O QUE É, E PARA QUE SERVE O CONCEITO "MESG"
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| Fig. A - Célula MESG 1 - Válvula de Admissão / 2 - Parafuso de Ajuste Micrométrico / 3 - Janela de Observação |
Líquidos inflamáveis que geram Gases ou vapores inflamáveis tem características comportamentais distintas. Partindo deste princípio, houve a necessidade em se desenvolver um metodo padronizado onde se pudesse, através de um modelo, criar um meio de correlação empírica. Foi então, que na cidade Alemã de Braunschweig, o Instituto Técnico de Física (PTB-Physikalisch Technische Bundesanstalt-, fabricou a primeira célula de teste, em aço inoxidável , que numa tradução poderíamos entender como sendo, a Máxima Abertura Experimental Segura, ou MESG (Maximum Experimental Safe Gap).
A célula de teste, é constituído por duas células concêntricas que se comunicam através de uma abertura de fenda variável que é possível variar sua abertura desejada por parafuso de ajuste micrométrico. Ver Fig.A e B(corte).
Portanto, o MESG é uma grandeza medida através do instrumento ilustrado e cuja construção está definida nas normas internacionais IEC 79-1.
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| Fig. B - CORTE |
O valor MESG de uma mistura inflamável corresponde a maior abertura em [mm] entre as duas semi-esferas em que uma chama NÃO consegue se propagar da região esférica para o restante do volume interno deste aparelho. Ao mudar as condições de teste (geometria do aparelho, temperatura, comprimento, material e rugosidade das superfícies que delimitam a folga por onde a chama "tenta" passar), mudam também os resultados. Justamente por isso o aparelho é padronizado. O volume interno também influencia o resultado. A chama perde calor para estas superfícies metálicas planas e precisa percorrer uma distância de 25[mm] para chegar ao volume maior.
Assim, os ensaios são realizados nas condições padrões de pressão e temperatura e para uma condição mais próxima a estequiométrica, com a máxima capacidade de propagação, e para cada fluido ensaiado é definindo o MESG da mistura.
Ou seja, o MESG é uma grandeza NÃO universal e altamente dependente desta geometria, que serve basicamente para classificar os fluidos de acordo com sua capacidade de se propagar por pequenos espaços. Fluidos de MESG próximo um do outro são então agrupados nos chamados grupos de explosividade (IIA, IIB1, IIB2, IIB3, IIB e IIC).
Assim, os ensaios são realizados nas condições padrões de pressão e temperatura e para uma condição mais próxima a estequiométrica, com a máxima capacidade de propagação, e para cada fluido ensaiado é definindo o MESG da mistura.
Ou seja, o MESG é uma grandeza NÃO universal e altamente dependente desta geometria, que serve basicamente para classificar os fluidos de acordo com sua capacidade de se propagar por pequenos espaços. Fluidos de MESG próximo um do outro são então agrupados nos chamados grupos de explosividade (IIA, IIB1, IIB2, IIB3, IIB e IIC).
Os Corta-chamas, PROTEGO, tem por objetivo proteger contra a propagação de fogo. Os elementos corta-chamas, peça central deste equipamentos, são construídos por sistema mecânico próprio, onde uma fita fita metálica lisa e outra corrugada, é enrolada em torno do seu eixo, gerando uma peça mostrada na Fig. C abaixo:
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| Fig. C - Elemento Corta-Chamas - Vista 3D |
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| Fig. C - Elemento Corta-Chamas - Corte |
Os canais permitem o fluxo livre das misturas explosivas mas impedem a propagação de chama, pois as superfícies metálicas destes estreitos canais triangulares, quando da propagação de chama retiram calor da mesma.
Naturalmente a geometria destes canais é completamente diferente do ilustrado no instrumento MESG.
Naturalmente a geometria destes canais é completamente diferente do ilustrado no instrumento MESG.
Para assegurar que um corta-chamas irá proteger sua instalação, eles são testados em condições reais e de acordo com procedimentos de testes estabelecidos em normas (EN 12874, ISO 16852) para diversas condições possíveis (deflagração atmosférica, deflagração em tubulação, detonação, etc.) para cada grupo de explosividade.
