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Sonda de alarme de nível baixo de alta integridade LP30 para caldeiras de vapor
A Spirax Sarco LP30 é uma sonda de nível de condutividade que fornece um sinal de alarme de nível baixo de alta integridade e com automonitorização, normalmente numa caldeira de vapor. É um elemento sensor e não um controlador: por si só não modula a água de alimentação nem comanda o queimador. O que faz é indicar ao controlador de nível se a água ainda cobre o ponto de alarme, e é construída para que o sistema possa comprovar que a cadeia de deteção continua a funcionar, em vez de presumir que sim.
A sonda é um conjunto de duas partes. Um corpo da sonda inclui uma tomada de cabo amovível, e uma ponta de sonda separada enrosca-se no corpo e é fixada por um pino e uma contraporca. Como a ponta é um componente substituível e cortado à medida, um só corpo serve pontos de alarme a diferentes alturas: o nível de comutação situa-se na extremidade da ponta, que é cortada no local para que essa extremidade fique no nível necessário à caldeira. As pontas são fornecidas em comprimentos de 500 mm (19.7"), 1 000 mm (39.4") e 1 500 mm (59"), com uma ligação cónica BSP de ½" de série ou uma ligação cónica NPT de ½" na versão UL/FM.
Como o LP30 deteta um nível de água baixo
O LP30 funciona com base na condutividade da água da caldeira. A ponta de deteção de nível está imersa em condições normais de funcionamento, e a água proporciona um caminho de baixa resistência à terra através do corpo da sonda. Quando o nível de água desce abaixo da extremidade da ponta, essa resistência à terra torna-se elevada, e o controlador interpreta a alteração como um alarme de nível baixo.
O que distingue o LP30 de um simples elétrodo de condutividade é o segundo elemento, mais curto, no mesmo conjunto: a ponta comparadora. As incrustações, a sujidade e a humidade interna permitem uma pequena corrente de fuga à terra, e numa sonda de um só elétrodo essa fuga parece exatamente igual a água que ainda cobre a ponta. A ponta comparadora mede essa fuga e anula-a, pelo que o alarme de nível de água baixo continua a ser dado mesmo quando a sonda está em serviço há tempo suficiente para se sujar. É neste sentido que a sonda tem automonitorização e não é apenas condutiva.
O resto da integridade vem do controlador, que alimenta a sonda, compara a resistência à terra com um limite definido e gera o alarme quando a resistência o ultrapassa. Um autoteste cíclico no interior do controlador verifica a sonda, o cabo e a eletrónica a cada poucos segundos, pelo que uma avaria desliga o queimador em vez de eliminar silenciosamente a proteção.
Por que razão a conceção com automonitorização é importante
Um nível de água baixo é a avaria mais grave que uma caldeira de tubos de fogo pode sofrer, e a proteção só vale a pena se for fiável quando é necessária. O Spirax Sarco LP30 é a metade «sonda» de um sistema avaliado como dispositivo de segurança funcional e não como um simples interruptor: em conjunto com o controlador adequado, está certificado segundo a IEC 61508, atingindo o Nível de Integridade de Segurança 2 numa arquitetura 1oo1 e o Nível 3 numa arquitetura 1oo2, e é tratado como acessório de segurança na Categoria 4 da Diretiva Equipamentos sob Pressão. A configuração 1oo2 é a normalmente recomendada, com dois controladores separados e duas sondas separadas, para que uma única falha num canal não possa eliminar a proteção.
É esta a razão prática para escolher uma sonda com automonitorização em vez de um simples elétrodo. Como o sistema deteta as suas próprias falhas e desliga a caldeira em segurança, muitas normas nacionais permitem que uma caldeira equipada com controlos de alta integridade e com automonitorização funcione sem que um operador de caldeira qualificado esteja permanentemente no local. O controlador é um produto separado, com as suas próprias instruções: o parceiro atual é o controlador de nível LC3050, certificado segundo a IEC 61508 quando utilizado com o LP30, enquanto as instalações mais antigas utilizam o LC3000, para o qual as instruções de instalação e manutenção do LP30 foram originalmente redigidas. O mesmo controlador também aceita a sonda de nível alto LP31 quando é necessário um alarme de nível de água alto.
Dois alarmes de nível baixo independentes em cada caldeira
A maioria das caldeiras de tubos de fogo tem dois alarmes de nível baixo e não apenas um. O primeiro é um aviso de que o abastecimento de água de alimentação não acompanha o consumo; o segundo é o bloqueio que desliga o queimador antes que a coroa do forno fique a descoberto. O LP30 é utilizado em ambas as funções, e a configuração normal consiste em duas sondas completamente independentes, cada uma no seu próprio tubo de proteção dentro do corpo da caldeira e cada uma ligada ao seu próprio controlador. Manter os canais fisicamente separados é o que torna o segundo alarme independente do primeiro, uma vez que um tubo comum permitiria que uma obstrução inutilizasse ambos. O tema mais amplo é abordado em alarmes de nível de água.
Definição do primeiro e do segundo níveis de alarme de nível baixo
Os níveis de alarme não se leem diretamente no visor de nível. Na maioria das caldeiras de tubos de fogo, a água incha quando a caldeira está em funcionamento, pelo que o nível real é superior ao que o visor de nível indica; a diferença pode atingir 50 mm (2") numa caldeira muito grande e é da ordem de 10 mm (3/8") numa caldeira pequena. Um segundo alarme de nível baixo regulado próximo do fundo do visor de nível com a caldeira fria ficará, por isso, bem acima dele quando a caldeira estiver em funcionamento.
Por essa razão, o segundo alarme de nível baixo deve ser regulado bem acima do fundo do visor de nível com a caldeira fria, e o primeiro alarme de nível baixo é depois regulado cerca de 20 mm (¾") acima do segundo. Quando o fabricante da caldeira publicou níveis de água de funcionamento e de alarme, prevalecem esses valores.
O tubo de proteção e a folga que deve proporcionar
Um LP30 utilizado na função de alarme de nível baixo numa caldeira de vapor deve ser instalado num tubo de proteção. O tubo proporciona à sonda um nível de água relativamente estável como referência, protegendo-a da turbulência e das oscilações no interior do corpo da caldeira, e são necessários dois tubos separados quando estão instalados dois alarmes. As dimensões podem variar em função da aplicação, mas recomenda-se um diâmetro interior do tubo de pelo menos 80 mm (3"), e o tubo deve ser interiormente pelo menos 40 mm (1 9/16") mais profundo do que a extremidade da sonda, para que a ponta tenha espaço para não lhe tocar.
