CURSO TCNICO DE AUTOMOBILSTICA

COMBUSTVEIS

2004

Combustveis SENAI-SP, 2004 Trabalho elaborado e editorado pela Escola SENAI Conde Jos Vicente de Azevedo.

Direo Coordenao Elaborao Reviso tcnica

Luiz Carlos Emanuelli Jos Antonio Messas Mauro Alves dos Santos Jos Reinaldo Baraldi

SENAI

Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI Conde Jos Vicente de Azevedo Rua Moreira de Godi, 226 - Ipiranga - So Paulo-SP - CEP. 04266-060

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Sumrio

Apresentao......................................................................................................................5 Histrico..............................................................................................................................6 Cuidados no Manuseio.....................................................................................................11 Origem e Processamento do Petrleo..............................................................................22 Combustveis e Combusto..............................................................................................31 Combustveis e Emisses.................................................................................................34 Propriedades.....................................................................................................................36 Gasolina............................................................................................................................47 lcool................................................................................................................................61 Gs Natural Veicular.........................................................................................................74 Diesel................................................................................................................................94 Gasolina x lcool............................................................................................................112 Adulteraes...................................................................................................................116 Tecnologias Alternativas.................................................................................................129 Referncias Bibliogrficas..............................................................................................135

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ApresentaoO profissional da rea automobilstica freqentemente lida com situaes envolvendo problemas relacionados aos combustveis. Para lidar com essas situaes necessria a compreenso de alguns conceitos sobre suas propriedades, o conhecimento das especificaes, dos cuidados no manuseio e das precaues quanto ao uso inadequado. Alm disso, fundamental que o profissional se mantenha atualizado sobre as tendncias tecnolgicas nesta rea, pois cada vez mais se confirmam as previses sobre a escassez e alta do preo do petrleo, assim o uso de combustveis e tecnologias alternativas se torna cada vez mais freqente. Apesar da histria do petrleo ter o seu incio em meados do sculo XIX (1859), foi no sculo XX que ocorreram as principais transformaes decorrentes da substituio do carvo mineral pelo petrleo. Na verdade o petrleo no tem aplicao alguma, porm seus derivados viabilizam o estilo de vida atual mediante o uso de produtos como fertilizantes, plsticos, detergentes, combustveis para gerao de energia eltrica e principalmente para os meios de transporte. A facilidade do uso do petrleo e grande disponibilidade durante vrios anos se confrontam atualmente com as questes ambientais e a escassez. O grande desafio passa a ser a reduo da queima de combustveis fsseis principalmente para reduo da poluio ambiental. Por outro lado o homem moderno no parece disposto a abrir mo do conforto e comodidade que tem conquistado. O que se observa uma tendncia de substituio gradativa dos combustveis tradicionais por outras fontes de energia, preferencialmente limpas e renovveis. Enquanto essa mudana no se completa tornase necessrio o aprimoramento das tecnologias para uso dos combustveis derivados do petrleo de forma mais racional, evitando dessa forma o desperdcio e gerando a menor quantidade de poluentes possvel. Nos ltimos anos tm ocorrido grandes avanos tecnolgicos nos motores e seus sistemas, alm de novas especificaes dos combustveis com o objetivo de atender os limites de emisso de gases poluentes que se tornam cada vez mais restritos. Neste curso sero estudados os processos de obteno dos combustveis automotivos, os cuidados para o manuseio, normas para armazenamento, conceitos relacionados s propriedades e especificaes permitindo uma anlise comparativa entre os diferentes tipos.5

HistricoPara compreendermos a dependncia do homem moderno em relao ao petrleo precisamos relembrar um pouco da sua histria. O uso do petrleo em larga escala teve seu incio nos Estados Unidos. Um fato marcante ocorreu em 1859, quando Edwin Laurentine Drake, utilizando um mecanismo de perfurao improvisado e movido por cabos extraiu petrleo de uma profundidade de aproximadamente 21 metros no estado da Pensilvania. A produo inicial era de 20 barris por dia, nesta poca o petrleo era utilizado principalmente para lubrificao de mquinas e iluminao. Em 1868 John D. Rockfeller fundou a Standard Oil Company e dedicou suas atividades principalmente no refino e transporte do petrleo. Em 1885, na Alemanha, Karl Benz e Gottlieb Daimler obtiveram sucesso ao aplicar o motor de combusto interna em um veculo. A produo em massa dos automveis foi concretizada por Henry Ford, fabricando milhes de veculos movidos gasolina. O advento do automvel foi um dos responsveis pelo grande crescimento econmico na poca, pois alm de provocar mudanas culturais proporcionou o desenvolvimento de outras indstrias e outros setores da economia. O desenvolvimento foi to rpido que na dcada de 70 metade das reservas de petrleo dos Estados Unidos haviam se esgotado. Surgem os novos produtores de petrleo para o mundo: os pases do Oriente Mdio. Uma caracterstica do petrleo que ele no se encontra uniformemente distribudo no mundo. Embora haja grandes reservas em algumas regies, uma parcela importante est concentrada nos pases do Oriente Mdio. A industrializao do petrleo no Brasil comeou tarde em relao aos outros pases, somente na dcada de 30 pensou-se concretamente nisso, e na dcada de 40 foram iniciadas de forma efetiva a sua explorao e produo. At ento, todo o petrleo era importado. Em 1933, a pesquisa passa a ser orientada pelo Departamento Nacional de Produo Mineral, ligado ao Ministrio da Agricultura. Os resultados comearam a aparecer de fato em 1939, quando foi descoberta a primeira jazida petrolfera, em Lobato, na Bahia. A partir da, novas pesquisas e perfuraes foram realizadas. Em 1941, o primeiro poo petrolfero brasileiro, tambm na Bahia, passa a produzir petrleo. Com o objetivo de tornar o pas auto-suficiente em petrleo, em 1953 o governo cria a Petrobras e fica assegurada ao governo a exclusividade da pesquisa, lavra, refinao, transporte e comercializao do petrleo e seus derivados. Em 1968 o petrleo existia6

em grande quantidade e a baixo preo no exterior, e a poltica governamental de autosuficincia foi deixada de lado. A ordem passou a ser comprar petrleo onde fosse mais barato. A partir desse ano a produo se mantm e o consumo cresce. A importao do petrleo traz srias conseqncias para o pas, entre elas, o aumento da dvida externa. A essa altura o mundo j est totalmente dependente do petrleo e se encontra dividido em duas grandes categorias: a dos grandes produtores e a dos grandes consumidores. Pases produtores, como a Arbia Saudita, Arglia, Venezuela e Lbia, que permitiam que empresas estrangeiras explorassem o petrleo, reuniram-se e criaram a OPEP1 Em 1973, o controle do preo do petrleo passa das grandes companhias para os pases exportadores. Ocorre a primeira crise mundial do petrleo. O petrleo tornou-se assim uma arma poltica, nesse perodo o preo do barril aumentou em quatro vezes, o governo brasileiro reagiu tentando reduzir o consumo interno com aumentos sucessivos dos preos dos derivados. Em 1978, nova crise, desta vez o preo internacional quintuplica. A Petrobras volta a investir na prospeco de jazidas petrolferas a fim de diminuir nossa dependncia externa. Em 1984 a produo nacional praticamente se iguala quantidade de petrleo importado. O Brasil nos ltimos anos tem se dedicado a diminuir sua dependncia do petrleo importado aumentando sua produo e procurando diversificar o uso de combustveis fsseis com combustveis renovveis, alm disso, as recentes descobertas de reservas de gs natural abrem novas perspectivas para o cenrio dos combustveis no Brasil. Apesar do aumento da produo de petrleo a capacidade de refino principalmente de leo Diesel limitada, dessa forma ainda dependemos da importao de uma quantidade significativa de leo Diesel, cerca de 17% em 2002 (ANP2). O grfico 1 mostra a quantidade de derivados que o Brasil produziu, importou e exportou no ano de 2003.

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Organizao dos Pases Exportadores de Petrleo Agncia Nacional do Petrleo

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Grfico 1 Produo Exportao e Importao de derivados de Petrleo em Mbpd3

Produo, Exportao e Importao de Derivados Mbpd 2.000 1.800 1.600 1.400 1.200 1.000 800 600 400 200 0

1.720

Produo Exportao Importao

231

222

2003Fonte: ANP, 2003.

O grfico 2 mostra a evoluo da capacidade instalada e do volume produzido de derivados de petrleo no perodo de 1997 2002.

Grfico 2 Capacidade Instalada e Volume Produzido

Capacidade Instalada e Volume ProduzidoMbpd2500 2000 1500 1000 500 0

1997 1812 1403

1998 1830 1514

1999 1953 1608

2000 1991 1626

2001 2021 1710

2002 2021 1680

Capacidade Instalada Volume Processado

Fonte: ANP, 2003.3

Milhes de Barris por Dia

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A estrutura das refinarias no permite o atendimento da demanda interna de leo Diesel que o derivado mais consumido no Brasil, dessa forma, dos derivados que so importados a maior parte de leo Diesel. Os grficos 3a e 3b mostram a quantidade dos principais derivados consumida no ano de 2002.Grfico 3a Quantidade de derivados consumida em 2002

Distribuio dos Derivados em 2002 [Mbpd]

67 151

252 605

286

319

Diesel Gasolina leo Combustvel Nafta Querosene de Aviao Outros

Fonte: ANP, 2003. Grfico 3b Porcentagem da quantidade de derivados consumida em 2002

Distribuio dos Derivados em 2002 [%]

4% 9%

15% 36%

17%

19%

Diesel Gasolina leo Combustvel Nafta Querosene de Aviao Outros

Fonte: ANP, 2003.

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Paralelamente retomada de investimentos na pesquisa de jazidas petrolferas, em 1973 o governo cria o Prolcool4, cujo objetivo a substituio parcial da gasolina pelo lcool etlico. Mais recentemente (2002), nessa mesma perspectiva, foi lanado o Probiodiesel com o objetivo de reduzir a dependncia de importao de leo diesel, alm de reduzir a emisso de poluentes. Desde a dcada de 90 a liberao do uso do gs natural para uso em veculos vem gradualmente aumentando o consumo deste combustvel. O grfico 4 mostra como foi a evoluo do consumo dos principais combustveis no setor de transporte no perodo de 1997 2002.

Grfico 4 Consumo de Combustveis no Setor de Transportes em mil tep5

mil tep 30000

Consumo dos Principais Combustveis

25000

20000

15000

10000

5000

01987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002

Gs Natural

leo Diesel

Gasolina Automotiva

lcool Etlico Hidratado

Fonte: Balano Energtico Nacional, 2003.

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Programa Nacional do lcool Tonelada Equivalente de Petrleo

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Cuidados no manuseioO mau uso do combustvel pode provocar danos ao meio ambiente: ao ar, por ser um produto voltil; gua, por dificultar sua oxigenao e tambm devido sua toxidade para a vida aqutica; ao solo, pela precipitao de poluentes e em caso de vazamentos pela possibilidade de vir a degradar as guas subterrneas. No caso de grandes derramamentos ou vazamentos, deve-se eliminar todas as fontes de ignio, tais como fagulhas e chamas e no fumar na rea. Deve-se ainda, evitar o direcionamento para quaisquer sistemas de drenagem pblicos ou a contaminao de cursos d'gua ou mananciais. O produto derramado deve ser confinado e o rgo ambiental local deve ser informado. Pequenos derramamentos devem ser absorvidos com terra ou outro material absorvente no combustvel. Com relao ao manuseio, atribumos falta de informao a adoo de procedimentos altamente arriscados como a prtica de se retirar o produto do tanque atravs de suco com a boca. A ingesto de combustvel pode provocar irritao da mucosa digestiva e seus vapores podem causar pneumonia qumica. A vtima de intoxicao precisa ser encaminhada aos cuidados de um mdico para uma avaliao geral, isto, naturalmente, aps os primeiros socorros descritos a seguir:

Inalao: remover a pessoa para ambiente fresco e ventilado, mant-la quieta e agasalhada. Se a parada respiratria acontecer, ministrar respirao artificial; Contato com a pele: remover as roupas contaminadas e lavar com gua e sabo os locais atingidos; Contato com os olhos: lavar em gua corrente durante 15 minutos; Ingesto: no provocar vmito; se a vtima estiver consciente, ingerir bastante gua.