Ou seja, se há pretenção em garantir que um determinado modelo de corta-chamas é adequado para o grupo de explosividade, por ex. IIB3, é sempre necessário conduzir testes reais (com amostras retiradas de um lote de fabricação por um auditor externo), com um fluido que tenha o MESG mais crítico deste grupo de explosividade.
Ou seja, se há pretenção em garantir que um determinado modelo de corta-chamas é adequado para o grupo de explosividade, por ex. IIB3, é sempre necessário conduzir testes reais (com amostras retiradas de um lote de fabricação por um auditor externo), com um fluido que tenha o MESG mais crítico deste grupo de explosividade.
Não existe uma relação entre MESG (uma grandeza do fluido) com o espaçamento do elemento corta-chamas. Ou seja, jamais pode-se afirmar que o corta-chamas é seguro por ter um espaçamento menor que o MESG do fluido, pois recorrer neste equívoco, denota confusões e desconhecimentos técnicos, e jamais deve ser aceito como argumentação técnica de vendas, para este tipo de equipamento.
O que garante a integridade que comprovará a eficiência de que estes elementos corta-chamas, venham atender as funcionalidades a que foram desenvolvidos e calculados, quando solicitados em situações emergencias, é EXIGIR do fornecedor, de corta-chamas, que apresente certificação por terceira parte, garantindo que foram testados e aprovados de acordo com os testes previstos na EN-12874 ou ISO-16852.
É necessário também, que seus gráficos de vazões e pressão, sejam comprovadamente certificados por organismo internacionalmente reconhecidos.
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Os testes de deflagração em corta-chamas de linha foram efetuados em conformidade com o descrito na EN 12874 - parte 6.3.2.1 ou ISO 16852 parte 7.3.2.1.
Fig. 1 - Teste de deflagração atmosférica com corta-chamas de final de linha, conforme descrito na norma ISO 16852: 1 parte 7.3.2.1.
Fig. 3 - Teste da válvula para altas velocidades de vazão, conforme descrito na norma ISO 16852 parte 9.2.
É necessário também, que seus gráficos de vazões e pressão, sejam comprovadamente certificados por organismo internacionalmente reconhecidos.
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TESTES DE TRANSMISSÃO DE CHAMAS, COM VÁLVULAS DE PRESSÃO E VÁCUO (VPV)
Deflagração atmosferica e testes de queima.
Grupo de Trabalho da ISO 28300
Industrias de petróleo, petroquímicas, Acúcar e Etanol e de gás natural
Ventilação dos tanques de armazenamento de baixa pressão atmosférica
Escopo
Válvulas de pressão e vácuo são frequentemente utilizadas para ventilar tanques de armazenamento. A norma API-2210 descreve que as VPV's devem operar com corta-chamas , para conter propagação do fogo causado por deflagração atmosférica.
O escopo deste trabalho é investigar, se uma VPV trabalha como um corta-chama. Portanto, uma válvula padrão de pressão e vácuo será ensaiada para atestar sua eficácia em reter chamas se comparada a um elemento corta-chamas padrão, conforme solicitiado nas normas ISO 16852 e EN 12874.
Os testes serão realizados em válvulas padrões para deflagração atmosférica, utilzando-se diferentes misturas de ar/combustível. Também será executado teste de propagação de chama em alta velocidade.
Ensaios de teste de ajuste
Os testes foram realizados em 28 de março, com a presença do Dr. Hans Förster e representantes da Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) no centro de pesquisa e testes da Protego®, na Alemanha.
1 - Fonte de ignição
2 - Saco de plástico Ø 1,2 [m] Comprimento 2,5 [m] Espessura > 0,05 [mm]
3 - Válvula de Pressão e Vácuo
4 - Reservatório à prova de explosão
5 - Entrada da mistura com válvula de bloqueio
6 - Saída da mistura
7 - Diafragma
Fig. 1 - Teste de deflagração atmosférica com corta-chamas de final de linha, conforme descrito na norma ISO 16852: 1 parte 7.3.2.1.
