SIL: o que é Safety Integrity Level, como definir e verificar o nível de integridade de segurança

Entenda o que é SIL, PFDavg, RRF, SIF, determinação e verificação, proof test, arquitetura, SRS, validação e governança segundo a IEC 61511.

Confira!

Safety Integrity Level (SIL) é uma medida discreta do nível de integridade requerido ou alcançado por uma função instrumentada de segurança, usada para relacionar a redução de risco necessária ao desempenho que essa função deve demonstrar ao longo de seu ciclo de vida. Em aplicações de processo, SIL deve ser entendido no contexto de Segurança Funcional e da IEC 61511: primeiro se identifica o risco e se determina quanta redução adicional é necessária; depois essa necessidade é transformada em requisitos de uma Safety Instrumented Function (SIF); por fim, o projeto precisa ser verificado e validado para demonstrar que a função implementada atende ao nível requerido. Por isso, “ter um PLC SIL 3” não significa que uma função completa seja SIL 3.

O que é SIL

SIL significa Safety Integrity Level, ou Nível de Integridade de Segurança. O conceito é utilizado em normas de Segurança Funcional para classificar requisitos de desempenho associados a funções de segurança.

Na indústria de processo, a IEC 61511 estabelece requisitos para especificação, projeto, instalação, operação e manutenção de Safety Instrumented Systems (SIS), tendo como base a IEC 61508. O SIL aparece dentro desse ciclo como uma forma de expressar a integridade requerida para determinadas Safety Instrumented Functions.

A palavra-chave é função. SIL não deve ser tratado como uma etiqueta genérica da planta, do painel ou de um equipamento isolado.

SIL é propriedade da SIF, não do equipamento isolado

Uma Safety Instrumented Function normalmente envolve toda a cadeia necessária para detectar uma condição perigosa e levar o processo a um estado seguro:

• sensor ou conjunto de sensores;
• lógica ou logic solver;
• elemento final, como válvula, contator, atuador ou sistema de parada;
• alimentação e utilidades associadas;
• lógica de aplicação;
• diagnósticos;
• procedimentos de teste e manutenção.

Um transmissor certificado para determinado nível ou um Safety PLC com capacidade declarada é apenas parte da evidência. A função completa precisa atender aos requisitos de integridade, arquitetura, independência, aplicação, teste e gestão definidos para o cenário.

Segurança Funcional e Segurança de Processo

Segurança Funcional é a parte da segurança que depende do funcionamento correto de sistemas e funções de proteção. Em processo industrial, ela se integra a uma estratégia mais ampla que pode incluir projeto inerentemente seguro, contenção, alívio, procedimentos, proteção passiva, alarmes, SIS e resposta de emergência.

A IEC TR 61511-0 destaca que a segurança de processo deve priorizar processos inerentemente seguros quando possível e utilizar sistemas de proteção quando a eliminação do perigo não for prática ou suficiente.

Portanto, SIL não deve ser a primeira resposta a qualquer risco. Ele aparece quando a análise demonstra a necessidade de uma função instrumentada com redução de risco específica.

Como nasce um requisito SIL

O requisito não deveria começar pela escolha de hardware. Ele nasce da análise do cenário.

Um caminho típico envolve:

1. identificar perigos;
2. desenvolver cenários de risco;
3. avaliar consequências e frequência;
4. considerar camadas de proteção existentes;
5. determinar o risco residual ou gap de redução;
6. decidir quais medidas adicionais são apropriadas;
7. quando uma SIF é necessária, atribuir o SIL requerido.

Métodos como LOPA podem ser utilizados para apoiar essa determinação em aplicações de processo.

SIL requerido não é SIL verificado

Essa distinção é essencial.

SIL requerido representa o desempenho que a SIF precisa atingir para fornecer a redução de risco definida pela análise.

SIL verificado representa a conclusão de que o projeto proposto, dentro das premissas de arquitetura, taxas de falha, intervalos de teste, cobertura de diagnóstico, reparo e demais fatores, é capaz de atingir o requisito.

Depois disso ainda existe a validação, que verifica se a função instalada e implementada atende aos requisitos funcionais e de integridade no contexto real de aplicação.

