Cilindros de aço para gás natural veicular (GNV) só de acordo com a norma técnica

Este é um dos mais importantes equipamentos nos veículos movidos a GNV. O cilindro é um reservatório construído segundo os mais rigorosos critérios técnicos, de modo que seja possível armazenar o gás natural a elevadas pressões, necessárias ao abastecimento do veículo. Estas pressões estão na faixa de 220 kgf/cm². Portanto o cilindro de armazenamento deve ser resistente para suportar enormes tensões, ser fabricado de acordo com a norma técnica, porém o mais leve possível, para não comprometer em demasia a capacidade de carga dos veículos. Mauricio Ferraz de Paiva

O cilindro de alta pressão para GNV tradicional é fabricado a partir de um tubo de aço-liga cromo molibdênio, sem costura e de espessura de parede entre 8 e 10mm. O tubo passa por um processo de repuxamento e conformação das extremidades (base de um lado e gargalo do outro). Depois da conformação e do tratamento térmico (tempera e revenido), todos os cilindros são ensaiados pelo método de partículas magnéticas (magnaflux) de modo a detectar algum tipo de defeito construtivo como trincas e falhas que possam comprometer sua integridade estrutural. A Figura 3 apresenta a ogiva de um cilindro de alta pressão para GNV em corte, podendo-se verificar a variação de espessura da parede do cilindro.

A NBR NM-ISO 11439 de 04/2008 - Cilindros para gás - Cilindros de alta pressão, para armazenamento de gás natural como combustível, a bordo de veículos automotivos estabelece os requisitos mínimos para a produção em série de cilindros leves, recarregáveis, para uso exclusivo no armazenamento de gás natural veicular a alta pressão, como combustível automotivo, fixados a bordo de veículos. Os cilindros para armazenamento de GNV, como combustível a bordo de veículos automotores, devem ser leves e, ao mesmo tempo, devem manter ou superar os níveis de segurança requeridos para outros vasos de pressão.

Esses requisitos são alcançados: especificando, precisamente e compreensivamente, as condições de serviço como fundamento para o projeto e uso do cilindro; usando um método apropriado para determinação da vida a fadiga por meio da pressão cíclica e estabelecer os tamanhos permissíveis dos defeitos nos cilindros metálicos e nos liners; requerendo ensaios de qualificação de projeto; requerendo ensaios não destrutivos e inspeções para toda produção de cilindros; requerendo ensaios destrutivos em cilindros e materiais de cilindros pegos de cada lote de cilindro produzido; requerendo que o fabricante tenha um sistema de qualidade documentado e implantado; requerendo reinspeções periódicas e, se necessário, reensaio de acordo com as instruções do fabricante; requerendo que os fabricantes especifiquem como parte de seus projetos, a vida útil de seus cilindros.

Os projetos de cilindros que atendam aos requerimentos da norma terão a vida a fadiga superior a vida útil especificada; quando ciclados por pressão até a falha devem vazar mas não romper; quando submetidos a ensaio hidráulico de ruptura, devem ter fatores de tensão na pressão de ruptura acima da tensão na pressão de serviço que excedam os valores especificados para o tipo de projeto e materiais utilizados.

Os proprietários ou usuários de cilindros, projetados segundo as prescrições dessa norma, devem atentar que os cilindros são projetados para operarem de forma segura se utilizados de acordo com as condições de serviço especificadas e para apenas a vida útil finita especificada. A data de validade é marcada em cada cilindro e é de responsabilidade dos proprietários e usuários garantir que os cilindros não sejam usados a partir daquela data e que sejam inspecionados de acordo com as instruções do fabricante.

Importante é que as condições de serviços especificadas são também direcionadas para prover informações de como os cilindros fabricados de acordo com essa norma possam ser utilizados de forma segura. Assim, estas informações destinam-se a fabricantes de cilindros; proprietários de cilindros; projetistas ou terceiros responsáveis pela instalação dos cilindros; projetistas ou proprietários de equipamentos usados para reabastecimento de cilindros em veículos; fornecedores de GNV; entidades regulatórias com jurisdição sobre o uso destes cilindros.

