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Especificação técnica e química do combustível fóssil, aos olhos da Petrobras.
Tipologia: Exercícios
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Informações Técnicas (versão março/2023)
Informações Técnicas (versão março/2023)
Informações Técnicas (versão março/2023) Com o uso de matérias primas renováveis residuais, a redução das emissões associadas à parcela renovável pode chegar a 90 % na comparação com o diesel fóssil. O Diesel R S10, além de mais sustentável, atende aos mais exigentes motores e sistemas de tratamento de gases de escape, sem exigir alterações ou mudanças na cadeia logística ou no seu armazenamento. É um produto com alta estabilidade e isento de contaminantes, o que garante maior durabilidade e menor risco de falha nos motores. E atende integralmente as especificações contidas na Resolução ANP n° 50 de 2013. Veja, aqui, as orientações para o manuseio do Diesel S-10, que também são totalmente aplicáveis aos demais tipos de diesel: Na atual linha de combustíveis Diesel da Petrobras, o Diesel S-10 é o único que atende aos mais rígidos padrões de qualidade e às mais recentes tecnologias de motores e controle de emissões. Motores P7 e P8 = Veículos Pesados Motores L6 e L7 = Veículos Leves SCR = Selective Catalytic Reduction EGR = Exhaust Gas Recirculation A solução integrada compreende o combustível Diesel S-10, que abastece os motores a diesel a partir das fases P7 e L6, os quais possuem ou a tecnologia SCR, ou a EGR para controle de emissões de gases no escapamento, e o uso do Arla 32 (Agente Redutor Líquido Automotivo), no caso do motor com sistema SCR, que deverá ser abastecido em reservatório específico ligado ao sistema de exaustão do veículo. Motor
Informações Técnicas (versão março/2023) 2 – SISTEMA DE GARANTIA DE QUALIDADE PETROBRAS A Petrobras aplica rigorosos procedimentos de controle de qualidade em todas as etapas de seu processo produtivo. Ela também exige de seus fornecedores e parceiros co- merciais o mesmo rigor. Tudo isso para que seus produtos cheguem ao consumidor final atendendo a todos os requisitos de qualidade intrínseca, adequação ao uso e exigências ambientais. Para garantir a qualidade dos seus combustíveis de ultrabaixo teor de enxofre (Diesel S-10 e Gasolina S-50), desde as refinarias até os polos de suprimento das distribuidoras de combustível, foram realizados grandes investimentos na modernização do sistema de dutos tais como o uso de válvulas de bloqueio de alta eficiência, eliminação de pontos mortos nos dutos e modernos sistemas de controle de interfaces, entre outros.
Informações Técnicas (versão março/2023) de fluxo de descarga do produto. O fluxo vertical pode ocasionar a projeção do produto contra o fundo dos tanques, facilitando a geração de carga e / ou a formação de atmosfera inflamável (splash loading). Os aditivos dissipadores de cargas estáticas aumentam a condutividade elétrica dos combustíveis. Entretanto, a solução não se resume ao emprego do aditivo dissipador de cargas estáticas nas unidades de produção, distribuição e revenda, mas também contempla o pleno atendimento às orientações que constam de todas as normas e práticas de segurança em vigor que precisam ser seguidas à risca. Recomenda-se adicionalmente que as normas a seguir sejam revisitadas e estudadas: NFPA 395 - Standard 29 CFR 1910.106 – Flammable and Combustible Liquids; API Recom- mended Practice 2003 Protection Against Ignitions Arising Out of Static, Lightning, and Stray Currents; ASTM D4865 e NPFA 77 – Recommended Practice on Static Electricity. NAS OPERAÇÕES DE TRANSFERÊNCIA DO ÓLEO DIESEL, ALGUMAS MEDIDAS PODEM SER DESTACADAS PARA EVITAR:
Informações Técnicas (versão março/2023) Evitar carregar produtos dentro do intervalo de inflamabilidade da mistura vapor-ar (em condições de equilíbrio), ou seja, produtos com baixa pressão de vapor a alta temperatura e produtos com alta pressão de vapor, a baixa temperatura, por exemplo. O valor recomendado para a condutividade elétrica do óleo diesel S-10 é de, no mínimo, 50 pS/m na especificação europeia EN590 e 25 pS/m na especificação americana ASTM D975, para velocidades de transferência maiores do que 7 m/s ou, no caso de transferências com velocidades mais baixas, conforme tabela 2 da referida norma. Esse valor mínimo é estabelecido para evitar problemas de acúmulo de eletricidade estática, principalmente em regiões onde a umidade relativa do ar é baixa. A ANP, em sua resolução nº 65 de 9 de dezembro de 2011, estabelece um patamar mínimo de 25 pS/m de con- dutividade elétrica para o Óleo Diesel a ser atendido pela produção e distribuição do combustível. Não foram identificados problemas de incompatibilidade dos aditivos antiestáticos que venham a ser adicionados ao longo da cadeia de suprimento. Porém, é importante o cuidado com contaminação com água, pois esses aditivos são surfactantes. 4 – CUIDADOS NA TRANSFERÊNCIA DO COMBUSTÍVEL POR OLEODUTO É importante verificar se o alinhamento a ser utilizado na movimentação está em perfeitas condições de uso, realizando dupla checagem do alinhamento, e dispor de medidor de vazão no início e final da tubulação para realizar a comparação contínua do volume de combustível bombeado. As operações de verificação, alinhamento e início de bombeio devem sempre ser realizadas por operadores experientes e que disponham de um sistema eficiente de comunicação com o pessoal da outra ponta da linha. Somente após esses cuidados poderá ser formalizado o “pronto a operar” entre ambas as partes – a empresa que iniciará o bombeamento e aquela que receberá o combustível – para que o bombeamento possa ser iniciado. Deve haver acompanhamento do bombeamento, especialmente logo depois do seu início, quando análises de cor e densidade são altamente recomendadas a fim de prevenir a contaminação do estoque de óleo diesel no tanque que estiver alinhado para receber o combustível. Os registros de movimentações e drenagens anteriores devem sempre estar disponíveis e serem consultados pelos operadores e programadores envolvidos no bombeamento. O nível de água no tanque deve ser medido imediatamente antes de iniciar um bombeamento e depois de encerrado o bombeamento, pois essas informações poderão ser requisitadas pelo processo de faturamento – emissão da nota fiscal.
Informações Técnicas (versão março/2023) Recircular o estoque de óleo diesel do tanque com a intenção de dispersar os contaminantes no combustível – a fim de evitar sua acumulação no fundo do tanque – não é uma boa prática. É, sim, uma forma de passar o problema para frente. No entanto, muitos tanques contam com um dispositivo de mistura – misturadores de pás ou de jato, ambos montados no costado do tanque – para fazer a homogeneização do estoque de óleo diesel. A ação desses equipamentos irá suspender contaminantes depositados no fundo do tanque, pelo menos parcialmente. O misturador de jato é visto por alguns projetistas como menos capaz de levantar a sujeira depositada no fundo do tanque. 8 – ÓLEO DIESEL S-10 E A SUJEIRA NOS TANQUES Esse óleo diesel tem características químicas e físicas ligeiramente diferentes do óleo Diesel S-500. O S- é um combustível mais refinado que os seus antecessores e, graças a isso, contém tão baixo teor de enxofre. Nas refinarias, o óleo diesel bruto contendo substâncias carregadas de átomos de enxofre (S) e nitrogênio (N) é passado em um reator através de um leito de catalisador juntamente com hidrogênio sob alta pressão. O hidrogênio desloca os átomos de S e N daquelas substâncias, tomando seu lugar. Esse óleo diesel, agora mais rico em hidrogênio, exibe um comportamento ligeiramente mais solvente de sujeiras que o óleo Diesel S-500. Mal comparando, é como se ele fosse mais próximo de um querosene e, sabidamente, o querosene é mais capaz de limpar uma superfície que o óleo diesel tradicional. A característica mais refinada do S- é um aspecto evolucionário do combustível. Por isso, é imprescindível que se realize uma limpeza criteriosa antes da troca do inventário e que se mantenha esse mesmo rigor na rotina de limpezas periódicas empreendida daí em diante. Essa característica do S-10 sugere que a cadeia de distribuição de óleo diesel tenha também um passo evolucionário pela frente, pois o combustível está mudando. 