Aplicam-se várias outras condições. A sonda deve ser posicionada a pelo menos 1 m (39") de qualquer válvula de segurança ou tomada de vapor, porque o nível de água localizado junto dessas ligações é perturbado. Recomenda-se o isolamento térmico da flange, sobretudo em caldeiras maiores ou quando a pressão de serviço é superior a 10 bar g (145 psi g), mas a própria sonda não deve ser isolada, e os orifícios de ventilação e de drenagem do corpo da sonda devem ficar desobstruídos. A sonda é normalmente montada na vertical; quando a ponta não tem mais de 500 mm (20"), pode ser inclinada até 45° em relação à vertical.
As normas exigem também que a ponta da sonda mantenha uma folga de pelo menos 14 mm (9/16") em relação a qualquer parte da caldeira ou do tubo de proteção. O LP30 é fornecido com um procedimento documentado para o comprovar, utilizando um par de fios de verificação montados junto à extremidade da ponta e um medidor de resistência de isolamento. O ensaio é realizado na instalação inicial e sempre que a sonda é removida, e os fios de verificação têm de ser retirados antes da colocação em serviço da caldeira, porque deixá-los no lugar pode impedir o funcionamento dos alarmes de nível de água baixo. Antes de uma caldeira funcionar sem supervisão, os próprios alarmes de nível baixo têm de ser sujeitos a ensaio funcional, baixando o nível de água. O procedimento geral é descrito em instalação de controlos de nível.
Limites de pressão, temperatura e ligação
O LP30 tem uma pressão nominal de PN40 e é adequado para pressões de caldeira até 32 bar g (464 psi g) a uma temperatura máxima de 239 °C (462 °F). Foi concebido para uma pressão máxima de ensaio hidráulico a frio de 60 bar g (870 psi g), a temperatura ambiente máxima junto à sonda é de 70 °C (158 °F), a tomada de cabo tem classificação IP65, e o cabo da sonda pode ir até 50 m (164 ft) até ao controlador.
O LP30 padrão utiliza uma ligação cónica BSP de ½" com uma tomada de cabo DIN 43650 e um prensa-cabo Pg 11, e o seu bloco de ligação pode ser rodado em passos de 90° para se adaptar ao percurso do cabo. A versão UL/FM utiliza uma ligação cónica NPT de ½" com um adaptador de rosca NPT de ½" para eletroduto, com quatro condutores livres de 18 AWG, e o seu bloco de ligação não pode ser rodado. As disposições de cablagem e os tipos de cabo são indicados nas instruções de instalação abaixo.
Todas as peças molhadas e estruturais são de aço inoxidável austenítico: o corpo da sonda é conforme a BS EN 10088-3 (1.4306), e a manga exterior, a ponta comparadora e a ponta da sonda são de Type 316L. A tomada de cabo e os terminais são de poliamida, a placa de identificação é de policarbonato, a junta é de borracha de silicone, e os isoladores primário e secundário são de PTFE conforme a BS 6564 Grade UA Type 1.
Onde o LP30 se adequa e onde não se adequa
O LP30 é a sonda de alarme de nível baixo da sua família, e o LP31 é a sonda de nível de água alto correspondente para o mesmo controlador. Fora dos Estados Unidos e do Canadá, a sonda de alarme de nível baixo equivalente na gama internacional é a LP40, que funciona com um interruptor de nível e não com um controlador de nível; o LP30 e o LP40 partilham os mesmos comprimentos de ponta e os mesmos limites de pressão e temperatura, mas não são itens intercambiáveis.
O LP30 também não é a sonda adequada para todas as funções de nível. Quando é necessário um sinal de nível contínuo para o controlo modulante da água de alimentação, em vez de um ponto de alarme fixo, utilizam-se antes as sondas capacitivas da gama, e quando um elétrodo de condutividade mais simples é suficiente, sem a ponta comparadora com automonitorização, a sonda de condutividade on/off é a solução de menor custo. As outras sondas e controladores da família estão listados em controlos de nível, e a lógica de seleção que lhes está subjacente é discutida em aplicações de controlo de nível.
Vale a pena referir dois outros limites. O LP30 não deve ser instalado no exterior sem proteção adicional contra as condições atmosféricas e, sendo um acessório de segurança e não um instrumento de nível de uso geral, a sua seleção, instalação e ensaio têm de seguir as normas locais ou nacionais e a especificação do próprio fabricante da caldeira. Quando a prioridade da instalação é a qualidade da água da caldeira e não a proteção de nível, a gama controlos de purga TDS responde a essa função, e a gama completa controlos e sistemas de caldeira mostra como os dois se integram numa casa de caldeiras.
O que confirmar antes de encomendar
- A pressão e a temperatura da caldeira junto à sonda, verificadas em relação a 32 bar g (464 psi g) e 239 °C (462 °F).
- O tipo de ligação, rosca cónica BSP de ½" para o LP30 padrão ou rosca cónica NPT de ½" para a versão UL/FM, e a entrada de cabo correspondente.
- O comprimento da ponta da sonda, 500 mm, 1 000 mm ou 1 500 mm, e o nível de alarme ao qual a ponta tem de ser cortada.
- O número de canais de alarme, tendo em conta que duas sondas independentes em tubos de proteção separados são a configuração normal para um primeiro e um segundo alarme de nível baixo.
- O diâmetro interior, a profundidade e a posição do tubo de proteção relativamente às válvulas de segurança e às tomadas de vapor.
- O controlador de nível com que a sonda vai funcionar, uma vez que o LP30 tem de ser emparelhado com um controlador com automonitorização compatível para que a função de segurança e a respetiva certificação sejam aplicáveis.
- Se é também necessário um alarme de nível alto, caso em que se acrescenta um LP31 num segundo canal do controlador.
