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AutomobilísticaCombustíveis
CURSO TÉCNICO DE AUTOMOBILÍSTICA
COMBUSTÍVEIS
2004
2
Combustíveis SENAI-SP, 2004 Trabalho elaborado e editorado pela Escola SENAI “Conde José Vicente de Azevedo”. Direção Luiz Carlos Emanuelli Coordenação José Antonio Messas Elaboração Mauro Alves dos Santos Revisão técnica José Reinaldo Baraldi SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Escola SENAI “Conde José Vicente de Azevedo” Rua Moreira de Godói, 226 - Ipiranga - São Paulo-SP - CEP. 04266-060 Telefone (011) 6166-1988 Telefax (011) 6160-0219 E-mail [email protected] Home page http://www.sp.senai.br/automobilistica
3
Apresentação......................................................................................................................5
Histórico..............................................................................................................................6
Cuidados no Manuseio.....................................................................................................11
Origem e Processamento do Petróleo..............................................................................22
Combustíveis e Combustão..............................................................................................31
Combustíveis e Emissões.................................................................................................34
Propriedades.....................................................................................................................36
Gasolina............................................................................................................................47
Álcool................................................................................................................................61
Gás Natural Veicular.........................................................................................................74
Diesel................................................................................................................................94
Gasolina x Álcool............................................................................................................112
Adulterações...................................................................................................................116
Tecnologias Alternativas.................................................................................................129
Referências Bibliográficas..............................................................................................135
Sumário
4
5
O profissional da área automobilística freqüentemente lida com situações envolvendo
problemas relacionados aos combustíveis. Para lidar com essas situações é necessária
a compreensão de alguns conceitos sobre suas propriedades, o conhecimento das
especificações, dos cuidados no manuseio e das precauções quanto ao uso
inadequado. Além disso, é fundamental que o profissional se mantenha atualizado sobre
as tendências tecnológicas nesta área, pois cada vez mais se confirmam as previsões
sobre a escassez e alta do preço do petróleo, assim o uso de combustíveis e tecnologias
alternativas se torna cada vez mais freqüente.
Apesar da história do petróleo ter o seu início em meados do século XIX (1859), foi no
século XX que ocorreram as principais transformações decorrentes da substituição do
carvão mineral pelo petróleo. Na verdade o petróleo não tem aplicação alguma, porém
seus derivados viabilizam o estilo de vida atual mediante o uso de produtos como
fertilizantes, plásticos, detergentes, combustíveis para geração de energia elétrica e
principalmente para os meios de transporte.
A facilidade do uso do petróleo e grande disponibilidade durante vários anos se
confrontam atualmente com as questões ambientais e a escassez. O grande desafio
passa a ser a redução da queima de combustíveis fósseis principalmente para redução
da poluição ambiental. Por outro lado o homem moderno não parece disposto a abrir
mão do conforto e comodidade que tem conquistado. O que se observa é uma tendência
de substituição gradativa dos combustíveis tradicionais por outras fontes de energia,
preferencialmente limpas e renováveis. Enquanto essa mudança não se completa torna-
se necessário o aprimoramento das tecnologias para uso dos combustíveis derivados do
petróleo de forma mais racional, evitando dessa forma o desperdício e gerando a menor
quantidade de poluentes possível. Nos últimos anos têm ocorrido grandes avanços
tecnológicos nos motores e seus sistemas, além de novas especificações dos
combustíveis com o objetivo de atender os limites de emissão de gases poluentes que
se tornam cada vez mais restritos.
Neste curso serão estudados os processos de obtenção dos combustíveis automotivos,
os cuidados para o manuseio, normas para armazenamento, conceitos relacionados às
propriedades e especificações permitindo uma análise comparativa entre os diferentes
tipos.
Apresentação
6
Histórico
Para compreendermos a dependência do homem moderno em relação ao petróleo
precisamos relembrar um pouco da sua história. O uso do petróleo em larga escala teve
seu início nos Estados Unidos. Um fato marcante ocorreu em 1859, quando Edwin
Laurentine Drake, utilizando um mecanismo de perfuração improvisado e movido por
cabos extraiu petróleo de uma profundidade de aproximadamente 21 metros no estado
da Pensilvania. A produção inicial era de 20 barris por dia, nesta época o petróleo era
utilizado principalmente para lubrificação de máquinas e iluminação. Em 1868 John D.
Rockfeller fundou a Standard Oil Company e dedicou suas atividades principalmente no
refino e transporte do petróleo.
Em 1885, na Alemanha, Karl Benz e Gottlieb Daimler obtiveram sucesso ao aplicar o
motor de combustão interna em um veículo. A produção em massa dos automóveis foi
concretizada por Henry Ford, fabricando milhões de veículos movidos à gasolina.
O advento do automóvel foi um dos responsáveis pelo grande crescimento econômico
na época, pois além de provocar mudanças culturais proporcionou o desenvolvimento de
outras indústrias e outros setores da economia. O desenvolvimento foi tão rápido que na
década de 70 metade das reservas de petróleo dos Estados Unidos haviam se
esgotado. Surgem os novos produtores de petróleo para o mundo: os países do Oriente
Médio. Uma característica do petróleo é que ele não se encontra uniformemente
distribuído no mundo. Embora haja grandes reservas em algumas regiões, uma parcela
importante está concentrada nos países do Oriente Médio.
A industrialização do petróleo no Brasil começou tarde em relação aos outros países,
somente na década de 30 pensou-se concretamente nisso, e na década de 40 foram
iniciadas de forma efetiva a sua exploração e produção. Até então, todo o petróleo era
importado. Em 1933, a pesquisa passa a ser orientada pelo Departamento Nacional de
Produção Mineral, ligado ao Ministério da Agricultura. Os resultados começaram a
aparecer de fato em 1939, quando foi descoberta a primeira jazida petrolífera, em
Lobato, na Bahia. A partir daí, novas pesquisas e perfurações foram realizadas. Em
1941, o primeiro poço petrolífero brasileiro, também na Bahia, passa a produzir petróleo.
Com o objetivo de tornar o país auto-suficiente em petróleo, em 1953 o governo cria a
Petrobras e fica assegurada ao governo a exclusividade da pesquisa, lavra, refinação,
transporte e comercialização do petróleo e seus derivados. Em 1968 o petróleo existia
7
em grande quantidade e a baixo preço no exterior, e a política governamental de auto-
suficiência foi deixada de lado. A ordem passou a ser comprar petróleo onde fosse mais
barato. A partir desse ano a produção se mantém e o consumo cresce. A importação do
petróleo traz sérias conseqüências para o país, entre elas, o aumento da dívida externa.
A essa altura o mundo já está totalmente dependente do petróleo e se encontra dividido
em duas grandes categorias: a dos grandes produtores e a dos grandes consumidores.
Países produtores, como a Arábia Saudita, Argélia, Venezuela e Líbia, que permitiam
que empresas estrangeiras explorassem o petróleo, reuniram-se e criaram a OPEP1
Em 1973, o controle do preço do petróleo passa das grandes companhias para os
países exportadores. Ocorre a primeira crise mundial do petróleo. O petróleo tornou-se
assim uma arma política, nesse período o preço do barril aumentou em quatro vezes, o
governo brasileiro reagiu tentando reduzir o consumo interno com aumentos sucessivos
dos preços dos derivados.
Em 1978, nova crise, desta vez o preço internacional quintuplica. A Petrobras volta a
investir na prospecção de jazidas petrolíferas a fim de diminuir nossa dependência
externa. Em 1984 a produção nacional praticamente se iguala à quantidade de petróleo
importado.
O Brasil nos últimos anos tem se dedicado a diminuir sua dependência do petróleo
importado aumentando sua produção e procurando diversificar o uso de combustíveis
fósseis com combustíveis renováveis, além disso, as recentes descobertas de reservas
de gás natural abrem novas perspectivas para o cenário dos combustíveis no Brasil.
Apesar do aumento da produção de petróleo a capacidade de refino principalmente de
óleo Diesel é limitada, dessa forma ainda dependemos da importação de uma
quantidade significativa de óleo Diesel, cerca de 17% em 2002 (ANP2).
O gráfico 1 mostra a quantidade de derivados que o Brasil produziu, importou e exportou
no ano de 2003.
1 Organização dos Países Exportadores de Petróleo 2 Agência Nacional do Petróleo
8
Gráfico 1 Produção Exportação e Importação de derivados de Petróleo em Mbpd3
Produção, Exportação e Importação de Derivados
1.720
231 222
0200400600800
1.0001.2001.4001.6001.8002.000
2003
Mbpd
ProduçãoExportaçãoImportação
Fonte: ANP, 2003.
O gráfico 2 mostra a evolução da capacidade instalada e do volume produzido de
derivados de petróleo no período de 1997 à 2002.
Gráfico 2 Capacidade Instalada e Volume Produzido
Capacidade Instalada e Volume Produzido
0
500
1000
1500
2000
2500Mbpd
Capacidade Instalada 1812 1830 1953 1991 2021 2021Volume Processado 1403 1514 1608 1626 1710 1680
1997 1998 1999 2000 2001 2002
Fonte: ANP, 2003.
3 Milhões de Barris por Dia
9
A estrutura das refinarias não permite o atendimento da demanda interna de óleo Diesel
que é o derivado mais consumido no Brasil, dessa forma, dos derivados que são
importados a maior parte é de óleo Diesel. Os gráficos 3a e 3b mostram a quantidade dos
principais derivados consumida no ano de 2002.
Gráfico 3a Quantidade de derivados consumida em 2002
Distribuição dos Derivados em 2002 [Mbpd]
605
319286
151
67252 Diesel
GasolinaÓleo CombustívelNaftaQuerosene de AviaçãoOutros
Fonte: ANP, 2003.
Gráfico 3b Porcentagem da quantidade de derivados consumida em 2002
Distribuição dos Derivados em 2002 [%]
36%
19%17%
9%
4% 15% DieselGasolinaÓleo CombustívelNaftaQuerosene de AviaçãoOutros
Fonte: ANP, 2003.
10
Paralelamente à retomada de investimentos na pesquisa de jazidas petrolíferas, em
1973 o governo cria o Proálcool4, cujo objetivo é a substituição parcial da gasolina pelo
álcool etílico. Mais recentemente (2002), nessa mesma perspectiva, foi lançado o
Probiodiesel com o objetivo de reduzir a dependência de importação de óleo diesel,
além de reduzir a emissão de poluentes. Desde a década de 90 a liberação do uso do
gás natural para uso em veículos vem gradualmente aumentando o consumo deste
combustível. O gráfico 4 mostra como foi a evolução do consumo dos principais
combustíveis no setor de transporte no período de 1997 à 2002.
Gráfico 4 Consumo de Combustíveis no Setor de Transportes em mil tep5
Consumo dos Principais Combustíveis
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
mil tep
Gás Natural Óleo Diesel Gasolina Automotiva Álcool Etílico Hidratado
Fonte: Balanço Energético Nacional, 2003.
4 Programa Nacional do Álcool 5 Tonelada Equivalente de Petróleo
11
O mau uso do combustível pode provocar danos ao meio ambiente: ao ar, por ser um
produto volátil; à água, por dificultar sua oxigenação e também devido à sua toxidade
para a vida aquática; ao solo, pela precipitação de poluentes e em caso de vazamentos
pela possibilidade de vir a degradar as águas subterrâneas.
No caso de grandes derramamentos ou vazamentos, deve-se eliminar todas as fontes
de ignição, tais como fagulhas e chamas e não fumar na área. Deve-se ainda, evitar o
direcionamento para quaisquer sistemas de drenagem públicos ou a contaminação de
cursos d'água ou mananciais. O produto derramado deve ser confinado e o órgão
ambiental local deve ser informado. Pequenos derramamentos devem ser absorvidos
com terra ou outro material absorvente não combustível.
Com relação ao manuseio, atribuímos à falta de informação a adoção de procedimentos
altamente arriscados como a prática de se retirar o produto do tanque através de
sucção com a boca. A ingestão de combustível pode provocar irritação da mucosa
digestiva e seus vapores podem causar pneumonia química.
A vítima de intoxicação precisa ser encaminhada aos cuidados de um médico para uma
avaliação geral, isto, naturalmente, após os primeiros socorros descritos a seguir:
• Inalação: remover a pessoa para ambiente fresco e ventilado, mantê-la quieta e
agasalhada. Se a parada respiratória acontecer, ministrar respiração artificial;
• Contato com a pele: remover as roupas contaminadas e lavar com água e sabão os
locais atingidos;
• Contato com os olhos: lavar em água corrente durante 15 minutos;
• Ingestão: não provocar vômito; se a vítima estiver consciente, ingerir bastante água.
Outra prática condenável é a utilização do diesel como produto de limpeza. O contato
com a pele causa irritação e ressecamento; nos olhos, irritação com congestão da
conjuntiva, além de dor de cabeça, náuseas e tonteiras com a inalação prolongada.
Cuidados no manuseio
12
Um fato importante relacionado ao uso dos combustíveis e suas emissões foi a criação
do PROCONVE6, instituído em 1986 pelo CONAMA7. O PROCONVE é um programa
que estabelece os limites de emissão de poluentes do ar por veículos novos e delega às
administrações estaduais e municipais a responsabilidade pela implantação de
programas de inspeção e manutenção de veículos automotores em uso. Para a
homologação de veículos novos em laboratórios os fabricantes utilizam combustíveis de
referência (padrão), pois, devido às suas características mais restritivas, permitem
melhor comparação dos valores de consumo e emissões entre os diversos testes
realizados em diferentes tipos de veículos. As diferenças entre o combustível de
referência e o combustível comercial não são sensíveis a ponto de alterar o
desempenho dos motores. Embora os veículos sejam homologados com combustíveis
de referência, são projetados e fabricados para operar com o combustível comercial,
sem prejuízo de consumo e emissões.
O armazenamento do combustível também deve ser feito de forma segura de acordo
com a Norma Regulamentadora NR 20 – Líquidos combustíveis e inflamáveis do
Ministério do Trabalho transcrita na seqüência.
NR 20 - Líquidos combustíveis e inflamáveis
20.1 Líquidos combustíveis.
20.1.1 Para efeito desta Norma Regulamentadora - NR fica definido "líquido combustível"
como todo aquele que possua ponto de fulgor igual ou superior a 70ºC (setenta graus
centígrados) e inferior a 93,3ºC (noventa e três graus e três décimos de graus
centígrados).
20.1.1.1. O líquido combustível definido no item 20.1.1 é considerado líquido combustível
da Classe III.
20.1.2 Os tanques de armazenagem de líquidos combustíveis serão construídos de aço
ou de concreto, a menos que a característica do líquido requeira material especial,
segundo normas técnicas oficiais vigentes no País.
20.1.3 Todos os tanques de armazenamento de líquidos combustíveis, de superfície ou
equipados com respiradouros de emergência, deverão ser localizados de acordo com a
Tabela A.
6 Programas de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores 7 Conselho Nacional do Meio Ambiente
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TABELA A
CAPACIDADE DO TANQUE (litros)
DISTÂNCIA MÍNIMA DO TANQUE À LINHA DE
DIVISA DA PROPRIEDADE ADJACENTE
DISTÂNCIA MÍNIMA DO TANQUE ÀS
VIAS PÚBLICAS
Acima de 250 até 1.000 1,5 m 1,5 m
Acima de 1.001 até 2.800 3 m 1,5 m
Acima de 2.801 até 45.000 4,5 m 1,5 m
Acima de 45.001 até 110.000 6 m 1,5 m
Acima de 110.001 até 200.000 9 m 3 m
Acima de 200.001 até 400.000 15 m 4,5 m
Acima de 400.001 até 2.000.000 25 m 7,5 m
Acima de 2.000.001 até 4.000.000 30 m 10,5 m
Acima de 4.000.001 até 7.500.000 40 m 13,5 m
Acima de 7.500.001 até 10.000.000 50 m 16,5 m
Acima de 10.000.001 ou mais 52,5 m 18 m
20.1.4 A distância entre 2 (dois) tanques de armazenamento de líquidos combustíveis
não deverá ser inferior a 1,00m (um metro).
20.1.5 O espaçamento mínimo entre 2 (dois) tanques de armazenamento de líquidos
combustíveis diferentes, ou de armazenamento de qualquer outro combustível, deverá
ser de 6,00m (seis metros).
20.1.6 Todos os tanques de superfície deverão ter dispositivos que liberem pressões
internas excessivas, causadas pela exposição à fonte de calor.
20.2. Líquidos inflamáveis.
20.2.1 Para efeito desta Norma Regulamentadora, fica definido "líquido inflamável" como
todo aquele que possua ponto de fulgor inferior a 70ºC (setenta graus centígrados) e
pressão de vapor que não exceda 2,8 kg/cm2 absoluta a 37,7ºC (trinta e sete graus e
sete décimos de graus centígrados).
20.2.1.1 Quando o líquido inflamável tem o ponto de fulgor abaixo de 37,7ºC (trinta e
sete graus e sete décimos de graus centígrados), ele se classifica como líquido
combustível de Classe I.
14
20.2.1.2. Quando o líquido inflamável tem o ponto de fulgor superior a 37.7ºC (trinta e
sete graus e sete décimos de graus centígrados)e inferior a 70ºC (setenta graus
centígrados), ele se classifica como líquido combustível da Classe II.
20.2.1.3. Define-se líquido "instável" ou "líquido reativo", quando um líquido na sua
forma pura, comercial, como é produzido ou transportado, se polimerize, se
decomponha ou se condense, violentamente, ou que se torne auto-reativo sob
condições de choque, pressão ou temperatura.
20.2.2 Os tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis serão constituídos de
aço ou concreto, a menos que a característica do líquido requeira material especial,
segundo normas técnicas oficiais vigentes no País.
20.2.3 Todos os tanques de superfície usados para armazenamento de líquidos
inflamáveis ou equipados com respiradouros de emergência deverão ser localizados de
acordo com a Tabela A do item 20.1.3 e a Tabela B:
TABELA B
TIPO DE TANQUE
PROTEÇÃO
DISTÂNCIA MÍNIMA DO TANQUE À LINHA DE DIVISA DA
PROPRIEDADE ADJACENTE
DISTÂNCIA MÍNIMA DO
TANQUE ÀS VIAS PÚBLICAS
Proteção contra
exposição
Uma e meia vezes as distâncias da
Tabela "A", mas nunca inferior a
7,5m
Uma e meia vezes as distâncias
da Tabela "A", mas nunca inferior
a 7,5m Qualquer
tipo
Nenhuma
Uma e meia vezes as distâncias da
Tabela "A", mas nunca inferior a
7,5m
Três vezes as distâncias da
Tabela "A", mas nunca inferior a
15m
20.2.4 O distanciamento entre tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis
instalados na superfície deverá obedecer ao disposto nos itens 20.1.4 e 20.1.5.
20.2.5Todos tanques de superfície utilizados para o armazenamento de líquidos
instáveis deverão ser localizados de acordo com a Tabela A do item 20.1.3 e a Tabela C:
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TABELA C
TIPO DE TANQUE
PROTEÇÃO
DISTÂNCIA MÍNIMA DO TANQUE À LINHA DE
DIVISA DA PROPRIEDADE
ADJACENTE
DISTÂNCIA MÍNIMA DO
TANQUE ÁS VIAS PÚBLICAS
Neblina de água
ou inertizado ou
isolado e resfriado
ou barricadas
As mesmas distâncias da
Tabela "A", mas nunca
menos de 7,5m
Nunca menos de 7,5m
Proteção contra
exposição
Duas vezes e meia a
distância da Tabela "A",
mas nunca menos de 15m
Nunca menos de 15m
Horizontal ou vertical
com respiradouros de
emergência que
impeçam pressões
superiores a 0,l75
kg/cm2 manométricas
(2,5 psig) Nenhuma
Cinco vezes a distância da
Tabela "A", mas nunca
menos de 30m
Nunca menos de 30m
Neblina de água
ou inertizado ou
isolado e resfriado
ou barricadas
Duas vezes a distância da
Tabela "A", mas nunca
menos de 15m
Nunca menos de 15m
Proteção contra
exposição
Quatro vezes a distância
da Tabela "A", mas nunca
menos de 30m
Nunca menos de 30m
Horizontal ou vertical
com respiradouros de
emergência que
permitam pressões
superiores a 0,175
kg/cm2 manométricas
(2,5 psig) Nenhuma
Oito vezes a distância da
Tabela "A", mas nunca
menos de 45m
Nunca menos de 45m
20.2.6 Os tanques que armazenam líquidos inflamáveis, instalados enterrados no solo,
deverão obedecer aos seguintes distanciamentos mínimos:
a) 1,00m (um metro) de divisas de outras propriedades;
b) 0,30m (trinta centímetros) de alicerces de paredes, poços ou porão.
20.2.7 Os tanques para armazenamento de líquidos inflamáveis somente poderão ser
instalados no interior de edifícios sob a forma de tanques enterrados.
20.2.8 Os tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis deverão ser equipados
com respiradouros de pressão e vácuo ou corta-chamas.
16
20.2.9 Os respiradouros dos tanques enterrados deverão ser localizados de forma que
fiquem fora de edificações e no mínimo a 3,50m (três metros e cinqüenta centímetros)
de altura do nível do solo.
20.2.10 Todos os tanques de superfície deverão ter dispositivos que liberem pressões
internas excessivas, causadas pela exposição à fonte de calor.
20.2.11 Todos os tanques de armazenamento de líquidos inflamáveis deverão ser
aterrados segundo recomendações da Norma Regulamentadora - NR 10.
20.2.12 Para efetuar-se o transvazamento de líquidos inflamáveis de um tanque para
outro, ou entre um tanque e um carro-tanque, obrigatoriamente os dois deverão estar
aterrados como no item 20.2.11, ou ligados ao mesmo potencial elétrico.
20.2.13. O armazenamento de líquidos inflamáveis dentro do edifício só poderá ser
feito com recipientes cuja capacidade máxima seja de 250 (duzentos e cinqüenta) litros
por recipiente.
20.2.14 As salas de armazenamento interno deverão obedecer aos seguintes itens:
a) as paredes, pisos e tetos deverão ser construídos de material resistente ao fogo e de
maneira que facilite a limpeza e não provoque centelha por atrito de sapatos ou
ferramentas;
b) as passagens e portas serão providas de soleiras ou rampas com pelo menos 0,15m
(quinze centímetros) de desnível, ou valetas abertas e cobertas com grade de aço com
escoamento para local seguro;
c) deverá ter instalação elétrica apropriada à prova de explosão, conforme
recomendações da Norma Regulamentadora - NR 10;
d) deverá ser ventilada, de preferência com ventilação natural;
e) deverá ter sistema de combate a incêndio com extintores apropriados, próximo à
porta de acesso;
f) nas portas de acesso, deverá estar escrito de forma bem visível "Inflamável" e "Não
Fume".
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20.2.15 Os compartimentos e armários usados para armazenamento de combustíveis
inflamáveis, localizados no interior de salas, deverão ser construídos de chapas
metálicas e demarcados com dizeres bem visíveis "Inflamável".
20.2.16 O armazenamento de líquidos inflamáveis da Classe I, em tambores com
capacidade até 250 (duzentos e cinqüenta) litros, deverá ser feito em lotes de no
máximo 100 (cem) tambores.
20.2.16.1 Os lotes a que se refere o item 20.2.16, que possuam no mínimo 30 (trinta) e
no máximo 100 (cem) tambores, deverão estar distanciados, no mínimo, 20,00m (vinte
metros) de edifícios ou limites de propriedade.
20.2.16.2 Quando houver mais de um lote, os lotes existentes deverão estar
distanciados entre si, de no mínimo 15,00m (quinze metros).
20.2.16.3 Deverá existir letreiro com dizeres "Não Fume" e "Inflamável" em todas as
vias de acesso ao local de armazenagem.
20.2.17 Nos locais de descarga de líquidos inflamáveis, deverá existir fio terra
apropriado, conforme recomendações da Norma Regulamentadora - NR 10, para se
descarregar a energia estática dos carros transportadores, antes de efetuar a descarga
do líquido inflamável.
20.2.17.1 A descarga deve se efetuar com o carro transportador ligado à terra.
20.2.18. Todo equipamento elétrico para manusear líquidos inflamáveis deverá ser
especial, à prova de explosão, conforme recomendações da Norma Regulamentadora -
NR 10.
20.3. Gases Liquefeitos de Petróleo - GLP.
20.3.1 Para efeito desta Norma Regulamentadora, fica definido como Gás Liquefeito de
Petróleo - GLP o produto constituído, predominantemente, pelo hidrocarboneto
propano, propeno, butano e buteno.
20.3.2 Os recipientes estacionários, com mais de 250 (duzentos e cinqüenta) litros de
capacidade, para armazenamento de GLP serão construídos segundo normas técnicas
oficiais vigentes no País.
18
20.3.2.1 A capacidade máxima permitida para cada recipiente de armazenagem de
GLP, será de 115.000 (cento e quinze mil) litros, salvo instalações de refinaria, terminal
de distribuição ou terminal portuário.
20.3.3 Cada recipiente de armazenagem de GLP deverá ter uma placa metálica, que
deverá ficar visível depois de instalada, com os seguintes dados escritos de modo
indelével:
a) indicação da norma ou código de construção;
b) as marcas exigidas pela norma ou código de construção;
c) indicação no caso afirmativo, se o recipiente foi construído para instalação
subterrânea;
d) identificação do fabricante;
e) capacidade do recipiente em litros;
f) pressão de trabalho;
g) identificação da tensão de vapor a 38ºC (trinta e oito graus centígrados) que seja
admitida para os produtos a serem armazenados no recipiente;
h) identificação da área da superfície externa, em m2 (metros quadrados).
20.3.4 Todas as válvulas diretamente conectadas no recipiente de armazenagem
deverão ter uma pressão de trabalho mínima de 18 Kg/cm2.
20.3.4.. Todas as válvulas e acessórios usados nas instalações de GLP serão de
material e construção apropriados para tal finalidade e não poderão ser construídos de
ferro fundido.
20.3.5 Todas as ligações ao recipiente, com exceção das destinadas às válvulas de
segurança e medidores de nível de líquido, ou as aberturas tamponadas, deverão ter
válvula de fechamento rápido próximo ao recipiente.
20.3.6 As conexões para enchimento, retirada e para utilização do GLP deverão ter
válvula de retenção ou válvula de excesso de fluxo.
20.3.7 Todos os recipientes de armazenagem de GLP serão equipados com válvulas
de segurança.
19
20.3.7.1 As descargas das válvulas de segurança serão afastadas no mínimo 3,00m
(três metros) da abertura de edificações situadas em nível inferior à descarga.
20.3.7.2 A descarga será através de tubulação vertical, com o mínimo de 2,50m (dois
metros e cinqüenta centímetros) de altura acima do recipiente, ou do solo quando o
recipiente for enterrado.
20.3.8 Os recipientes de armazenagem de GLP deverão obedecer aos seguintes
distanciamentos:
20.3.8.1 Recipientes de 500 (quinhentos) a 8.000 (oito mil) litros deverão estar
distanciados entre si de no mínimo 1,00m (um metro).
20.3.8.2 Recipientes acima de 8.000 (oito mil) litros deverão estar distanciados entre si
de no mínimo 1,50m (um metro e cinqüenta centímetros).
20.3.8.3 Os recipientes com mais de 500 (quinhentos) litros deverão estar separados
de edificações e divisa de outra propriedade segundo a Tabela D:
TABELA D
CAPACIDADE DE RECIPIENTE (C)
AFASTAMENTO MÍNIMO (M)
de 500 a 2.000
de 2.000 a 8.000
acima de 8.000
3,0
7,5
15,0
20.3.8.4 Deve ser mantido um afastamento mínimo de 6,00 (seis metros) entre
recipientes de armazenamento de GLP e qualquer outro recipiente que contenha
líquidos inflamáveis.