Outra prtica condenvel a utilizao do diesel como produto de limpeza. O contato com a pele causa irritao e ressecamento; nos olhos, irritao com congesto da conjuntiva, alm de dor de cabea, nuseas e tonteiras com a inalao prolongada.

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Um fato importante relacionado ao uso dos combustveis e suas emisses foi a criao do PROCONVE6, institudo em 1986 pelo CONAMA7. O PROCONVE um programa que estabelece os limites de emisso de poluentes do ar por veculos novos e delega s administraes estaduais e municipais a responsabilidade pela implantao de programas de inspeo e manuteno de veculos automotores em uso. Para a homologao de veculos novos em laboratrios os fabricantes utilizam combustveis de referncia (padro), pois, devido s suas caractersticas mais restritivas, permitem melhor comparao dos valores de consumo e emisses entre os diversos testes realizados em diferentes tipos de veculos. As diferenas entre o combustvel de referncia e o combustvel comercial no so sensveis a ponto de alterar o desempenho dos motores. Embora os veculos sejam homologados com combustveis de referncia, so projetados e fabricados para operar com o combustvel comercial, sem prejuzo de consumo e emisses. O armazenamento do combustvel tambm deve ser feito de forma segura de acordo com a Norma Regulamentadora NR 20 Lquidos combustveis e inflamveis do Ministrio do Trabalho transcrita na seqncia. NR 20 - Lquidos combustveis e inflamveis 20.1 Lquidos combustveis. 20.1.1 Para efeito desta Norma Regulamentadora - NR fica definido "lquido combustvel" como todo aquele que possua ponto de fulgor igual ou superior a 70C (setenta graus centgrados) e inferior a 93,3C (noventa e trs graus e trs dcimos de graus centgrados). 20.1.1.1. O lquido combustvel definido no item 20.1.1 considerado lquido combustvel da Classe III. 20.1.2 Os tanques de armazenagem de lquidos combustveis sero construdos de ao ou de concreto, a menos que a caracterstica do lquido requeira material especial, segundo normas tcnicas oficiais vigentes no Pas. 20.1.3 Todos os tanques de armazenamento de lquidos combustveis, de superfcie ou equipados com respiradouros de emergncia, devero ser localizados de acordo com a Tabela A.

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Programas de Controle da Poluio do Ar por Veculos Automotores Conselho Nacional do Meio Ambiente

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TABELA ADISTNCIA MNIMA DO TANQUE CAPACIDADE DO TANQUE (litros) Acima de 250 Acima de 1.001 Acima de 2.801 Acima de 45.001 Acima de 110.001 Acima de 200.001 Acima de 400.001 at at at at at at at 1.000 2.800 45.000 110.000 200.000 400.000 2.000.000 4.000.000 7.500.000 10.000.000 LINHA DE DIVISA DA PROPRIEDADE ADJACENTE 1,5 m 3m 4,5 m 6m 9m 15 m 25 m 30 m 40 m 50 m 52,5 m DISTNCIA MNIMA DO TANQUE S VIAS PBLICAS 1,5 m 1,5 m 1,5 m 1,5 m 3m 4,5 m 7,5 m 10,5 m 13,5 m 16,5 m 18 m

Acima de 2.000.001 at Acima de 4.000.001 at Acima de 7.500.001 at Acima de 10.000.001 ou mais

20.1.4 A distncia entre 2 (dois) tanques de armazenamento de lquidos combustveis no dever ser inferior a 1,00m (um metro). 20.1.5 O espaamento mnimo entre 2 (dois) tanques de armazenamento de lquidos combustveis diferentes, ou de armazenamento de qualquer outro combustvel, dever ser de 6,00m (seis metros). 20.1.6 Todos os tanques de superfcie devero ter dispositivos que liberem presses internas excessivas, causadas pela exposio fonte de calor.

20.2. Lquidos inflamveis. 20.2.1 Para efeito desta Norma Regulamentadora, fica definido "lquido inflamvel" como todo aquele que possua ponto de fulgor inferior a 70C (setenta graus centgrados) e presso de vapor que no exceda 2,8 kg/cm2 absoluta a 37,7C (trinta e sete graus e sete dcimos de graus centgrados). 20.2.1.1 Quando o lquido inflamvel tem o ponto de fulgor abaixo de 37,7C (trinta e sete graus e sete dcimos de graus centgrados), ele se classifica como lquido combustvel de Classe I.

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20.2.1.2. Quando o lquido inflamvel tem o ponto de fulgor superior a 37.7C (trinta e sete graus e sete dcimos de graus centgrados)e inferior a 70C (setenta graus centgrados), ele se classifica como lquido combustvel da Classe II. 20.2.1.3. Define-se lquido "instvel" ou "lquido reativo", quando um lquido na sua forma pura, comercial, como produzido ou transportado, se polimerize, se decomponha ou se condense, violentamente, ou que se torne auto-reativo sob condies de choque, presso ou temperatura. 20.2.2 Os tanques de armazenamento de lquidos inflamveis sero constitudos de ao ou concreto, a menos que a caracterstica do lquido requeira material especial, segundo normas tcnicas oficiais vigentes no Pas. 20.2.3 Todos os tanques de superfcie usados para armazenamento de lquidos inflamveis ou equipados com respiradouros de emergncia devero ser localizados de acordo com a Tabela A do item 20.1.3 e a Tabela B:

TABELA BDISTNCIA MNIMA DO TIPO DE TANQUE Proteo contra Qualquer tipo Nenhuma exposio PROTEO TANQUE LINHA DE DIVISA DA PROPRIEDADE ADJACENTE DISTNCIA MNIMA DO TANQUE S VIAS PBLICAS

Uma e meia vezes as distncias da Uma e meia vezes as distncias Tabela "A", mas nunca inferior a da Tabela "A", mas nunca inferior 7,5m a 7,5m vezes as distncias da Uma e meia vezes as distncias da Trs 7,5m 15m

Tabela "A", mas nunca inferior a Tabela "A", mas nunca inferior a

20.2.4 O distanciamento entre tanques de armazenamento de lquidos inflamveis instalados na superfcie dever obedecer ao disposto nos itens 20.1.4 e 20.1.5. 20.2.5Todos tanques de superfcie utilizados para o armazenamento de lquidos instveis devero ser localizados de acordo com a Tabela A do item 20.1.3 e a Tabela C:

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TABELA CDISTNCIA MNIMA DO TIPO DE TANQUE PROTEO TANQUE LINHA DE DIVISA DA PROPRIEDADE ADJACENTE Neblina de gua Horizontal ou vertical com respiradouros de emergncia impeam superiores (2,5 psig) a que ou inertizado ou isolado e resfriado ou barricadas contra As mesmas distncias da Tabela "A", mas nunca Nunca menos de 7,5m menos de 7,5m Duas vezes e meia a DISTNCIA MNIMA DO TANQUE S VIAS PBLICAS

presses Proteo 0,l75 exposio

distncia da Tabela "A", Nunca menos de 15m mas nunca menos de 15m Cinco vezes a distncia da Tabela "A", mas nunca Nunca menos de 30m

kg/cm2 manomtricas Nenhuma Neblina de gua Horizontal ou vertical com respiradouros de emergncia permitam superiores (2,5 psig) a que ou inertizado ou isolado e resfriado ou barricadas contra

menos de 30m Duas vezes a distncia da Tabela "A", mas nunca Nunca menos de 15m menos de 15m Quatro vezes a distncia da Tabela "A", mas nunca Nunca menos de 30m menos de 30m Oito vezes a distncia da Nenhuma Tabela "A", mas nunca Nunca menos de 45m menos de 45m

presses Proteo 0,175 exposio

kg/cm2 manomtricas

20.2.6 Os tanques que armazenam lquidos inflamveis, instalados enterrados no solo, devero obedecer aos seguintes distanciamentos mnimos: a) 1,00m (um metro) de divisas de outras propriedades; b) 0,30m (trinta centmetros) de alicerces de paredes, poos ou poro. 20.2.7 Os tanques para armazenamento de lquidos inflamveis somente podero ser instalados no interior de edifcios sob a forma de tanques enterrados. 20.2.8 Os tanques de armazenamento de lquidos inflamveis devero ser equipados com respiradouros de presso e vcuo ou corta-chamas.

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20.2.9 Os respiradouros dos tanques enterrados devero ser localizados de forma que fiquem fora de edificaes e no mnimo a 3,50m (trs metros e cinqenta centmetros) de altura do nvel do solo. 20.2.10 Todos os tanques de superfcie devero ter dispositivos que liberem presses internas excessivas, causadas pela exposio fonte de calor. 20.2.11 Todos os tanques de armazenamento de lquidos inflamveis devero ser aterrados segundo recomendaes da Norma Regulamentadora - NR 10. 20.2.12 Para efetuar-se o transvazamento de lquidos inflamveis de um tanque para outro, ou entre um tanque e um carro-tanque, obrigatoriamente os dois devero estar aterrados como no item 20.2.11, ou ligados ao mesmo potencial eltrico. 20.2.13. O armazenamento de lquidos inflamveis dentro do edifcio s poder ser feito com recipientes cuja capacidade mxima seja de 250 (duzentos e cinqenta) litros por recipiente. 20.2.14 As salas de armazenamento interno devero obedecer aos seguintes itens: a) as paredes, pisos e tetos devero ser construdos de material resistente ao fogo e de maneira que facilite a limpeza e no provoque centelha por atrito de sapatos ou ferramentas; b) as passagens e portas sero providas de soleiras ou rampas com pelo menos 0,15m (quinze centmetros) de desnvel, ou valetas abertas e cobertas com grade de ao com escoamento para local seguro; c) dever ter instalao eltrica apropriada prova de exploso, conforme recomendaes da Norma Regulamentadora - NR 10; d) dever ser ventilada, de preferncia com ventilao natural; e) dever ter sistema de combate a incndio com extintores apropriados, prximo porta de acesso; f) nas portas de acesso, dever estar escrito de forma bem visvel "Inflamvel" e "No Fume".

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20.2.15 Os compartimentos e armrios usados para armazenamento de combustveis inflamveis, localizados no interior de salas, devero ser construdos de chapas metlicas e demarcados com dizeres bem visveis "Inflamvel". 20.2.16 O armazenamento de lquidos inflamveis da Classe I, em tambores com capacidade at 250 (duzentos e cinqenta) litros, dever ser feito em lotes de no mximo 100 (cem) tambores. 20.2.16.1 Os lotes a que se refere o item 20.2.16, que possuam no mnimo 30 (trinta) e no mximo 100 (cem) tambores, devero estar distanciados, no mnimo, 20,00m (vinte metros) de edifcios ou limites de propriedade. 20.2.16.2 Quando houver mais de um lote, os lotes existentes devero estar distanciados entre si, de no mnimo 15,00m (quinze metros). 20.2.16.3 Dever existir letreiro com dizeres "No Fume" e "Inflamvel" em todas as vias de acesso ao local de armazenagem. 20.2.17 Nos locais de descarga de lquidos inflamveis, dever existir fio terra apropriado, conforme recomendaes da Norma Regulamentadora - NR 10, para se descarregar a energia esttica dos carros transportadores, antes de efetuar a descarga do lquido inflamvel. 20.2.17.1 A descarga deve se efetuar com o carro transportador ligado terra. 20.2.18. Todo equipamento eltrico para manusear lquidos inflamveis dever ser especial, prova de exploso, conforme recomendaes da Norma Regulamentadora NR 10.

