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 no relacionadas con procesos, como plantas nucleares . Estos sistemas se utilizan para proteger a las personas, los activos y el medio ambiente cuando las condiciones del proceso se salen del límite de seguridad para el que fue diseñado el equipo.
Como sugiere el nombre, estos sistemas no están pensados para controlar el proceso en sí, sino para brindar protección. El control del proceso se realiza mediante un sistema de control de procesos (PCS) independiente y no se debe confiar en él para ejecutar acciones de seguridad críticas.
Aunque funcionalmente están separados, los sistemas de control de procesos y de apagado suelen estar interconectados en un solo sistema, llamado sistema integrado de control y seguridad (ICSS). Los sistemas de apagado suelen utilizar equipos con certificación SIL 2 como mínimo, mientras que los sistemas de control pueden empezar con SIL 1. SIL se aplica tanto a los requisitos de hardware como de software, como tarjetas, redundancia de procesadores y funciones de votación.
Existen dos tipos principales de sistemas de parada de seguridad en plantas de proceso: [1]
Un PSD automático normalmente aísla el sistema mediante válvulas de aislamiento de apagado , lo que lo lleva a un estado seguro antes de que los parámetros del proceso, como el nivel, la temperatura o la presión, salgan del límite de diseño seguro del sistema. Sus entradas son señales críticas del proceso provenientes de transmisores de presión y temperatura, que deben estar separados de los utilizados para el control del proceso. Esta separación proporciona redundancia y confiabilidad.
Estos sistemas también pueden redefinirse en términos de niveles ESD/EDP como:
El sistema de parada de seguridad debe apagar 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 debe gestionar 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, la activación manual y las señales del sistema de fuego y gas (FGS). Aparte de la actuación de válvulas de parada y válvulas de purga, las salidas incluyen el aislamiento de fuentes eléctricas, el apagado de la energía, la activación de bombas contra incendios , etc. ESD generalmente se activa cuando se detecta una pérdida de contención y/o un incendio, aunque puede activarse en cualquier momento en que los operadores de la planta consideren que es necesario para preservar la vida, los activos 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 salvaguardar la planta de proceso en caso de una emergencia. Los equipos como los recipientes a presión expuestos al fuego podrían sufrir una falla catastrófica que conduzca a una pérdida de contención incontrolada. La despresurización reduce la falla potencial 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 a 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 la PSD.
Una planta de proceso se divide típicamente en secciones aislables mediante válvulas de apagado de emergencia (ESDV). Cada sección puede designarse como perteneciente a una zona de incendio que se despresuriza mediante una válvula de purga dedicada (BDV) o un conjunto de BDV. Durante las condiciones de ESD, solo se lleva a cabo la despresurización de secciones aislables específicas. Sin embargo, durante circunstancias de emergencia más generalizadas, se puede despresurizar toda la instalación. [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 se realiza generalmente en sistemas de antorcha o, si es seguro hacerlo, en tambores de purga no quemados . La purga se puede retrasar estratégicamente por zona de incendio 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 lo solicita o si falla el actuador. Un orificio de restricción (RO) aguas abajo de la BDV está dimensionado para lograr la tasa de purga deseada. Una válvula bloqueada y abierta puede ubicarse aguas abajo del orificio. La válvula, en la posición cerrada, permite probar la funcionalidad de la BDV sin despresurizar esa sección de la planta. [3]