S’approvisionner en composants de qualité pour les circuits d’alimentation en GNC

De l’importance de s’approvisionner en composants hautement performants pour les circuits d’alimentation en gaz naturel comprimé

Paul Hargrave, responsable du marché des transports chez Swagelok, et Charles Hayes, ingénieur principal chargé du développement de nouveaux produits chez Swagelok

À l’heure où les normes mondiales et régionales de qualité de l’air deviennent de plus en plus strictes, un carburant de substitution prometteur est de plus en plus utilisé : le gaz naturel comprimé (GNC). Dans certaines régions du monde, des mesures d’incitation fortes ont accéléré le développement de véhicules lourds fonctionnant au GNC ainsi que de l’infrastructure de distribution nécessaire pour rendre la technologie viable. L’abandon progressif du gasoil pour alimenter les autobus, les camions du transport grande distance et d’autres véhicules peut avoir un impact majeur sur les émissions à l’échelle mondiale – un point dont les organismes de réglementation et les équipementiers ont pris conscience.

Parallèlement, l’utilisation croissante de véhicules moyens et lourds fonctionnant avec des carburants de substitution montre que les propriétaires de flottes eux-mêmes perçoivent le potentiel de ces carburants. Selon le rapport 2019-2020 sur l’état du parc de véhicules durables¹. 83 % des propriétaires de flottes s’attendent à voir le nombre de véhicules propres de tous types augmenter dans leurs parcs. Le rapport révèle également qu’avec les possibles avantages financiers procurés par des véhicules plus propres, la durabilité du parc est le principal facteur de motivation des premiers utilisateurs de ces véhicules innovants.

Point important, alors que la technologie s’affine, les systèmes utilisant du GNC se doivent d’offrir une fiabilité et une sécurité sans faille. Avec des millions de personnes dans le monde qui dépendent des transports en commun, les enjeux sont énormes. Par exemple, pour des personnes qui font la navette tous les jours pour se rendre à leur travail, des autobus alimentés au GNC doivent être tout aussi disponibles et fiables que des véhicules fonctionnant avec d’autres carburants.

Pour ces raisons, il est impératif que les composants des circuits de GNC qui équipent ces véhicules soient d’une qualité élevée, et les équipementiers désireux de profiter de la demande pour ces véhicules doivent être en mesure de s’approvisionner en composants de qualité. Compte tenu de ces facteurs, voici quelques points à prendre en compte pour la conception, la construction et la spécification des composants de véhicules au GNC de qualité.

Faire face aux défis opérationnels.

Sur un véhicule, le système chargé d’acheminer le GNC du réservoir au moteur est constitué de divers composants de systèmes fluides – raccords, clapets anti-retour et vannes d’isolement, entre autres. Dans les stations de GNC, on retrouve ces mêmes composants dans les systèmes qui relient les citernes de stockage aux points de distribution, où l’utilisateur final peut faire le plein, notamment dans les compresseurs chargés d’amener le gaz à une pression de service de 250 bar pour remplir le réservoir du véhicule.

Toutes ces composants doivent pouvoir faire face à divers défis opérationnels, dont les suivants :

Des pressions élevées. Le GNC est comprimé et stocké à des pressions pouvant dépasser 4000 psi, d’où la nécessité de n’utiliser que des composants capables de rester parfaitement étanches à de tels niveaux de pression. Les questions de sécurité sont ici de la plus haute importance, une fuite de GNC pouvant avoir de graves conséquences. Les stations de distribution, en particulier, doivent être d’une fiabilité totale, dans la mesure où elles accueillent tous les jours des utilisateurs venus faire le plein. L’utilisation de composants de qualité est un impératif.

Des défis relevant de thermodynamique. Lorsqu’ils fonctionnent, les systèmes à GNC doivent également faire face à certains défis qui relèvent de la thermodynamique. Lorsque le GNC quitte le réservoir où il est stocké à haute pression pour alimenter le moteur à une pression plus basse, il se dilate et voit sa température chuter considérablement (effet Joule-Thomson). Toutes les parties du système doivent donc être capables de résister à ces variations de température, notamment les joints en caoutchouc et en élastomère, ainsi que les vannes et les raccords métalliques. Des matériaux de moindre qualité peuvent se dilater et se contracter du fait de ces variations de température, ce qui peut entraîner des fuites ou d’autres défaillances.