O gás utilizado foi o Propano e a mistura ar / gás foi obtida por uma máquina tipo SELAS - SMT12 . O fluxo foi controlado por um medidor de vazão (ROTA / Yokogava). A precisão do medidor de vazão está em conformidade com a norma VDI / VDE 3513 classe de 1,6 a 1% do valor máximo de (ar: 20 m³/h e propano a 2,0 m³/ h). Um secador de ar, tipo DST DR-031 C, foi utilizado na mistura ar/combustível para se obter o teor de oxigênio constante no ar. A medição do oxigênio paramagnético, Oximat da Siemens, foi usado para ajustar a concentração de combustível. A VPV ensaiada foi de dimensão DN 100 (4"), ajustada para (-)2 mbar (-20,4 mmca) e 10 mbar (101,9 mmca).
Deflagração atmosférica
Fig. 2 - Teste de prova deflagração Atmosférica
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O aparato do teste é mostrado na Figura 1 e 2. A ignição inicial foi aproximadamente a 1 m acima do flange da válvula. Ignitores químicos com energia de ignição de 160 mJ foram utilizados. Se o dispositivo falhar, a chama irá se propagar através válvula de pressão e vácuo e provocará uma explosão no interior do vaso. Neste caso, o diafragma do vaso vai romper provocando uma grande explosão. Para o teste, foi utilizado um envólucro plástico que foi preenchido com uma mistura estequiométrica de gás propano no ar (4,2% vol. propano). Após o fechamento da válvula de mistura de gases no interior da envólucro, por uma centelha provocada, iniciou-se a transmissão de chama, que foi detectada pela válvula de pressão e vácuo. O segundo teste foi feito com uma mistura de propano em 5,5% de volume no ar. O resultado foi o mesmo, uma explosão foi observada. No terceiro ensaio, uma mistura rica de propano, utilizando 6,0% de volume no ar. O fogo também propagou através da válvula de pressão e vácuo.
10 válvula de desligamento
Ensaio em alta velocidade
O aparelho de prova é mostrado em Figura 3 de acordo com a ISO 16852 parte 9.2 e EN 12874 parte 9.2.
2 - válvula de pressão e vácuo
3 - recipiente de prova de explosão
4 - entrada da mistura
5 - diafragma
7 - piloto ignitor de chamas
Fig. 3 - Teste da válvula para altas velocidades de vazão, conforme descrito na norma ISO 16852 parte 9.2.
Os testes foram executados com uma
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Fig. 4 - Teste de ajuste - em alta velocidade |
mistura estequiométrica de gás propano no ar. O queimador piloto foi instalado nas proximidades da sede da válvula de pressão. A tampa da válvula foi removida para ter uma visão melhor da ocorrência. O primeiro teste foi feito com um vazão volumétrica de V = 85 m³/h de mistura explosiva de gás. A sede da válvula de pressão abre e fecha devido ao baixo fluxo. Após a ignição do queimador piloto, a chama se estabiliza na sede da válvula. Depois de alguns segundos a chama se propaga através do espaço entre a sede e o assento, e desencadeia uma explosão no interior da vaso.
O segundo teste foi feito em uma vazão volumétrica maior, da mistura propano/ar, em V = 100 m³/h. Poucos segundos após a ignição uma faisca interna foi detectada.
O segundo teste foi feito em uma vazão volumétrica maior, da mistura propano/ar, em V = 100 m³/h. Poucos segundos após a ignição uma faisca interna foi detectada.
Conclusão
A investigação mostra que as válvulas de pressão e vácuo não são a prova de retenção de chamas. Válvulas de pressão e vácuo, não são capazes de parar uma chama proveniente de um raio, ou qualquer outra fonte de ignição. O fluxo de uma válvula de pressão típica não é alta e estável o suficiente para parar a propagação da chama. Um dispositivo, como uma válvula de pressão e vácuo, deve ter incorporado outro dispositivo que é o elemento corta-chamas, sendo este aprovado de acordo, com o padrão do fluido a que se propõe reter.
Braunschweiger GmbH Flammenfilter
Investigação + Desenvolvimento
Dr. Thomas Heidermann
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Braunschweiger GmbH Flammenfilter
Fone + 49 53 07 80 90
Fax + 49 53 07 78 24
D-38110 Braunschweig
e-mail thomas.heidermann@protego.de
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