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XIII Encontro Técnico do DER/PR
Mercado e Qualidade de Asfaltos produzidos
na REPAR
Leandro José Cavichiolo
Analista de Comercialização e Logística – Repar/CM/RC
Foz do Iguaçu, 01/julho/2010
PRODUÇÃO E QUALIDADE DO CAP
FALHAS EM PAVIMENTOS
ASSISTÊNCIA TÉCNICA OBRAS BR 101 – SC E RS
GRUPO DE TRABALHO DA FIESP
MERCADO
Sumário
CAP
ODES
RV
Resíduo Asfált (RASF)
Resíduo de Vácuo (RV)
Torre Extratora
Gasóleo Pesado (GOP)
Produção de CAP – Desasfaltação
Esquema de Refino – Atual
Destilação
Atmosférica
31.000 m3
Destilação
Vácuo
Craqueamento
Catalítico
Desasfaltação
Gasolina
RAT
RV
GOL + GOP
ODES
NL
NP
LCO
NC
Petroquímica
RASF
CAP
Óleo comb. p/ industria e navio
Fertilizantes amônia e uréia
OD
Q
DL
DP
QAV
HDS
Diesel Diesel Hidrotratado
LCO
GLPGLP
Diesel
Os componentes do CAP – Resíduo de Vácuo, Gasóleo
Pesado e Resíduo Asfáltico – servem para produzir:
GLP, Gasolina, Diesel;
Óleo Combustível para navio;
Óleo Combustível para a indústria;
Amônia e Uréia (na Fosfértil);
Coque.
Produção de CAP – REPAR
Portanto, CAP não é resíduo!
Esquema de Refino - Futuro
Hidrog Solventes
260 m³
Craqueamento
CatalíticoGasolina
RAT
GOL +
GOP
ODES
NP
NC
Óleos Combustíveis
Pool Diesel
DL
Q
Fertilizantes
DP + DL
HDS
Diesel
GOP (excedente)
COQUE
5.000 m3
HDS
Nafta
Craq.
Gasóleo de HCC
Reforma
1.000m3
HCC
3.500 m3
Die
se
ld
e H
CC
HDT Diesel6.000 m3
Solventes
Petroquímica
Solventes
NP
Destilação
Vácuo
14.900 m3
G L P
Propeno
520 t
Destilação
Atmosférica
32.000 m3
HDT Nafta-K
3.000m3
Diesel Hidrotratado
NL
NL
RV
GLP
Propeno
GLP
GLP
NK
COQUE
Q A V
RASF
Desasfaltação GOLK
U – 2100
U – 2100
U – 2100
U – 2600
U – 2200
U – 2500
U – 2212
U – 2912
U – 2315U – 2222
U – 2316
U – 2224
U – 2313
U – 2317
GOP K
LCO
ASFALTO
PONTO AMOLECIMENTO : 46 GC mín
46
47
48
49
50
51
52
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Qualidade do CAP – REPAR
VIS.B.135GC : 274 mín
274284294304314324334344354364374384394404
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Qualidade do CAP – REPAR
VISC. SSF 177 GC : 30 a 150
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Qualidade do CAP – REPAR
RTFOT PENETR. RETIDA : 55 % mín.
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Qualidade do CAP – REPAR
Envelhecimento do CAP
ENVELHECIMENTO DO CAP
O envelhecimento resulta no endurecimento da mistura
betuminosa. Ocorre a curto prazo durante a USINAGEM,
ESTOCAGEM e TRANSPORTE, ESPALHAMENTO,
COMPACTAÇÃO e a longo prazo durante a UTILIZAÇÃO DO
PAVIMENTO.