20.3.9 Não é permitida a instalação de recipientes de armazenamento de GLP, sobre
laje de forro ou terraço de edificações, inclusive de edificações subterrâneas.
20.3.10 Os recipientes de armazenagem de GLP serão devidamente ligados à terra
conforme recomendações da Norma Regulamentadora - NR 10.
20.3.11 Os recipientes de armazenagem de GLP enterrados não poderão ser
instalados sob edificações.
20
20.3.12 As tomadas de descarga de veículo, para o enchimento do recipiente de
armazenamento de GLP, deverão ter os seguintes afastamentos:
a) 3,00m (três metros) das vias públicas;
b) 7,50m (sete metros e cinqüenta centímetros) das edificações e divisas de
propriedades que possam ser edificadas;
c) 3,00m (três metros) das edificações das bombas e compressores para a descarga.
20.3.13 A área de armazenagem de GLP, incluindo a tomada de descarga e os seus
aparelhos, será delimitada por um alambrado de material vazado que permita boa
ventilação e de altura mínima de 1,80m (um metro e oitenta centímetros).
20.3.13.1 Para recipiente de armazenamento de GLP enterrado, é dispensável a
delimitação de área através de alambrado.
20.3.13.2 O distanciamento do alambrado dos recipientes deverá obedecer aos
distanciamentos da Tabela E:
TABELA E
CAPACIDADE DE RECIPIENTE (C)
DISTÂNCIA MÍNIMA ENTRE O ALAMBRADO
E O RECIPIENTE (M)
até 2.000 1,5
de 2.000 a 8.000 3,0
acima de 8.000 7,5
20.3.13.3 O alambrado deve distar no mínimo 3,00m (três metros) da edificação de
bombas ou compressores, e 1,50m (um metro e cinqüenta centímetros) da tomada de
descarga.
20.3.13.4 No alambrado, deverão ser colocadas placas com dizeres "Proibido Fumar" e
"Inflamável" de forma visível.
20.3.13.5 Deverão ser colocados extintores de incêndio e outros equipamentos de
combate a incêndio, quando for o caso, junto ao alambrado.
20.3.14 Os recipientes transportáveis para armazenamento de GLP serão construídos
segundo normas técnicas oficiais vigentes no País.
21
20.3.15 Não é permitida a instalação de recipientes transportáveis, com capacidade
acima de 40 (quarenta) litros, dentro de edificações.
20.3.15.1.Para o disposto no item 20.3.15, excetuam-se as instalações para fins
industriais, que deverão obedecer às normas técnicas oficiais vigentes no País.
20.3.16 O GLP não poderá ser canalizado na sua fase líquida dentro de edificação,
salvo se a edificação for construída com as características necessárias, e
exclusivamente para tal finalidade.
20.3.17. O GLP canalizado no interior de edificações não deverá ter pressão superior a
1,5 kg/cm2.
20.4 Outros gases inflamáveis.
20.4.1 Aplicam-se a outros gases inflamáveis, os itens relativos a Gases Liquefeitos de
Petróleo - GLP, à exceção de 20.3.1 e 20.3.4.
22
O petróleo foi inicialmente empregado como fármaco no tratamento de animais e era
recolhido de terrenos pantanosos nos quais se acumulava na forma de um óleo denso
de cor verde escuro. As principais teorias sobre a origem do petróleo são: a teoria da
origem orgânica (vegetal e animal) e a da origem inorgânica.
De acordo com a teoria orgânica vegetal, o petróleo teria sido formado a partir do carvão
fóssil, ou seja, por meio de uma destilação lenta, facilitada pela água do mar, por
plantas, algas unicelulares conservadas submersas nos mares quentes durante a era
mesozóica ou período cretáceo. Essa teoria seria confirmada pela presença de
impressões de algas e de outros seres vivos conservadas nas rochas que contém o
petróleo.
Segundo a teoria orgânica animal o petróleo teve sua origem no período cretáceo,
mediante a decomposição de organismos animais, especialmente animais marinhos nas
camadas sedimentares sujeitos à pressão e temperaturas elevadas. A decomposição
teria sido facilitada pela ação de microorganismos. De acordo com essa teoria, a gordura
animal teria se decomposto gerando os hidrocarbonetos.
A teoria inorgânica explica que o petróleo teria sido formado por diversas ações: ações
vulcânicas, ação do ácido carbônico e hidrogênico sobre os metais, ação da água sobre
carbonetos metálicos formando os diversos tipos de hidrocarbonetos que compõem o
petróleo.
Essas teorias têm sido sustentadas por comprovações científicas, mas observa-se que
cada uma delas é mais adequada para determinado tipo de petróleo. Isso explica as
diferentes composições do petróleo encontradas em diferentes regiões do mundo.
O petróleo bruto é encontrado basicamente em dois tipos de rochas: as calcárias e as
arenosas, no caso das rochas calcárias o petróleo está confinado em grandes cavidades
originadas pelo enrugamento da crosta terrestre durante seu esfriamento, no caso das
rochas arenosas o petróleo está absorvido nas porosidades. É possível encontrar
petróleo em profundidades que variam de 500 à 5000 metros.
Origem e Processamento do Petróleo
23
Figura 1 Reservatório de Petróleo
Os fatores que influenciam a ocorrência do petróleo são: a existência de rochas
geradoras que contenham matéria prima que se transforma em petróleo, presença de
rochas reservatório que possuam porosidade capaz de armazenar o óleo e presença de
rocha impermeável que possibilite o acúmulo. O petróleo ocorre na fase gasosa
(C1 a C4) líquida ( C5 à C29 ) e sólida ( C30 ou mais ) .
A produção do petróleo passa por várias etapas: descoberta do reservatório, exploração
do campo de petróleo, produção e abandono. O petróleo pode ocorrer tanto nos
continentes (produção “on-shore”) quanto no fundo dos oceanos (produção “off-shore”).
O princípio de construção e operação dos equipamentos de produção é basicamente o
mesmo acrescentando a necessidade de montagem das plataformas e uso de
tecnologia específica para perfurar o poço sob as águas em grandes profundidades.A
figura 2 ilustra um sistema de perfuração de um poço de petróleo.
24
Figura 2 Perfuração do poço do Petróleo
1. torre de perfuração. 2. motor de acionamento da mesa rotativa. 3. tubulação de
sustentação do furo de passagem do petróleo bruto. 4. orifício de saída da lama na
broca de perfuração. 5. cabo de aço para extração da sonda e colocação da tubulação
de sustentação. 6. tubulação de transporte da lama. 7. mesa rotativa. 8. tubulação de
retorno da lama. 9. bomba de circulação da lama. 10. sonda rotativa. 11. broca de
perfuração com coroa diamantada. 12. tanque para decantação da lama.
O Petróleo é uma mistura de vários tipos de hidrocarbonetos e na forma bruta não tem
aplicação. Torna-se necessário processa-lo, a fim de obter seus. Para cada aplicação
são necessárias características específicas e graças aos diferentes pontos de ebulição
dos hidrocarbonetos é possível separar e processar o petróleo possibilitando os diversos
usos que conhecemos.
25
A Tabela 1 apresenta a faixa de ebulição dos principais derivados do petróleo e suas
aplicações. Tabela 1- faixa de ebulição dos principais derivados do petróleo
Fração do Petróleo
Fórmula dos hidrocarbonetos
presentes
Faixa de ebulição [ ºC]
Aplicações
Gás de petróleo Gasolina Querosene Óleo combustível Óleo lubrificante Resíduo
CH4 à C4H10
C5H12 à C12H26
C12H26 à C16H34
C15H32 à C18H38
C17H36 à C20H42
À partir de C20H42
Até 20
40 à 200
175 à 320
230 à 350
acima de 350
Combustível doméstico e industrial Combustível solvente Iluminação combustível para aviões e óleo diesel Aquecimento industrial Lubrificação Asfalto para pavimentação e parafina
O petróleo pode ser encontrado nas cores preto castanho ou esverdeado e quanto à
densidade classifica – se em pesado, médio e leve. O grau API8 é utilizado como medida
de densidade, quanto maior o grau API, menor a densidade.O grau API é obtido à partir
da seguinte expressão: ºAPI = ( 141,5 / γ (g/cm3)) – 131,5
O seguinte critério é utilizado para classificação da densidade
Petróleo Pesado se: ºAPI < 20
Petróleo Médio se: 20 < ºAPI < 30
Petróleo Leve se: ºAPI >30
Exemplo 1 Exemplo 2
ºAPI da água; γ = 1(g/cm3) ºAPI do petróleo com γ = 0,88 (g/cm3)
ºAPI da água = (141,5 1 / 1(g/cm3)) – 131,5 ºAPI = (141,5 1 / 0,87(g/cm3)) – 131,5
ºAPI da água = 10 ºAPI ºAPI = 31 ºAPI
Exemplo 3 Exemplo 4
ºAPI do petróleo com γ = 0,91 (g/cm3) ºAPI do petróleo com γ = 0,94 (g/cm3)
ºAPI = (141,5 1 / 0,91(g/cm3)) – 131,5 ºAPI = ( 141,5 1 / 0,94(g/cm3)) – 131,5
ºAPI = 24 ºAPI ºAPI = 19 ºAPI
8 American Petroleun Institute
26
O petróleo leve é o tipo mais valorizado, pois a partir dele é possível obter produtos de
maior valor comercial como, por exemplo, as gasolinas de alto valor de octanagem. No
Brasil o petróleo da Bacia de Campos apresenta ºAPI entre 20 e 30.
As propriedades do petróleo dependem da sua origem e da sua composição. Pode se
classificar também o petróleo quanto a sua base.
Base Parafínica: compostos basicamente por alcanos (até 90%). Após a destilação
apresentam resíduos de substancias ceráceas contendo membros da série parafínica.
Produzem gasolina de baixo Número de Octano; querosene de alta qualidade; óleo
diesel de boas características de combustão, óleos lubrificantes de alto índice de
viscosidade, resíduos de elevada porcentagem de parafina.
Base Aromática: apresentam, além dos alcanos, 25 à 30 % de hidrocarbonetos
aromáticos, ou seja, derivados da cadeia do benzeno.
Base Naftênica: contém, além dos alcanos, 15 à 25 % de cicloalcanos, também
denominados hidrocarbonetos naftênicos . Apresentam em sua destilação, um resíduo
asfáltico. Produzem gasolina de alto Número de Octano; óleos lubrificantes de baixo
ponto de fluidez; óleos lubrificantes de baixo índice de viscosidade e resíduos asfáltico.
O processamento do petróleo ocorre nas refinarias e se dá em diversas etapas de
acordo com o tipo de derivado que se requer. Os tipos clássicos de Unidades de
Processamento para obtenção de combustíveis e outros derivados são: Destilação
Primária; Destilação a Vácuo; Visco-redução; Craqueamento Térmico; Craqueamento
Catalítico; Hidrocraqueamento. Figura 3 Esquema do processo de destilação do petróleo
27
Destilação Atmosférica: processo que separa por meio de vaporização e condensação
simultâneas, componentes de uma mistura cujos pontos de ebulição sejam diferentes.
Destilação a Vácuo: destilação sob pressão reduzida. A temperatura de ebulição é,
portanto reduzida suficientemente para evitar a decomposição ou craqueamento do
material destilado.
28
Visco-redução: é um tipo de craqueamento realizado a baixas temperaturas cuja
finalidade é a redução da viscosidade dos óleos combustíveis para aumentar o
rendimento na produção de óleo diesel bem como para posterior craqueamento para
produção da gasolina.
Craqueamento Térmico: processo para conversão de óleo pesado em hidrocarbonetos
de baixo ponto de ebulição, geralmente gasolinas, pela aplicação de calor.
Craqueamento Catalítico: é um processo que ocorre num reator em que a carga obtida
da destilação devidamente aquecida e vaporizada entra em contato com um catalisador
fluido (geralmente na forma de pó muito fino). Este catalisador acelera as reações
químicas pelas quais se obtém os gasóleos craqueados, pesados e leves.
Hidrocraqueamento: neste processo o catalisador utilizado é granulado e fica disposto
em camadas num leito estático. A carga a ser processada é aquecida vaporizada e
injetada juntamente com uma corrente de hidrogênio para o interior do reator e sai na
forma de vapor craqueado.
29
Figura 4 Esquema de Instalação de uma Refinaria
30
A Petrobras possui 14 refinarias localizadas entre os principais centros de produção e
consumo como mostra a figura 5. Geralmente o petróleo é transportado dos poços às
refinarias por meio de oleodutos. Já os produtos derivados são transportados
predominantemente por meio rodoviário até os centros de consumo. Exceto no caso da
gás natural cujo transporte é feito predominantemente por gasodutos, aliás isto é
apontado como uma das barreiras no disseminação do uso do gás natural, pois os
investimentos para expandir a malhas de distribuição são muito altos. Uma das soluções
é o uso dos “gasodutos virtuais” .Esses reservatórios transportados por caminhões
possibilitariam o desenvolvimento do mercado do gás em diversas regiões justificando
posteriormente a construção dos gasodutos.
Figura 5 Localização da Refinarias da Petrobras
Fonte: Petrobras, 2003.
31
Combustíveis e CombustãoCombustível é definido tecnicamente pela Norma Regulamentadora NR20 como “todo
produto que possua ponto de fulgor igual ou superior a 70ºC (setenta graus centígrados)
e inferior a 93,3ºC (noventa e três graus e três décimos de graus centígrados)”. De forma
mais simples, combustível poderia ser definido como qualquer substância que reaja
quimicamente liberando calor, porém existem diversas restrições técnicas ambientais e
comerciais no uso dos combustíveis, assim podemos ainda citar uma terceira definição
para combustível : substância de fácil obtenção que reaja facilmente com o ar
atmosférico liberando grande quantidade de calor facilmente controlável.
Normalmente um material considerado combustível apresenta em sua composição
carbono e hidrogênio. Alguns combustíveis podem conter indesejavelmente enxofre,
oxigênio e nitrogênio. A combustão do enxofre produz SO2 e SO3. Estas substâncias em
contato com água produzem ácidos sulfurosos e sulfúricos respectivamente. Assim, além
de substâncias tóxicas formam se substâncias corrosivas. O oxigênio presente num
combustível é considerado já ligado ao hidrogênio e dessa forma provoca uma queda na
quantidade de calor liberada, uma vez que a ligação que a ligação que promoveria essa
liberação de calor já está estabelecida. Essa ligação (oxigênio hidrogênio) produz a
chamada água ligada e expressa a quantidade de hidrogênio que não está disponível
para sofre combustão e liberar energia. O nitrogênio presente no combustível em
condições normais de combustão não apresenta reação com o oxigênio, normalmente
ele sai na forma de N2. Nos motores de combustão interna, dependendo das condições
de operação do motor e da relação ar combustível pode ocorrer um aumento na
temperatura dentro da câmara de combustão, nessas condições pode ocorrer a oxidação
do nitrogênio formando os óxidos de nitrogênio NO e NO3 genericamente denominados
NOX.
A reação de combustão em que os átomos de carbono e hidrogênio presentes no
combustível combinam se com o oxigênio é simplesmente uma reorganização das
ligações presentes, envolvendo os elétrons das camadas mais externas desses átomos.
Como a combustão é uma oxidação que se dá em alta temperatura, há necessidade de
que se tenha uma energia de ativação para que o processo possa iniciar. O núcleo dos
átomos envolvidos na combustão não sofrem qualquer tipo de alteração diante das
temperaturas desenvolvidas. Como é no núcleo que se tem as maiores energias de
32
interação entre as partículas (um milhão de vezes maior que as desenvolvidas nos
elétrons) podemos concluir que uma pequena parcela de energia é convertida em calor.
Nos motores de ignição por centelha (ciclo Otto) a energia inicial para o processo de
combustão é fornecida pelo sistema de ignição, nos motores de ignição espontânea
(ciclo Diesel) o calor necessário para iniciar a combustão se dá pelo aquecimento do ar
durante o tempo de compressão. A combustão de um modo geral ocorre na fase
gasosa, para o caso dos combustíveis líquidos, deve haver uma evaporação do mesmo
para que a reação ocorra. As principais reações durante o processo de combustão são:
C + O2 (g) → CO2 (g)
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O ( vapor )
H2 (g) + ½ O2 (g) → H20 ( líquida )
S (s) + O2 (g) → SO2 ( g )
S (s) + 3/2 O2 (g) → SO3 ( g )
Se a quantidade de oxigênio disponível para a combustão for insuficiente para a reação
podem ocorrer as seguintes reações
C + ½ O2 (g) → CO (g)
C + CO2 (g) → 2 CO (g)
Esta última reação é endotérmica, portanto parte da energia produzida na combustão
será desperdiçada. Se for adicionado mais oxigênio ao processo é possível ocorrer a
seguinte reação:
CO (g) + ½ O2 (g) → CO2
Conforme visto anteriormente quando os hidrocarbonetos reagem com o oxigênio, são
formados dióxido de carbono e água:
combustível + oxigênio → dióxido de carbono + água.
Esse processo é denominado combustão completa.
33
A gasolina, por exemplo, é um combustível obtido a partir do petróleo, constituído de
uma mistura de hidrocarbonetos dos quais o mais importante é o octano, cuja fórmula é
C8H18. Sua combustão pode ser representada simplificadamente pela equação química:
C8H18(l) + 25/2 O2(g) → 8 CO2(g) + 9 H2O(g) + 1302,7 kcal.
A equação anterior mostra que a queima de um mol de octano produz 1302,7 kcal de
energia.
O butano, componente do Gás Liqüefeito de Petróleo (GLP), também é derivado do
petróleo. A equação que representa a sua queima é:
C4H10(g) + 13/2 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(g) + 688 kcal.
O metano, componente do gás natural, é um outro exemplo de combustível utilizado nas
indústrias, comércios, residências e veículos.
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) + 212,8 kcal.
Um combustível que é visto como substituto da gasolina e de outros derivados do
petróleo é o etanol ou álcool etílico.
C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + 326,7 kcal.
Estas combustões produzem milhões de toneladas de dióxido de carbono que são
lançados a cada ano na atmosfera, o que contribui para o agravamento do "efeito
estufa".
34
Os combustíveis derivados do petróleo (diesel, gasolina) são considerados tradicionais e
constituem cadeias de hidrocarbonetos. Como vimos anteriormente, no processo de
combustão esses hidrocarbonetos são oxidados e os resultados dessa reação
constituem se basicamente de Dióxido de Enxofre e Água (combustão ideal). A emissão
de Dióxido Enxofre durante muito tempo não era motivo de preocupação uma vez que
este gás não é tóxico. Porém pesquisas têm comprovado a associação das emissões
deste gás com o aumento da temperatura média da Terra pela acentuação do Efeito
Estufa.
Além disso, a combustão não ocorre de forma ideal, no processo de combustão formam
se gases poluentes como, por exemplo, o Monóxido de Carbono, Hidrocarboneto não
queimado, Óxidos de Nitrogênio, Óxidos de Enxofre entre outros. Diversos fatores
influenciam na quantidade de emissões, dentre esses fatores podemos destacar: o
projeto do motor, a manutenção, os hábitos do condutor e a qualidade do combustível.
Quando a quantidade de ar é limitada durante a queima do combustível, pode não haver
oxigênio suficiente para converter carbono em dióxido de carbono, o carbono pode ser
convertido em monóxido de carbono (CO). Quando isso ocorre a combustão
denominada incompleta.
Por exemplo:
2 CH4(g) + 3 O2(g) ⇒ 2 CO(g) + 4 H2O(g).
O monóxido de carbono é um gás extremamente tóxico, que reduz a capacidade da
hemoglobina em transportar oxigênio. É um gás incolor e inodoro, dificilmente
percebemos a sua presença. Portanto, é importante que durante a queima de um
combustível, haja ar suficiente para promover a combustão completa.
Caso a quantidade do ar seja extremamente baixa, produz-se apenas minúsculas
partículas sólidas de carvão, conhecidas por fuligem:
CH4(g) + O2(g) ⇒ C(s) + 2 H2O(g).
Para evitar a ocorrência de combustão incompleta, é necessário que os motores e seus
sistemas estejam bem ajustados.
Combustíveis e emissões
35
O tipo de combustão que ocorre pode ser relacionado com a cor da chama: por
exemplo, o gás de cozinha sofre combustão completa quando a chama é azul e limpa,
isto é, sem fuligem; no entanto, a queima da parafina (material que também é uma
mistura de hidrocarbonetos) numa vela acesa é parcial, resultando numa chama amarela
e fuliginosa.
O monóxido de carbono e a fuligem são dois exemplos de produtos indesejáveis
formados na queima de combustíveis. Há outros - por exemplo, muitos combustíveis
contêm enxofre, que é convertido em dióxido de enxofre quando ocorre a combustão.
S + O2 ⇒ SO2
O dióxido de enxofre é um dos poluentes responsáveis pela precipitação ácida.
Combustíveis diferentes apresentam propriedades distintas. Assim, devem ser
consideradas as vantagens e desvantagens de cada um e analisadas questões como
quantidade de calor produzido, custo, segurança, condições de armazenamento e
transporte, emissão de poluentes, etc.
36
O usuário espera que o motor do seu veículo tenha partida fácil e imediata, que possa
deslocar o veículo imediatamente de maneira suave e com rápida aceleração após a
partida, que depois de aquecido, o motor funcione de maneira suave e constante no
intenso trafego urbano e nas estradas sob todas as possíveis combinações de
clima.Tudo isso, mesmo que o motor tenha ficado parado por horas ou dias. De uma
maneira geral deseja-se um motor econômico e que necessite o mínimo possível de
reparações. Grande parte dessas expectativas é atendida pela qualidade do combustível
utilizado seja a gasolina, álcool, diesel ou gás natural.
As propriedades principais que influem sobre estas expectativas são: volatilidade,
pressão de vapor, resistência à detonação, resistência à formação de goma, teor de
enxofre, etc.
O combustível adequado para os veículos com motores de combustão interna
deve apresentar as seguintes características:
♦ Entrar em combustão de forma homogênea e progressiva sem detonar, de forma a
aumentar o rendimento do motor sem ocasionar danos;
♦ Vaporizar-se completamente no interior da câmara de combustão, para que
possa queimar-se completamente sem formar resíduos;
♦ Vaporizar-se suficientemente com o motor frio, de forma a enviar para o motor a
quantidade necessária para partir sem nenhuma dificuldade;
♦ Não vaporizar-se excessivamente, antes de alcançar o sistema de injeção de
forma a não acarretar problemas operacionais ao sistema de alimentação, que
possam acarretar interrupção do fluxo.
♦ Não produzir resíduos após combustão nem depósitos por oxidação para evitar
entupimentos e danos às peças do motor;
♦ Apresentar aspecto límpido indicando ausência de água, depósitos ou de
alterações de cor;
♦ Não ser corrosivo para evitar desgastes do motor;
♦ Não formar poluentes durante a queima para não produzir danos ambientais;
♦ Oferecer segurança no manuseio e baixo teor de produtos tóxicos.
Estudaremos a seguir cada uma das propriedades exigidas dos diversos combustíveis.
Propriedades
37
Poder Calorífico O Poder Calorífico é uma propriedade que representa a quantidade de calor liberada
durante a combustão de uma determinada quantidade de combustível. Durante o
processo de combustão nos motores de combustão interna, tanto a água presente no
combustível quanto à água formada pela oxidação do hidrogênio são vaporizadas, dessa
forma parte do calor é absorvida pela vaporização da água. Por esse motivo o Poder
Calorífico é classificado em Poder Calorífico Superior (PCS) e Poder Calorífico Inferior
(PCI).
Para compreendermos o conceito , velamos como ocorre o processo: os gases
resultante da combustão são denominados fumos e se as condições de pressão e
temperatura forem suficientes para manter a água no estado líquido os fumos estarão
isentos de vapor e dessa forma são denominados fumos em base seca, se as condições
de pressão e temperatura proporcionarem condições favoráveis a vaporização da água
os fumos conterão vapor e serão denominados fumos em base úmida, normalmente
esta condição ocorre nos motores de combustão interna .
O PCS é o calor total liberado por uma determinada quantidade de combustível quando
se tem os fumos em base seca, ou seja, não houve utilização de parte do calor gerado
para vaporizar a água.
O PCI é o calor liberado por uma determinada quantidade de combustível, menos a
quantidade de calor empregada para vaporização da água na formação de fumos de
base úmida. A Tabela 2 mostra os valores do Poder Calorífico dos principais tipos de
combustíveis. Tabela 2 – Poder Calorífico dos Principais Combustíveis
Poder Calorífico Combustível KJ/kg Kcal/kg Gás Liquefeito do Petróleo Gasolina sem álcool Gasolina com 20% de álcool Querosene Óleo Diesel Etanol Álcool Combustível Metanol Metano Propano Butano Acetileno Hidrogênio
49 030 46 900 40 546 45 144 44 581 29 636 27 200 22 200 53 922 49 951 49 324 40 964
120 802
11 730 11 220 9 700
10 800 10 730 7 090 6 507 5 311
12 900 11 950 11 800 9 800
28 900
38
A quantidade de calor produzida durante a queima de um combustível pode ser medida
experimentalmente, realizando-se a reação num aparelho chamado calorímetro. O
calorímetro é composto pelas seguintes partes:
Bomba calorimétrica: recipiente de aço inoxidável, de paredes resistentes e tampa
rosqueável. Na tampa existem válvulas para entrada de O2 e para saída dos gases após
a combustão. Na tampa também há eletrodos para o circuito elétrico. Dentro da bomba,
fica suspenso um pequeno recipiente (feito de aço inoxidável, quartzo, platina, etc.) que
contém a amostra de combustível.
Recipiente calorimétrico: recipiente metálico, cromado ou de aço inoxidável dentro do
qual se coloca sempre a mesma quantidade de água na qual se submerge a bomba, um
agitador e um termômetro.
Recipiente exterior: recipiente de dupla parede entre as quais há água ou um isolante
térmico sólido. Nele é colocado o recipiente calorimétrico sobre suportes isolantes.
Possui tampa com orifícios que permitem a passagem do termômetro, agitador e
condutores elétricos.
Sistema Elétrico: é utilizado para iniciar a queima do combustível da seguinte maneira:
um fio fino de ferro é aquecido pela passagem da corrente elétrica. O fio entra em
combustão e inicia a queima da amostra.
Termômetro: dois tipos de termômetros podem ser utilizados: termômetro com
graduação entre 20 e 35 ºC e divisões de 0,02 ºC, ou termômetro de Beckmann, que
possui bulbo grande, capilar muito fino, com depósito suplementar de mercúrio na parte
superior, escala de 5 ºC e divisões de 0,01 ºC que permite apenas a leitura de diferença
de temperatura. Figura 6 Calorímetro
39
O princípio em que se baseia o funcionamento do calorímetro é o seguinte: a reação
química libera energia térmica, que aquece a água. A variação da temperatura sofrida
pela água depende tanto da quantidade de calor liberada na combustão como da massa
de água presente no calorímetro. O calor pode ser medido em caloria, que por definição
é a quantidade de energia necessária para que um grama de água tenha sua
temperatura aumentada de 1ºC. Portanto conhecendo-se a massa de água presente no
calorímetro e sua variação de temperatura, é possível determinar a quantidade de
energia liberada durante a queima do combustível. O exemplo mostra como isso pode
ser feito.