Essa norma está fundamentada numa pressão de serviço de 200 bar, a uma temperatura estabilizada de 15 ºC para GNV com uma pressão máxima de enchimento de 260 bar. Outras pressões de serviço podem ser acomodadas pelo ajuste da pressão pelo fator apropriado; por exemplo, um sistema de pressão de serviço de 250 bar vai requerer que as pressões sejam multiplicadas por 1,25. Exceto quando as pressões tiverem sido ajustadas dessa maneira, o cilindro deve ser projetado para se adequar aos seguintes limites de pressão: uma pressão que se estabilize a 200 bar a uma temperatura estável de 15 ºC; a pressão máxima não pode exceder 260 bar, independentemente das condições de enchimento ou temperatura.

Segundo os especialistas, um cilindro de GNV é mais seguro que qualquer tanque de gasolina ou de etanol. Todos os acidentes que aconteceram em postos, com raríssimas exceções, envolveram incêndio por gasolina ou etanol. As explosões que foram catalogadas, envolviam botijões de cozinha ou cilindros de empilhadeiras, o que é completamente errado, proibido, para não dizer insano.

Um cilindro de GNV trabalha com uma pressão máxima de 250 bar, enquanto que a pressão de ruptura chega a 900 bar, ou seja, nenhum compressor de posto é capaz de produzir tamanha pressão. Além disto ele possui válvulas de proteção que liberam o gás em caso de aumento de pressão (causado por um incêndio no veículo, por exemplo) ou evitam o vazamento repentino no caso de ruptura da tubulação em um acidente, por exemplo. O gás possui uma densidade de apenas 60% da do ar, ou seja, se há um vazamento, ele se dispersa imediatamente na atmosfera.

Antes de ser instalado no carro, o cilindro de GNV deve passar por testes hidrostáticos onde é submetido a pressões altíssimas e depois passou por testes de ultrassom, a fim de detectar falhas estruturais, Há testes de balística catalogados também. Sabe-se que um cilindro de GNV suporta tiros de revólver calibre 38 e 45 e também que um tiro de fuzil militar pode furá-lo, fazendo com que o gás vaze pelo buraco. Nenhum tipo de projétil é capaz de explodir o cilindro. No teste de colisão, o cilindro pode até amassar, mas nunca explodir.

Na instalação do gás veicular, o carro recebe uma série de modificações, sendo instalado um conjunto de reservatórios, denominados de cilindros, para armazenar o GNV, além de uma rede de tubos de alta e baixa pressão, dispositivo regulador de pressão, válvula para o abastecimento, chave comutadora para alternância entre combustíveis e indicadores e leitores do sistema. Mas existem alguns inconvenientes em sua utilização, como, por exemplo, a perda de espaço para carga, seja no porta-malas ou na caçamba, rede de abastecimento enxuta e perda de desempenho. Os veículos convertidos devem manter as taxas de compressão originais de seus motores, o que pode acarretar uma subutilização das características originais do GNV e por consequência resulta na perda de potência.

Uma constatação que pode minimizar a perda de potência é que, os veículos a álcool são a melhor opção para adaptação ao uso do GNV, principalmente devido à maior taxa de compressão do motor, o que otimiza a queima e desse modo se aproveita o elevado poder antidetonante do GNV, além de contar com componentes dimensionados ao uso de álcool, mais corrosivo, que acabam oferecendo maior durabilidade. Não há dúvidas que o maior apelo para o consumidor que fez a conversão tempos atrás foi o preço por metro cúbico, até então mais em conta. O valor chegou a superar o custo do álcool e brecou o mercado de conversões. No entanto, parece que uma retomada nesse setor está a caminho, devido a redução no valor metro cúbico do GNV que vem ocorrendo em vários estados brasileiros. Há de se considerar também que um metro cúbico de GNV roda, em média, 14 quilômetros. Já um litro de álcool faz, em média, sete quilômetros.