- Problema 1: BR 101/SC: Trecho Florianópolis – Torres (270km)
- Problema 2: BR 101/RS: Trecho Torres – Osório (100km)
- Trechos mais importantes da Rodovia do Mercosul: cerca de 370
km de duplicação;
- Tráfego extremamente pesado;
- Segundo DNIT + PAC obra rodoviária mais importante no
Brasil;
- Obra dividida em 9 Lotes em SC + 4 Lotes RS
Exsudação-espelhamento do pavimento
SC: Problema 1 (2008)
- Pavimentos manifestando problemas com menos de 15 dias em
serviço:
- Espelhamento;
- Exsudação;
- Afundamentos
Serventia, conforto e segurança comprometidos
BR 101 / SC
Em misturas asfálticas a exsudação do ligante asfáltico
ocorre sob a forma de manchas isoladas ou em grande
extensão (espelhamento), e a excessiva presença de cimento
asfáltico na superfície é identificada pelo aparecimento de
marcas causadas por pneus em dias quentes.
EXSUDAÇÃO
BR 101 / SC
Em geral a exsudação do ligante está associada à migração
do cimento asfáltico para a superfície motivada por :
Segregação da mistura em alguns momentos de sua
execução;
Compactação excessiva da mistura;
Excesso de ligante na mistura;
Areia na composição da estrutura pétrea;
Emprego de ligante com viscosidade baixa em local com
clima quente;
Falta de adesividade do ligante asfáltico.
BR 101 / SC
DNIT solicitou o parecer da
PETROBRAS - CENPES
Etapas do trabalho:
- Diagnóstico dos problemas (reprodução em laboratório);
- Novos Projetos dos Materiais Asfálticos;
- Implantação do novo projeto e acompanhamento da
obra.
BR 101 / SC
Diagnóstico
- Utilização do compactador giratório para verificar o projeto então em uso.
BR 101 / SC
TEOR DE LIGANTE INADEQUADO
Diagnóstico
Método de Bailey análise do esqueleto pétreo.
- Considera o intertravamento dos agregados através do volume das frações;
Ag. graúdos soltos Ag. graúdos compactados
Ag. miúdos compactados
- Presença deletérea de
areia natural;
- Pouco contato entre os
agregados graúdos;
- Fração fina de baixa
angularidade;
- CPs extraídos.
ESQUELETO PÉTREO
DEFICIENTE
BR 101 / SC
Novos Projetos
Componentes Quantidade, %
Brita ¾ (Brita1) 38,00
Pedrisco 16,80
Pó-de-pedra 43,7
Areia natural 0,00
Cal 1,50
Curva Granulométrica
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00Abertura das peneiras na potência 0,45, mm
% P
assa
nte
Mínimo Superpave 19mm Máximo Superpave 19mm
Zona Restrita Superpave 19mm B
Projeto Densidade máxima
Exemplo Lote 27:
BR 101 / SC
Implantação
- Verificar se projeto de dosagem sugerido está sendo executado de
acordo com as especificações;
- Análises durante a execução:
- Temperaturas do processo;
- Teor de ligante;
- Granulometria;
- Espalhamento e compactação;
- Coleta de corpos-de-prova;
- Cenpes:
- Grau de compactação;
- MR
- RT
- Fadiga
Lote 27:
BR 101 / SC
Acompanhamento do desempenho
- Após cerca de 1 ano em serviço + altas temperaturas + tráfego pesado +
chuvas + frio pavimentos com projeto Petrobras em perfeito estado!!!
Projeto Antigo Projeto Petrobras
(Setembro 2009)
BR 101 / SC
Situação Atual - SC
- Lotes 24, 27, 28 e 30: projetos concluídos e homologados, bom
desempenho e obras concluídas;
- Lotes 22, 23, 25 e 29: estudos de dosagem concluídos e obras
em andamento;
- Lote 26: não faremos o projeto: agregados inadequados;
BR 101 / SC
RS: Problema 2 (2009)
- Pavimentos manifestando os mesmos problemas inicialmente
encontrados em SC
- Espelhamento;
- Exsudação;
- Afundamentos
Serventia, conforto e segurança comprometidos
BR 101 / RS
RS: Problema 2 (2009)
Estudos das empreiteiras, com apoio da UFRGS, apontando que os
projetos dos pavimentos não estavam adequados sub-dimensionados
Trincamento precoce por fadiga
Menor durabilidade
BR 101 / RS
Solução proposta DNIT
Utilização de asfaltos de alto desempenho modificados por polímero:
- Maior resistência à trilha de roda;
- Maior vida de fadiga.
