Diesel
NSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA Campus – Simões Filho Diesel Antônio Carlos Pereira Aline passos Denis Wallace Elisângela Silva Jeane Purificação Simões Filho 2012 Antônio Carlos Pereir 6 p Trabalho apresentado em cumprimento das exigências da disciplina OPERAÇÕES UNIOTÁRIAS do curso PETRÓLEO E GÁS NATURAL, Turma SN4 – Subsequente. através da mistura de diversas correntes como gasóleos, nafta pesada, Diesel leve e Diesel pesado, provenientes das diversas etapas de processamento do petróleo bruto.
A proporção destes componentes, no óleo Diesel, permite nquadrar o produto final dentro das especificações previamente definidas e que são necessárias para permitir um bom desempenho do produto, minimizando o desgaste dos motores e componentes e mantendo a emissão de poluentes, gerados na queima desse combustível, em niveis aceitáveis. É um produto inflamável, medianamente tóxico, volátil, límpido, isento de material em suspensão e com odor forte e característico.
Esse combustível recebeu esse nome como uma homenagem ao engenheiro alemão Rudolf Diesel, que, em 1895, desenvolveu um motor movido a óleo de amendoim (biodiesel). Porém, o petróleo passou a ser a principal matéria-prima na produção do óleo diesel, Visto que esse material apresenta maior potencial energético. 2. TIPOS DE DIESEL A resolução ANP nol 5, de 17 de julho de 2006 , especifica dois tipos básicos de óleo Diesel de uso rodoviário. São os óleos dos tipos Metropolitano e Interior.
A seguir fornecemos algumas informações sobre estes tipos de Diesel: * Oleo Diesel Metropolitano – conhecido como S500, caracteriza-se por possuir um teor de enxofre de, no máximo, 500 ppm; densidade especifica varia de 0,820 a 0,865 kg/l; emperatura de destilação de 85% a 3600C_ Está disponibilizado para comercialização nas regiões metropolitanas do Rio de Janeiro, Sao Paulo, Campinas, Baixada Santista, Sáo José dos Campos, Belo Horizonte, Vale do Aço, Belém, F 20F Paulo, Campinas, Baixada Santista, São José dos Campos, Belo Horizonte, Vale do Aço, Belém, Fortaleza, Recife, Aracaju, Salvador, Curitiba, Porto Alegre e Vitória. * óleo Diesel Interior – conhecido como S2000, possui teor de enxofre máximo de 2000 ppm; densidade especifica variando de 0,820 a 0,880 kg/l; temperatura de destilação de 87% a 3700C. Disponibilizado para comercialização nos demais municípios do Brasil.
Este óleo diesel deve ter obrigatoriamente corante vermelho para a distinção dos demais tipos. 2. 1 Outros Tipos de Oleo Diesel Além dos tipos de óleo Diesel anteriormente apresentados, existem também o Óleo Diesel Marítimo, Padrão e o Óleo Diesel Aditivado: * óleo Diesel Marítimo – É um óleo especialmente produzido para utilização em motores de embarcações marítimas. O que o caracteriza é o fato dele ter o seu ponto de fulgor especificado em, no mínimo, 60 graus Celsius. O teor de enxofre especificado ara este óleo pode ser de, no máximo, 1 * óleo Diesel Padrão – É um produto desenvolvido para atender às exigências específicas dos testes de avaliação de emissão de poluentes dos motores Diesel.
Este óleo é utilizado pelos fabricantes de motores e pelos órgãos responsáveis pela homologação dos mesmos. * Óleo Diesel Aditivado – Trata-se, atualmente, do óleo Diesel dos tipos Metropolitano, ou Interior que, após sair da refinaria, recebem, nas distribuidoras, uma aditivaçao que visa conferir ao produto características especia•s de desempenho. Normalmente, stes aditivos apresentam propriedades desemulsificante, anti- espumante, detergente, dispersante e inibid 30F apresentam propriedades desemulsificante, anti-espumante, detergente, dispersante e inibidor de corrosão. O desemulsificante evita que o Diesel forme emulsão com água o que, quando ocorre, dificulta a sua separação do produto.
O aditivo antiespumante permite um rápido e completo enchimento dos tanques dos veículos (o que antes era prejudicado pela geração de espuma). Os aditivos detergentes e dispersantes possuem a função de manter limpos o sistema de ombustiVel e a câmara de combustão, aumentando a vida útil do motor e minimizando a emissão de poluentes. Além destes benefícios, um dos aditivos (o inibidor de corrosão) minimiza a corrosão dos tanques de armazenagem e dos tanques de combustiVel dos veículos. Ainda de acordo a quantidade de enxofre presente no diesel, podemos distinguir mais 4 tipos de diesel: * Tipo A- Éo óleo diesel utilizado em motores de ciclo diesel ( ônibus, caminhões, carretas, veículos utilitários, etc. ) e em instalações de aquecimento de pequeno porte.
