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Una válvula de cierre (también conocida como SDV o válvula de cierre de emergencia , ESV , ESD o ESDV ; o válvula de cierre de seguridad ) es una válvula accionada diseñada para detener el flujo de un fluido peligroso ante la detección de un evento peligroso. Esto proporciona protección contra posibles daños a las personas, los equipos o el medio ambiente. Las válvulas de cierre forman parte de un sistema instrumentado de seguridad . El proceso de proporcionar protección de seguridad automatizada tras la detección de un evento peligroso se denomina seguridad funcional .

Las válvulas de cierre están asociadas principalmente con la industria del petróleo, aunque otras industrias también pueden requerir este tipo de sistema de protección. Las válvulas ESD son requeridas por ley en cualquier equipo colocado en una plataforma de perforación costa afuera para prevenir eventos catastróficos como la explosión de BP Horizon en el Golfo de México en 2010.

Una válvula de cierre de seguridad debe ser a prueba de fallas , que esté cerrada en caso de falla de cualquier elemento del sistema de control de entrada (como controladores de temperatura, controladores de presión de vapor), presión de aire , presión de combustible, corriente de un detector de llama o corriente de otro dispositivos de seguridad como corte de agua baja y corte de alta presión.

Una válvula de purga ( BDV ) es un tipo de válvula de cierre diseñada para despresurizar un recipiente a presión dirigiendo el vapor a una antorcha , ventilación o chimenea de purga en caso de emergencia. Los BDV se colocan a prueba de fallas en la posición abierta en caso de falla del sistema de control. [1] El tipo de válvula, el tipo de actuación y la medición del rendimiento son similares a los de una válvula ESD.

Tipos [ editar ]

Para los fluidos, las válvulas de bola con asiento metálico se utilizan como válvulas de cierre (SDV). El uso de válvulas de bola con asiento metálico conduce a costos generales más bajos cuando se tiene en cuenta la pérdida de producción e inventario , y los costos de reparación de válvulas resultantes del uso de válvulas de bola con asiento blando que tienen un costo inicial más bajo.

Las válvulas de flujo directo, como las válvulas de bola de eje giratorio, suelen ser válvulas de alta recuperación. Las válvulas de alta recuperación son válvulas que pierden poca energía debido a la poca turbulencia del flujo . Los caminos de flujo son rectos. Las válvulas de control rotativas, las válvulas de mariposa y las válvulas de bola son buenos ejemplos.

Para cerrar la entrada de aire, se utilizan comúnmente dos tipos distintos, es decir, válvulas de mariposa y válvulas de guillotina o compuerta oscilante. Debido a que los motores diesel encienden el combustible usando compresión en lugar de un encendido electrónico, apagar la fuente de combustible a un motor diesel no necesariamente detendrá el funcionamiento del motor. Cuando un hidrocarburo externo, como el gas metano, está presente en la atmósfera, puede ser aspirado por un motor diesel causando exceso de velocidad o exceso de revoluciones , lo que podría conducir a una falla catastrófica y una explosión. Cuando se activan, las válvulas ESD detienen el flujo de aire y evitan estas fallas.

Actuación [ editar ]

Válvula de cierre accionada neumáticamente
Un diagrama de los componentes internos de una válvula de cierre de seguridad. Cuando se dispara este tipo de válvula, el flujo se detiene rápidamente y un disco indicador le dice al operador que el circuito eléctrico se ha abierto debido a una falla en algún lugar del sistema. Cuando se ha corregido el fallo del sistema de modo que el circuito se vuelva a cerrar, la válvula se puede abrir mediante la acción de la palanca manual . Sin embargo, si la falla del sistema no se ha corregido satisfactoriamente, el circuito permanecerá abierto y mover la palanca de mano no abrirá la válvula, porque el vástago de la válvula permanece desacoplado de la manija.