Se o carro já possui o GNV, lembre-se de não fazer nenhum tipo de manutenção no equipamento sem o auxílio de um profissional. Se você não tem e pensa em instalar, o primeiro passo é escolher um local cadastrado pelo Inmetro, mas além de tudo que seja idôneo e conte com boas referências. O dispositivo de uma forma geral é seguro, mas para que isso ocorra, não pode ter falhas, portanto, nem sempre o mais barato é o melhor.

Se acontecer de o carro adaptado com GNV sofrer uma colisão, ou ocorrer algum dano em qualquer parte do sistema, principalmente no cilindro, é recomendado a troca de todo o conjunto. Quanto a manutenção, uma vez por ano deve ser feita uma checagem de todo sistema e a cada cinco anos o veículo deve ser submetido a uma inspeção mais rigorosa, para que seja feito o teste hidrostático no cilindro e verificar sua resistência. Nesse teste, o cilindro é submetido a uma pressão 50% maior do que a que está acostumado a receber.

Quanto à requalificação, um procedimento técnico-operacional, realizado de forma periódica no cilindro para armazenamento de GNV a cada cinco anos, em conformidade com as normas NBR, o Inmetro colocou em consulta pública a Portaria nº 433 que descreve um Regulamento Técnico da Qualidade (RTQ) para requalificação de cilindros destinados ao armazenamento de gás natural veicular. Os requisitos administrativos, de infraestrutura, de recursos humanos, técnicos, e os de demonstração da conformidade, descritos neste RTQ, deverão ser atendidos integralmente pelo fornecedor.

O serviço de requalificação é composto por inspeções e ensaios realizados no cilindro para armazenamento de GNV, complementado pelo procedimento técnico de inspeção da válvula do cilindro. Deve ser realizado, exclusivamente, pelo fornecedor do serviço de requalificação, devidamente registrado junto ao Inmetro.

O serviço de inspeção da válvula do cilindro pode ser realizado pelo fornecedor do serviço de requalificação ou pelo fornecedor do serviço de instalação de sistemas de GNV. Quando o procedimento técnico de inspeção da válvula do cilindro for realizado pelo fornecedor do serviço de instalação de sistemas de GNV, este também deverá atender a todos os requisitos pertinentes ao procedimento acima citado, contemplado neste RTQ.

Enfim, apesar de a palavra gás remeter ao perigo de fogo e explosão, o GNV tem menor densidade que o ar atmosférico, o que em caso de vazamento, possibilita sua rápida dissipação na atmosfera, reduzindo a probabilidade de ocorrência de concentrações na faixa de inflamabilidade. Em outras palavras, um carro devidamente equipado com os dispositivos de segurança não corre risco algum. As normas relacionadas com a conversão são extremamente rígidas. Os componentes do sistema de conversão são testados exaustivamente pelos fabricantes com a finalidade de assegurar uma confiabilidade elevada.

. Por: Mauricio Ferraz de Paiva, engenheiro eletricista, especialista em desenvolvimento em sistemas, presidente do Instituto Tecnológico de Estudos para a Normalização e Avaliação de Conformidade (Itenac) e presidente da Target Engenharia e Consultoria - [email protected] | Perfil da Target – Consolidando-se nos últimos anos como a maior provedora de informações tecnológicas da América Latina, a Target oferece uma excelente prestação de serviços e atendendo prontamente às necessidades de seus clientes e usuários, dos mais diversos segmentos corporativos. A Target desenvolve soluções para facilitar o acesso e gerenciar informações tecnológicas para as maiores empresas e profissionais do país e, através de uma equipe de técnicos e engenheiros especializados, oferece hoje muito mais do que simples informações ao mercado em que atua.