Fornecimento de componentes do sistema de combustível GNV de alta qualidade

A importância do fornecimento de componentes do sistema de combustível de gás natural comprimido de alto desempenho

Paul Hargrave, gerente de mercado de transporte, Swagelok, e Charles Hayes, engenheiro líder de desenvolvimento de novos produtos, Swagelok

À medida que as políticas globais e regionais de ar limpo se tornam mais rigorosas, um combustível alternativo promissor e cada vez mais adotado é o gás natural comprimido (GNC). Fortes programas de incentivo em partes do mundo estimularam o desenvolvimento mais rápido de equipamentos pesados ​​de GNV, juntamente com a infraestrutura de reabastecimento necessária que torna a tecnologia viável. A redução do uso de diesel em ônibus, caminhões de longo curso e outros veículos pode ter um grande impacto nas emissões globais – reguladores e OEMs estão prestando atenção.

Enquanto isso, os próprios proprietários de frotas estão vendo o potencial à medida que o uso sustentável de veículos e combustível cresce em todas as categorias de veículos de combustível alternativo médios e pesados. De acordo com o relatório “The State of Sustainable Fleets, 2019-2020,” ¹ 83% dos proprietários de frotas esperam aumentar a adoção de veículos mais limpos em todos os tipos de frota. O relatório também descobriu que a sustentabilidade da frota é o principal motivador para os primeiros adotantes inovadores da frota, juntamente com os potenciais benefícios de custo que os veículos mais limpos podem oferecer.

É importante ressaltar que, à medida que a tecnologia amadurece, os sistemas de combustível CNG devem fornecer confiabilidade e segurança intransigentes. As apostas são altas – as pessoas em todo o mundo dependem do transporte público, por exemplo, e uma frota de ônibus movidos a GNV deve fornecer o mesmo nível de disponibilidade e confiabilidade para os passageiros diários que eles esperam de veículos movidos a outros combustíveis.

Por essas razões, os componentes de GNV e os sistemas de combustível que eles compõem devem ser de alta qualidade, e os OEMs que buscam capitalizar a nova demanda por esses veículos devem ser capazes de fornecer esses componentes de qualidade de forma eficaz. Com esses fatores em mente, aqui estão algumas considerações para projetar, construir e especificar componentes para veículos a GNV de alta qualidade.

Enfrentando desafios operacionais

Qualquer peça de equipamento de GNV utiliza uma variedade de conexões, válvulas de retenção, válvulas de isolamento e outros componentes do sistema de fluido para ajudar a fornecer gás de um tanque de armazenamento para um motor de forma confiável. Da mesma forma, as estações de reabastecimento utilizam esses mesmos tipos de componentes para conectar unidades de armazenamento maiores a um ponto de distribuição onde um usuário final pode reabastecer seus veículos, incluindo estações de compressão que aumentam as pressões para enchimento no veículo para 250 bar wp.

Todos esses componentes devem ser capazes de enfrentar uma variedade de desafios operacionais do mundo real. Entre eles estão:

Pressões mais altas

O GNV é comprimido e armazenado a pressões que podem exceder 4.000 psi, tornando fundamental que todos os componentes sejam capazes de lidar com níveis de pressão elevados sem qualquer ameaça de vazamentos. A segurança é de extrema importância aqui - vazamentos de GNV podem ser perigosos. As estações de reabastecimento, em particular, devem estar completamente livres de falhas, pois os usuários finais diários reabastecem seus veículos. Componentes de alta qualidade são uma necessidade.

Desafios termodinâmicos

Em operação, as aplicações de GNV também estão sujeitas a certos desafios termodinâmicos. À medida que o GNV se expande de armazenamento de alta pressão para pressão mais baixa quando alimentado ao motor, o efeito Joule-Thomson faz com que a temperatura do gás caia significativamente. Todas as partes do sistema devem ser capazes de suportar essas mudanças de temperatura, incluindo vedações de borracha e elastômero, bem como válvulas e conexões metálicas. Materiais de qualidade inferior podem expandir e contrair devido a flutuações de temperatura e podem levar a vazamentos ou outras falhas.