Reunião na Casa Civil com diretoria da Petrobras e do DNIT
- Produto aumentaria o custo de implantação;
- Impedimentos legais: edital, licitação, fornecimento direto, etc…
- Solicitação de apoio técnico da Petrobras.
BR 101 / RS
Desafios do Cenpes
- Resolver os problemas de deformação permanente (trilha de roda); e
- Aumentar a durabilidade do pavimento garantindo a vida de projeto.
- Sem aumentar o custo de implantação;
- Dentro do curto prazo proposto (45 dias para o 1° projeto).
Restrições
BR 101 / RS
Solução proposta Cenpes
t1
max1
t2
max2
t3
max3
Revestimento 1
Revestimento 2
Revestimento 3
Base
Sub-base + Reforço + Subleito
3 camadas asfálticas projetadas especificamente para os esforços
mecânicos e climáticos aos quais estão submetidas.
Tensão cisalhante
Altas temperaturas
Elevada compressão
Temperaturas
intermediárias
Elevada tração
BR 101 / RS
Solução proposta Cenpes
Deformação Permanente
Camada Temperatura Módulo Dinâmico @ 5Hz, MPa
Coeficiente de Poisson
Revestimento 1 60°C 250 0,45
Revestimento 2 52°C 500 0,45
Revestimento 3 48°C 500 0,40
Fadiga
Camada Temperatura Módulo Dinâmico @ 5Hz, MPa
Coeficiente de Poisson
Revestimento 1 25°C 8000 0,30
Revestimento 2 25°C 6000 0,30
Revestimento 3 25°C 5000 0,30
Tensões Cisalhantes Máximas (Def. Permanente)
Camada Profundidade, mm max, kPa
Revestimento 1 49 74,0
Revestimento 2 76 87,0
Revestimento 3 101 77,0
Deformações de Tração Máximas (Fadiga)
Camada Profundidade, mm t max, microstrain
Revestimento 1 50 (fibra inferior) - 9,0 (compressão)
Revestimento 2 100 (fibra inferior) 56,0
Revestimento 3 150 (fibra inferior) 101,0
BR 101 / RS
Dosagens das misturas
Camada de rolamento:
- Elevada energia de compactação, cal, rígida e graúda;
Camada intermediária:
- Similar à de rolamento, porém sem cal;
Camada Inferior Rica em Asfalto (CIRA):
- Baixa energia de compactação, baixa rigidez, menor
porcentagem de vazios, sem cal e fina.
BR 101 / RS
Caracterização mecânica
Ensaios mecânicos na prensa MTS (múltiplos carregamentos e temperaturas):
- Módulo dinâmico;
- Flow Number;
- Vida de fadiga sob deformação controlada.
BR 101 / RS
Caracterização mecânica
Curva mestre de módulo dinâmico:
1
10
100
1000
10000
100000
0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000 1000.000Frequência, Hz
E*,
MP
a
Flow Number:
Reologia Aplicada
BR 101 / RS
Caracterização mecânica
Ganhos da ordem de 5x na vida de fadiga OK !!!