Resumo
O Spirax Sarco LP30 é uma sonda de nível de condutividade com uma ponta comparadora que lhe confere automonitorização, utilizada com um controlador de nível compatível para proporcionar uma proteção de alarme de nível baixo de alta integridade numa caldeira de vapor. É especificado pelo tipo de ligação, pelo comprimento da ponta e pelo nível de alarme ao qual a ponta é cortada, e é instalado num tubo de proteção com uma folga de pelo menos 14 mm que tem de ser comprovada por ensaio. Duas sondas e dois controladores independentes proporcionam o primeiro e o segundo alarmes de nível baixo de que uma caldeira de tubos de fogo normalmente necessita. Os dados técnicos e as instruções de instalação e manutenção reproduzidos abaixo contêm todos os limites, as disposições de cablagem, o procedimento de corte e as condições de segurança.
Âmbito desta informação técnica
Este fragmento preserva a informação técnica publicada para a sonda de alarme de nível baixo de alta integridade LP30. A descrição, as características, as condições limite, os materiais, as dimensões, os pesos e a informação de encomenda são retirados da ficha de informação técnica do LP30 TI-P402-43, Edição AB 8. Os quadros comparativos de sondas e controladores e a descrição do sistema são retirados da documentação Spirax Sarco sobre controlos eletrónicos de caldeiras de vapor SB-GAB-22, Edição AB 1, emitida para toda a gama de controlo de nível; a linha LP30 é a que deve ser consultada para este produto, e os dados do controlador abrangem o LC3050, o parceiro atual do LP30. Os regulamentos locais podem restringir a utilização deste produto a condições inferiores às indicadas e, no interesse do desenvolvimento e da melhoria, a Spirax Sarco reserva-se o direito de alterar as especificações sem aviso prévio.
Descrição
A sonda de nível Spirax Sarco LP30 é utilizada com um controlador de nível Spirax Sarco LC3050 para proporcionar um sinal de alarme de nível baixo de alta integridade e com automonitorização, habitualmente numa caldeira de vapor. É constituída por um corpo da sonda com uma tomada de cabo amovível e uma ponta de sonda separada que se enrosca. A ponta da sonda enrosca-se no corpo da sonda e é fixada por uma contraporca e um pino, e o caminho de retorno à terra é formado através do corpo da sonda.
Em condições normais de funcionamento, a ponta da sonda está parcialmente imersa e a resistência à terra é baixa. Quando o nível de água desce abaixo da ponta da sonda, a resistência à terra torna-se elevada, levando o controlador a emitir um sinal de alarme de nível de água baixo.
A ponta comparadora compensa qualquer fuga à terra causada por incrustações, sujidade ou humidade interna, garantindo que o sinal correto de alarme de nível baixo continua a ser detetado mesmo em condições adversas.
Principais características
- Sonda de alarme de nível baixo com automonitorização e elevada precisão.
- Adequada para pressões até 32 bar g a 239 °C.
- Não requer manutenção.
- Ponta da sonda firmemente fixada.
Comprimentos de ponta disponíveis mm (polegadas)
500 (19.7"), 1 000 (39.4") e 1 500 (59").
Condições limite
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Pressão nominal | PN40 |
| Pressão máxima da caldeira | 32 bar g (464 psi g) |
| Temperatura máxima | 239 °C (462 °F) |
| Pressão máxima de ensaio hidráulico a frio | 60 bar g (870 psi g) |
| Temperatura ambiente máxima | 70 °C (158 °F) |
| Comprimento máximo do cabo da sonda | 50 metros (164 ft) |
| Grau de proteção da tomada de cabo | IP65 |
Materiais
| Item | Peça | Material |
|---|---|---|
| 1 | Corpo da sonda | Aço inoxidável austenítico BS EN 10088-3 (1.4306) |
| 2 | Manga exterior | Aço inoxidável austenítico Type 316L |
| 3 | Placa de identificação | Policarbonato |
| 4 | Tomada de cabo e terminais | Poliamida |
| 5 | Junta | Borracha de silicone |
| 6 | Ponta comparadora | Aço inoxidável austenítico Type 316L |
| 7 | Isoladores primário e secundário | PTFE BS 6564 Grade UA Type 1 |
| 8 | Pino de retenção | Aço inoxidável austenítico Type 302/304 |
| 9 | Ponta da sonda | Aço inoxidável austenítico Type 316L |
| 10 | Contraporca | Aço inoxidável austenítico BS 6105 A4 80 |
Dimensões mm (polegadas)
| Dimensão | mm (polegadas) |
|---|---|
| Distância de remoção da tomada de cabo | 15 (0.6") |
| Comprimento da tomada de cabo ao sextavado do corpo | 210 (8.3") |
| Comprimento da tomada de cabo à extremidade do conjunto do corpo | 295 (11.6") |
| Comprimento da rosca de ligação | 55 (2.2") |
| Sextavado do corpo | 27 A/F |
| Diâmetro da ponta da sonda | Ø10 (0.4") |
| Comprimento da ponta da sonda | 500 (19.7"), 1 000 (39.4") ou 1 500 (59") |
| Ligação ao processo | Rosca cónica BSP de ½"; NPT de ½" também disponível |
Pesos kg (lb), incluindo embalagem
| Comprimento da ponta da sonda | Corpo da sonda | 500 mm (19.7") | 1 000 mm (39.4") | 1 500 mm (59") |
|---|---|---|---|---|
| Peso | 0.51 (1.1) | 0.32 (0.7) | 0.63 (1.4) | 0.92 (2.0) |
Sondas de nível e as suas características de controlo
| Sonda | Tipo de sonda | Característica de controlo | Ligação ao processo da sonda | Comprimento nominal | Pressão nominal do corpo |
|---|---|---|---|---|---|
| LP10-4 | Condutividade | On / off | Rosca cónica BSP de 1" NPT de 1" | 95 mm a 2 095 mm (3.75" a 82.5") | 464 psig a 462 °F |
| LP20 / PA20 e LP20 / PA420 (Nota: pré-amplificador PA420 opcional) | Capacitância | On / off ajustável Modulante | Rosca cónica BSP de ½" NPT de ½" | 370 mm a 1 500 mm (14.5" a 59") | 464 psig a 462 °F |
| LP30 | Condutividade | Alta integridade Limitador Alarme de nível baixo | Rosca cónica BSP de ½" NPT de ½" | 500 mm (19.7") 1 000 mm (39.4") 1 500 mm (59") | 464 psig a 462 °F |
| LP31 | Condutividade | Alta integridade Limitador Alarme de nível alto | Rosca cónica BSP de ½" NPT de ½" | 500 mm (19.7") 1 000 mm (39.4") 1 500 mm (59") | 464 psig a 462 °F |
O controlador de nível LC3050
O LP30 é utilizado com um controlador de nível com automonitorização. O LC3050 é o parceiro atual; os dados abaixo são a informação publicada do controlador, da mesma fonte.
