Por que os gases liquefeitos e comprimidos são armazenados em cilindros? Tipos de contêineres + regras de funcionamento
Concordo, o combustível azul é muito conveniente de usar e barato.Sua popularidade é fortalecida pela segurança ambiental e pela disponibilidade quase universal. Mas você já pensou seriamente sobre por que os gases comprimidos estão contidos em cilindros especiais e como isso afeta a sua segurança?
No artigo que apresentamos você encontrará respostas detalhadas e tecnicamente sólidas para essas perguntas. Diremos a você a diferença entre um meio gasoso liquefeito e seu equivalente comprimido. Apresentaremos as características técnicas dos recipientes de gás, as regras para seu enchimento e transporte.
O conteúdo do artigo:
- Por que os gases são comprimidos e como isso afeta os cilindros?
- Características de design de cilindros de gás
- Aplicação de propano-butano liquefeito
- Cilindros para mistura de propano-butano
- Propriedades PBT e medidas de segurança
- Regras para reabastecer botijões de gás doméstico
- Segurança do aquecimento e abastecimento de água quente com gás engarrafado
- GLP para aquecimento de água
- Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Por que os gases são comprimidos e como isso afeta os cilindros?
No estado gasoso, as substâncias não possuem uma forma específica, ao contrário dos sólidos. Eles só podem ser armazenados e transportados em recipientes lacrados.
Mas devido à baixa densidade, mesmo uma pequena quantidade de gás em massa ocupa um grande volume. Por exemplo, para transportar apenas 26,9 kg de propano no seu estado gasoso habitual, será necessário um enorme contentor com um volume de cerca de 14.000 litros.
O problema é resolvido comprimindo o gás aplicando pressão externa. Como resultado, a sua densidade aumenta e o seu volume diminui. Após a compressão, os mesmos 26,9 kg de propano cabem em um recipiente de 50 litros.
Quando comprimidos, gases como propano, butano, amônia, cloro e dióxido de carbono se transformam em um estado agregado líquido, por isso são chamados de liquefeitos. Oxigênio, argônio e metano permanecem no estado gasoso e são chamados de gases comprimidos.
Aqui precisamos esclarecer que qualquer transformar gases em líquidos por compressão, mas a força de pressão deve ser maior e a temperatura deve ser significativamente menor que a temperatura normal do ar.
Para gases comprimidos e liquefeitos, os recipientes comuns não são adequados. Esforçando-se para se expandir, o gás irá destruí-lo rapidamente e se libertar, e isso já está repleto de explosões, incêndios, envenenamento e perdas financeiras. Portanto, são utilizados vasos especiais sob excesso de pressão interna, mais conhecidos como cilindros de gás.
Características de design de cilindros de gás
Os requisitos para o projeto de cilindros de gás, incluindo dimensões e espessura da parede, são determinados por normas técnicas estaduais. Quanto maior a pressão aplicada para comprimir o gás, mais forte deve ser o recipiente.
Os corpos dos recipientes para metano comprimido, usado como combustível para motores de combustão interna, não possuem costuras e consistem em carcaças metálicas e compostas. Projetado para pressões de até 245 kg/cm2.
Oxigênio e argônio são usados para trabalhos de soldagem. Os cilindros para eles são fabricados de acordo com GOST 949-73. O material é aço carbono ou liga. Com volume de 20 a 50 litros, vasos feitos de liga de aço com paredes de 6 mm de espessura são capazes de suportar pressões internas de até 19,6 MPa.
De acordo com o padrão aceito, são pintados com esmalte azul na parte externa e possuem a inscrição preta “oxigênio” no corpo. Os recipientes para argônio são cinza com uma inscrição verde “argônio puro”.
Propano, butano e suas misturas são contidos sob pressão de 1,6 MPa em cilindros de aço soldados vermelhos. Como esse gás é muito procurado para uso municipal e industrial, vale a pena considerar mais detalhadamente as características de seu armazenamento e transporte, bem como as normas de segurança no reabastecimento de botijões.
