HIPPS

HIPPS es el acrónimo de High Integrity Pressure Protection System (Sistema de Protección contra Sobrepresión de Alta Integridad). La función principal del HIPPS es un sistema instrumentado independiente cuya finalidad es proteger una instalación frente a la sobrepresión producida en la parte de alta presión de la misma, aislando dicha parte de alta presión del resto de la instalación.

La idea del HIPPS es utilizarlo en lugar de los sistemas de seguridad tradicionales, como los dispositivos de alivio, con cuatro ventajas principales:

• Protección medioambiental: los sistemas de alivio liberan el fluido de servicio a la atmósfera, mientras que el HIPPS evita la liberación de fluidos al exterior del sistema, manteniendo el medio ambiente libre de emisiones.
• El HIPPS debe tener un nivel de seguridad igual o superior al de los métodos tradicionales de alivio; los niveles de seguridad calculados demuestran que es hasta diez veces más fiable que los métodos tradicionales.
• La creación de una frontera entre dos partes de la instalación permite que la parte aguas abajo de las válvulas del HIPPS opere a una presión inferior y, por tanto, reducir el coste de las tuberías y de los equipos a presión asociados instalados en esa parte.

Hipps esquema

Iniciadores (transmisores de presión): los HIPPS se suministran normalmente con tres transmisores de presión que supervisan la línea y proporcionan la información al siguiente elemento.

Solucionador lógico (Logic Solver): recibe la información de los transmisores de presión y está configurado para enviar la señal a los elementos finales cuando la señal recibida supera el valor de presión previamente configurado.

Elementos finales: los elementos finales tienen la función de aislar la parte aguas abajo de la instalación del resto del sistema. Normalmente, los elementos finales consisten en dos válvulas con sus correspondientes actuadores instalados en serie, que se cierran cuando reciben la señal procedente del solucionador lógico.

Normas aplicables y nivel de integridad de seguridad

Los HIPPS se diseñan de acuerdo con las siguientes normas:

IEC 61508: «Seguridad funcional de los sistemas eléctricos/electrónicos/electrónicos programables relacionados con la seguridad».

IEC 61511: «Seguridad funcional: sistemas instrumentados de seguridad para el sector de la industria de procesos».

ANSI/ISA S84.01: «Aplicación de los sistemas instrumentados de seguridad en la industria de procesos».

Las normas mencionadas anteriormente están basadas en el desempeño (performance based), por lo que el diseño del HIPPS también se basa en el Nivel de Integridad de Seguridad requerido (Safety Integrity Level, SIL).

El SIL tiene cuatro categorías, de 1 a 4, y es definido por el usuario final de la planta mediante la realización de un análisis de riesgos del proceso, relacionado con el cumplimiento del riesgo tolerable. Esto significa que el nivel SIL es el resultado de la combinación de dos factores:

• Frecuencia de ocurrencia del fallo.

• Consideración de las consecuencias del fallo (fallo peligroso o fallo seguro).

La Función Instrumentada de Seguridad (Safety Instrumented Function, SIF) define el nivel de protección frente a fallos y se caracteriza por la Probabilidad de Fallo a la Demanda (Probability of Failure on Demand, PFD). El PFDavg se define como la probabilidad media de fallo de la función de seguridad, con un valor comprendido entre 0 y 1.

La normativa define el valor máximo admisible de PFDavg en función de la frecuencia con la que se produce la demanda de la SIF:

• Alta demanda: intervalo entre demandas de seguridad inferior a un año.

• Baja demanda: intervalo entre demandas de seguridad superior a un año.

El nivel SIL está directamente relacionado con este valor de PFDavg y debe considerarse para el bucle funcional completo, incluyendo todos sus elementos y las interacciones entre ellos.

El HIPPS Samson Ringo es suministrado

Iniciadores

Los HIPPS se suministran normalmente con tres transmisores de presión que monitorizan la presión en la línea y proporcionan la información al siguiente elemento. Estos tres elementos pueden seleccionarse del mismo proveedor o de tres proveedores diferentes; el suministro de transmisores de presión de tres marcas distintas evita lo que se denomina un “fallo común”, por ejemplo, un problema de calidad en un lote de transmisores de presión fabricados por el mismo fabricante que podría afectar al correcto funcionamiento del HIPPS.

El HIPPS está diseñado para poder funcionar temporalmente únicamente con dos transmisores de presión. Esto permite realizar comprobaciones o sustituir cualquiera de ellos manteniendo el HIPPS en operación. En este caso, el sistema funciona en “modo degradado” y el solucionador lógico recibe dicha información.

Lógica de control

El solucionador lógico (Logic Solver) es el dispositivo encargado de procesar las señales de entrada recibidas de los iniciadores y está configurado para enviar la señal de actuación a los elementos finales cuando la señal recibida supera el valor de presión previamente configurado.

Ringo puede suministrar HIPPS con diferentes tipos de solucionadores lógicos:

• Unidad Central de Procesamiento (CPU): el software puede programarse para configurar la respuesta en función de las señales de entrada. Este tipo está certificado hasta SIL 3.

• Lógica de Estado Sólido (SSL), con una configuración basada en tarjetas inteligentes. Este tipo no es programable, pero puede certificarse hasta SIL 4.

