O que são plugues fusíveis?
Plugues fusíveis são um tipo de dispositivo de segurança utilizado em sistemas de ar comprimido, cabeças de poço e sistemas de vapor. Eles são considerados a última linha de defesa e são frequentemente usados para evitar falhas catastróficas, como explosões. Enquanto válvulas de segurança protegem os equipamentos de sobrepressão, os plugues fusíveis protegem os equipamentos de superaquecimento.
Plugue Fusível
Os plugues fusíveis têm ampla aplicação em muitas indústrias devido ao seu design simples, eficácia e melhorias na segurança. Eles são comumente instalados em sistemas de ar comprimido e caldeiras a carvão; caldeiras que queimam óleo combustível leve (LFO) ou gás nem sempre estão equipadas com um plugue fusível.
Materiais do Plugue Fusível
Os plugues fusíveis contêm uma liga fusível alojada dentro de um corpo de plugue roscado de latão, bronze ou metal de canhão. O material escolhido para a liga fusível tem um ponto de fusão predeterminado que é inferior ao ponto de fusão do material do corpo do plugue. Um material comum de liga fusível é o estanho, que tem um ponto de fusão de 232°C (450°F).
Corpo e Liga do Plugue Fusível
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Como Funcionam os Plugues Fusíveis
A liga fusível dentro de um plugue fusível é projetada para derreter a uma temperatura mais baixa do que o corpo do plugue ao redor. Se o plugue for exposto a temperaturas elevadas, a liga fusível derreterá e um canal reto ou cônico será formado ao longo do corpo do plugue. O canal aberto permite que a pressão do sistema seja ventilada diretamente para um local predeterminado. Para sistemas de ar comprimido, este local é geralmente apenas o espaço ao redor do plugue. Para caldeiras, é mais provável que seja a fornalha ou caixa de fogo. O corpo do plugue fusível é frequentemente moldado de forma que um ruído de assobio seja criado à medida que a pressão do sistema é ventilada, isso atua como um alarme audível local para os operadores do sistema.
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Qual é o propósito de um plugue fusível?
Sistemas de Ar Comprimido
Instalações de ar comprimido representam um risco considerável se expostas ao fogo, pois o ar dentro do sistema se aquece e a pressão do sistema aumenta até que a pressão seja grande demais para o sistema suportar. Se isso ocorrer, a pressão pode ser liberada de forma catastrófica. Outro perigo é que o vapor de óleo dentro do compressor de ar pode inflamar devido às temperaturas elevadas; esse modo de falha também pode ser catastrófico.
Sistemas de Vapor (Caldeiras a Vapor)
Plugues fusíveis são instalados em caldeiras para reduzir o risco de explosão da caldeira como resultado de fogo com pouca água. Um cenário de baixo nível de água em uma caldeira levaria ao superaquecimento das superfícies de transferência de calor e resultaria em danos à caldeira (com potenciais resultados catastróficos).
Os plugues fusíveis de caldeira são classificados como acionados por vapor ou acionados por fogo, e podem ser instalados em ambos os tipos de caldeiras, caldeiras de tubos de fogo e caldeiras de tubos de água. Também é possível classificar os plugues fusíveis de caldeira como sendo plugues de lado do fogo ou lado da água. Os plugues do lado do fogo são rosqueados do lado do fogo para o lado da água. Os plugues do lado da água são rosqueados do lado da água para o lado do fogo.
Plugue Fusível do Lado do Fogo
Os plugues fusíveis de caldeira geralmente ventilam vapor para a caixa de fogo, o que extingue a chama da caldeira e, assim, reduz a temperatura e a pressão do sistema de vapor.
Onde Instalar um Plugue Fusível
Sistemas de Ar Comprimido
Para sistemas de ar comprimido, os plugues fusíveis podem ser instalados em qualquer lugar dentro do sistema, mas geralmente são instalados diretamente após o(s) compressor(es) de ar e em vasos de armazenamento de ar comprimido (vasos de pressão não aquecidos).
Localização do Plugue Fusível no Vaso de Ar Comprimido
Sistemas de Vapor
Os plugues fusíveis de caldeiras de tubos de fogo são instalados 1 a 2 polegadas acima da fileira mais alta de tubos. Locais típicos para plugues fusíveis incluem a chapa de coroa (topo da câmara de combustão), chapa traseira de tubos (caldeira marinha Scotch) e chapa frontal de tubos (caldeira de caixa de fogo). A localização escolhida depende do design da caldeira.
Localização do Plugue Fusível na Caldeira de Tubos de Fogo
Manutenção do Plugue Fusível
Sistemas de Ar Comprimido
Os sistemas de ar comprimido são normalmente mantidos em estado limpo. Algum carregamento de óleo pode ocorrer dos compressores, mas isso pode ser evitado usando compressores sem óleo ou filtros. O carregamento de umidade também pode ocorrer, mas secadores (geralmente de tipo dessecante ou refrigeração) são usados para remover a umidade.
Desde que o óleo e a umidade sejam removidos, o sistema de ar comprimido permanecerá limpo e o plugue fusível permanecerá em boas condições, ou seja, não coberto por uma película de óleo ou corroído pela água. Apesar disso, a troca periódica do plugue é necessária como parte de uma estratégia de manutenção preventiva (e às vezes para satisfazer requisitos legislativos).
Sistemas de Vapor
Existem vários fatores que podem influenciar a operação de um plugue fusível de caldeira, estes estão relacionados ao plugue ser isolado e não funcionar corretamente como resultado. A isolação do plugue fusível é um problema que pode ocorrer no lado da água, lado do fogo, ou em ambos os lados do plugue.
No lado da água, sólidos dissolvidos podem se solidificar nas superfícies de transferência de calor e formar uma barreira isolante; esta barreira isolante é conhecida como incrustação. A barreira isolante reduz a taxa de transferência de calor das superfícies de transferência de calor (principalmente tubos da caldeira), o que causa uma redução correspondente na eficiência da caldeira e superaquecimento local. O acúmulo de incrustação no plugue fusível pode fazer com que o plugue fusível não opere como projetado porque a transferência de calor foi inibida.
Incrustação no Plugue Fusível
No lado do fogo, fuligem da combustão pode se acumular na superfície do plugue fusível e formar uma barreira isolante. Se isso ocorrer, o plugue fusível pode não operar como pretendido. A fuligem deve ser removida das superfícies de aquecimento durante a manutenção.
Fuligem no Plugue Fusível
À medida que o estanho (a liga fusível) envelhece, suas propriedades se degradam. Por essa razão, a substituição anual dos plugues fusíveis é frequentemente recomendada. O Código ASME de Caldeiras e Vasos de Pressão recomenda a substituição anual dos plugues fusíveis em todas as caldeiras a carvão.
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Fusible_plug