Aplicação de propano-butano liquefeito
Propano-butano técnico (PBT), como é classificado GOST R 52087-2018, pertence à categoria dos gases hidrocarbonetos liquefeitos (GLP). É obtido no refino de petróleo. Um aumento relativamente pequeno na pressão é suficiente para que o PBT se transforme em estado líquido. Nenhuma redução de temperatura é necessária.
Em temperaturas normais do ar, uma diminuição na pressão leva à evaporação do PBT e à sua transição para a fase de vapor. Quando os cilindros são cheios, forma-se um sistema bifásico, constituído simultaneamente por gás liquefeito e seu vapor.
Esta propriedade é uma vantagem em relação a outros tipos de gases combustíveis: a mistura propano-butano é armazenada e transportada na forma líquida, em recipientes compactos; São utilizados imediatamente como gás, sem transformações adicionais, o que proporciona comodidade adicional ao consumidor.
Cilindros com o mesmo volume de propano-butano liquefeito podem conter quase 2 vezes mais que o metano comprimido. Em termos de liberação de calor, o PBT liquefeito também é superior ao metano comprimido na mesma quantidade volumétrica.
Devido à redução no consumo de metal, os cilindros PBT possuem menor peso. Tudo isso reduz o custo de transporte, diminui o número de entregas e torna economicamente viável o uso da mistura propano-butano para fins domésticos e industriais.
O PBT é muito procurado em assentamentos que não têm acesso aos gasodutos principais. Para cozinhar, aquecer água e refrigerantes em sistemas de aquecimento, é utilizado por residências particulares, empresas de restauração e comércio, quintas e centros recreativos.
Cilindros para mistura de propano-butano
O PBT é armazenado em cilindros a uma pressão dezenas de vezes menor que a necessária para armazenar gases comprimidos. Graças a isso, a tecnologia de produção é simplificada e o consumo de metal dos cilindros é reduzido. No entanto, eles também estão sujeitos a requisitos rigorosos.
Para a mistura propano-butano, são projetados cilindros soldados de aço com volume de 5, 12, 27, 50 litros, projetados para pressões internas de até 1,6 MPa.
Também é possível contê-los em cilindros feitos de material compósito projetados para 2,0 MPa. O design, formato e dimensões de cada parte do cilindro são determinados por normas técnicas estaduais.
De acordo com GOST 15860-84, o elemento cilíndrico do cilindro (casca), seu fundo e anéis de apoio são feitos de aço de alta resistência. A superfície deve estar livre de fissuras, cavidades e outros defeitos que reduzam a espessura da parede.
O fundo é feito por estampagem a quente ou a frio. Os elementos são conectados entre si por soldagem.Dispositivos de travamento são instalados no gargalo do cilindro. Para selar completamente a conexão, utiliza-se chumbo litharge ou chumbo vermelho.
As tampas de segurança podem ser de aço ou ferro fundido com conexões roscadas ou sem rosca. O principal requisito para eles é a capacidade de fornecer proteção confiável para o dispositivo de travamento.
O cilindro montado deverá ter:
- durável;
- selado;
- sem deformação.
A parte externa do recipiente é pintada com esmalte vermelho, resistente às intempéries. O nome do conteúdo “Propano” está escrito em esmalte branco no centro da parte cilíndrica do corpo. O não cumprimento do padrão estabelecido na inscrição e coloração é motivo para rejeição do cilindro.
Por GOST R 55559-2013 Um cilindro compósito consiste em um invólucro de vedação interno (liner) no qual um material compósito é enrolado. Outras soluções técnicas também são permitidas. A cor do cilindro composto também é vermelha.
O cilindro é equipado com válvulas de corte e segurança, incluindo dispositivos de segurança contra aumentos de pressão e temperatura, o que aumenta sua segurança.
Ao utilizar cilindros compostos, é necessário levar em consideração o princípio de funcionamento dos dispositivos de segurança. Quando o cilindro transborda ou o gás se expande devido ao aumento da temperatura, seu excesso é descarregado para fora. Isto pode levar a um aumento na concentração de gás na sala onde o cilindro está localizado.
