Sistema de protección contra la presión de alta integridad

Un sistema de protección de presión de alta integridad (HIPPS) es un tipo de sistema instrumentado de seguridad (SIS) diseñado para prevenir la sobrepresurización de una planta, como una planta química o una refinería de petróleo . El HIPPS interrumpe la fuente de alta presión antes de que se supere la presión de diseño del sistema, evitando así la pérdida de contención por rotura ( explosión ) de una tubería o recipiente. Por lo tanto, un HIPPS se considera una barrera entre una sección de alta presión y una de baja presión de una instalación. ^{[ 1 ]}

En los sistemas tradicionales, la sobrepresión se gestiona mediante sistemas de alivio . Un sistema de alivio abre una salida alternativa para los fluidos del sistema una vez que se supera una presión preestablecida, para evitar una mayor acumulación de presión en el sistema protegido. Esta salida alternativa generalmente conduce a una antorcha o sistema de ventilación para eliminar de forma segura el exceso de fluidos. Un sistema de alivio tiene como objetivo eliminar cualquier entrada excesiva de fluidos para su eliminación segura, mientras que un HIPPS tiene como objetivo detener la entrada de fluidos en exceso y contenerlos dentro del sistema.

Los sistemas de alivio convencionales presentan desventajas como la liberación de fluidos de proceso (inflamables y tóxicos) o sus productos de combustión al medio ambiente, además de ocupar una gran superficie. Ante la creciente conciencia ambiental, estos sistemas no siempre son una solución aceptable. Sin embargo, debido a su simplicidad, coste relativamente bajo y amplia disponibilidad, todavía se utilizan con frecuencia.

HIPPS proporciona una solución para proteger los equipos en los siguientes casos:

• Se procesan altas presiones y/o caudales.
• El medio ambiente debe ser protegido.
• La viabilidad económica de un proyecto de desarrollo necesita mejorar.
• El perfil de riesgo de la planta debe reducirse.

HIPPS es un sistema de seguridad instrumentado diseñado y construido de acuerdo con las normas IEC 61508 e IEC 61511 .

Las normas internacionales IEC 61508 y 61511 hacen referencia a las funciones de seguridad y a los sistemas instrumentados de seguridad (SIS, por sus siglas en inglés) al hablar de dispositivos para proteger equipos, personal y el medio ambiente. Las normas más antiguas utilizan términos como sistemas de parada de seguridad , sistemas de parada de emergencia o últimas capas de defensa.

Un sistema que cierra la fuente de sobrepresión dentro de un tiempo especificado con al menos la misma fiabilidad que una válvula de seguridad se suele denominar HIPPS. Dicho HIPPS es un circuito funcional completo que consta de:

• sensores (o iniciadores) que detectan la alta presión
• un solucionador lógico, que procesa la entrada de los sensores para obtener una salida al elemento final.
• Elementos finales que realizan la acción correctiva en campo, llevando el proceso a un estado seguro. En el caso de un HIPPS, esto implica el cierre de la fuente de sobrepresión. El elemento final consta de una válvula, un actuador y solenoides.

El esquema anterior presenta tres transmisores de presión (PT) conectados a un controlador lógico. El controlador decidirá, mediante votación 2 de 3 ( 2oo3 ), si activa o no el elemento final. El panel de solenoides 1oo2 decide qué válvula se debe cerrar. Los elementos finales consisten en dos válvulas de bloqueo que detienen el flujo hacia las instalaciones aguas abajo (derecha) para evitar que superen una presión máxima. El operador de la planta recibe una alerta mediante una alarma de presión (PA) de que el sistema HIPPS se ha activado. Este sistema cuenta con un alto grado de redundancia.

• El fallo de uno de los tres transmisores de presión no comprometerá la funcionalidad del HIPPS, ya que se necesitan dos lecturas de alta presión para su activación.
• El fallo de una de las dos válvulas de bloqueo no comprometerá la funcionalidad del HIPPS, ya que la otra válvula se cerrará al activarse el HIPPS.

No debemos limitarnos al diseño anterior como único medio para materializar la definición de HIPPS. Siempre debemos considerar el HIPPS de forma genérica, como un medio para aislar una fuente de alta presión cuando el flujo aguas abajo se ha bloqueado, aislando el equipo aguas arriba (fuente de alta presión) de manera altamente confiable. Ya sea que esta fuente de alta presión sea una bomba (en el caso de líquidos) o un compresor de gas (en el caso de gases), el objetivo del HIPPS en estos casos es detener de manera confiable la bomba o el compresor de gas que genera la condición de alta presión de forma segura.

El aumento constante de los caudales, junto con las limitaciones medioambientales, propició la aceptación generalizada y rápida, en las últimas décadas, de los sistemas HIPPS como el sistema de protección definitivo.

La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) introdujo las normas IEC 61508 e IEC 61511 en 1998 y 2003, respectivamente. Estas normas, basadas en el desempeño y no prescriptivas, proporcionan un marco detallado y un enfoque de ciclo de vida para el diseño, la implementación y la gestión de sistemas de seguridad aplicables a diversos sectores con diferentes niveles de riesgo. Estas normas también se aplican a los sistemas HIPPS.

La norma IEC 61508 se centra principalmente en sistemas eléctricos, electrónicos y programables relacionados con la seguridad. Sin embargo, también proporciona un marco para sistemas relacionados con la seguridad basados ​​en otras tecnologías, incluidos los sistemas mecánicos. La norma IEC 61511, añadida por la IEC específicamente para diseñadores, integradores y usuarios de sistemas instrumentados de seguridad, abarca con mayor detalle las demás partes del circuito de seguridad (sensores y elementos finales).

La base para el diseño de su sistema instrumentado de seguridad es el Nivel de Integridad de Seguridad (SIL) requerido. El SIL se obtiene durante el análisis de riesgos de una planta o proceso y representa la reducción de riesgos necesaria. El SIS debe cumplir con los requisitos del SIL aplicable, que va del 1 al 4. Las normas IEC definen los requisitos para cada SIL durante el ciclo de vida del equipo, incluyendo el diseño y el mantenimiento. El SIL también define una probabilidad de fallo bajo demanda (PFD) requerida para el circuito completo y las restricciones arquitectónicas para el circuito y sus diferentes elementos.

Los requisitos del HIPPS no deben simplificarse únicamente al nivel de un PFD; los requisitos cualitativos y las limitaciones arquitectónicas forman parte integral de los requisitos de un sistema de protección instrumentado como el HIPPS.

La norma europea EN12186 (anteriormente DIN G491) y, más específicamente, la EN14382 (anteriormente DIN 3381) se han utilizado durante décadas en sistemas de protección contra sobrepresión instrumentados (mecánicamente). Estas normas establecen los requisitos para los sistemas de protección contra sobrepresión y sus componentes en plantas de gas. No solo determinan el tiempo de respuesta y la precisión del lazo, sino también los factores de seguridad para el sobredimensionamiento del actuador del elemento final. La verificación y las pruebas de diseño independientes para demostrar el cumplimiento de la norma EN14382 son obligatorias. Por lo tanto, los usuarios suelen consultar esta norma para el diseño de sistemas de protección contra sobrepresión instrumentados (HIPPS).

• Comisión Electrotécnica Internacional
• https://risknowlogy.com/risknowlogy-certification-program/hipps-sil-verification/ Certificación HIPPS SIL]
• Grupo de Usuarios de Seguridad – Recursos de Información sobre Seguridad Funcional
• Ejemplo de HIPAA apta para cerdos
• SIL y seguridad funcional en pocas palabras : libro electrónico que presenta SIL y seguridad funcional.