20.3. Gases Liquefeitos de Petrleo - GLP. 20.3.1 Para efeito desta Norma Regulamentadora, fica definido como Gs Liquefeito de Petrleo - GLP o produto constitudo, predominantemente, pelo hidrocarboneto propano, propeno, butano e buteno. 20.3.2 Os recipientes estacionrios, com mais de 250 (duzentos e cinqenta) litros de capacidade, para armazenamento de GLP sero construdos segundo normas tcnicas oficiais vigentes no Pas.

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20.3.2.1 A capacidade mxima permitida para cada recipiente de armazenagem de GLP, ser de 115.000 (cento e quinze mil) litros, salvo instalaes de refinaria, terminal de distribuio ou terminal porturio. 20.3.3 Cada recipiente de armazenagem de GLP dever ter uma placa metlica, que dever ficar visvel depois de instalada, com os seguintes dados escritos de modo indelvel: a) indicao da norma ou cdigo de construo; b) as marcas exigidas pela norma ou cdigo de construo; c) indicao no caso afirmativo, se o recipiente foi construdo para instalao subterrnea; d) identificao do fabricante; e) capacidade do recipiente em litros; f) presso de trabalho; g) identificao da tenso de vapor a 38C (trinta e oito graus centgrados) que seja admitida para os produtos a serem armazenados no recipiente; h) identificao da rea da superfcie externa, em m2 (metros quadrados). 20.3.4 Todas as vlvulas diretamente conectadas no recipiente de armazenagem devero ter uma presso de trabalho mnima de 18 Kg/cm2. 20.3.4.. Todas as vlvulas e acessrios usados nas instalaes de GLP sero de material e construo apropriados para tal finalidade e no podero ser construdos de ferro fundido. 20.3.5 Todas as ligaes ao recipiente, com exceo das destinadas s vlvulas de segurana e medidores de nvel de lquido, ou as aberturas tamponadas, devero ter vlvula de fechamento rpido prximo ao recipiente. 20.3.6 As conexes para enchimento, retirada e para utilizao do GLP devero ter vlvula de reteno ou vlvula de excesso de fluxo. 20.3.7 Todos os recipientes de armazenagem de GLP sero equipados com vlvulas de segurana.18

20.3.7.1 As descargas das vlvulas de segurana sero afastadas no mnimo 3,00m (trs metros) da abertura de edificaes situadas em nvel inferior descarga. 20.3.7.2 A descarga ser atravs de tubulao vertical, com o mnimo de 2,50m (dois metros e cinqenta centmetros) de altura acima do recipiente, ou do solo quando o recipiente for enterrado. 20.3.8 Os recipientes de armazenagem de GLP devero obedecer aos seguintes distanciamentos: 20.3.8.1 Recipientes de 500 (quinhentos) a 8.000 (oito mil) litros devero estar distanciados entre si de no mnimo 1,00m (um metro). 20.3.8.2 Recipientes acima de 8.000 (oito mil) litros devero estar distanciados entre si de no mnimo 1,50m (um metro e cinqenta centmetros). 20.3.8.3 Os recipientes com mais de 500 (quinhentos) litros devero estar separados de edificaes e divisa de outra propriedade segundo a Tabela D: TABELA DCAPACIDADE DE RECIPIENTE (C) de 500 a 2.000 de 2.000 a 8.000 acima de 8.000 AFASTAMENTO MNIMO (M) 3,0 7,5 15,0

20.3.8.4 Deve ser mantido um afastamento mnimo de 6,00 (seis metros) entre recipientes de armazenamento de GLP e qualquer outro recipiente que contenha lquidos inflamveis. 20.3.9 No permitida a instalao de recipientes de armazenamento de GLP, sobre laje de forro ou terrao de edificaes, inclusive de edificaes subterrneas. 20.3.10 Os recipientes de armazenagem de GLP sero devidamente ligados terra conforme recomendaes da Norma Regulamentadora - NR 10. 20.3.11 Os recipientes de armazenagem de GLP enterrados no podero ser instalados sob edificaes.

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20.3.12 As tomadas de descarga de veculo, para o enchimento do recipiente de armazenamento de GLP, devero ter os seguintes afastamentos: a) 3,00m (trs metros) das vias pblicas; b) 7,50m (sete metros e cinqenta centmetros) das edificaes e divisas de propriedades que possam ser edificadas; c) 3,00m (trs metros) das edificaes das bombas e compressores para a descarga. 20.3.13 A rea de armazenagem de GLP, incluindo a tomada de descarga e os seus aparelhos, ser delimitada por um alambrado de material vazado que permita boa ventilao e de altura mnima de 1,80m (um metro e oitenta centmetros). 20.3.13.1 Para recipiente de armazenamento de GLP enterrado, dispensvel a delimitao de rea atravs de alambrado. 20.3.13.2 O distanciamento do alambrado dos recipientes dever obedecer aos distanciamentos da Tabela E: TABELA ECAPACIDADE DE RECIPIENTE (C) at 2.000 de 2.000 a 8.000 acima de 8.000 DISTNCIA MNIMA ENTRE O ALAMBRADO E O RECIPIENTE (M) 1,5 3,0 7,5

20.3.13.3 O alambrado deve distar no mnimo 3,00m (trs metros) da edificao de bombas ou compressores, e 1,50m (um metro e cinqenta centmetros) da tomada de descarga. 20.3.13.4 No alambrado, devero ser colocadas placas com dizeres "Proibido Fumar" e "Inflamvel" de forma visvel. 20.3.13.5 Devero ser colocados extintores de incndio e outros equipamentos de combate a incndio, quando for o caso, junto ao alambrado. 20.3.14 Os recipientes transportveis para armazenamento de GLP sero construdos segundo normas tcnicas oficiais vigentes no Pas.20

20.3.15 No permitida a instalao de recipientes transportveis, com capacidade acima de 40 (quarenta) litros, dentro de edificaes. 20.3.15.1.Para o disposto no item 20.3.15, excetuam-se as instalaes para fins industriais, que devero obedecer s normas tcnicas oficiais vigentes no Pas. 20.3.16 O GLP no poder ser canalizado na sua fase lquida dentro de edificao, salvo se a edificao for construda com as caractersticas necessrias, e exclusivamente para tal finalidade. 20.3.17. O GLP canalizado no interior de edificaes no dever ter presso superior a 1,5 kg/cm2. 20.4 Outros gases inflamveis. 20.4.1 Aplicam-se a outros gases inflamveis, os itens relativos a Gases Liquefeitos de Petrleo - GLP, exceo de 20.3.1 e 20.3.4.

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Origem e Processamento do PetrleoO petrleo foi inicialmente empregado como frmaco no tratamento de animais e era recolhido de terrenos pantanosos nos quais se acumulava na forma de um leo denso de cor verde escuro. As principais teorias sobre a origem do petrleo so: a teoria da origem orgnica (vegetal e animal) e a da origem inorgnica. De acordo com a teoria orgnica vegetal, o petrleo teria sido formado a partir do carvo fssil, ou seja, por meio de uma destilao lenta, facilitada pela gua do mar, por plantas, algas unicelulares conservadas submersas nos mares quentes durante a era mesozica ou perodo cretceo. Essa teoria seria confirmada pela presena de impresses de algas e de outros seres vivos conservadas nas rochas que contm o petrleo. Segundo a teoria orgnica animal o petrleo teve sua origem no perodo cretceo, mediante a decomposio de organismos animais, especialmente animais marinhos nas camadas sedimentares sujeitos presso e temperaturas elevadas. A decomposio teria sido facilitada pela ao de microorganismos. De acordo com essa teoria, a gordura animal teria se decomposto gerando os hidrocarbonetos. A teoria inorgnica explica que o petrleo teria sido formado por diversas aes: aes vulcnicas, ao do cido carbnico e hidrognico sobre os metais, ao da gua sobre carbonetos metlicos formando os diversos tipos de hidrocarbonetos que compem o petrleo. Essas teorias tm sido sustentadas por comprovaes cientficas, mas observa-se que cada uma delas mais adequada para determinado tipo de petrleo. Isso explica as diferentes composies do petrleo encontradas em diferentes regies do mundo. O petrleo bruto encontrado basicamente em dois tipos de rochas: as calcrias e as arenosas, no caso das rochas calcrias o petrleo est confinado em grandes cavidades originadas pelo enrugamento da crosta terrestre durante seu esfriamento, no caso das rochas arenosas o petrleo est absorvido nas porosidades. possvel encontrar petrleo em profundidades que variam de 500 5000 metros.

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Figura 1 Reservatrio de Petrleo

Os fatores que influenciam a ocorrncia do petrleo so: a existncia de rochas geradoras que contenham matria prima que se transforma em petrleo, presena de rochas reservatrio que possuam porosidade capaz de armazenar o leo e presena de rocha impermevel que possibilite o acmulo. O petrleo ocorre na fase gasosa (C1 a C4) lquida ( C5 C29 ) e slida ( C30 ou mais ) . A produo do petrleo passa por vrias etapas: descoberta do reservatrio, explorao do campo de petrleo, produo e abandono. O petrleo pode ocorrer tanto nos continentes (produo on-shore) quanto no fundo dos oceanos (produo off-shore). O princpio de construo e operao dos equipamentos de produo basicamente o mesmo acrescentando a necessidade de montagem das plataformas e uso de tecnologia especfica para perfurar o poo sob as guas em grandes profundidades.Afigura 2 ilustra um sistema de perfurao de um poo de petrleo.

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Figura 2 Perfurao do poo do Petrleo

1. torre de perfurao. 2. motor de acionamento da mesa rotativa. 3. tubulao de sustentao do furo de passagem do petrleo bruto. 4. orifcio de sada da lama na broca de perfurao. 5. cabo de ao para extrao da sonda e colocao da tubulao de sustentao. 6. tubulao de transporte da lama. 7. mesa rotativa. 8. tubulao de retorno da lama. 9. bomba de circulao da lama. 10. sonda rotativa. 11. broca de perfurao com coroa diamantada. 12. tanque para decantao da lama. O Petrleo uma mistura de vrios tipos de hidrocarbonetos e na forma bruta no tem aplicao. Torna-se necessrio processa-lo, a fim de obter seus. Para cada aplicao so necessrias caractersticas especficas e graas aos diferentes pontos de ebulio dos hidrocarbonetos possvel separar e processar o petrleo possibilitando os diversos usos que conhecemos.