El solucionador lógico puede suministrarse con diferentes configuraciones, según las especificaciones del cliente. Existen armarios con grado de protección IP para áreas peligrosas. Las interfaces con el usuario pueden personalizarse, por ejemplo mediante pantallas táctiles o paneles con indicadores luminosos y pulsadores.

Los solucionadores lógicos pueden suministrarse con soporte para cualquier protocolo de comunicación, entre ellos:

Modbus, OPC, Profibus, Send and Receive TCP y HART.

Elementos finales

Los elementos finales tienen la función de aislar la parte aguas abajo de la instalación frente a la sobrepresión. Normalmente, los elementos finales consisten en dos válvulas con sus correspondientes actuadores instalados en serie, que se cierran cuando reciben la señal procedente del solucionador lógico.

Los actuadores pueden ser neumáticos o hidráulicos y se suministran con su propio panel de control, que incluye las válvulas solenoides necesarias para gobernar su funcionamiento. Los actuadores se dimensionan para proporcionar un tiempo de actuación muy rápido (inferior a 2 segundos).

Samson Ringo ofrece dos tipos de válvulas para aplicaciones HIPPS: válvulas de bola y válvulas axiales.

Válvulas

Válvulas de bola

Válvulas Ringo ofrecen una gama completa de válvulas de bola montadas sobre muñón diseñadas y fabricadas de acuerdo con API 6D / ISO 14313, API 6DSS / ISO 14723, BS5351, ASME B16.34 y otras normas internacionales, así como según las especificaciones del cliente, con todas las posibles configuraciones:

Características estándar

• Flujo bidireccional.

• Diseño sobre muñón para operación con bajo par de apertura.

• Construcción con asiento blando o metálico.

• Alivio automático de presión en la cavidad.

• Vástago a prueba de expulsión (Anti Blow-Out).

• Puntos de engrase (Grease Fittings).

• Drenaje y ventilación.

• Dispositivo antiestático.

• Diseño a prueba de incendio, certificado API 6FA, API 607 y BS6755.

Características opcionales

• Efecto doble pistón.

• Doble bloqueo y purga (Double Block-Bleed).

• Dispositivo de bloqueo.

• Puntos de engrase, ventilación y drenaje con brida.

• Extensión del vástago.

• Estopas de baja emisión.

• Estopas con carga viva (Live loaded packing).

• Sellos tipo labio (Lip Seals).

Válvula Axial

Diseño:
Un cuerpo aerodinámico con sección constante ofrece un coeficiente de resistencia muy reducido y proporciona valores de Cv mayores para los mismos tamaños.

El fluido se canaliza por un camino anular entre el cuerpo interno y el externo hasta alcanzar la jaula caracterizada. Los cambios suaves en la dirección del flujo y la ausencia de turbulencias contribuyen a niveles de ruido más bajos. La alta capacidad, combinada con una gran rangeability, hace que nuestra válvula axial sea reconocida como el diseño ideal para controlar toda la gama de condiciones del proceso con una única válvula.

Como opción, se ofrece un cuello de cuerpo extendido para operaciones criogénicas, con una variedad de sellos tipo wafer. La emisión cero está garantizada mediante sellos O-ring combinados con estopas de respaldo. La distancia entre bridas cumple con ISA 75.03 cuando los datos están disponibles, o con API 6D para tamaños mayores. Todos los tipos de actuadores de cuarto de giro se pueden montar fácilmente.

Nuestro modelo RAX Cv ofrece:

• Valores de Cv superiores, combinados con alta rangeability.

• Actuador estándar de 90° con par reducido.

• Mecanismo de accionamiento sin holgura y con baja fricción, con requisitos de par reducidos.

• Cero fugas por el vástago.

• Tapón equilibrado guiado por jaula para un funcionamiento suave.

• Características lineales, de igual porcentaje u otras.

• Reducción eficaz de ruido y cavitación.

• Asiento blando, cierre estanco (bubble tight).

• Variedad de diseños de jaula para aplicaciones críticas con gas y líquido.

Más información sobre las válvulas axiales está disponible en el folleto Samson Ringo Axial Flow Valves PRD-VAXL-ING-001-R0.

Actuadores:
Los actuadores montados en las válvulas Ringo para sistemas HIPPS pueden ser neumáticos o hidráulicos y se suministran en plena conformidad con las especificaciones del cliente. Los actuadores incluyen el panel de control según lo especificado, con válvulas solenoides.

El Partial Stroke Test está disponible según los requisitos de clasificación SIL.

Prueba de aceptación en fábrica / Certificación SIL del HIPPS completo

Samson Ringo cuenta con instalaciones de vanguardia para el montaje y prueba de los elementos finales y la integración del sistema HIPPS.

Samson Ringo ofrece la integración completa de los elementos HIPPS en fábrica, incluyendo iniciadores, solucionador lógico y elementos finales (válvulas + actuadores + panel de control).

Se realiza la Prueba de Aceptación en Fábrica (Factory Acceptance Test, FAT) del HIPPS completamente integrado. La prueba puede ser presenciada por el cliente o por su agencia de inspección de terceros designada.