1 cal eleva de 1ºC a temperatura de 1g de água
x cal eleva de 1ºC a temperatura de 210 g de água
Se durante o experimento, a variação de temperatura da água foi de 60ºC, a quantidade
de calor liberada durante a reação foi 60 vezes superior ao calculado anteriormente.
210 cal provoca em 210 g de água a variação de temperatura de 1ºC
y cal provoca em 210 g de água a variação de temperatura de 60ºC
À quantidade de calor liberada por unidade de massa (grama) de combustível
chamamos poder calorífico. Quanto maior o poder calorífico, maior é a força de
expansão dos gases que deslocam o êmbolo no motor, maior a eficiência do
combustível.
1 cal = 1g ⇒
x 210g
x = 210 g x 1 cal
1g
⇒ x = 210 cal
210 cal = 1ºC ⇒
y 60ºC
y = 60 ºC x 210 cal
1ºC
⇒ y = 12600 cal
40
Densidade A densidade é a medida da quantidade de massa contida em determinado volume de
combustível, esta propriedade pode ser utilizada para avaliar se o combustível está
contaminado. O óleo diesel, por exemplo, possui densidade de 0,82 à 0,87 g/cm3, se
estiver misturado com solvente que normalmente possui densidade menor , esta
medida diminuirá. A mesma análise pode ser feita para a gasolina e para o álcool.
Volatilidade
A volatilidade pode ser entendida como a facilidade que o combustível tem para
evaporar, é uma propriedade extremamente importante, uma vez que o processo de
combustão se dá em meio gasoso. Nos motores ciclo Otto, o combustível é transferido
do tanque para a linha de alimentação e daí para o sistema de alimentação onde se
mistura com o ar e passa para dentro da câmara de combustão. Na gasolina estão
presentes centenas de compostos, cada qual com um ponto de ebulição. A vaporização
em local impróprio pode dificultar o funcionamento do sistema. Para determinar a
volatilidade das gasolinas são utilizadas as seguintes propriedades: pressão de vapor
Reid e curva de destilação. A curva de destilação dá uma idéia da volatilidade da
gasolina em toda a faixa de destilação, já a pressão de vapor Reid é um bom indicativo
da volatilidade da porção mais leve da gasolina, isto é, dos compostos mais voláteis.
A curva de destilação pode ser representada por três pontos T10, T50 e T90
correspondentes às temperaturas de 65ºC 120ºC e 190 ºC. Isso indica que nessas
temperaturas, respectivamente ocorre a vaporização de 10%, 50% e 90% do volume
inicial da gasolina. Estas temperaturas caracterizam a volatilidade das frações leves,
médias e pesadas presentes no combustível. Essas frações, por sua vez, têm efeito
sobre diferentes regimes de operação do motor.
A volatilidade das frações leves tem influência tanto sobre a partida a frio, como sobre
partida a quente, podendo causar o bloqueio do sistema de alimentação quando a
volatilidade for excessiva. As perdas por evaporação também são fortemente
influenciadas pela volatilidade das frações leves.
A volatilidade das frações médias da gasolina tem influência direta sobre seu
comportamento durante o período de aquecimento, resposta à aceleração, economia de
combustível em pequenos deslocamentos.
A porção mais pesada da gasolina é responsável pela economia de combustível com o
motor quente. As frações pesadas são, no entanto, de combustão mais difícil e podem
contribuir para a formação de depósitos de carbono ou de resíduos da gasolina oxidada,
que se transformam em uma goma nas válvulas de admissão e câmara de combustão e
41
podem também causar o recobrimento das velas de ignição, impedindo a formação de
centelha. A má qualidade da queima também provocará a diluição do lubrificante por
combustível não queimado.
O depósito excessivo nas válvulas acarretará em aumento de emissões, perda de
potência e, em casos extremos, danos mecânicos ao motor. O depósito na câmara de
combustão provoca um aumento na taxa de compressão e consequentemente a
detonação.
Evidentemente a volatilidade em toda a faixa de destilação da gasolina deve ser
equilibrada, de forma a proporcionar um desempenho adequado em todas as condições
de utilização do motor. Este desempenho adequado é denominado dirigibilidade, que
nada mais é do que fazer com que o motor corresponda às expectativas do motorista
em todas as condições de funcionamento seja na partida a frio, a quente, numa
aceleração brusca, no consumo dentro da cidade ou em estrada.
Por outro lado, excessiva volatilidade pode resultar na formação de bolhas de vapor de
gasolina no sistema de alimentação (tamponamento – vapor lock) e interromper o fluxo
de combustível com conseqüente parada do motor.
A volatilidade do combustível deve ser medida pelo ensaio de destilação ASTM D86/67
que consiste na evaporação controlada e recuperação das frações.
No mínimo devem ser recuperados: 10% a 65°C; 50% a 120°C e 90% a 190°C.
O Ponto Final de Evaporação (PFE) deve ser 220°C máximo e o resíduo de destilação
1% do volume, no máximo 2%. Os seguintes itens são influenciados por essa
propriedade:
Partida a Frio: Em baixas temperaturas há dificuldade para a evaporação satisfatória da
gasolina o que resulta em mistura insuficiente para o motor. A presença do óleo diesel
misturado na gasolina (para baixar o custo) faz o mesmo efeito. Para garantir fáceis
partidas são especificadas as temperaturas nas quais 10% e 50% da gasolina sejam
evaporados.
Operação Normal: Depois da partida, o motor necessita de um período de aquecimento
para funcionar bem. Ao ser atingida a temperatura de funcionamento, no caso da
gasolina ter alta temperatura de vaporização (ou haver presença de óleo diesel),
poderão permanecer pequenas gotas de gasolina até o momento da ignição da mistura
ar-combustível dentro da câmara de combustão e a vaporização completa ocorre
somente durante a combustão, resultando em queima incompleta e maior formação de
depósitos nos pistões. No caso de temperatura de vaporização muito baixa, a gasolina
poderá ser superaquecida e neste caso o motor aspira menor quantidade de ar porque
42
parte espaço foi ocupada pelo vapor de combustível. Isso resulta menor rendimento
volumétrico e menor potência desenvolvida pelo motor.
Na tubulação de admissão verifica-se a presença de uma mistura de gases (ar,
combustível) e gotículas de combustível o que faz com que a mistura não seja
homogênea resultando em alimentação diferente de cada cilindro. Uma mistura com
gotículas fornece maior potência devido ao melhor rendimento volumétrico do que uma
mistura com vapor de gasolina superaquecido, porém a mistura com gotículas resulta
em combustível não queimado e menor rendimento térmico.
Aceleração: Quando o combustível não está totalmente vaporizado, o fluido contido na
tubulação de admissão consiste em ar, combustível vaporizado, gotículas de
combustível e formam uma película de combustível junto às paredes do coletor de
admissão. Esta película move-se em direção ao cilindro com uma velocidade menor do
que o fluxo da mistura. Com o motor em regime constante, a mistura que chega ao
cilindro é dosada no sistema de alimentação. Porém quando se deseja subitamente
maior aceleração a película se move a uma velocidade inferior a do fluxo de ar,
enquanto a mistura não chega ao cilindro a mistura será pobre e provoca falhas no
motor. Para compensar esta deficiência temporária de combustível, o carburador tem
uma bomba de pistão ou de diafragma que numa abertura súbita do acelerador, lança
uma quantidade adicional de combustível no fluxo de ar para compensar o combustível
que corre pela parede. O mesmo efeito pode ser obtido pelo sistema de injeção
eletrônica.
Diluição do óleo lubrificante. Quando a gasolina tem componentes muito pesados,
portanto de difícil evaporação, haverá combustível líquido dentro do cilindro. A gasolina
líquida dissolve o lubrificante nas paredes dos cilindros e a mistura flui pelos anéis para
o cárter do motor. As conseqüências são: redução da película lubrificante sobre as
paredes dos cilindros e redução da viscosidade do óleo do motor com potencial para
aumento de desgaste dos cilindros, mancais e outros componentes.
Para reduzir essas dificuldades ao mínimo, controla-se o final da destilação e a
temperatura referente à recuperação de 90%. O Gráfico 5 apresenta a curva de
destilação característica da gasolina.
43
Gráfico 5 Curva de Destilação da Gasolina
Curva de Destilação da Gasolina
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% Evaporada
Tem
pera
tura
ºC
% Evaporada
Inflamabilidade
Nos motores de combustão interna, além do controle da entrada de combustível e ar, é
necessário fornecer uma determinada quantidade de energia para que a combustão se
inicie. Esta energia é fornecida à mistura na forma de uma centelha na vela de ignição
para os motores ciclo Otto. Já nos motores ciclo Diesel o calor necessário para iniciar a
combustão é obtido no momento da compressão do ar no cilindro. O comportamento de
uma mistura ar combustível em contato com uma fonte de calor pode ser descrito
através do ponto de ebulição, ponto de fulgor, ponto de combustão e ponto de ignição.
O Ponto de Ebulição corresponde à temperatura na qual as moléculas de um líquido
iniciam uma agitação intensa.
O Ponto de Fulgor corresponde à temperatura na qual o combustível se vaporiza em
quantidade suficiente para que seu vapor, em mistura com o ar, possa inflamar se
instantaneamente pela aproximação de uma chama.
O Ponto de Combustão corresponde à temperatura na qual os vapores do combustível
queimam em contato com uma chama e continuam a queimar na ausência desta, pois a
vaporização se dá em quantidade suficiente para alimentar a combustão.
O Ponto de Ignição é a temperatura na qual um combustível se inflama mesmo sem a
presença de chama.
A Tabela 3 apresenta o Ponto de Ebulição, o Ponto de Fulgor e o Ponto de Ignição de
Alguns Combustíveis.
44
Tabela 3 Ponto de Ebulição, o Ponto de Fulgor e o Ponto de Ignição.
Combustível Ponto de Ebulição
ºC
Ponto de Fulgor
ºC
Ponto de Ignição
ºC
Etanol 78 13 423
Éter Etílico 34,6 -45 180
Benzeno 80 -11 562
Tolueno 111 4 536
Gasolina 40-200 -43 280
Querosene 175-320 45 255
Óleo Combustível 230-350 66 259
O Gráfico 6 apresenta o ponto de ebulição de alguns hidrocarbonetos e mostra que
quanto maior a sua massa molar, maior a temperatura de ebulição.
Gráfico 6 faixa de ebulição dos principais derivados do petróleo
Porcentagem de Resíduo de Carbono É o teor de resíduo obtido após a evaporação das frações voláteis do produto,
submetido a aquecimento sob condições controladas. Considerando-se o produto sem
aditivos, a porcentagem de resíduo de carbono correlaciona-se com a quantidade de
P O N T O D E E B U L IÇ Ã O
C H 4
C 2 H 6
C 3 H 8
C 4 H 1 0
C 5 H 1 2
C 6 H 1 4
C 7 H 1 6
C 8 H 1 8
C 9 H 2 0
C 1 0 H 2 2
C 1 2 H 2 6
- 2 0 0
- 1 5 0
- 1 0 0
- 5 0
0
5 0
1 0 0
1 5 0
2 0 0
2 5 0
16 44 72 100
128
170
m a s s a m o la r
º C
P O N T O D EE B U L IÇ Ã O
45
depósitos que podem ser deixados pelo combustível na câmara de combustão. Valores
muito altos de resíduo de carbono podem também levar à maior contaminação do óleo
lubrificante por fuligem. O teste consiste em aquecer uma amostra (tomada dos 10%
finais de destilação), colocando-a em um bulbo de vidro a 550 ºC, por um tempo
predeterminado. O resíduo remanescente é calculado como fração percentual da
amostra original.
Corrosividade O cobre é um dos metais mais facilmente corroído, por isso desenvolveu se um teste
que mede a capacidade do combustível em corroer uma lâmina de cobre. A corrosividade medida na lâmina de cobre informa sobre potencial de ataque corrosivo
sobre o sistema de alimentação do motor (reservatórios, tubulações, bomba de
combustível e componentes de ligas não ferrosas do sistema de combustível).
Teor de Enxofre Todo petróleo contém compostos de enxofre sob diferentes formas e quantidades
variáveis conforme sua origem. Esses compostos são indesejáveis por várias razões:
• Podem provocar odor desagradável,
• Corrosão no sistema de exaustão,
• Alguns tipos são corrosivos em: equipamento de refinação, tanque de
armazenamento e motores,
• Deterioração do óleo lubrificante,
• Inibem certos catalisadores usados nos processos de fabricação da gasolina,
• Agem como produtos antagônicos em relação aos compostos antidetonantes,
reduzindo sua eficiência,
• Desgaste do motor,
• Durante a combustão forma óxidos de enxofre que poluem a atmosfera.
Apesar das propriedades lubrificantes do enxofre, seu alto teor no combustível é
indesejável porque os óxidos de enxofre (Sox) podem levar à formação de ácidos
sulfuroso e sulfúrico devido à condensação de umidade.
O enxofre contido no combustível é transformado em SO2 e SO3 durante o processo de
combustão. O SO3 na presença de água dá origem ao ácido sulfúrico, produto altamente
corrosivo, esta é uma das razões para os lubrificantes de motores diesel conterem
aditivos neutralizadores de ácidos. A quantidade de enxofre contida no combustível é
expressa em porcentagem de massa e é limitada pelas especificações da Agência
46
Nacional do Petróleo. No Brasil até a década de 90 o teor máximo de enxofre
especificado era de 1,0%, porém este limite foi reduzido gradualmente de forma que o
óleo diesel distribuído nas regiões metropolitanas tem um limite é 0,2% de enxofre na
sua composição.
47
Gasolina
A gasolina é uma mistura complexa formada por vários tipos de hidrocarbonetos (C5H12
à C12H26), e o Octano (C8H18) é o seu principal componente. É obtida por processos de
destilação, craqueamento, reformação e polimerização que se desenvolvem nas
refinarias. Entre as propriedades da gasolina podemos destacar a volatilidade que
permite a vaporização e a mistura com o ar possibilitando a combustão. A facilidade de
partida e consumo satisfatório são diretamente influenciados por esta propriedade. Se a
vaporização for lenta a partida torna se difícil, se for muito rápida poderá ocorrer nas
tubulações e dutos do sistema comprometendo seu funcionamento, este efeito é
denominado “vapor lock”. Na segunda metade do século XX, por falta de testes
científicos e exatos, a volatilidade da gasolina era testada por um método conhecido
como Ensaio do Segundo Andar, que consistia em derramar uma determinada
quantidade de gasolina de uma janela do segundo andar. O combustível era
considerado como insuficientemente volátil se uma determinada quantidade dessa
gasolina atingisse o solo na forma líquida. Veremos a seguir as principais propriedades
especificadas para a gasolina.
Pressão de Vapor De uma maneira geral, a pressão de vapor de um líquido volátil é a pressão exercida
pelos vapores do mesmo, num espaço confinado. No caso da gasolina, as condições de
ensaio devem ser cuidadosamente estabelecidas uma vez que a pressão de vapor varia
com a temperatura, a quantidade de ar dissolvida e a relação de vapor para o líquido
existente dentro do recipiente.
A pressão de vapor da gasolina quando medida a 37,8 ºC (100 ºF), em uma bomba com
uma relação de ar para líquido de 4/1 é conhecida como a pressão de vapor Reid e é
expressa em kPa (abs).
A pressão de vapor Reid está intimamente relacionada com as características de
volatilidade do produto. É importante nas perdas por evaporação durante o
armazenamento, transporte e manuseio. Pressões de vapor elevadas e temperaturas
baixas no ponto de 10% da curva de destilação resultam em facilidade de partida do
motor; entretanto também aumentam a tendência de tamponamento pelo vapor de
48
combustível durante a operação do motor pelo aumento da vaporização no sistema de
alimentação.
Embora a pressão de vapor seja um dos fatores na quantidade de vapor formado sob
condições que levam ao tamponamento, não é o melhor índice desta tendência.
Considera-se atualmente mais representativa a temperatura para dar uma relação de
vapor / líquido (V/L) igual a 20. Quanto mais baixa a temperatura com V/L = 20, maior a
tendência de causar o tamponamento por vapor.
Gomas e seu período de indução A gasolina pode conter compostos instáveis que pela polimerização poderão formar
depósitos de gomas ou lacas tanto durante o armazenamento como no motor. Altas
temperaturas favorecem a polimerização e formação de depósitos.
A goma é uma substância resinosa que no início permanece solúvel na gasolina e
depois se precipita, aumentando as condições de desgaste e obstruindo a passagem da
gasolina nas tubulações e furos calibrados dos componentes do sistema de injeção.
A formação de goma é reduzida com a incorporação de aditivos inibidores. O período de
indução especifica o tempo que a gasolina pode passar sem que a concentração de
goma ou outras substâncias indesejáveis tenham influência nociva considerável. O
período de indução é determinado através de ensaios de oxidação.
Poder antidetonante Outra importante propriedade da gasolina é seu poder antidetonante. O comportamento
da gasolina depende diretamente das características construtivas do motor em que é
aplicada, principalmente da relação de compressão. Nos motores ciclo Otto a mistura ar
combustível deve sofrer uma determinada compressão sem que ocorra a combustão
espontânea. As propriedades antidetonantes são indicadas pelo Índice de Octano. Este
Índice é obtido pela comparação com misturas padrões de isoctano puro (Índice 100) e
heptano normal puro (Índice 0 ) . Considerando que o hidrocarboneto isoctano tem
excelente poder antidetonante e o heptano normal possui características antidetonante,
se uma gasolina apresenta as mesmas características de detonação de uma mistura de
70% de isoctano e 30% de heptano normal, é classificada com Índice equivalente 70.
Até a década de 70, no Brasil, para aumentar o índice de octano da gasolina adicionava
se Chumbo Tetraetila (C2H5)4Pb, substância altamente venenosa e causadora de
intoxicação por inalação e contato com a pele. À partir de 1980 a adição de álcool à
gasolina permitiu além do aumento do índice de octano, a economia de petróleo. Neste
49
mesmo ano o CNP9 normalizou a adição de álcool etílico à gasolina, permitindo o
aumento da relação de compressão e eficiência dos motores, assim foi possível na
época, aumentar o índice de octano de 73 para 80 (mínimo) com teor de álcool de 22 %
na gasolina.
Poder Antidetonante e parâmetros que influem no requisito octanagem
Detonação é uma reação química instantânea de uma porção final de combustível com o
oxigênio do ar. No momento em que salta a faísca da vela, começa uma frente de
chama que vai percorrendo a câmara de combustão. Decorrente desse fato, a pressão
vai aumentando e, em conseqüência, a temperatura sobe. Pode ocorrer que o
combustível que ainda não foi atingido pela “frente de chama”, não resista à temperatura
gerada e entre em “combustão espontânea”. O resultado é que aparece um aumento
extremamente brusco de pressão que provoca um barulho semelhante a uma “batida de
pino”.
O requisito de qualidade antidetonante pode ser entendido como a resistência do
combustível a sofrer uma detonação prematura devido à compressão, em condições de
operação definidas e é influenciada pela:
Taxa de compressão: Quanto maior a taxa de compressão maior será a
temperatura e a pressão no interior do motor, o que exige maior resistência a
detonação do combustível.
Avanço de ignição: Quanto maior o avanço de ignição maior será a temperatura
e pressão no interior da câmara, necessitando de maior número de octano
O número de octano denominado octanagem é o indicativo do poder antidetonante da
gasolina que é aferido por um ensaio de laboratório efetuado experimentalmente em um
motor com taxa de compressão variável.
Número de Octano A octanagem é expressa por de um número, denominado de Número de Octano, que
corresponde à porcentagem volumétrica de um composto químico chamado iso-octano
C8H18 em uma mistura com n – heptano C7H16, que apresenta a mesma qualidade
antidetonante da amostra. Ela é aferida pela comparação da intensidade de detonação
do combustível com a produzida pela queima de misturas dos padrões acima citados em
motores e condições padronizados. O composto químico iso-octano é considerado
9 Conselho Nacional do Petróleo
50
padrão de boa qualidade, ao qual é conferido o valor de octanagem igual a 100 (cem),
enquanto que o composto químico n-heptano é considerado padrão de má
qualidade, ao qual é conferido o valor de octanagem igual a zero (0).
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 compõem a gasolina não precisa ter
obrigatoriamente nem o heptano, nem o isoctano. Uma gasolina com número de octano
igual a 80 é aquela que resiste à compressão, sem detonação, equivalente a uma
mistura de 80% de iso-octano e 20 % de n-heptano. Essa gasolina oferece uma
resistência a compressão 20% menor que uma gasolina formada somente por iso-
octano. Assim, quando se diz que uma gasolina usada em aviação apresenta número de
octano igual a 120 , isso não quer dizer que ela seja constituída de 120% de iso-octano
(seria um absurdo), mas sim de uma mistura que oferece uma resistência a compressão
20% maior do que a gasolina formada somente por iso-octano.
Entre os métodos existentes para a determinação do número de octano, destacam-se o
Método Motor (MON) e o Método Pesquisa (RON), que são realizados segundo
condições operacionais diferentes.
Escala de Octanagem 0% isoctano 50% isoctano 100% isoctano100 % n-heptano 50% n-heptano 0% n-heptano
I
51
Um veículo está sujeito a funcionar em diferentes condições: ora mais severas, ora mais
suaves. Desta forma, a melhor maneira de expressar a octanagem da gasolina é através
dos dois métodos ou da média entre eles que é denominada Índice Antidetonante (IAD)
ou Antiknock lndex (AKI) . Portanto, quando citarmos um valor de octanagem é
necessário especificar se é MON, RON ou IAD (AKI).
Conforme vimos anteriormente o número de octano é um indicativo do poder
antidetonante da gasolina. A octanagem MON (Motor Octane Number) representa a
situação de uso do motor em altas rotações. A octanagem RON (Research Octane
Number) representa a situação de uso do motor em baixas rotações.
Portanto, se durante o teste de um combustível em um veículo sob carga em 2a
marcha a 80kmlh, e ocorre a detonação é sinal de que o número de octano MON está
baixo. De outra forma, se o veículo estiver ainda sob carga, porém em 5a marcha a 80
km/h e ocorre a detonação sinal de que o número de octanas RON está baixo.
Alguns países referem se ao número de Octanas RON, outros ao número de octanas
MON e outros ao IAD. A Tabela 4 apresenta um resumo dos números de octano em
algumas regiões do mundo.
Octanagem: característica das gasolinas em resistir à combustão espontânea
(sem centelha)
Medição: Número de Octano
Método Motor (MON) – Altas rotações e cargas
Método Pesquisa (RON) - Acelerações partindo de baixas rotações e altas
cargas
Índice Antidetonante (IAD) = (MON + RON) / 2
52
Tabela 4 Número de Octano COMUM PREMIUM
MON RON IAD MON RON IAD
BRASIL 80 - 87 - - 91
EUA 82 - 87 - - 91
EUROPA 80 91 - 85 95 -
JAPÃO - 89 - - 96 -
ARGENTINA - 83 - - 93 -
MON (Motor Octane Number) é medido em um motor padrão de taxa de compressão
variável denominado CFR.(Cooperative Fuel Research), este motor possui um sistema
para medir detonações (Knockmeter) e um carburador com três cubas selecionáveis. As
condições do ensaio são as seguintes: mistura aquecida a 150ºC antes de entrar na
câmara de combustão, rotação de 900 rpm e avanço de faísca variável de ângulo de 19
a 26º APMS10 (conforme a taxa). O combustível a ser ensaiado é comparado com
padrões de forma a se determinar o valor da octanagem. O MON representa situações
de carga com altas rotações.
RON (Research Octane Number) é medido em motor padrão de taxa de compressão
variável (ASTM-CFR). Tal motor possui um sistema para medir detonações
(Knockmeter) e um carburador com três cubas selecionáveis. As condições do ensaio
são as seguintes: mistura não-aquecida antes de entrar na câmara de combustão,
rotação de 600 rpm e avanço da faísca fixo em ângulo de 13 o APMS. O combustível a
ser ensaiado é comparado com padrões de forma a se determinar o valor de
octanagem. O RON representa situações de carga com baixas rotações.
A detonação ainda pode ocorrer quando a taxa de compressão do motor for muito alta
para o tipo de gasolina empregada. A taxa de compressão de um motor é a relação
entre o volume da mistura de ar e combustível contida pelo cilindro quando o pistão está
no ponto morto inferior e o volume quando está no ponto superior.
Se no ponto morto inferior o volume for de 500 cm3 e no ponto superior for 60 cm3, a
taxa de compressão será 500/60 = 8,33 : 1.
Quando a combustão é normal, a mistura ar-combustível queima uniformemente no
momento em que salta a centelha da vela. Entretanto, se a taxa de compressão for
demasiadamente elevada para o tipo de gasolina em uso, uma parte da mistura queima
53
uniformemente e o restante detona . Além do ruído, a detonação resulta em sobre
aquecimento, perda de potência e se prolongada, poderá danificar o motor.
A gasolina atual é mais resistente à detonação do que antigamente graças a novos
método de refinação e modificação dos projetos dos motores.
O Requisito de Octanagem de um veículo é definido pelo fabricante e deve ser
informado aos usuários no manual do proprietário.
Gasolina sem de chumbo
O 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 à saúde que este composto provoca decidiu-se eliminá-lo da
gasolina. A eliminação dos compostos de chumbo resulta em combustível com
octanagem insuficiente para modernos motores com alto grau de eficiência (alta taxa de
compressão). A gasolina, por conseguinte, terá que ser preparada a partir de
componentes especialmente eficientes e de alta octanagem. Alguns desses
componentes são alquilados e isômeros com alta porcentagem de aromáticos e
isoparafinas. Alguns exemplos de aditivos que não contêm metais e são utilizados para
aumentar a octanagem são o éter denominado metil-terciário-butiléter (MTBE) e os
álcoois ( metanol ou etanol).
Tolerância de água nas misturas de álcool anidro e gasolina Gasolina e álcool anidro (isento de água) são miscíveis em todas as proporções em
amplas faixas de temperaturas. Porém pequenas quantidades de água podem causar a
separação do álcool e da gasolina. O início da separação é indicado por turvação da
mistura.
A quantidade de água tolerável cresce com o aumento da temperatura e da quantidade
de álcool presente na mistura. Em temperatura de aproximadamente 25 oC e presença
de aproximadamente 25% de álcool na gasolina, tolera-se uma quantidade de água de
aproximadamente 1,2%. Aumentando essa quantidade de água ocorrerá separação do
álcool que irá para o fundo do reservatório. O benzol, benzeno e acetona aumentam a
tolerância de água da mistura de gasolina e álcool.
Gasolina Premium: motores com taxa de compressão mais elevada (nacionais ou
importados) tendem a ter um desempenho melhor utilizando gasolina de maior
10 Antes do Ponto Morto Superior
54
octanagem (Preminun). Por outro lado, este combustível pode fazer pouca ou nenhuma
diferença para os demais veículos, projetados para rodar com a gasolina comum.
Indicada para veículos avançados tecnologicamente (motores com alta taxa de
compressão, ignição mapeada, injeção eletrônica e sensor de detonação), a gasolina
premium diferencia-se da comum pelo preço (cerca de 18% superior) e pelo número de
octano. Enquanto a gasolina comum tem Índice Antidetonante 87 a gasolina premium
tem Índice Antidetonante 91.
Com maior octanagem, motores modernos vão automaticamente se ajustar para
trabalhar com ponto de ignição mais avançado, pois a premium tem maior poder
antidetonante. Para exemplificar: um motor que rende 100 CV de potência com gasolina
premium européia, por exemplo, não atinge esse limite sendo alimentado com a
gasolina comum nacional. Agora, com a premium, teoricamente esse motor vai poder
render o mesmo que lá fora. Portanto, a premium não aumenta a potência do motor,
apenas aproveita melhor capacidade que o propulsor tem de gerar energia.