Este óleo encontra-se disponível em todas as regiões do Brasil e Tipo B É o óleo diesel conhecido como “metropolitano”. Tem a mesma aplicação do diesel tipo A diferindo dele por possuir, no máximo, 0,5% de enxofre e por somente ser comercializado, atualmente, para uso nas regiões metropolitanas das seguintes capitais: Porto Alegre, Curitiba, Rio de Janeiro, Belo Horizonte, Recife e Fortaleza. * Tipo C – Este tipo de óleo diesel caracteriza-se, principalmente, por possuir, no máximo, 0,3% de enxofre. Outro item que diferencia este tipo de principalmente, por possuir, no máximo, 0,3% de enxofre. Outro item que diferencia este tipo de diesel dos demais é a emperatura necessária para destilação de 85% do seu volume: 3600C contra 3700C dos demais tipos.
Este óleo está disponível desde primeiro de outubro de 1996, quando foi disponibilizado, pela PETROBRAS para uso nas regiões metropolitanas de Salvador, São Paulo, Aracaju, Santos e Cubatão. A partir de outubro de 1 997, este tipo de diesel estará disponível para uso nas regiões metropolitanas de Fortaleza, Recife, Rio de Janeiro, Curitiba, Porto Alegre, Belo Horizonte, Belém, Campinas e são José dos Campos. * Tipo D- É o óleo diesel marítimo. É produzido especialmente ara a utilização em motores de embarcações maritimas. Difere do diesel Tipo A por ter especificado o seu ponto de fulgor em, no máximo, 600C. 3. CARACTERISTICAS DE QUALIDADE DO OLEO DIESEL O óleo Diesel é produzido de modo para que atenda a requisitos específicos de qualidade.
Tais requisitos visam garantir que o produto permita o bom funcionamento dos motores, mantendo um baixo nível de emissão de poluentes. As características de qualidade do óleo Diesel, inclusive os seus valores limites, são especificados pela ANP e são plenamente atendidas por todo óleo Diesel produzido pela Petrobras. A seguir, apresentamos uma breve descrição de todas as características previstas na especificação do óleo Diesel, assim como de seus significados e influências no funcionamento dos motores e no melo ambiente. 3. 1 – Aspecto É um teste que permite que se tenha uma rápida indicação visual da qualidade e até mesmo ide Aspecto da qualidade e até mesmo identificar uma contaminaçao do produto.
O Diesel deve apresentar-se límpido e isento de materiais em suspensão como água, borra, material arenoso, ferrugem e material sólido em geral. Estes contaminantes, quando presentes, odem reduzir a vida útil dos filtros dos veiculos e equipamentos e prejudicar o funcionamento dos motores. O teste é feito observando-se, contra a luz natural, uma amostra de 0,9 litro do produto contido em recipiente de vidro transparente com capacidade total de 1 litro. Não sendo observada a presença de água, borra, material sólido, ou de qualquer outro material estranho e estando o produto límpido, considera-se que o óleo está aprovado no teste. 4. Cor ASTM (American Society for Testing and Materials) É uma avaliação da cor característica do produto. Alterações de cor podem ser um indicativo de problemas no processo produtivo, contaminação ou degradação (o que ocorre quando o Diesel é estocado por períodos longos, quando fica exposto a temperaturas acima da ambiente ou quando está contaminado por material estranho ao produto, como ferrugem proveniente da corrosão dos tanques de armazenagem). O teste é feito colocando-se uma amostra do produto em um tubo de teste e comparando a cor que ele apresenta com padrões de cor da ASTM, que possuem uma faixa de valores de a 8,0. Neste ensaio utiliza-se uma fonte de luz padrão que compõe a parelhagem de teste. 4. — Destilação A destilação é um teste qu 6 OF ivo de avaliar as Destilação A destilação é um teste que tem o objetivo de avaliar as características de volatilidade do Óleo Diesel, definindo-se a temperatura na qual uma percentagem do produto, previamente fixada, evapora. O teste é feito tomando-se 100 ml da amostra do produto que, após colocados em um balão de vidro especial, é submetida a aquecimento para destilação em condições controladas. Com esse aquecimento, o produto vaporiza e é, a seguir, condensado e recolhido em uma proveta de vidro, imersa m um banho de gelo. Após esta operação, as temperaturas anotadas são corrigidas levando-se em conta as perdas que ocorrem por evaporação de pequena parte do produto e a pressão barométrica.
Este teste, além de ser usado no controle da produção das diversas correntes que compõem o Diesel, pode ser utilizado para identificar a ocorrência de contaminação do produto por derivados mais pesados, como óleo lubrificante, ou mais leves, como a gasolina. 4. 4 – Teores de Enxofre É um indicativo da concentração desse elemento no óleo Diesel, onde se apresenta, principalmente, na forma de benzotiofenos e e dibenzotiofenos. O enxofre é um elemento indesejável em qualquer combustível devido à ação corrosiva de seus compostos e à formação de gases tóxicos como S02 (dióxido de enxofre) e 503 (trióxido de enxofre), que ocorrem durante a combustão do produto. Na presença de Égua, o trióxido de enxofre leva à formação de ácido sulfúrico (H2S04), que é altamente corrosivo para as partes metálicas dos equipamentos, além de ser poluente.
