con los requisitos de la SRA? ¿Cómo saber si se construyó con las especificaciones adecuadas? Las dos etapas principales durante el ciclo de vida de la seguridad de la máquina que a menudo se pasan por alto son la verificación y la validación.

Verificación

Con la verificación se determina si el diseño de la máquina cumple con los requisitos de la SRA y considera todos los detalles de la SRS. Este paso garantiza que lo que se está construyendo sea seguro y no requiera una costosa actualización en el futuro.

En el proceso de verificación, se examinan todos los elementos de la SRS (funciones de seguridad, descripciones de lo que cubre el diagnóstico, eventos de activación, respuesta del sistema, estado seguro del sistema y exclusiones de fallas) para determinar si se alcanzó o superó el nivel de rendimiento requerido identificado en la SRA.

También se necesita un esquema de los componentes de la máquina y una lista de materiales (BOM) para comprender el diseño. Ciertos diseños de componentes pueden tener fallas ocultas que reducen de manera drástica la confiabilidad del sistema de seguridad.

Existen cuatro funciones clave del nivel de rendimiento que se verifican en este proceso:

Fiabilidad de los componentes: el tiempo medio entre fallos peligrosos (MTTF_d) es el valor que se utiliza para calcular el nivel de rendimiento. Los componentes certificados son probados por un laboratorio de pruebas reconocido a nivel nacional (NRTL) para determinar el número de ciclos que puede durar el componente. Si estás utilizando componentes no certificados, puede resultar difícil determinar su confiabilidad, lo que agrega más complejidad al diseño y al costo.

Estructura: la arquitectura de las funciones relacionadas con la seguridad del sistema de control. Existen cinco estructuras diferentes para el diseño del sistema de control: B, 1, 2, 3 o 4. Con cada categoría, el nivel de seguridad mejora. Un sistema de categoría B es muy básico, como encender un interruptor de luz. Un sistema de categoría 4 es totalmente redundante y puede responder de manera segura y eficiente durante un evento de falla. Por ejemplo, si falla el enclavamiento de una puerta, se consideraría un sistema de categoría 4.

Cobertura de diagnóstico: la capacidad del sistema para detectar el estado de un sistema de seguridad, incluida una falla. ¿Es capaz de detectar cuándo ha fallado un componente?

Diseño: la responsabilidad de identificar las causas comunes de la falla y las medidas de precaución tomadas en la fase de diseño. Esto garantiza que se hayan seguido las buenas prácticas de ingeniería.

Durante este proceso, también es fundamental tener en cuenta la cantidad de operaciones y el tiempo entre ciclos. Por ejemplo, si instalas una puerta de seguridad, ¿cuántas veces se usará durante un período de tiempo específico? Es importante diseñar el sistema para que coincida con la cantidad de operaciones que requiere. Si el tiempo de ciclo es bajo, podría resultar en mayores tiempos de misión. Plantéate la pregunta: "¿durante cuánto tiempo se garantiza que la función de seguridad sea segura?" En lugar de ciclar los componentes de seguridad, puedes ciclar los componentes que no son de seguridad para extender el tiempo de la misión.

Lo ideal es que el proceso de verificación se realice en la revisión del diseño al 60 %, al 75 % y en el diseño final. El uso de este cronograma da tiempo para abordar los problemas que surjan y evaluar los cambios necesarios antes de la instalación. Esto evitará que los costos aumenten.

Para completar el proceso de verificación, necesitas un ingeniero de seguridad certificado que tenga conocimiento de las normas de la industria ISO 13849-1-2. Las verificaciones pueden realizarse de forma manual o con una herramienta como SISTEMA, un programa de software para la evaluación de los controles de la máquina relacionados con la seguridad. Al igual que en una evaluación de riesgos, debes disponer de documentación detallada de la verificación para demostrar que el diseño cumple con los requisitos.

Validación

Una vez que hayas verificado que la máquina se diseñó de manera correcta, debes determinar si se construyó de manera correcta. Esto incluye revisar la SRS, verificar todos los cables, programar y activar todas las funciones de seguridad para validar que funcionan como corresponde. Además, en esta etapa se introducen fallas en el sistema para ver si el sistema responde según lo diseñado.

Lo ideal es que la validación se complete durante las pruebas de aceptación en fábrica (FAT). Es más fácil reparar una máquina mientras aún está en el sitio del constructor, que cuando ya está en el piso de la facilidad. Debido a los largos plazos de entrega de los componentes, es muy importante cumplir con los objetivos de las revisiones de verificación y validación.

La etapa de validación es la última parte del proceso antes de instalar la máquina. Una vez instalada, es más costoso realizar cambios.

Durante una FAT, un buen diseñador incluirá no solo una lista de verificación de FAT, sino también una lista de verificación de validación de seguridad.

Una lista de verificación de validación de seguridad podría incluir las siguientes preguntas:

• ¿Está programado de manera correcta el controlador de seguridad?
• ¿Elegiste las tarjetas de entrada correctas y la configuración que corresponde para esas tarjetas?
• ¿Están cableadas las funciones de seguridad de acuerdo con los planos validados?
• ¿Has cambiado componentes debido a los plazos de entrega más largos? Si es así, ¿recalculaste cómo esos componentes podrían afectar al sistema?
• ¿Son correctas las configuraciones de las unidades y los relés?
• ¿El tiempo de reacción de la máquina es inferior al calculado anteriormente?
• ¿Las funciones de seguridad responden según lo previsto?
• ¿Las funciones de seguridad siguen respondiendo según lo previsto cuando se introduce una falla?

Retorno de la inversión en verificación y validación

Las etapas de verificación y validación son pasos fundamentales en el ciclo de vida de la seguridad de la máquina. Una planificación adecuada permite una instalación y un arranque rentables y sin problemas. Detectar errores durante la fase de diseño ahorra tiempo y dinero, además de reducir la complejidad.

Ten la tranquilidad de saber que tus máquinas se han construido pensando en la seguridad y que funcionan según lo previsto. Nuestros ingenieros de seguridad certificados conocen la industria para guiarte a través de todo el ciclo de vida de seguridad de la máquina. Contáctanos hoy mismo.

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