Válvula de cierre

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 al detectar un evento peligroso. 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 peligroso 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 colocado en una plataforma de perforación en alta mar 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 , es decir, cerrarse 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 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 , un respiradero o una chimenea de purga en caso de emergencia. Las BDV se abren automáticamente 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.

En el caso de los fluidos, se utilizan válvulas de bola con asiento metálico como válvulas de cierre (SDV). El uso de válvulas de bola con asiento metálico genera menores costos generales si se tienen en cuenta las pérdidas de producción e inventario , y los costos de reparación de válvulas resultantes del uso de válvulas de bola con asiento blando, que tienen un menor costo inicial.

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 directos. 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 compuerta oscilante o de guillotina. Debido a que los motores diésel encienden el combustible mediante compresión en lugar de un encendido electrónico, apagar la fuente de combustible de 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 succionado hacia un motor diésel causando exceso de velocidad o sobreaceleración , lo que puede llevar a una falla catastrófica y explosión. Cuando se activan, las válvulas ESD detienen el flujo de aire y evitan estas fallas.

Como las válvulas de cierre forman parte de un sistema instrumentado de seguridad, es necesario accionarlas mediante un actuador. Estos actuadores suelen ser del tipo hidráulico a prueba de fallos . Algunos 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 demanda, de la siguiente manera:

• Cilindro de simple efecto - O de 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 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 fallas de los sistemas de retorno por resorte.

En una válvula de cierre de seguridad accionada por solenoide , la acción de un resorte cierra la válvula instantáneamente cuando falla la corriente eléctrica y el solenoide deja de recibir energía. El circuito del solenoide generalmente está dispuesto de modo que se interrumpe en caso de falla de cualquier elemento del sistema. Esta válvula no se puede volver a abrir hasta que el solenoide se vuelva a activar. 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 por medio de un fuelle , 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 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 aireadora.

En el caso de 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 la válvula funcionará cuando se lo requiera. El nivel requerido de rendimiento está determinado por la Especificación de Requisitos de Seguridad, donde eventualmente 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 son:

• Prueba de prueba : una prueba manual que permite al operador determinar si la válvula está en condiciones "como nueva" al probar 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 desempeño de las válvulas 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 tuberías
• Tubería
• Operación unitaria

• Norma EN161:2002