Como Funciona o Sistema de Desligamento de Emergência (ESD) e suas Aplicações Práticas

O Sistema de Desligamento de Emergência (ESD) é uma parte crucial da engenharia de segurança industrial, especialmente em setores como o de petróleo e gás. Este sistema é projetado para proteger tanto os equipamentos como o meio ambiente, além de minimizar as perdas de produção e garantir a continuidade das operações, ao reduzir os períodos de inatividade desnecessários. O objetivo principal do ESD é interromper rapidamente operações de risco em caso de falhas, prevenindo assim danos maiores ou acidentes. A seguir, discutimos os componentes e os princípios de operação de um sistema ESD eficaz.

Outro ponto importante é o uso de válvulas de alívio de pressão manuais, que ajudam a reduzir as consequências perigosas de condições anormais. O sistema ESD também interage com o sistema de controle de processos, gerando alarmes visuais e sonoros para alertar os operadores. Dessa forma, garante-se que as equipes de operação possam intervir rapidamente, minimizando os danos. A integração com sistemas de comunicação pública, como anúncios sonoros, também é uma característica fundamental do sistema ESD.

Um aspecto crucial do sistema ESD é a sua independência. Todos os equipamentos e sensores do sistema ESD, como atuadores e seus circuitos relacionados, devem ser exclusivos e operar de maneira autônoma, sem depender de outros sistemas de monitoramento e controle. Isso assegura que o sistema funcione mesmo em caso de falha de outros sistemas de controle, o que é uma característica vital em ambientes onde a segurança é prioritária. Em termos operacionais, o ESD deve ser capaz de perceber condições anormais e isolar equipamentos conforme necessário, sem intervenção de outros sistemas.

A inicialização do sistema ESD pode ser feita manualmente, por meio de botões de emergência, ou de forma automática, dependendo das condições detectadas. Os botões ESD devem estar estrategicamente localizados para fácil acesso pelos operadores e devem contar com dispositivos de proteção para evitar acionamentos acidentais. Quando o sistema é ativado, ele interrompe imediatamente as operações, incluindo o fechamento de válvulas críticas, a parada de equipamentos móveis, e o desligamento de sistemas de fogo e gás, entre outros.

Após a ativação do sistema ESD, o processo entra em um estado seguro e permanece assim até que o sistema seja resetado. O reset do sistema ESD não pode ocorrer antes que a causa do acionamento seja totalmente esclarecida. O processo de reset pode ser feito manualmente, no local, ou de forma coletiva, dependendo da gravidade da situação. Para válvulas críticas, como válvulas de fronteira e válvulas de alívio de emergência, o reset manual é necessário para garantir a segurança do sistema antes da reativação. Já para válvulas menos críticas, um reset coletivo pode ser suficiente, desde que o processo seja feito de forma controlada.

As válvulas de desligamento de emergência (ESDV) têm funções específicas, como a vedação de bolhas e a proteção contra falhas em áreas de risco, como zonas de fogo. Elas também são equipadas com switches de limite e dispositivos de detecção para garantir que o sistema de desligamento funcione adequadamente. Essas válvulas são frequentemente instaladas nas fronteiras de diferentes sistemas de pressão, levando em consideração fatores como o layout da área e as necessidades de alívio de pressão do equipamento.

Em operações complexas, como em sistemas de processos industriais, o design de dispositivos de override (bypass) pode ser necessário para permitir a manutenção ou o teste de sensores e sistemas sem interromper toda a operação. No entanto, essas funções de override devem ser projetadas para não interferir nos sistemas de segurança, especialmente nas funções de alarme do sistema de controle.

O efeito cascata, que descreve como o desligamento de um equipamento pode levar a falhas em outros sistemas ou dispositivos, é um risco importante a ser considerado no projeto do sistema ESD. A função do sistema ESD é minimizar esse efeito, desligando apenas os equipamentos afetados para evitar uma falha em cadeia que possa agravar ainda mais a situação. Caso seja inevitável, o sistema deve interromper todos os dispositivos afetados, mas de maneira controlada, para evitar um desastre maior.

