Engenharia das coisas – Botijão de gás

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Com certeza você já teve contato com um botijão de gás, mas já parou para se perguntar quais são seus componentes, e como eles são feitos? Na postagem de hoje vamos explorar os principais componentes de um botijão, seu processo de fabricação e por fim dicas para sua correta instalação e uso.

Principais componentes:

Por serem equipamentos com elevada criticidade para a segurança da população, todos os botijões vendidos no Brasil devem ser fabricados segundo as prescrições da norma ABNT NBR 8640, que trata especificamente de recipientes transportáveis de aço para GLP. Além disso, outras normas tratam das formas corretas de instalação, características dos subcomponentes e da revalidação dos botijões após seu reuso.

Apesar de existirem diversos tipos e tamanhos do botijões de gás, nosso o foco será naquele é o mais comum em residências, o chamado botijão P13, com capacidade para 13 kg de GLP (gás liquefeito de petróleo).

Componentes:

Um botijão como recebemos em nossa casa é composto da seguinte maneira:

• GLP

Conhecido também como gás de cozinha, é um dos subprodutos do refino do petróleo. Basicamente é composto de propano e butano. Essa mistura não é tóxica ao ser humano, porém se aspirada em grande quantidade tem efeito anestésico, e pelo GLP ter densidade maior que a do oxigênio, tende a ocupar todo o espaço, o que pode gerar óbitos por asfixia. Como os gases componentes são incolores e inodoros, é adicionada a substância Mercaptano para conferir o odor característico como forma de aviso em caso de vazamento. Num botijão cheio, 85% do volume é preenchido por GLP no estado líquido enquanto os 15% restantes estão em estado gasoso. Isso é feito para que o gás tenha espaço para expandir-se em caso de temperaturas ambientes elevadas.

• Corpo

Responsável por conter o GLP e resistir as intempéries climáticas, é fabricado através de processo de estampagem e tem a seguinte estrutura:

As calotas superior e inferior devem ser fabricado em aço estampado que deve atender a norma ABNT NBR 7460, e a espessura deve ser tal que atenda o requisito 4.3 da norma NBR 8460:

“4.3 Espessura

4.3.1 Parede dos recipientes

4.3.1.1 O cálculo de espessura da parede do recipiente é baseado no princípio que a tensão nessa parede, quando o recipiente é submetido a pressão de trabalho, não pode exceder o menor dos seguintes valores:

1. a) 0,60 da mínima resistência à tração do material empregado;
2. b) 250 Mpa.

NOTA – Todos os valores acima são considerados à temperatura ambiente.

A tensão na parede do recipiente deve ser calculada pela equação:

onde:

  é a tensão na parede do recipiente, em Mpa;

P é a pressão de serviço de 1,7 Mpa;

D é o diâmetro externo, em milímetros;

d é o diâmetro interno, em milímetros;

E é o fator de eficiência de solda:

• igual a 1 quando os recipientes forem construídos apenas com solda circunferencial;
• igual a 1 quando todos os recipientes forem radiografados;
• igual a 0,9 quando um recipiente em cada 50 for radiografado;
• igual a 0,7 quando não houver radiografia.

4.3.1.2 A espessura da parede não deve ser inferior a 2,0 mm para recipiente com diâmetro igual ou superior a 120 mm.”

Além disso, é mandatório pela norma que o corpo seja soldado por solda de fusão e que após a solda seja realizado um processo de normalização ou alívio de tensões. A alça superior e a base também devem ser estampadas, e em material que seja compatível com o material das calotas.

• Dispositivos de segurança

Flange

Peça soldada no topo do botijão onde serão montados os dispositivos de segurança. O flange deve ser construído também em aço, com dimensionamento conforme o requisito 4.3 da NBR 8460:

“4.3.2 Dimensionamento dos flanges

4.3.2.1 Os flanges devem ser dimensionados de forma que sua espessura supere, em qualquer ponto, a espessura

mínima calculada da parede do corpo do recipiente.

4.3.2.2 A menor área admitida para a menor seção transversal do flange, em um plano que contenha o eixo longitudinal do

recipiente, deve ser calculada pela seguinte fórmula:

onde:

A é a área da seção transversal, em milímetros quadrados;

e é a espessura mínima da parede do recipiente, calculada conforme 4.3.1, em milímetros;

  é o diâmetro da abertura roscada, considerando-se o da maior, quando houver mais de uma, em milímetros.”