9 – SEDIMENTAÇÃO DE CONTAMINANTES, AMOSTRAGEM E CERTIFICAÇÃO DA QUALIDADE Depois da homogeneização do estoque, o combustível deve ficar em repouso por tempo suficiente para que os contaminantes sedimentem. A duração do tempo de repouso tem relação com a altura da coluna de óleo diesel dentro do tanque – o nível (metros) do combustível no tanque. Quanto maior for essa altura tanto maior será o tempo de repouso necessário para que os contaminantes
Informações Técnicas (versão março/2023) tendem a permanecer em movimento aleatório dentro do líquido. O tempo de repouso pode exigir de 12 a 36 horas, dependendo da altura da coluna de óleo diesel. Tipicamente, essas alturas variam de 4 a 14m, tomando-se o costado do tanque como referência. Há casos, no entanto, em que a turvação persiste mesmo depois de um alto tempo de repouso. Novamente, a contaminação do óleo diesel com traços de detergente poderá ser a causa desse problema. Mas, há casos em que o tamanho das gotículas de água que formam a névoa é que responde pela maior dificuldade de desaparecimento da turvação. Durante o período de repouso para sedimentação dos contaminantes, o estoque de óleo diesel precisa per- manecer sem qualquer movimentação do combustível no tanque, pois a movimentação poderia criar fluxo de combustível ascendente dentro do tanque, em sentido contrário à ação da gravidade. 10 - RETIRADA DE AMOSTRA PARA ANÁLISE Após a etapa de sedimentação, uma amostra representativa do estoque do combustível poderá ser retirada para certificação ou inspeção da qualidade. Antes de iniciar as vendas / carregamentos, a base deve retirar amostra do combustível e avaliar sua qualidade a partir de um conjunto de análises. Deve haver documentação e/ou registro dessa inspeção da qualidade. 11 - COMO ÁGUA SURGE NO ÓLEO DIESEL Água pode aparecer no tanque a partir do recebimento de um novo estoque de óleo diesel, seja na forma de água livre, dispersa, em emulsão e/ou solúvel. Quando o óleo diesel se apresenta turvo é porque contém gotas de água muito pequenas. Elas não sedimentam e dão aspecto turvo ao combustível. Até uma muito pequena contaminação do óleo diesel com substância surfactante (sabões ou detergentes) tem o poder de fazer com que gotas de água muito pequenas fiquem dispersas no óleo, causando turvação no combustível. Água surge continuamente nos estoques de óleo diesel, noite e dia, a partir da condensação da umidade do ar que entra no tanque pelo bocal de “respiração”. Desde uma refinaria até o cliente consumidor, o óleo diesel passa em média por 4 a 8 tanques e todos esses tanques têm a possibilidade de conter alguma água. Antes de chegar ao cliente consumidor, o óleo diesel recebe mistura de biodiesel no teor determinado pelo Conselho Nacional de Política Energética (CNPE). O biodiesel é adicionado ao óleo diesel nas Distribuidoras, no momento da
Informações Técnicas (versão março/2023) multiplicam, começa a surgir uma massa marrom ou preta, conhecida como “borra”. Localizada na divisa entre o diesel e a água, ou depositada no fundo do tanque, a borra causa entupimento de telas, filtros e corrosão. A Fig. 4 traz um béquer de laboratório contendo borras de óleo diesel sobrenadando em camada de água. Esta é uma amostra de combustível retirado do fundo de um tanque sujo. Figura 4: Béquer com borra de óleo diesel e água 14 – QUANDO DRENAR ÁGUA (NO MÍNIMO) A drenagem no tanque de óleo diesel deve ser feita: Antes do recebimento de novo carregamento; Algumas horas depois de receber um novo carregamento; Imediatamente antes de iniciar o bombeamento do combustível; Diariamente, pela manhã. OBS: Para os devidos fins, o nível de água deve ser medido antes de iniciar uma drenagem.
