A função dos corta-chamas

Os corta-chamas são os dispositivos instalados na abertura de um equipamento ou no duto de conexão de um sistema de processo, e cuja função pretendida é permitir o fluxo, mas evitar a transmissão da chama. São dispositivo passivo que permite que o gás passe por ele, mas interrompe a propagação de uma chama.

chama2Da Redação –

O primeiro corta-chamas foi inventado por Humphrey Davy em 1815 para proteger os mineiros das explosões causadas pelo uso de chamas nas minas. A lâmpada Davy abrigava uma vela dentro de uma fina tela de malha de gaze que permitia que a luz passasse através dela, enquanto evitava chamas de bolsões inflamadas de metano escapando da lâmpada. A malha agia como um dissipador de calor, arrefecendo a chama e impedindo que houvesse combustão do gás no exterior da lâmpada.

Deve-se entender como ocorre a combustão e sobre os riscos de explosão. Independentemente do segmento industrial, isso pode ser uma informação vital. A combustão é a reação química exotérmica de um combustível na presença de oxigênio, que resulta na liberação de energia na forma de calor e luz. A zona de reação entre produtos queimados e não queimados é conhecida como chama.

Para ocorrer a combustão e a presença de uma chama, a reação requer três elementos: oxigênio, ignição e combustível. Quando uma mistura é inflamada, a chama se propaga da fonte de ignição dentro do volume da mistura combustível-ar combustível.

Nos sistemas de tubulação, essa propagação geralmente é a montante (conhecida como flashback) contra o fluxo de gás. A maioria dos corta-chamas se enquadra em duas categorias principais: fim da linha, ventilação de atmosfera para impedir que um incêndio ou explosão atmosférica entre em um gabinete; e inline que é usado para impedir a propagação de uma explosão dentro de uma tubulação.

A NBR ISO 16852 de 08/2019 – Corta-chamas — Requisitos de desempenho, métodos de ensaio e limites de aplicação especifica os requisitos para os corta-chamas que impedem a transmissão da chama quando misturas explosivas de ar e gás ou vapor e ar estão presentes. estabelece os princípios uniformes para a classificação, construção básica e informações para uso, incluindo a marcação dos corta-chamas, bem como especifica os métodos de ensaio para verificar os requisitos de segurança e determinar os limites seguros para uso. Esta norma é válida para intervalos de pressão de 80 kPa a 160 kPa e temperaturas com intervalos de –20 °C a + 150 °C. Para corta-chamas nas condições operacionais citadas no escopo, mas condições atmosféricas externas, ver 7.4. Ao projetar e ensaiar os corta-chamas para a operação sob condições diferentes das condições especificadas anteriormente, esta norma pode ser usada como orientação.

Entretanto, o ensaio adicional relacionado especificamente às condições pretendidas de uso é recomendado. Isto é extremamente importante quando altas temperaturas e pressões são aplicadas. As misturas de ensaio podem precisar ser modificadas nestes casos. Existe uma IMO MSC/Circ. 677 adicional para aplicação marítima, da IMO (International Maritime Organization). Esta norma não é aplicável à medição relacionada à segurança externa e ao equipamento de controle, que pode ser requerido para manter as condições operacionais dentro dos limites de segurança estabelecidos.

A medição integrada e equipamento de controle, como sensores integrados de temperatura e chama, assim como peças que, por exemplo, intencionalmente, são fundidas (pino de retenção), queimadas (coifas meteorológicas) ou dobradas (tiras bimetálicas), estão dentro do escopo desta norma. Os corta-chamas usados para misturas explosivas de vapores e gases, que tendem a se autodecompor (por exemplo, acetileno) ou que são quimicamente instáveis; os corta-chamas usados para dissulfeto de carbono, devido às suas propriedades especiais; os corta-chamas cujo uso pretendido é para misturas, em vez de misturas de gás e ar ou vapor e ar (por exemplo, razão mais alta de oxigênio e nitrogênio, cloro como oxidante etc.); procedimentos de ensaio de corta-chamas para mecanismos de ignição de compressão de chama interna; válvulas de atuação rápida, sistemas de extinção e outros sistemas de isolamento da explosão.

A ignição de uma mistura explosiva inicia uma deflagração. Um corta-chamas abrangendo somente este risco é classificado como um corta-chamas à prova de deflagração. Uma deflagração, quando confinada em uma tubulação, pode acelerar e sofrer uma transição de uma detonação instável e, em seguida, para uma detonação estável, desde que haja comprimento suficiente de tubulação.