Em suma, o Sistema de Desligamento de Emergência (ESD) é um componente essencial para a segurança de instalações industriais, especialmente aquelas que lidam com substâncias e processos potencialmente perigosos. O correto dimensionamento, a independência e a interação eficiente com outros sistemas de segurança e controle são fatores determinantes para garantir sua eficácia.

Como Projetar e Calcular Válvulas de Descarte (BDV)

Quando se trata de projetar válvulas de descarte (BDV) para sistemas de produção de hidrocarbonetos, um dos principais desafios está em garantir que as condições de operação, como pressão e temperatura, sejam mantidas de maneira segura e eficiente durante todo o ciclo de operação. No entanto, existem diversas questões técnicas a serem resolvidas ao simular o comportamento do sistema, e um dos aspectos mais críticos é a inclusão da água no modelo do sistema.

É importante destacar que a água não deve ser simulada como solúvel na fase de hidrocarbonetos, pois incluir água na fase líquida ou gasosa de hidrocarbonetos pode resultar em problemas de flash, que podem comprometer a precisão das previsões de temperatura no sistema. Se a água for omitida, isso garante uma previsão mais conservadora da temperatura, uma vez que a água não influencia diretamente no comportamento da mistura de hidrocarbonetos.

Uma vez configurada a exclusão da água, o próximo passo é definir as condições de parada (Halt Conditions). O software BLOWDOWN permite calcular os problemas ao longo de um intervalo de tempo específico e apresentar os resultados de forma detalhada, reportando eventos a cada segundo. O controle sobre o comportamento do solucionador pode ser ajustado, permitindo que o tempo de simulação e as condições de término sejam configurados de acordo com a necessidade do projeto.

Ao acessar a aba "Run Controls" no software BLOWDOWN, é possível definir o intervalo de tempo da simulação e as condições de término. Definir um tempo de término de 900 segundos e uma pressão de término de 101,3 kPa são configurações típicas. A simulação será encerrada assim que uma das condições de término for atingida. Após o término da simulação, o software exibirá uma mensagem indicando que o processo foi concluído, permitindo que os resultados sejam analisados na página de Resumo de Resultados.

É possível acessar os principais resultados da simulação na página "Major Findings" ou visualizar os gráficos representando esses resultados em "Plots" dentro da análise do BLOWDOWN. Uma vez que a simulação tenha sido completada, o próximo passo é ajustar o projeto da válvula de descarte, o que envolve a definição de parâmetros como o diâmetro do orifício e a pressão final. Para isso, a configuração da pressão final como 50% da pressão de projeto (geralmente em torno de 1825 kPa) é uma prática comum.

Além disso, a chave para uma simulação bem-sucedida é entender que a pressão de término nunca deve ser atingida antes do tempo de término da simulação. Isso garante que os resultados reflitam uma análise precisa do comportamento do sistema sob as condições de operação definidas.

A importância de um projeto bem-executado de válvulas de descarte vai além da simples questão de eficácia operacional. Em sistemas de grandes instalações de produção de hidrocarbonetos, a segurança e a proteção ambiental são primordiais. Projetos inadequados podem levar a falhas catastróficas, riscos à segurança dos operadores e danos a ativos. O processo de simulação detalhada no BLOWDOWN não apenas oferece insights para a eficácia do projeto, mas também ajuda a prever e mitigar possíveis falhas antes que elas se materializem, o que é crucial para a operação segura de qualquer instalação.

Para garantir que o sistema de válvulas de descarte atenda a todas as condições operacionais e de segurança, é essencial que o processo de design leve em consideração as regulamentações locais e as normas internacionais, como o API Standard 521, que fornece diretrizes para sistemas de alívio de pressão e depressurização. Essas normas são fundamentais para garantir que todos os requisitos de segurança e eficiência sejam atendidos.