CILINDROS“Seguridad y vida útil de los cilindros de GNC”

Ing. Diego Goldindgoldin@prognc.com

Normas de Cilindros en 1984

ISO 4705

Normas DOT 3AA

DM 1925

IRAM 2526

Normas de Cilindros en 1995

ISO 4705

NGV2

NZS 5454:1989

IRAM 2526

NGV2ISO4705CAN 8933

Normas de Cilindros en 2001 ECE R 110

ISO 4705ISO 9809

ISO 11439

NZS 5454:1989

NGV2

IRAM 2526

NGV2ISO4705CAN 8933

Situación en Argentina

NAG 415

IRAM 2526 ISO 4705

ARGIMPORT.

• Frecuencia promedio de llenado:

1 vez cada 21 días

• El cargador ve el cilindro cada vez que lo carga• Puede estar sometido a golpes

Cilindros Industriales

• Frecuencia de llenado:

Hasta 3 veces por días

• El cargador nunca ve el cilindro• Puede estar sometido a golpes, impactos,

ambientes agresivos, ciclados térmicos

Cilindros Vehiculares

• Cilindros Industriales Sin definir vida útil

• Cilindros Vehiculares Vida útil determinada

• IRAM 2526

– “requisitos mínimos” para cilindros de acero

– almacenamiento y el transporte de gases permanentes

– No se considera su uso como tanque de combustible vehicular

Análisis de las Normas

• IRAM 2526 - Ensayos

– Ciclado de Prototipo (provisto por el fabricante):

• 80000 a 200 bar ó 12000 a 300 bar

– Ciclado del Lote: No se realiza

– Verificación de defectos por Ultrasonido: No se realiza

Análisis de las Normas

• ISO 4705– requerimientos mínimos para “ciertos” aspectos

concernientes a los materiales, diseño, construcción y trabajado, procesos de manufactura y ensayos de cilindros rellenables de acero sin costura

– No se considera su uso como tanque de combustible vehicular

Análisis de las Normas

• IRAM 4705 - Ensayos

– Ciclado de Prototipo (provisto por el fabricante):

• 75000 (80000) a 200 bar ó 10000 (12000) a 300 bar

– Ciclado del Lote: No se realiza

– Verificación de defectos por Ultrasonido: No se realiza

Análisis de las Normas

• ISO 11439– requerimientos mínimos cilindros rellenables

livianos producidos en serie indicados exclusivamente para el almacenamiento a bordo de GNC

– Fija una vida útil máxima de 20 años– La vida útil debe ser determinada mediante el

criterio de crecimiento de fisuras por fatiga

Análisis de las Normas

• IRAM 11439– un sistema de garantía de calidad– declaración de la vida útil– especificación de los dispositivos de alivio de presión– un análisis de tensiones del cilindro (elementos finitos o similar)– Tamaño máximo de defecto a ser detectado por ensayo no

destructivo que asegure el comportamiento de pérdida antes que rotura (leak before break), y que prevenga la falla del cilindro por fatiga por la vida útil del cilindro, o la falla del cilindro por estallido

– El diseño debe garantizar “pérdida antes que rotura” (leak before break).

– Los esfuerzos deben estar calculados para 200 bar, 300 bar y presión de estallido. Los cálculos debe demostrar la distribución de esfuerzos para establecer que el espesor de pared es adecuado

Análisis de las Normas

• IRAM 11439 - Ensayos

– Ciclado de Prototipo (provisto por el fabricante):

• 45000 a 260 bar

– No debe fallar antes de los 20000

– LBB entre 20000 y 45000

• 45000 a 300 bar: LBB

– Bonfire– Penetración Balística

Análisis de las Normas

• ISO 11439 – Ensayos– Ciclado del Lote: 20000 ciclos a 260 bar

– Verificación de defectos por Ultrasonido: • 100%. Se debe garantizar la ausencia de

defectos que puedan generar fallas durante la vida útil

Análisis de las Normas

• ISO 11439 – Ensayos– Excepción para poder obviar el ciclado de Lote:

• Diseño bajo 9809

• Ciclado de prototipo: 15000 ciclos a 300 bar (30000 a 260 bar)

Análisis de las Normas

Es unánime la opinión que los cilindros de GNC tienen que tener una vida útil máxima especificada, debido a una serie de factores que hacen a la utilización y a los medios interno y externo a esos cilindros.

Análisis Técnicos

Los Cilindros de gas natural comprimido (GNC) para vehículos de gas natural (GNV) están sujetos a una combinación de ciclos de presión, asociados con el reabastecimiento periódico y a un ambiente potencialmente corrosivo. En estas condiciones se ha demostrado que la vida del cilindro se rige por el crecimiento de fisuras de corrosión / fatiga por defectos internos como huecos, imperfecciones o pliegues que pueden presentarse después de la fabricación.

(Southwest Research Institute)

Análisis Técnicos

La vida útil de diseño de un cilindro de metal, que está basada en la velocidad de propagación de fisura por fatiga en la pared del cilindro está determinada por una variedad de factores incluyendo las propiedades del material, los esfuerzos en la pared asociados con la amplitud del ciclo de presión y la naturaleza del factor de iniciación de la fisura en el cilindro

(Clean Vehicle Education Foundation)

Análisis Técnicos

Para una vida de 11000 ciclos de carga la incidencia de fallas es mínima pero crece exponencialmente a partir de los 15000 ciclos, tornándose inaceptable a partir de los 20000 (University of Maryland)

Análisis Técnicos

La experiencia en servicio ha demostrado que los diseños de cilindros industriales han sido a menudo inadecuados para condiciones de servicio en vehículos, con resistencia insuficiente al ataque ambiental o no alcanzando la resistencia a la fatiga necesaria(Craig Webster, Powertech)

Análisis Técnicos

• SGT N°3 MERCOSUR emitió en 2008 el RTM03/08 :

– Fabricación de Cilindros: ISO 11439

– Vida Útil Máxima de los cilindros anteriores: 30 años

Situación en Argentina

• Argentina debe incorporar rápidamente el RTM 03/08 modificando la vigencia de los cilindros viejos.

• Los cilindros de GNC en ningún caso deben superar los 20 años de uso

• Se debe diseñar un esquema conveniente para el recambio de los cilindros antiguos.

Conclusiones

MUCHAS GRACIAS