y = 2E+11x-2.7065
R2 = 0.9915
y = 664638x-0.8173
R2 = 0.8493
1000
10000
100000
200 300 400 500 600 700 800Deformação, microstrains
N
CIRA
Intermediária
BR 101 / RS
Propriedades finais das camadas
Exemplo Lote 3:
Comportamento da
mistura: GRAÚDA
Teor de ligante: 4,6%
CDI: 94
E* @ 25o C e 10 Hz: 8746 MPa
E* @ 60o C e 5 Hz: 260 MPa
Flow Number: 2128 ciclos
Comportamento da
mistura: GRAÚDA
Teor de ligante: 4,9%
CDI: 100
E* @ 25o C e 10 Hz: 6644 MPa
E* @ 52o C e 5 Hz: 450 MPa
Flow Number: 2220 ciclos
Comportamento da
mistura: FINA
Teor de ligante: 6,4%
CDI: 65
E* @ 25o C e 10 Hz: 4112 MPa
E* @ 48o C e 5 Hz: 420 MPa
Flow Number: 4534 ciclos
- Resistência à deformação permanente;
- Ganho de 50% na vida de fadiga;
- Leve redução no custo.
BR 101 / RS
PENETRACAO : 50 a 70
50
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
Grupo do Asfalto - FIESP
Solicitou a faixa de Penetração : 50 a 60
AMPLIAÇÃO FORNECIMENTO CAP 30/45
Grupo do Asfalto - FIESP
Era fornecido somente pela REDUC - RJ
REPLAN – SP , também passou a produzir
Fase 1 : Testes em laboratório:
Concluída.
Fase 2 : Produções experimentais em tanque:
Início no 2° semestre de 2010
Fase 3 : Se ok, oferta para o mercado.
REPAR
Grupo do Asfalto - FIESP
Produção de Asfaltos por Refinaria em 2009
LUBNOR
RLAM
REDUC
REGAP
REFAP
REMAN
REPAR
REVAP
REPLAN
4,2%
22,5%
7,2%
3,7%
10,6%
17,4%
7,7%20,5%CAP 50/70
CAP 30/45
CM-30 – exceto na REPLAN
CR-250 – exceto na REVAP, REMAN e RLAM
5,2%
Em março e
abril/2010, a
REPAR foi a
refinaria de toda
a Petrobras que
mais entregou
ASFALTOS
Evolução da Demanda de Asfalto
1.237
1.471
1.969
1.552
1.776
1.157
1.444
1.704
2.147
2.350
1.851
1.538 1.611 1.693
1.409
2.169
0
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
1.600
1.800
2.000
2.200
2.400
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
BRASIL(em milhares de toneladas)
*PREVISÃO
*
Importação de Asfalto para o Nordeste
Liberação de verba (DNIT) : R$ 9 bilhões para o Nordeste;
Consumo de 200 ton/mês passou para 4.000 ton/mês;
Capacidade de produção e estoque da Refinaria
(LUBNOR) insuficiente.
Mercado - REPAR
Produtos
Asfalto: CAP 50/70 = 96%
Asfalto Diluído: CR-250 = 0,7 %
Asfalto Diluído: CM-30 = 3,3%
Mercado - REPAR
Abrangência
Paraná
Santa Catarina
Parte do Rio Grande do Sul
Parte do Mato Grosso do Sul
Parte do Mato Grosso
Exportação (2%) Paraguai e Uruguai
Mercado - REPAR
Logística de entrega
Agendamento para carregamento via Internet–
Canal Cliente–CC caminhão
03 Bicos de carregamento de CAP
01 Bico de carregamento de CM-30
01 Bico de carregamento de CR-250
02 Balanças para pesagem
Mercado - REPAR
Logística de entrega
Expediente de Carregamento
Período de baixa demanda
Segunda à Sexta das 06h00 às 22h00
Período de Alta demanda – Atual:
Segunda das 05h00 até Sábado às 06h00
-FUNCIONAMENTO 24 HORAS desde 21/06
Mercado - REPAR
ASFALTOS
10.000 t
15.000 t
20.000 t
25.000 t
30.000 t
35.000 t
40.000 t
45.000 t
50.000 t
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
2006 2007 2008 2009 2010
REFINARIA PRESIDENTE GETÚLIO VARGAS
ARAUCÁRIA/PR
[email protected]: (41) 3641-2212
[email protected]: (41) 3641-2508
[email protected]: (41) 3641-2475
SAC Petrobras: 0800 78 9001 / [email protected]
REPAR