Misturar essas etapas leva a conclusões como “a LOPA deu SIL 2, portanto o sistema é SIL 2”, o que não é tecnicamente correto.

Relação entre SIL e redução de risco

SIL está relacionado à probabilidade de falha perigosa da função e, portanto, ao fator de redução de risco que ela pode oferecer dentro das condições de aplicação.

Em modo de baixa demanda, utiliza-se tipicamente a Probability of Failure on Demand average (PFDavg). Em aplicações de alta demanda ou contínuas, o tratamento é associado à frequência/probabilidade de falha perigosa por unidade de tempo conforme a estrutura normativa aplicável.

O importante para a engenharia é compreender que um SIL mais alto exige desempenho mais rigoroso, mas não deve ser escolhido como “margem de segurança” sem análise. Requisitos excessivos podem aumentar complexidade, custo, manutenção e dificuldade de validação sem necessariamente melhorar a arquitetura global de risco.

Faixas de PFDavg em baixa demanda

Para funções operando em modo de baixa demanda, as faixas tradicionalmente associadas aos níveis de integridade são expressas por ordens de grandeza de PFDavg.

SIL	Faixa de PFDavg	Redução de risco aproximada associada
SIL 1	≥ 10⁻² e < 10⁻¹	> 10 a ≤ 100
SIL 2	≥ 10⁻³ e < 10⁻²	> 100 a ≤ 1.000
SIL 3	≥ 10⁻⁴ e < 10⁻³	> 1.000 a ≤ 10.000

Esses intervalos ajudam a interpretar o requisito, mas não substituem a verificação da função. A redução real depende da arquitetura e das premissas de ciclo de vida.

Em indústria de processo, requisitos muito elevados devem acender uma pergunta de engenharia: é possível reduzir o risco por outras camadas, alterar o processo ou eliminar dependências antes de concentrar toda a redução em uma única SIF?

PFDavg

PFDavg representa a probabilidade média de uma função falhar perigosamente quando demandada. Para uma SIF em baixa demanda, ela é uma das métricas centrais da verificação de SIL.

O valor não depende apenas do “SIL do equipamento”. Entre os fatores relevantes estão:

• taxas de falha perigosas;
• fração de falhas detectadas e não detectadas;
• arquitetura 1oo1, 1oo2, 2oo3 ou outra aplicável;
• intervalos de proof test;
• cobertura do proof test;
• tempo de reparo;
• diagnósticos;
• falhas de causa comum;
• bypasses;
• comportamento do elemento final;
• premissas de manutenção.

Risk Reduction Factor — RRF

O Risk Reduction Factor é uma forma intuitiva de interpretar a redução associada a uma camada ou função. Em um tratamento simplificado de baixa demanda, RRF está relacionado ao inverso da PFDavg.

Por exemplo, uma PFDavg de 10⁻² corresponde conceitualmente a uma redução de risco da ordem de 100. Isso não significa que qualquer dispositivo com essa característica possa ser inserido na arquitetura e automaticamente produzir esse RRF. A função precisa manter independência e desempenho como sistema completo.

Sensor, logic solver e elemento final contribuem para o resultado

A PFD da SIF resulta da contribuição das partes da cadeia e das dependências entre elas. Em muitas aplicações, elementos finais podem representar parcela relevante da indisponibilidade perigosa, porque estão sujeitos a mecanismos mecânicos, condições de processo, travamento, desgaste e testes imperfeitos.

Focar apenas no Safety PLC pode levar a uma arquitetura eletronicamente sofisticada e mecanicamente vulnerável.

Arquiteturas 1oo1, 1oo2 e 2oo3

A notação MooN descreve quantos canais precisam votar para que a função atue.

• 1oo1: um de um canal é suficiente;
• 1oo2: um de dois canais pode provocar a ação;
• 2oo3: dois de três canais são requeridos para a votação.

Redundância pode reduzir determinadas probabilidades de falha perigosa, mas também introduz complexidade, falhas comuns, manutenção adicional e possibilidade de trips espúrios. A arquitetura correta depende do requisito funcional, das restrições normativas, da disponibilidade desejada e da qualidade dos dados utilizados.