A octanagem da gasolina premium foi estabelecida pela média aritmética de duas
normas de medição: a RON e a MON. Além da maior octanagem, a premium tem
também menor teor de enxofre, que foi reduzido de 0,2% para 0, 1 % significando
menos emissão de poluentes.
Gasolinas Aditivadas: são gasolinas que contêm aditivo detergente/dispersante. São
altamente recomendáveis, pois têm a função de limpar e manter limpo o sistema de
alimentação. É importante ter em mente que se forem utilizadas em um sistema muito
velho e sujo, toda a sujeira do tanque e tubulação irá soltar-se, podendo saturar filtros
num primeiro momento.
O gráfico 7 apresenta os preços médios da gasolina comum no período de 1994 à 2002.
55
Gráfico 7 Preços médios da gasolina
Preços médios da gasolina
0,000,200,400,600,801,001,201,401,601,80
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
R$/l
Fonte: ANP, 2003
Portaria nº 309 de 2001 da ANP (Agência Nacional do Petróleo). Especificações para a Gasolina A qualidade da gasolina é classificada em dois tipos: gasolina tipo A e gasolina tipo C. A
diferença maior entre os dois tipos é a adição de álcool etílico anidro. (ver tabela 1)
56
ESPECIFICAÇÃO
Gasolina Comum Gasolina Premium MÉTODO
CARACTERÍSTICA UNIDADE
Tipo A Tipo C Tipo A Tipo C ABNT ASTM
Cor - (1) (2) (1) (2)
Aspecto - (4) (4) (4) (4) visual(3)
Álcool Etílico Anidro
Combustível - AEAC % vol. 1 máx.(5) (6) 1 máx.(5) (6) NBR 13992
Massa específica a 20 ºC Kg/cm3 anotar anotar anotar anotar NBR7148
NBR14065
D 1298
D 4052
Destilação NBR9619 D86
10% evaporado, máx. ºC 65,0 65,0 65,0 65,0
50% evaporado, máx. ºC 120,0 120,0 120,0 120,0
90% evaporado, máx. ºC 190,0 190,0 190,0 190,0
PFE, máx. ºC 220,0 220,0 220,0 220,0
Resíduo, % vol. 2,0 2,0 2,0 2,0
Nº de Octano Motor, MON,min - (8) (9) 82,0 (9) - - MB 457 D2700
Índice Antidetonante – IAD,
mín. (10) - (8) 87,0 (8) 91,0 MB457
D2699
D2700
Pressão de Vapor a 37,8 ºC
(11) KPa
45,0 a
62,0
69,0
máx.
45,0 a
62,0
69,0
máx
NBR 4149
NBR
14156
D4953
D5190
D5191
D5482
Goma Atual Lavada, máx. mg/100mL 5 5 5 5 NBR14525 D381
Período de Indução a 100 ºC Mín. (12) (13) 360 (12) (13) 360 NBR 4478 D525
Corrosividade ao cobre a 50
ºC, 3h, máx. - 1 1 1 1 NBR14359 D130
Enxofre, máx. (14) % massa 0,12 0,10 0,12 0,10 NBR 6563
NBR14533
D1266
D2622
D3120
D4294
D5453
Benzeno, máx. (14) % vol. 1,2 1,0 1,96 1,5 -
D3606
D5443
D6277
Chumbo, máx. ( 5) g/L 0,005 0,005 0,005 0,005 - D3237
Aditivos (15) - - - - - - -
Hidrocarbonetos (14) (16) % vol MB 424 D1319
Aromáticos, máx. (16) 57 45 57 45
Oleofínicos, máx. (17) 38 30 38 30
57
(1) De incolor a amarelada, isenta de corante.
(2) De incolor amarelada se isenta de corante cuja utilização é permitida no teor máximo
de 50 ppm com exceção da cor azul, restrita à gasolina de aviação.
(3) A visualização será realizada em proveta de vidro, conforme a utilizada no Método
NBR 7148 ou ASTM D1298.
(4) Límpido e isento de impurezas.
(5) Proibida a adição. Deve ser medido quando houver dúvida quanto à ocorrência de
contaminação.
(6) O AEAC a ser misturado às gasolinas automotivas para produção da gasolina C
deverá estar em conformidade com o teor e a especificação estabelecidos pela
legislação em vigor.
(7) No intuito de coibir eventual presença de contaminantes o valor da temperatura para
90% de produto evaporado não poderá ser inferior à 155 ºC para gasolina A e 145°C
para gasolina C.
(8) A Refinaria, a Central de Matérias-Primas Petroquímicas, o Importador e o
Formulador deverão reportar o valor das octanagem MON e do IAD da mistura de
gasolina A, de sua produção ou importada, com AEAC no teor mínimo estabelecido pela
legislação em vigor.
(9) Fica permitida a comercialização de gasolina automotiva com MON igual ou superior
a 80 até 30/06/2002.
(10) Índice antidetonante é a média aritmética dos valores das octanagens determinadas
pelos métodos MON e RON.
(11) Para os Estados do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná, São Paulo, Rio de
Janeiro, Espírito Santo, Minas Gerais, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Goiás e
Tocantins, bem como para o Distrito Federal, admite-se, nos meses de abril a novembro,
um acréscimo de 7,0 kPa ao valor máximo especificado para a Pressão de Vapor.
(12) A Refinaria, a Central de Matérias-Primas Petroquímicas, o Importador e o
Formulador deverão reportar o valor do Período de Indução da mistura de gasolina A, de
sua produção ou importada, com AEAC no teor máximo estabelecido pela legislação em
vigor.
58
(13) O ensaio do Período de Indução só deve interrompido após 720 minutos, quando
aplicável, em pelo menos 20% das bateladas comercializadas. Neste caso, e se
interrompido antes do final, deverá ser reportado o valor de 720 minutos.
(14) Os teores máximos de Enxofre, Benzeno, Hidrocarbonetos Aromáticos e
Hidrocarbonetos Olefínicos permitidos para a gasolina A referem-se àquela que
transformar-se-á em gasolina C através da adição de 25% ± 1% de álcool. No caso de
alteração legal do teor de álcool na gasolina os teores máximos permitidos para os
componentes acima referidos serão automaticamente corrigidos proporcionalmente ao
novo teor de álcool regulamentado.
(15) Utilização permitida conforme legislação em vigor, sendo proibidos os aditivos a
base de metais pesados.
(16) Fica permitida alternativamente a determinação dos hidrocarbonetos aromáticos e
olefínicos por cromatografia gasosa. Em caso de desacordo entre resultados
prevalecerão os valores determinados pelos ensaios MB424 e D1319.
(17) Até 30/06/2002 os teores de Hidrocarbonetos Aromáticos e Olefínicos podem ser
apenas informados.
Métodos de Ensaio
MB 424 Produtos líquidos de petróleo - Determinação dos tipos de hidrocarbonetos pelo
indicador de absorção por fluorescência
MB 457 Combustível – Determinação das características antidetonantes –
Índice de octano – Método motor
NBR 4149 Gasolina e misturas de gasolina com produtos oxigenados – Determinação
da pressão de vapor – Método seco
NBR 6563 Gás Liquefeito de Petróleo e Produtos Líquidos de Petróleo – Determinação
de enxofre – Método da lâmpada
NBR 7148 Petróleo e Produtos de Petróleo – Determinação da massa específica,
densidade relativa e °API – Método do densímetro.
NBR 9619 Produtos de Petróleo – Determinação das propriedades de destilação
NBR 13992 Gasolina Automotiva – Determinação do teor de álcool etílico anidro
combustível (AEAC)
NBR 14065 Destilados de Petróleo e Óleos Viscosos – Determinação da massa
específica e da densidade relativa pelo densímetro digital.
59
NBR 14156 Produtos de Petróleo – Determinação da pressão de vapor – Mini Método
NBR 14359 Produtos de Petróleo – Determinação da corrosividade – Método da lâmina
de cobre
NBR 14478 Gasolina - Determinação da estabilidade à oxidação pelo método
do período de indução
NBR 14525 Combustíveis - Determinação de goma por evaporação
NBR 14533 Produtos de Petróleo - Determinação do enxofre por Espectrometria
de Fluorescência de Raios X ( Energia Dispersiva)
Método ASTM TÍTULO
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)
60
D 5191 Vapor Pressure of Petroleum Products (Mini Method)
D 5443 Paraffin, Naphthene, and Aromatic Hydrocarbon Type Analysis in Petroleum
Distillates
Through 200°C 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.
61
A necessidade de substituição do petróleo obrigou um grande número de países a
desenvolver pesquisas para utilizar combustíveis alternativos. No fim do século XIX
devido ao início da produção de automóveis em escala comercial, o álcool da biomassa
foi considerado o combustível ideal, entretanto, em virtude das descobertas de grandes
reservas de petróleo e do baixo custo do seu transporte, a utilização de álcool de
biomassa ficou restrita às industrias de bebida, farmacêutica e de solventes.
Devido às duas crises mundiais do petróleo na década de 70 (1973 e 1979), o álcool
voltou a ser considerado como fonte de energia renovável para substituir os derivados
mais leves do petróleo.
Nos motores ciclo Otto podem ser utilizados tanto o álcool anidro como o álcool
hidratado . O álcool anidro é obtido na passagem do álcool já concentrado por
destilação, com cerca de 92% em peso numa terceira coluna juntamente com benzeno
ou hexano que, por extração permite chegar a 99,3% em peso. No caso do álcool
hidratado, a terceira coluna não é utilizada, obtendo se um álcool com 92% em peso. O
álcool anidro é utilizado em mistura com a gasolina, pois são miscíveis em quaisquer
proporções, isso não ocorre com o álcool hidratado porque o teor de água existente em
sua composição dificulta a mistura com a gasolina. O álcool anidro possui Índice de
Octano superior ao da gasolina, por isso quando utilizado em mistura com esse derivado
aumenta a octanagem e elimina ou reduz a necessidade de adição do Chumbo
Tetraetila (CTE).
Outra vantagem do uso do álcool é economia de energia conseguida nas operações de
refino, na medida em que a produção de gasolina de baixo índice de octano exige menor
processamento, pois as etapas de craqueamento e ou reforma normalmente são
realizadas para aumentar a octanagem, são dispensáveis para essa finalidade. Após
vários estudos e testes concluiu se que na proporção entre 20 e 25 % em volume de
álcool, os motores operam satisfatoriamente.
Os tipos de álcool que temos no mercado, para o uso automotivo, recebem o nome de
álcool carburante. São compostos oxigenados adicionados à gasolina (quando o objetivo
Álcool
62
for o aumento de octanagem) ou para uso puro em motores projetados para utilização
de tal combustível.
O metanol é um álcool oriundo da mesma família do etanol; seu uso, como carburante,
remonta ao início do século, quando teve sua utilização como combustível pelo pioneiro
Henry Ford. Nos primórdios do desenvolvimento da tecnologia dos motores a combustão
interna, em 1916, Ford já declarava que "o álcool é mais limpo e melhor combustível
para automóveis do que a gasolina e acredito que será o combustível do futuro para os
motores de combustão interna". Os alemães, na 2ª guerra mundial, utilizaram tal
combustível em larga escala.
Pode ser extraído da nafta, do xisto, gás, da madeira ou do carvão vegetal. Os meios
mais simples e usuais são a gaseificação do carvão vegetal e da madeira ou pirólise dos
mesmos. Na Europa se utiliza um processo de reação catalítica de monóxido de carbono
e hidrogênio, muito caro e altamente sofisticado.
São necessárias 2 toneladas de madeira para uma produção de 200 litros de álcool ou
metanol. O Brasil com grandes áreas cultiváveis produz álcool com um custo
infinitamente inferior utilizando cana de açúcar, mandioca, babaçu, batata, eucalipto,
beterraba, etc.
O metanol é extremamente tóxico: penetra no corpo humano pela pele, vias respiratórias
e digestivas, podendo levar à cegueira total ou parcial e até mesmo à morte. A principal
vantagem em sua utilização é o poder de resistência à detonação: possuindo um
elevado índice de octanagem (que se situa na faixa de 90 a 120, avaliado pelo sistema
MON, ou método motor). Este valor é meramente comparativo à gasolina, uma vez que
o álcool não possui octano propriamente ditas.
Essa resistência à detonação viabiliza a utilização do metanol em motores com alta taxa
de compressão, na ordem de 10:1 a 17:1, proporcionando ótimo desempenho, pois
aproveita em torno de 40% da energia fornecida. Em termos mecânicos, suas contra-
indicações são o baixo poder calorífico, menor do que o do etanol (causa maiores
dificuldades para as situações de partida a frio), a baixa miscibilidade à gasolina (quando
é utilizado para aumentar seu índice de octano) e sua facilidade de pré-ignição.
A utilização do álcool como combustível implica aumento de consumo devido ao menor
poder calorífico, quando comparado ao da gasolina. Isto significa que é necessária maior
quantidade de combustível para realização do mesmo trabalho.
63
O etanol ou AEHC, Álcool Etílico Hidratado Carburante, é produzido no Brasil através da
fermentação de açúcares (amido e celulose), e é o combustível que adquirimos nas
bombas dos postos de combustíveis. Sua composição de álcool e água é padronizada,
pois alterações em sua densidade acarretarão mau funcionamento e possíveis danos
internos ao motor.
O álcool hidratado é utilizado exclusivamente como combustível, por motivos de
economia produtiva e por sua eficiência. É adicionada pequena quantidade de gasolina
para inibir seu uso doméstico ou na fabricação de bebidas, por exemplo.
O álcool etílico hidratado possui 96% de pureza e 4% de água (96° GL). O álcool anidro
(sem água) é miscível com a gasolina em qualquer proporção e tem, como resultado, um
combustível com ótimas características antidetonantes. Para cada 5% de álcool
consegue-se um aumento de octanagem em aproximadamente 2 pontos percentuais,
sem os inconvenientes da adição de chumbo tetraetila (CTE), que é extremamente
poluente e destrói os elementos dos catalisadores.
O álcool anidro possui características de pureza na ordem de 99,95%, com 0,05% de
água na escala G.L. (Gay Lussac). Ou seja, é considerado isento de água. Para obter
álcool puro ou anidro, deve-se retirar a quantidade de excedente de água, um dos
processos utilizados consiste em adicionar cal viva à mistura. A cal viva, ou cal virgem
(Óxido de Cálcio), tem a propriedade de reagir com a água, formando hidróxido de cálcio
segundo essa equação:
Como o hidróxido de cálcio não é solúvel em álcool etílico, ocorre a formação de uma
mistura heterogênea. Através de filtração, separa-se o hidróxido de cálcio.
Cada litro de álcool obtido na destilação produz cerca de 12 litros de resíduos do mosto
fermentado, os quais recebem o nome de vinhoto. O lançamento de vinhoto nos rios e
lagos pode provocar graves problemas biológicos, pois tal produto serve de alimento
CaO + H2O Óxido de cálcio água
Ca (OH)2
Hidróxido de cálcio
64
para bactérias. Essas bactérias, ao se encontrarem com alimento em grande
quantidade se proliferam rapidamente. Como são organismos aeróbios, o consumo de
oxigênio passa a ser maior do que o fornecimento, já que sua produção, através da
fotossíntese dos vegetais continua a mesma. A redução da quantidade de oxigênio
dissolvido na água causa a morte peixes e pequenos animais aquáticos, que morrem
asfixiados. Mas em seu lugar surgem outros organismos microscópios, capazes de viver
sem oxigênio, chamados anaeróbios, em que, em sua atividade, produzem substancias
de cheiro desagradável.
Por esse motivo, severas restrições são feitas pela Secretaria do Meio Ambiente ao
lançamento indiscriminado do vinhoto nos rios e lagos. O aproveitamento do vinhoto
como fertilizante tem sido a alternativa mais empregada na Brasil.
Etapas da produção de açúcar e álcool
moagem e filtração
aquecimento
fermentação
cana-de-açúcar
garapa
melaço
açúcar preto mosto
açúcar comum etanol 96º GL vinhoto
etanol 100º GL
destilação
desidratação
65
O Brasil foi um dos primeiros países a banir o chumbo tetraetila da gasolina, passando a
incorporar o álcool anidro como aumentador de octanagem (compostos oxigenados que
possuem características de aumentar a resistência do combustível a detonação). Isso
elevou nossa gasolina ao patamar das de boa qualidade vendidas na Europa (índices de
90 octano).
Quando compramos a garrafa de álcool no mercado e lemos a inscrição 90%, significa
que a quantidade de álcool puro possui aproximadamente 10% de água. Alguns
combustíveis e fluidos (álcool, benzol, metanol e propanol) são higroscópicos, isto é,
possuem a propriedade de absorver a umidade do ar e diluí-la em sua composição.
O gráfico 8 apresenta os preços médios do álcool etílico no período de 1994 à 2002.
Gráfico 8 Preços médios do álcool
Preços médios do álcool etílico hidratado ao consumidor
0,000,200,400,60
0,801,001,20
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
R$/l
Fonte: ANP, 2003
Portaria nº 126, de 8.8.2002 da Agência Nacional do Petróleo. Especificação para o Álcool
Altera a redação dos artigos 3º, 4º, 5º, 6º, 8º, 10 e Regulamento Técnico, inclui o artigo
4º-A, revoga o art. 12 e ratifica os demais dispositivos da Portaria ANP nº 2, de 16 de
janeiro de 2002 que estabelece as especificações para comercialização do Álcool Etílico
Anidro Combustível (AEAC) e do Álcool Etílico Hidratado Combustível (AEHC) em todo o
66
território nacional e define obrigações dos agentes econômicos sobre o controle de
qualidade do produto.
O DIRETOR-GERAL da AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO - ANP, no uso de suas
atribuições legais, com base nas disposições da Lei no 9.478, de 6 de agosto de 1997 e
na Resolução de Diretoria nº 540, de 7 de agosto de 2002, torna público o seguinte ato:
Art. 1°. Os artigos 3°, 4°, 5°, 6º, 8º e 10 da Portaria ANP nº 2, de 16 de janeiro de 2002,
passam a vigorar com a seguinte redação:
“Art. 3°. Os Produtores e Importadores deverão manter sob sua guarda, pelo prazo
mínimo de 2 (dois) meses a contar da data da comercialização do produto, uma
amostra-testemunha de cada batelada de produto comercializado, armazenada em
embalagem devidamente lacrada e acompanhada de Certificado de Qualidade. (NR)
§ 1º. O Certificado de Qualidade, referente à batelada do produto comercializado deverá
ser firmado pelo químico responsável pelas análises laboratoriais efetivadas, com
indicação legível de seu nome e número da inscrição no órgão de classe. (NR)
§ 2º. Durante o prazo assinalado no caput deste artigo a amostra-testemunha e o
respectivo Certificado de Qualidade deverão ficar à disposição da ANP para qualquer
verificação julgada necessária. (NR)
Art. 4º. A documentação fiscal referente às operações de comercialização do AEAC e do
AEHC realizadas pelo Produtor ou Importador deverá ser acompanhada de cópia legível
do respectivo Certificado de Qualidade, atestando que o produto comercializado atende
às especificações estabelecidas no Regulamento Técnico. No caso de cópia emitida
eletronicamente, deverá estar indicado, na cópia, o nome e o número da inscrição no
órgão de classe do responsável técnico pelas análises laboratoriais efetivadas. (NR)
Art. 5°. O Distribuidor de combustíveis automotivos, autorizado pela ANP a realizar as
adições de AEAC à gasolina A, para produção da gasolina C, deverá manter sob sua
guarda, pelo prazo mínimo de 7 (sete) dias, uma amostra-testemunha, armazenada em
embalagem devidamente lacrada, coletada ao final do dia, de cada tanque de AEAC em
operação, acompanhada do Certificado de Qualidade emitido pelo Produtor ou
Importador, sempre que houver recebimento deste produto. (NR)
Art. 6º. O Distribuidor de combustíveis automotivos deverá certificar a qualidade do
AEHC a ser entregue ao Revendedor Varejista através da realização de análises
67
laboratoriais em amostra representativa do produto, emitindo o Boletim de Conformidade
devidamente assinado pelo respectivo responsável técnico, com indicação legível de seu
nome e número da inscrição no órgão de classe, contendo as seguintes características
do produto: aspecto, cor, massa específica, teor alcoólico, potencial hidrogeniônico e
condutividade elétrica. (NR)
§ 1º. O Boletim de Conformidade original deverá ficar sob a guarda do Distribuidor, por
um período de 2 (dois) meses, à disposição da ANP, para qualquer verificação julgada
necessária. (NR)
§ 2º. Os resultados da análise das características constantes do Boletim de
Conformidade deverão estar enquadrados nos limites estabelecidos pelo Regulamento
Técnico, devendo o produto atender às demais características exigidas no mesmo.
§ 3º. Uma cópia do Boletim de Conformidade deverá acompanhar a documentação fiscal
de comercialização do produto no seu fornecimento ao Revendedor Varejista. No caso
de cópia emitida eletronicamente, deverá estar registrado, na cópia, o nome e o número
da inscrição no órgão de classe do responsável técnico pelas análises laboratoriais
efetivadas. (NR)
Art. 8º. O Distribuidor deverá enviar à ANP, até o 15º (décimo quinto) dia do mês
subseqüente àquele a que se referirem os dados enviados, um sumário estatístico dos
Boletins de Conformidade emitidos, gravado em disquete de 3,5 polegadas para
microcomputador ou através do endereço eletrônico [email protected], ambos no
formato de planilha eletrônica, devendo conter:
I – identificação do Distribuidor;
II – mês de referência dos dados certificados;
III – volume total comercializado no mês;
IV – identificação do Produtor ou Importador de quem foi adquirido o AEHC e
V – tabela de resultados em conformidade com o modelo abaixo:
68
Característica
Unidade Método Mínimo Máximo Média Desvio
Massa específica a 20°C kg/m³
Teor alcoólico °INPM11
Potencial hidrogeniônico (pH) —
Condutividade elétrica µS/m
onde:
Método – procedimento padronizado constante da especificação em vigor segundo o
qual a característica foi analisada (NR)
Mínimo, Máximo – valores mínimos e máximos encontrados nas determinações
laboratoriais do mês
Média – média ponderada pelos volumes objetos das análises realizadas
Desvio – desvio padrão da amostragem
Art. 10. Fica concedido o prazo de 30 (trinta) dias, a partir da publicação da presente
Portaria, para que o Produtor, o Importador e o Distribuidor se adeqüem ao disposto nos
arts. 3°, 4°, 4°-A , 5°, 6° e 8° desta Portaria”. (NR)
Art. 2°. A Tabela das Especificações do AEAC e do AEHC contida no Regulamento
Técnico ANP nº 01/2002 da Portaria ANP nº 2, de 16 de janeiro de 2002, passa a vigorar
com a seguinte redação:
11 Instituto Nacional de Pesos e Medidas
69
Regulamento Técnico ANP nº 01/2002
ESPECIFICAÇÕES MÉTODO CARACTERÍSTICA
UNIDADE
AEAC AEHC ABNT
/NBR
ASTM (1)
Aspecto — (2) (2) Visual
Cor — (3) (3) Visual
Acidez total (como ácido acético), máx.
mg/l 30 30 9866 D 1613
Condutividade elétrica, max. µS/m 500 500 10547 D 1125
Massa específica a 20°C kg/m³ 791,5 máx. 807,6 a 811,0 (4)
5992 D 4052
Teor alcoólico °INPM 99,3 mín. 92,6 a 93,8 (4) 5992 —
Potencial hidrogeniônico (pH) — — 6,0 a 8,0 10891 —
Resíduo por evaporação, máx. (5)
mg/100ml — 5 8644 —
Teor de hidrocarbonetos, máx. (5) (NR)
%vol. 3,0 3,0 13993 —
Íon Cloreto, máx. (5)
mg/kg — 1 10894 /
10895
D 512(6)
Teor de etanol, mín. (7) %vol. 99,3 92,6 — D 5501
Íon Sulfato, máx. (8) (NR) mg/kg — 4 10894/
12120
—
Ferro, máx. (8) mg/kg — 5 11331 —
Sódio, máx. (8) (NR) mg/kg — 2 10422 —
Cobre, máx. (8) (9) (NR) mg/kg 0,07 — 10893 —
(1) Poderão ser utilizados como métodos alternativos para a avaliação das
características nos casos de importação do álcool, com exceção do método ASTM
D4052, que poderá ser sempre utilizado como método alternativo para a determinação
da massa específica.
(2) Límpido e isento de impurezas.
(3) Incolor a amarelada se isento de corante, cuja utilização é permitida no teor máximo
de 20mg/l com exceção da cor azul, restrita à gasolina de aviação.
(4) Aplicam-se na Importação e Distribuição os seguintes limites para a massa
específica e teor alcoólico do AEHC: 805,0 a 811,0 e 92,6 a 94,7 respectivamente.
70
(5) Limite admitido na Importação e Distribuição, não sendo exigida a análise para a
emissão do Certificado de Qualidade pelos Produtores. (NR)
(6) Procedimento C e modificação constante na ASTM D4806.
(7) Requerido quando o álcool não for produzido por via fermentativa a partir da cana-
de-açúcar.
(8) O produtor deverá transcrever no Certificado de Qualidade o resultado obtido na
última determinação quinzenal, conforme previsto no art. 4º-A da presente Portaria.
(NR).
(9) Deverá ser sempre determinado no AEAC que tiver sido transportado ou produzido
em local que possua equipamentos ou linhas de cobre, ou ligas que contenham este
metal.(NR)
Art. 3°. Fica incluído o artigo 4°-A na Portaria ANP nº 2, de 16 de janeiro de 2002, com a
seguinte redação:
“Art.4°-A. Os produtores deverão enviar mensalmente à ANP/SQP, até o 15º (décimo
quinto) dia àquele a que se referirem os dados enviados, um sumário estatístico dos
Certificados de Qualidade com os valores mínimo, máximo, médio e desvio das
seguintes características: acidez, condutividade elétrica, massa específica, teor
alcoólico, potencial hidrogeniônico, sulfato, ferro, cobre, e sódio.
§ 1°. As análises de sulfato ferro, cobre e sódio serão realizadas quinzenalmente em
uma amostra composta preparada a partir das amostras coletadas diariamente dos
tanques em movimentação.
§ 2°. Na hipótese do AEAC transportado ou produzido em local que possua
equipamentos ou linhas de cobre, ou ligas que contenham este metal, a análise de cobre
deverá ser sempre realizada para a emissão do Certificado de Qualidade.
§ 3°. Os sumários estatísticos deverão conter a identificação da unidade produtora, o
mês a que se refere o envio e o volume total de produto comercializado, cujas amostras
foram analisadas, em conformidade com o modelo abaixo.
71
Característica
Método
Unidade
Mínimo
Máximo
Média
Desvio
onde:
Característica – item da respectiva especificação do produto
Método – procedimento padronizado constante na especificação em vigor segundo o
qual a característica foi analisada
Unidade – unidade em que está reportado o valor da característica
Mínimo, Máximo – valores mínimos e máximos encontrados nas determinações
laboratoriais do mês
Média – média ponderada pelos volumes objetos das análises realizadas
Desvio – desvio padrão da amostragem
§ 4°. Os relatórios deverão ser enviados à ANP gravados em disquetes de 3,5
polegadas para microcomputador ou através do e-mail no endereço [email protected].”
Art. 4º. Ficam ratificados os demais dispositivos da Portaria ANP nº 2, de 16 de janeiro
de 2002, que deverá ser republicada com as alterações determinadas por esta Portaria.
Art. 5°. Esta Portaria entra em vigor na data de sua publicação.
