Inflamabilidade e inertização de tanques de combustível - Anac

Inflamabilidade e inertização de tanques de
combustível
Rodrigo Hirayama
Especialista em Regulação Aviação Civil
Engenharia Mecânica e Propulsão - EMP
Superintendência de Aeronavegabilidade
Fone: +55 12 3797-2502 / E-mail: rodrigo.hirayama@anac.gov.br
www.anac.gov.br

Objetivo
• Apresentar alguns conceitos e processo de
certificação relacionados a inflamabilidade
“RBAC 25.981 emenda 25-125.”
GCEN-EMP

• Inflamabilidade
• Inertização de tanques de combustível
GCEN-EMP
Roteiro

• Combustível – oxigênio – fonte ignição
GCEN-EMP
Inflamabilidade

• Antes da emenda 25-112
• 25.981 – Temperatura do combustível
• 25.954 – Fontes de ignição
• 25.901 e 25.1309 – Falhas
Inflamabilidade
• Desde 1960, 18 aviões sofreram danos ou acidentes devido a explosão de
tanques.
• Após emenda 25-112 (06/06/2001)
• 25.981 – impedir fonte de ignição e minimizar exposição inflamabilidade.
• AC 25.981 1B - Fuel Tank Ignition Source Prevention Guidelines
• AC 25.981-2A Fuel Tank Flammability Reduction Means
• AC 120-98 Operator Requirements for Incorporation of Fuel Tank
Flammability Reduction Requirements
GCEN-EMP

Part 25 Rules
GCEN-EMP
Inflamabilidade
Amendment 25-125 Subpart E- Powerplant
§ 25.981 Fuel Tank Ignition Prevention
Appendix M Fuel Tank Flammability Exposure Requirements
Appendix N Fuel Tank Flammability Exposure Analysis
§ 25.5(1)(b) Incorporates Fuel Tank Flammability Assessment Method
User’s Manual dated May 2008
Part 26 Rules
§ 26.33 Holders of Type Certificates
§ 26.35 Changes to Type Certificates
§ 26.37 Pending Type Certification Projects
§ 26.39 Production Certificate Holders
Operations
Rules
§121.1117 (FRM)
§125.509 (FRM)
§ 129.117 (FRM)

Inflamabilidade
• § 25.981 - “Fuel tank ignition prevention”
• § 25.981(a) fontes de ignição
• § 25.981(b) requisito sobre inflamabilidade
• § 25.981(c) abertura para evitar a explosão
diferente do disposto no item (b)(e.g. foam)
• § 25.981(d) requisito de limitações de
aeronavegabilidade.
GCEN-EMP

• § 25.981(b) – requisito de inflamabilidade
Inflamabilidade
– § 25.981(b) – requisito de inflamabilidade – tanque
principal e tanque localizado fora do contorno de
fuselagem.
– § 25.981(b)(1) – faz referencia ao apendice N e ao manual
RBAC 25.5.
– § 25.981(b)(2) – requisito de inflamabilidade – para
tanques localizados dentro do contorno de fuselagem.
– § 25.981(b)(3) – definição de termos.
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• Appendix M - Fuel Tank System Flammability Reduction
Means
– Requisito de exposição a inflamabilidade
– Confiabilidade e manutenção
– Limitação de aeronavegabilidade.
Inflamabilidade
• Appendix N - Fuel Tank Flammability Exposure and Reliability
Analysis
– Método de análise para demonstrar os requisitos 25.981(b) e
apendice M.
– Definições, parâmetros e requisitos para meios de redução da
inflamabilidade “flammability reduction means” (FRM).

• O que é inflamabilidade?
Inflamabilidade
– Ponto de fulgor. O ponto de fulgor de um fluido inflamável significa a
menor temperatura em que a aplicação de uma chama numa amostra
aquecida causa a ignição do vapor instantaneamente, ou “flash.”
Tabela 1 apêndice N fornece o ponto de fulgor do combustível padrão
utilizado na analise.
GCEN-EMP

Inflamabilidade
• Comportamento da inflamabilidade
GCEN-EMP

GCEN-EMP
Inflamabilidade

Main Tanks 2-5%
Valores Característicos de Inflamabilidade
Center Wing Tank with Adjacent Pack Bays 15-30%, (Boeing,
Airbus)
Center Wing Tanks without Pack Bays 4-7%
Tail Tanks 2-4%
Fuselage Tanks
• Pressurized 20%

• Meios aceitáveis para determinar a
inflamabilidade.
GCEN-EMP
Inflamabilidade
– Método qualitativo – “conventional unheated
aluminum wing tank.”
– Modelo Monte Carlo, Apêndice N ao part 25

GCEN-EMP
• Método qualitativo – “conventional
unheated aluminum wing tank.”
– Estrutura de aluminio convencional
– Tanque integral de uma asa subsonica
– Sem fontes de calor
– Resfriado durante o voo.
Inflamabilidade

