Un supresor de llama es un dispositivo que se instala en la abertura de un recinto o en las tuberías de conexión de un sistema de recintos y que permite el paso de gases, líquidos, etc., pero impide la transmisión de una llama para evitar un incendio o una explosión mayor. En las operaciones de proceso con gases combustibles, los apagallamas ayudan a mitigar el riesgo de propagación del fuego y, por tanto, a limitar el impacto de un evento explosivo. Si se utilizan correctamente, los apagallamas pueden evitar daños catastróficos y la pérdida de vidas humanas. Cualquiera que participe en la selección y compra de apagallamas debe entender cómo funcionan estos productos, sus ventajas y sus limitaciones de rendimiento. En este artículo trataremos de cubrir los fundamentos de la tecnología y la terminología de los apagallamas y los tipos disponibles.

Un apagallamas también se conoce como arrestallamas, arrestallamas de deflagración y trampa de llamas.

¿Por qué utilizar un supresor de llama?

Uno de los mayores peligros que conlleva el transporte o el almacenamiento de líquidos o gases inflamables es que pueda producirse la ignición del vapor inflamable, lo que provocaría un incendio o, lo que es peor, una explosión. Siempre que un gas o vapor inflamable
se mezcla con aire/oxígeno, existe la posibilidad de que se produzca una explosión. La ignición accidental de la mezcla inflamable dará lugar a una llama que se desplazará por la mezcla no quemada hasta que el combustible se consuma por la reacción. En un espacio cerrado, como un recipiente o una tubería, el aumento significativo de la temperatura de la mezcla provocado por el proceso de
combustión conducirá a un rápido aumento del volumen de la mezcla de gases. El aumento de presión resultante inducirá efectos turbulentos que acelerarán aún más el frente de la llama. Si no se detiene una llama, pueden producirse daños catastróficos en los equipos, pérdidas de producción, lesiones a las personas e incluso la pérdida de la vida y, potencialmente, grandes costes de litigio.

Generación y tipos de llamas

Si cualquier mezcla inflamable de vapor o gas entra en contacto con una fuente de ignición, se desarrollará un frente de llamas. Esta llama arderá a través del vapor o gas hasta que:

1. Se consuma el suministro de combustible (vapor o gas).
2. Se elimine el calor necesario para mantener la combustión.
3. La concentración de oxígeno se vuelve demasiado alta o demasiado baja para permitir la continuación de la combustión.

Deflagración

Si un frente de llama se propaga a una velocidad inferior a la del sonido en el vapor, se conoce como deflagración. Ésta se clasifica a su vez en dos tipos.

• Deflagración no confinada

Una deflagración no confinada se produce cuando hay una ignición de una atmósfera inflamable fuera de un contenedor u otro equipo de proceso. Por ejemplo, una salida de respiración o ventilación de un tanque que almacena gasolina puede producir una nube no confinada de vapores inflamables en su proximidad inmediata. Las fuentes de ignición, como un cigarrillo encendido, una descarga eléctrica estática o un rayo, podrían encender esta nube de vapor y el frente de llamas resultante podría entrar en el depósito a través de la salida.

• Deflagración confinada

Una deflagración confinada se produce cuando hay una ignición de una atmósfera inflamable dentro de una tubería, un contenedor u otro equipo de proceso. Normalmente, esto puede ocurrir en una planta industrial o de proceso. Por ejemplo, muchas minas de carbón generan gas metano inflamable y venenoso bajo tierra que se bombea a la superficie a lo largo de una tubería y luego se quema en una caldera con fines de calefacción. Los problemas con la caldera o el sistema de bombeo podrían encender el contenido de la tubería y la llama podría volver a bajar por la tubería provocando una explosión bajo tierra.

Detonación

Una detonación se produce cuando una llama se desplaza a lo largo de una tubería, normalmente a velocidades supersónicas y se combina con una onda de choque. Normalmente esto ocurre como resultado de la aceleración de la llama inducida por la turbulencia causada por la rugosidad de las paredes de la tubería o por interrupciones como curvas, válvulas o cambios de sección de la tubería. También puede ocurrir simplemente por dejar que la llama siga acelerando a lo largo de una tubería durante una distancia suficiente. Una onda de choque se caracteriza
por un cambio de paso en la presión y la densidad a través del cual la velocidad de la llama pasa de ser subsónica a supersónica.

• Detonación sobreimpulsada

Si un frente de llama se propaga a una velocidad superior a la velocidad del sonido en el vapor, se conoce como detonación sobreimpulsada. La detonación sobreimpulsada es un fenómeno de corta duración y suele producirse cuando el frente de llama está pasando de una deflagración a alta velocidad a una detonación.