| Controlador de nível | Gama de sinal de entrada | Característica de controlo | Comunicação | Opções de montagem | Grau de proteção do invólucro |
|---|---|---|---|---|---|
| LC3050 | Mínimo de 30 µS / cm ou 30 ppm a 25 °C (77 °F) | Alta integridade Limitador Alarme de nível baixo Alarme de nível alto | Infravermelhos entre controladores | DIN rail Painel Chassis | IP65 (montagem em painel) |
Sistema de alarme de nível baixo de alta integridade e com automonitorização LC3050 e LP30
Para proteger uma caldeira de vapor contra condições de nível de água baixo, selecione a sonda de condutividade LP30 e o controlador LC3050. Este sistema monitoriza o nível de água na ponta da sonda, onde a resistência à terra é baixa. Se o nível de água descer abaixo da ponta, a resistência à terra torna-se elevada, ativando o alarme de nível baixo e desligando a caldeira.
Este sistema permite aos operadores aumentar a automação da casa de caldeiras para obter maior produtividade sem sacrificar a segurança. Os alarmes de alta integridade e com automonitorização avisam sobre falhas do sistema e permitem uma paragem segura da instalação.
O sistema é normalmente constituído por duas sondas LP30 com automonitorização completamente independentes, para o 1.º e o 2.º limitadores de nível de água baixo. Cada sonda deve ser montada num tubo de proteção separado no interior do corpo da caldeira e ligada ao seu próprio controlador LC3050.
Uma função de autoteste cíclico no controlador LC3050 verifica a integridade do cabo da sonda e da eletrónica a cada poucos segundos. Ativa o alarme e desliga o queimador se ocorrer uma falha. O sistema deteta tanto situações de circuito aberto como de curto-circuito no cabo.
Muitas normas nacionais indicam que as caldeiras equipadas com controlos de alta integridade e com automonitorização podem funcionar sem que seja necessário um operador de caldeira qualificado permanentemente no local.
O sistema LC3050 e LP30 tem aprovação de terceiros como adequado, em modo de solicitação e contínuo, a um nível de integridade de segurança SIL2 quando utilizado em arquitetura 1oo1 e SIL3 quando utilizado em arquitetura 1oo2, cumprindo os requisitos da IEC 61508-2:2000, conforme citado nesta fonte.
Características principais
- Sem peças móveis e com manutenção mínima.
- Porta de comunicações por infravermelhos integrada.
- Autoteste cíclico da sonda, do cabo e do circuito eletrónico.
- Deteta condutividades até 30 µS / cm a 25 °C (77 °F).
- Botões de ensaio manual para acionar o alarme.
- Conceção à prova de falhas.
- Seguro em caso de falha dupla.
- Opções de montagem versáteis: DIN rail, painel ou chassis.
- Gama de tensão selecionável, 99 – 121 Vac ou 198 – 264 Vac.
Produtos associados
- Painéis de invólucro em aço.
- Invólucros de policarbonato.
- Flanges e adaptadores de montagem da sonda.
Como encomendar
Exemplo: 1 unidade de sonda de nível com automonitorização Spirax Sarco LP30, ponta de sonda LP30 de 1 000 mm.
Âmbito e utilização segura
Este fragmento preserva as instruções de instalação e manutenção do LP30, retiradas da IM-P402-44, Edição AB 13. O documento é emitido para a sonda de nível com automonitorização LP30, que é utilizada com o controlador de nível Spirax Sarco LC3050 para proporcionar um sinal de alarme de nível baixo de alta integridade e com automonitorização, habitualmente numa caldeira de vapor. O funcionamento seguro só pode ser garantido se o produto for corretamente instalado, colocado em serviço, utilizado e mantido por pessoal qualificado, em conformidade com as instruções de funcionamento.
Chamamos a sua atenção para o Folheto de Informações de Segurança IM-GCM-10, bem como para quaisquer regulamentos nacionais ou regionais.
1. Informações de segurança
O produto foi concebido e construído para suportar os esforços encontrados em utilização normal. A utilização do produto para qualquer fim diferente daquele a que se destina, ou a sua instalação incorreta sem seguir estas instruções de instalação e manutenção, pode provocar danos no produto e causar ferimentos ou perda de vidas.
A sonda de nível LP30 e o controlador de nível LC3050 cumprem ambos a Diretiva Equipamentos sob Pressão da UE e ostentam a marca CE quando exigido. São classificados como acessórios de segurança e enquadram-se na Categoria 4 da Diretiva.
Atenção: se o produto não for utilizado da forma indicada nestas instruções, a proteção que proporciona pode ficar comprometida.
1.1 Antes de começar
- i) Verifique se o produto é adequado ao fluido utilizado.
- ii) Verifique a adequação dos materiais, a pressão e a temperatura e os respetivos valores máximo e mínimo. Se o limite máximo de funcionamento do produto for inferior ao do sistema em que vai ser instalado, ou se uma avaria do produto puder originar uma sobrepressão ou sobretemperatura perigosa, assegure-se de que o sistema inclui um dispositivo de segurança para prevenir essas situações de ultrapassagem de limites.
- iii) Determine a posição de instalação correta e a direção do fluxo do fluido.
- iv) Os produtos Spirax Sarco não são capazes de suportar esforços externos impostos pelo sistema. É responsabilidade da empresa instaladora considerar esses esforços e tomar as medidas adequadas para os minimizar.
- v) Quando o produto vai ser utilizado com vapor ou outros fluidos a alta temperatura, retire todas as tampas de proteção das ligações e a película protetora da placa de identificação antes da instalação.
O cumprimento das instruções de funcionamento e a correta instalação, colocação em serviço, utilização e manutenção por pessoal devidamente qualificado são a única garantia de funcionamento seguro deste produto (ver Secção 1.11). A instalação deve também cumprir as instruções de construção e segurança aplicáveis à tubagem e à instalação, utilizando ferramentas adequadas e o equipamento de segurança necessário.