Antes de enviar os cilindros para venda, os fabricantes realizam testes de aceitação. No futuro, tanto os cilindros de aço como os cilindros compostos deverão passar por inspeção técnica a cada 5 anos.
Cada cilindro é fornecido com um passaporte, que indica suas características técnicas e o momento do exame técnico.
Propriedades PBT e medidas de segurança
As propriedades físicas e químicas dos gases determinam não apenas os requisitos para o projeto dos cilindros, mas também as medidas de segurança durante seu reabastecimento, transporte e operação.
Um aumento na temperatura externa leva à expansão da fração líquida de propano-butano, de modo que os cilindros podem ser enchidos até um máximo de 85% do seu volume. Por exemplo, Cilindro de 50 litros, contendo teoricamente 26,9 kg de propano-butano liquefeito, após o reabastecimento contém na verdade cerca de 21 kg. O espaço livre é preenchido com a fase vapor.
Os limites explosivos inferiores do propano e do butano são 2,3% e 1,9% do volume da sala, respectivamente, o que torna as suas misturas gás-ar extremamente explosivas. Os consumidores e o pessoal dos postos de abastecimento de gás devem evitar a formação de concentrações explosivas e fontes de ignição de PBT.
As misturas de propano-butano são mais pesadas que o ar e mesmo com pequenos vazamentos podem acumular-se em porões e porões em concentrações perigosas. Daí a proibição de instalação de equipamentos de gás nessas instalações.
O propano-butano, assim como o dióxido de carbono, não tem efeito venenoso, mas sufocante em humanos e animais quando a concentração de oxigênio no ar diminui para 19%. Isso pode levar à deterioração da saúde humana e à morte. O PBT é inodoro, portanto são adicionados odorantes à composição para ajudar a detectar sua presença no ar.
Não conformidade medidas de segurança leva a situações de emergência devido a vazamento de gás e ignição. Também é possível uma liberação e explosão de gás com destruição do cilindro.
Regras para reabastecer botijões de gás doméstico
O reabastecimento é realizado em postos especialmente equipados com pesagem automática obrigatória e corte de gás com dispensador. Isso permite controlar o grau de plenitude com alta precisão.
Os cilindros não podem ser recarregados nos seguintes casos:
- válvula ou válvula com defeito;
- não há pressão residual;
- o período de inspeção expirou;
- existem defeitos na superfície;
- marcação e coloração não estão em conformidade com GOST.
Nos postos de abastecimento de combustível automóvel que não possuam licença própria e equipamento adequado, reabastecendo cilindros domésticos proibido por lei.
Os equipamentos dos postos de abastecimento de gás destinam-se apenas a botijões de automóveis equipados com válvulas de corte (multiválvulas) que não permitem enchimento acima do normal.
Deve ser lembrado: se em temperaturas abaixo de zero você encher um cilindro de propano-butano com mais de 85% e depois levá-lo para uma sala quente, é possível uma explosão.
Durante a movimentação, os cilindros ficam protegidos contra quedas e impactos e não ficam virados de cabeça para baixo com suas tampas.A carga e descarga do veículo são realizadas com o motor desligado.
Segurança do aquecimento e abastecimento de água quente com gás engarrafado
Na ausência de acesso a um fornecimento centralizado de gás, o gás liquefeito pode ser utilizado como combustível para sistemas de aquecimento autónomos e dispositivos de aquecimento de água. É mais barato que a eletricidade. Ao contrário da lenha, do carvão ou do gasóleo, não polui o ar com produtos sólidos da combustão, ou seja, é mais amigo do ambiente.
Ao organizar um sistema de aquecimento e abastecimento de água quente a GLP, é necessário levar em consideração os requisitos do SNiP 42-01-2002.
Além dos cilindros (50 l), são utilizados os seguintes equipamentos:
- uma caldeira a gás;
- caixas de velocidades;
- válvulas de corte;
- componentes de gasodutos;
- radiadores.
