Modelo Trabalho (3)

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�Faculdade de Tecnologia de São José dos Campos
��Alunos: José fulano e João beltrano
UTILIZAÇÃO DE MISTURA DE GASES EM SUBSTITUIÇÃO AO GÁS HÉLIO EM TESTE DE ESTANQUEIDADE EM SISTEMAS DE COMBUSTÍVEL DE AERONAVES
RESUMO: Este trabalho descreve o método de teste de estanqueidade em sistemas de combustível de aeronaves, utilizando uma mistura de gases na proporção de 95% de Nitrogênio e 5% de Hidrogênio. Esta metodologia substitui com eficiência o tradicional que utiliza o Hélio como gás rastreador na execução do teste. Será apresentada, a forma de execução do teste, comparações entre preços dos produtos utilizados, vantagens e qualidades com relação ao método tradicional. Com estes dados compilados será possível demonstrar a eficiência desta nova técnica, apresentando uma grande sensibilidade, o suficiente para garantir a segurança, um custo operacional em torno de 40% menor com relação ao gás Hélio, bem como manter a confiabilidade dos sistemas de combustível da aeronave com a utilização de uma mistura de gases de fabricação nacional.
ABSTRACT: This work describes an aircraft fuel systems leaking test method (or procedure) using a mixture of gases in proportion of 95% nitrogen and 5% hydrogen. This methodology replaces with efficiency the traditional one that uses helium gas as a tracer. It will be showed how to perform the test, comparisons, advantages and qualities in relation to the traditional method. With these data it is possible to demonstrate the efficiency of this new technique, showing a great sensitivity, enough to ensure safety, an operating cost of around 40% smaller, as well as maintain the reliability of the fuel systems of aircraft using a mixture of gases that are, in opposite of helium gas, manufactured in Brazil.
KEYWORDS: Leaking Test, Tracer, Efficiency, Nitrogen, Hydrogen.
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INTRODUÇÃO
Diante de um mercado competitivo, empresas buscam desenvolver mecanismos próprios e processos que atendam às necessidades do mercado sem deixar de lado a segurança e principalmente a redução de custo, mantendo-se em uma linha crescente de desenvolvimento e resultados, com produtos e serviços de tecnologia superior.
Para isso, procuram contar com profissionais especializados com competência para operar conforme os mais altos padrões de qualidade, equipamentos tecnologicamente avançados e métodos de fabricação eficazes e detecção de possíveis problemas, para enfrentar as exigências encontradas atualmente pela disputa de mercado consumidor. Fato este que também é observado no setor aeronáutico.
Na indústria aeronáutica,onde o principal foco é manter a segurança do produto, pois em caso de falha, vidas estarão em risco,é fundamental manter a integridade dos componentes e dos sistemas em geral,das aeronaves dentre eles, o de combustível.
Visando aprimorar o procedimento de checagem de possíveis vazamentos em sistemas de combustível, utiliza-se o teste de estanqueidade. Este é feito por meio da detecção de vazamentos via ingestão de gases nas partes a serem analisadas, gerando assim resultados precisos e confiáveis.
Muitos já presenciaram um adesivo com a famosa frase “Calma! Voar é para avião”, fixado em alguns vidros de automóveis, pois bem, o avião é um dos meios de transporte mais seguros do mundo, segundo o Centro de investigação e Prevenção de Acidentes Aeronáuticos [1].
A probabilidade de morte em acidente de automóvel é de 1 em 85,por outro lado,a de óbito em um acidente de avião é de 1 em 5.862,segundo um estudo realizado pelo Conselho Nacional de Segurança nos Estados Unidos [2]. Nos dias de hoje, ocorre menos de um acidente fatal para cada dois milhões de voos realizados [3].
Seguindo esta linha de raciocínio, cada vez mais a indústria aeronáutica vem se modernizando e aperfeiçoando técnicas e métodos para manter a integridade física de aeronaves e a segurança de seus passageiros e tripulantes.
Um vazamento de combustível em uma aeronave pode causar danos e acidentes muito graves, colocando em risco a vida de seus usuários. Pensando em uma forma de aprimorar o teste de estanqueidade de combustível nas aeronaves, foi desenvolvido este estudo para a substituição da utilização do gás Hélio, que tem um alto custo de obtenção e satura o ambiente de trabalho,podendo impactar na execução e agilidade do teste.
