Toda instalación industrial presenta peligros que no pueden eliminarse completamente por diseño: el movimiento de una máquina, la sobrepresión de un recipiente o la liberación de una sustancia inflamable. Cuando la reducción del riesgo depende de que un sistema de control actúe correctamente, por ejemplo deteniendo un eje o cerrando una válvula, ese sistema adquiere una función de seguridad. La seguridad funcional es la disciplina que permite diseñar, verificar y mantener esas funciones con un nivel de confiabilidad conocido y demostrable. Este artículo presenta sus conceptos fundamentales, las normas que la regulan en factory y process automation, y la correspondencia entre el marco normativo internacional y europeo y el de Estados Unidos.
Conceptos fundamentales
La norma IEC 61508 [1] define la seguridad funcional como la parte de la seguridad global que depende del funcionamiento correcto de los sistemas eléctricos, electrónicos y electrónicos programables relacionados con la seguridad. Es la norma básica de seguridad, de la cual derivan las normas sectoriales para maquinaria y para procesos.
Sus conceptos centrales son los siguientes:
- Función de seguridad: acción específica que lleva o mantiene el proceso o la máquina en un estado seguro ante un evento peligroso.
- Nivel de integridad de seguridad (SIL, safety integrity level): medida discreta, de SIL 1 a SIL 4, de la reducción de riesgo que debe aportar una función de seguridad.
- Modo de operación: en baja demanda, la integridad se expresa como probabilidad media de falla peligrosa a la demanda (PFDavg); en alta demanda o modo continuo, como frecuencia media de falla peligrosa por hora (PFH).
- Ciclo de vida de seguridad: secuencia de actividades que abarca desde el análisis de peligros hasta el desmantelamiento, con verificación, validación y gestión de cambios en cada etapa.
- Integridad de hardware y sistemática: la arquitectura debe cumplir requisitos de tolerancia a fallas, cobertura de diagnóstico y control de fallas de causa común, y el proceso de desarrollo debe evitar errores de especificación, diseño y programación.
El beneficio principal de este enfoque es que el riesgo residual deja de ser una apreciación cualitativa: se determina un objetivo de reducción de riesgo, se diseña la función para alcanzarlo y se verifica su cumplimiento con criterios cuantitativos y documentados.
Seguridad funcional en factory automation
En maquinaria, el proceso se inicia con la evaluación y reducción de riesgos conforme a ISO 12100 [2]. Cuando la reducción de riesgo depende del sistema de control, se aplica una de dos normas, ambas reconocidas internacionalmente.
La norma ISO 13849-1 [3] expresa la capacidad de las partes del sistema de control relativas a la seguridad mediante el nivel de desempeño (PL, performance level), de PL a a PL e. El PL se determina a partir de la categoría de la arquitectura (B, 1, 2, 3 o 4), el tiempo medio hasta una falla peligrosa (MTTFd), la cobertura de diagnóstico (DCavg) y las medidas contra fallas de causa común (CCF). Su enfoque por categorías facilita la aplicación en sistemas que combinan tecnologías eléctricas, neumáticas, hidráulicas y mecánicas.
La norma IEC 62061 [4], cuya edición de 2021 amplió su alcance a tecnologías no eléctricas, expresa la integridad mediante SIL 1 a SIL 3, en coherencia directa con IEC 61508 [1]. Resulta especialmente adecuada para funciones complejas basadas en controladores de seguridad programables.
Ambas normas emplean la PFH como magnitud común, lo que permite establecer la siguiente correspondencia:
| Nivel de desempeño (ISO 13849-1) | PFH (1/h) | SIL (IEC 62061) |
|---|---|---|
| PL a | ≥ 10⁻⁵ a < 10⁻⁴ | Sin correspondencia |
| PL b | ≥ 3 × 10⁻⁶ a < 10⁻⁵ | SIL 1 |
| PL c | ≥ 10⁻⁶ a < 3 × 10⁻⁶ | SIL 1 |
| PL d | ≥ 10⁻⁷ a < 10⁻⁶ | SIL 2 |
| PL e | ≥ 10⁻⁸ a < 10⁻⁷ | SIL 3 |
Funciones como la parada de emergencia, el monitoreo de puertas de protección, las cortinas fotoeléctricas o la desconexión segura del par (STO, safe torque off) de un accionamiento se especifican y verifican con estas herramientas.
