Válvula de cierre

Una válvula de cierre (también conocida como SDV , 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 al detectar un evento de riesgo. Esto proporciona protección contra posibles daños a personas, equipos o al medio ambiente. Las válvulas de cierre forman parte de un sistema instrumentado de seguridad . El proceso de proporcionar protección de seguridad automatizada al detectar un evento de riesgo se denomina seguridad funcional .

Las válvulas de cierre se asocian principalmente con la industria petrolera, aunque otras industrias también pueden requerir este tipo de sistema de protección. Las válvulas ESD son obligatorias por ley en cualquier equipo instalado en una plataforma de perforación marina para prevenir eventos catastróficos como la explosión de la plataforma BP Horizon en el Golfo de México en 2010.

Una válvula de seguridad debe ser a prueba de fallos , es decir, debe cerrarse ante el fallo 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 otros dispositivos de seguridad, como el corte por bajo nivel de agua y el corte por 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 , venteo o chimenea de purga en caso de emergencia. Las BDV se abren automáticamente en caso de fallo del sistema de control. ^{[ 1 ]} El tipo de válvula, el tipo de accionamiento y la medición del rendimiento son similares a los de una válvula ESD.

Para fluidos, se utilizan válvulas de bola con asiento metálico como válvulas de cierre (SDV). El uso de válvulas de bola con asiento metálico reduce los costos generales al considerar la pérdida de producción e inventario , así como los costos de reparación derivados del uso de válvulas de bola con asiento blando, que tienen un costo inicial menor.

Las válvulas de flujo directo, como las válvulas de bola de eje rotatorio, suelen ser válvulas de alta recuperación. Estas válvulas pierden poca energía debido a la escasa turbulencia del flujo . El flujo se produce de forma directa. Las válvulas de control rotatorio, las válvulas de mariposa y las válvulas de bola son buenos ejemplos.

Para el cierre de la entrada de aire, se suelen utilizar dos tipos distintos: válvulas de mariposa y válvulas de compuerta o guillotina. Dado que los motores diésel encienden el combustible por compresión en lugar de por ignición electrónica, cortar el suministro de combustible no necesariamente detiene el motor. Cuando hay hidrocarburos externos, como el metano, en la atmósfera, estos pueden ser aspirados por el motor diésel, provocando un exceso de velocidad o revoluciones , lo que podría causar una avería catastrófica y una explosión. Al activarse, las válvulas ESD detienen el flujo de aire y evitan estas averías.

Dado que las válvulas de cierre forman parte de un SIS, es necesario accionarlas mediante un actuador. Estos actuadores suelen ser de tipo hidráulico a prueba de fallos . Algunos ejemplos típicos 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 bajo demanda, como se indica a continuación:

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

El tipo de accionamiento requerido depende de la aplicación, las instalaciones del lugar y también del 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 fallos de los sistemas de retorno por resorte.

En una válvula de seguridad de cierre accionada por solenoide , un resorte cierra la válvula instantáneamente cuando falla la corriente eléctrica y el solenoide deja de estar energizado. El circuito del solenoide generalmente se configura de manera que se interrumpa ante la 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 estar conectada en serie con todos los elementos. Para que esto funcione, la presión del combustible, el aire y el vapor se puede convertir en señales eléctricas mediante fuelles , un tubo Bourdon o un interruptor de mercurio accionado por diafragma .

Sin embargo, el cierre repentino de una válvula en un sistema de tuberías puede provocar golpes de ariete o implosiones , 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.

Para las válvulas de cierre utilizadas en sistemas instrumentados de seguridad, es fundamental saber que la válvula es capaz de proporcionar el nivel de rendimiento de seguridad requerido y que funcionará bajo demanda. El nivel de rendimiento requerido viene determinado por la Especificación de Requisitos de Seguridad, donde 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 lo estipulado en el Manual de Mantenimiento de Seguridad: una de las posibles solicitudes es probar la válvula. Entre los demás, existen dos tipos de métodos de prueba:

• Prueba de verificación : una prueba manual que permite al operador determinar si la válvula está en condiciones óptimas, como nueva, mediante la comprobación de todos los posibles modos de fallo. Esta prueba requiere la parada de la planta.
• Prueba de diagnóstico : una prueba automatizada en línea que detecta 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 puede encontrar un ejemplo de un dispositivo mecánico para pruebas de carrera parcial .

El estándar de rendimiento de las ESDV puede incluir la especificación y prueba de un tiempo de cierre (por ejemplo, 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 ]}

• Transporte por oleoducto
• Tubería
• Operación de la unidad

• Norma EN161:2002