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A Tabela 1 apresenta a faixa de ebulio dos principais derivados do petrleo e suas aplicaes.Tabela 1- faixa de ebulio dos principais derivados do petrleoFrao do Petrleo Frmula dos hidrocarbonetos presentes CH4 C4H10 C5H12 C12H26 C12H26 C16H34 C15H32 C18H38 C17H36 C20H42 partir de C20H42 Faixa de ebulio [ C] Aplicaes

Gs de petrleo Gasolina Querosene leo combustvel leo lubrificante Resduo

At 20 40 200 175 320 230 350 acima de 350

Combustvel domstico e industrial Combustvel solvente Iluminao combustvel para avies e leo diesel Aquecimento industrial Lubrificao Asfalto para pavimentao e parafina

O petrleo pode ser encontrado nas cores preto castanho ou esverdeado e quanto densidade classifica se em pesado, mdio e leve. O grau API8 utilizado como medida de densidade, quanto maior o grau API, menor a densidade.O grau API obtido partir da seguinte expresso: API = ( 141,5 / (g/cm3)) 131,5 O seguinte critrio utilizado para classificao da densidade Petrleo Pesado se: API < 20 Petrleo Mdio se: 20 < API < 30 Petrleo Leve se: API >30 Exemplo 1 API da gua; = 1(g/cm3) API da gua = (141,5 1 / 1(g/cm3)) 131,5 API da gua = 10 API Exemplo 3 API do petrleo com = 0,91 (g/cm3) API = (141,5 1 / 0,91(g/cm3)) 131,5 API = 24 API Exemplo 2 API do petrleo com = 0,88 (g/cm3) API = (141,5 1 / 0,87(g/cm3)) 131,5 API = 31 API Exemplo 4 API do petrleo com = 0,94 (g/cm3) API = ( 141,5 1 / 0,94(g/cm3)) 131,5 API = 19 API

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American Petroleun Institute

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O petrleo leve o tipo mais valorizado, pois a partir dele possvel obter produtos de maior valor comercial como, por exemplo, as gasolinas de alto valor de octanagem. No Brasil o petrleo da Bacia de Campos apresenta API entre 20 e 30. As propriedades do petrleo dependem da sua origem e da sua composio. Pode se classificar tambm o petrleo quanto a sua base. Base Parafnica: compostos basicamente por alcanos (at 90%). Aps a destilao apresentam resduos de substancias cerceas contendo membros da srie parafnica. Produzem gasolina de baixo Nmero de Octano; querosene de alta qualidade; leo diesel de boas caractersticas de combusto, leos lubrificantes de alto ndice de viscosidade, resduos de elevada porcentagem de parafina. Base Aromtica: apresentam, alm dos alcanos, 25 30 % de hidrocarbonetos aromticos, ou seja, derivados da cadeia do benzeno. Base Naftnica: contm, alm dos alcanos, 15 25 % de cicloalcanos, tambm denominados hidrocarbonetos naftnicos . Apresentam em sua destilao, um resduo asfltico. Produzem gasolina de alto Nmero de Octano; leos lubrificantes de baixo ponto de fluidez; leos lubrificantes de baixo ndice de viscosidade e resduos asfltico. O processamento do petrleo ocorre nas refinarias e se d em diversas etapas de acordo com o tipo de derivado que se requer. Os tipos clssicos de Unidades de Processamento para obteno de combustveis e outros derivados so: Destilao Primria; Destilao a Vcuo; Visco-reduo; Craqueamento Trmico; Craqueamento Cataltico; Hidrocraqueamento.Figura 3 Esquema do processo de destilao do petrleo

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Destilao Atmosfrica: processo que separa por meio de vaporizao e condensao simultneas, componentes de uma mistura cujos pontos de ebulio sejam diferentes.

Destilao a Vcuo: destilao sob presso reduzida. A temperatura de ebulio , portanto reduzida suficientemente para evitar a decomposio ou craqueamento do material destilado.

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Visco-reduo: um tipo de craqueamento realizado a baixas temperaturas cuja finalidade a reduo da viscosidade dos leos combustveis para aumentar o rendimento na produo de leo diesel bem como para posterior craqueamento para produo da gasolina. Craqueamento Trmico: processo para converso de leo pesado em hidrocarbonetos de baixo ponto de ebulio, geralmente gasolinas, pela aplicao de calor. Craqueamento Cataltico: um processo que ocorre num reator em que a carga obtida da destilao devidamente aquecida e vaporizada entra em contato com um catalisador fluido (geralmente na forma de p muito fino). Este catalisador acelera as reaes qumicas pelas quais se obtm os gasleos craqueados, pesados e leves. Hidrocraqueamento: neste processo o catalisador utilizado granulado e fica disposto em camadas num leito esttico. A carga a ser processada aquecida vaporizada e injetada juntamente com uma corrente de hidrognio para o interior do reator e sai na forma de vapor craqueado.

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Figura 4 Esquema de Instalao de uma Refinaria

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A Petrobras possui 14 refinarias localizadas entre os principais centros de produo e consumo como mostra a figura 5. Geralmente o petrleo transportado dos poos s refinarias por meio de oleodutos. J os produtos derivados so transportados predominantemente por meio rodovirio at os centros de consumo. Exceto no caso da gs natural cujo transporte feito predominantemente por gasodutos, alis isto apontado como uma das barreiras no disseminao do uso do gs natural, pois os investimentos para expandir a malhas de distribuio so muito altos. Uma das solues o uso dos gasodutos virtuais .Esses reservatrios transportados por caminhes possibilitariam o desenvolvimento do mercado do gs em diversas regies justificando posteriormente a construo dos gasodutos.

Figura 5 Localizao da Refinarias da Petrobras

Fonte: Petrobras, 2003.

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Combustveis e CombustoCombustvel definido tecnicamente pela Norma Regulamentadora NR20 como todo produto que possua ponto de fulgor igual ou superior a 70C (setenta graus centgrados) e inferior a 93,3C (noventa e trs graus e trs dcimos de graus centgrados). De forma mais simples, combustvel poderia ser definido como qualquer substncia que reaja quimicamente liberando calor, porm existem diversas restries tcnicas ambientais e comerciais no uso dos combustveis, assim podemos ainda citar uma terceira definio para combustvel : substncia de fcil obteno que reaja facilmente com o ar atmosfrico liberando grande quantidade de calor facilmente controlvel. Normalmente um material considerado combustvel apresenta em sua composio carbono e hidrognio. Alguns combustveis podem conter indesejavelmente enxofre, oxignio e nitrognio. A combusto do enxofre produz SO2 e SO3. Estas substncias em contato com gua produzem cidos sulfurosos e sulfricos respectivamente. Assim, alm de substncias txicas formam se substncias corrosivas. O oxignio presente num combustvel considerado j ligado ao hidrognio e dessa forma provoca uma queda na quantidade de calor liberada, uma vez que a ligao que a ligao que promoveria essa liberao de calor j est estabelecida. Essa ligao (oxignio hidrognio) produz a chamada gua ligada e expressa a quantidade de hidrognio que no est disponvel para sofre combusto e liberar energia. O nitrognio presente no combustvel em condies normais de combusto no apresenta reao com o oxignio, normalmente ele sai na forma de N2. Nos motores de combusto interna, dependendo das condies de operao do motor e da relao ar combustvel pode ocorrer um aumento na temperatura dentro da cmara de combusto, nessas condies pode ocorrer a oxidao do nitrognio formando os xidos de nitrognio NO e NO3 genericamente denominados NOX. A reao de combusto em que os tomos de carbono e hidrognio presentes no combustvel combinam se com o oxignio simplesmente uma reorganizao das ligaes presentes, envolvendo os eltrons das camadas mais externas desses tomos. Como a combusto uma oxidao que se d em alta temperatura, h necessidade de que se tenha uma energia de ativao para que o processo possa iniciar. O ncleo dos tomos envolvidos na combusto no sofrem qualquer tipo de alterao diante das temperaturas desenvolvidas. Como no ncleo que se tem as maiores energias de31

interao entre as partculas (um milho de vezes maior que as desenvolvidas nos eltrons) podemos concluir que uma pequena parcela de energia convertida em calor. Nos motores de ignio por centelha (ciclo Otto) a energia inicial para o processo de combusto fornecida pelo sistema de ignio, nos motores de ignio espontnea (ciclo Diesel) o calor necessrio para iniciar a combusto se d pelo aquecimento do ar durante o tempo de compresso. A combusto de um modo geral ocorre na fase gasosa, para o caso dos combustveis lquidos, deve haver uma evaporao do mesmo para que a reao ocorra. As principais reaes durante o processo de combusto so: C + O2 (g) H2 (g) + O2 (g) H2 (g) + O2 (g) S (s) + O2 (g) S (s) + 3/2 O2 (g) CO2 (g) H2O ( vapor ) H20 ( lquida ) SO2 ( g ) SO3 ( g )

Se a quantidade de oxignio disponvel para a combusto for insuficiente para a reao podem ocorrer as seguintes reaes C + O2 (g) CO (g)

C + CO2 (g) 2 CO (g) Esta ltima reao endotrmica, portanto parte da energia produzida na combusto ser desperdiada. Se for adicionado mais oxignio ao processo possvel ocorrer a seguinte reao: CO (g) + O2 (g) CO2

Conforme visto anteriormente quando os hidrocarbonetos reagem com o oxignio, so formados dixido de carbono e gua:combustvel + oxignio dixido de carbono + gua.

Esse processo denominado combusto completa.

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A gasolina, por exemplo, um combustvel obtido a partir do petrleo, constitudo de uma mistura de hidrocarbonetos dos quais o mais importante o octano, cuja frmula C8H18. Sua combusto pode ser representada simplificadamente pela equao qumica:C8H18(l) + 25/2 O2(g) 8 CO2(g) + 9 H2O(g) + 1302,7 kcal.

A equao anterior mostra que a queima de um mol de octano produz 1302,7 kcal de energia. O butano, componente do Gs Liqefeito de Petrleo (GLP), tambm derivado do petrleo. A equao que representa a sua queima :C4H10(g) + 13/2 O2(g) 4 CO2(g) + 5 H2O(g) + 688 kcal.

O metano, componente do gs natural, um outro exemplo de combustvel utilizado nas indstrias, comrcios, residncias e veculos.CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(g) + 212,8 kcal.

Um combustvel que visto como substituto da gasolina e de outros derivados do petrleo o etanol ou lcool etlico. C2H5OH(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + 326,7 kcal. Estas combustes produzem milhes de toneladas de dixido de carbono que so lanados a cada ano na atmosfera, o que contribui para o agravamento do "efeito estufa".

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Combustveis e emissesOs combustveis derivados do petrleo (diesel, gasolina) so considerados tradicionais e constituem cadeias de hidrocarbonetos. Como vimos anteriormente, no processo de combusto esses hidrocarbonetos so oxidados e os resultados dessa reao constituem se basicamente de Dixido de Enxofre e gua (combusto ideal). A emisso de Dixido Enxofre durante muito tempo no era motivo de preocupao uma vez que este gs no txico. Porm pesquisas tm comprovado a associao das emisses deste gs com o aumento da temperatura mdia da Terra pela acentuao do Efeito Estufa. Alm disso, a combusto no ocorre de forma ideal, no processo de combusto formam se gases poluentes como, por exemplo, o Monxido de Carbono, Hidrocarboneto no queimado, xidos de Nitrognio, xidos de Enxofre entre outros. Diversos fatores influenciam na quantidade de emisses, dentre esses fatores podemos destacar: o projeto do motor, a manuteno, os hbitos do condutor e a qualidade do combustvel. Quando a quantidade de ar limitada durante a queima do combustvel, pode no haver oxignio suficiente para converter carbono em dixido de carbono, o carbono pode ser convertido em monxido de carbono (CO). Quando isso ocorre a combusto denominada incompleta.

Por exemplo: 2 CH4(g) + 3 O2(g) 2 CO(g) + 4 H2O(g).