Hardware Fault Tolerance e restrições arquiteturais

Atingir uma PFD calculada não é a única condição relevante. Normas de Segurança Funcional também tratam restrições arquiteturais, tolerância a falhas, capacidades dos dispositivos e mecanismos sistemáticos.

Portanto, um cálculo numérico favorável não deve ser usado para contornar requisitos de arquitetura ou competência.

Falhas aleatórias x falhas sistemáticas

Falhas aleatórias de hardware podem ser tratadas por modelos probabilísticos. Falhas sistemáticas surgem de especificação, projeto, software, configuração, integração, procedimentos ou outras causas que não são adequadamente representadas apenas por taxas aleatórias.

Exemplos incluem:

• requisito incorreto;
• lógica implementada de forma errada;
• unidade de engenharia equivocada;
• setpoint incorreto;
• erro de programação replicado;
• teste de validação incompleto;
• manutenção com procedimento inadequado.

É por isso que Segurança Funcional é um problema de ciclo de vida e gestão, não apenas de confiabilidade de componentes.

Certificação de componente não certifica a SIF

Certificados de produtos ajudam a demonstrar capacidades e limites de uso, mas a responsabilidade da aplicação permanece.

Um sensor, logic solver ou elemento final pode possuir certificação ou dados apropriados para determinada aplicação e ainda ser usado de modo incompatível com o requisito da SIF.

Questões como intervalo de proof test, condições ambientais, arquitetura, diagnóstico, versão de firmware, configuração, restrições de uso e independência continuam relevantes.

Prior use e dados de campo

Em alguns contextos, experiência operacional comprovada pode apoiar justificativas de uso de equipamentos. Entretanto, “sempre usamos esse modelo” não equivale a evidência estruturada.

Dados precisam considerar população, horas de operação, modos de falha, condições de uso, qualidade do registro e similaridade da aplicação.

Proof test

Proof test é um teste periódico destinado a revelar falhas perigosas não detectadas que poderiam impedir a função de atuar quando demandada.

O intervalo entre testes influencia diretamente a PFDavg em muitas arquiteturas. Aumentar o intervalo pode degradar o desempenho; reduzir o intervalo pode aumentar esforço de manutenção e exposição operacional.

O intervalo deve ser uma decisão de engenharia conectada ao cálculo e à capacidade real da organização de executar o procedimento.

Proof Test Coverage — PTC

Nenhum teste deve ser assumido como capaz de revelar todas as falhas perigosas apenas porque existe uma folha de inspeção. Proof Test Coverage representa quanto do universo relevante de falhas é efetivamente detectado pelo procedimento.

Um teste superficial pode cumprir calendário sem restaurar a confiabilidade esperada.

A especificação deve definir método, instrumentos necessários, condições de processo, sequência, critérios de aceitação, restauração e evidências.

Diagnósticos e cobertura diagnóstica

Diagnósticos automáticos podem reduzir o tempo em que determinadas falhas permanecem ocultas, mas precisam ser avaliados quanto a cobertura, resposta, alarmes, reparo e independência.

Uma falha detectada que permanece meses sem correção não oferece o mesmo benefício de um diagnóstico associado a uma política efetiva de manutenção.

Falha de causa comum

Redundância não elimina falhas que atingem múltiplos canais simultaneamente.

Possíveis causas comuns incluem:

• mesma tomada de processo;
• mesmo impulso ou manifold;
• mesma alimentação;
• mesmo ambiente;
• mesma rota de cabo;
• mesma tecnologia sujeita ao mesmo mecanismo;
• mesma configuração incorreta;
• mesma equipe executando manutenção inadequada;
• mesma vulnerabilidade cibernética.

Modelos de verificação precisam considerar dependências de causa comum de forma compatível com a arquitetura.

Independência entre BPCS e SIS

Uma SIF utilizada para reduzir risco precisa possuir independência suficiente em relação ao evento iniciador e às camadas às quais foi atribuído crédito.

Se o BPCS causa o evento e a SIF compartilha sensor, lógica, comunicação ou elemento final de modo incompatível com a independência requerida, o benefício calculado pode não existir na prática.

Independência precisa ser definida em arquitetura, não apenas declarada no memorial.