Válvula de controle UVC-I

Dispositivo cuja função é permitir que o gás seja liberado somente quando o registro for montado no botijão, é fabricado em latão e conta com O’Ring de vedação.

Plugue-Fusível

Fabricado em latão, seu núcleo (região acinzentada na imagem acima) é fabricado em liga de chumbo-bismuto com ponto de fusão de 78°C. Sua função é derreter e permitir que o GLP escape caso a temperatura no botijão se torne muito elevada, de modo a evitar uma explosão pelo aumento de pressão.

Processo de fabricação

O processo de fabricação de botijões de gás é bem critico, devido ao risco que falhas em sua fabricação pode causar, e as principais etapas são definidas pela norma ABNT 8460. Melhor do que descrever, o vídeo a seguir mostra as diversas etapas, desde a estampagem até o envasamento do gás:

Cuidados na instalação

Muitas pessoas tem receio sobre como instalar e substituir botijões de gás em suas residências, porém as normativas garantem que esse procedimento seja seguro, desde que seguidas algumas orientações:

• Primeiro o botijão deve ser instalado em local arejado e longe de fontes e calor;
• O regulador de pressão utilizado deve ter o carimbo do INMETRO, que comprova que passou pelos testes de certificação necessários, e deve ser trocado a cada 5 anos, pois sofre desgaste natural e pode apresentar vazamentos com o tempo;
• A mangueira também deve ter identificação do INMETRO, ser instalada de forma a não ficar próxima a lugares quentes (por exemplo, não deve ser passada por trás do fogão), e ser trocada dentro do prazo de validade conforme indicado em seu corpo;

• Durante a instalação do regulador de pressão no botijão não deve ser usada nenhuma ferramenta, pois apenas a força da mão é suficiente para o aperto. O uso de ferramentas pode acarretar em um torque excessivo que pode causar espanamento da rosca e vazamento de gás;
• Caso se desconfie de algum vazamento, a melhor forma de verificar é aplicar água com sabão sobre o botijão com uma esponja, caso exista vazamento irão se formar pequenas bolhas na espuma;
• Caso se identifique o vazamento pelo forte odor característico, não se deve acender nenhuma luz, deve-se apenas proceder ao local do botijão com calma, abrindo portas com cuidado para evitar possíveis faíscas, e abrindo as janelas também com calma para permitir que o ambiente seja arejado.

Essa foi a primeira postagem da série engenharia das coisas, onde pretendo postar de forma simples como são projetados e fabricados objetos e equipamentos do nosso dia a dia.

Fontes:

Liquefied Petroleum Gas. Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/Liquefied_petroleum_gas. Data de acesso: 04/06/2016.

Acidentes domésticos em pequenas instalações de gás LP. Disponível em: http://pt.slideshare.net/robincristo/acidentes-domsticos-e-em-pequenas-instalaes. Data de aceso: 04/06/2016.

Macedo, Marcelo. Ciclo de vida do botijão. Disponível em: http://www.sindigas.org.br/Download/Arquivo/marcelomacedo_634184430647260000.pdf. Data de acesso: 05/06/2016.

Cuidados com o gás de cozinha ou GLP. Disponível em: http://www.bombeiros.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=24. Data de acesso: 06/06/2016.

Imagens:

[1]: Retirado de: Acidentes domésticos em pequenas instalações de gás LP. Disponível em: http://pt.slideshare.net/robincristo/acidentes-domsticos-e-em-pequenas-instalaes. Data de aceso: 04/06/2016.

[2]: Adaptado de: Acidentes domésticos em pequenas instalações de gás LP. Disponível em: http://pt.slideshare.net/robincristo/acidentes-domsticos-e-em-pequenas-instalaes. Data de aceso: 04/06/2016.

[3]: Arquivo pessoal.

[4]: Adaptado de: Macedo, Marcelo. Ciclo de vida do botijão. Disponível em: http://www.sindigas.org.br/Download/Arquivo/marcelomacedo_634184430647260000.pdf. Data de acesso: 05/06/2016.

[5]: Retirado de: Macedo, Marcelo. Ciclo de vida do botijão. Disponível em: http://www.sindigas.org.br/Download/Arquivo/marcelomacedo_634184430647260000.pdf. Data de acesso: 05/06/2016.

[6]: Retirado de: Cuidados com o gás de cozinha ou GLP. Disponível em: http://www.bombeiros.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=24. Data de acesso: 06/06/2016.