Informações Técnicas (versão março/2023) 15 – DRENANDO ÁGUA NO TANQUE DE SUPERFÍCIE CILÍNDRICO-VERTICAL Influência da geometria do fundo do tanque: Declividade para a periferia -> bom para drenagem! Declividade para o centro -> excelente para drenagem!! Bacias de drenagem e dreno sifonado – Fig. 5 e 6 16 – LIMPEZA DO TANQUE A abertura de um tanque de refinaria da Petrobras ou de um terminal da Transpetro é recomendada a cada dois anos, idealmente, para remoção de borras e sedimentos. Essa operação requer que o tanque fique fora de serviço por 3 a 15 dias, a depender do tamanho do tanque e dos meios utilizados na limpeza. Depois de feito o esvaziamento do tanque é necessário manter os seus bocais abertos e fazer uma ventilação forçada ou tiragem forçada dos vapores do combustível remanescentes dentro do tanque. Somente depois de concluída essa etapa e assegurado que a atmosfera no interior do tanque tenha deixado de
Informações Técnicas (versão março/2023) biodiesel (diglicerídeos e triglicerídeos) pode contribuir para uma maior tendência ao entupimento de filtros e à formação de lacas em bombas e bicos injetores de combustível. Recomenda-se então que, para esse uso, com características de armazenamento em um prazo estendido, seja efetuado um acompanhamento mensal das características do produto, tais como cor, odor e translucidez. Em se detectando alterações, deve-se entrar em contato com a empresa fornecedora do produto e soli citar a troca de inventário. Em condições ideais, não se esperam problemas na utilização do combustível, que utilize um biodiesel especificado, que esteja armazenado há menos de um mês, considerando que as boas práticas de manuseio e estocagem tenham sido seguidas. É recomendável acordar, com o respectivo fornecedor, uma rotina de troca de inventário, cuja frequência dependerá das experiências de ambas as partes. As seguintes medidas específicas são importantes para redução dos efeitos indesejáveis em combustíveis armazenados por longos períodos: Adquirir combustível de boa procedência; Seguir todas as recomendações constantes no manual de operação do equipamento; Observar todas as determinações da legislação e normas ambientais municipais, estaduais e federais vigentes onde será utilizado o equipamento; Inspecionar e limpar os tanques de armazenamento periodicamente; Evitar a presença de água no óleo diesel. Esta pode ser proveniente da condensação da umidade do ar nos tanques de armazenagem, da entrada de água da chuva ou de contaminação acidental. Utilizar métodos para detectar a presença de água, tais como pasta de água; Remover a água periodicamente através de drenagens; Verificar se os vents instalados estão selados adequadamente; Evitar a utilização de visor de nível externo ao tanque exposto à luz solar; Priorizar a utilização de filtros micrônicos para remoção de material particulado e coalescedores para a remoção de água; Proteger os tanques aéreos da exposição direta da luz solar; Não usar tanque vertical de teto flutuante. Essa prática favorece a entrada de água nos períodos de chuva; Tomar providências para que a boca de descarga do tanque esteja sempre vedada quando não estiver sendo utilizada; Instalar os tanques com uma inclinação tal que permita a verificação e a drenagem periódica da água;
Informações Técnicas (versão março/2023) Dotar os tanques aéreos de válvulas que facilitem a operação de drenagem; Não utilizar linhas, válvulas, conexões, filtros de cobre, zinco, bronze ou latão. O contato do óleo diesel com esses metais e suas ligas acelera o processo de degradação; Não deixar o óleo diesel exposto a temperaturas elevadas, acima da temperatura ambiente; Encher os tanques dos equipamentos que ficarão por longos períodos parados, para diminuir o contato do combustível com o oxigênio e a umidade presente no ar; Recircular periodicamente o combustível no tanque passando pelo sistema de purificação. No caso de equipamentos/veículos para os quais se prevê a permanência em inatividade por períodos superiores a 30 dias, pode-se optar pela remoção completa do combustível. Nesse caso, é importante estar atento ao risco de início de processo de oxidação das peças internas do sistema de injeção pela falta de proteção do combustível. 18 - CRISTAL DE PARAFINA É importante saber distinguir cristais de parafina no óleo diesel da turbidez resultante da presença de água. Para fazer essa distinção deve ser levada em conta a temperatura do ponto de entupimento de filtro a frio (CFPP) do óleo diesel. Seu valor é expresso em graus Celsius e faz parte do certificado de ensaio fornecido na origem pela Petrobras. No caso de o óleo diesel ficar submetido a uma temperatura ambiente menor que a temperatura de CFPP e esse óleo diesel dentro do tanque ou dentro do sistema de combustível do motor atingir essa temperatura ambiente, uma turvação poderá acontecer. Essa turvação tem grande chance de ser resultante da presença de cristais de parafina. Os cristais surgem porque as moléculas de parafina de mais alto ponto de fusão presentes no combustível teriam passado do estado líquido para o estado sólido devido à temperatura estar menor que a sua temperatura de fusão. Essa é uma importante razão para que estoques de óleo diesel adquiridos durante os meses mais quentes do ano não sejam mantidos estocados para serem consumidos du- rante as épocas mais frias do ano. Isso se explica porque a temperatura de CFPP do óleo diesel produzido durante os meses quentes é bem maior do que as temperaturas desse parâmetro do óleo diesel produzido durante os meses de baixa temperatura ambiente. E deve ser notado também que a temperatura de CFPP de um óleo diesel produzido para consumo nas regiões norte e nordeste do Brasil é sempre maior que a mesma propriedade de um óleo diesel produzido para consumo na região sul do País. Os cristais de parafina podem causar rápida saturação de um