1.2 Acessibilidade
Após a instalação, assegure-se de que existe acesso adequado. Se necessário, providencie uma plataforma de trabalho segura antes de trabalhar no produto e disponibilize equipamento de elevação adequado quando for preciso.
1.3 Iluminação
Assegure-se de que existe iluminação adequada, sobretudo quando é necessário realizar trabalhos detalhados ou complexos.
1.4 Fluidos ou gases perigosos na tubagem
Considere antecipadamente o que se encontra na tubagem, ou o que pode ter estado na tubagem em algum momento anterior. Tenha em atenção substâncias inflamáveis, substâncias nocivas para a saúde e substâncias a temperatura elevada ou baixa.
1.5 Ambiente de trabalho perigoso
Considere o risco de explosão, falta de oxigénio (por exemplo no interior de depósitos ou em zonas baixas), gases perigosos, temperaturas extremas, superfícies quentes, risco de incêndio (por exemplo durante soldaduras), ruído excessivo e máquinas em movimento.
1.6 O sistema em funcionamento
Compreenda como funciona o sistema completo. Antes de realizar qualquer operação, como fechar uma válvula de isolamento ou acionar um interruptor elétrico, considere se essa operação pode pôr em risco qualquer outra parte do sistema ou outro pessoal. Os perigos incluem o isolamento de tubos de ventilação ou de dispositivos de proteção, ou a neutralização de controlos e alarmes. Abra e feche as válvulas de isolamento lentamente para evitar choques no sistema.
1.7 Sistemas sob pressão
Assegure-se de que a pressão do sistema está isolada ou completamente aliviada. Considere o isolamento duplo (bloqueio duplo e purga) e o bloqueio ou a sinalização das válvulas fechadas. Nunca presuma que o sistema foi totalmente despressurizado apenas porque o manómetro indica zero.
1.8 Temperatura
Depois de isolar o produto, deixe-o arrefecer até à temperatura ambiente para evitar o perigo de queimaduras.
1.9 Ferramentas e peças sobressalentes
Antes de iniciar os trabalhos, assegure-se de que dispõe de ferramentas e peças sobressalentes adequadas. Utilize apenas peças sobressalentes originais Spirax Sarco.
1.10 Vestuário de proteção
Considere se o operador ou outras pessoas nas proximidades devem dispor de vestuário de proteção contra riscos como produtos químicos, temperaturas elevadas e baixas, radiação, ruído, queda de objetos e perigos para os olhos e o rosto.
1.11 Autorizações de trabalho
Todos os trabalhos devem ser realizados por pessoal devidamente competente, ou sob a sua supervisão. O pessoal de instalação e de operação deve ser formado de acordo com as instruções de instalação e manutenção do produto, para que seja capaz de o utilizar corretamente.
Quando está em vigor um sistema formal de «autorização de trabalho», este deve ser cumprido. Quando não existe esse sistema, o responsável deve estar ciente da natureza do trabalho e, se necessário, deve providenciar um assistente cuja responsabilidade principal seja a segurança. Coloque os avisos de advertência necessários.
1.12 Movimentação manual
A movimentação manual de produtos grandes ou pesados apresenta risco de lesão. Levantar, empurrar, puxar, transportar ou suportar uma carga com força corporal pode causar lesões, sobretudo nas costas. Considere a tarefa, a pessoa, a carga e o ambiente de trabalho e adote um método de movimentação adequado às condições do local.
1.13 Calor residual
Em utilização normal, as superfícies externas deste produto podem estar muito quentes. O produto não tem drenagem automática, pelo que deve ter cuidado ao desmontá-lo ou removê-lo da sua posição instalada (consultar as instruções de manutenção).
1.14 Congelamento
Devem ser tomadas providências para proteger contra danos causados pelo gelo os produtos sem drenagem automática, em ambientes onde possam estar expostos a temperaturas abaixo do ponto de congelamento.
1.15 Informações de segurança especiais para o controlo de nível e a função de limitação/alarme de nível em caldeiras de vapor
O produto deve ser selecionado, instalado, operado e ensaiado de acordo com:
- normas e regulamentos locais ou nacionais;
- o manual de instruções;
- os requisitos da autoridade de aprovação;
- os requisitos do seguro da caldeira;
- as instruções do fabricante da caldeira.
Devem ser instalados dois sistemas independentes de limitação/alarme de nível de água numa caldeira de vapor. As sondas de nível devem ser instaladas em tubos de proteção ou câmaras separados, com espaço suficiente junto à ponta da sonda e no fundo da sonda.
Cada sonda deve ser ligada ao seu próprio controlador independente. Perante um alarme de nível baixo, o relé de alarme deve cortar o sistema de aquecimento da caldeira.
O alarme de nível de água alto deve fazer parte do controlo de nível de água, ou constituir um sistema separado. Quando os requisitos de segurança o exigem, deve ser instalado um sistema de alarme de nível de água alto separado. Nesse caso, perante um alarme de nível de água alto, o relé deve cortar tanto a água de alimentação da caldeira como o sistema de aquecimento. Todos os sistemas de limitação/alarme de nível de água da caldeira devem ser sujeitos a ensaio funcional a intervalos regulares.
Deve ser utilizado um regime adequado de tratamento de água para assegurar o funcionamento contínuo, seguro e correto dos sistemas de controlo e de limitação de nível de água. Consulte uma empresa de tratamento de água de reconhecida competência.
1.16 Eliminação
Este produto é reciclável e, desde que seja eliminado corretamente, não se prevê qualquer perigo para o ambiente.
1.17 Devolução de produtos
Recorda-se aos clientes e revendedores que, ao abrigo da legislação do Reino Unido e da CE em matéria de saúde, segurança e ambiente, ao devolverem produtos à Spirax Sarco devem fornecer informações sobre quaisquer perigos e precauções a tomar decorrentes de resíduos de contaminação ou de danos mecânicos que possam representar um risco para a saúde, a segurança ou o ambiente. Estas informações devem ser fornecidas por escrito e incluir dados relativos a qualquer substância identificada como perigosa para a saúde e a segurança.
