En la industria oil & gas y de minería, así como en otras industrias que contienen procesos internos de mediano y alto riesgo, la seguridad industrial hacia su talento humano y la eficiencia operativa son de suma importancia. En el caso del manejo y control de fluidos, la seguridad no es la excepción.
Los paneles de control para válvulas juegan un papel crucial en la gestión y operación de sistemas sencillos y complejos, garantizando que se mantengan las condiciones óptimas de operación y que se pueda responder ante cualquier necesidad de la operación, pero principalmente deben ser absolutamente confiables ante escenarios de emergencia. En este artículo, comentaremos sobre tres tipos de configuración de válvulas automatizadas para uso como sistemas de seguridad. ESDV (Emergency Shutdown Valves), WHCP (Wellhead Control Panel) y HIPPS (High Integrity Pressure Protection Systems).
Para algunos procesos industriales, la seguridad consiste en bloquear el fluido y en otros la seguridad será mejor si lo redireccionamos.
Solo 2 ejemplos de casos específicos para entender esto.
Para las tuberías de conducción de productos combustibles como el petróleo y sus derivados o de gas natural siempre será mejor cerrar la válvula de seccionamiento de seguridad (ESDV – EMERGENCY SHUT DOWN VALVE) y detener el flujo cuando la tubería se rompe por una falla geológica o la creciente de un río que pueden afectar los puntos de apoyo si la estructura es elevada o afectar la tubería aún bajo el mismo lecho del río. Una creciente allí también lo puede destapar. Estos son entre otros escenarios reales que la experiencia ha demostrado.
Para el caso de los tanques de líquido a presión atmosférica de almacenamiento de productos combustibles, siempre será mejor evacuar a un lugar seguro el producto activando la válvula de seguridad de evacuación (EBDV – EMERGENCY BLOW DOWN VALVE) a otro tanque, esta vez de relevo antes de que se rebose por encima del tanque por fallas en un control de nivel o de la válvula de entrada de fluido al tanque sí es el caso.
Aplica también para tanques presurizados en algunos procesos.
Por lo anterior es muy importante tener claro el concepto y las diferentes variantes de PANEL DE CONTROL en automatización de válvulas. Los paneles de control se consideran parte fundamental de los SIS – Sistemas Instrumentados de Seguridad.
Uso de Válvulas ESDV, WHCP y HIPPS
1. Válvulas de Cierre de Emergencia (ESDV):
- Uso: Los sistemas ESDV están diseñados para cerrar automáticamente en situaciones de emergencia para detener el flujo de líquidos o gases de manera rápida y segura. Se utilizan en diversas industrias, incluyendo refinerías, plantas químicas, plataformas de petróleo y gas, plantas de bombeo de petróleo crudo, unidades de compresión de gas o estaciones de bombeo de crudo o refinados entre otros. Estos sistemas se implementan para prevenir accidentes y/o minimizar daños. Las lógicas de control pueden ser muy básicas o altamente complejas o redundantes como se necesite. Todo en función de la protección de la vida de los trabajadores y de la seguridad del proceso. Los escenarios más comunes por las que se activa un sistema ESDV en sistemas de transporte o distribución de hidrocarburos son las caídas de presión en ductos por fuga de productos a la atmósfera.
Un sistema de seguridad ESDV siempre será SI o SÍ de rearme y/o habilitación LOCAL y MANUAL. Nunca automático y menos remoto.
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2. Cabezales de Pozo (WHCP):
- Uso: Las válvulas de los arbolitos de navidad que a su vez en ocasiones se consideran en conjunto con cabezales de pozo un solo equipo, se encargan de controlar las operaciones de producción en superficie de los yacimientos de petróleo crudo y/o gas natural para nuestro caso, son cruciales para asegurar que las condiciones dentro del pozo y fuera de él se mantengan en condiciones seguras. Estas válvulas de subsuelo y superficie pueden gestionan la apertura y cierre del pozo, así como la regulación del flujo de producción.
En este caso, las lógicas de control pueden ser locales, remotas o híbridas. Las variables a tener en cuenta para un accionamiento de cierre preventivo de seguridad pueden ser físicas como la presión, la temperatura o el contenido de solidos en suspensión. También pueden ser químicas como el alto contenido de H2S para el caso del gas natural. Estas dentro de las más comunes. Algunas maniobras dentro del diseño de estos equipos pueden ser consideradas estrictamente como una razón para ejecutar una función ESDV y en otras una alerta operativa que necesita toda la atención.
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3. Sistemas de protección por sobrepresión de alta integridad. (HIPPS):
Podría decir también que son integrales, o integrados, pero siempre ¡altamente confiables!
Finalmente, los sistemas HIPPS son lazos de control diseñados para proteger equipos y tuberías de plantas de proceso de sobrepresiones peligrosas. Se activan para liberar presión o cerrar sistemas cuando se detectan condiciones de presión anormalmente altas, evitando así fallas catastróficas. Son esenciales en instalaciones donde la integridad de la presión es crítica para la seguridad y el funcionamiento continuo.
Dentro de las características más relevantes de estos sistemas son:
- Deben ser redundantes en su sistema de control, instrumentos periféricos y elementos primarios de proceso.
- Muy rápidos en su velocidad de accionamiento.
- Deben ser absolutamente autónomos e independientes de otros sistemas de seguridad y control.
- Evitan el sobre costo en sistemas de teas sobredimensionados por uso ocasional.
- Contribuyen a disminuir la contaminación por huella de carbono a razón de no generar evacuación de gases de manera innecesaria o descontrolada desde los procesos industriales cuando estos no son estimados como emergencias y son solamente fortuitos.
Otros componentes opcionales para estructuración de paneles de control.
- Encerramientos eléctricos: Para conexionado o alojamiento de equipos.
- Controladores Lógicos Programables (PLC): Para programación de lógicas de control que accionan válvulas y/o activación de alarmas.
- Válvulas Solenoides: Actúan como intermediarias para activar las válvulas principales de cierre.
- Interfaces de Usuario: Permiten a los operadores visualizar, operar o reprogramar las lógicas de control.
- Sensores de Presión y Temperatura: Monitorean las condiciones físicas para asegurar acciones locales o remotas.
- Sistemas de Alarma y Seguridad: Alertan a los operadores sobre condiciones potencialmente criticas o peligrosas que necesitan atención inmediata.
- Sistemas Hidráulicos y Neumáticos: Proveen la energía necesaria para operar válvulas.
- Sensores de Redundantes: Confirma la lectura de una variable 2 y 3 veces para descartar una lectura falsa de una variable física.
Los paneles de control representan altos beneficios para todas las áreas de una empresa, pero generalmente son invisibles. Como siempre, mientras que sean los adecuados y estén trabajando bien.
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Ingeniero Fabricio Tovar
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Celular: (+57) 322 605 0682
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