O monxido de carbono um gs extremamente txico, que reduz a capacidade da hemoglobina em transportar oxignio. um gs incolor e inodoro, dificilmente percebemos a sua presena. Portanto, importante que durante a queima de um combustvel, haja ar suficiente para promover a combusto completa. Caso a quantidade do ar seja extremamente baixa, produz-se apenas minsculas partculas slidas de carvo, conhecidas por fuligem:CH4(g) + O2(g) C(s) + 2 H2O(g).

Para evitar a ocorrncia de combusto incompleta, necessrio que os motores e seus sistemas estejam bem ajustados.34

O tipo de combusto que ocorre pode ser relacionado com a cor da chama: por exemplo, o gs de cozinha sofre combusto completa quando a chama azul e limpa, isto , sem fuligem; no entanto, a queima da parafina (material que tambm uma mistura de hidrocarbonetos) numa vela acesa parcial, resultando numa chama amarela e fuliginosa. O monxido de carbono e a fuligem so dois exemplos de produtos indesejveis formados na queima de combustveis. H outros - por exemplo, muitos combustveis contm enxofre, que convertido em dixido de enxofre quando ocorre a combusto.S + O2 SO2

O dixido de enxofre um dos poluentes responsveis pela precipitao cida. Combustveis diferentes apresentam propriedades distintas. Assim, devem ser consideradas as vantagens e desvantagens de cada um e analisadas questes como quantidade de calor produzido, custo, segurana, condies de armazenamento e transporte, emisso de poluentes, etc.

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PropriedadesO usurio espera que o motor do seu veculo tenha partida fcil e imediata, que possa deslocar o veculo imediatamente de maneira suave e com rpida acelerao aps a partida, que depois de aquecido, o motor funcione de maneira suave e constante no intenso trafego urbano e nas estradas sob todas as possveis combinaes de clima.Tudo isso, mesmo que o motor tenha ficado parado por horas ou dias. De uma maneira geral deseja-se um motor econmico e que necessite o mnimo possvel de reparaes. Grande parte dessas expectativas atendida pela qualidade do combustvel utilizado seja a gasolina, lcool, diesel ou gs natural. As propriedades principais que influem sobre estas expectativas so: volatilidade, presso de vapor, resistncia detonao, resistncia formao de goma, teor de enxofre, etc. O combustvel adequado para os veculos com motores de combusto interna deve apresentar as seguintes caractersticas: Entrar em combusto de forma homognea e progressiva sem detonar, de forma a

aumentar o rendimento do motor sem ocasionar danos; Vaporizar-se completamente no interior da cmara de combusto, para que

possa queimar-se completamente sem formar resduos; Vaporizar-se suficientemente com o motor frio, de forma a enviar para o motor a

quantidade necessria para partir sem nenhuma dificuldade; No vaporizar-se excessivamente, antes de alcanar o sistema de injeo de

forma a no acarretar problemas operacionais ao sistema de alimentao, que possam acarretar interrupo do fluxo. No produzir resduos aps combusto nem depsitos por oxidao para evitar

entupimentos e danos s peas do motor; Apresentar aspecto lmpido indicando ausncia de gua, depsitos ou de

alteraes de cor; No ser corrosivo para evitar desgastes do motor; No formar poluentes durante a queima para no produzir danos ambientais; Oferecer segurana no manuseio e baixo teor de produtos txicos.

Estudaremos a seguir cada uma das propriedades exigidas dos diversos combustveis.

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Poder Calorfico O Poder Calorfico uma propriedade que representa a quantidade de calor liberada durante a combusto de uma determinada quantidade de combustvel. Durante o processo de combusto nos motores de combusto interna, tanto a gua presente no combustvel quanto gua formada pela oxidao do hidrognio so vaporizadas, dessa forma parte do calor absorvida pela vaporizao da gua. Por esse motivo o Poder Calorfico classificado em Poder Calorfico Superior (PCS) e Poder Calorfico Inferior (PCI). Para compreendermos o conceito , velamos como ocorre o processo: os gases resultante da combusto so denominados fumos e se as condies de presso e temperatura forem suficientes para manter a gua no estado lquido os fumos estaro isentos de vapor e dessa forma so denominados fumos em base seca, se as condies de presso e temperatura proporcionarem condies favorveis a vaporizao da gua os fumos contero vapor e sero denominados fumos em base mida, normalmente esta condio ocorre nos motores de combusto interna . O PCS o calor total liberado por uma determinada quantidade de combustvel quando se tem os fumos em base seca, ou seja, no houve utilizao de parte do calor gerado para vaporizar a gua. O PCI o calor liberado por uma determinada quantidade de combustvel, menos a quantidade de calor empregada para vaporizao da gua na formao de fumos de base mida. A Tabela 2 mostra os valores do Poder Calorfico dos principais tipos de combustveis.Tabela 2 Poder Calorfico dos Principais Combustveis Combustvel Gs Liquefeito do Petrleo Gasolina sem lcool Gasolina com 20% de lcool Querosene leo Diesel Etanol lcool Combustvel Metanol Metano Propano Butano Acetileno Hidrognio Poder Calorfico KJ/kg Kcal/kg 11 730 49 030 11 220 46 900 9 700 40 546 10 800 45 144 10 730 44 581 7 090 29 636 6 507 27 200 5 311 22 200 12 900 53 922 11 950 49 951 11 800 49 324 9 800 40 964 28 900 120 802

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A quantidade de calor produzida durante a queima de um combustvel pode ser medida experimentalmente, realizando-se a reao num aparelho chamado calormetro. O calormetro composto pelas seguintes partes: Bomba calorimtrica: recipiente de ao inoxidvel, de paredes resistentes e tampa rosquevel. Na tampa existem vlvulas para entrada de O2 e para sada dos gases aps a combusto. Na tampa tambm h eletrodos para o circuito eltrico. Dentro da bomba, fica suspenso um pequeno recipiente (feito de ao inoxidvel, quartzo, platina, etc.) que contm a amostra de combustvel. Recipiente calorimtrico: recipiente metlico, cromado ou de ao inoxidvel dentro do qual se coloca sempre a mesma quantidade de gua na qual se submerge a bomba, um agitador e um termmetro. Recipiente exterior: recipiente de dupla parede entre as quais h gua ou um isolante trmico slido. Nele colocado o recipiente calorimtrico sobre suportes isolantes. Possui tampa com orifcios que permitem a passagem do termmetro, agitador e condutores eltricos. Sistema Eltrico: utilizado para iniciar a queima do combustvel da seguinte maneira: um fio fino de ferro aquecido pela passagem da corrente eltrica. O fio entra em combusto e inicia a queima da amostra. Termmetro: dois tipos de termmetros podem ser utilizados: termmetro com graduao entre 20 e 35 C e divises de 0,02 C, ou termmetro de Beckmann, que possui bulbo grande, capilar muito fino, com depsito suplementar de mercrio na parte superior, escala de 5 C e divises de 0,01 C que permite apenas a leitura de diferena de temperatura.Figura 6 Calormetro

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O princpio em que se baseia o funcionamento do calormetro o seguinte: a reao qumica libera energia trmica, que aquece a gua. A variao da temperatura sofrida pela gua depende tanto da quantidade de calor liberada na combusto como da massa de gua presente no calormetro. O calor pode ser medido em caloria, que por definio a quantidade de energia necessria para que um grama de gua tenha sua temperatura aumentada de 1C. Portanto conhecendo-se a massa de gua presente no calormetro e sua variao de temperatura, possvel determinar a quantidade de energia liberada durante a queima do combustvel. O exemplo mostra como isso pode ser feito. 1 cal x cal eleva de 1C a temperatura de eleva de 1C a temperatura de 1g de gua 210 g de gua

1 cal x

=

1g 210g

x = 210 g x 1 cal 1g

x = 210 cal

Se durante o experimento, a variao de temperatura da gua foi de 60C, a quantidade de calor liberada durante a reao foi 60 vezes superior ao calculado anteriormente. 210 cal provoca em 210 g de gua a variao de temperatura de 1C y cal provoca em 210 g de gua a variao de temperatura de 60C

210 cal y

=

1C 60C

y = 60 C x 210 cal 1C

y = 12600 cal

quantidade de calor liberada por unidade de massa (grama) de combustvel chamamos poder calorfico. Quanto maior o poder calorfico, maior a fora de expanso dos gases que deslocam o mbolo no motor, maior a eficincia do combustvel.

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Densidade A densidade a medida da quantidade de massa contida em determinado volume de combustvel, esta propriedade pode ser utilizada para avaliar se o combustvel est contaminado. O leo diesel, por exemplo, possui densidade de 0,82 0,87 g/cm3, se estiver misturado com solvente que normalmente possui densidade menor , esta medida diminuir. A mesma anlise pode ser feita para a gasolina e para o lcool. Volatilidade A volatilidade pode ser entendida como a facilidade que o combustvel tem para evaporar, uma propriedade extremamente importante, uma vez que o processo de combusto se d em meio gasoso. Nos motores ciclo Otto, o combustvel transferido do tanque para a linha de alimentao e da para o sistema de alimentao onde se mistura com o ar e passa para dentro da cmara de combusto. Na gasolina esto presentes centenas de compostos, cada qual com um ponto de ebulio. A vaporizao em local imprprio pode dificultar o funcionamento do sistema. Para determinar a volatilidade das gasolinas so utilizadas as seguintes propriedades: presso de vapor Reid e curva de destilao. A curva de destilao d uma idia da volatilidade da gasolina em toda a faixa de destilao, j a presso de vapor Reid um bom indicativo da volatilidade da poro mais leve da gasolina, isto , dos compostos mais volteis. A curva de destilao pode ser representada por trs pontos T10, T50 e T90 correspondentes s temperaturas de 65C 120C e 190 C. Isso indica que nessas temperaturas, respectivamente ocorre a vaporizao de 10%, 50% e 90% do volume inicial da gasolina. Estas temperaturas caracterizam a volatilidade das fraes leves, mdias e pesadas presentes no combustvel. Essas fraes, por sua vez, tm efeito sobre diferentes regimes de operao do motor. A volatilidade das fraes leves tem influncia tanto sobre a partida a frio, como sobre partida a quente, podendo causar o bloqueio do sistema de alimentao quando a volatilidade for excessiva. As perdas por evaporao tambm so fortemente influenciadas pela volatilidade das fraes leves. A volatilidade das fraes mdias da gasolina tem influncia direta sobre seu comportamento durante o perodo de aquecimento, resposta acelerao, economia de combustvel em pequenos deslocamentos. A poro mais pesada da gasolina responsvel pela economia de combustvel com o motor quente. As fraes pesadas so, no entanto, de combusto mais difcil e podem contribuir para a formao de depsitos de carbono ou de resduos da gasolina oxidada, que se transformam em uma goma nas vlvulas de admisso e cmara de combusto e40