O ensaio de estanqueidade é uma técnica de inspeção não destrutiva, que permite não só localizar o vazamento de um fluído, seja ele líquido ou gasoso, como também medir a quantidade do material que está vazando, tanto em sistemas que operam com pressão positiva ou vácuo. Normalmente, os vazamentos ocorrem nas descontinuidades presentes em juntas soldadas, coladas, brasadas, rosqueadas, seladas por pressão, ou encaixadas, bem como em tampas e válvulas [4].
Este trabalho visa o desenvolvimento de novas tecnologias e novos métodos de execução de teste de estanqueidade em sistemas de combustível, pensando assim, no meio ambiente, mantendo suas certificações, responsabilidades e respeito com a sociedade, contribuindo para um futuro sustentável.
Deve-se ressaltar que o teste de estanqueidade, com uso de uma mistura na proporção de 95% de Nitrogênio com 5% de Hidrogênio, em substituição ao gás Hélio, se refere a algo inovador na indústria aeronáutica no Brasil e que aprimorando técnicas e processos podem contribuir e auxiliar na execução do teste em sistemas de combustível, ou outros sistemas que utilizarem Hélio como gás rastreador em seus testes de vazamento. Esta idéia poderá ser expandida para outras indústrias, comprovando sua utilização, bem como a viabilidade econômica em substituição ao gás Hélio.
No decorrer das atividades diárias, observam-se várias formas simples de se executar o teste de estanqueidade, como por exemplo, a substituição do botijão de gás de cozinha, onde normalmente utilizam-se detergentes líquidos para verificação do vazamento, aplica-se a espuma nas juntas e conexões, tanto na saída do cilindro de gás, quanto ao longo do caminho percorrido por este, com o intuito de detectar-se algum tipo de vazamento expresso pela formação de bolhas no local do vazamento, consistindo assim o teste de estanqueidade pelo método de bolhas [5].
Testes pelo método bolha são realizados em sistemas de combustível de aeronaves, mas somente em teste preliminares, em detecção de grandes vazamentos, pois os testes finais realizados requerem muita precisão e a taxa de vazamento admissível é na ordem de 10-5mbar. l/s, [6] exigindo equipamentos precisos para sua detecção,sendo impossível de serem localizados a olho nu, principalmente em alguns lugares de difícil acesso em aeronaves [7].
Há uma necessidade cada vez maior de produtos e tecnologias, que para sua realização existe a exigência de testes e equipamentos confiáveis e precisos. Um exemplo é uma aeronave que utiliza tecnologias avançadas e tem que ser segura e confiável,pois independentemente da sua função operacional, envolverá vidas humanas.
Motivado por estas questões, o objetivo principal deste estudo é demonstrar a eficiência operacional do teste de estanqueidade em aeronaves com a utilização de uma mistura de 95% Nitrogênio com 5% Hidrogênio como gás de rastreio em substituição ao gás Hélio. Será também, realizada uma pesquisa bibliográfica para obter dados e fatos que comprovem a eficiência deste novo método, executando o teste com os operadores envolvidos neste processo, a fim de obter informações satisfatórias com relação esse novo método, para prover junto à engenharia de manufatura a validação deste processo.
MATERIAIS E MÉTODOS
A Mistura de Gases N2 e H2 Para Utilização no Teste de Estanqueidade
A mistura de gases é fornecida pela Linde Gases ou pela White Martins e são dispostas em garrafas de 10 m3 ou conforme a necessidade de utilização do cliente e contém um controle rigoroso em seu processo de envasamento.
Uma particularidade é que por conter Hidrogênio (H2)na mistura, a rosca de saída do gás é do tipo rosca esquerda, a fim de impedir a utilização desta mistura emoutros sistemas da aeronave. Outro fato é com relação à identificação do cilindro que possui duas (02) cores diferentes na proporção de 90% azul e 10% amarelo, que serve como auxílio aos operadores (Figura 1).
Figura 1. Identificação do cilindro
O Hidrogênio não é inflamável quando bem diluído em Nitrogênio [8]. O padrão Internacional ISO 10156 classifica esta mistura, 95% de Nitrogênio e 5% de Hidrogênio, como não inflamável, sendo assim o armazenamento pode ser realizado na linha de produção, próximo ao ponto de utilização.