Inflamabilidade
• Modelo Monte Carlo, Apêndice N ao part 25
GCEN-EMP
– Ferramenta de análise comparativa
• Desenvolvido pelo ARAC em 1998 para comparar métodos de
redução de inflamabilidade
– Análise simplificada de inflamabilidade
• Inflamabilidade do “Ullage” baseada em temperatura do
combustível e pressão altitude
– Condensação e carregamento de massa não considerados
– Padronizado por Condições Especiais & Emenda 25-125
• Parâmetros padronizados
• Parâmetros específicos para cada avião quando necessário

GCEN-EMP
Inertização de
tanques de
combustível

• Objetivo:
GCEN-EMP
Inertização de tanques de combustível
– Evitar a formação de vapores inflamáveis;
– Controlar a concentração de oxigênio.
• Fatores:
– Tipo de combustível;
– Temperatura do combustível;
– Pressão no tanque;
– Características de projeto.

GCEN-EMP
Inertização de tanques de combustível
• Fatores que precisam ser avaliados na
inflamabilidade dos tanques;
– Fontes de calor dentro e/ou próximas aos
tanques;
– Resfriamento e ventilação dos tanques;
– Controle pressão do tanque;
– Uso de combustíveis com alto ponto de fulgor;
– Controle da concentração de oxigênio (FRM);

GCEN-EMP
Inertização de tanques de combustível
• Aviation Rulemaking Advisory Committee
– Fuel Tank Inerting Harmonization Working Group
– Várias informações envolvendo projeto
– Estudo dos diferentes processos para tornar o
tanque inerte

Existing Aircraft Bleedair Supply
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Shut-Off
Valve
Waste Stream
Discarded
Cool Air Source
Throttling
Valve
Heat
Exchanger
Inertização de tanques de combustível
Filter
Temperature
Sensor
Heater
Nitrogen Rich
Product Gas
ASM
Variable/High
Flow Valve
ASM
System Controller
ASM
Low Flow
Orifice
Oxygen Rich
Waste Gas
Aircraft
Power
Fuel Tank

GCEN-EMP
“Hollow Fiber Membrane”
Inertização de tanques de combustível

Inertização de tanques de combustível
• Como avaliar concentração de oxigênio no
processo de certificação.
– APPENDIX 5 -MEASUREMENT OF OXYGEN CONCENTRATION IN AIRPLANE
FUEL TANKS
– Para se melhorar o desempenho dos inertizadores um sistema
retroalimentado é necessário para confirmar o estado inerte da atmosfera dos
tanques.
– Atualmente os sistemas de inertização não tem um controle retroalimentado
em parte devido a falta de um processo que meça a concentração de O 2 e ao
mesmo tempo não seja uma fonte de ignição.
– Desse modo, os inertizadores operam com uma margem de segurança grande,
o que torna esse processo ineficiente por consumir maior quantidade de ar de
sangria do motor.
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• Confiabilidade
– RBAC 25
Inertização de tanques de combustível
• M 25.1 - Destes três por cento, se um Meio de Redução da Inflamabilidade (Flammability
Reduction Means – FRM) for utilizado, cada um dos seguintes períodos de tempo não pode
exceder 1,8 por cento do FEET:
• (1) Quando qualquer FRM estiver operacional, mas o tanque de combustível não está inerte e o
tanque está inflamável; e
• (2) Quando qualquer FRM estiver inoperante e o tanque estiver inflamável.
– MMEL
– Relatórios
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• Mudança de temperatura durante a noite
(overnight)
– Temperatura diminui => densidade aumenta;
– Tanque inspira ar “breath in”;
Inertização de tanques de combustível
– O programa deve considerar essa condição.
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• Consideração de segurança
– Oxigênio separado do processo
Inertização de tanques de combustível
– No processo de abastecimento (aumento de pressão)
– A qualificação dos novos componentes
– Vazamento
– Retorno do vapor de combustível do tanque para o inertizador
– Noise
– Manutenção
– Itens CDCCL
• Limitar uso JP-4
• Mudança na ventilação
• Bleed utilizado no FRM
GCEN-EMP

GCEN-EMP
Inertização de tanques de combustível
•Desvio/ Nivel equivalente de segurança
•Taxas de descida influenciam no projeto de inertizadores;

• Informações:
– Missões curtas são mais críticas
Inertização de tanques de combustível
– O fluxo geralmente é calculado considerando a descida
como a fase mais crítica
– O bleed pode não ser suficiente e outras fontes podem ser
necessárias;
– O sistema de respiro influencia o projeto
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Perigo
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SFAR 88
Inertização de tanques de combustível
Redução de inflamabilidade
Acidente evitado!

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Perguntas???