Un sistema de parada de planta de proceso es una contramedida de seguridad funcional crucial en cualquier planta de proceso peligrosa , como plantas de producción de petróleo y gas y refinerías de petróleo . El concepto también se aplica a instalaciones que no son de proceso, como las plantas nucleares . Estos sistemas se utilizan para proteger a las personas, los activos y el medio ambiente cuando las condiciones del proceso salen del entorno de diseño seguro para el que fue diseñado el equipo.
Como sugiere el nombre, estos sistemas no están destinados a controlar el proceso en sí, sino a protegerlo. El control de procesos se realiza mediante sistemas de control de procesos (PCS) independientes y no se debe confiar en ellos para ejecutar acciones críticas de seguridad.
Aunque funcionalmente separados, los sistemas de control y parada de procesos generalmente están interconectados bajo un solo sistema, llamado sistema integrado de control y seguridad (ICSS). Los sistemas de parada suelen utilizar equipos con certificación SIL 2 como mínimo, mientras que los sistemas de control pueden comenzar con SIL 1 . SIL se aplica tanto a requisitos de hardware como de software, como tarjetas, redundancia de procesadores y funciones de votación.
Hay dos tipos principales de sistemas de parada de seguridad en plantas de proceso: [1]
Un PSD automático generalmente aísla el sistema cerrando válvulas de aislamiento , llevándolo así a un estado seguro antes de que los parámetros del proceso, como el nivel, la temperatura o la presión, salgan del envolvente de diseño seguro del sistema. Sus entradas son señales de proceso críticas procedentes de transmisores de presión y temperatura, que deben estar separados de los utilizados para el control de procesos. Esta separación proporciona redundancia y confiabilidad.
Estos sistemas también pueden redefinirse en términos de niveles de ESD/EDP como:
El sistema de parada de seguridad deberá cerrar las instalaciones a un estado seguro en caso de una situación de emergencia, protegiendo así al personal, el medio ambiente y el activo. El sistema de parada de seguridad gestionará todas las entradas y salidas relativas a las funciones de parada de emergencia (ESD) (protección del medio ambiente y del personal). Las entradas incluyen, por ejemplo, activación manual y señales del sistema de incendio y gas (FGS). Además del accionamiento de válvulas de cierre y válvulas de purga, las salidas incluyen aislamiento de fuentes eléctricas, corte de energía, activación de bombas contra incendios , etc. El ESD suele activarse cuando se detecta una pérdida de contención y/o un incendio, aunque puede activarse en cualquier momento los operadores de la planta consideran necesario preservar la vida, los bienes y el medio ambiente.
Los principales objetivos del sistema contra incendios y gas son:
La despresurización de emergencia, o purga, es un sistema importante para proteger la planta de proceso en caso de una emergencia. Equipos como recipientes a presión expuestos al fuego podrían sufrir fallas catastróficas que provoquen una pérdida incontrolada de contención. La despresurización reduce las posibles fallas al eliminar el inventario de la planta, disminuyendo así las tensiones mecánicas internas y extendiendo la integridad de la planta a temperaturas elevadas. [2] Su función es distinta de la de las válvulas de alivio de presión , que son dispositivos pasivos que se abren si la presión alcanza un valor superior al disparo de seguridad del proceso, pero aún por debajo de la presión de diseño del equipo. Las válvulas de alivio complementan el PSD.
Una planta de proceso generalmente se divide en secciones aislables mediante válvulas de cierre de emergencia (ESDV). Cada sección puede designarse como perteneciente a una zona de incendio que está despresurizada por una válvula de purga dedicada (BDV) o un conjunto de BDV. Durante condiciones de ESD, se lleva a cabo la despresurización solo de secciones aislables específicas. Sin embargo, durante circunstancias de emergencia más generalizadas, es posible que toda la instalación quede despresurizada. [2]
En un sistema de despresurización típico, el objetivo suele ser reducir la presión en la planta a menos del 50% de la presión de diseño o a 7 barg , lo que sea menor, en 15 minutos. [2]
La eliminación de los fluidos de purga generalmente se realiza en sistemas de antorcha o, si es seguro hacerlo, en tambores de purga sin disparo . La zona de incendio puede retrasar estratégicamente la purga para reducir el flujo máximo y permitir que la antorcha se ocupe del gas entrante. Esto generalmente se conoce como purga escalonada.
Un sistema de despresurización comprende una válvula accionada y un orificio de restricción . La válvula BDV normalmente se mantiene en la posición cerrada pero se abre cuando se solicita o falla el actuador. Se dimensiona un orificio de restricción (RO) aguas abajo del BDV para lograr la tasa de purga deseada. Se puede ubicar una válvula abierta bloqueada aguas abajo del orificio. La válvula, en posición cerrada, permite probar la funcionalidad del BDV sin despresurizar esa sección de la planta. [3]