Art. 6°. Revogam-se o artigo 12 da Portaria ANP nº 2, de 16 de janeiro de 2002, e
demais disposições em contrário.
Significado dos ensaios
As características do AEHC são importantes pelos seguintes motivos:
A massa específica, o grau INPM (Instituo Nacional de Pesos e Medidas) e o teor de
contaminantes influem sobre o teor alcoólico e são indicativos do grau de pureza. Maior
massa específica usualmente indica maior porcentagem de água presente
(contaminação acidental ou proposital) e conseqüentemente menor teor calorífico e
problemas de funcionamento do motor. Maior teor alcoólico não traz prejuízos. A
72
contaminação com gasolina por si não é prejudicial e age como desnaturante,
impedindo o uso do AEHC para consumo humano.
O resíduo de evaporação está relacionado à quantidade de resíduos presentes, que
podem ter influência negativa sobre o carburador em forma de entupimento ou causar
obstrução prematura do filtro combustível.
A acidez total, os aldeídos, os ésteres, os álcoois superiores e a alcalinidade estão
ligados ao potencial de efeito corrosivo sobre o sistema de alimentação de combustível
que inclui reservatório, linhas, bomba de combustível e carburador.
Principais vantagens da utilização do álcool hidratado As principais vantagens do álcool hidratado em relação à gasolina brasileira do tipo C
são:
• Maior potência e maior torque,
• Menor formação de resíduos na câmara de combustão,
• Maior velocidade de combustão.
O número de octano no álcool é mais alto do que o de alguns tipos de gasolina e este
aumento de octanagem permite o motor trabalhar com maior taxa de compressão e mais
alto torque e potência.
Motores a gasolina produzem gases de combustão contendo monóxido e dióxido de
carbono, vapor de água, gases de nitrogênio e de enxofre. O motor a álcool apresenta
menor produção desses gases principalmente em relação ao monóxido de carbono
(60% a menos).
O álcool também queima de maneira mais limpa, deixando menor quantidade de
resíduos na câmara de combustão do que a gasolina.
A velocidade de propagação da queima do álcool é mais rápida do que a da gasolina o
que equivale a um avanço do ponto de ignição do motor.
Desvantagens da utilização do AEHC em motor de ciclo Otto Os pontos negativos do uso do AEHC são:
• Dificuldade de partida a baixa temperatura,
• Maior consumo de combustível,
73
• Maior quantidade de gases de nitrogênio na descarga e a presença de aldeído
acético.
As dificuldades de partida a baixas temperaturas resultam do alto calor latente de
vaporização e a menor volatilidade do álcool.
O consumo mais elevado de combustível resulta do poder calorífico em
aproximadamente 40% inferior ao da gasolina.
A vaporização da gasolina numa mistura estequiométrica com ar resulta numa redução
de temperatura de aproximadamente 5oC. Para os álcoois, esta temperatura é menor
ainda. Por outro lado com a mesma adição de calor por unidade de massa, a
percentagem de álcool vaporizado nos múltiplos de admissão será menor. O uso do
álcool reduz, com seu elevado efeito de refrigeração, a temperatura melhorando dessa
maneira a eficiência volumétrica do motor. Por outro lado, os álcoois têm um peso
molecular muito menor do que a gasolina e ocupam proporcionalmente maior volume do
que igual massa de gasolina. O alto calor latente de vaporização é o responsável pelo
aumento de potência útil.
A volatilidade é um fator muito importante na vaporização do combustível. A gasolina é
composta de um grande número de moléculas diferente com pontos de ebulição que se
encontram na faixa de 37oC a 220oC.
Os álcoois são deficientes em frações leves em tomo de 40oC e são essas as frações
importantes em partidas a frio.
As quantidades de óxidos de nitrogênio (NOx) e de aldeído acético dos álcoois são 30 a
40% maiores do que as da gasolina.
O álcool tem viscosidade muito baixa, aliada a um muito baixo poder lubrificante, de
modo que, para seu uso em motores Diesel, tem que receber reforços através de
compostos solúveis em álcool (óleos vegetais etc.) para poder proporcionar lubrificação
adequada ao sistema de injeção diesel.
74
Gás Natural Veicular O gás natural veicular é definido pela ANP como sendo “uma mistura combustível
gasosa, tipicamente proveniente do gás natural e biogás, destinada ao uso veicular e
cujo componente principal é o metano, observadas as especificações estabelecidas”.
Abrange a faixa de hidrocarbonetos que vai do metano ao butano (metano como
componente principal)
A primeira descoberta de gás natural no Brasil remonta ao ano de 1947, na Bahia,
juntamente com a descoberta do óleo nesta região. Consideráveis descobertas foram
realizadas no Rio de Janeiro na década de 80, na bacia de Campos, em Urucu na selva
amazônica e na bacia de Santos. É da Bolívia que provem atualmente a maior
quantidade de gás natural utilizado no Brasil. O consumo de gás natural correspondeu
4,7% do consumo energético Brasileiro, conforme o Balanço Energético Nacional (BEN)
de 2002 alcançou a média de 27. 109 m3/dia, deste volume 9,9% correspondeu ao uso
automotivo. O gráfico 9 apresenta a produção anual de Gás Natural no Brasil no período
de 1993 à 2002. Gráfico 9 : Produção Anual de Gás Natural no Brasil
Produção de gás natural (milhões m3)
-
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.000
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
Fonte: ANP, 2003.
75
O Gás Natural pode ser classificado quanto à sua origem em Gás Natural Associado e
Gás Natural não-Associado. O Gás Natural Associado – encontra –se dissolvido no
petróleo bruto e é separado durante a produção do óleo. Gás Natural não-Associado – é
obtido diretamente de um reservatório contendo predominantemente gás natural (não
dissolvido no óleo)
A seguir estão relacionados os principais atos legais relacionados ao uso de GNV no
Brasil:
Portaria DENATRAN nº 60, de 26/11/2002.Esta Portaria estabelece que a inspeção de
veículos modificados para GNV (e outros veículos que sofrem alterações) poderá ser
feita por entidades públicas ou paraestatais, desde que autorizadas pelo INMETRO.
Estas entidades, portanto, poderão atestar o cumprimento da legislação de trânsito
vigente, especialmente quanto à segurança. Portaria nº 104 da Agência Nacional do Petróleo - ANP, de 08/07/2002. Estabelece a especificação do gás natural, de origem nacional ou importada, a ser
comercializado em todo o território nacional.
Resolução CONAMA 291, de 25/10/2001.Esta Resolução institui o CAGN - Certificado
Ambiental para Uso do Gás Natural em Veículos Automotivos, e regulamenta os
conjuntos de componentes do sistema de GNV, os chamados "kits", inclusive quanto aos
limites de emissões aceitáveis.
Portaria nº 101 da Agência Nacional do Petróleo - ANP, de 26/06/2001.Estabelece as
Parcelas Referenciais de Transporte para o cálculo dos preços máximos do gás natural
de produção nacional para vendas à vista às empresas concessionárias de gás
canalizado a partir de 1º de julho de 2001.
Portaria no. 32, da Agência Nacional do Petróleo - ANP, de 06/03/2001. A ANP, através desta Portaria, regulamenta o exercício da atividade varejista de Gás
Natural Veicular - GNV em posto revendedor. Entre os vinte artigos da Portaria,
destacamos o 3o. que tem as Normas e Regulamentos Técnicos que devem ser
observados, o 4o., que dá definições claras sobre os vários aspectos do gás natural e
das empresas que atuam na área, e o 11o., que assinala as entidades governamentais
que deverão ser ouvidas na construção destes postos.
Resolução CONAMA nº. 273, de 8/1/2001. O Conselho Nacional do Meio Ambiente -
CONAMA estabelece condições para a construção (e desativação) de postos
revendedores, postos de abastecimento, instalações do sistema retalhista e postos
76
flutuantes de combustíveis. Embora não mencione especificamente as instalações de
GNV (Gás Natural Veicular), várias disposições da Resolução aplicam-se a estes
equipamentos.
01/01/2001. O Decreto no. 19392 cria o Programa de Conservação de Energia para a
cidade do Rio de Janeiro, e estabelece como condição para os novos postos de
abastecimento a oferta de GNV - Gás Natural Veicular. O postos antigos são
incentivados a ter abastecimento com este combustível.
Portaria nº 243 da Agência Nacional do Petróleo - ANP, de 18/10/2000. Regulamenta
as atividades de distribuição e comercialização de gás natural comprimido (GNC) a
granel e a construção, ampliação e operação de Unidades de Compressão e
Distribuição de GNC. Revoga as Portarias DNC nº 26 de 7 de novembro de 1991 e nº
24, de 29 e setembro de 1993.
Portaria nº 108 da Agência Nacional do Petróleo - ANP, de 28/06/2000. Estabelece as Tarifas de Transporte de Referência para o cálculo dos preços máximos
do gás natural de produção nacional para vendas à vista às empresas concessionárias
de gás canalizado a partir de 1º de Julho de 2000.
Ministério de Minas e Energia / Ministério da Fazenda. Portaria número 003, de
17/02/2000.Determina que os preços máximos do gás natural de produção nacional para
venda as empresas concessionárias de gás canalizado serão calculados por fórmula.
Lei 3335, de 29/12/1999. Do Governo do Estado do Rio de Janeiro.
Esta lei estabelece alíquotas reduzidas (1%) para o Imposto sobre a Propriedade de
Veículos Automotores - IPVA no Estado do Rio de Janeiro, caso o veículo use gás
natural ou energia elétrica. É um incentivo interessante para o uso do GNV no Estado.
NBR13973, de 31/10/1997. Fixa condições mínimas exigíveis para o projeto, fabricação
seriada e inspeção de cilindros em plástico reforçado, com selante não-metálico, com
capacidade volumétrica em água excedendo 20L, mas não superior a 1000L, para
utilização na armazenagem de GMV, onde o gás é usado como combustível do veículo,
ou então par o transporte de gás em cilindro para o reabastecimento de postos de
recarga. É baseada em uma pressão de trabalho do gás natural de 20 MPa a 21 graus
Celsius, e uma pressão máxima de enchimento de 26 MPa.
05/07/96. Lei da Prefeitura de São Paulo, nº 12.140, obrigando as empresas prestadoras
de serviço de transporte coletivo integrantes do Sistema Municipal de Transporte
77
Coletivo a substituir seus veículos movidos a diesel, ou converter seus motores por
outros movidos a GNC.
12/01/96. Portaria no 20 do Ministério das Minas e Energia trata do exercício das
atividades, construção e operação de Postos Revendedores de Gás Natural Veicular, os
quais deverão observar as normas estabelecidas pelo antigo DNC, hoje ANP - Agência
Nacional de Petróleo, bem como as normas de segurança e as de proteção ao meio
ambiente.
12/01/96. Decreto do Presidente da República, nº 1.787, que autoriza a utilização de
GNC em veículos automotores e motores estacionários, nas regiões onde o referido
combustível for disponível, obedecidas as normas e procedimentos estabelecidos pelo
DNC.
NBR12236, de 07/02/1994. Fixa condições exigíveis para projeto básico e de
detalhamento, construção, montagem e operação de postos de abastecimento de gás
combustível comprimido para uso automotivo, com pressão máxima de operação
limitada para 25 MPa.
25/11/93. Resolução nº 775 do DENATRAN para licenciamento de veículos convertidos
para gás natural mediante apresentação do Certificado de Homologação, expedido pelo
INMETRO ou por órgão técnico por ele credenciado.
25/09/92. Portaria do Ministério de Minas e Energia (MME), nº 553, que autoriza a
utilização de GNC para fins automotivos em frotas de ônibus urbanos e interurbanos, em
táxis, em frotas cativas de empresas e de serviços públicos e em veículos de transporte
de cargas.
07/11/91. Portaria do Departamento Nacional de Combustíveis (DNC), nº 26, que
autoriza a venda de GNC em posto operado por distribuidora ou terceiros.
04/10/91. Portaria do Ministério da Infra-Estrutura (MINFRA), nº 222, que libera o uso do
GNC em táxis, desde que em volume equivalente ao usado em substituição ao diesel.
11/05/91. Portaria do Ministério da Infra-Estrutura (MINFRA), nº 107, que autoriza as
distribuidoras de combustíveis a distribuir GNC, obedecidas as normas do DNC.
28/02/89 e 15/09/89. Resoluções nº 727 e nº 735 autorizaram a utilização do Gás
Natural em frotas cativas em veículos com motores do ciclo Otto com obrigatoriedade do
certificado de homologação da conversão, expedido pelo INMETRO ou entidade por ele
credenciada, para obtenção da licença junto aos Departamentos de Trânsito.
78
08/08/86. Portaria do Ministério de Minas e Energia (MME), nº 1061, que autoriza a
utilização de GNC em substituição de óleo diesel nas frotas de ônibus, frotas cativas de
serviço público e veículos de carga.
Conversão de Veículos para o uso do GNV A utilização de Gás Natural Veicular (GNV) demonstra um grande potencial de
crescimento, em março de 2003 o percentual de participação no uso correspondia a
11,7%. O uso de gás natural para abastecimento de veículos automotivos só foi liberado
no Brasil no início da década de 90, primeiramente para frotas cativas e de empresas e
táxis e posteriormente para veículos do público em geral, desde que condições técnicas
pré-estabelecidas fossem respeitadas. Hoje a frota de veículos já alcança o número de
570 mil veículos.
Tabela 5 Total de Conversões para o uso de GNV
Ano Conversão Frota
Até 1993 1.792 1.792
1994 1.892 3.684
1995 307 3.991
1996 892 4.883
1997 4.458 9.341
1998 9.400 18.741
1999 24.410 43.151
2000 44.073 87.224
2001 197.527 284.751
2002 95.764 380.515
Março 2003 42.051 422.566
2003 192.000 572.515
2004 198.000 770.515
2005 216.000 986.515
79
A conversão de um veículo que utiliza gasolina ou álcool para uso de gás natural
obedece algumas regras básicas e critérios técnicos. Primeiramente o veículo deve ser
acrescido de um reservatório (cilindro) próprio para o acondicionamento do combustível.
Este cilindro possui condições específicas para uso do GNV, não possui pontos de
solda, e é construído a partir de chapas metálicas deformadas mecanicamente e que
prontos devem resistir a um teste hidrostático de aproximadamente 700 atm, a pressão
de armazenamento do GNV é de 200 atm. Na saída do reservatório deveremos dispor
de uma válvula de segurança e de um registro de bloqueio seguido de uma tubulação
metálica própria para suportar a pressão até o redutor.
O redutor é um dos elementos essenciais para o veículo movido a gás natural, é neste
componente que a pressão elevada existente no cilindro e na tubulação, é reduzida para
próxima a da atmosfera. Em quase todos os veículos os componentes citados estão
presentes, mas há elementos cuja presença depende do estágio tecnológico do kit
utilizado, (Geração do kit).
Primeira geração: para veículos com sistema de alimentação de combustível dotados de
carburador. Este Kit é composto por um redutor de pressão cuja finalidade é reduzir a
pressão do gás de 200 bar para a pressão atmosférica para que seja aspirado pelo
motor juntamente com o ar. A mistura do gás com o ar é feita pelo misturador, por efeito
Venturi. Este é um componente crítico nas instalações, pois se for mal dimensionado
pode comprometer a eficiência do sistema de alimentação quando o motor estiver
funcionando com o combustível original. A mudança de combustível é feita pelo usuário,
mediante uma chave seletora instalada no painel de instrumentos do veículo. Esta chave
tem a finalidade de interromper a alimentação do combustível original e acionar um
solenóide que permite a alimentação do gás natural ao motor pela tubulação de baixa
pressão. O controle da vazão do gás é feito manualmente e é fixo.
Segunda geração: a segunda geração, na verdade, não é exatamente uma evolução, e
sim uma adaptação do kit para viabilizar o seu uso em motores com sistema de injeção
eletrônica. Além dos componentes básicos (redutor de pressão, misturador, válvula
solenóide etc.) possui componentes eletrônicos com a função de bloquear o sistema de
injeção original do veículo. O módulo de gerenciamento eletrônico do sistema de injeção
envia sinais aos atuadores (bicos injetores) uma vez que estes sinais são interrompidos
quando ocorre a mudança para o gás, é necessário que um dispositivo eletrônico simule
os bicos injetores para que o módulo eletrônico não interprete isto como falha do
80
sistema. O mesmo módulo recebe informações dos sensores presentes nos sistemas de
injeção, um desses sensores é a sonda lambda, que é um sensor de oxigênio instalado
no escapamento e que fornece uma indicação da relação ar/combustível.
Quando o motor está operando com gás a relação ar combustível é diferente do
combustível original, a leitura do teor de oxigênio diferente dos parâmetros pré-
estabelecidos também é motivo para que o módulo entenda como uma irregularidade , o
que resultaria numa constante indicação de falha do sistema.
Terceira geração: representa uma evolução, já que dispõe de um sistema de controle
eletrônico da vazão do gás em malha fechada, otimizando a relação ar/combustíveis
para as condições específicas de operação do veículo, porém ainda não se trata de um
sistema de injeção eletrônica para o gás.
Quarta geração: possui um sistema de injeção do gás individual para cada cilindro do
motor com pressão positiva através de multipontos, com controle eletrônico auxiliado
pelos sensores, ou seja, é um sistema de injeção eletrônica para o gás natural, a grande
vantagem é a eliminação do misturador, assim a interferência no sistema de alimentação
original é minimizada.
Qualquer que seja o tipo de kit escolhido pelo usuário, existe a opção de inserir no
sistema um variador de avanço, que tem a função de alterar a curva do sistema de
ignição do motor, isto é, o ponto de ignição, que é o momento da emissão da centelha
na vela de ignição, é modificado para um valor mais adequado à queima do gás natural.
A relação de compressão ideal para a queima do gás (aproximadamente 14:1) é maior
do que as que são utilizadas nos motores a gasolina (9:1) ou a álcool (10:1), dessa
forma quando um motor é convertido para uso do gás natural ele opera com uma taxa
de compressão que não é ideal para o processo de combustão, assim, utiliza–se a
estratégia de alterar o ponto de ignição com o propósito de aumentar a eficiência do
processo de combustão. Além da influência do tipo de tecnologia adotada na conversão
de veículos ocorre também a influência da qualidade do serviço de instalação,
manutenção e inspeção. Sistemas de má qualidade ou instalados inadequadamente
podem gerar índices de emissões maiores que os encontrados nos veículos não
convertidos.
Conforme citado anteriormente o uso do gás natural em veículos atualmente é feito
mediante conversão de veículos originariamente a gasolina álcool ou diesel.
O usuário interessado em converter seu veículo ao uso do gás necessita solicitar ao
81
órgão executivo de trânsito (DETRANs CIRETRANs12) uma autorização para
modificação das características originais de fábrica, posteriormente deve procurar uma
das oficinas credenciadas pelo INMETRO13 para fazer a instalação do KIT de conversão
. O veículo convertido deve ser submetido a uma inspeção em um Organismo de
Inspeção Credenciado pelo INMETRO e, de posse do Certificado de Segurança Veicular
(CSV), deve providenciar junto ao órgão executivo de trânsito a alteração tipo de
combustível no CRLV14.
Atualmente o INMETRO atribuiu responsabilidade ao IPEM15 para fazer o
credenciamento de oficinas instaladoras de KIT de conversão e aos Organismos de
Inspeção Credenciados para fazer tanto a primeira inspeção como as inspeções anuais
obrigatórias nos veículos convertidos. Em outubro de 2003 tornou se obrigatório o uso
do selo de inspeção fixado no para brisa como pré-requisito para o abastecimento.
Portaria nº 104, da ANP de 8 de julho de 2002
Estabelece a especificação do gás natural, de origem nacional ou importado, a ser
comercializado em todo o território nacional.
O DIRETOR-GERAL da AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO - ANP no uso de suas
atribuições legais, considerando as disposições da Lei n° 9.478, de 06 de agosto de
1997 e a Resolução de Diretoria nº 455, 03 de julho de 2002, torna público o seguinte
ato:
Art. 1º Fica estabelecida, através da presente Portaria, a especificação do gás natural,
de origem nacional ou importado, a ser comercializado em todo o território nacional,
consoante as disposições contidas no Regulamento Técnico ANP nº 3/2002, parte
integrante desta Portaria.
Art. 2º Os importadores, processadores, carregadores, transportadores e distribuidores
de gás natural que operam no País deverão observar o disposto no Regulamento
Técnico em anexo nas suas etapas de comercialização e de transporte.
Parágrafo único. A comercialização e o transporte do gás natural não especificado no
Regulamento Técnico ficam autorizados, desde que respeitadas as condições de
entrega por duto dedicado do referido produto, o acordo entre todas as partes envolvidas
12 DETRAN – Departamento de Trânsito DENATRAN – Departamento Nacional de Trânsito 13 INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia e Normalização 14 CRLV – Certificado de Registro e Licenciamento do Veículo 15 IPEM- Instituto de Pesos e Medidas
82
e os limites de emissão de produtos de combustão estabelecidos pelo órgão ambiental
com jurisdição na área.
Art. 3º Para os fins desta Portaria, ficam estabelecidas as seguintes definições:
I. Carregador: pessoa jurídica que contrata o transportador para o serviço de transporte
de gás natural;
II. Transportador: pessoa jurídica autorizada pela ANP a operar as instalações de
transporte;
III. Processador: pessoa jurídica autorizada pela ANP a processar o gás natural;
IV. Instalações de Transporte: dutos de transporte de gás natural, suas estações de
compressão ou de redução de pressão, bem como as instalações de armazenagem
necessárias para a operação do sistema;
V. Ponto de Recepção: ponto no qual o gás natural é recebido pelo transportador do
carregador ou de quem este autorize.
VI. Ponto de Entrega: ponto no qual o gás natural é entregue pelo transportador ao
carregador ou a quem este autorize;
Art. 4º A presente Portaria aplica-se ao gás natural processado, a ser utilizado para fins
industriais, residenciais, comerciais, automotivos e de geração de energia.
Parágrafo único. O Regulamento Técnico em anexo não se aplica ao uso do gás natural
como matéria-prima em processos químicos.
Art. 5º O carregador fica obrigado a realizar as análises do gás natural nos pontos de
recepção, no intervalo máximo de 24 horas, a partir do primeiro fornecimento e
encaminhar o resultado ao transportador através de Certificado de Qualidade, o qual
deverá conter a análise de todas as características, os limites da especificação e os
métodos empregados, comprovando que o produto atende à especificação constante do
Regulamento Técnico anexo.
§ 1° O Certificado de Qualidade deverá apresentar o nome do responsável técnico, com
indicação de seu número de inscrição no órgão de classe competente.
§ 2° O carregador que deixar de efetuar a análise do gás natural deverá preencher o
Certificado de Qualidade com os dados enviados pelo produtor/importador de quem
adquiriu o produto, tornando-se responsável pela sua qualidade.
§ 3° O carregador deverá enviar à ANP, até o 15º (décimo quinto) dia do mês
subseqüente àquele a que se referirem os dados enviados, um sumário estatístico dos
83
Certificados de Qualidade, emitidos através do endereço eletrônico
[email protected], no formato de planilha eletrônica, devendo
conter:
I - codificação ANP do carregador ;
II - mês e ano de referência dos dados certificados;
III - volume total comercializado no mês;
IV - codificação ANP do ponto de recepção onde foi realizada a análise;
V - quadro de resultados em conformidade com o modelo abaixo:
CARACTERÍSTICA UNIDADE
Método
de
Ensaio
Mínimo Máximo Média
Ponderada
Desvio
Padrão
Número
de
Análises
Poder Calorífico
Superior
KJ / m3
Índice de Wobbe KJ / m3
Metano %vol
Etano %vol
Propano %vol
Butano e mais
pesados %vol
Inertes(N2+CO2) %vol
Nitrogenio %vol
Oxigênio % vol
Gás Sulfídrico mg/m3
Ponto de orvalho
de água, 1 atm (1) ºC
Nota:
(1) Valores referidos a 20° C e 101,325 kPa exceto ponto de orvalho de água.
onde:
Mínimo, Máximo – valores mínimos e máximos encontrados nas determinações
laboratoriais do mês
Média Ponderada – média ponderada pelos volumes objeto das análises realizadas no
mês
Desvio Padrão – desvio padrão da média
Número de Análises – número total de análises no mês.
84
Art. 6º O transportador fica obrigado a realizar a análise do produto e a emitir o Boletim
de Conformidade:
I – em todos os pontos de recepção após a homogeneização da mistura entre o gás
entrante e o gás passante no intervalo máximo de 24 horas a partir do primeiro
recebimento;
II - em todos os pontos de entrega com incidência de inversão de fluxo no duto de
transporte e vazão superior a 400 mil m³/d no intervalo máximo de 24 horas a partir da
primeira entrega.
§ 1º Em caso de inexistência de mistura de produtos distintos, o transportador, que
deixar de efetuar a análise, deverá preencher o Boletim de Conformidade com os dados
enviados pelo carregador, constantes no Certificado de Qualidade, tornando-se
responsável pela sua qualidade.
§ 2º O transportador deverá encaminhar ao carregador cópia do Boletim de
Conformidade, com o
nome do responsável técnico e indicação de seu número de inscrição no órgão de
classe competente, comprovando a qualidade do gás, através da apresentação dos
resultados, dos limites da especificação e dos métodos de ensaio pertinentes às
análises das seguintes características:
I - poder calorífico superior;
II- índice de Wobbe;
III - teores de metano, etano, propano, butano e mais pesados, inertes, nitrogênio e
oxigênio.
§ 3º. O transportador deverá enviar à ANP, até o 15o (décimo quinto) dia do mês
subseqüente àquele a que se referirem os dados enviados, um sumário estatístico dos
Boletins de Conformidade emitidos, através do endereço eletrônico
[email protected], no formato de planilha eletrônica,
contendo as seguintes informações:
I - codificação da ANP do transportador;
II – mês e ano de referência dos dados certificados;
III - volume total comercializado no mês;
IV - codificação ANP da instalação de análise;
V - codificação do carregador do gás natural e
VI - quadro de resultados em conformidade com o modelo abaixo:
85
CARACTERÍSTICA
(1) UNIDADE
Método
de
Ensaio
Mínimo Máximo Média
Ponderada
Desvio
Padrão
Número
de
Análises
Poder Calorífico
Superior
KJ / m3
Índice de Wobbe KJ / m3
Metano %vol
Etano %vol
Propano %vol
Butano e mais
pesados %vol
Inertes(N2+CO2) %vol
Nitrogenio %vol
Oxigênio % vol
Gás Sulfídrico mg/m3
Ponto de orvalho
de água, 1 atm (1) ºC
Nota:
(1) Valores referidos a 20° C e 101,325 kPa.
onde:
Mínimo, Máximo – valores mínimos e máximos encontrados nas determinações
laboratoriais do mês
Média Ponderada – média ponderada pelos volumes objeto das análises realizadas no
mês
Desvio Padrão – desvio padrão da média
Número de Análises – número total de análises no mês.
Art. 7º Para efeito de identificação de carregador, transportador, ponto de recepção e
instalação de análise, em atendimento ao disposto nos artigos 5º e 6º, deverão ser
utilizados os códigos que permanecerão atualizados na página da ANP no endereço
eletrônico www.anp.gov.br.
Art. 8º A ANP poderá, a qualquer tempo, inspecionar os instrumentos utilizados para a
elaboração do Certificado de Qualidade e do Boletim de Conformidade do gás natural
especificados nesta Portaria.
Art. 9º Os Certificados de Qualidade emitidos pelo carregador e os Boletins de
Conformidade emitidos pelo transportador deverão ser mantidos e disponibilizados à
86
ANP sempre que solicitados por um período mínimo de 2 (dois) meses a contar da data
de emissão.