Safety Requirements Specification — SRS

A Safety Requirements Specification transforma a análise de risco em requisitos de engenharia para o SIS e suas SIFs.

Uma SRS robusta deve definir, conforme aplicabilidade:

• identificação da SIF;
• perigo e cenário associado;
• SIL requerido;
• variáveis monitoradas;
• setpoints e tolerâncias;
• estado seguro;
• ação dos elementos finais;
• tempo de resposta;
• condições de reset;
• bypasses e permissivos;
• interfaces com BPCS e outros sistemas;
• requisitos de diagnóstico;
• intervalo e método de proof test;
• requisitos de operação e manutenção;
• critérios de validação.

A SRS é uma das principais pontes entre LOPA e projeto de automação.

Matriz de causa e efeito não substitui SRS

Uma Cause & Effect Matrix é excelente para representar relações entre causas e ações, mas normalmente não carrega todo o conjunto de requisitos necessário para governar Segurança Funcional.

Ela pode ser parte da SRS ou documento relacionado. O erro é reduzir a função de segurança a uma matriz de bits sem registrar premissas de desempenho e ciclo de vida.

Do SIL requerido à arquitetura

O desenvolvimento precisa traduzir requisitos em uma solução que satisfaça desempenho e restrições.

Essa visão evita tratar a verificação como simples consulta a um certificado de fabricante.

Verificação de SIL

A verificação demonstra, com método e dados documentados, que a SIF projetada atende aos requisitos de integridade aplicáveis.

Ela pode incluir cálculos de PFDavg ou métricas correspondentes, avaliação de arquitetura, falhas sistemáticas, restrições dos dispositivos e condições de uso.

A ISA mantém o relatório técnico ISA-TR84.00.02-2022 especificamente dedicado à verificação de SIL de SIFs, abordando falhas aleatórias e sistemáticas, probabilidades de falha e outros aspectos de desempenho.

Validação de Segurança Funcional

Verificação responde se o projeto atende aos requisitos definidos. Validação responde se a função implementada, instalada e configurada cumpre os requisitos de Segurança Funcional no contexto de aplicação.

A validação deve ser planejada antes dos testes e possuir critérios de aceitação claros.

Ela pode envolver:

• simulação de condições de disparo;
• verificação de setpoints;
• lógica e sequências;
• ação de elementos finais;
• tempo de resposta;
• comportamento em falhas;
• alarmes;
• bypass e reset;
• perda de energia ou utilidades;
• interfaces;
• registros e evidências.

FAT, SAT e validação não são sinônimos

FAT ocorre em ambiente de fábrica ou integração antes da instalação em campo. SAT verifica aspectos após instalação. A validação de Segurança Funcional possui objetivo normativo e funcional mais amplo e deve comprovar requisitos da SRS conforme o plano aplicável.

Um FAT bem executado reduz risco, mas não consegue comprovar todas as condições de campo.

Segurança Funcional durante operação

A SIF não “mantém SIL” por inércia. O desempenho depende de atividades ao longo da operação:

• proof tests no intervalo previsto;
• reparo de falhas;
• controle de bypasses;
• gestão de mudanças;
• investigação de falhas em demanda;
• controle de peças de reposição;
• gestão de versões e configuração;
• manutenção de competência;
• auditorias e avaliações periódicas.

Uma instalação que abandona essas práticas pode perder as premissas que sustentavam a verificação original.

Bypasses e overrides

Bypass pode ser necessário para teste ou manutenção, mas remove temporariamente uma camada de redução de risco. Por isso precisa ser controlado por autorização, prazo, registro, compensação quando necessária e restauração verificada.

Bypasses permanentes ou esquecidos são incompatíveis com a ideia de uma função cuja disponibilidade foi calculada sob premissas diferentes.

Management of Change

Qualquer alteração capaz de afetar a SIF deve passar por processo de gestão de mudanças.

Exemplos:

• alteração de setpoint;
• mudança de lógica;
• substituição de instrumento;
• troca de válvula;
• mudança de intervalo de teste;
• atualização de firmware;
• mudança de condições de processo;
• alteração de arquitetura ou comunicação;
• modificação de procedimento operacional.