Teste Inicial de Estanqueidade Com a Utilização do Ar Comprimido
O teste de estanqueidade tem como atividade inicial a configuração da linha a ser testada.
A primeira etapa do teste tem como objetivo principal, garantir que não exista nenhuma conexão solta, sem torque ou acoplamentos não conforme de tubos, sendo esta realizada somente com ar comprimido a fim de detectar grandes vazamentos evitando o desperdício da mistura.
Para realizar esta atividade se faz necessário utilizar um equipamento controlador de pressão modelo TEX-G3 da marca TEX® (Figura 2). Este equipamento compara a pressão de saída com a pressão de retorno, dentro de um tempo pré-estabelecido, fazendo também a estabilização da pressão estabelecida em um determinado período que é programado no equipamento pelo pessoal de engenharia de manufatura, caso a diferença de pressão seja maior que 10% presume-se que exista um grande vazamento na linha de combustível.
Para execução do teste usam-se alguns parâmetros como o fluído (ar comprimido de linha), a pressão de saída: 20PSI, retorno (tolerância de 10% da pressão de saída) e o tempo do teste que é de 10 minutos.
Em qualquer momento o teste pode ser reprovado, porém, caso o equipamento não identifique a queda de pressão durante os 10 minutos, o equipamento aprova o teste (Figura 2).
Figura 2. Controlador de pressão.
Teste com uso da Mistura de Gases (N2 e H2)
Após a verificação de grandes vazamentos com ar comprimido, inicia-se a preparação para realizar o teste de pequeno vazamento, utilizando a mistura como gás de rastreio.
Antes de pressurizar o objeto de ensaio com gás de rastreio, todas as suas aberturas têm que ser fechadas adequadamente. No caso de tubulação, podem-se usar os próprios registros, no caso dos tanques de combustível usam-se tampas e válvulas, que devem ser adequadas para a pressão exigida. Ao se controlar a pressão, não se deve esquecer que um aumento da temperatura acarreta sempre um aumento na pressão.
A homogeneidade de uma mistura gasosa, empregada na localização de vazamento e no ensaio de estanqueidade é muito importante no que diz respeito à sensibilidade do ensaio.
Os tanques de combustível, por serem objetos de grande porte,são geralmente inspecionados com mistura gasosa por motivos técnicos e econômicos. Este fator é muito importante, já que a máxima taxa de vazamento admissível é bem pequena.
O princípio básico deste método consiste em preencher o objeto a ser testado com o gás de rastreio (95% de Nitrogênio com 5% de Hidrogênio) e executar o teste de vazamento com o detector de Hidrogênio (H2) modelo ASH 2000 da marca Adixen (Figura 33), onde será indicado o local exato do vazamento. 
Figura 3. Detector de Hidrogênio.
Para garantir que somente a mistura de gás (95% Nitrogênio e 5% Hidrogênio) esteja presente na linha a ser testada, se faz necessário realizar uma purga. Esta purga consiste em executar a limpeza do sistema a ser testado, garantindo apenas a presença do gás de rastreio,para haver o perfeito funcionamento do equipamento, abrindo uma das extremidades do sistema a ser testado.
Como procedimento acima realizado, inicia-se a pressurização do sistema com a mistura de gases, conforme os parâmetros de fluido, que é a mistura de gases (95% Nitrogênio e 5% Hidrogênio), a pressão de saída de 20 PSI, o retorno, neste caso não é aplicável, e por fim o tempo de teste, que será o tempo em que todas as linhas sejam verificadas com o equipamento detector de Hidrogênio (H2).
Com a pressão estabilizada, toda a linha de combustível é percorrida com o equipamento detector de Hidrogênio, no intuito de garantir que não existam vazamentos acima de 10-5mbar. l/s.
