Sistema de inertização - Inerting system

Um sistema de inertização diminui a probabilidade de combustão de materiais inflamáveis armazenados em um espaço confinado. O sistema deste tipo mais comum é um depósito de combustível contendo um líquido combustable, tais como gasolina , combustível diesel , combustível de aviação , combustíveis de jacto , ou propulsor foguete . Depois de totalmente abastecido, e durante o uso, há um espaço acima do combustível, denominado ulagem , que contém o combustível evaporado misturado ao ar, que contém o oxigênio necessário à combustão. Sob as condições certas, essa mistura pode pegar fogo. Um sistema de inertização substitui o ar por um gás inerte, como o nitrogênio , que não pode suportar a combustão.

Princípio da Operação

Três elementos são necessários para iniciar e manter a combustão no volume para expansão: uma fonte de ignição (calor), combustível e oxigênio. A combustão pode ser evitada reduzindo qualquer um desses três elementos. Em muitos casos, não há fonte de ignição, por exemplo , tanques de armazenamento . Se a presença de uma fonte de ignição não pode ser evitada, como é o caso da maioria dos tanques que fornecem combustível para motores de combustão interna, então o tanque pode se tornar não inflamável enchendo o volume para expansão com um gás inerte conforme o combustível é consumido. Atualmente, dióxido de carbono ou nitrogênio são usados ​​quase exclusivamente, embora alguns sistemas usem ar enriquecido com nitrogênio ou vapor. O uso desses gases inertes reduz a concentração de oxigênio do volume para expansão abaixo do limite de combustão.

Tanques de óleo

Os petroleiros preenchem o espaço vazio acima da carga de petróleo com gás inerte para evitar incêndio ou explosão de vapores de hidrocarbonetos. Os vapores de óleo não podem queimar no ar com conteúdo de oxigênio inferior a 11%. O gás inerte pode ser fornecido por resfriamento e lavagem do gás de combustão produzido pelas caldeiras do navio. Onde motores a diesel são usados, o gás de exaustão pode conter muito oxigênio, então geradores de gás inerte para queima de combustível podem ser instalados. Válvulas unidirecionais são instaladas na tubulação de processo para os espaços do tanque para evitar que vapores de hidrocarbonetos voláteis ou névoa entrem em outros equipamentos. Os sistemas de gás inerte são exigidos em navios petroleiros desde os regulamentos SOLAS de 1974. A Organização Marítima Internacional (IMO) publica o padrão técnico IMO-860 descrevendo os requisitos para sistemas de gás inerte. Outros tipos de carga, como produtos químicos a granel, também podem ser transportados em tanques inertes, mas o gás inerte deve ser compatível com os produtos químicos usados.

Aeronave

Os tanques de combustível para aeronaves de combate há muito são inertizados, além de serem autovedantes , mas os de aeronaves de transporte , tanto militares quanto civis, não o são, em grande parte devido a considerações de custo e peso. Os primeiros usos com nitrogênio foram no Handley Page Halifax III e VIII , Short Stirling e Avro Lincoln B.II , que incorporou sistemas de inertização por volta de 1944.

Cleve Kimmel propôs pela primeira vez um sistema de inertização para companhias aéreas de passageiros no início dos anos 1960. Seu sistema proposto para aeronaves de passageiros teria usado nitrogênio. No entanto, a Administração Federal de Aviação dos Estados Unidos (FAA) se recusou a considerar o sistema de Kimmel depois que as companhias aéreas reclamaram de que ele era impraticável. Na verdade, as primeiras versões do sistema de Kimmel pesavam 2.000 libras - o que teria reduzido sua capacidade de passageiros substancialmente. No entanto, a FAA quase não fez pesquisas sobre como tornar os tanques de combustível inertes por 40 anos, mesmo em face de várias explosões catastróficas de tanques de combustível. Em vez disso, a FAA se concentrou em manter as fontes de ignição fora dos tanques de combustível.