Art. 10. O gás natural deverá ser odorizado no transporte de acordo com as exigências
previstas durante o processo de licenciamento ambiental conduzido pelo órgão
ambiental com jurisdição na área.
Art. 11. O gás natural deverá ser odorizado na distribuição de forma que seja detectável
ao olfato humano seu vazamento quando sua concentração na atmosfera atingir 20% do
limite inferior de inflamabilidade.
Parágrafo Único: A dispensa de odorização do gás natural em dutos de distribuição
dedicados cujo destino não recomende a utilização de odorante e passe somente por
área não urbanizada deve ser solicitada ao órgão estadual com jurisdição na área para
sua análise e autorização.
Art. 12. Ficam concedidos os prazos abaixo mencionados para que os agentes
mencionados no artigo 2° atendam aos limites da especificação constante do
Regulamento Técnico em anexo, período no qual poderão ainda atender às
especificações constantes das Portarias ANP n° 41 e 42, de 15 de abril de 1998:
I – 180 dias para a região nordeste e
II –90 dias para a região norte, centro-oeste, sul e sudeste.
Art. 13. Fica concedido o prazo de 90 dias a partir da publicação da presente Portaria,
para que carregadores apresentem o primeiro sumário estatístico dos Certificados de
Qualidade conforme o art. 5°.
Art. 14. Fica concedido o prazo de 180 dias para que transportadores apresentem o
primeiro sumário estatístico dos Boletins de Conformidade conforme o art.6°.
Art. 15. O não atendimento ao disposto nesta Portaria sujeita o infrator às penalidades
previstas na Lei nº 9.847 de 26 de outubro de 1999 e demais disposições aplicáveis.
Art. 16. Esta Portaria entra em vigor na data de sua publicação.
Art. 17. Revogam-se a Portaria ANP n° 128, de 28 de agosto de 2001, e demais
disposições em contrário, observados os termos do art. 12 desta Portaria.
87
ANEXO - Regulamento Técnico ANP Nº 3/2002
1. Objetivo
Este Regulamento Técnico aplica-se ao gás natural, de origem nacional ou importado, a
ser comercializado em todo o território nacional, compreendendo um gás processado
combustível que consiste em uma mistura de hidrocarbonetos, principalmente metano,
etano, propano e hidrocarbonetos mais pesados em quantidades menores.
1.1 Nota explicativa
O gás natural permanece no estado gasoso sob condições de temperatura e pressão
ambientes. É produzido a partir do processamento de gás extraído de reservatório e
apresenta normalmente gases inertes, tais como nitrogênio e dióxido de carbono, bem
como traços de outros constituintes.
A etapa de processamento do gás natural permite reduzir concentrações de
componentes potencialmente corrosivos como o sulfeto de hidrogênio, dióxido de
carbono, além de outros componentes como a água e hidrocarbonetos mais pesados,
condensáveis quando do transporte e da distribuição do gás natural.
2. Sistema de Unidades
O sistema de unidades a ser empregado neste regulamento técnico é o SI de acordo
com a norma brasileira NBR 12230.
Desta forma, a unidade de energia é o J e seus múltiplos ou o kWh, a unidade de
pressão é o Pa e seus múltiplos e a unidade de temperatura o K (Kelvin) ou o °C (grau
Celsius).
A grafia a ser obedecida é a determinada pela NBR 12230.
3. Características
Os ensaios constantes dessa especificação referidos aos seus respectivos significados e
propriedades de desempenho, bem como outras definições relevantes, encontram-se
relacionados a seguir.
As condições de referência empregadas neste Regulamento Técnico são condições de
referência de temperatura e pressão equivalentes a 293,15 K e 101,325 kPa e base
seca.
3.1 Poder Calorífico
3.1.1 Poder Calorífico Superior
Quantidade de energia liberada na forma de calor, na combustão completa de uma
quantidade definida de gás com o ar, à pressão constante e com todos os produtos de
88
combustão retornando à temperatura inicial dos reagentes, sendo que a água formada
na combustão está no estado líquido.
3.1.2 Poder Calorífico Inferior
Quantidade de energia liberada na forma de calor, na combustão completa de uma
quantidade definida de gás com o ar, à pressão constante e com todos os produtos de
combustão retornando à temperatura inicial dos reagentes, sendo que todos os produtos
inclusive a água formada na combustão estão no estado gasoso.
O poder calorífico superior difere do poder calorífico inferior pela entalpia de
condensação da água.
3.1.3 Estado de Referência
Os valores de poder calorífico de referência das substâncias puras empregados neste
Regulamento Técnico foram extraídos da ISO 6976 sob condições de temperatura e
pressão equivalentes a 293,15 K, 101,325 kPa, respectivamente e base seca.
3.2 Densidade Relativa
Quociente entre a massa do gás contida em um volume arbitrário e a massa de ar seco
com composição padronizada pela ISO 6976 que deve ocupar o mesmo volume sob
condições normais de temperatura e pressão.
3.3 Índice de Wobbe
Quociente entre o poder calorífico e a raiz quadrada da densidade relativa sob as
mesmas condições de temperatura e pressão de referência.
O índice de Wobbe é uma medida da quantidade de energia disponibilizada em um
sistema de combustão através de um orifício injetor. A quantidade de energia
disponibilizada é uma função linear do índice de Wobbe.
Dois gases que apresentem composições distintas, mas com o mesmo índice de Wobbe
disponibilizarão à mesma quantidade de energia através de um orifício injetor à mesma
pressão.
3.4 Número de Metano
O número de metano indica a capacidade antidetonante do gás natural resultante de
suas características na aplicação veicular, sendo seus limites passíveis de comparação
com a octanagem da gasolina.
O poder antidetonante é a capacidade do combustível resistir na aplicação veicular, sem
detonar, aos níveis de temperatura e pressão reinantes na câmara de combustão do
motor, proporcionados pela compressão a que é submetida a mistura ar/combustível.
89
O poder antidetonante de combustíveis líquidos (gasolina) é medido através do número
de octano (MON ou RON). Os valores típicos do número de octano do gás natural
encontram-se entre 115 e 130, sendo que o metano apresenta 140.
No intuito de obter uma melhor representação do poder antidetonante dos combustíveis
gasosos, desenvolveu-se a nova escala denominada número de metano - NM que utiliza
como referências o metano puro (NM=100) e o hidrogênio (NM=0). É empregado o
procedimento disposto na ISO 15403 para o cálculo do número de metano a partir da
composição do gás.
3.5 Composição
Frações ou percentagens mássicas, volumétricas ou molares dos principais
componentes, componentes associados, traços e outros componentes determinados
pela análise do gás natural. Para gases ideais a fração volumétrica equivale à fração
molar.
O propano e os hidrocarbonetos mais pesados apresentam poder calorífico, na base
volumétrica, superior ao metano. Embora adequados aos motores de combustão, são
indesejáveis em teores elevados no uso veicular por apresentarem poder antidetonante
muito inferior ao metano, assim reduzindo o número de metano. No que se refere ao
emprego do gás natural processado em turbinas a gás e indústrias, esses componentes
acarretam problemas de qualidade de combustão.
3.6 Enxofre Total
É o somatório dos compostos de enxofre presentes no gás natural.
Alguns compostos de enxofre na presença de água ocasionam a corrosão de aços e
ligas de alumínio. O gás sulfídrico (H2S) é o componente mais crítico no que se refere à
corrosão e será tratado separadamente.
3.7 Gás Sulfídrico
Sua presença depende da origem bem como do próprio processo empregado no
tratamento do gás e pode acarretar problemas nas tubulações e nas aplicações finais do
gás natural.
O gás sulfídrico na presença de oxigênio pode causar corrosão sob tensão,
especialmente em cobre, podendo ser nocivo aos sistemas de transporte e utilização do
gás natural.
90
3.8 Ponto de Orvalho
O ponto de orvalho é a temperatura na qual ocorre a formação da primeira gota de
líquido quando o gás sofre resfriamento ou compressão. Os líquidos normalmente
encontrados são água, hidrocarbonetos ou glicol, que apresentam pontos de orvalho
distintos.
O requerimento de segurança mais importante do gás natural é a temperatura no ponto
de orvalho para evitar formação de líquido. A água no estado líquido é precursora da
formação de compostos corrosivos através da combinação de componentes do gás
natural, especificamente CO2 e H2S. A combinação de agentes corrosivos e a pressão
variável, durante o transporte de combustível, pode resultar em rachaduras
metálicas e causar obstruções nos sistemas de gás.
Os hidratos, formados quando a água livre reage com hidrocarbonetos podem obstruir
linhas de instrumentação, válvulas de controle e filtros.
3.9 Inertes
Os principais compostos inertes presentes no gás natural são o dióxido de carbono
(CO2) e o nitrogênio (N2). Sua presença em misturas gasosas reduz o poder calorífico,
além de aumentar a resistência à detonação no caso do uso veicular e, portanto, o
número de metano. A presença do dióxido de carbono se deve à técnica de extração do
gás natural ou à ocorrência natural na origem do produto. O dióxido de carbono tem
ação corrosiva quando na presença de água.
3.10 Oxigênio
Presente em baixas concentrações. Nestas condições atua como diluente do
combustível e é crítico na presença de água, mesmo em baixas concentrações,
pois pode provocar corrosão de superfícies metálicas.
3.11 Partículas sólidas
Causam problemas de contaminação, obstrução e erosão dos sistemas de alimentação
de combustível dos veículos e orifícios injetores de queimadores industriais. Quando o
gás natural é destinado a combustível de turbina, as partículas sólidas provocam erosão
nas partes em que circula o gás quente.
3.12 Partículas líquidas
Causam alterações bruscas na temperatura da chama e na carga da turbina à gás,
retorno de chama nas chamas pré-misturadas e podem nuclear a condensação de
91
frações mais pesadas do gás natural. Quando a presença de líquido é identificada no
gás natural destinado a turbinas, são empregados separadores e o
fluxo é aquecido para vaporizar a fase líquida.
4. Normas Aplicáveis
A determinação das características do produto far-se-á mediante o emprego de normas
da “ American Society for Testing and Materials” (ASTM), da “International Organization
for Standardization” (ISO) e da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).
Os dados de incerteza, repetitividade e reprodutibilidade fornecidos nos métodos
relacionados neste regulamento, devem ser usados somente como guia para aceitação
das determinações em duplicata de ensaio e não devem ser considerados como
tolerância aplicada aos limites especificados neste Regulamento.
A análise do produto deverá ser realizada em amostra representativa do produto obtida
segundo método
ISO 10715 – Natural Gas: Sampling Guidelines.
Normas e Métodos de Ensaio :
As características incluídas no Quadro I anexo deverão ser determinadas de acordo com
a publicação mais recente dos seguintes métodos de ensaio:
4.1 Normas ABNT MÉTODO TÍTULO
NBR 12230 SI – Prescrições para sua aplicação
4.2 Normas ASTM MÉTODO TÍTULO
ASTM D 1945 Standard Test Method for Analysis of Natural Gas by Gas Chromatography
ASTM D 3588 Standard Practice for Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative
Density (Specific Gravity) of Gaseous Fuels
ASTM D 5454 Standard Test Method for Water Vapor Content of Gaseous Fuels Using
Electronic Moisture Analyzers
ASTM D 5504 Standard Test Method for Determination of Sulfur Compounds in Natural Gas and
Gaseous Fuels by Gas Chromatography and Chemiluminescence
92
4.3 Normas ISO MÉTODO TÍTULO
ISO 6326 Natural Gas – Determination of Sulfur Compounds, Parts 1 to 5
ISO 6570 Natural Gas – Determination of Potential Hydrocarbon Liquid Content, Parts 1 to 2
ISO 6974 Natural Gas – Determination of composition with defined uncertainty by gas
chromatography, Parts 1 to 5
ISO 6976 Natural Gas – Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe
indexfrom composition
ISO 10715 Natural Gas – Sampling Guidelines
ISO 13686 Natural Gas – Quality Designation
ISO 15403 Natural Gas – Designation of the quality of natural gas for use as a compressed
fuel forvehicles
Quadro 1 Especificação do Gás Natural (1)
LIMITE (2) MÉTODO
CARACTERÍSTICA
(1) UNIDADE
Norte Nordeste
Sul,
Sudeste,
Centro-
oeste
ASTM ISO
Poder Calorífico
Superior
KJ / m3
KWh / m3
34000 a 38400
9,47 a 10,67
35000 a 42000
9,72 a 11,67
D3588
6976
Índice de Wobbe KJ / m3 40500 a 45000 46500 a 52500 - 6976
Metano %vol 68,0 86,0 D1945 6974
Etano %vol 12,0 10,0
Propano %vol 3,0
Butano e mais
pesados %vol 1,5
Oxigênio %vol 0,8 0,5
Inertes(N2+CO2) %vol 18,0 5,0 4,0
Nitrogenio % vol Anotar 2,0
Enxofre Total , máx mg/m3 70 D5504 6326-2
6326-5
Gás Sulfídrico mg/m3 10,0 15,0 10,0 D5504 6326-2
6326-5
Ponto de orvalho
de água, 1 atm (1) ºC -39 -39 -45 D5454 -
93
Observações:
(1) O gás natural deve estar tecnicamente isento, ou seja, não deve haver traços visíveis
de partículas sólidas e partículas líquidas.
(2) Limites especificados são valores referidos a 293,15 K (20 ºC) e 101,325 kPa (1 atm)
em base seca, exceto ponto de orvalho.
(3) Os limites para a região Norte se destinam às diversas aplicações exceto veicular e
para esse uso específico devem ser atendidos os limites equivalentes à região Nordeste.
(4) O poder calorífico de referência de substância pura empregado neste Regulamento
Técnico encontra-se sob condições de temperatura e pressão equivalentes a 293,15 K,
101,325 kPa, respectivamente em base seca.
(5) O índice de Wobbe é calculado empregando o Poder Calorífico Superior em base
seca. Quando o método ASTM D 3588 for aplicado para a obtenção do Poder Calorífico
Superior, o índice de Wobbe
deverá ser determinado pela fórmula constante do Regulamento Técnico.
(6) O gás odorizado não deve apresentar teor de enxofre total superior a 70 mg/m³.
94
Diesel
O combustível utilizado nos motores ciclo Diesel é o óleo que leva o mesmo nome deste
tipo de motor. O óleo Diesel é mais viscoso que a gasolina, esta propriedade é uma
característica essencial, considerando que através da viscosidade se garante a
lubrificação adequada dos componentes do sistema de combustível que opera sob altas
pressões e se obtém a pulverização na câmara de combustão facilitando o contado das
partículas de combustível com ar no processo de combustão. O óleo Diesel está
classificado numa faixa intermediária de densidade superior ao querosene e inferior aos
lubrificantes. Este tipo de combustível contém uma quantidade de parafina que em
baixas temperaturas provocam problemas de fluidez do combustível principalmente
através dos filtros. Para contornar este tipo de problema alguns países fornecem óleo
diesel adequado para baixas temperaturas. No Brasil os fabricantes de motores
recomendam a adição de querosene ao óleo diesel, a quantidade de querosene deve
ser maior quanto menor for a temperatura. Um dos grandes inconvenientes do óleo
diesel sempre foi o teor de enxofre, porém existe um grande esforço para reduzir este
teor prioritariamente nas regiões metropolitanas, minimizando os problemas das
precipitações ácidas provocadas principalmente pelos óxidos de enxofre.
Inflamabilidade A inflamabilidade é uma característica fundamental para o óleo diesel, pois ele deve auto
inflamar-se facilmente e com grande rapidez quando entra em contato com o ar
comprimido no cilindro do motor. Como o tempo que decorre entre o início de injeção e a
inflamação da mistura (atraso de ignição) tem grande influencia no rendimento e na
suavidade de funcionamento do motor, é necessário que o óleo diesel possua um
elevado grau de inflamabilidade. A inflamabilidade depende da temperatura de
inflamação espontânea, da viscosidade e do seu calor específico. Para determinar a
inflamabilidade utiliza-se um motor padrão, que permite comparar o óleo diesel com um
combustível padrão escolhido como referência.
95
Número de Cetano É a medida da qualidade de ignição do óleo diesel, determinado através de um teste
com motor padrão de um único cilindro. É determinado em motores especiais, sendo
normalmente adotado o motor C.F.R. Diesel. Outras vezes prefere-se determinar a
qualidade de ignição indiretamente através do Índice de Cetano ou do Índice Diesel.
O número de cetano de um combustível é numericamente a percentagem em volume de
cetano em uma mistura com alfa-metil-naftaleno, a qual é equivalente em qualidade de
ignição ao combustível em questão. O cetano é um hidrocarboneto (C16H34) de ótima
qualidade de ignição, a ele é atribuído o índice 100. O alfa-metil-naftaleno e de baixa
qualidade de ignição, razão pela qual lhe é atribuído o índice 0 (zero).
Um combustível poderá, com número de cetano muito baixo, causar alguns
inconvenientes sérios, tais como, dificuldade na partida e marcha lenta irregular,
vibrações ou batidas do motor.
Na prática, o número de cetano do óleo diesel varia de 40 a 60. Os motores de alta
rotação, como os automotivos, necessitam de números de cetano mais elevados que os
motores estacionários de baixa rotação.
Uma consideração a ser feita é de que os motores diesel que trabalha em grandes
altitudes necessitam de combustível com maior número de cetano. Isto se deve ao fato
da pressão atingida no interior da câmara de combustão, não ser a mesma que a do
nível do mar, devido à menor pressão atmosférica. Sendo a pressão menor, a
temperatura atingida pela compressão é mais baixa, tomando mais difícil a ignição do
combustível.
Índice de Cetano Assim como o número de cetano, índice de cetano está ligado à qualidade de ignição. O
índice de cetano apresenta uma correlação com o número de cetano e é determinado
pelas refinarias como substituto do mesmo, pela sua praticidade. É calculado a partir da
densidade e temperatura de destilação de 50% do produto. A fórmula utilizada foi
desenvolvida pela ASTM e consta no método D976, e é representado pela expressão
abaixo:
IC = 454,74 – 1641,416D + 774,74 D2 – 0,554B + 97,803(logB)2
Onde:
96
D = densidade a 15 ºC (g/cm3)
B = temperatura da destilação de 50% do produto (ºC)
Índice Diesel O Índice Diesel é uma das maneiras de determinação da qualidade de ignição do diesel
através de ensaios mais simples como o ponto de anilina e a densidade em graus API.
A tabela 6 apresenta uma comparação entre os valores do Índice Diesel e Índice de
Cetano. O Índice Diesel é calculado pela seguinte expressão:
Tabela 6 Comparação entre o Índice Diesel e o Índice de Cetano
ÍNDICE DIESEL NÚMERO DE CETANO 20 30
30 37
40 43
50 50
60 56
70 62
80 68
90 75
Ponto de anilina É a menor temperatura em que um determinado volume de Diesel é completamente
miscível em igual volume de anilina (anilina é uma substância utilizada para fabricação
de corantes e é obtida do benzeno). A anilina tem uma ação dissolvente seletiva sobre
os hidrocarbonetos. Os aromáticos são mais solúveis que os naftênicos e parafínicos,
assim o ponto de anilina é utilizado para verificação do conteúdo parafínico do Diesel.
Pelo método ASTM D611 e ABNT MB 299 uma amostra de anilina e combustível é
colocada num tubo de vidro, agitada mecanicamente e aquecida gradualmente até a
miscibilidade completa, a mistura é resfriada anotando-se a temperatura de separação
dos elementos. O ponto de anilina então é uma indicação de temperatura.
Índice Diesel = ponto de anilina em o F x o API 100
97
Ponto de fulgor Uma propriedade básica que distingue o óleo Diesel brasileiro dos seus semelhantes
internacionais é o baixo ponto de fulgor em conseqüência da adição de naftas e outras
correntes normalmente não adicionadas ao óleo Diesel com a finalidade de estender a
produção nacional insuficientes do óleo Diesel. A favor dessas adições apresenta-se a
redução do teor de enxofre; contra a adição de naftas coloca-se a fácil inflamabilidade
do óleo Diesel brasileiro, impedindo a seleção desse combustível para as aplicações em
que a menor inflamabilidade do óleo Diesel é o ponto fundamental de segurança
(embarcações, etc.). Por isso é fornecido óleo Diesel com padrão internacional para
navios.
Viscosidade
Os líquidos escoam com velocidades diferentes. A viscosidade expressa a medida da
resistência que um líquido oferece ao escoamento. A viscosidade dos óleos
combustíveis, incluindo o óleo Diesel não pode deixar de ser considerada, pois o
combustível deve fluir na velocidade adequada pelo sistema de injeção o qual é
lubrificado pelo próprio combustível. O estabelecimento de uma viscosidade mínima
impede vazamentos e uma viscosidade máxima previne as dificuldades com as bombas
decorrentes do uso de um óleo demasiado viscoso, além disso, a viscosidade adequada
permitirá uma pulverização adequada do combustível dentro da câmara de combustão.
A viscosidade dinâmica (ou absoluta) pode ser medida em pascal segundo (Pa. s) ou
poise. Um poise equivale a 0,1 Pa.s.
Os viscosímetros usualmente dependem da força da gravidade sobre o fluido, em uma
determinada temperatura, para fazê-lo passar por um orifício. A medição por esse
método proporciona a viscosidade cinemática geralmente em Stokes (St) ou centiStokes
( cSt). A viscosidade dinâmica em centipoise (cP) é igual à viscosidade cinemática em
cSt multiplicada pela densidade em kg/dm3. Normalmente a viscosidade cinemática é
especificada para o óleo Diesel.
Ponto de Entupimento Outra propriedade controlada no óleo Diesel é o ponto de entupimento que influi
diretamente no escoamento a baixas temperaturas, assegurando a facilidade de partida
nestas condições. O ponto de entupimento representa temperatura em que o diesel
deixa de fluir através de um filtro padronizado, ou que leva mais do que 60 segundos
para passar através deste mesmo filtro.
98
Destilação
A destilação influi sobre a volatilidade e o ponto de névoa sobre a fluidez do óleo Diesel.
Ambos os fatores influem sobre a aceleração do motor, o efeito de diluição do óleo do
cárter e a partida a falo do motor. Havendo problemas de partida a frio atribuíveis ao
comportamento do óleo Diesel a baixas temperaturas, pode ser adicionado querosene
ao óleo Diesel para melhorar a partida a frio.
Teor de Cinzas É o teor de resíduos inorgânicos não combustíveis apurado após a queima de uma
amostra do produto. Essa avaliação visa garantir que os sais ou óxidos metálicos,
formados após a combustão do produto e que se apresentam como abrasivos, não
venham a causar depósitos numa quantidade que prejudique os anéis pistões e
cilindros. O ensaio é feito queimando-se uma determinada quantidade de amostra,
seguido da calcinação do resíduo com sua posterior quantificação como porcentagem de
cinzas no óleo.
Ponto de Névoa É definido como a menor temperatura em que se observa a formação de uma turvação
numa amostra do produto, indicando o início da cristalização de parafinas e outras
substâncias de comportamento semelhante que estão presentes e tendem a separar-se
do diesel, quando este é submetido a baixas temperaturas de resfriamento contínuo .
Valores de Ponto de Névoa superiores à temperatura ambiente conduzem a maiores
dificuldades de partida e a perdas de rendimento do motor devido a obstrução do
sistema pela parafina. O teste é feito submetendo-se uma determinada quantidade da
amostra a um resfriamento numa taxa específica, até que haja o aparecimento, pela
primeira vez, de uma área turva no fundo do tubo de teste.
Estabilidade Química A estabilidade de um combustível pode ser definida como a resistência deste produto a
reações químicas de degradação durante a estocagem que levam à formação de
sedimentos e/ou variação de cor.
A degradação de cor é um indicativo da formação de sedimentos, não apresentam
degradação de cor.
A ocorrência de sedimentos é sempre uma grande preocupação. Sua formação pode
acarretar problemas operacionais, tais como entupimento de filtros e desgaste dos bicos
injetores. Além disso, esses sedimentos podem servir de agentes coadjuvantes para
99
água, sujeira e ferrugem os quais podem ser encontrados no sistema de distribuição do
combustível. Juntos proporcionam ambiente conveniente para o crescimento de
microorganismos e, conseqüente, contaminação microbiológica, degradação do produto
corrosão e corrosão do sistema de combustível (tanques, filtros, bombas e injetores).
Emissões de Motores Diesel As emissões do motor Diesel são compostas de fuligem (combustão incompleta), óxidos
(óxidos, sulfato do combustível, fosfatos, nitratos do óleo), frações orgânicas solúveis
(craqueamento térmico - 70 a 90% do óleo, 10 a 30% do combustível).
As emissões podem ser reduzidas pelo uso de aditivos detergentes. Maior economia de
combustível pode ser obtida por aditivos melhoradores de número de cetano.
Sedimentos podem ser reduzidos por inibidores de oxidação e melhor fluidez e melhor
partida a frio podem ser conseguidas por aditivos melhoradores de fluxo.
Efeito da variação de qualidade sobre o desempenho do motor diesel. Destilação Densidade Viscosidade Número
de cetano
Inicial 50 % Final
Enxofre Aromáticos
Potência e economia de combustível
+ + + + -
Partida a frio - + - -
Emissão de:
Fumaça negra
- - + - - -
Fumaça branca
+
HC + + -
CO +
NOX + + - -
Partículas + - - - -
Ruídos de combustão
- + -
Depósitos nos bicos injetores
- -
(+) efeito positivo sobre o motor ou meio ambiente
( - ) efeito negativo sobre o motor ou meio ambiente
100
Requisitos Básicos para óleo diesel
Boa qualidade de ignição: partida suave com o motor frio, minimizar o tempo retardado,
aquecimento uniforme do motor e aceleração gradual.
• Apresentar teores mínimos de água, resíduos e sedimentos, proporcionando maior
vida útil aos filtros, bico injetores, câmara de combustão e áreas de exaustão.
• Não ocasionar altas taxas de corrosão e desgaste.
• Não diluir o óleo lubrificante.
• Ser de fácil nebulização.
• Mínima degradação durante o transporte, manuseio e estocagem.
• Proporcionar alto rendimento ao motor.
• Causar o mínimo impacto ambiental.
Contaminações O diesel deve ser livre de água e sedimentos para minimizar a contaminação e impedir
a proliferação de microorganismos, admitidos no tanque através do respiro de ar. Estes
microorganismos conduzem à degradação do combustível reduzindo ainda a facilidade
de separação água-diesel com o emulsionamento destas substâncias. A presença
destes microorganismos nesta emulsão produz uma massa de coloração marro ou
preta, conhecida como "borra microbiológica" que causa problemas de entupimento de
telas e filtros, além de corrosão. A água pode ser indevidamente arrastada no processo
de refino, no transporte do diesel, durante a estocagem ou no próprio tanque do veículo,
devido à condensação da umidade relativa do ar (orvalho). Desta maneira, não se deve
permitir a formação e lastro de água nos tanques de estocagem do produto, assim
como se recomenda fazer drenagens periódicas para removê-la.
A recirculação no sistema de combustível causa o estressamento térmico do diesel o
que pode formar produtos de degradação, sólidos de cor escura.
A presença de água e sedimentos em valores acima das especificações traz as
seguintes influências:
• No motor: Desgaste da bomba e bico injetor;
Entupimento do filtro;
Combustão inadequada;
101
• Nas emissões: aumento de CO e de hidrocarbonetos;
• No veículo: formação de borra e corrosão no tanque
Tipos O óleo diesel é classificado pela Agência Nacional de Petróleo (ANP), órgão
governamental vinculado ao Ministério de Minas e Energia que regulamenta as
características, preços e utilização dos combustíveis conforme os seguintes tipos:
• Para transporte terrestre: comum (tipo C), metropolitano (tipo D) e de referência;
• Tipo A como referência para transporte marítimo.