Seguridad funcional en process automation
En la industria de procesos, la norma de referencia es IEC 61511 [5], que aplica los principios de IEC 61508 [1] a los sistemas instrumentados de seguridad (SIS, safety instrumented systems). Un SIS ejecuta una o más funciones instrumentadas de seguridad (SIF, safety instrumented functions), cada una compuesta por sensores, un solucionador lógico (logic solver) y elementos finales, como válvulas o contactores.
El ciclo de vida comienza con el análisis de peligros y riesgos del proceso. Luego se asigna a cada SIF el SIL requerido, considerando las demás capas de protección; la parte 3 de la norma describe métodos para esta determinación, como el análisis de capas de protección (LOPA, layer of protection analysis). Dado que la mayoría de las SIF opera en baja demanda, la integridad se expresa como PFDavg:
| SIL | PFDavg (baja demanda) | Factor de reducción de riesgo |
|---|---|---|
| SIL 1 | ≥ 10⁻² a < 10⁻¹ | > 10 a ≤ 100 |
| SIL 2 | ≥ 10⁻³ a < 10⁻² | > 100 a ≤ 1.000 |
| SIL 3 | ≥ 10⁻⁴ a < 10⁻³ | > 1.000 a ≤ 10.000 |
| SIL 4 | ≥ 10⁻⁵ a < 10⁻⁴ | > 10.000 a ≤ 100.000 |
IEC 61511 [5] incorpora además requisitos de gestión de la seguridad funcional, competencia del personal, evaluaciones de seguridad funcional, pruebas periódicas (proof tests) y gestión de cambios. En su edición vigente exige también una evaluación de riesgos de ciberseguridad del SIS, lo que vincula la seguridad funcional con la protección frente a amenazas intencionales. El beneficio para el operador es contar con un sistema cuya capacidad de reducir el riesgo se mantiene verificada durante toda la vida de la planta, y no solo en su puesta en marcha.
Comunicaciones de seguridad
Tanto en factory como en process automation, las funciones de seguridad pueden transmitirse a través de la red de campo. La serie IEC 61784-3 [6] define perfiles de comunicación de seguridad, como PROFIsafe, basados en el principio del canal negro (black channel): las medidas de detección de errores se implementan en los dispositivos de seguridad, independientemente del medio de transmisión. Esto permite que las señales de seguridad y las de control estándar compartan la misma infraestructura, reduciendo el cableado sin afectar la integridad exigida.
Marco regulatorio en la Unión Europea
En la Unión Europea, la seguridad de las máquinas se rige por la Directiva 2006/42/CE, que será reemplazada por el Reglamento (UE) 2023/1230 [7] a partir del 20 de enero de 2027. El fabricante debe cumplir requisitos esenciales de seguridad y salud, y la aplicación de normas armonizadas publicadas en el Diario Oficial de la UE, como EN ISO 12100, EN ISO 13849-1 o EN IEC 62061, otorga presunción de conformidad. El proceso concluye con la declaración de conformidad y el marcado CE.
En la industria de procesos, la Directiva 2012/18/UE, conocida como Seveso III [8], exige a los establecimientos con sustancias peligrosas prevenir accidentes graves; la norma EN 61511 constituye el medio técnico de referencia para los sistemas instrumentados de seguridad.
Marco regulatorio en Estados Unidos
En Estados Unidos, la obligación legal emana de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA). En maquinaria, la norma 29 CFR 1910.212 [9] exige la protección de los trabajadores frente a los peligros de las máquinas. En procesos, la norma 29 CFR 1910.119 de gestión de la seguridad de procesos (PSM, process safety management) [9] exige que los equipos se diseñen y mantengan conforme a prácticas de ingeniería reconocidas y generalmente aceptadas (RAGAGEP, recognized and generally accepted good engineering practices). Las normas de consenso, como las ANSI, ISA y NFPA, constituyen la forma habitual de demostrar ese cumplimiento.
