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 tras la detección de un evento peligroso. Esto proporciona protección contra posibles daños a personas, 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 llama seguridad funcional .
Las válvulas de cierre están asociadas principalmente con la industria petrolera , aunque otras industrias también pueden requerir este tipo de sistema de protección. La ley exige válvulas ESD en cualquier equipo colocado en una plataforma de perforación marina para evitar 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 , es decir, cerrarse ante la 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 otros. dispositivos de seguridad como corte por bajo nivel de agua y 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 , ventilación o chimenea de purga en caso de emergencia. Los BDV se ponen 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.
Para fluidos, se utilizan válvulas de bola con asiento metálico como válvulas de cierre (SDV). El uso de válvulas de bola con asiento metálico genera costos generales más bajos si 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, comúnmente se utilizan dos tipos distintos, es decir, válvulas de mariposa y válvulas de compuerta batiente o de guillotina. Debido a que los motores diésel encienden el combustible mediante compresión en lugar de un encendido electrónico, cerrar la fuente de combustible a un motor diésel no necesariamente detendrá el funcionamiento del motor. Cuando un hidrocarburo externo, como el gas metano, está presente en la atmósfera, puede ser absorbido por un motor diésel provocando un exceso de velocidad o aceleración , lo que podría provocar una falla catastrófica y una explosión. Cuando se activan, las válvulas ESD detienen el flujo de aire y previenen estas fallas.
Como las válvulas de cierre forman parte de un SIS, es necesario operar la válvula mediante un actuador. Estos actuadores normalmente son del tipo de potencia fluida a prueba de fallas . Ejemplos típicos de estos son:
Además del tipo de fluido, los actuadores también varían en la forma en que se almacena la energía para operar la válvula según demanda, de la siguiente manera:
El tipo de accionamiento requerido 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 del solenoide generalmente está dispuesto de manera que se rompa si falla cualquier elemento del sistema. Esta válvula no se puede volver a abrir hasta que el solenoide se vuelva a energizar. 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 pueden convertir en señales eléctricas mediante un fuelle , un tubo de Bourdon o un interruptor de mercurio operado por un diafragma .
Sin embargo, el cierre repentino de una válvula en un sistema de tuberías puede provocar golpes de ariete o 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 aireadora.
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 rendimiento de seguridad y que funcionará según 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:
El estándar de desempeño 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 de fluido aceptable a través de la válvula cerrada. [2]