Este comprimento de tubulação pode variar, dependendo das condições iniciais da mistura e da configuração desta tubulação. Um corta-chamas ensaiado de acordo com 7.3.3.2 ou 7.3.3.3 é classificado como um corta-chamas à prova de detonação estável e é apropriado para deflagrações e detonações estáveis.

As detonações instáveis são uma condição de risco específico, que requer um corta-chamas de desempenho superior ao corta-chamas à prova de detonações estáveis. Um corta-chamas ensaiado de acordo com 7.3.3.4 ou 7.3.3.5 é classificado como um corta-chamas à prova de detonação instável e é apropriado para deflagrações e detonações estáveis e detonações instáveis.

Estes riscos estão relacionados às instalações especificadas e, em cada caso, o corta-chamas ensaiado com sucesso na pTB (pressão antes da ignição) é apropriado para pressões p0 ≤ pTB. Esta aplicação é limitada às misturas com um MESG (máximo espaçamento experimental seguro) igual a, ou maior que, aquele ensaiado. Os riscos específicos cobertos por esta norma, a classificação e o ensaio exigido para o corta-chamas apropriado estão listados na tabela abaixo.

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A combustão estável cria riscos adicionais em aplicações onde pode haver um fluxo contínuo da mistura explosiva em direção ao lado desprotegido do corta-chamas. Devem ser consideradas as seguintes situações: se o fluxo da mistura explosiva puder ser interrompido em um tempo específico entre 1 min e 30 min, os corta-chamas que, quando ensaiados de acordo com 7.3.4, previnem a transmissão da chama durante este período de combustão estável são apropriados para este risco e são classificados como seguros para combustão de curta duração. O desvio, diluição suficiente ou inertização são medidas equivalentes à interrupção do fluxo.

Se o fluxo da mistura explosiva não puder ser interrompido, ou por razões operacionais não se esperar que seja interrompido em 30 min, os corta-chamas quando ensaiados de acordo com 7.3.5, que impedem a transmissão da chama para este tipo de combustão estável são apropriados para este risco e são classificados como seguros em relação à combustão contínua. Todas as partes do corta-chamas devem resistir às cargas mecânicas, térmicas e químicas requeridas para o uso pretendido.

Os corta-chamas produzidos devem ter a capacidade de extinção da chama no mínimo igual aos corta-chamas ensaiados. As ligas de metal leve não podem conter mais de 6% de magnésio. Os revestimentos dos componentes que podem ser expostos às chamas durante a operação não podem ser danificados de forma que tornem possível a transmissão da chama.

Onde for considerado que a combustão estável é um perigo adicional, os corta-chamas à prova de combustão de curta duração devem ser equipados com um ou mais sensores de temperatura integrados, considerando-se a orientação pretendida do corta-chamas. Os ensaios de pressão dos corta-chamas de detonação em linha e fim de linha devem ser executados em cada corta-chamas a uma pressão que não seja menor que 10 × p0 e, para os corta-chamas à prova de deflagração em linha, a não menos que 1,1 × 106 Pa.

O tempo de ensaio para estes tipos de corta-chamas deve ser de no mínimo 3 min. Todos os corta-chamas de deflagração e detonação em linha e os corta-chamas de detonação de fim de linha com construção soldada somente precisam ser ensaiados, desde que a evidência dos documentos fornecidos do procedimento de solda e da qualificação do soldador satisfaçam nos requisitos do método do projeto usado.

Os corta-chamas com qualquer alteração de projeto que afetem a sua resistência devem ser ensaiados novamente. Os componentes fundidos podem ser individualmente ensaiados por pressão antes da completa montagem da unidade. Não pode ocorrer deformação permanente durante os ensaios. Os corta-chamas de deflagração de fim de linha não precisam ser ensaiados quanto à pressão.

Cada corta-chamas deve ser ensaiado quanto à sua estanqueidade com ar a 1,1 × p0, com um mínimo de 150 kPa absoluto, por não menos que 3 min. Não pode ocorrer vazamento. Os corta-chamas de deflagração de fim de linha não precisam ser ensaiados contra vazamentos.

