¿Qué son los tapones fusibles?
Los tapones fusibles son un tipo de dispositivo de seguridad utilizado en sistemas de aire comprimido, cabezas de pozo y sistemas de vapor. Actúan como la última línea de defensa y se emplean para prevenir fallos catastróficos, como explosiones. Mientras que las válvulas de seguridad protegen los equipos de sobrepresión, los tapones fusibles protegen los equipos de sobretemperatura.
Tapón Fusible
Los tapones fusibles se utilizan ampliamente en diversas industrias debido a su diseño sencillo, eficacia y contribución a la seguridad. Se instalan comúnmente en sistemas de aire comprimido y calderas de carbón; las calderas que queman aceite combustible ligero (LFO) o gas no siempre están equipadas con un tapón fusible.
Materiales de los Tapones Fusibles
Los tapones fusibles contienen una aleación fusible alojada dentro de un cuerpo de tapón roscado de latón, bronce o metal de cañón. El material elegido para la aleación fusible tiene un punto de fusión predeterminado que es más bajo que el punto de fusión del material del cuerpo del tapón. Un material común de aleación fusible es el estaño, que tiene un punto de fusión de 232°C (450°F).
Cuerpo y Aleación del Tapón Fusible
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¿Cómo funcionan los tapones fusibles?
La aleación fusible dentro de un tapón fusible está diseñada para derretirse a una temperatura más baja que el cuerpo del tapón circundante. Si el tapón se expone a temperaturas elevadas, la aleación fusible se derretirá y se formará un canal recto o canal cónico a lo largo del cuerpo del tapón. El canal abierto permite que la presión del sistema se ventile directamente a una ubicación predeterminada. Para los sistemas de aire comprimido, esta ubicación suele ser simplemente el espacio que rodea el tapón. Para las calderas, es más probable que sea el horno o la caja de fuego. El cuerpo del tapón fusible a menudo está diseñado para que se cree un ruido de silbido a medida que la presión del sistema se ventila, lo que actúa como una alarma audible local para los operadores del sistema.
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¿Cuál es el propósito de un tapón fusible?
Sistemas de Aire Comprimido
Las instalaciones de aire comprimido representan un riesgo considerable si se exponen al fuego, esto se debe a que el aire dentro del sistema se calienta y la presión del sistema aumenta hasta que la presión es demasiado alta para que el sistema la contenga. Si esto ocurre, la presión podría liberarse de manera catastrófica. Otro peligro es que el vapor de aceite dentro del compresor de aire podría encenderse debido a las temperaturas elevadas; este modo de fallo también podría ser catastrófico.
Sistemas de Vapor (Calderas de Vapor)
Los tapones fusibles se instalan dentro de las calderas para reducir el riesgo de una explosión de caldera como resultado de fuego por bajo nivel de agua. Un escenario de bajo nivel de agua en una caldera conduciría al sobrecalentamiento de las superficies de transferencia de calor y se produciría un daño resultante en la caldera (con resultados potencialmente catastróficos).
Los tapones fusibles de caldera se clasifican como accionados por vapor o accionados por fuego, y se pueden instalar tanto en calderas de tubos de fuego como en calderas de tubos de agua. También es posible clasificar los tapones fusibles de caldera como lado del fuego o lado del agua. Los tapones del lado del fuego se atornillan del lado del fuego al lado del agua. Los tapones del lado del agua se atornillan del lado del agua al lado del fuego.
Tapón Fusible del Lado del Fuego
Los tapones fusibles de caldera generalmente ventilan vapor a la caja de fuego, lo que extingue la llama de la caldera y así reduce la temperatura y presión del sistema de vapor.
¿Dónde instalar un tapón fusible?
Sistemas de Aire Comprimido
Para los sistemas de aire comprimido, los tapones fusibles se pueden instalar en cualquier parte del sistema, pero generalmente se instalan directamente después del(los) compresor(es) de aire y sobre recipientes de almacenamiento de aire comprimido (recipientes a presión no calentados).
Ubicación del Tapón Fusible en el Recipiente de Aire Comprimido
Sistemas de Vapor
Los tapones fusibles de calderas de tubos de fuego se instalan 1 a 2 pulgadas por encima de la fila más alta de tubos. Las ubicaciones típicas para los tapones fusibles incluyen la hoja de corona (parte superior de la cámara de combustión), la hoja de tubos trasera (caldera marina Scotch) y la hoja de tubos frontal (caldera de caja de fuego). La ubicación elegida depende del diseño de la caldera.
Ubicación del Tapón Fusible en la Caldera de Tubos de Fuego
Mantenimiento del Tapón Fusible
Sistemas de Aire Comprimido
Los sistemas de aire comprimido normalmente se mantienen en un estado limpio. Puede ocurrir algo de arrastre de aceite desde los compresores, pero esto se puede prevenir utilizando compresores sin aceite o filtros. También puede ocurrir arrastre de humedad, pero se utilizan secadores (generalmente de tipo desecante o refrigeración) para eliminar la humedad.
Siempre que se eliminen el aceite y la humedad, el sistema de aire comprimido permanecerá limpio y el tapón fusible se mantendrá en buen estado, es decir, no estará cubierto por una película de aceite ni corroído por el agua. A pesar de esto, se requiere el cambio periódico del tapón como parte de una estrategia de mantenimiento preventivo (y a veces para cumplir con los requisitos legislativos).
Sistemas de Vapor
Hay varios factores que pueden influir en el funcionamiento de un tapón fusible de caldera, estos se relacionan con el aislamiento del tapón y su funcionamiento incorrecto como resultado. El aislamiento del tapón fusible es un problema que puede ocurrir en el lado del agua, el lado del fuego o ambos lados del tapón.
En el lado del agua, los sólidos disueltos pueden solidificarse en las superficies de transferencia de calor y formar una barrera aislante; esta barrera aislante se conoce como incrustación. La barrera aislante reduce la tasa de transferencia de calor de las superficies de transferencia de calor (principalmente tubos de caldera), lo que provoca una reducción correspondiente en la eficiencia de la caldera y sobrecalentamiento local. La acumulación de incrustaciones en el tapón fusible puede hacer que el tapón fusible no funcione como se diseñó porque la transferencia de calor ha sido inhibida.
Incrustación en el Tapón Fusible
En el lado del fuego, el hollín de la combustión puede acumularse en la superficie del tapón fusible y formar una barrera aislante. Si esto ocurre, el tapón fusible puede no funcionar como se pretende. El hollín debe eliminarse de las superficies de calentamiento durante el mantenimiento.
Hollín en el Tapón Fusible
A medida que el estaño (la aleación fusible) envejece, sus propiedades se degradan. Por esta razón, a menudo se aconseja el reemplazo anual de los tapones fusibles. El Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión aconseja el reemplazo anual de los tapones fusibles en todas las calderas de carbón.
Recursos Adicionales
https://en.wikipedia.org/wiki/Fusible_plug