2. Informações gerais do produto
2.1 Descrição geral
A sonda de nível Spirax Sarco LP30 é utilizada com o controlador de nível Spirax Sarco LC3050 para proporcionar um sinal de alarme de nível baixo de alta integridade e com automonitorização, habitualmente numa caldeira de vapor. É constituída por um corpo da sonda com uma tomada de cabo amovível e uma ponta de sonda separada que se enrosca. A ponta é fixada com um pino elástico e mantida no lugar por uma contraporca. Normalmente instalam-se duas sondas de nível e dois controladores em cada caldeira, para proporcionar dois alarmes de nível baixo independentes. Em muitos países, isto fornece o primeiro e o segundo alarme de nível baixo. A sonda é adequada para pressões de caldeira até 32 bar g (464 psi g).
2.2 Comprimentos de ponta disponíveis mm (polegadas)
500 mm (19.7"), 1 000 mm (39.4") e 1 500 mm (59").
2.3 Limites de pressão / temperatura
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Pressão nominal | PN40 |
| Pressão máxima da caldeira | 32 bar g (464 psi g) |
| Temperatura máxima | 239 °C (462 °F) |
| Temperatura ambiente máxima | 70 °C (158 °F) |
| Pressão máxima de ensaio hidráulico a frio | 60 bar g (870 psi g) |
2.4 Dados técnicos
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Comprimento máximo do cabo da sonda | 50 metros (164 ft) |
| Grau de proteção da tomada de cabo | IP65 |
2.5 Como funciona o LP30
A sonda tem uma ponta de deteção de nível (ponta da sonda) e uma ponta comparadora. O caminho de retorno à terra faz-se através da ligação do corpo.
Em condições normais de funcionamento, a ponta da sonda está imersa e a resistência à terra é baixa. Quando o nível de água desce abaixo da ponta da sonda, a resistência à terra torna-se elevada, levando o controlador a emitir um sinal de alarme de nível baixo.
A ponta comparadora compensa qualquer fuga à terra causada por incrustações, sujidade ou humidade interna, garantindo um sinal de alarme de nível de água baixo mesmo em condições adversas.
Cada unidade LP30 é fornecida com uma tomada de cabo DIN 43650 e um prensa-cabo Pg 11. Para a versão UL/FM, é fornecido em alternativa um adaptador de rosca NPT de ½" para eletroduto, com quatro condutores livres.
Atenção: é essencial que a ponta da sonda não toque em qualquer parte da caldeira. As normas exigem que a ponta esteja a pelo menos 14 mm (9/16") do tubo de proteção, e isto deve ser verificado quando a sonda é instalada. Ver Secção 5, «Procedimento de ensaio de folga da sonda».
3. Instalação
Antes de prosseguir com qualquer instalação ou manutenção, leia a Secção 1, «Informações de segurança».
Quando a sonda for instalada na caldeira, assegure-se de que fica posicionada a pelo menos 1 metro (39") de qualquer válvula de segurança ou tomada de vapor, uma vez que podem ocorrer níveis de água localizados mais elevados.
3.1 Determinação dos níveis de alarme de nível baixo
Na maioria das caldeiras de tubos de fogo, a água «incha» quando a caldeira está em funcionamento, de modo que o nível de água real é superior ao nível indicado no visor de nível. Na prática, esta diferença pode ir até 50 mm (2") em caldeiras muito grandes, reduzindo-se para cerca de 10 mm (3/8") nas mais pequenas. Recomendamos, por isso, que o segundo alarme de nível baixo fique bem acima do fundo do visor de nível com a caldeira fria, uma vez que essa distância diminui quando a caldeira está em funcionamento. O primeiro alarme de nível baixo pode ficar 20 mm (¾") acima do segundo alarme de nível baixo. Sempre que possível, deve consultar-se o fabricante da caldeira para obter indicações sobre os níveis de água de funcionamento e de alarme.
3.2 Tubo de proteção
A sonda deve ser instalada num tubo de proteção quando é utilizada para alarme de nível baixo numa caldeira de vapor. O tubo de proteção proporciona um nível de água relativamente estável, protegendo a sonda da turbulência na caldeira. Devem ser previstos dois tubos de proteção separados, um para o primeiro alarme de nível baixo e outro para o segundo alarme de nível baixo.
As dimensões e a construção podem variar em função da aplicação, mas recomenda-se um tubo de pelo menos Ø 80 mm (3"). Um tubo de proteção típico tem um orifício de ventilação de 20 mm (¾") colocado o mais alto possível.
Recomenda-se o isolamento térmico da flange, sobretudo em caldeiras maiores ou com pressão de serviço superior a 10 bar g (145 psi g). Não isolar a sonda.
Não tapar os orifícios de ventilação e de drenagem do corpo.
Nota: ao fazer juntas flangeadas ou roscadas, assegure-se de que o excesso de massa de vedação não entra na caldeira.
3.3 Corte da ponta da sonda
A sonda é normalmente instalada na vertical, mas para comprimentos de ponta até 500 mm (20") pode ser inclinada até 45° em relação à vertical. O nível de comutação do alarme de nível baixo situa-se na extremidade da ponta da sonda, que é cortada à medida para dar o nível de alarme pretendido.
As pontas de sonda LP30 são fixadas por uma rosca, um pino e uma contraporca. As sondas mais antigas eram fixadas apenas por dois pinos, e está disponível uma ponta compatível por encomenda especial. Nas instalações existentes, é importante verificar que tipo de ligação é utilizado antes de cortar a ponta da sonda à medida.
3.3.1 Procedimento para cortar a ponta roscada (tipo atual)
- Enrosque a contraporca completamente na sonda, mas não a aperte nesta fase.
- Utilize uma chave de M6 nas faces planas do conector da ponta da sonda para impedir a sua rotação. Atenção: se a extremidade roscada do conector puder rodar no corpo da sonda, a cablagem interna será danificada.
- Enrosque a ponta da sonda na sonda até que o orifício da sonda fique alinhado com o fundo da ranhura da ponta da sonda.
- Apoie o conjunto e introduza o pino de retenção a golpes leves até que sobressaia um comprimento igual de cada lado da ponta da sonda.
- Aperte a contraporca contra a ponta da sonda (5–7 N·m, 4–5 lbf·ft).