Como las válvulas de cierre forman parte de un SIS, es necesario operar la válvula por medio de un actuador. Estos actuadores son normalmente del tipo de potencia de fluido a prueba de fallas . Ejemplos típicos de estos son:

  • Cilindro neumático
  • Cilindro hidráulico
  • Actuador electrohidráulico

Además del tipo de fluido, los actuadores también varían en la forma en que se almacena la energía para operar la válvula a pedido de la siguiente manera:

  • Cilindro de simple efecto - O retorno por resorte donde la energía se almacena por medio de un resorte comprimido
  • Cilindro de doble efecto : la energía se almacena utilizando un volumen de fluido comprimido.

El tipo de actuación requerida depende de la aplicación, las instalaciones del sitio y también el espacio físico disponible, aunque la mayoría de los actuadores utilizados para válvulas de cierre son del tipo de retorno por resorte debido a la naturaleza a prueba de fallas de los sistemas de retorno por resorte.

En una válvula de cierre de seguridad operada por solenoide , una acción de resorte cierra la válvula instantáneamente cuando falla una corriente eléctrica y el solenoide deja de estar energizado. El circuito de solenoide generalmente está dispuesto de manera que se interrumpa en caso de falla de cualquier elemento del sistema. Esta válvula no se puede volver a abrir hasta que el solenoide se energice nuevamente. La bobina del solenoide de la válvula debe conectarse en serie con todos los elementos. Para que esto funcione, la presión de combustible, aire y vapor se puede convertir en señales eléctricas por medio de fuelles , un tubo de Bourdon o un interruptor de mercurio operado por diafragma .

Complicaciones [ editar ]

Sin embargo, el cierre repentino de una válvula en un sistema de tuberías puede provocar un golpe de ariete o una implosión, por lo que en casos especiales puede haber elementos adicionales conectados a la válvula de cierre, como una válvula de alivio de presión o una válvula de aireación.

Medición del desempeño [ editar ]

Para las válvulas de cierre utilizadas en sistemas instrumentados de seguridad, es esencial saber que la válvula es capaz de proporcionar el nivel requerido de desempeño de seguridad y que la válvula funcionará a demanda. El nivel de rendimiento requerido lo dicta la Especificación de requisitos de seguridad, donde finalmente se indica un Nivel de integridad de seguridad (SIL). Para mantener el nivel de rendimiento requerido durante la vida útil de la válvula, se debe cumplir con la prescripción del Manual de Mantenimiento de Seguridad: una de las posibles solicitudes es probar la válvula. Entre los otros 2 tipos de métodos de prueba se encuentran:

  • Prueba de prueba : una prueba manual que permite al operador determinar si la válvula está en la condición "como nueva" mediante la prueba de todos los modos de falla posibles y requiere el apagado de la planta.
  • Prueba de diagnóstico: una prueba automatizada en línea que detectará un porcentaje de los posibles modos de falla de la válvula de cierre. Un ejemplo de esto para una válvula de cierre sería una prueba de carrera parcial . Aquí se puede encontrar un ejemplo de un dispositivo mecánico de prueba de carrera parcial .

El estándar de rendimiento de las ESDV puede incluir la especificación y prueba de un tiempo de cierre (por ejemplo, para cerrar en menos de 10 segundos) y la especificación y medición de una tasa de fuga aceptable de fluido a través de la válvula cerrada. [2]

Ver también [ editar ]

  • Transporte por tubería
  • Tubería
  • Unidad de operación

Enlaces externos [ editar ]

  • Norma EN161: 2002

Referencias [ editar ]

  1. ^ Instituto Americano del Petróleo (enero de 2014). "Sistemas de alivio y depresión de presión (Norma API 521)" (PDF) . Instituto Americano del Petróleo . Consultado el 4 de diciembre de 2019 .
  2. ^ Ejecutivo de salud y seguridad (1996). Una guía de las Normas de seguridad de tuberías de 1996 . Londres: Ejecutivo de Seguridad y Salud. págs. 25-26. ISBN 9780717611829.