Principio de funcionamiento de los supresores de llama

Los supresores de llama funcionan según el principio de eliminar el calor de la llama cuando ésta intenta atravesar pasajes estrechos con paredes de metal u otro material conductor del calor.

Los supresores de llama son dispositivos mecánicos pasivos que se montan en un tanque o en un sistema de tuberías de proceso. En funcionamiento normal, la mezcla de vapores en la tubería se dirige a través del apagallamas. Un apagallamas consta principalmente de una carcasa, un elemento y conexiones para fijarlo a la tubería o al equipo. El elemento es el dispositivo que apaga la llama y principalmente es una forma de «filtro» que proporciona pequeñas aperturas a través de las cuales el gas de proceso fluirá pero impedirá la transmisión de la llama. El frente de la llama se descompone en el «filtro» en flameros más pequeños que son enfriados por la gran capacidad de calor del elemento, extinguiendo así la llama.

Los materiales utilizados para el elemento de «filtro» incluyen cintas metálicas onduladas, gasa de alambre tejida, materiales sinterizados y materiales de panal. Debido a su construcción, el elemento causará una caída de presión o una obstrucción al flujo del proceso. Para mitigar esta mayor resistencia al flujo, el área del elemento suele ser mayor que el área de la sección transversal de la tubería. Los elementos más grandes también tienen una mayor capacidad térmica.

Tipos de supresores de llama

Todos los supresores de llama están diseñados para permitir el paso de gases o líquidos, al tiempo que evitan que las llamas o las chispas creen una explosión o se expandan en un incendio mayor. Sin embargo, su gama de estilos y tamaños varía enormemente para adaptarse a cada aplicación.

Apagallamas de final de línea

Los apagallamas de final de línea se instalan en el extremo de una tubería o en la salida de un recipiente para impedir la entrada de las llamas y no, como a veces se cree, para impedir que las llamas salgan de la tubería o del recipiente. Sin una cubierta de protección contra la intemperie, pueden montarse en casi cualquier orientación, pero no se recomienda el montaje invertido, ya que aumenta el riesgo de que el calor quede atrapado y provoque un retroceso. Con una cubierta de protección contra la intemperie incorporada, deben montarse en una orientación vertical convencional y utilizarse en el exterior expuestos a la lluvia y la nieve.

Apagallamas en línea

Los apagallamas en línea se instalan en los sistemas de tuberías para proteger los equipos aguas abajo. La disposición que se muestra a continuación es típica, aunque también es posible que la fuente de ignición haga que la llama se desplace con el flujo de gas. Si la llama puede proceder de cualquier dirección, se necesita un apagallamas bidireccional. Los apagallamas en línea pueden ser apagallamas de deflagración o de detonación, dependiendo de las condiciones en las que se vayan a utilizar. La orientación de la tubería no suele ser un problema, a menos que el flujo de gas arrastre líquido y éste tienda a acumularse en el apagallamas. En tales situaciones, puede instalarse una carcasa excéntrica del apagallamas para permitir la recogida y el drenaje del líquido.

Apagallamas de volumen previo

Se denominan así porque están diseñados para proteger sistemas en los que una llama puede iniciarse dentro de un recipiente cuya sección transversal es algo mayor que el elemento del apagallamas o la tubería de ventilación y el deseo es evitar que la llama salga del recipiente. Pueden ser simplemente un elemento, un apagallamas de final de línea o un apagallamas en línea. Hay que tener mucho cuidado cuando se considera una situación de este tipo, ya que no es posible predecir las condiciones que el apagallamas tendrá que manejar porque el volumen de gases calientes que pasan a través del apagallamas superará los volúmenes producidos para las pruebas de llamas de los apagallamas en línea convencionales. Aunque las condiciones tenderán a producir una deflagración confinada, es posible que un apagallamas que haya sido probado satisfactoriamente en condiciones de apagallamas confinado establecidas en una norma de producto no sea satisfactorio. Por lo tanto, la única solución para garantizar la total confianza en el producto especificado es probarlo en condiciones operativas reales o simuladas.

Apagallamas hidráulicos

Los apagallamas de producto líquido atrapan parte del líquido que fluye en una tubería de modo que los gases pueden burbujear a través de ella pero cualquier llama se extingue. Los apagallamas hidráulicos contienen agua cuyo nivel se mantiene automáticamente. Del mismo modo, los gases pueden burbujear a través de ella, pero cualquier llama se extinguiría. Esta técnica es especialmente adecuada para un flujo de gas sucio con partículas arrastradas.