La compatibilité chimique. Les composants en élastomère des circuits de GNC sont importants pour la fiabilité du système et tout matériau doit être choisi en veillant à sa compatibilité chimique. Par exemple, si l’éthylène-propylène se comporte bien à basse température, il est en revanche chimiquement incompatible avec des hydrocarbures, qui ont toutes les chances d’être présents dans des applications impliquant du GNC.

Les vibrations continues. Les raccords utilisés dans le secteur des véhicules à GNC doivent impérativement pouvoir résister de manière efficace aux vibrations répétées et constantes produites par un véhicule en mouvement. Pour toutes ces raisons, il est important de rechercher des raccords capables de résister parfaitement aux vibrations. Les raccords à serrage mécanique sont une bonne option. Les deux bagues de ces raccords assurent une double accroche sur le tube, ce qui réduit véritablement la probabilité de voir les raccords se desserrer, même lorsqu’ils sont soumis à des vibrations continues.

La corrosion. Si le GNC lui-même n’entraîne habituellement aucun problème de corrosion du métal, les composants du système d’un véhicule à GNC sont généralement confrontés à des facteurs environnementaux qui eux peuvent causer des problèmes de corrosion. Une route salée en hiver, par exemple, peut poser des problèmes si les composants sont insuffisamment résistants à la corrosion. Des aciers inoxydables de moindre qualité à faible teneur en nickel et en chrome sont plus sensibles à ce type de problème.

Chacun de ces défis opérationnels exige des composants de qualité fabriqués dans des alliages adaptés pour garantir des systèmes performants, fiables, étanches et résistants à la corrosion. Dans la mesure du possible, les fabricants doivent aborder la recherche de ces composants en ayant une bonne connaissance des défis, des notions de physique des matériaux et des produits en rapport avec ces applications.

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Ce qu’il faut rechercher pour s’approvisionner en composants de qualité.

Au fur et à mesure que le marché du GNC deviendra plus compétitif et innovant, les équipementiers qui voudront garder une longueur d’avance n’auront pas seulement besoin de produits de qualité, mais devront aussi pouvoir s’approvisionner auprès du bon fournisseur. Les avantages sont multiples :

Une fabrication efficiente grâce à des approvisionnements fiables. Pour un équipementier qui souhaite maintenir un calendrier de production, des livraisons en flux tendu sont une nécessité. Des fournisseurs disposant localement d’un stock de pièces importantes et capables de collaborer étroitement avec vous pour comprendre vos besoins peuvent avoir un réel impact sur la réussite de votre entreprise.

Une production facilitée et plus importante. Des raccords de qualité qui peuvent être assemblés à l’aide d’une clé dynamométrique permettent d’effectuer des raccordements rapides, reproductibles et étanches dans un circuit de GNC. En plus des composants, certains fournisseurs proposent des systèmes préfabriqués complets qui vous éviteront d’avoir à réaliser vous-même le fastidieux travail de cintrage et de raccordement nécessaire dans un circuit d’alimentation en GNC. Acheter des tableaux de vannes préfabriqués et minutieusement testés, par exemple, peut aider un équipementier à accélérer sa production.

Une maîtrise de la physique des matériaux. Un fournisseur fiable doit être capable de livrer des composants fabriqués dans des alliages de qualité, fruits d’un savoir métallurgique, et dotés de joints en élastomère chimiquement compatibles, qui vont contribuer à une performance sans faille des systèmes.

Alors que les équipementiers continuent de tirer parti du potentiel des équipements alimentés au GNC, il vaut la peine pour les concepteurs et les fabricants de chercher des fournisseurs capables de proposer ce type de service et d’assistance en plus de composants de grande qualité.

Vous désirez en savoir plus ? Contactez-nous dès aujourd’hui pour savoir comment nous pouvons contribuer à une plus grande fiabilité des systèmes et des infrastructures destinés aux véhicules fonctionnant au GNC.

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Paul Hargrave est responsable du marché des transports chez Swagelok. Il possède une vaste expérience dans l’ingénierie des systèmes fluides industriels et des circuits de carburant. Il travaille pour Swagelok depuis plus de 23 ans et a occupé divers postes de direction dans l’entreprise.

Chuck Hayes est ingénieur principal chez Swagelok. Depuis près de 30 ans, il dirige le développement de nouvelles technologies et de nouveaux produits pour des clients de nombreux secteurs d’activité.