A FAA não considerou sistemas de inertização leves para jatos comerciais até a queda do voo 800 da TWA em 1996 . O acidente foi atribuído a uma explosão no tanque de combustível da asa central do Boeing 747 usado no vôo. Este tanque é normalmente usado apenas em voos muito longos e havia pouco combustível no tanque no momento da explosão. Uma pequena quantidade de combustível em um tanque é mais perigosa do que uma grande quantidade, pois é preciso menos calor para evaporar o combustível restante. Isso faz com que a proporção combustível-ar para expansão aumente e exceda o limite inferior de inflamabilidade. Uma grande quantidade de combustível no tanque de combustível requer muito mais calor para causar a evaporação. A explosão de um Boeing 737 da Thai Airways International em 2001 e de um 737 da Philippine Airlines em 1990 também ocorreu em tanques que continham combustível residual. Essas três explosões ocorreram em dias quentes, no tanque central da asa (CWT) que fica dentro dos contornos da fuselagem. Esses tanques de combustível estão localizados nas proximidades de equipamentos externos que, inadvertidamente, aquecem os tanques de combustível. O relatório final do National Transportation Safety Board (NTSB) sobre a queda do TWA 747 concluiu "O vapor do ar combustível no volume vazio do vôo TWA 800 CWT era inflamável no momento do acidente". O NTSB identificou a "Eliminação de Misturas Explosivas em Tanques de Combustível em Aeronaves da Categoria de Transporte" como o item número 1 em sua Lista de Mais Procurados em 1997.

Após a queda do voo 800, um relatório de 2001 de um comitê da FAA afirmou que as companhias aéreas dos Estados Unidos teriam de gastar US $ 35 bilhões para equipar suas frotas de aeronaves existentes com sistemas de inertização que pudessem prevenir tais explosões futuras. No entanto, outro grupo da FAA desenvolveu um protótipo de sistema de inertização baseado em ar enriquecido com nitrogênio (NEA) que operava com ar comprimido fornecido pelos motores propulsores da aeronave. Além disso, a FAA determinou que o tanque de combustível poderia se tornar inerte reduzindo a concentração de oxigênio para expansão em 12%, em vez do limite previamente aceito de 9 a 10%. A Boeing começou a testar um sistema derivado próprio, realizando voos de teste bem-sucedidos em 2003 com várias aeronaves 747.

O novo sistema de inertização simplificado foi originalmente sugerido para a FAA por meio de comentários públicos. Ele usa um material de membrana de fibra oca que separa o ar fornecido em ar enriquecido com nitrogênio (NEA) e ar enriquecido com oxigênio (OEA). Essa tecnologia é amplamente utilizada para gerar ar enriquecido com oxigênio para fins médicos. Utiliza uma membrana que permite, preferencialmente, a passagem da molécula de nitrogênio (peso molecular 28) e não da molécula de oxigênio (peso molecular 32).

Ao contrário dos sistemas de inertização em aeronaves militares, este sistema de inertização funciona continuamente para reduzir a inflamabilidade do vapor de combustível sempre que os motores da aeronave estão funcionando. O objetivo é reduzir o teor de oxigênio no tanque de combustível para 12%, menor do que o teor de oxigênio atmosférico normal de 21%, mas maior do que o de tanques de combustível de aeronaves militares inertes, que têm uma meta de 9% de oxigênio. Isso é conseguido ventilando o gás de expansão carregado com vapor de combustível para fora do tanque e para a atmosfera.

Regras FAA

Depois de sete anos de investigação, a FAA propôs uma regra em novembro de 2005, em resposta a uma recomendação do NTSB, que exigiria que as companhias aéreas "reduzissem os níveis de inflamabilidade dos vapores do tanque de combustível no solo e no ar". Esta foi uma mudança em relação aos 40 anos anteriores de política em que a FAA se concentrava apenas em reduzir as possíveis fontes de ignição dos vapores do tanque de combustível.

A FAA emitiu a regra final em 21 de julho de 2008. A regra altera os regulamentos aplicáveis ​​ao projeto de novos aviões (14CFR§25.981) e introduz novos regulamentos para segurança contínua (14CFR§26.31-39), Requisitos Operacionais para Operações Domésticas (14CFR §121.1117) e Requisitos operacionais para transportadoras aéreas estrangeiras (14CFR§129.117). Os regulamentos se aplicam a aviões certificados após 1o de janeiro de 1958 com capacidade de 30 ou mais passageiros ou capacidade de carga útil superior a 7.500 libras. Os regulamentos são baseados no desempenho e não requerem a implementação de um método específico.