O MOC deve avaliar impacto na análise de risco, SRS, verificação e validação.

Cibersegurança e Segurança Funcional

Sistemas instrumentados modernos utilizam ativos digitais. A ISA-84 e a IEC 61511 reconhecem a necessidade de tratar riscos de segurança cibernética dentro do ciclo de vida aplicável.

Cibersegurança não é calculada como “mais um SIL”. Ela deve proteger a integridade das funções, impedir alterações não autorizadas e preservar a independência e disponibilidade requeridas.

Isso inclui controle de acesso, gestão de configuração, redes, estações de engenharia, backups, patches e procedimentos de manutenção.

SIL em projetos brownfield

Modernizações trazem desafios adicionais. Muitas instalações possuem documentação incompleta, lógica modificada, equipamentos obsoletos e histórico de testes inconsistente.

Antes de declarar capacidade de uma SIF existente, pode ser necessário reconstruir:

• arquitetura As Built;
• lista de instrumentos;
• versões de hardware e software;
• lógica real;
• elementos finais;
• proof tests realizados;
• bypasses;
• falhas históricas;
• alterações de processo.

Esse trabalho pode começar como Engenharia Diagnóstica antes de evoluir para análise especializada de Segurança Funcional.

SIL em Procurement

Comprar “um SIS SIL 3” é uma especificação insuficiente. Procurement precisa partir das SIFs e dos requisitos de aplicação.

Uma especificação técnica deve esclarecer:

• escopo do fornecedor;
• SRS aplicável;
• hardware e software;
• documentos de Safety Manual;
• dados de falha e premissas;
• responsabilidades por cálculo;
• lógica de aplicação;
• FAT e SAT;
• validação;
• documentação final;
• treinamento;
• sobressalentes;
• suporte de ciclo de vida;
• gestão de versões.

A TBE deve comparar aderência técnica e não apenas o rótulo SIL do produto.

Design Review e Owner’s Engineering

Uma revisão independente pode verificar se os requisitos de risco foram corretamente convertidos em projeto e contratação.

O Owner’s Engineering pode acompanhar interfaces entre processo, automação, fornecedor, montagem e comissionamento, verificando rastreabilidade de SIFs, documentos, alterações, testes e pendências.

Essa atuação é especialmente útil quando diferentes empresas produzem HAZOP/LOPA, projetam automação, fornecem Safety PLC e executam montagem.

Competência e independência

Segurança Funcional exige competência compatível com a atividade. Facilitar LOPA, definir SIL, verificar PFDavg, desenvolver lógica, validar SIF e realizar avaliação independente são tarefas diferentes.

Uma organização madura define responsáveis, critérios de competência e grau de independência para cada etapa.

A Engenharia Consultiva pode coordenar e governar o ciclo sem afirmar competência de certificação que não possua.

O que uma consultoria pode entregar sem fornecer o SIS

Existe uma faixa ampla de atuação consultiva:

• diagnóstico do ciclo de Segurança Funcional;
• organização de HAZID, HAZOP e LOPA;
• governança da determinação de SIL;
• revisão de SRS;
• Design Review de arquitetura e interfaces;
• revisão de documentação de fornecedores;
• suporte a RFP/RFQ e TBE;
• acompanhamento de FAT/SAT;
• gestão de recomendações;
• gestão de mudanças;
• auditoria documental e de rastreabilidade;
• coordenação de especialistas responsáveis por cálculos ou validações específicas.

Esse posicionamento separa claramente governança técnica de certificação.

Erros recorrentes ao tratar SIL

Entre os problemas mais frequentes estão:

• especificar SIL antes de analisar o risco;
• atribuir SIL à planta inteira;
• confundir certificado de componente com desempenho da SIF;
• confundir SIL requerido com SIL verificado;
• ignorar elemento final;
• usar intervalo de proof test irreal;
• desconsiderar causa comum;
• compartilhar BPCS e SIS sem avaliar independência;
• tratar FAT como validação completa;
• alterar lógica sem MOC;
• manter bypasses sem controle;
• não atualizar cálculo após mudança relevante.