A caldeira pode ser de circuito simples ou duplo, mas deve possuir queimador para gás liquefeito. Se o gás engarrafado for uma solução temporária e a casa estiver prevista para ser ligada a um abastecimento centralizado de gás, é racional adquirir uma caldeira para gás principal e equipamentos adicionais para GPL. Uma caldeira de circuito duplo fornecerá água quente sanitária e aquecimento ambiente.
É possível instalar uma caldeira de condensação de alta eficiência equipada com dois trocadores de calor para aquecimento do refrigerante e abastecimento de água quente. Nessa caldeira, o vapor d'água gerado durante a combustão do gás é convertido em líquido, o que permite a obtenção de energia térmica adicional.
A potência da caldeira é selecionada em função da área da sala aquecida e é dada preferência aos modelos com maior eficiência.
Ao mesmo tempo, são usados vários cilindros de 50 litros de maior capacidade, combinados em uma única bateria. Os cilindros são colocados em armários metálicos ventilados na rua do lado norte da casa para evitar aquecimento por radiação solar. Outra opção são instalações não residenciais separadas.
Para evitar que a pressão no sistema caia durante geadas severas, os gabinetes devem ser isolados com materiais não inflamáveis e deve ser fornecido aquecimento mínimo no ambiente.
É importante garantir que a distância da caldeira seja de pelo menos 2 metros e que haja livre acesso ao equipamento para inspeção. Não deve haver furos de drenagem, porões, porões ou valas perto de equipamentos de gás. É proibida a gaseificação de porões e porões.
Os cilindros são conectados ao gasoduto através de redutor de gás, que permite regular a pressão do gás durante sua seleção. Pode ser separado para cada cilindro ou comum para todos.
A cor do redutor deve corresponder à cor do cilindro, ou seja, ser vermelha (para propano-butano). Não deve ficar entupido, caso contrário a pressão poderá aumentar e o equipamento poderá falhar. Uma vez por semana, a caixa de engrenagens é verificada quanto ao fluxo por gravidade e ao funcionamento da válvula de segurança.
Para criar um gasoduto, são utilizados tubos de aço com paredes com espessura não inferior a 2 mm. A seção do tubo que atravessa a parede é colocada em uma caixa protetora.Uma conexão flexível pode ser usada para conectar ao gasoduto de uma caldeira de aquecimento. O redutor é conectado ao gasoduto por meio de uma mangueira durite (manga de tecido de borracha).
Está escrito em detalhes sobre qual mistura de gás é melhor usar para armazenamento em um tanque de gás no próximo artigo, com o qual recomendamos que você se familiarize.
GLP para aquecimento de água
Colunas de fluxo e aquecedores de água a gás de armazenamento (caldeiras), assim como as caldeiras de aquecimento, podem operar com propano-butano. A conversão do gás principal em gás liquefeito também é realizada através da substituição dos bicos dos queimadores. Existem modelos disponíveis para venda que são fornecidos pelo fabricante com kits para GLP. A ligação aos cilindros de gás é feita através de um redutor.
A coluna é instalada em área não residencial com ventilação e exaustor. A distância mínima do aquecedor de água a gás aos objetos circundantes é determinada por regulamentos e deve ser observada por razões de segurança. É proibida a instalação no banheiro.
Equipar os dispensadores de água e as caldeiras com dispositivos automáticos de controlo e regulação aumenta a sua eficiência e segurança. Os modelos modernos possuem sistemas de proteção contra superaquecimento e acendimento sem água, além de controle de presença de chama. Display LED exibe informações importantes, como a temperatura da água que entra nas torneiras.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Verificação do cilindro de gás quanto à segurança, vida útil e rejeição:
Razões para a queda da pressão do gás no sistema a -42°C e formas de combater o congelamento dos cilindros de gás:
Após a compressão, o gás hidrocarboneto fica em um cilindro a pressão elevada e é capaz de se expandir rapidamente à medida que a temperatura aumenta.
O cumprimento das regras de segurança e a utilização de botijas de gás que cumpram as normas estabelecidas ajudam a evitar situações de emergência e a utilizar eficazmente o combustível azul para cozinhar, aquecer ambientes e fornecer água quente a residências particulares.
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