A queda de pressão no corta-chamas deve ser ensaiada antes e após os ensaios de transmissão da chama e ensaios com um fluxo volumétrico apropriado para identificar qualquer alteração (deformação) do corta-chamas, particularmente do elemento do corta-chamas. Após o ensaio de transmissão da chama, a queda de pressão não pode diferir em mais de 20% do valor medido na mesma vazão antes do ensaio.

Após o ensaio de combustão de curta duração e após o ensaio de combustão contínua não é requerida medida adicional de fluxo. A capacidade do fluxo dos corta-chamas em linha deve ser registrada de acordo com A.2 em um ensaio de tipo. A capacidade de fluxo dos corta-chamas de fim de linha deve ser registrada de acordo com A.3 em um ensaio de tipo.

A capacidade de fluxo dos corta-chamas de fim de linha combinados com, ou integrados, às válvulas de pressão e/ou vácuo deve ser registrada de acordo com A.3. As válvulas de pressão e/ou vácuo fabricadas para operar em diferentes pressões de ajuste devem ser ensaiadas na pressão de ajuste mais alta e mais baixa, assim como a uma pressão intermediária ≤ 1 kPa, de forma independente.

A capacidade de fluxo dos corta-chamas dinâmicos deve ser registrada de acordo com A.3 em um ensaio de tipo. Adicionalmente, todos os corta-chamas dinâmicos devem ser ensaiados para oscilações não amortecidas de acordo com A.4 em um ensaio de tipo. Para ajudar os fabricantes e os usuários a decidirem qual corta-chamas é o mais apropriado para as aplicações, recomenda-se a utilização das informações descritas na tabela abaixo.

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Em suma, os corta-chamas são dispositivos de segurança instalados na abertura de um equipamento ou do duto, com o objetivo de permitir o fluxo, para prevenir a transmissão de chama. São utilizados há décadas em indústrias químicas e de petróleo. Esta norma foi preparada por um grupo de especialistas com o objetivo de estabelecer bases, harmonizando e incorporando os desenvolvimentos recentes e normas, na medida do razoável.

Esta norma é destinada a fabricantes deste dispositivo (requisitos de desempenho), instituições de ensaio técnico (métodos de ensaios) e consumidores deste dispositivo. São especificados somente requisitos gerais de desempenho e estes estão mantidos a um mínimo possível. Experiência tem mostrado que o excesso de requisitos gerais de desempenho nesta área pode criar restrições frequentes não justificadas e prevenir o desenvolvimento de soluções inovadoras.

A identificação de perigos de aplicações em comum na indústria conduz à especificação de métodos de ensaio. Estes métodos de ensaio refletem situações reais e, por isto, formam a parte principal desta norma, porque permitem a classificação de vários tipos de corta-chamas e determinam seus limites de uso. Um número considerável de ensaios e de condições de ensaios precisa ser considerado por diversas razões. Os tipos diferentes de corta-chamas dependem do princípio de operação (estático, hidráulico, líquido ou dinâmico) e para cada tipo deles é necessário um ensaio específico de ajuste e do respectivo procedimento de ensaio;

É necessário adaptar o corta-chamas à condição específica de uso (gás, instalação), devido a demandas conflitantes da capacidade de esfriamento de chama e por pequenas perdas de pressão. Esta situação é completamente diferente do princípio similar de proteção aplicado a invólucros à prova de fogo (de equipamento elétrico), onde é desprezível a importância de fluxo de gás por espaçamentos. Importância é dada para o efeito de extinção de chama no espaçamento.

Consequentemente, nesta norma, os ensaios e a classificação relacionada aos grupos de gases e das condições de instalações estão mais subdivididos do que normalmente são. Particularmente, em referências ao: grupo de explosividade IIA, que é subdividido em dois subgrupos IIA1 e IIA2; grupo de explosividade IIB, que é subdividido em quatro subgrupos IIB1, IIB2, IIB3 e IIB; tipo de corta-chamas para detonação, que é dividido em quatro subgrupos, considerando as situações específicas das instalações.

As condições de ensaios conduzem a limites de uso que são muito importantes para os consumidores destes dispositivos. Esta norma especifica informação relevante para a segurança e sua distribuição de instruções técnicas para uso dos fabricantes e para a especificação dos corta-chamas. Os limites de uso também estão relacionados a considerações de segurança de operação e regulamentos que pertencem à responsabilidade das autoridades do país ou corporativas. Os Anexos B e C fornecem orientações para a seleção, melhores práticas e o uso dos corta-chamas.



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