Esta classificação não visa somente às necessidades dos diferentes usuários.
Demonstra, também, preocupações ambientais. Por exemplo, para o caso de transporte
terrestre em grandes cidades ou no interior, dispõe-se de dois tipos de combustíveis: o
metropolitano e o comum. A diferença entre eles não está em características outras
senão o teor máximo de enxofre, 0,2% e 0,5% em massa, respectivamente. Cabe ao
Instituto Brasileiro de Meio Ambiente - IBAMA, como órgão normativo, a
responsabilidade de definir as regiões de utilização do diesel metropolitano, isto é,
regiões cuja qualidade do ar requer mais atenção. Atualmente estas regiões são: São
Paulo, Santos, Cubatão, Rio de Janeiro, Salvador, Aracaju, Recife, Fortaleza, Porto
Alegre, Curitiba, São José dos Campos, Campinas, Belo Horizonte e Belém.O diesel de
referência é produzido especificamente para fabricantes de motores. Através de ensaios
de consumo e emissão utilizando este produto, o IBAMA16 habilita a certificação de
novos modelos.
Quanto ao diesel, destinado a embarcações marítimas, é encontrado em três tipos:
marítimo comercial, especial para Marinha do Brasil e para uso na região Antártida.
O primeiro tipo é o produto comercial destinado às pequenas embarcações marítimas e
difere do diesel terrestre comum apenas na especificação do Ponto de Fulgor, (Ponto
de Fulgor é a temperatura em que um produto vaporiza em quantidade suficiente para
formar com o ar uma mistura explosiva, isto é, uma mistura capaz de se inflamar
momentaneamente, quando na incidência de uma centelha) que se trata de uma
16 Instituto Brasileiro do Meio Ambiente
102
propriedade fundamental para a segurança na utilização do óleo diesel comercial, que
impõe restrições mais severas ao seu uso no mar.
Os dois últimos tipos deste diesel são produzidos para as necessidades militares
apresentando maior rigidez, além do ponto de fulgor, quanto às características de
ignição, de volatilidade, de escoamento a baixas temperaturas, estabilidade e teor de
enxofre. Isto se deve às condições de sua utilização em embarcações militares - rapidez
e desempenho, baixas temperaturas e regiões de preservação, entre outras.
Regulamento Técnico DNC nº 02/97 e Tabelas de Especificação.Especificações do Óleo Diesel Óleos Diesel Comercial Automotivo tipos “A”, “B”, “C”, “D” e do Óleo Diesel Marítimo,
conforme Tabelas I, II, III,
103
CARACTERÍSTICAS UNID.
ESPECIFICAÇÕES (1) MÉTODOS
TIPOS A (2)
B (3) (6)
C (6)
D (6)
ABNT ASTM / IP
APARÊNCIA Aspecto
-
Límpido e isento de impurezas
visual
Visual
Cor ASTM, máx. 3,0 3,0 3,0 3,0 MB-351 D-1500 COMPOSIÇÃO Enxofre, máx.
%
m/m
1,00
0,50
0,30
0,20
MB-902
D-1552, D-2622 ou D-4294
VOLATILIDADE Destilação: 50% recuperados 85% recuperados, máx.
º C
245,0 - 310,0 370,0
245,0 - 310,0 370,0
245,0 - 310,0 360,0
245,0 - 310,0 360,0
0
NBR-9619
D-86
DENSIDADE a 20ºC/4ºC
g/cm3
0,8200 0,8800
0,8200 a 0,8800
0,8200 a 0,8800
0,8200 a 0,870
NBR-7148
D-1298 D-4052
FLUIDEZ Viscosidade a 40ºC
cSt
1,600 - 6,000
1,600 - 6,000
1,600 - 6,000
1,600 - 6,000
NBR-10441
D-445
Ponto de entupimento de filtro a frio, máx.
º C
(4)
(4)
(4)
(4)
IP-309
CORROSÃO Corrosividade ao cobre (3h a 50ºC), máx.
-
2
2
2
2
MB-287
D-130
COMBUSTÃO Cinzas, máx.
%
m/m
0,020
0,020
0,020
0,020
NBR-9842
D-482
RCR, nos 10% finais da destilação, máx.
%
m/m
0,25
0,25
0,25
0,25
MB-290
D-524
Número de cetano, mín.
40,0 (5) 40,0 (5) 42,0 (5) 42,0 (5) D-613
CONTAMINANTES Água e sedimentos
% v/v
0,05
0,05
0,05
0,05
D-1796
Tabela i
Especificação para óleo diesel automotivo comercial
(1) - Todos os limites especificados são valores absolutos de acordo com a Norma ASTM
E-29.
(2) - Comercializado no País, exceto nas Capitais citadas na TABELA IV e deixará de ser
comercializado a partir de janeiro de 1998, sendo substituído pelo óleo diesel tipo "B".
104
(3) - Óleo diesel comercializado nas regiões metropolitanas das capitais constantes da
TABELA IV, até outubro de 1997. A partir de janeiro de 1998, será comercializado em todo
o Brasil, fora das regiões metropolitanas citadas.
(4) - Conforme TABELA II.
(5) - Fica permitido, alternativamente ao ensaio de número de cetano, a utilização do índice
de cetano calculado pelo método ASTM D-4737, com valor mínimo de 45,0. Em caso de
desacordo de resultados prevalecerá o valor do número de cetano.
(6) - Será comercializado nas regiões metropolitanas, de acordo com o Programa de
Melhoria de Qualidade do Óleo Diesel.
UNIDADES DA
FEDERAÇÃO
JAN. FEV. MAR.
DEZ.
ABR. OUT. NOV. MAI. JUN. JUL.
AGO. SET.
DF - GO - MG - ES - RJ 13 11 7
SP - MT - MS 12 9 5
PR - SC - RS 11 8 2
Tabela ii
Ponto de Entupimento de filtros a frio (ºc, valores máximos).
105
Tabela iii
Especificação para o óleo diesel marítimo
(1) - Todos os limites especificados são valores absolutos de acordo com a Norma ASTM
E-29.
(2) - Conforme TABELA II.
(3) - Fica permitido, alternativamente ao ensaio de número de cetano, a utilização do índice
de cetano calculado pelo método ASTM D-4737, com valor mínimo de 45,0. Em caso de
desacordo de resultados prevalecerá o valor do úmero de cetano.
CARACTERÍSTICAS UNIDADE ESPECIFICAÇÕES MÉTODOS (1) ABNT ASTM / IP
APARÊNCIA
Aspecto
Límpido e isento de
impurezas
visual
Visual
Cor ASTM, máx. 3,0 MB-351 D-1500
COMPOSIÇÃO
Enxofre, máx.
% m/m
1,00
MB-902
D-1552, D-2622
ou
D-4294
VOLATILIDADE
Destilação:
50% recuperados
85% recuperados, máx.
Ponto de fulgor, mín.
Densidade a 20ºC/4ºC
º C
º C
245,0 – 310,0
370,0
60,0
0,8200 a 0,8800
NBR-9619
MB-48
NBR-7148
D-86
D-93 ou D-56
D-1298 ou D-4052
FLUIDEZ
Viscosidade a 40º C
cSt
1,600 - 6,000
NBR-10441
D-445
Ponto de entupimento
de filtro a frio, máx.
ºC
(2)
IP-309
CORROSÃO
Corrosividade ao cobre
(3 h a 50º C), máx.
2
MB-287
D-130
COMBUSTÃO
Cinzas, máx
% m/m
0,020
NBR-9842
D-482
RCR, nos 10% finais.
Da destilação, máx
% m/m
0,25
MB-290
D-524
Número de cetano, mín. 40,0 (3) D-613
CONTAMINANTES
Água e sedimentos
% v/v
0,05
D-1796
106
Tabela iv
Cronograma de implantação do programa de melhoria do óleo diesel
Biodiesel As fontes renováveis de energia têm se apresentado como uma opção racional para a
diversificação da matriz energética mundial. Experiências bem-sucedidas e pesquisas
tanto nos países desenvolvidos como nos países em desenvolvimento envolvendo
biocombustíveis têm indicado a viabilidade técnica e econômica do seu uso. A
TIPOS DE ATUAL OUT/1997 JAN/1998 JAN/2000
ÓLEO DIESEL D
São Paulo, Santos,
Cubatão, Rio de
Janeiro, Salvador,
Aracaju, Recife e
Fortaleza.
Nas anteriores e
Porto Alegre,
Curitiba, São
José dos
Campos,
Campinas, Belo
Horizonte e
Belém.
ÓLEO DIESEL C
São Paulo,
Santos,
Cubatão,
Salvador e
Aracaju.
Nas anteriores e
Porto Alegre,
Curitiba, São
José dos
Campos,
Campinas, Rio
de Janeiro, Belo
Horizonte,
Recife,
Fortaleza e
Belém.
Porto Alegre,
Curitiba, São José
dos Campos,
Campinas, Belo
Horizonte e Belém.
ÓLEO DIESEL B
Porto Alegre,
Curitiba, Rio de
Janeiro, Belo
Horizonte,
Recife e
Fortaleza.
Demais regiões
Demais regiões
ÓLEO DIESEL A
Demais regiões
Demais regiões
Extinto
Extinto
107
transesterificação dos óleos vegetais para obtenção de ésteres de ácidos graxos
conhecidos como biodiesel tem sido explorada com diversidade de opções de matérias-
primas (tais como óleo de mamona, dendê, soja e outros) e processos (via química e
enzimática).
Os biocombustíveis, uma vez inseridos na matriz energética mundial, podem contribuir
para a redução de emissão de poluentes na atmosfera, para a retenção do carbono
devido ao crescimento do cultivo das espécies vegetais necessárias à sua produção,
bem como para redução da dependência dos combustíveis fósseis.
Além dos ganhos ambientais devem ser considerados os efeitos socioeconômicos
decorrentes do desenvolvimento do agronegócio e demais setores da cadeia produtiva
dos biocombustíveis. O Brasil conta com a experiência pioneira no uso do álcool como
combustível em motores veiculares, e após a tentativa de difundir o uso do biodiesel na
década de 70, ressurge a proposta de se produzir o biodiesel a partir de plantas
oleaginosas.
Portaria nº 255 de 15.9.2003 da.Agencia Nacional do Petróleo (ANP). Especificações para o Biodiesel
O DIRETOR-GERAL da AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO - ANP, no uso de suas
atribuições, com base nas disposições da Lei n° 9.478, de 6 de agosto de 1997 e na
Resolução de Diretoria nº 447, de 2 de setembro de 2003 e
Considerando que o biodiesel é um combustível renovável produzido a partir de óleos de
origem vegetal ou animal e álcool, a ser utilizado em mesclas com óleo diesel;
Considerando que diversas instituições e empresas brasileiras desenvolvem pesquisas
sobre biodiesel;
Considerando o interesse para o País em buscar sucedâneos para o óleo diesel;
Considerando a necessidade de estabelecer futuramente as normas e especificações
para comercialização do biodiesel, visando proteger os consumidores e o meio
ambiente;
Considerando a necessidade de evitar conflitos entre agentes que produzem e fornecem
o combustível e fabricantes de equipamentos que o utilizam; resolve:
108
Art. 1º Fica estabelecida, através da presente Portaria, a especificação do biodiesel
puro a ser adicionado ao óleo diesel automotivo para testes em frotas cativas ou para
uso em processo industrial específico nos termos da Portaria ANP nº 240, de 25 de
agosto de 2003.
§ 1º Para fins desta portaria, frota cativa corresponde a um conjunto limitado de veículos
operados por empresa, cuja finalidade é a realização de testes com biodiesel.
§ 2º A proporção do biodiesel a ser adicionado ao óleo diesel automotivo será de no
máximo 20 % em volume.
Art. 2º Para os efeitos desta Portaria, o biodiesel é definido como um combustível
composto de mono-alquilésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos
vegetais ou de gorduras animais e designado B100, conforme a especificação contida
no Regulamento Técnico ANP nº 2/2003, parte integrante desta Portaria.
Art. 3º Os produtores de biodiesel ficam obrigados a realizar as análises do produto por
batelada fornecida e a encaminhar o resultado ao responsável pelos testes em frotas
cativas através de Certificado de Qualidade, o qual deverá conter a análise de todas as
características, os limites da especificação e os métodos empregados, comprovando
que o produto atende à especificação constante do Regulamento Técnico anexo.
Art. 4º Os produtores de biodiesel deverão manter sob sua guarda, pelo prazo mínimo
de 06 (seis) meses a contar da data da comercialização do produto, uma amostra
testemunha do produto fornecido para teste, armazenado em embalagem cor âmbar de
1 (um) litro de capacidade, fechada com batoque e tampa inviolável, mantida em
temperatura igual ou inferior a 18 C e acompanhada de Certificado de Qualidade.
§ 1º O Certificado de Qualidade do produto fornecido para testes deverá ser assinado
pelo químico responsável pelas análises laboratoriais efetivadas, com indicação legível
de seu nome e número da inscrição no órgão de classe.
§ 2º Durante o prazo assinalado no caput deste artigo a amostra-testemunha e o
respectivo Certificado de Qualidade deverão ficar à disposição da ANP para qualquer
verificação julgada necessária.
§ 3º Uma segunda amostra-testemunha, deverá ser encaminhada ao CEPAT - Centro de
Pesquisas e Análises Tecnológicas da ANP, acompanhada do respectivo Certificado de
Qualidade.
109
Art. 5° O não atendimento ao disposto nesta Portaria sujeita o infrator às penalidades
previstas na Lei nº 9.847, de 26 de outubro de 1999, e no Decreto nº 2.953, de 28 de
janeiro de 1999.
Art. 6° Esta Portaria entra em vigor na data de sua publicação.
Art. 7° Ficam revogadas as disposições em contrário.
ANEXO
Regulamento Técnico da ANP Nº 2/2003
1. Objetivo
Este Regulamento Técnico aplica-se ao biodiesel - B100, de origem nacional ou
importada a ser comercializado em território nacional para uso automotivo em testes em
frotas cativas ou processo industrial específico, adicionado na proporção de até 20% em
volume ao óleo diesel especificado segundo a Portaria ANP em vigor.
2. Normas Aplicáveis
A determinação das características do biodiesel será feita mediante o emprego das
normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), das normas
internacionais "American Society for Testing and Materials" (ASTM), da "International
Organization for Standardization" (ISO) e do "Comité Européen de Normalisation" (CEN).
Os dados de incerteza, repetitividade e reprodutibilidade fornecidos nos métodos
relacionados neste Regulamento devem ser usados somente como guia para aceitação
das determinações em duplicata do ensaio e não devem ser considerados como
tolerância aplicada aos limites especificados neste Regulamento.
A análise do produto deverá ser realizada em uma amostra representativa do mesmo
obtida segundo métodos ABNT NBR 14883 - Petróleo e produtos de petróleo -
Amostragem Manual ou ASTM D 4057 - Prática para Amostragem de Petróleo e
Produtos Líquidos de Petróleo (Practice for Manual Sampling of Petroleum and
Petroleum Products).
As características constantes da Tabela de Especificação deverão ser determinadas de
acordo com a publicação mais recente dos seguintes métodos de ensaio:
110
MÉTODOS CARACTERÍSTICAS
UNIDADES
LIMITES ABNT NBR ASTM D ISO
Ponto de fulgor, mín. °C
100,0
14598
-
93
-
-
ISO/CD 3679
Água e sedimentos, máx. % volume 0,050 - 2709 -
Viscosidade a 40°C, mm2/s Anotar
(1)
10441 445 EN ISO 3104
Cinzas sulfatadas, máx. % massa 0,020 9842 874 ISO 3987
Enxofre total, máx. % massa 0,001 -
-
5453
-
-
EN ISO 14596
Corrosividade ao cobre, 3h a 50 °C, máx.
-
1
14359
130
EN ISO 2160
Número de Cetano, mín.
-
45
-
613
EN ISO 5165
Ponto de entupimento de filtro a frio, máx.
°C (2) 14747 6371 -
Resíduo de carbono, máx. % massa
0,05
-
-
4530,
189
EN ISO 10370,
-
Índice de acidez, máx. mg KOH/g 0,80 14448
-
664
-
-
pr EN 14104
Glicerina livre, máx. %massa 0,02
-
-
-
6584
-
-
-
pr EN 14105
pr EN 14106
Glicerina total, máx. %massa 0,38
-
-
6584
-
-
pr EN 14105
Aspecto
- LII (3) - - -
Destilação;
95% vol. recuperado, máx.
°C 360 (4) - 1160 -
Massa específica a 20ºC kg/m3 Anotar
(5)
7148,
14065
1298,
4052
-
-
Metanol ou Etanol, máx. % massa 0,5 - - pr EN 14110
111
Índice de iodo, máx. % massa Anotar -
-
pr EN 14111
Monoglicerídeos, máx.
% massa 1,00 -
-
6584
-
-
pr EN 14105
Diglicerídeos, máx.
% massa
0,25
-
-
6584
-
-
pr EN 14105
Triglicerídeos, máx.
% massa 0,25 -
-
6584
-
-
pr EN 14105
Sódio + Potássio, máx mg/kg
10
-
-
-
-
pr EN 14108
pr EN 14109
Fósforo, máx. mg/kg 10 - 4951 pr EN 14107
Estabilidade à oxidação a 110°C, mín
h 6 - - pr EN 14112
Tabela I: Especificação Preliminar do Biodiesel B100
Nota:
(1) A mistura biodiesel-óleo diesel utilizada deverá obedecer aos limites estabelecidos
para Viscosidade a 40 ºC constantes da Portaria ANP que especifica óleo diesel
automotivo, em vigor.
(2) A mistura biodiesel-óleo diesel utilizada deverá obedecer aos limites estabelecidos
para Ponto de entupimento de filtro a frio constantes da Portaria ANP que especifica
óleo diesel automotivo, em vigor.
(3) LII - Límpido e isento de impurezas
(4) Temperatura equivalente na pressão atmosférica.
(5) A mistura biodiesel-óleo diesel utilizada deverá obedecer aos limites estabelecidos
para Massa específica a 20ºC constantes da portaria ANP que especifica óleo diesel
automotivo, em vigor.
112
Gasolina x Álcool
Tabela 7 Principais Propriedades do Álcool e da Gasolina
Álcool Hidratado Gasolina E22
Densidade kg/l 0,81 0,74
5970 9400
Kcal/kg
PCI
Kcal/kg 4836 6956
TAI ºC 420 400
Ponto de Ebulição ºC 78 40 a 220
106
RON
Nº de Octano
MON 87 80
A conversão de motores a gasolina para utilizar álcool hidratado como combustível tem
sido muito freqüente. Muitas vezes o usuário não conhece as implicações deste tipo de
transformação. Além dos aspectos técnicos a ser considerados, devemos lembrar que
nos casos de alteração do tipo de combustível o veículo deve ser submetido a uma
inspeção em Organismo credenciado pelo INMETRO para que o proprietário, de posse
do Certificado de Segurança Veicular CSV, possa providenciar a alteração do Certificado
de Registro e Licenciamento do Veículo CRLV. A seguir faremos uma análise
comparativa entre as principais propriedades desses dois combustíveis e dessa forma
teremos uma noção mais clara das conseqüências deste tipo de conversão.
113
A Gasolina
A gasolina não é uma substância pura, é uma mistura de centenas de hidrocarbonetos
que têm entre 3 a 12 carbonos, proveniente de uma faixa da destilação do petróleo. Há
componentes mais leves e mais pesados na gasolina. Com o tempo, os mais leves se
evaporam deixando apenas os mais pesados. Por isso se diz que a gasolina "ficou
envelhecida". Em aproximadamente 2 meses, a gasolina tem a sua composição
alterada de forma significativa devido a evaporação dos componentes leves, restando os
hidrocarbonetos mais pesados, que possuem menor índice de octano. Dessa forma é
comum a gasolina envelhecida provocar detonação. Normalmente, quanto maior o
número de carbonos na cadeia (molécula mais pesada), menor é o índice de octano.
Isso explica porque a adição de óleo diesel, querosene e outros solventes à gasolina
pode também provocar a detonação. Esses componentes mais pesados também têm
uma vaporização mais difícil. Quando expostos ao calor em estado líquido, vão se
degradando e formam a conhecida "borra" de gasolina. No Brasil os motores a gasolina
são projetados para trabalhar com um mistura de gasolina e álcool. A quantidade de
álcool é determinada pelo órgão regulador do governo, a Agencia Nacional do petróleo,
e nos últimos anos tem variado entre 22 e 25 %. Um dos principais motivos para o uso
desta mistura é a redução das emissões de poluentes.
O Álcool O álcool, ao contrário da gasolina, é uma substância pura (etanol), embora seja
encontrado nos postos como sendo uma mistura de 95% de etanol e 5% de água, em
volume. É uma molécula cuja fórmula é C2H5OH. Por ter oxigênio na composição, a
molécula ganha uma polaridade que faz com que o álcool seja líquido à temperatura
ambiente (o etano, C2H6 é um gás) pela maior coesão entre as moléculas. É um
combustível que deixa uma quantidade mínima de resíduos (borras), é considerado mais
"limpo" que a gasolina, ao contrário do que se pensava nos primeiros anos do Proálcool.
Tem a desvantagem de ser mais corrosivo no estado líquido que a gasolina, o que
demanda um tratamento anticorrosivo nos metais que têm contato com o álcool em sua
fase líquida, normalmente através de um revestimento com um metal que não reaja com
ele, como por exemplo, o níquel.
114
Diferenças entre os combustíveis Poder calorífico (capacidade de gerar energia)
O álcool, por conter oxigênio na molécula, tem um poder calorífico menor que o da
gasolina, uma vez que o oxigênio (34,7% do peso molecular do etanol é oxigênio)
aumenta o peso molecular, mas não produz energia. Isto explica o maior consumo de
combustível de um motor a álcool em relação ao mesmo motor a gasolina. O álcool
hidratado (95%) produz a energia de 20,05 MJ/litro, enquanto a gasolina (com 22% de
álcool) produz 27,57 MJ/l. Nota-se que a gasolina produz 37,5% mais energia do que o
álcool.
Proporção estequiométrica O álcool tem proporção estequiométrica de 8,4: 1 (8,4 partes de ar para cada parte de
álcool) em massa, enquanto a gasolina tem 13,5:1. Para a mesma massa de ar, é
utilizado 60% a mais de massa de álcool. Em volume, é necessário 43% a mais de
álcool do que de gasolina. Por isso os bicos injetores dos motores a álcool permitem
maior. Um fato interessante que decorre disto é a seguinte: apesar de a gasolina
fornecer a mais 37,5% de energia, o fato de ser necessário 43% a mais de álcool para a
mistura faz com que um motor ganhe em torno de 5% de torque e potência quando
passa a queimar álcool.
Octanagem O álcool tem maior poder antidetonante do que a gasolina. Enquanto a gasolina comum
tem 85 octano, o álcool tem o equivalente a 110 octano. Isto significa que ele consegue
suportar maior compressão sem detonar. Isto faz com que um motor a álcool possa ter
uma taxa de compressão maior do que um motor a gasolina. Enquanto as taxas para
gasolina variam entre 9 e 10,5:1, as taxas para álcool ficam entre 12 e 13,5:1. Como o
rendimento térmico do motor aumenta conforme aumenta sua taxa de compressão, os
motores a álcool tendem a ter um rendimento térmico maior do que um motor a gasolina,
compensando parte do menor poder calorífico. Outra característica que diferencia o
álcool da gasolina é a velocidade da propagação da chama do álcool que é menor
exigindo maiores avanços de ignição.
Calor de vaporização O álcool tem um calor de vaporização de 0,744 MJ/l, enquanto a gasolina tem 0,325MJ/l.
Isto quer dizer que o álcool necessita de mais do que o dobro de energia para se
vaporizar. Quando o álcool se vaporiza a temperatura do coletor diminui bastante e com
115
a temperatura coletor é diminuída, a vaporização se torna mais difícil. Assim o álcool se
desloca no estado líquido dentro do coletor provocando falta de combustível na mistura.
Para evitar essa ocorrência o coletor de admissão dos motores a álcool é aquecido pelo
líquido de arrefecimento. Este aquecimento é muito mais necessário em um motor a
álcool, pela sua maior demanda de energia para vaporizar-se.
Ponto de fulgor Uma explosão é uma reação em cadeia. Quando uma molécula de combustível reage
com o oxigênio presente no ar, essa reação libera energia, que faz com que a molécula
vizinha também reaja. O ponto de fulgor é a temperatura a partir da qual pode haver
uma quantidade suficiente de combustível vaporizado a ponto de gerar uma reação em
cadeia. O ponto de fulgor do álcool é 13ºC. Isto significa que não é possível haver
combustão do álcool abaixo desta temperatura. Isto explica por que
é necessário usar gasolina para a partida a frio em motores a álcool em temperaturas
baixas. O ponto de fulgor da gasolina pura é de aproximadamente -40ºC.
Estas duas propriedades acima decorrem do oxigênio presente na molécula do álcool,
que a polariza. Isto faz com que a força de coesão entre as moléculas seja maior do que
as da gasolina, que se mantém líquida pelo maior peso de suas moléculas, apolares em
sua grande maioria. A menor atração molecular da gasolina é que faz com que esta
tenha menor calor de vaporização e ponto de fulgor.
116
AdulteraçõesOs preços dos combustíveis se encontram liberados atualmente. Do ponto de vista
econômico o consumidor pode se beneficiar, pois a livre concorrência geralmente
provoca redução dos preços, porém nessa “guerra de preços” infelizmente ocorrem
práticas ilícitas de adulteração dos combustíveis. Essa adulteração, no caso da gasolina,
geralmente é feita com solventes, água e excesso de álcool.
Os primeiros sintomas dessa mistura aparecem pouco após o abastecimento,
repentinamente o motor passa a ter um comportamento estranho, começa a "bater pino",
engasgar, a marcha lenta fica irregular além da dificuldade de partida.
O uso freqüente de gasolina adulterada pode trazer sérias conseqüências ao motor. O
solvente misturado à gasolina começa a atacar os componentes do sistema de
alimentação. Esses produtos químicos corroem mangueiras, plásticos e deixa seus
resíduos no circuito de alimentação. Após alguns meses, o solvente danifica a bomba de
combustível (mecânica ou elétrica), obstrui filtros e bicos injetores.
Das fraudes já conhecidas a mistura de solvente à gasolina é uma das mais nocivas
para o motor. Mas essa não é a única forma de adulteração, há casos em que se
encontram até 35% de álcool anidro na gasolina.
Quando uma gasolina é contaminada com diesel ocorre uma perda de octanagem e um
grande aumento na tendência de formação de depósitos no sistema de admissão. Como
a octanagem do Diesel é negativa, resulta que pequenas quantidades desse produto
provocam sensível diminuição da octanagem da gasolina.
No caso de motores ciclo Otto a quatro tempos ocorrerá diluição do óleo do cárter
(reduzindo a viscosidade e aumentando o nível do óleo lubrificante) devido às frações
pesadas do diesel que, condensando na parede do cilindro, escoam para o cárter. O
resultado é desgaste acentuado do motor, devido à deficiência de lubrificação. No caso
de motores Otto a dois tempos (motocicletas e motores pequenos), a formação de
gomas nos rolamentos irá fazer com que a sua vida seja diminuída, podendo ocorrer
inclusive ocorrer engripamentos.