 Caso algum vazamento seja detectado nas linhas do sistema com o próprio equipamento detector de Hidrogênio (H2),o local fonte do vazamento é identificado, sendo que estes vazamentos podem ocorrer devido ao torque aplicado nas conexões estarem fora do especificado, válvulas com defeitos de fabricação, entre outros, que devem ser analisados pelo profissional na execução do teste. Com o procedimento interrompe-se a pressurização de gás, corrige-se o problema e novamente o local de vazamento é submetido a um novo teste. Esta dinâmica de teste é realizada para todas as linhas que terão sua estanqueidade garantida por este método de rastreio.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A utilização de Hidrogênio com gás de rastreio apresenta as seguintes vantagens:
Menor custo;
Não agride o meio ambiente, não tóxico;
Fabricação Nacional;
Não impregna em materiais porosos ou superfícies;
Mais fácil de remover do ambiente de trabalho que qualquer outro gás;
Foi realizada uma pesquisa com os operadores que utilizaram este novo método de estanqueidade e obteve-se a aprovação de todos, sendo que, com este novo método, foi possível localizarem o vazamento de forma mais precisa, além de permitir o retorno rápido ao teste, pois o equipamento eletrônico não satura com a ingestão do gás de rastreio. Os principais resultados deste novo método são: a redução do ciclo de teste, devido a não saturação do gás de rastreio;a identificação refinada do local do vazamento;a possibilidade de utilizar um gás de rastreio fabricado em laboratório no Brasil no lugar de um gás de rastreio importado (He).
E por fim a redução do custo do gás de rastreio em até 40%, considerando que o preço por metro cúbico do gás Hélio é de R$91,00 e o preço por metro cúbico da mistura de gases (95% Nitrogênio e 5% Hidrogênio) fica entre R$40,00e R$55,00, conforme a variação dos impostos.
A Tabela 1 apresenta um comparativo com quantidades de utilização dos gases bem como preços pagos por elas.
Tabela 1. Comparação Hélio x Mistura N2+ H2.
	Gás Utilizado
	Preço m3
	Consumo Mensal
	Consumo Anual
	Custo Anual
	Hélio
	R$ 91.00
	02 Cilindros de 10 m3
	24 Cilindros
	R$ 43.680,00
	Mistura N2 + H2
	R$ 55.00
	02 Cilindros de 10 m3
	24 Cilindros
	R$ 26.400,00
A tabela tem como referência uma linha de produção de aeronaves com cadência de dois (02) aviões por mês, se este número aumentar e esta proposta de teste de estanqueidade for expandida para outros setores da empresa, este custo tende a ser menor com relação ao processo com utilização de gás Hélio.
Com uma simples análise dos dados apresentados, tem-se um ganho de R$17.280,00 anuais com relação ao método com gás Hélio, e fazendo uma comparação, significaria em torno de 23 salários mínimos no valor de R$724,00 valor vigente.
Este valor é significativo tendo em vista a economia, e os esforços das empresas em diminuir gastos para obterem uma melhor margem de lucro e continuarem a investir em novas tecnologias para competirem com um mercado global bem acirrado, mantendo a longevidade e sustentabilidade da empresa.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A busca por qualidade em serviços prestados e confiabilidade de seus produtos levam empresas a se preocuparem cada vez mais e isto também acontece com empresas do ramo aeronáutico, devido às necessidades de estarem constantemente em mudanças, incorporando novas tecnologias a seus processos produtivos.
Os principais resultados deste novo método é a redução do ciclo de teste, devido a não saturação do gás de rastreio, a identificação refinada do local do vazamento, a possibilidade de utilizar um gás de rastreio fabricado no Brasil no lugar de um gás de rastreio importado (He).
Conclui-se que o teste com a utilização da mistura gás de rastreio nas linhas de combustível atendeuos requisitos para execução do teste e também apresenta um custo operacional bem abaixo do gás Hélio, aproximadamente 40%.
O equipamento detector de Hidrogênio (H2) modelo ASH 2000 da marca Adixen apresentou uma sensibilidade e repetibilidade de detecção adequada para garantir a integridade do produto.
Baseado nas considerações do tópico 3 deste trabalho entende-se que este método de teste de estanqueidade com uso do Hidrogênio(H2) pode ser utilizados em outros programas da empresa com grandes vantagens,apresentando um custo operacional aceitável com uma boa viabilidade econômica, colaborando assim com a lucratividade e sustentabilidade da empresa, bem como a inserção de novas tecnologias.
CITAÇÕES BIBLIOGRÁFICAS
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