Arrestadores de llama: deteniendo la propagación de la llama en tuberías es el estudio de un dispositivo de seguridad pasivo que permite que gas o vapor inflamable pase a través de una tubería mientras impide que cualquier frente de llama la atraviese
apagando la llama dentro de pasajes estrechos dimensionados por debajo de la máxima abertura experimental segura (MESG) del grupo de gas. El dispositivo no tiene piezas móviles ni consume energía.
Funciona únicamente por transferencia de calor y geometría, absorbiendo suficiente energía del frente de llama avanzado para que la reacción no pueda sostenerse en el lado protegido.
Una llama se propaga porque la zona de combustión calienta el gas no quemado delante de ella hasta su temperatura de ignición.
Forzar ese gas a través de un conjunto de canales muy pequeños provoca dos efectos: la gran superficie metálica extrae calor de la llama más rápido de lo que la reacción puede generarlo, y la estrecha abertura impide que las reacciones en cadena de radicales químicas la crucen.
Por debajo de un ancho crítico del canal, la llama se extingue. Ese ancho crítico está relacionado con el MESG, la mayor abertura entre dos bridas que todavía evitará que una explosión interna se transmita a la atmósfera circundante en el aparato de ensayo estándar.
Los elementos se diseñan con aperturas muy por debajo del MESG del gas que deben manejar, por lo que es necesario conocer el grupo de gas correcto antes de la selección.
Los gases se clasifican según la facilidad con la que una llama atraviesa una abertura. Un MESG menor significa que el gas transmite la llama a través de una abertura más estrecha, por lo que el hidrógeno y el acetileno son los más difíciles de detener y requieren elementos con aperturas más ajustadas. La tabla siguiente muestra valores representativos de MESG y las clasificaciones de equipo correspondientes. Los números varían ligeramente según la referencia; al especificar, utilice el grupo, no un solo decimal.
| Gas | MESG (mm) | Grupo IEC | Grupo NEC |
|---|---|---|---|
| Metano | 1.14 | IIA | D |
| Propano | 0.92 | IIA | D |
| Etileno | 0.65 | IIB | C |
| Hidrógeno | 0.29 | IIC | B |
| Acetileno | 0.37 | IIC | A |
Un arrestador certificado para propano (IIA) no detendrá de forma fiable una llama de hidrógeno (IIC). Ajustar el elemento al grupo de gas del proceso es la decisión de selección más importante, y se vincula directamente con la clasificación de áreas peligrosas según ATEX, IECEx y zonas.
Los dos regímenes de combustión imponen exigencias muy diferentes al dispositivo. Una deflagración es un frente de llama subsónico donde la presión y el desplazamiento de la llama están débilmente acoplados y las presiones máximas son modestas.
Una detonación es supersónica, con la llama ligada a una onda de choque líder y presiones transitorias muchas veces mayores, especialmente en el estado inestable o sobredirigido que ocurre cerca del punto de transición de deflagración a detonación.
Los arrestadores de fin de línea se colocan en un respiradero abierto a la atmósfera, como el respiradero de un tanque de almacenamiento, y solo afrontan la llama desde el exterior. Los arrestadores en línea se montan con bridas en la tubería y deben detener una llama que llegue desde cualquiera de las direcciones.
Muchas unidades en línea tienen una clasificación de quemado continuado o de combustión a corta duración, lo que significa que una llama estabilizada puede permanecer sobre el elemento durante un periodo definido sin atravesarlo, lo cual importa cuando es probable la re-ignición.
Estos dispositivos trabajan junto con equipos de alivio de presión como un disco de ruptura y respiraderos de presión y vacío en lugar de sustituirlos.
El modo de fallo dominante no es el evento de explosión sino la obstrucción. Los mismos pasajes estrechos que apagan la llama atrapan polímeros, polvo, hielo, productos de corrosión y restos de insectos. El ensuciamiento hace dos cosas peligrosas a la vez.
Restringe el flujo, lo que puede llevar un tanque al vacío o a sobrepresión porque el respiradero ya no puede ventilar, y puede degradar el elemento de modo que la protección quede comprometida. Por tanto, un arrestador bloqueado es un peligro doble.
El dimensionamiento debe tener en cuenta la demanda de flujo establecida por el caso de alivio; vea el razonamiento en dimensionamiento de válvulas de alivio de presión . El mantenimiento práctico incluye:
Rastrear estos intervalos en muchos respiraderos es precisamente el tipo de tarea recurrente y crítica para la seguridad que un CMMS gestiona bien. Solicite una demostración de Fabrico para ver cómo los programas de inspección y el historial de activos se mantienen auditables.
No. La apertura del elemento se dimensiona según el MESG del grupo de gas. Una unidad clasificada para propano IIA no detendrá una llama de hidrógeno IIC, por lo que el grupo de gas del proceso debe confirmarse antes de la selección.
Un arrestador de deflagración detiene una llama subsónica y de menor presión y debe colocarse cerca de la fuente de ignición. Un arrestador de detonación está diseñado para sobrevivir al choque supersónico de una llama totalmente acelerada y es adecuado para tramos de tubería largos.
La obstrucción bloquea la ventilación normal, lo que puede provocar sobrepresión o colapso de un tanque, y puede enmascarar o degradar el elemento de modo que la protección contra la llama ya no esté garantizada. Es un riesgo tanto de proceso como de seguridad.
No existe una cifra universal. El intervalo lo determina la tasa de ensuciamiento del servicio, utilizando tendencias de presión diferencial e historial de inspecciones, siendo necesarias limpiezas mucho más frecuentes en corrientes más sucias o que polimerizan.
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