Documentos que sustentam a rastreabilidade

Dependendo do projeto, o conjunto documental pode incluir:

• estudos de perigos e riscos;
• LOPA;
• registro de determinação de SIL;
• SRS;
• arquitetura do SIS;
• diagramas e listas de instrumentos;
• matriz de causa e efeito;
• cálculos de verificação;
• Safety Manuals e certificados de componentes;
• plano e procedimento de FAT/SAT;
• plano de validação;
• registros de proof test;
• MOC;
• relatórios de falha e demanda;
• As Built e backups de configuração.

O valor está na cadeia de rastreabilidade entre esses documentos.

Considerações finais

SIL é uma forma de transformar necessidade de redução de risco em requisito mensurável de uma função instrumentada de segurança. O conceito só faz sentido dentro de um ciclo completo: risco identificado, SIL determinado, SRS definida, função projetada, desempenho verificado, implementação validada e integridade mantida durante operação.

Para a Engenharia Consultiva, esse ciclo cria uma oportunidade clara de atuação em governança, padronização, revisão independente, Procurement e Owner’s Engineering. O objetivo não é vender um “selo SIL”, mas assegurar que as decisões de risco sejam tecnicamente rastreáveis e sobrevivam às interfaces entre estudo, projeto, fornecedor, testes e operação.

Referências técnicas

[1] INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. IEC 61511-1:2016+AMD1:2017 CSV — Functional safety — Safety instrumented systems for the process industry sector — Part 1. Geneva: IEC. Disponível em: https://webstore.iec.ch/en/publication/61289

[2] INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. IEC TR 61511-0:2018 — Functional safety for the process industry and IEC 61511. Geneva: IEC. Disponível em: https://webstore.iec.ch/en/publication/60766

[3] INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION. IEC 61511:2026 SER — Functional safety — Safety instrumented systems for the process industry sector — All Parts. Geneva: IEC, 2026. Disponível em: https://webstore.iec.ch/en/publication/5527

[4] INTERNATIONAL SOCIETY OF AUTOMATION. ISA-84 Series of Standards. Research Triangle Park: ISA. Disponível em: https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-84-standards

[5] INTERNATIONAL SOCIETY OF AUTOMATION. ISA84 — Instrumented Systems to Achieve Functional Safety in the Process Industries. Research Triangle Park: ISA. Disponível em: https://www.isa.org/standards-and-publications/isa-standards/isa-standards-committees/isa84

[6] CENTER FOR CHEMICAL PROCESS SAFETY (CCPS). Layer of Protection Analysis: Simplified Process Risk Assessment. New York: AIChE, 2001. Disponível em: https://ccps.aiche.org/publications/books/layer-protection-analysis-simplified-process-risk-assessment

Perguntas frequentes

O que significa SIL?

SIL significa Safety Integrity Level, ou Nível de Integridade de Segurança. Ele expressa o nível de integridade requerido ou alcançado por uma função de segurança dentro de um ciclo de Segurança Funcional.

Um PLC SIL 3 torna o sistema SIL 3?

Não. Um Safety PLC pode possuir capacidade ou certificação apropriada, mas o SIL da SIF depende da função completa, incluindo sensores, logic solver, elementos finais, arquitetura, independência, falhas, testes, aplicação e gestão do ciclo de vida.

Qual é a diferença entre SIL requerido e SIL verificado?

O SIL requerido vem da necessidade de redução de risco. A verificação avalia se o projeto da SIF consegue atender esse requisito dentro das premissas de arquitetura, taxas de falha, proof tests, diagnósticos e demais fatores.

O que é PFDavg?

PFDavg é a probabilidade média de falha perigosa sob demanda. Em SIFs de baixa demanda, é uma métrica central para relacionar o desempenho calculado às faixas de SIL.

LOPA pode definir SIL?

LOPA pode apoiar a determinação da redução de risco adicional requerida e, quando uma SIF é escolhida como medida, ajudar a determinar o SIL requerido. A verificação da SIF é uma etapa posterior.

SIL precisa ser mantido após a implantação?

As premissas que sustentam o desempenho da SIF precisam ser mantidas durante a operação por proof tests, manutenção, controle de bypasses, gestão de mudanças, competência e atualização documental.

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