Equivalencias normativas
La siguiente tabla relaciona las normas internacionales y europeas con sus correspondientes en Estados Unidos:
| Ámbito | Internacional / Unión Europea | Estados Unidos | Relación |
|---|---|---|---|
| Norma básica de seguridad funcional | IEC 61508 / EN 61508 | IEC 61508 | Aplicación directa de la norma internacional |
| Sistemas instrumentados de seguridad | IEC 61511 / EN 61511 | ANSI/ISA-61511-2018 [10] | Adopción idéntica |
| Evaluación de riesgos en maquinaria | ISO 12100 / EN ISO 12100 | ANSI B11.0-2023 [11] | Mismos principios de evaluación y reducción de riesgos |
| Sistemas de control de seguridad en maquinaria | ISO 13849-1 / IEC 62061 | ANSI B11.26-2024 [12] e ISO 13849-1 | Mismos principios de diseño de funciones de seguridad |
| Equipamiento eléctrico de máquinas | IEC 60204-1 / EN 60204-1 | NFPA 79-2024 [13] | Contenido técnico convergente, con diferencias propias del sistema eléctrico de cada región |
| Robots industriales | ISO 10218-1/-2:2025 | ANSI/A3 R15.06-2025 [14] | Adopción nacional idéntica de ISO 10218 |
| Marco legal en maquinaria | Reglamento (UE) 2023/1230 | OSHA 29 CFR 1910.212 | Presunción de conformidad por normas armonizadas frente a cumplimiento mediante normas de consenso |
| Marco legal en procesos | Directiva Seveso III | OSHA 29 CFR 1910.119 (PSM) | Prevención de accidentes graves en ambos casos |
La convergencia entre ambos marcos ofrece un beneficio concreto: un sistema de seguridad diseñado conforme a las normas IEC e ISO comparte la base técnica exigida en Estados Unidos, lo que facilita la exportación de máquinas y la estandarización de prácticas en empresas con operaciones en varios países. Aun así, cada proyecto debe verificar los requisitos específicos del mercado de destino, en particular los relativos al equipamiento eléctrico.
Conclusión
La seguridad funcional proporciona un método sistemático para reducir los riesgos industriales a niveles tolerables y demostrarlo con evidencia objetiva. En factory automation, ISO 13849-1 e IEC 62061 permiten diseñar y verificar las funciones de seguridad de las máquinas; en process automation, IEC 61511 rige el ciclo de vida completo de los sistemas instrumentados de seguridad. Conocer la correspondencia entre las normas internacionales, europeas y estadounidenses permite a técnicos e ingenieros especificar soluciones válidas en distintos mercados, con una base técnica común.
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Este artículo es parte de nuestra guía de comunicaciones industriales.
Referencias
[1] IEC 61508-1 a -7:2010. Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems. International Electrotechnical Commission.
[2] ISO 12100:2010. Safety of machinery – General principles for design – Risk assessment and risk reduction. International Organization for Standardization.
[3] ISO 13849-1:2023. Safety of machinery – Safety-related parts of control systems – Part 1: General principles for design. International Organization for Standardization.
[4] IEC 62061:2021. Safety of machinery – Functional safety of safety-related control systems. International Electrotechnical Commission.
[5] IEC 61511-1:2016+AMD1:2017, IEC 61511-2:2016 e IEC 61511-3:2016. Functional safety – Safety instrumented systems for the process industry sector. International Electrotechnical Commission.
[6] IEC 61784-3. Industrial communication networks – Profiles – Part 3: Functional safety fieldbuses. International Electrotechnical Commission.
[7] Reglamento (UE) 2023/1230 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 14 de junio de 2023, relativo a las máquinas. Diario Oficial de la Unión Europea.
[8] Directiva 2012/18/UE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 4 de julio de 2012, relativa al control de los riesgos inherentes a los accidentes graves en los que intervengan sustancias peligrosas (Seveso III). Diario Oficial de la Unión Europea.
[9] Occupational Safety and Health Administration. 29 CFR 1910.212, General requirements for all machines, y 29 CFR 1910.119, Process safety management of highly hazardous chemicals.
[10] ANSI/ISA-61511-1-2018 (IEC 61511-1:2016+AMD1:2017, IDT). Functional Safety – Safety Instrumented Systems for the Process Industry Sector. International Society of Automation.
[11] ANSI B11.0-2023. Safety of Machinery. American National Standards Institute / B11 Standards Inc.
[12] ANSI B11.26-2024. Machines – Functional Safety. American National Standards Institute / B11 Standards Inc.
[13] NFPA 79:2024. Electrical Standard for Industrial Machinery. National Fire Protection Association. IEC 60204-1:2016+AMD1:2021. Safety of machinery – Electrical equipment of machines – Part 1: General requirements.
[14] ANSI/A3 R15.06-2025. Industrial Robots and Robot Systems – Safety Requirements (adopción nacional de ISO 10218-1:2025 e ISO 10218-2:2025). Association for Advancing Automation.