Informações Técnicas (versão março/2023) para que problemas com relação à lubricidade do óleo diesel sejam contornados. Os aditivos melhoradores de lubricidade consistem em misturas de ácidos graxos ou de ésteres e têm atuação comprovada na restituição do poder lubrificante do óleo diesel. Outra forma de correção dessa característica consiste na incorporação de biodiesel ao óleo diesel. Destaca-se que a adição de 2% vol. de biodiesel ao óleo diesel com baixo enxofre já é suficiente para correção da sua lubricidade (desgaste a 60 ºC <<< 460 μm, medido pelo ensaio HFRR a 60 ºC – figura 7) e que, no caso brasileiro, é mandatória a adição de biodiesel ao óleo diesel automotivo. Portanto, não é necessária a correção da lubricidade do óleo diesel automotivo na refinaria produtora, a partir do uso de aditivos promotores de lubricidade. Figura 7: Método HFRR a 60 o C (ISO 12156) - Exemplos de Cicatriz de Desgaste 21 – BIODIESEL O óleo diesel automotivo atualmente consiste em uma mistura de óleo mineral e de biodiesel. O biodiesel puro e o óleo diesel A não podem ser comercializados diretamente ao consumidor final, apenas a mistura de diesel com biodiesel (óleo Diesel B). O teor da mistura de biodiesel no mercado brasileiro é determinado pelo órgão governamental que conta com a participação de vários ministérios, o Conselho Nacional de Política Energética - CNPE, comandado pelo Ministério de Minas e Energia. Essa mistura é utilizada como óleo diesel S- 10 e S-500 em motores de caminhões, tratores, automóveis, geradores de eletricidade e calor, entre outros. 22 – MANUSEIO E ARMAZENAMENTO DA MISTURA O manuseio do biodiesel e de suas misturas exige cuidados ainda mais rigorosos do que os dispensados ao diesel mineral, uma vez que o biodiesel apresenta maiores higroscopicidade (propensão a absorver água) e biodegradabilidade (degradação por ação de microrganismos), bem como menor estabilidade à oxidação.
Informações Técnicas (versão março/2023) Os cuidados, ou boas práticas, que devem ser aplicados a mistura como procedimentos rotineiros, devem ser adotados com maior frequência conforme recomendado na Norma Brasileira ABNT 15.512. A degradação por envelhecimento (ou oxidação) e a contaminação microbiológica ou por água são as principais preocupações. Esses problemas podem levar à formação de depósitos (precipitação de produtos da degradação do combustível no sistema de injeção); crescimento microbiano, devido à presença de água nos tanques, que pode dar origem a uma borra (degradação microbiológica) e a formação de resina (entupimento e restrição ao movimento de peças móveis); formação de ácidos (corrosão) e formação de sabões (entupimento de filtros de combustível e formação de depósitos nos injetores). Portanto, é importante que se preste atenção redobrada aos cuidados com a transferência e armazenagem do combustível citadas anteriormente, especialmente no que se refere à limpeza e drenagem de água dos tanques. Em toda a cadeia de distribuição, transporte e armazenamento, a drenagem, a limpeza e a troca de filtros são primordiais para a qualidade final do combustível. Os combustíveis tendem a oxidar-se e sofrer um processo de degradação porque há presença de oxigênio nos espaços vazios dos tanques. Assim, manter o tanque cheio ou guardar o combustível em tambores selados pode aumentar a sua durabilidade, ou seja, em condições de uso por mais tempo. Alguns metais são incompatíveis com o diesel comercial e agem como catalisadores, acelerando o processo de oxidação, não devendo, portanto, estar em contato com o combustível. São eles: cobre, bronze, chumbo, estanho e zinco. As ligas de latão também devem ser evitadas, pois são compostas de cobre e zinco. Também a presença de água deve ser evitada ao máximo e deve ser motivo de verificações constantes. Face a elevada higroscopicidade do biodiesel, ocorre naturalmente uma maior absorção de água do que no diesel puro. Sua presença pode desencadear uma série de problemas, seja pelo contato com os componentes do sistema de combustível, seja pela falha de desempenho do motor ou ainda por favorecer o desenvolvimento potencial de microrganismos. A ação da água, isoladamente, desencadeia processos de corrosão que comprometem, com muita rapidez, o sistema de injeção. A água é o maior problema do combustível A degradação do combustível pode levar à formação de borras e sedimentos, aumento na viscosidade e consequente entupimento de filtros. O combustível com essas características não deve ser usado.