Estocagem de Gás Natural Comprimido a Altas Pressões a bordo de Veículos Automotivos
Um componente crítico em qualquer sistema de GNV comprimido é o mecanismo para estocagem do gás a alta pressão, a bordo de veículos. A questão da proteção do consumidor imediatamente vem à tona, particularmente sabendo-se que o gás natural necessita ser estocado a bordo de veículos, com pressões elevadas, da ordem de 200 bar. Existe a necessidade de um padrão internacional para atender à natureza e mobilidade dos transportes, assegurando a economia de escala com a capacidade de atender diversos mercados, a partir de um único projeto.
Este artigo é uma síntese, preparada com algumas adaptações, a partir da justificativa apresentada pelo grupo de trabalho ISO TC 58/SC 3/WG 17 em Julho de 1995, do qual resultou a Norma ISO 11439 para cilindros que armazenam gás natural a alta pressão, projetados para o uso exclusivo em veículos automotores e, atualmente, é empregada em todo o mundo. Há mais de 100 anos, a indústria em geral, tem utilizado cilindros de alta pressão para gases industriais, com bastante segurança, fabricados segundo normas internacionais apropriadas. Alguém poderia argumentar que essas normas deveriam, da mesma forma, servir à indústria de GNV. Essa questão será coberta adiante.
O caso da aplicação de Gás Natural Veicular (GNV) é único, pois se trata da estocagem específica de uma mistura não homogênea de gases, num ambiente automotivo, e usado em público por pessoas não especializadas em seu manuseio, e sujeito a uma alta freqüência de abastecimento, que excede de longe, toda a experiência com cilindros de gases industriais.
A nova norma é orientada para o desempenho, não sendo prescritiva, embora existam algumas áreas onde elementos prescritivos se mostraram necessários. Um aspecto único da norma ISO 11439 é marcado pelo uso de diferentes materiais de fabricação dos cilindros de GNV, o que não ocorre em outras normas de cilindros. A norma estabelece em um único documento, a fabricação de cilindros com ligas metálicas homogêneas, metal revestido parcialmente por material “composite” (“hoop-wrapped”), metal completamente revestido (“fully-wrapped”), e todo em “composite” com “alma” de plástico. A razão disso é a singularidade do uso do cilindro de GNV, como descrito no parágrafo anterior.
Por ser basicamente um documento voltado para o desempenho, esta norma incorpora inovações e avanços técnicos, sem comprometer a segurança do uso do cilindro. A norma é restrita à um conjunto de condições de serviço, desde a indicação de uma faixa padrão de qualidade do gás, até as condições ambientais da instalação. No futuro acredita-se que essa norma possa ser adaptada a outros combustíveis veiculares, como o “hitano” – uma mistura de hidrogênio e gás natural - após os necessários estudos e experiências.
A Norma procura direcionar a questão da qualidade, sem interferir com os inalienáveis direitos dos diferentes países. Em lugar disso, as necessidades de um sólido programa de garantia de segurança, é delineado, com o propósito de promovê-la e remover barreiras no comércio entre as nações. Isto é crítico para a aceitação dos cilindros, e necessita ser direcionado.
Nessa Norma, a vida máxima do cilindro foi estabelecida em 20 anos, baseada na relação de tensões de ruptura, estabelecidas para as várias fibras “composite”, isto é, a vida do cilindro deverá expirar antes que ocorra qualquer significante deterioração das fibras.
A indústria automotiva reconhece que os retestes de cilindros, envolvendo um periódico “recall” e a remoção dos cilindros instalados nos veículos, para esse fim, nem sempre será possível de realizar. Assim sendo, um dos objetivos da Norma é um projeto de cilindro que tenha uma vida finita, a qual corresponde aproximadamente à vida de serviço projetada para o veículo.
A indústria de GNV demanda grande número de cilindros de alta pressão, de baixo peso, para a estocagem de combustível a bordo de veículos. A norma ISO 11439 estimula o desenvolvimento de cilindros mais leves, de menor custo, enquanto mantém ou melhora o nível de segurança atualmente existente para outros vasos de pressão.
Em resumo, existia uma necessidade premente de uma norma mundial de fabricação de cilindros de alta pressão para GNV, o que originou a norma ISO 11439, pelas seguintes razões:
- As normas até então existentes, foram escritas para cilindros de gases industriais, os quais apresentam condições de serviço totalmente diferentes das condições do mercado de GNV (veja a Tabela 1);
- As normas até então em uso inibem o uso de cilindros de mais baixo peso do que os usados para gases industriais em geral, na estocagem a bordo de veículos;
- Há necessidade de que os cilindros montados em veículos, possam ser transportados de um para outro país;
- Os cilindros poderão ser importados por um país, o qual não disponha de normas nacionais;
- O projeto e qualificação de cilindros, segundo uma norma comum, permite que os fabricantes possam reduzir seu custo, uma vez que estarão atendendo a uma única qualificação de projeto e de ensaios.
Este artigo foi enviado por R. Fernandes, Coordenador do Comitê de GNV do IBP – Instituto Brasileiro de Petróleo e Gás