- Assegure-se de que a água da caldeira está no nível de alarme de nível baixo pretendido.
- Marque uma linha ao longo do comprimento da ponta da sonda com um marcador de feltro solúvel em água.
- Monte temporariamente a sonda e a ponta na caldeira (rosca cónica BSP de ½" para o LP30 padrão e NPT de ½" para as versões UL/FM), apertadas à mão, sem utilizar fita de PTFE.
- Retire a sonda e anote o ponto em que a tinta é dissolvida pela água.
- Utilize uma serra de metais de dentes finos para cortar a ponta da sonda nesse comprimento.
- Remova as rebarbas da ponta.
- Realize o procedimento de ensaio de folga da sonda (ver Secção 5, «Procedimento de ensaio de folga da sonda») e registe os resultados.
Nota: é fornecida uma ficha de registo para registar estes dados (ver Secção 5.3, «Ficha de registo da folga da sonda»).
3.3.2 Procedimento para cortar a ponta de dois pinos (tipo anterior)
Este procedimento aplica-se às sondas mais antigas, cujas pontas são fixadas apenas por dois pinos, e não pelo sistema de rosca, pino e contraporca do tipo atual.
- Assegure-se de que a água da caldeira está no nível de alarme de nível baixo pretendido.
- Monte a ponta da sonda no corpo da sonda e alinhe os orifícios de posicionamento.
- Apoie o conjunto e introduza os dois pinos de retenção a golpes leves até que sobressaia um comprimento igual de cada lado da ponta da sonda.
- Marque uma linha ao longo do comprimento da ponta da sonda com um marcador de feltro solúvel em água.
- Monte temporariamente a sonda e a ponta na caldeira (rosca cónica BSP de ½" para o LP30 e NPT de ½" para as versões UL/FM), apertadas à mão, sem utilizar fita de PTFE.
- Retire a sonda e anote o ponto em que a tinta é dissolvida pela água.
- Utilize uma serra de metais de dentes finos para cortar a ponta da sonda nesse comprimento.
- Remova as rebarbas da ponta.
- Realize o procedimento de ensaio de folga da sonda (ver Secção 5, «Procedimento de ensaio de folga da sonda») e registe os resultados.
3.3.3 Instale a sonda do seguinte modo
- Assegure-se de que as roscas macho e fêmea estão em bom estado.
- Utilize até três voltas (não mais) de fita de vedação de roscas de PTFE na rosca da sonda. Avisos: não utilize fita em excesso. Não utilize massa de vedação do tipo pasta.
- Monte e aperte a sonda primeiro à mão.
- Utilize uma chave adequada para apertar a sonda. Em circunstância alguma utilize uma chave de tubos.
- Devido à natureza de uma junta cónica/paralela, não é possível recomendar valores de binário de aperto.
- Não aperte em excesso — deve haver sempre rosca visível na sonda.
- Nota: a rosca da sonda não vai «assentar no fundo» (ou seja, o sextavado do corpo da sonda não contacta a face da ligação roscada fêmea), a menos que exista desgaste excessivo ou uma rosca fêmea fora de tolerância, caso em que será necessário substituir ou retrabalhar a flange ou a ligação.
3.3.4 Remoção e remontagem subsequentes
Atenção: assegure-se de que a caldeira ou o reservatório está despressurizado e ventilado para a atmosfera antes de tentar desenroscar ou remover a sonda.
- Utilize sempre uma chave do tamanho correto - nunca uma chave de tubos.
- Inspecione as roscas macho e fêmea quanto a sinais de danos, que podem ter ocorrido devido a aperto excessivo, provocando roscas arrancadas ou mesmo soldadura a frio localizada (gripagem/agarramento).
- Se tiver ocorrido algum dano, substitua a sonda.
4. Cablagem
Consulte a documentação/o diagrama de cablagem do controlador em questão para obter informações completas, incluindo os detalhes de ligação da blindagem.
A cablagem deve ser instalada de acordo com a BS 6739 - Instrumentation in Process Control Systems: Installation design and practice, ou uma norma local equivalente. Para instalações nos Estados Unidos e no Canadá, a sonda deve ser cablada de acordo com o National and Local Electrical code (NEC) ou o Canadian Electrical code (CEC). A cablagem deve ser realizada com cabo blindado de alta temperatura, de 4 condutores, 1 mm² (18–16 AWG), com um comprimento máximo de 50 metros (165 ft). O Pirelli FP 200 ou o Delta Crompton Firetuf OHLS são dois tipos adequados para o LP30 padrão. Para a versão UL/FM, deve utilizar-se cabo blindado Classe 1 com uma temperatura nominal adequada (75 °C/167 °F no mínimo) para ligar a caixa de terminais ao controlador.
Assegure-se de que é previsto comprimento de cabo suficiente para permitir a remoção da tomada de cabo e para garantir que não é exercida qualquer tensão sobre a unidade.
Para desligar a tomada de cabo, remova o parafuso central. Para aceder ao bloco de ligação no interior da tomada de cabo, remova o parafuso central e retire a tampa articulada.
Nota: para garantir a proteção contra o ambiente, a sonda é fornecida com uma junta entre a tomada de cabo e o conector da sonda. Para manter a integridade ambiental, assegure-se de que a junta está sempre presente ao voltar a ligar a tomada de cabo e de que todas as superfícies de contacto estão limpas e sem danos.
O bloco de ligação do LP30 padrão pode ser rodado em passos de 90° para facilitar a cablagem: remova o parafuso de fixação e retire a tomada, depois remova o bloco de ligação e reposicione-o conforme necessário. O bloco de ligação está numerado: 1 ponta da sonda vermelha, 2 ponta comparadora preta e 3 ponta comparadora preta, com a terra amarela e a blindagem.
Nota: não é possível rodar o bloco de ligação na versão UL/FM.
Assegure-se de que a resistência do corpo da sonda ao corpo da caldeira é inferior a 1 Ω.
A Edição 13 documenta também a cablagem do LP30 padrão e UL/FM ao controlador de nível LC3050 (terminais 50 a 54), a par da configuração LC3000 mostrada na figura abaixo (terminais 9 a 12).