A regra proposta afetaria todos os projetos futuros de aeronaves de asa fixa (capacidade de passageiros maior que 30) e exigiria um retrofit de mais de 3.200 aeronaves Airbus e Boeing com tanques de combustível de asa central, ao longo de nove anos. A FAA havia planejado inicialmente também ordenar a instalação em aviões de carga, mas isso foi retirado da ordem pelo governo Bush. Além disso, jatos regionais e aviões de passageiros menores não estariam sujeitos à regra, porque a FAA não os considera como um alto risco de explosão de um tanque de combustível. A FAA estimou o custo do programa em US $ 808 milhões nos próximos 49 anos, incluindo US $ 313 milhões para reformar a frota existente. Ele comparou esse custo a um "custo para a sociedade" estimado em US $ 1,2 bilhão de um grande avião explodindo no ar. A regra proposta surgiu em um momento em que quase metade da capacidade das companhias aéreas dos EUA estava em empresas que estavam em processo de falência.

O pedido atinge aeronaves cujos aparelhos de ar condicionado têm a possibilidade de aquecer o que pode ser considerado um tanque de combustível de asa central normalmente vazio. Algumas aeronaves Airbus A320 e Boeing 747 estão programadas para "ação antecipada". Em relação aos novos projetos de aeronaves, o Airbus A380 não possui tanque de combustível de asa central e, portanto, está isento, e o Boeing 787 possui sistema de segurança de tanque de combustível que já atende à regra proposta. A FAA declarou que houve quatro explosões de tanques de combustível nos 16 anos anteriores - duas no solo e duas no ar - e que, com base nessa estatística e na estimativa da FAA, uma dessas explosões ocorreria a cada 60 milhões de horas de tempo de vôo, cerca de 9 dessas explosões provavelmente ocorrerão nos próximos 50 anos. Os sistemas de inertização provavelmente evitarão 8 das 9 prováveis ​​explosões, disse a FAA. Antes de a regra do sistema de inertização ser proposta, a Boeing afirmou que iria instalar seu próprio sistema de inertização em aviões que fabrica a partir de 2005. A Airbus argumentou que a fiação elétrica de seus aviões tornava o sistema de inertização uma despesa desnecessária.

Em 2009, a FAA tinha uma regra pendente para aumentar os padrões de sistemas de inertização a bordo novamente. Novas tecnologias estão sendo desenvolvidas por terceiros para fornecer inertização do tanque de combustível:

(1) O sistema On-Board Inert Gas Generation System (OBIGGS), testado em 2004 pela FAA e NASA, com um parecer escrito pela FAA em 2005. Este sistema está atualmente em uso por muitos tipos de aeronaves militares, incluindo o C -17. Este sistema fornece o nível de segurança que o aumento proposto nos padrões pelas regras propostas da FAA foi redigido. Os críticos desse sistema citam o alto custo de manutenção relatado pelos militares.

(2) Três empresas independentes de pesquisa e desenvolvimento propuseram novas tecnologias em resposta a bolsas de Pesquisa e Desenvolvimento da FAA e da SBA. O foco dessas bolsas é desenvolver um sistema superior ao OBIGGS que possa substituir os métodos clássicos de inertização. Nenhuma dessas abordagens foi validada na comunidade científica em geral, nem esses esforços produziram produtos comercialmente disponíveis. Todas as empresas emitiram comunicados à imprensa ou deram palestras sem revisão por pares.

Outros métodos

Dois outros métodos atualmente usados ​​para tanques de combustível inerte são um sistema supressor de espuma e um sistema de expansão . A FAA decidiu que o peso adicionado de um sistema de expansão torna-o impraticável para implementação no campo da aviação. Algumas aeronaves militares dos Estados Unidos ainda usam sistemas de inertização de espuma à base de nitrogênio, e algumas empresas enviarão contêineres de combustível com um sistema de expansão nas rotas de transporte ferroviário.

Veja também

Referências

Origens

links externos