Compatibilidade Química

Os componentes elastoméricos em sistemas de GNV desempenham um papel importante na operação confiável, e a compatibilidade química deve ser considerada na seleção do material. Por exemplo, o etileno propileno funciona bem em temperaturas frias, mas não é quimicamente compatível com hidrocarbonetos, que são especialmente prováveis ​​de estarem presentes no GNV.

Vibração Contínua

As conexões e conexões em aplicações de GNV devem ser capazes de suportar de forma confiável as vibrações repetidas e constantes associadas a um veículo em movimento. Por estas razões, é importante procurar acessórios que demonstrem uma resistência à vibração intransigente. Os encaixes mecânicos do aperto fazem para uma boa escolha. Seu design de dupla ponteira cria um aperto mecânico duplo na tubulação do sistema, reduzindo efetivamente a probabilidade de as conexões recuarem, mesmo quando submetidas à vibração operacional contínua.

Corrosão na estrada

Embora o próprio GNV normalmente não leve a problemas de corrosão com metal, os componentes do sistema em um veículo normalmente devem lidar com fatores ambientais que podem. Uma estrada tratada com sal no inverno, por exemplo, pode causar desafios com componentes do sistema que não possuem resistência adequada à corrosão. As formulações de aço inoxidável de menor qualidade com baixo teor de níquel e cromo são mais suscetíveis a esses tipos de problemas de corrosão.

Cada um desses desafios operacionais exige componentes de alta qualidade feitos com as formulações de liga certas para fornecer desempenho confiável, resistência à corrosão e estanqueidade. Os fabricantes devem buscar esses componentes com uma forte compreensão dos desafios da aplicação e da ciência dos materiais aplicáveis ​​e das considerações do produto sempre que possível.

O que procurar ao comprar componentes de alta qualidade

À medida que o mercado de GNV se torna mais competitivo e inovador, os OEMs que desejam permanecer à frente exigirão não apenas produtos de qualidade, mas a capacidade de adquiri-los do fornecedor certo. Existem vários benefícios que podem ser obtidos, incluindo:

Eficiência de fabricação por meio de fornecimento confiável

Para um OEM de CNG que deseja manter os cronogramas de produção, a entrega just-in-time é uma necessidade. Os fornecedores que podem fornecer estoque local de peças importantes e trabalhar em estreita colaboração com você para entender as necessidades de produção podem ter um impacto no sucesso.

Produção de volume maior e mais fácil

Conexões de alta qualidade que podem ser montadas por torque permitem conexões do sistema GNV rápidas, repetíveis e estanques. Além de componentes individuais, alguns fornecedores podem fornecer sistemas pré-fabricados completos que podem aliviar as dores de cabeça de produção associadas a inúmeras curvas e conexões de tubos individuais que devem ser feitas em sistemas de combustível GNV. O fornecimento de painéis de válvulas pré-fabricados e exaustivamente testados, por exemplo, pode ajudar a acelerar o tempo de produção para OEMs.

Experiência em Ciência de Materiais

Um fornecedor confiável deve ser capaz de fornecer componentes de material de alta qualidade apoiados pelo conhecimento em metalurgia e formulação de ligas, juntamente com compatibilidade química elastomérica, que contribuem para um desempenho intransigente.

Como os OEMs continuam a capitalizar o potencial dos equipamentos movidos a GNV, vale a pena o esforço para designers e fabricantes buscarem fornecedores que possam fornecer esse tipo de serviço e suporte, além dos componentes da mais alta qualidade.

Interessado em aprender mais? Entre em contato conosco hoje para saber como podemos ajudá-lo a obter sistemas e infraestrutura de combustível CNG mais confiáveis.

¹ O Estado das Frotas Sustentáveis”, Gladstein, Neandross, &Associates, 2020.


Paul Hargrave é Gerente de Mercado de Transporte da Swagelok Company. Ele tem uma vasta experiência em engenharia de sistemas de combustíveis e fluidos industriais e está na Swagelok há mais de 23 anos em diversos cargos de liderança.

Chuck Hayes é engenheiro-chefe da Swagelok Company. Ele está na Swagelok há quase 30 anos, onde tem um longo histórico de liderança e desenvolvimento de novos produtos para ajudar clientes em diversos setores.