Cosa sono i tappi fusibili?
I tappi fusibili sono un tipo di dispositivo di sicurezza utilizzato nei sistemi ad aria compressa, teste di pozzo e sistemi a vapore. Rappresentano l'ultima linea di difesa e sono spesso impiegati per prevenire guasti catastrofici, come esplosioni. Mentre le valvole di sicurezza proteggono i macchinari dalla sovrapressione, i tappi fusibili proteggono dal surriscaldamento.
Tappo Fusibile
I tappi fusibili sono ampiamente utilizzati in molte industrie grazie al loro design semplice, efficacia e miglioramenti in termini di sicurezza. Sono comunemente installati nei sistemi ad aria compressa e nelle caldaie a carbone; le caldaie che utilizzano olio combustibile leggero (LFO) o gas non sono sempre dotate di un tappo fusibile.
Materiali dei Tappi Fusibili
I tappi fusibili contengono una lega fusibile inserita in un corpo del tappo filettato in ottone, bronzo o metallo da cannone. Il materiale scelto per la lega fusibile ha un punto di fusione predeterminato inferiore a quello del materiale del corpo del tappo. Un materiale comune per la lega fusibile è lo stagno, che ha un punto di fusione di 232°C (450°F).
Corpo e Lega del Tappo Fusibile
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Come funzionano i Tappi Fusibili
La lega fusibile all'interno di un tappo fusibile è progettata per fondere a una temperatura inferiore rispetto al corpo del tappo circostante. Se il tappo è esposto a temperature elevate, la lega fusibile si fonderà creando un canale diretto o conico lungo il corpo del tappo. Il canale aperto consente alla pressione del sistema di sfogarsi in una posizione predeterminata. Nei sistemi ad aria compressa, questa posizione è solitamente l'area circostante il tappo. Nelle caldaie, è più probabile che sia il forno o il focolare. Il corpo del tappo fusibile è spesso progettato per emettere un suono fischiante mentre la pressione del sistema si sfoga, fungendo da allarme acustico per gli operatori del sistema.
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Qual è lo scopo di un tappo fusibile?
Sistemi ad Aria Compressa
Le installazioni ad aria compressa rappresentano un rischio considerevole se esposte al fuoco, poiché l'aria all'interno del sistema si riscalda e la pressione aumenta fino a livelli insostenibili. Se ciò accade, la pressione potrebbe essere rilasciata in modo catastrofico. Un altro pericolo è che il vapore d'olio all'interno del compressore d'aria potrebbe incendiarsi a causa delle temperature elevate; anche questo tipo di guasto potrebbe essere catastrofico.
Sistemi a Vapore (Caldaie a Vapore)
I tappi fusibili sono installati all'interno delle caldaie per ridurre il rischio di un'esplosione dovuta a un fuoco a basso livello d'acqua. Uno scenario di basso livello d'acqua in una caldaia porterebbe al surriscaldamento delle superfici di trasferimento del calore e causerebbe danni alla caldaia (con potenziali risultati catastrofici).
I tappi fusibili delle caldaie sono classificati come azionati dal vapore o azionati dal fuoco, e possono essere installati sia su caldaie a tubi di fiamma che su caldaie a tubi d'acqua. È anche possibile classificare i tappi fusibili delle caldaie come lato fuoco o lato acqua. I tappi lato fuoco sono avvitati dal lato fuoco al lato acqua. I tappi lato acqua sono avvitati dal lato acqua al lato fuoco.
Tappo Fusibile Lato Fuoco
I tappi fusibili delle caldaie solitamente sfogano il vapore nel focolare, spegnendo la fiamma della caldaia e riducendo così la temperatura e la pressione del sistema a vapore.
Dove Installare un Tappo Fusibile
Sistemi ad Aria Compressa
Per i sistemi ad aria compressa, i tappi fusibili possono essere installati ovunque all'interno del sistema, ma di solito sono posizionati direttamente dopo il/i compressore/i d'aria e sui serbatoi di stoccaggio dell'aria compressa (serbatoi a pressione non riscaldati).
Posizione del Tappo Fusibile sul Serbatoio d'Aria Compressa
Sistemi a Vapore
I tappi fusibili delle caldaie a tubi di fiamma sono installati 1 a 2 pollici sopra la fila più alta di tubi. Le posizioni tipiche per i tappi fusibili includono il foglio di corona (parte superiore della camera di combustione), il foglio di tubo posteriore (caldaia marina Scotch) e il foglio di tubo anteriore (caldaia a focolare). La posizione scelta dipende dal design della caldaia.
Posizione del Tappo Fusibile sulla Caldaia a Tubi di Fiamma
Manutenzione dei Tappi Fusibili
Sistemi ad Aria Compressa
I sistemi ad aria compressa sono normalmente mantenuti in uno stato pulito. Alcuni trascinamenti d'olio possono verificarsi dai compressori, ma ciò può essere prevenuto utilizzando compressori senza olio o filtri. Può verificarsi anche il trascinamento di umidità, ma vengono utilizzati essiccatori (di solito di tipo essiccante o di refrigerazione) per rimuovere l'umidità.
Assicurando che olio e umidità siano rimossi, il sistema ad aria compressa rimarrà pulito e il tappo fusibile rimarrà in buone condizioni, cioè non rivestito da un film d'olio o corroso dall'acqua. Nonostante ciò, è necessario il cambio periodico del tappo come parte di una strategia di manutenzione preventiva (e talvolta per soddisfare i requisiti legislativi).
Sistemi a Vapore
Ci sono diversi fattori che possono influenzare il funzionamento di un tappo fusibile della caldaia, questi riguardano l'isolamento del tappo e il suo mancato funzionamento di conseguenza. L'isolamento del tappo fusibile è un problema che può verificarsi sul lato acqua, lato fuoco o su entrambi i lati del tappo.
Sul lato acqua, i solidi disciolti possono solidificarsi sulle superfici di trasferimento del calore e formare una barriera isolante; questa barriera isolante è conosciuta come incrostazione. La barriera isolante riduce il tasso di trasferimento del calore delle superfici di trasferimento del calore (principalmente i tubi della caldaia), il che causa una corrispondente riduzione dell'efficienza della caldaia e surriscaldamento locale. L'accumulo di incrostazioni sul tappo fusibile può causare il mancato funzionamento del tappo fusibile come progettato perché il trasferimento di calore è stato inibito.
Incrostazione sul Tappo Fusibile
Sul lato fuoco, la fuliggine dalla combustione può accumularsi sulla superficie del tappo fusibile e formare una barriera isolante. Se ciò accade, il tappo fusibile potrebbe non funzionare come previsto. La fuliggine dovrebbe essere rimossa dalle superfici di riscaldamento durante la manutenzione.
Fuliggine sul Tappo Fusibile
Con l'invecchiamento dello stagno (la lega fusibile), le sue proprietà si degradano. Per questo motivo, la sostituzione annuale dei tappi fusibili è spesso consigliata. Il Codice ASME per Caldaie e Recipienti a Pressione consiglia la sostituzione annuale dei tappi fusibili su tutte le caldaie a carbone.
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Risorse Aggiuntive
https://en.wikipedia.org/wiki/Fusible_plug