O teste é feito queimando-se uma pequena quantidade de amostra em equipam poluente. amostra em equipamento específico para este fim. Esta queima transforma o enxofre presente em óxidos que, após serem quantificados, fornecem a concentração de enxofre total no óleo. Estão também disponíveis equipamentos que fazem a análise incidindo raios X em uma amostra do produto confinada em uma célula própria. Neste caso, os átomos de enxofre absorvem energia de um comprimento de onda especifico numa quantidade proporcional à concentração de enxofre presente no Diesel. 4. 5 – Densidade a 20/4 oc É a relação entre a massa específica do Diesel a 20 oc (em g/cm3) e a massa específica da água (em g/cm3) a 4 oc.
Os motores são projetados para operar com combustíveis em uma determinada faixa de densidade, tendo em vista que a bomba injetora dosa o volume injetado. Variações na densidade levam a uma significativa variação na massa de combustível injetado que dificulta a obtenção de uma mistura de ar/ combustível balanceada. Valores de densidade acima da faixa de regulagem podem levar à produção de uma mistura rica de ar/combust[vel, o que aumenta a emissão de poluentes como hidrocarbonetos, monóxido de carbono e material particulado. Valores baixos de densidade podem favorecer a formação de ma mistura pobre, o que provoca perda de potência do motor e aumento no consumo de combustível.
A densidade a 20/40C também é usada para calcular o volume do produto a 200C, que é usado para efeito de faturamento_ O teste é feito imergindo-se um densímetro de vidro em proveta de 1000 ml contendo amostra do produto (conforme método ASTM 80F densímetro de vidro em proveta de 1000 ml contendo amostra do produto (conforme método ASTM Dl 298). Neste caso, o resultado é expresso como densidade a 20/4 oc. Existem equipamentos eletrônicos que são mais atuais e que, a partir de ma pequena quantidade da amostra, determinam o periodo de vibração de uma célula cheia com o produto (um tubo de vidro em forma de U) e calculam a sua densidade.
Na seção VIII é fornecido o procedimento detalhado para a determinação da densidade do óleo Diesel. 4. 6 – Número de Cetano O número de cetano mede a qualidade de ignição de um combustível para máquina Diesel e tem influência direta na partida do motor e no seu funcionamento sob carga. Fisicamente, o número de cetano se relaciona diretamente com o retardo de ignição do combustível no motor: quanto menor o número de etano, maior será o retardo de ignição. Conseqüentemente, maior será a quantidade de combustível que permanecerá na câmara sem queimar no tempo certo. Isto leva a um mau funcionamento do motor, pois, quando a queima acontecer, a quantidade de energia gerada será superior àquela necessária.
O excesso de energia força o pistão a descer com velocidade superior àquela requerida pelo sistema, o que provocará esforços anormais sobre o pistão podendo causar danos mecânicos e perda de potência. Combustíveis com alto teor de parafinas apresentam alto número de cetano enquanto produtos ricos em hidrocarbonetos romáticos apresentam baixo número de cetano. Devido a isto, na determinação desta característica, o desempenho do Diesel é comparado com o desempenho de uma mistura do cetano com o alfa-met desempenho do Diesel é comparado com o desempenho de uma mistura do cetano com o alfa-metil-naftaleno. O cetano é o mesmo que n-hexadecano, um produto parafínico de fórmula química C16H34, conhecido comercialmente como cetano e ao qual é atribuido um número de cetano igual a 100.
Ao alfa- metil-naftaleno, que é um produto aromático (fórmula química Cl OH7CH3), é atribuído um número de cetano igual a zero. Para exemplificar, podemos dizer que, se o óleo Diesel apresenta um número de cetano igual a 45, ele apresenta também o mesmo desempenho (mesmo ângulo de atraso) que aquele apresentado por uma mistura de 45% de cetano com 55% de alfa- metil-naftaleno. A determinação do número de cetano requer o uso de um motor de teste padrão (motor CFR) operando sob as condições estabelecidas na norma técnica ASTM D613. 4. 7 – índice de Cetano Calculado Assim como o número de cetano, o índice de cetano calculado está ligado à qualidade de ignição do óleo Diesel.
O índice de cetano apresenta correlação com o número de cetano e é eterminado pelas refinarias como substituto do mesmo. O cálculo é efetuado utilizando-se a equação das quatro variáveis na qual estão envolvidas a densidade a 15 oc e as temperaturas de destilação de 10%, 50% e 90% do produto avaliado. A fórmula recomendada pela ASTM consta no método D4737 e é o método utilizado atualmente pela Petrobras. O índice de cetano é uma característica que exerce influência direta no funcionamento dos motores. Baixos valores do índice de cetano acarretam dificuldade de partida a frio, depósito nos pistões e mau funcionamento do motor. Valores altos do índice 0 DF 16