podem tambm causar o recobrimento das velas de ignio, impedindo a formao de centelha. A m qualidade da queima tambm provocar a diluio do lubrificante por combustvel no queimado. O depsito excessivo nas vlvulas acarretar em aumento de emisses, perda de potncia e, em casos extremos, danos mecnicos ao motor. O depsito na cmara de combusto provoca um aumento na taxa de compresso e consequentemente a detonao. Evidentemente a volatilidade em toda a faixa de destilao da gasolina deve ser equilibrada, de forma a proporcionar um desempenho adequado em todas as condies de utilizao do motor. Este desempenho adequado denominado dirigibilidade, que nada mais do que fazer com que o motor corresponda s expectativas do motorista em todas as condies de funcionamento seja na partida a frio, a quente, numa acelerao brusca, no consumo dentro da cidade ou em estrada. Por outro lado, excessiva volatilidade pode resultar na formao de bolhas de vapor de gasolina no sistema de alimentao (tamponamento vapor lock) e interromper o fluxo de combustvel com conseqente parada do motor. A volatilidade do combustvel deve ser medida pelo ensaio de destilao ASTM D86/67 que consiste na evaporao controlada e recuperao das fraes. No mnimo devem ser recuperados: 10% a 65C; 50% a 120C e 90% a 190C. O Ponto Final de Evaporao (PFE) deve ser 220C mximo e o resduo de destilao 1% do volume, no mximo 2%. Os seguintes itens so influenciados por essa propriedade: Partida a Frio: Em baixas temperaturas h dificuldade para a evaporao satisfatria da gasolina o que resulta em mistura insuficiente para o motor. A presena do leo diesel misturado na gasolina (para baixar o custo) faz o mesmo efeito. Para garantir fceis partidas so especificadas as temperaturas nas quais 10% e 50% da gasolina sejam evaporados. Operao Normal: Depois da partida, o motor necessita de um perodo de aquecimento para funcionar bem. Ao ser atingida a temperatura de funcionamento, no caso da gasolina ter alta temperatura de vaporizao (ou haver presena de leo diesel), podero permanecer pequenas gotas de gasolina at o momento da ignio da mistura ar-combustvel dentro da cmara de combusto e a vaporizao completa ocorre somente durante a combusto, resultando em queima incompleta e maior formao de depsitos nos pistes. No caso de temperatura de vaporizao muito baixa, a gasolina poder ser superaquecida e neste caso o motor aspira menor quantidade de ar porque41

parte espao foi ocupada pelo vapor de combustvel. Isso resulta menor rendimento volumtrico e menor potncia desenvolvida pelo motor. Na tubulao de admisso verifica-se a presena de uma mistura de gases (ar, combustvel) e gotculas de combustvel o que faz com que a mistura no seja homognea resultando em alimentao diferente de cada cilindro. Uma mistura com gotculas fornece maior potncia devido ao melhor rendimento volumtrico do que uma mistura com vapor de gasolina superaquecido, porm a mistura com gotculas resulta em combustvel no queimado e menor rendimento trmico. Acelerao: Quando o combustvel no est totalmente vaporizado, o fluido contido na tubulao de admisso consiste em ar, combustvel vaporizado, gotculas de combustvel e formam uma pelcula de combustvel junto s paredes do coletor de admisso. Esta pelcula move-se em direo ao cilindro com uma velocidade menor do que o fluxo da mistura. Com o motor em regime constante, a mistura que chega ao cilindro dosada no sistema de alimentao. Porm quando se deseja subitamente maior acelerao a pelcula se move a uma velocidade inferior a do fluxo de ar, enquanto a mistura no chega ao cilindro a mistura ser pobre e provoca falhas no motor. Para compensar esta deficincia temporria de combustvel, o carburador tem uma bomba de pisto ou de diafragma que numa abertura sbita do acelerador, lana uma quantidade adicional de combustvel no fluxo de ar para compensar o combustvel que corre pela parede. O mesmo efeito pode ser obtido pelo sistema de injeo eletrnica. Diluio do leo lubrificante. Quando a gasolina tem componentes muito pesados, portanto de difcil evaporao, haver combustvel lquido dentro do cilindro. A gasolina lquida dissolve o lubrificante nas paredes dos cilindros e a mistura flui pelos anis para o crter do motor. As conseqncias so: reduo da pelcula lubrificante sobre as paredes dos cilindros e reduo da viscosidade do leo do motor com potencial para aumento de desgaste dos cilindros, mancais e outros componentes. Para reduzir essas dificuldades ao mnimo, controla-se o final da destilao e a temperatura referente recuperao de 90%. O Grfico 5 apresenta a curva de destilao caracterstica da gasolina.

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Grfico 5 Curva de Destilao da Gasolina

Curva de Destilao da Gasolina250 Temperatura C 200 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % Evaporada % Evaporada

InflamabilidadeNos motores de combusto interna, alm do controle da entrada de combustvel e ar, necessrio fornecer uma determinada quantidade de energia para que a combusto se inicie. Esta energia fornecida mistura na forma de uma centelha na vela de ignio para os motores ciclo Otto. J nos motores ciclo Diesel o calor necessrio para iniciar a combusto obtido no momento da compresso do ar no cilindro. O comportamento de uma mistura ar combustvel em contato com uma fonte de calor pode ser descrito atravs do ponto de ebulio, ponto de fulgor, ponto de combusto e ponto de ignio. O Ponto de Ebulio corresponde temperatura na qual as molculas de um lquido iniciam uma agitao intensa. O Ponto de Fulgor corresponde temperatura na qual o combustvel se vaporiza em quantidade suficiente para que seu vapor, em mistura com o ar, possa inflamar se instantaneamente pela aproximao de uma chama. O Ponto de Combusto corresponde temperatura na qual os vapores do combustvel queimam em contato com uma chama e continuam a queimar na ausncia desta, pois a vaporizao se d em quantidade suficiente para alimentar a combusto. O Ponto de Ignio a temperatura na qual um combustvel se inflama mesmo sem a presena de chama. A Tabela 3 apresenta o Ponto de Ebulio, o Ponto de Fulgor e o Ponto de Ignio de Alguns Combustveis.

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Tabela 3 Ponto de Ebulio, o Ponto de Fulgor e o Ponto de Ignio.Combustvel Etanol ter Etlico Benzeno Tolueno Gasolina Querosene leo Combustvel Ponto de Ebulio C 78 34,6 80 111 40-200 175-320 230-350 Ponto de Fulgor C 13 -45 -11 4 -43 45 66 Ponto de Ignio C 423 180 562 536 280 255 259

O Grfico 6 apresenta o ponto de ebulio de alguns hidrocarbonetos e mostra que quanto maior a sua massa molar, maior a temperatura de ebulio.

Grfico 6 faixa de ebulio dos principais derivados do petrleoC 250 200 150 100 50 0 -5 0 -1 0 0 -1 5 0 -2 0 016 44 72 10 0 12 8 17 0CH C 2H4

P O N T O D E E B U L I O

C 12H C 10H 22 C 9H 20 C 8H 18 C 7H 16 C 6H 14 C 5H 12 C 4H 10 C 3H6 8

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PONTO DE E B U L I O

m a s s a m o la r

Porcentagem de Resduo de Carbono o teor de resduo obtido aps a evaporao das fraes volteis do produto, submetido a aquecimento sob condies controladas. Considerando-se o produto sem aditivos, a porcentagem de resduo de carbono correlaciona-se com a quantidade de

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depsitos que podem ser deixados pelo combustvel na cmara de combusto. Valores muito altos de resduo de carbono podem tambm levar maior contaminao do leo lubrificante por fuligem. O teste consiste em aquecer uma amostra (tomada dos 10% finais de destilao), colocando-a em um bulbo de vidro a 550 C, por um tempo predeterminado. O resduo remanescente calculado como frao percentual da amostra original.

CorrosividadeO cobre um dos metais mais facilmente corrodo, por isso desenvolveu se um teste que mede a capacidade do combustvel em corroer uma lmina de cobre. A corrosividade medida na lmina de cobre informa sobre potencial de ataque corrosivo sobre o sistema de alimentao do motor (reservatrios, tubulaes, bomba de combustvel e componentes de ligas no ferrosas do sistema de combustvel).

Teor de EnxofreTodo petrleo contm compostos de enxofre sob diferentes formas e quantidades variveis conforme sua origem. Esses compostos so indesejveis por vrias razes:

Podem provocar odor desagradvel, Corroso no sistema de exausto, Alguns tipos so corrosivos em: equipamento de refinao, tanque de armazenamento e motores, Deteriorao do leo lubrificante, Inibem certos catalisadores usados nos processos de fabricao da gasolina, Agem como produtos antagnicos em relao aos compostos antidetonantes, reduzindo sua eficincia, Desgaste do motor, Durante a combusto forma xidos de enxofre que poluem a atmosfera.

Apesar das propriedades lubrificantes do enxofre, seu alto teor no combustvel indesejvel porque os xidos de enxofre (Sox) podem levar formao de cidos sulfuroso e sulfrico devido condensao de umidade. O enxofre contido no combustvel transformado em SO2 e SO3 durante o processo de combusto. O SO3 na presena de gua d origem ao cido sulfrico, produto altamente corrosivo, esta uma das razes para os lubrificantes de motores diesel conterem aditivos neutralizadores de cidos. A quantidade de enxofre contida no combustvel expressa em porcentagem de massa e limitada pelas especificaes da Agncia

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Nacional do Petrleo. No Brasil at a dcada de 90 o teor mximo de enxofre especificado era de 1,0%, porm este limite foi reduzido gradualmente de forma que o leo diesel distribudo nas regies metropolitanas tem um limite 0,2% de enxofre na sua composio.

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GasolinaA gasolina uma mistura complexa formada por vrios tipos de hidrocarbonetos (C5H12 C12H26), e o Octano (C8H18) o seu principal componente. obtida por processos de destilao, craqueamento, reformao e polimerizao que se desenvolvem nas refinarias. Entre as propriedades da gasolina podemos destacar a volatilidade que permite a vaporizao e a mistura com o ar possibilitando a combusto. A facilidade de partida e consumo satisfatrio so diretamente influenciados por esta propriedade. Se a vaporizao for lenta a partida torna se difcil, se for muito rpida poder ocorrer nas tubulaes e dutos do sistema comprometendo seu funcionamento, este efeito denominado vapor lock. Na segunda metade do sculo XX, por falta de testes cientficos e exatos, a volatilidade da gasolina era testada por um mtodo conhecido como Ensaio do Segundo Andar, que consistia em derramar uma determinada quantidade de gasolina de uma janela do segundo andar. O combustvel era considerado como insuficientemente voltil se uma determinada quantidade dessa gasolina atingisse o solo na forma lquida. Veremos a seguir as principais propriedades especificadas para a gasolina.

Presso de VaporDe uma maneira geral, a presso de vapor de um lquido voltil a presso exercida pelos vapores do mesmo, num espao confinado. No caso da gasolina, as condies de ensaio devem ser cuidadosamente estabelecidas uma vez que a presso de vapor varia com a temperatura, a quantidade de ar dissolvida e a relao de vapor para o lquido existente dentro do recipiente. A presso de vapor da gasolina quando medida a 37,8 C (100 F), em uma bomba com uma relao de ar para lquido de 4/1 conhecida como a presso de vapor Reid e expressa em kPa (abs). A presso de vapor Reid est intimamente relacionada com as caractersticas de volatilidade do produto. importante nas perdas por evaporao durante o armazenamento, transporte e manuseio. Presses de vapor elevadas e temperaturas baixas no ponto de 10% da curva de destilao resultam em facilidade de partida do motor; entretanto tambm aumentam a tendncia de tamponamento pelo vapor de

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combustvel durante a operao do motor pelo aumento da vaporizao no sistema de alimentao. Embora a presso de vapor seja um dos fatores na quantidade de vapor formado sob condies que levam ao tamponamento, no o melhor ndice desta tendncia. Considera-se atualmente mais representativa a temperatura para dar uma relao de vapor / lquido (V/L) igual a 20. Quanto mais baixa a temperatura com V/L = 20, maior a tendncia de causar o tamponamento por vapor.

