Modelagem e Simulação de Métodos de Redução de Inflamabilidade para Aeronaves Movidas a Hidrogênio
Em alinhamento com a ambiciosa meta da Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO) de atingir emissões líquidas zero de carbono no setor de aviação até 2050, a investigação sobre fontes alternativas sustentáveis de combustível ganhou um impulso significativo. Dentre estes, o hidrogênio tem emergido como um candidato altamente promissor devido ao seu potencial para reduzir substancialmente o impacto ambiental, principalmente por meio da emissão de vapor d'água durante a combustão. Além disso, o hidrogênio oferece uma aplicação alternativa na geração de energia elétrica via células a combustível, aumentando sua versatilidade como fonte de energia. No entanto, a integração de sistemas de hidrogênio em aeronaves apresenta desafios críticos de segurança, particularmente relacionados às suas características de vazamento e inflamabilidade. Para enfrentar esses desafios, este estudo emprega técnicas avançadas de modelagem e simulação para realizar uma análise abrangente destinada a melhorar a proteção contra incêndio e explosão em aeronaves movidas a hidrogênio. O objetivo principal é desenvolver e avaliar métodos para mitigar a inflamabilidade de regiões adjacentes a tanques de armazenamento de hidrogênio e linhas de distribuição, abordando os riscos inerentes associados à alta suscetibilidade a vazamentos de hidrogênio. A metodologia abrange uma análise detalhada das faixas de inflamabilidade do hidrogênio e a concentração mínima de oxigênio necessária para a ignição sob condições de voo variadas, levando em conta as flutuações de pressão e temperatura em diferentes fases de voo. Além disso, usando o software Amesim, o estudo modelará as concentrações de hidrogênio e oxigênio em regiões fechadas, com foco em três estratégias principais de mitigação: inertização, ventilação e pressurização. Essas estratégias visam minimizar o risco de ignição, controlando a concentração de hidrogênio e oxigênio em áreas críticas. Os resultados esperados incluem a identificação do método de mitigação mais eficaz, uma estimativa da massa e volume do sistema e uma estimativa das demandas de energia, abrangendo tanto o consumo de combustível quanto o consumo elétrico. Ao contribuir para o desenvolvimento de mecanismos de proteção robustos contra riscos relacionados ao hidrogênio, este estudo busca facilitar a integração segura e eficiente de sistemas de hidrogênio na aviação, apoiando assim a transição global para viagens aéreas sustentáveis.