4.1 Versão UL/FM
A tomada é fornecida com quatro condutores livres com código de cores, de 18 AWG e 300 mm (12") de comprimento. Estes devem ser cortados à medida e ligados a uma caixa de terminais metálica adequada. É necessário um troço de eletroduto metálico flexível entre a sonda e a caixa de terminais, para garantir a proteção contra o ambiente e uma ligação elétrica fácil. Para este efeito, a tomada de cabo é fornecida com um adaptador de rosca NPT de ½" para eletroduto.
Atenção: os condutores livres fornecidos com a sonda têm uma temperatura nominal de 221 °F (105 °C). Esta temperatura nominal não deve ser excedida.
O eletroduto flexível e a caixa de terminais não devem incluir qualquer outra cablagem de controlo, pois isso pode danificar o produto ou reduzir o seu desempenho.
Não é possível rodar a tomada de cabo em passos de 90°, como no LP30 não listado. Fazê-lo pode danificar a cablagem interna.
Assegure-se de que qualquer condensação que se possa formar na rede de eletrodutos não se acumula no conector do cabo da sonda nem na caixa de terminais.
5. Procedimento de ensaio de folga da sonda
5.1 Introdução
Para assegurar um funcionamento seguro e correto do sistema, é essencial que a ponta da sonda não toque em qualquer parte da caldeira ou do tubo de proteção. As normas exigem que a ponta da sonda tenha uma folga de pelo menos 14 mm (9/16").
Este ensaio confirma que a sonda LP30 está instalada corretamente. O ensaio deve ser realizado na instalação inicial e sempre que a sonda é removida da caldeira, por exemplo para a inspeção anual.
Utiliza-se um par de «fios de verificação» em conjunto com um medidor de resistência de isolamento para testar se existe uma folga radial inferior a 14 mm (9/16") a partir da extremidade da ponta. Isso é indicado por um «curto-circuito» (ou seja, uma leitura inferior a infinito).
Quando corretamente realizado, o ensaio garante que a posição final da ponta da sonda fica a pelo menos 14 mm (9/16") do tubo de proteção.
5.2 Método de ensaio
- Baixe o nível de água até pelo menos 50 mm (2") abaixo do nível de alarme e ventile a caldeira ou o reservatório para a atmosfera.
- Remova a sonda (se estiver instalada) e monte um par de fios de verificação na extremidade da ponta da sonda, a 90° um do outro e a um máximo de 10 mm (3/8") da extremidade da ponta.
- Passe cuidadosamente a sonda através da ligação roscada e para dentro do tubo de proteção. Os fios de verificação irão fletir-se para permitir a passagem e depois voltar às suas posições originais.
- Enrosque a sonda à mão, sem utilizar fita de PTFE.
- Ligue o condutor de terra do medidor à caldeira e o condutor ativo ao pino 1 do conector da sonda. Verifique o contacto com a caldeira com o medidor.
- Ative o medidor e observe o visor. Desenrosque lentamente a sonda uma volta completa (sem a balançar excessivamente).
- Se não for encontrado nenhum curto-circuito, desligue os condutores do medidor, desenrosque e retire a sonda, tendo cuidado para não prender os fios de verificação na face inferior da ligação roscada.
- Remova os fios de verificação e instale a sonda conforme descrito na Secção 3, «Instalação».
- Os alarmes de nível baixo devem ser sujeitos a ensaio funcional, baixando o nível de água, antes de a caldeira poder funcionar sem supervisão. Este procedimento é descrito em documentação separada.
- Preencha a ficha de registo da folga (ver Secção 5.3, «Ficha de registo da folga da sonda»).
Atenção: é essencial remover os fios de verificação da sonda antes da colocação em serviço da caldeira ou do reservatório. A não realização desta operação pode levar ao não funcionamento dos alarmes de nível baixo.
Se foi encontrado um curto-circuito durante o ensaio, é necessária uma investigação mais aprofundada. Algumas razões possíveis são indicadas abaixo:
- Ponta da sonda dobrada ou mal fixada.
- Tubo de proteção e/ou ligação roscada desalinhados.
- Tubo de proteção com diâmetro interior insuficiente e/ou pouco profundo (o tubo deve ser interiormente pelo menos 40 mm (1 9/16") mais profundo do que a extremidade da sonda).
5.3 Ficha de registo da folga da sonda
Recomendamos vivamente que seja mantido um registo do ensaio de folga da sonda, e é fornecida uma ficha de registo para esse efeito. A ficha abrange a data, o motivo do ensaio (instalação inicial ou inspeção anual), uma confirmação de que a folga da ponta é superior a 14 mm (9/16"), a assinatura da pessoa que removeu os fios de verificação e a verificação por um avaliador independente (que pode ser, por exemplo, um inspetor de seguros), confirmando que o ensaio foi realizado, que os fios de verificação foram removidos e que a ficha de registo foi corretamente preenchida por uma pessoa competente. O registo deve ser preenchido sempre que a sonda é montada ou remontada.
6. Manutenção
Não é necessária manutenção especial, além de uma inspeção e limpeza anuais do conjunto da sonda. É particularmente importante limpar as superfícies de contacto roscadas entre a extensão da ponta e o elétrodo central da sonda (utilize papel abrasivo fino). Recomenda-se uma limpeza mais frequente sempre que a qualidade da água da caldeira possa provocar a acumulação de incrustações isolantes ou de óxido na sonda.
Limpe o corpo da sonda com um pano humedecido com água desionizada ou álcool isopropílico. Outros agentes de limpeza podem danificar o produto e anular a garantia.
No entanto, os controlos de nível de água da caldeira requerem ensaios e inspeções regulares. Para instruções de ensaio específicas dos sistemas Spirax Sarco, consulte a documentação separada.
7. Peças sobressalentes
Utilize apenas peças de substituição originais Spirax Sarco. As peças sobressalentes indicadas abaixo são as únicas disponíveis; não são fornecidas outras peças.
| Peça sobressalente | N.º de armazém | Embalagem |
|---|---|---|
| Pinos de retenção da ponta LP30 | 4024780 | Embalagem de 10 |
| Conjunto de verificação de folga | 4024781 | 1 conjunto (2 molas) |
Encomenda de peças sobressalentes: encomende peças sobressalentes utilizando a descrição da peça disponível e indique o nome do produto. Por exemplo: 1 conjunto de verificação de folga para a sonda de nível com automonitorização Spirax Sarco LP30.