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

1. CILINDROS“Seguridad y vida útil de los cilindros de GNC” Ing. Diego Goldin dgoldin@prognc.com

2. Normas de Cilindros en 1984 Normas DOT 3AA DM 1925 ISO 4705 IRAM 2526

3. Normas de Cilindros en 1995 NGV2 IRAM 2526 ISO 4705 NGV2 ISO4705 CAN 8933 NZS 5454:1989

4. Normas de Cilindros en 2001 ECE R 110 NGV2 IRAM 2526 ISO 11439 ISO 4705 ISO 9809 NGV2 ISO4705 CAN 8933 NZS 5454:1989

5. Situación en Argentina NAG 415 ARG IMPORT. • IRAM 2526 • ISO 4705

6. Cilindros Industriales • Frecuencia promedio de llenado: 1 vez cada 21 días • El cargador ve el cilindro cada vez que lo carga • Puede estar sometido a golpes

7. Cilindros Vehiculares • Frecuencia de llenado: Hasta 3 veces por días • El cargador nunca ve el cilindro • Puede estar sometido a golpes, impactos, ambientes agresivos, ciclados térmicos

8. Cilindros Industriales Sin definir vida útil • Cilindros Vehiculares Vida útil determinada

9. Análisis de las Normas • 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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 (leakbefore 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” (leakbefore 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

15. 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

16. 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

17. 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)

18. Análisis Técnicos 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.

19. 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. (SouthwestResearchInstitute)

20. 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 (CleanVehicleEducationFoundation)

21. 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)

22. 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)

23. Situación en Argentina • SGT N°3 MERCOSUR emitió en 2008 el RTM03/08 : • Fabricación de Cilindros: ISO 11439 • Vida Útil Máxima de los cilindros anteriores: 30 años

24. Conclusiones • 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.

25. MUCHAS GRACIAS