Gomas e seu perodo de induoA gasolina pode conter compostos instveis que pela polimerizao podero formar depsitos de gomas ou lacas tanto durante o armazenamento como no motor. Altas temperaturas favorecem a polimerizao e formao de depsitos. A goma uma substncia resinosa que no incio permanece solvel na gasolina e depois se precipita, aumentando as condies de desgaste e obstruindo a passagem da gasolina nas tubulaes e furos calibrados dos componentes do sistema de injeo. A formao de goma reduzida com a incorporao de aditivos inibidores. O perodo de induo especifica o tempo que a gasolina pode passar sem que a concentrao de goma ou outras substncias indesejveis tenham influncia nociva considervel. O perodo de induo determinado atravs de ensaios de oxidao.

Poder antidetonanteOutra importante propriedade da gasolina seu poder antidetonante. O comportamento da gasolina depende diretamente das caractersticas construtivas do motor em que aplicada, principalmente da relao de compresso. Nos motores ciclo Otto a mistura ar combustvel deve sofrer uma determinada compresso sem que ocorra a combusto espontnea. As propriedades antidetonantes so indicadas pelo ndice de Octano. Este ndice obtido pela comparao com misturas padres de isoctano puro (ndice 100) e heptano normal puro (ndice 0 ) . Considerando que o hidrocarboneto isoctano tem excelente poder antidetonante e o heptano normal possui caractersticas antidetonante, se uma gasolina apresenta as mesmas caractersticas de detonao de uma mistura de 70% de isoctano e 30% de heptano normal, classificada com ndice equivalente 70. At a dcada de 70, no Brasil, para aumentar o ndice de octano da gasolina adicionava se Chumbo Tetraetila (C2H5)4Pb, substncia altamente venenosa e causadora de intoxicao por inalao e contato com a pele. partir de 1980 a adio de lcool gasolina permitiu alm do aumento do ndice de octano, a economia de petrleo. Neste

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mesmo ano o CNP9 normalizou a adio de lcool etlico gasolina, permitindo o aumento da relao de compresso e eficincia dos motores, assim foi possvel na poca, aumentar o ndice de octano de 73 para 80 (mnimo) com teor de lcool de 22 % na gasolina.

Poder Antidetonante e parmetros que influem no requisito octanagemDetonao uma reao qumica instantnea de uma poro final de combustvel com o oxignio do ar. No momento em que salta a fasca da vela, comea uma frente de chama que vai percorrendo a cmara de combusto. Decorrente desse fato, a presso vai aumentando e, em conseqncia, a temperatura sobe. Pode ocorrer que o combustvel que ainda no foi atingido pela frente de chama, no resista temperatura gerada e entre em combusto espontnea. O resultado que aparece um aumento extremamente brusco de presso que provoca um barulho semelhante a uma batida de pino. O requisito de qualidade antidetonante pode ser entendido como a resistncia do combustvel a sofrer uma detonao prematura devido compresso, em condies de operao definidas e influenciada pela: Taxa de compresso: Quanto maior a taxa de compresso maior ser a temperatura e a presso no interior do motor, o que exige maior resistncia a detonao do combustvel. Avano de ignio: Quanto maior o avano de ignio maior ser a temperatura e presso no interior da cmara, necessitando de maior nmero de octano O nmero de octano denominado octanagem o indicativo do poder antidetonante da gasolina que aferido por um ensaio de laboratrio efetuado experimentalmente em um motor com taxa de compresso varivel.

Nmero de OctanoA octanagem expressa por de um nmero, denominado de Nmero de Octano, que corresponde porcentagem volumtrica de um composto qumico chamado iso-octano C8H18 em uma mistura com n heptano C7H16, que apresenta a mesma qualidade antidetonante da amostra. Ela aferida pela comparao da intensidade de detonao do combustvel com a produzida pela queima de misturas dos padres acima citados em motores e condies padronizados. O composto qumico iso-octano considerado

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Conselho Nacional do Petrleo

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padro de boa qualidade, ao qual conferido o valor de octanagem igual a 100 (cem), enquanto que o composto qumico n-heptano considerado padro de m qualidade, ao qual conferido o valor de octanagem igual a zero (0).

Escala de Octanagem I 0% isoctano 100 % n-heptano 50% isoctano 50% n-heptano 100% isoctano 0% n-heptano

n- heptano

H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

CH3 iso octano H3C C CH2 CH CH3 CH3 CH3

Na verdade, a mistura de hidrocarbonetos que compem a gasolina no precisa ter obrigatoriamente nem o heptano, nem o isoctano. Uma gasolina com nmero de octano igual a 80 aquela que resiste compresso, sem detonao, equivalente a uma mistura de 80% de iso-octano e 20 % de n-heptano. Essa gasolina oferece uma resistncia a compresso 20% menor que uma gasolina formada somente por isooctano. Assim, quando se diz que uma gasolina usada em aviao apresenta nmero de octano igual a 120 , isso no quer dizer que ela seja constituda de 120% de iso-octano (seria um absurdo), mas sim de uma mistura que oferece uma resistncia a compresso 20% maior do que a gasolina formada somente por iso-octano. Entre os mtodos existentes para a determinao do nmero de octano, destacam-se o Mtodo Motor (MON) e o Mtodo Pesquisa (RON), que so realizados segundo condies operacionais diferentes.

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Octanagem: caracterstica das gasolinas em resistir combusto espontnea (sem centelha) Medio: Nmero de Octano Mtodo Motor (MON) Altas rotaes e cargas Mtodo Pesquisa (RON) - Aceleraes partindo de baixas rotaes e altas cargas ndice Antidetonante (IAD) = (MON + RON) / 2

Um veculo est sujeito a funcionar em diferentes condies: ora mais severas, ora mais suaves. Desta forma, a melhor maneira de expressar a octanagem da gasolina atravs dos dois mtodos ou da mdia entre eles que denominada ndice Antidetonante (IAD) ou Antiknock lndex (AKI) . Portanto, quando citarmos um valor de octanagem necessrio especificar se MON, RON ou IAD (AKI). Conforme vimos anteriormente o nmero de octano um indicativo do poder antidetonante da gasolina. A octanagem MON (Motor Octane Number) representa a situao de uso do motor em altas rotaes. A octanagem RON (Research Octane Number) representa a situao de uso do motor em baixas rotaes. Portanto, se durante o teste de um combustvel em um veculo sob carga em 2a marcha a 80kmlh, e ocorre a detonao sinal de que o nmero de octano MON est baixo. De outra forma, se o veculo estiver ainda sob carga, porm em 5a marcha a 80 km/h e ocorre a detonao sinal de que o nmero de octanas RON est baixo. Alguns pases referem se ao nmero de Octanas RON, outros ao nmero de octanas MON e outros ao IAD. A Tabela 4 apresenta um resumo dos nmeros de octano em algumas regies do mundo.

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Tabela 4 Nmero de Octano COMUM MON BRASIL EUA EUROPA JAPO ARGENTINA 80 82 80 RON 91 89 83 IAD 87 87 MON 85 PREMIUM RON 95 96 93 IAD 91 91 -

MON (Motor Octane Number) medido em um motor padro de taxa de compressovarivel denominado CFR.(Cooperative Fuel Research), este motor possui um sistema para medir detonaes (Knockmeter) e um carburador com trs cubas selecionveis. As condies do ensaio so as seguintes: mistura aquecida a 150C antes de entrar na cmara de combusto, rotao de 900 rpm e avano de fasca varivel de ngulo de 19 a 26 APMS10 (conforme a taxa). O combustvel a ser ensaiado comparado com padres de forma a se determinar o valor da octanagem. O MON representa situaes de carga com altas rotaes.

RON (Research Octane Number) medido em motor padro de taxa de compressovarivel (ASTM-CFR). Tal motor possui um sistema para medir detonaes (Knockmeter) e um carburador com trs cubas selecionveis. As condies do ensaio so as seguintes: mistura no-aquecida antes de entrar na cmara de combusto, rotao de 600 rpm e avano da fasca fixo em ngulo de 13 o APMS. O combustvel a ser ensaiado comparado com padres de forma a se determinar o valor de octanagem. O RON representa situaes de carga com baixas rotaes. A detonao ainda pode ocorrer quando a taxa de compresso do motor for muito alta para o tipo de gasolina empregada. A taxa de compresso de um motor a relao entre o volume da mistura de ar e combustvel contida pelo cilindro quando o pisto est no ponto morto inferior e o volume quando est no ponto superior. Se no ponto morto inferior o volume for de 500 cm3 e no ponto superior for 60 cm3, a taxa de compresso ser 500/60 = 8,33 : 1. Quando a combusto normal, a mistura ar-combustvel queima uniformemente no momento em que salta a centelha da vela. Entretanto, se a taxa de compresso for demasiadamente elevada para o tipo de gasolina em uso, uma parte da mistura queima

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uniformemente e o restante detona . Alm do rudo, a detonao resulta em sobre aquecimento, perda de potncia e se prolongada, poder danificar o motor. A gasolina atual mais resistente detonao do que antigamente graas a novos mtodo de refinao e modificao dos projetos dos motores. O Requisito de Octanagem de um veculo definido pelo fabricante e deve ser informado aos usurios no manual do proprietrio.

Gasolina sem de chumboO chumbo tetraetila era utilizado antigamente no Brasil como aditivo para melhorar as propriedades antidetonantes da gasolina. Devido aos danos causados aos catalisadores e aos males sade que este composto provoca decidiu-se elimin-lo da gasolina. A eliminao dos compostos de chumbo resulta em combustvel com octanagem insuficiente para modernos motores com alto grau de eficincia (alta taxa de compresso). A gasolina, por conseguinte, ter que ser preparada a partir de componentes especialmente eficientes e de alta octanagem. Alguns desses componentes so alquilados e ismeros com alta porcentagem de aromticos e isoparafinas. Alguns exemplos de aditivos que no contm metais e so utilizados para aumentar a octanagem so o ter denominado metil-tercirio-butilter (MTBE) e os lcoois ( metanol ou etanol).

Tolerncia de gua nas misturas de lcool anidro e gasolinaGasolina e lcool anidro (isento de gua) so miscveis em todas as propores em amplas faixas de temperaturas. Porm pequenas quantidades de gua podem causar a separao do lcool e da gasolina. O incio da separao indicado por turvao da mistura. A quantidade de gua tolervel cresce com o aumento da temperatura e da quantidade de lcool presente na mistura. Em temperatura de aproximadamente 25 oC e presena de aproximadamente 25% de lcool na gasolina, tolera-se uma quantidade de gua de aproximadamente 1,2%. Aumentando essa quantidade de gua ocorrer separao do lcool que ir para o fundo do reservatrio. O benzol, benzeno e acetona aumentam a tolerncia de gua da mistura de gasolina e lcool. Gasolina Premium: motores com taxa de compresso mais elevada (nacionais ou importados) tendem a ter um desempenho melhor utilizando gasolina de maior

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Antes do Ponto Morto Superior

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octanagem (Preminun). Por outro lado, este combustvel pode fazer pouca ou nenhuma diferena para os demais veculos, projetados para rodar com a gasolina comum. Indicada para veculos avanados tecnologicamente (motores com alta taxa de compresso, ignio mapeada, injeo eletrnica e sensor de detonao), a gasolina premium diferencia-se da comum pelo preo (cerca de 18% superior) e pelo nmero de octano. Enquanto a gasolina comum tem ndice Antidetonante 87 a gasolina premium tem ndice Antidetonante 91. Com maior octanagem, motores modernos vo automaticamente se ajustar para trabalhar com ponto de ignio mais avanado, pois a premium tem maior poder antidetonante. Para exemplificar: um motor que rende 100 CV de potncia com gasolina premium europia, por exemplo, no atinge esse limite sendo alimentado com a gasolina comum nacional. Agora, com a premium, teoricamente esse motor vai poder render o mesmo que l fora. Portanto, a premium no aumenta a potncia do motor, apenas aproveita melhor capacidade que o propulsor tem de gerar energia. A octanagem da gasolina premium foi estabelecida pela mdia aritmtica de duas normas de medio: a RON e a MON. Alm da maior octanagem, a premium tem tambm menor teor de enxofre, que foi reduzido de 0,2% para 0, 1 % significando menos emisso de poluentes. Gasolinas Aditivadas: so gasolinas que contm aditivo detergente/dispersante. So altamente recomendveis, pois tm a funo de limpar e manter limpo o sistema de alimentao. importante ter em mente que se forem utilizadas em um sistema muito velho e sujo, toda a sujeira do tanque e tubulao ir soltar-se, podendo saturar filtros num primeiro momento. O grfico 7 apresenta os preos mdios da gasolina comum no perodo de 1994 2002.

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Grfico 7 Preos mdios da gasolina

Preos mdios da gasolinaR$/l 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,0001 20 95 96 97 99 00 19 19 19 19 19 20 20 02 98

Fonte: ANP, 2003

Portaria n 309 de 2001 da ANP (Agncia Nacional do Petrleo). Especificaes para a Gasolina A qualidade da gasolina classificada em dois tipos: gasolina tipo A e gasolina tipo C. A diferena maior entre os dois tipos a adio de lcool etlico anidro. (ver tabela 1)

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ESPECIFICAO CARACTERSTICA Cor Aspecto lcool Etlico Anidro Combustvel - AEACMassa especfica a 20 C

UNIDADE % vol. Kg/cm3

Gasolina Comum Tipo A (1) (4) 1 mx.(5) anotar Tipo C (2) (4) (6) anotar

Gasolina Premium Tipo A (1) (4) 1 mx.(5) anotar Tipo C (2) (4) (6) anotar

MTODO ABNT ASTM

visual(3) NBR 13992NBR7148 NBR14065 D 1298 D 4052

Destilao 10% evaporado, mx. 50% evaporado, mx. 90% evaporado, mx. PFE, mx. Resduo, N de Octano Motor, MON,min ndice Antidetonante IAD, mn. (10) Presso de Vapor a 37,8 C (11) Goma Atual Lavada, mx. Perodo de Induo a 100 C Corrosividade ao cobre a 50 C, 3h, mx. C C C C % vol. 65,0 120,0 190,0 220,0 2,0 (8) (9) (8) 65,0 120,0 190,0 220,0 2,0 82,0 (9) 87,0 65,0 120,0 190,0 220,0 2,0 (8) 65,0 120,0 190,0 220,0 2,0 91,0

NBR9619

D86

MB 457 MB457 NBR 4149 NBR 14156 NBR14525 NBR 4478 NBR14359

D2700 D2699 D2700 D4953 D5190 D5191 D5482 D381 D525 D130 D1266

KPa

45,0 a 62,0 5 (12) (13) 1

69,0 mx. 5 360 1

45,0 a 62,0 5 (12) (13) 1

69,0 mx 5 360 1

mg/100mL Mn. -

Enxofre, mx. (14)

% massa

0,12

0,10

0,12

0,10

NBR 6563 NBR14533

D2622 D3120 D4294 D5453 D3606

Benzeno, mx. (14) Chumbo, mx. ( 5) Aditivos (15) Hidrocarbonetos (14) (16) Aromticos, mx. (16) Oleofnicos, mx. (17)

% vol. g/L % vol

1,2 0,005 57 38

1,0 0,005 45 30

1,96 0,005 57 38

1,5 0,005 45 30

MB 424

D5443 D6277 D3237 D1319

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(1) De incolor a amarelada, isenta de corante. (2) De incolor amarelada se isenta de corante cuja utilizao permitida no teor mximo de 50 ppm com exceo da cor azul, restrita gasolina de aviao. (3) A visualizao ser realizada em proveta de vidro, conforme a utilizada no Mtodo NBR 7148 ou ASTM D1298. (4) Lmpido e isento de impurezas. (5) Proibida a adio. Deve ser medido quando houver dvida quanto ocorrncia de contaminao. (6) O AEAC a ser misturado s gasolinas automotivas para produo da gasolina C dever estar em conformidade com o teor e a especificao estabelecidos pela legislao em vigor. (7) No intuito de coibir eventual presena de contaminantes o valor da temperatura para 90% de produto evaporado no poder ser inferior 155 C para gasolina A e 145C para gasolina C. (8) A Refinaria, a Central de Matrias-Primas Petroqumicas, o Importador e o Formulador devero reportar o valor das octanagem MON e do IAD da mistura de gasolina A, de sua produo ou importada, com AEAC no teor mnimo estabelecido pela legislao em vigor. (9) Fica permitida a comercializao de gasolina automotiva com MON igual ou superior a 80 at 30/06/2002. (10) ndice antidetonante a mdia aritmtica dos valores das octanagens determinadas pelos mtodos MON e RON. (11) Para os Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paran, So Paulo, Rio de Janeiro, Esprito Santo, Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Gois e Tocantins, bem como para o Distrito Federal, admite-se, nos meses de abril a novembro, um acrscimo de 7,0 kPa ao valor mximo especificado para a Presso de Vapor. (12) A Refinaria, a Central de Matrias-Primas Petroqumicas, o Importador e o Formulador devero reportar o valor do Perodo de Induo da mistura de gasolina A, de sua produo ou importada, com AEAC no teor mximo estabelecido pela legislao em vigor.

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(13) O ensaio do Perodo de Induo s deve interrompido aps 720 minutos, quando aplicvel, em pelo menos 20% das bateladas comercializadas. Neste caso, e se interrompido antes do final, dever ser reportado o valor de 720 minutos. (14) Os teores mximos de Enxofre, Benzeno, Hidrocarbonetos Aromticos e Hidrocarbonetos Olefnicos permitidos para a gasolina A referem-se quela que transformar-se- em gasolina C atravs da adio de 25% 1% de lcool. No caso de alterao legal do teor de lcool na gasolina os teores mximos permitidos para os componentes acima referidos sero automaticamente corrigidos proporcionalmente ao novo teor de lcool regulamentado. (15) Utilizao permitida conforme legislao em vigor, sendo proibidos os aditivos a base de metais pesados. (16) Fica permitida alternativamente a determinao dos hidrocarbonetos aromticos e olefnicos por cromatografia gasosa. Em caso de desacordo entre resultados prevalecero os valores determinados pelos ensaios MB424 e D1319. (17) At 30/06/2002 os teores de Hidrocarbonetos Aromticos e Olefnicos podem ser apenas informados.

Mtodos de Ensaio MB 424 Produtos lquidos de petrleo - Determinao dos tipos de hidrocarbonetos pelo indicador de absoro por fluorescncia MB 457 Combustvel Determinao das caractersticas antidetonantes ndice de octano Mtodo motor NBR 4149 Gasolina e misturas de gasolina com produtos oxigenados Determinao da presso de vapor Mtodo seco NBR 6563 Gs Liquefeito de Petrleo e Produtos Lquidos de Petrleo Determinao de enxofre Mtodo da lmpada NBR 7148 Petrleo e Produtos de Petrleo Determinao da massa especfica, densidade relativa e API Mtodo do densmetro. NBR 9619 Produtos de Petrleo Determinao das propriedades de destilao NBR 13992 Gasolina Automotiva Determinao do teor de lcool etlico anidro combustvel (AEAC) NBR 14065 Destilados de Petrleo e leos Viscosos Determinao da massa especfica e da densidade relativa pelo densmetro digital.

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NBR 14156 Produtos de Petrleo Determinao da presso de vapor Mini Mtodo NBR 14359 Produtos de Petrleo Determinao da corrosividade Mtodo da lmina de cobre NBR 14478 Gasolina - Determinao da estabilidade oxidao pelo mtodo do perodo de induo NBR 14525 Combustveis - Determinao de goma por evaporao NBR 14533 Produtos de Petrleo - Determinao do enxofre por Espectrometria de Fluorescncia de Raios X ( Energia Dispersiva) Mtodo ASTM TTULO D 86 Distillation of Petroleum Products D 130 Detection of Copper Corrosion from Petroleum Products by the Copper Strip Varnish Test D 381 Existent Gum in Fuels by Jet Evaporation. D 525 Oxidation Stability of Gasoline (Induction Period Method). D 1266 Sulfur in Petroleum Products (Lamp Method) D 1298 Density, Relative Density (Specific Gravity), of API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method D 1319 Hydrocarbons Types in Liquid Petroleum Products by Fluorescent Indicator Adsorption D 2622 Sulfur in Petroleum Products by Wavelenght Dispersive X-Ray Fluorescence Spectrometry D 2699 Knock Characteristics of Motor and Aviation Fuels by the Research Method D 2700 Knock Characteristics of Motor and Aviation Fuels by the Motor Method D 3120 Trace Quantities of Sulfur in Light Liquid Petroleum Hydrocarbons by Oxidative Microcoulometry D 3237 Lead In Gasoline By Atomic Absorption Spectroscopy D 3606 Benzene and Toluene in Finished Motor and Aviation Gasoline by Gas Chromatography D 4052 Density and Relative Density of Liquids by Digital Density Meter D 4294 Sulfur in Petroleum Products by Energy Dispersive X-Ray Fluorescence Spectroscopy D 4953 Vapor Pressure of Gasoline and Gasoline-oxygenate Blends (Dry Method) D 5190 Vapor Pressure of Petroleum Products (Automatic Method)

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D 5191 Vapor Pressure of Petroleum Products (Mini Method) D 5443 Paraffin, Naphthene, and Aromatic Hydrocarbon Type Analysis in Petroleum Distillates Through 200C by Multi-Dimensional Gas Chromatography D 5453 Sulphur in light hydrocarbons, motor fuels and oils by ultraviolet fluorescence D 5482 Vapor Pressure of Petroleum Products (Mini Method Atmospheric) D 6277 Determination of Benzene in Spark-Ignition Engine Fuels Using Mid Infrared Spectroscopy.

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lcoolA necessidade de substituio do petrleo obrigou um grande nmero de pases a desenvolver pesquisas para utilizar combustveis alternativos. No fim do sculo XIX devido ao incio da produo de automveis em escala comercial, o lcool da biomassa foi considerado o combustvel ideal, entretanto, em virtude das descobertas de grandes reservas de petrleo e do baixo custo do seu transporte, a utilizao de lcool de biomassa ficou restrita s industrias de bebida, farmacutica e de solventes. Devido s duas crises mundiais do petrleo na dcada de 70 (1973 e 1979), o lcool voltou a ser considerado como fonte de energia renovvel para substituir os derivados mais leves do petrleo. Nos motores ciclo Otto podem ser utilizados tanto o lcool anidro como o lcool hidratado . O lcool anidro obtido na passagem do lcool j concentrado por destilao, com cerca de 92% em peso numa terceira coluna juntamente com benzeno ou hexano que, por extrao permite chegar a 99,3% em peso. No caso do lcool hidratado, a terceira coluna no utilizada, obtendo se um lcool com 92% em peso. O lcool anidro utilizado em mistura com a gasolina, pois so miscveis em quaisquer propores, isso no ocorre com o lcool hidratado porque o teor de gua existente em sua composio dificulta a mistura com a gasolina. O lcool anidro possui ndice de Octano superior ao da gasolina, por isso quando utilizado em mistura com esse derivado aumenta a octanagem e elimina ou reduz a