117
Sintomas de gasolina adulterada
Motor começa a falhar de repente,
Marcha lenta se altera e fica irregular,
Partidas se tornam mais difíceis,
Motor dá sinais de pré-ingnição ("batida de pino"),
Escapamento elimina muita água com o motor frio.
Motor "engasga" ou chega parar,
• Potência e torque se reduzem gradativamente,
• Desempenho e rendimento diminuem,
• Acelerações se tomam cada vez mais lentas,
• Emissões de poluentes aumentam,
• Consumo passa a ser maior.
Os problemas se agravam com o tempo:
• Borrachas do sistema de alimentação se decompõem,
• Resíduos no combustível provocam entupimentos generalizados,
• Depósitos de carvão aumentam nas válvulas e velas,
• Óleo do cárter vai perdendo o poder lubrificante,
• Desgaste de partes móveis do motor é acelerado.
Serviços recomendáveis
• Escoamento do combustível adulterado e limpeza do tanque,
• Troca das mangueiras e conexões do sistema de alimentação,
• Limpeza do sistema de combustível,
• Substituição de todos os filtros de combustível,
• Teste de vazão da bomba mecânica ou elétrica de combustível,
• Teste ou da válvula reguladora de pressão.
Cuidados ao abastecer
Geralmente as marcas conhecidas são mais confiáveis, principalmente os que possuem
sistema de controle de qualidade.A gasolina aditivada é uma boa opção, pois contém
detergentes que dificultam a formação de depósitos. Se a economia for imprescindível,
aumente o rigor ao escolher o posto. Evite aqueles que anunciam gasolina comum a
preços muito baixos, pois o risco do combustível estar adulterado é maior. O preço é um
118
bom referencial da qualidade do combustível. Uma boa opção é escolher o posto que
oferece o preço médio. Fique atento aos postos que possuam programa de qualidade
assegurada pela marca. Pergunte ao gerente se o posto está equipado com lacre
eletrônico nos reservatórios e depois se certifique que ele realmente existe.
Atualmente, esses dispositivos estão presentes nos tanques de alguns poucos postos
das redes Shell, BR, Esso e lpiranga, concentrados principalmente em São Paulo e no
Rio de Janeiro, onde estão os maiores mercados. O grande problema para o
consumidor é que na maioria desses postos não há referências diretas ao lacre
eletrônico. Portanto, fica difícil descobrir se o posto realmente tem o dispositivo. A
adoção do sistema pelos donos desses estabelecimentos não é obrigatória, o que
exige das distribuidoras um árduo trabalho de conscientização e convencimento.
No caso do carro a álcool, antes de abastecer, verifique a qualidade do álcool no
densímetro, instrumento geralmente localizado ao lado da bomba. Ele é obrigatório e
fica exposto ao público em local bem visível. Em caso de dúvida, leia as instruções
gravadas no aparelho.
Em resumo, a escolha do posto deve ser feita observando os seguintes itens:
• Procure ir sempre ao mesmo posto, já previamente definido, pois se o
combustível for adulterado ficará fácil identificar a procedência.
• Desconfie dos postos com preços baixos ou longos prazos para pagamento, pois
podem estar vendendo combustíveis adulterados.
• Escolha o posto cujos preços sejam uma média entre o mais baixo e os mais
alto praticados pelos demais.
• Se possível, use sempre a gasolina aditivada. Em alguns postos, esse
combustível tem preço bem próximo ao da gasolina comum.
• Coloque pouco combustível de cada vez. Se estiver contaminado, você poderá
diluí-lo com gasolina de melhor qualidade em outro posto.
• Procure por faixas e selos de qualidade nas bombas e veja se o posto faz parte
do programa de qualidade de combustível da distribuidora.
• Observe também nas bombas, faixas ou cartazes se há selos que confirmem a
existência de lacres eletrônicos nos reservatórios.
• Fique atento ao rendimento do veículo após abastecer.
119
• Se desconfiar do combustível, volte e peça ao gerente do posto para fazer um
teste do produto. É um direito do consumidor.
• Em caso de suspeita de irregularidade acione a distribuidora da marca ou um dos
órgãos encarregados pela fiscalização.
É recomendado aos postos de combustíveis e empresas que possuam reservatórios
próprios que realizem alguns testes. A medição da densidade, avaliação do aspecto e
teor de álcool anidro na gasolina são testes relativamente simples, porém é bom
lembrar que alguns tipos de adulterações não podem ser detectados por estes testes.
Portaria 248 da ANP, 31 de outubro de 2000
Estabelece o Regulamento Técnico ANP nº 3/2000 que trata do controle da qualidade do
combustível automotivo líquido adquirido pelo Revendedor Varejista para
comercialização.
O DIRETOR-GERAL da AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO - ANP, no uso de suas
atribuições, considerando o disposto no inciso I, art. 8º da Lei nº 9.478, de 06 de agosto
de 1997 e tendo em vista a Resolução de Diretoria n( 666, de 31 de outubro de 2000,
torna público o seguinte ato:
Art. 1º. Fica aprovado, através da presente Portaria, o Regulamento Técnico em anexo
que trata do controle da qualidade do combustível automotivo líquido adquirido pelo
Revendedor Varejista para comercialização.
Art. 2º. O Revendedor Varejista somente poderá receber no Posto Revendedor
combustível automotivo líquido de caminhão-tanque cujos compartimentos estejam com
os respectivos bocais de entrada e saída lacrados pelo Distribuidor ou pela ANP.
Art. 3º. O Revendedor Varejista fica obrigado a coletar amostra de cada compartimento
do caminhão-tanque que contenha o combustível a ser recebido e efetuar as análises
descritas no Regulamento Técnico em anexo, ressalvado o disposto no art. 4º desta
Portaria.
120
§ 1º. Os resultados das análises de qualidade serão reportados em formulário
denominado “Registro das Análises de Qualidade” cujo modelo consta do Regulamento
Técnico aprovado pela presente Portaria.
§ 2º. Os Registros das Análises de Qualidade correspondentes aos combustíveis
recebidos nos últimos 6 (seis) meses deverão ser mantidos nas dependências do Posto
Revendedor.
§ 3º. O Revendedor Varejista fica obrigado a recusar o recebimento do produto caso
apure qualquer não conformidade nas análises referidas no caput deste artigo, devendo
comunicar o fato à ANP através de carta, fac-simile ou correspondência eletrônica, no
prazo máximo de 48 (quarenta e oito) horas, considerado-se somente os dias úteis.
Art. 4º. O Revendedor Varejista poderá não efetuar as análises citadas no art. 3º desta
Portaria, desde que preencha o Registro das Análises de Qualidade com os dados
enviados pelo Distribuidor de quem adquiriu o produto, tornando-se responsável pelo
mesmo.
Art. 5º. O Revendedor Varejista fica obrigado a manter o Boletim de Conformidade de
que trata a Portaria nº 197, de 28 de dezembro de 1999, ou legislação que venha a
substituí-la, expedido pelo distribuidor do qual adquiriu a gasolina, referentes aos 5
(cinco) últimos carregamentos de gasolina recebidos.
Art. 6º. O Revendedor Varejista fica obrigado a coletar no ato do recebimento 1 (uma)
amostra-testemunha com volume de 1l (um litro) de cada compartimento do caminhão-
tanque que contenha o combustível a ser recebido, mantendo em seu poder aquelas
referentes aos 2 (dois) últimos carregamentos de cada produto.
Parágrafo único. Os procedimentos de coleta, acondicionamento, etiquetagem e
armazenamento das amostras serão realizados de acordo com o disposto no
Regulamento Técnico aprovado pela presente Portaria, obedecendo-se as regras de
segurança emanadas dos órgãos competentes.
Art. 7º. As amostras-testemunhas, os Boletins de Conformidade e os Registros das
Análises de Qualidade deverão ficar à disposição da ANP para qualquer verificação que
julgue necessária.
121
Art. 8º. O Revendedor Varejista fica obrigado a realizar as análises mencionadas no
Item 2 do Regulamento Técnico aprovado pela presente Portaria sempre que solicitado
pelo consumidor.
Art. 9º. O Revendedor Varejista que tiver equipamento medidor interditado em razão de
produto que esteja em desacordo com as especificações ou com vícios de qualidade,
terá o mesmo lacrado e identificado pela ANP através de faixa contendo os dizeres
“INTERDITADO PELA AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO”, que deverá permanecer
até a desinterdição do equipamento.
Art. 10. A desinterdição do equipamento através de rompimento do lacre e a retirada da
faixa referidos no artigo anterior somente poderão ser efetuadas por representante da
ANP, mediante o atendimento dos seguintes requisitos:
I - comprovação junto a ANP, através de cópia da Nota Fiscal de Devolução, de que o
produto em desacordo com as especificações foi encaminhado à Distribuidora;
II - solicitação de desinterdição, informando já estar de posse de novo produto em
substituição àquele que se encontrava em desacordo com as especificações.
Art. 11. Ao verificar a existência de produto que esteja em desacordo com as
especificações, a ANP entregará ao Revendedor Varejista uma amostra de contraprova.
Parágrafo único. O rompimento do lacre e as análises laboratoriais que porventura o
Revendedor Varejista queira efetuar na amostra contraprova deverão ser presenciados
por representante da ANP.
Art. 12. O Revendedor Varejista deverá atender ao disposto nos artigos 3º ou 4º e 6º
desta Portaria à partir do 30º (trigésimo) dia contados da data de sua publicação.
Art. 13. O não atendimento às disposições desta Portaria sujeita o infrator às
penalidades previstas na Lei nº 9.847, de 26 de outubro de 1999, e em legislação
complementar.
Art. 14. Fica revogada a Portaria DNC nº 42, de 17 de novembro de 1994, e demais
disposições em contrário.
Art. 15. Esta Portaria entra em vigor na data de sua publicação.
122
Regulamento Técnico ANP Nº 3/2000
1. As amostras-testemunhas deverão ser coletadas em frascos de vidro escuro ou de
PET -Polietileno Tereftalato de cor âmbar de 1 litro de capacidade, fechadas com
batoque e tampa inviolável, etiquetadas conforme modelo do item 5 deste Regulamento
Técnico, colocadas em saco plástico, lacradas com lacre numerado e armazenadas em
lugar arejado, sem incidência de luz e suficientemente distante de fonte artificial de calor;
2. As amostras coletadas com a finalidade de efetuar as análises de qualidade no
recebimento de produtos deverão contemplar as seguintes características;
2.1 Gasolina
2.1.2 Aspecto e Cor
2.1.3 Densidade Relativa a 20ºC/4ºC ou Densidade e temperatura da amostra
2.1.4 Teor de Álcool
2.2 Álcool Etílico Hidratado Combustível -AEHC
2.2.1 Aspecto e Cor
2.2.2 Massa Específica a 20 ºC
2.2.3 Teor Alcoólico
2.3 Óleo Diesel
2.3.1 Aspecto e Cor
2.3.2 Densidade Relativa a 20ºC/4ºC (C ou Densidade e temperatura da amostra
3. As metodologias utilizadas nas análises de qualidade são as seguintes:
3.1 Aspecto e Cor - Gasolina e Óleo Diesel
3.1.1 Material:
- proveta de 1000ml, limpa e seca
3.1.2 Procedimento:
123
- lavar a proveta com parte da amostra, descartar e encher novamente com a amostra, e
- fazer a verificação visual do aspecto quanto à coloração e à presença de impurezas.
3.1.3 Resultados:
- expressar os resultados de aspecto observados da seguinte forma:
a) límpido e isento de impurezas,
b) límpido e com impurezas,
c) turvo e isento de impurezas, e
d) turvo e com impurezas,
- expressar a cor visual
3.2 Aspecto e Cor -Álcool Etílico (AEHC)
3.2.1 Material:
- proveta de 1000ml, limpa e seca.
3.2.2 Procedimento:
- lavar a proveta com parte da amostra, descartar e encher novamente com a amostra, e
- fazer a verificação visual da aparência quanto ao aspecto e a presença de material em
suspensão,
3.2.3 Resultados:
- expressar os resultados de aspecto observados da seguinte forma:
a) límpido e isento de material em suspensão,
b) límpido e com material em suspensão,
c) turvo sem material em suspensão, e
d) turvo com material em suspensão,
- expressar a cor visual.
124
3.3 Massa Específica a 20ºC/4ºC e Teor Alcoólico no AEHC).
3.3.1 Material:
- proveta de 1000ml,
- densímetro de vidro, escala 0,750-0,800g/ml e 0,800-0,850g/ml, subdivisões de
0,0005g/ml,
- termômetro de imersão total, escala de –5ºC a 50°C, precisão de 0,5ºC.
3.3.2 Procedimento:
- lavar a proveta com parte da amostra, descartar e encher novamente com a amostra,
- introduzir o termômetro
- imergir o densímetro limpo e seco de tal forma que flutue livremente sem tocar o fundo
e as paredes da proveta,
- aguardar alguns minutos para que se estabeleça a estabilidade térmica do conjunto e a
posição de equilíbrio do densímetro e,
- proceder às leituras do densímetro e da temperatura da amostra e anotar.
3.3.3 Cálculo:
com auxílio da tabela de conversão de massa específica e volume de misturas de álcool
etílico e água, e de acordo com a temperatura, da amostra, encontrar a massa
específica a 20ºC e o correspondente teor alcoólico em (INPM),
3.4 Teor de Álcool na Gasolina
3.4.1 Material:
proveta de vidro de 100ml graduada em subdivisões de 1ml com boca esmerilhada e
tampa,
3.4.2 Reagente:
solução aquosa de cloreto de sódio a 10% p/v (100g de sal para cada litro de água)
3.4.3 Procedimento:
125
- colocar 50ml da amostra na proveta previamente limpa, desengordurada e seca,
- adicionar a solução de cloreto de sódio até completar o volume de 100ml,
- misturar as camadas de água e amostra através de 10 inversões sucessivas da
proveta, evitando agitação enérgica,
- deixar em repouso por 15 minutos a fim de permitir a separação completa das duas
camadas,
- anotar o aumento da camada aquosa em mililitros.
NOTA: Os volumes 50 e 100ml deverão ser ajustados pelo menisco inferior.
3.4.5 Cálculo e Resultado:
V=(A x 2) + 1, onde:
V = Teor de álcool (AEAC) na gasolina, e
A = aumento em volume da camada aquosa (álcool e água)
3.5 Densidade Relativa a 20ºC/4ºC - Gasolina e do Óleo Diesel)).
3.5.1 Material:
- proveta de 1000ml,
- densímetro de vidro para derivados de petróleo, escala 0,700–0,750g/ml; 0,750–
0,800g/ml para gasolina e 0,800–0,850g/ml e 0,800–0,900g/ml para óleo diesel, com
subdivisões de 0,0005g/ml
- termômetro de imersão total, escala de –20ºC a 102°C, precisão de 0,2ºC (tipo ASTM
12C)
- tabela de correção das densidades e dos volumes para os derivados de petróleo
3.5.2 Procedimento:
- lavar a proveta com parte da amostra, descartar. Encher novamente com a amostra
- introduzir o termômetro
126
- imergir o densímetro limpo e seco de forma que flutue livremente sem tocar o fundo e
as paredes da proveta
- aguardar alguns minutos para que o densímetro alcance a estabilidade térmica e a
posição de equilíbrio
- proceder as leituras de densidade relativa e da temperatura da amostra e anotar
3.5.3 Cálculo:
com auxílio da tabela de correção das densidades e dos volumes, e de acordo com a
temperatura da amostra converter o valor encontrado para 20ºC/4ºC
4. O Posto Revendedor, além dos equipamentos necessários à realização das análises
relacionadas no item 3, deve possuir e manter aferidos em perfeito estado de
funcionamento:
4.1 termodensímetro de leitura direta, aprovado pelo Instituto Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial -INMETRO, instalado nas bombas medidoras de
AEHC, indicando no seu corpo as instruções de funcionamento
4.2 medida-padrão de 20 litros aferida pelo INMETRO, para verificação dos
equipamentos medidores quando solicitado pelo consumidor no ato do abastecimento
4.3 régua medidora ou outro equipamento metrológico que permita a verificação dos
estoques de combustíveis automotivos armazenados em seus tanques
5. Modelo de etiqueta para as amostras-testemunhas
127
AMOSTRA - TESTEMUNHA
PRODUTO: DATA DA COLETA:
NÚMERO DO LACRE
DISTRIBUIDOR:
CNPJ DO DISTRIBUIDOR:
N° NOTA FISCAL DE RECEBIMENTO:
TRANSPORTADOR:
CNPJ DO TRANSPORTADOR:
NOME DO MOTORISTA:
N° RG DO MOTORISTA:
PLACA DO CAMINHÃO-TANQUE/REBOQUE:
RAZÃO SOCIAL DO POSTO REVENDEDOR:
CNPJ DO POSTO REVENDEDOR:
RESPONSÁVEL PELO RECEBIMENTO:
ASSINATURA DO MOTORISTA:
ASSINATURA DO RESPONSÁVEL PELO RECEBIMENTO:
6. Formulário - Registro das Análises de Qualidade
RAZÃO SOCIAL DO POSTO REVENDEDOR:
CNPJ DO POSTO REVENDEDOR:
ENDEREÇO DO POSTO REVENDEDOR:
BAIRRO: CIDADE/ESTADO:
DADOS DE RECEBIMENTO
Produto
Volume recebido (litros)
Data da coleta
Distribuidor
CNPJ do Distribuidor
128
Transportador
CNPJ do Transportador
Nota Fiscal do Produto
Placa do Caminhão/Reboque
Nome Motorista
RG Motorista
Nome do Analista
RESULTADOS DAS ANÁLISES
Aspecto
Cor
Densidade Relativa 20°C/4°C
Massa Específica a 20°C
Teor de álcool na Gasolina
Teor Alcoólico no AEHC
Responsável pelo preenchimento:
Assinatura:
Especificações Gasolina Comum e Aditivada
Densidade mínima a 20 / 4 ºC = 0,7167
Densidade máxima a 20 / 4 ºC = 0,7569
Porcentagem de álcool anidro = 25 à 26 %
Diesel
Densidade mínima a 20 / 4 ºC = 0,8200
Densidade máxima a 20 / 4 ºC = 0,8700
Álcool Etílico Hidratado Carburante
Densidade mínima a 20 / 4 ºC = 0,8075 (93,8 ºINPM)
Densidade máxima a 20 / 4 ºC = 0,8110 (92,6 ºINPM)
129
Tecnologias alternativas
O esgotamento dos combustíveis fósseis e a degradação do meio ambiente estão entre
os principais e cruciais problemas enfrentados pela sociedade moderna.
Estes problemas são relacionados porque uma das principais fontes de poluição
ambiental é o uso indiscriminado de combustíveis fósseis para produzir energia. Em
particular, o uso desses combustíveis em um número cada vez maior de veículos que
transitam nos grandes centros urbanos é uma das maiores preocupações atuais, visto o
grande número de poluentes produzidos. Soma-se ao problema da poluição ambiental,
o problema da escassez do petróleo. Existe muita polêmica com relação às reservas
mundiais de petróleo, muitos especialistas afirmam que o início do século XXI é o
período em que metade das reservas mundiais de petróleo terão sido consumidas. A
partir desse fato é natural que haja um aumento gradativo no preço internacional do
petróleo (atualmente oscilando entre 25 e 30 $US o barril). Diante desse cenário
diversos países vêm desenvolvendo pesquisas para o uso mais racional dos
combustíveis tradicionais (fósseis), além dos combustíveis e tecnologias alternativas.
Podemos citar, por exemplo, o avanço tecnológico dos motores de combustão interna, a
adoção do uso do gás natural veicular (apesar de ser um combustível fóssil é muito
mais limpo que os convencionais e têm sido subutilizado), o uso dos biocombustíveis, o
desenvolvimento dos veículos híbridos e as promissoras células de combustível.
Sistemas Flexíveis de Combustível
Os motores preparados para operar com mais de um combustível (gasolina e álcool) em
qualquer proporção por opção do usuário estão se tornando uma realidade no Brasil. A
tecnologia empregada no gerenciamento do sistema de combustível tem permitido bons
resultados, assim o usuário pode abastecer o veículo com o combustível que lhe
proporciona maior vantagem (economia x desempenho). Vimos em capítulos anteriores
que o álcool e a gasolina têm propriedades diferentes e em função disso exigem dos
motores determinadas características específicas. Os parâmetros de operação dos
sistemas de ignição e injeção de combustível podem ser corrigidos em função do tipo
de combustível ou mistura utilizados, porém a taxa de compressão do motor idealmente
130
deveria ser variável também, desse modo seria possível obter o máximo rendimento do
motor. Como a construção de motores com taxa de compressão variável tem custo mais
elevado, os fabricantes têm optado por fazer motores com valores de taxa de
compressão intermediários entre os valores ideais para motores a álcool e a gasolina.
Este mesmo conceito é empregado nos Estados Unidos e principalmente na Europa
para motores ciclo Diesel que podem operar com óleo diesel puro ou misturado em
qualquer proporção com o biodiesel.
Os fabricantes de veículos e de autopeças estão desenvolvendo também sistemas que
permitem ainda que o motor com sistema de combustível flexível possa operar com um
terceiro combustível: o gás natural. Aqui vale a mesma observação sobre a taxa de
compressão que no gás natural deve ser maior ainda que nos motores a álcool para se
obter o melhor rendimento.
Veículos Híbridos
O veículo híbrido pode ser considerado uma variável do veículo elétrico.Enquanto os
veículos elétricos possuem um conjunto de baterias que são recarregadas a partir de
uma fonte estacionária demandando um tempo muito elevado para essa recarga,
somando a isso a baixa autonomia e o peso das baterias além da necessidade de
implantação de uma infraestrutura para recarga das baterias. Os veículos híbridos
representam algumas soluções para alguns desses problemas, pois são veículos
elétricos que possuem um gerador acionado por um motor de combustão interna, o
motor de combustão interna utilizado para acionar o gerador é bem menor do que os
motores dos veículos convencionais, além disso, o regime de funcionamento também
contribui para redução das emissões e economia de combustível. A tecnologia dos
veículos híbridos pode ser aplicada tanto em veículos leves quanto pesados, utilizando
tanto motores ciclo Otto quanto motores ciclo Diesel. Empresas como a Toyota e a
Honda estão iniciando a comercialização desses modelos. No Brasil a empresa Eletra
fabrica veículos pesados (ônibus) com a seguinte configuração: um motor diesel de
pequeno porte é utilizado para acionar um gerador de energia elétrica que será utilizada
para acionamento dos motores de tração.Com essa configuração pode-se atingir uma
economia de combustível de até 50% e uma redução de aproximadamente 70% na
emissão de poluentes.
131
A produção de veículos híbridos é vista como uma etapa intermediária para introdução
das células de combustível nos veículos, uma vez que o veículo híbrido é um veículo
elétrico, e possui a estrutura para receber a célula de combustível, de custo elevado
ainda, no lugar no motor de combustão interna.
O sistema de tração do veículo híbrido fabricado pela Eletra possui duas fontes de
energia: um motogerador, composto por um motor de combustão interna (motor diesel)
que aciona um gerador (alternador) e um conjunto de baterias cuja função é acumular
energia elétrica utilizado somente nos momentos de alta demanda de energia, por
exemplo, durante acelerações rápidas ou aclives acentuados, isso complementa a
energia continuamente gerada pelo alternador.Além desses dois conjuntos, o veículo
dispõe de um motor elétrico de tração que é acoplado ao eixo de tração por meio de
redutores mecânicos, e é o responsável pela movimentação do mesmo. A tração é
sempre feita pelo motor elétrico e o motor a combustão interna não participa diretamente
do acionamento do eixo de tração, ao contrário de determinadas categorias de veículos
híbridos que utilizam tração dual. A velocidade do motor elétrico e, portanto, velocidade
do veículo é controlada por um sistema eletrônico que responde aos comandos de
aceleração e/ou frenagem introduzidos pelo motorista. A figura. 7 mostra, de forma
simplificada, o sistema de tração de um veículo híbrido.
Figura 7 Esquema Simplificado de um Veículo Híbrido
132
O motor diesel (ou outro motor de combustão equivalente) aciona o alternador em
regime de rotação constante. Um sistema regulador de rotação mantém a rotação do
motor diesel constante, independentemente da potência fornecida pelo alternador.
A tensão gerada pelo alternador é primeiramente retificada. Está tensão C.C alimenta o
motor elétrico de tração e seu sistema eletrônico de controle de velocidade. A tensão de
saída retificada é devidamente controlada e é também usada para carregar o banco de
baterias sempre que a potência exigida pelo motor de tração for pequena ou mesmo
nula como, por exemplo, quando o veículo opera em baixas velocidades ou em declives.
Por outro lado, sempre que a demanda energética do motor de tração exigir uma
potência superior àquela gerada pelo alternador, o sistema eletrônico de controle
reconhecerá essa necessidade e direcionará a saída das baterias para também
alimentar o motor de tração, somando-se à potência fornecida pelo alternador, ou seja o
banco de baterias trabalha como um “pulmão energético”, acumulando energia sempre
que as condições operacionais do veículo forem suaves, fornecendo energia ao motor
de tração sempre que as condições operacionais assim o exigirem.
Célula a Combustível Nos motores convencionais, a energia química armazenada nos combustíveis é liberada
através da combustão. Neste processo o combustível reage com oxigênio produzindo
água e dióxido de carbono e liberando parte da energia armazenada nas ligações
químicas. Conforme vimos anteriormente, na combustão real a queima dos combustíveis
produzem também alguns poluentes. A combustão direta ideal pode ser resumida da
seguinte forma.
Combustível + O2 → H2O + CO2 + energia (a maior parte na forma de calor).
Outro problema é a eficiência do aproveitamento da energia química contida no
combustível. A maior parte da energia liberada na combustão no motor dos automóveis
está na forma de calor. O movimento do veículo é o resultado da expansão que este
calor provoca nos gases dentro dos motores. Apenas uma pequena parcela (25 a 35%)
da energia química pode ser aproveitada como energia mecânica. A maior parte da
energia é simplesmente liberada no meio ambiente na forma de calor, o que também é
133
uma forma de poluição.Em resumo, os maiores problemas de produção de energia por
meio de combustão são:
• Combustível fóssil não é renovável;
• O aproveitamento da energia é pequeno (baixa eficiência);
• Poluição ambiental severa promovendo problemas sérios para a saúde e bens
materiais.
A célula a combustível é uma alternativa em que a combustão é realizada de maneira
controlada, aumentando a eficiência do aproveitamento da energia liberada e de modo
menos poluente. A idéia é aproveitar o deslocamento que os elétrons sofrem durante a
combustão. Existem células de combustível de diversos tipos, sendo aquela à base de
membrana de troca de prótons (também chamada de polímero sólido) a principal
candidata para o uso em automóveis, devido ao custo mais baixo, ao tamanho mais
adequado, ao projeto simples e à operação em baixa temperatura (< 120ºC). As células
de combustível utilizam o hidrogênio, que pode ser gerado dentro do próprio veículo a
partir do etanol, metanol ou gás natural.
O princípio de funcionamento está esquematizado na figura 8, utilizando como
combustível o hidrogênio (H2). O hidrogênio entra em contato com um metal e cede
elétrons para este metal produzindo H+. Esse elétron circula por um circuito elétrico
externo, onde sua energia pode ser aproveitada, e retorna para a célula a combustível
onde, novamente através de um metal, encontra-se com o oxigênio. Os dois pólos da
célula são ligados por um eletrólito, ou seja, uma substância ou solução que permite o
movimento de íons. Através do eletrólito, íons com o oxigênio que ganhou elétrons de
um lado e o hidrogênio que perdeu elétrons do outro se ligam formando água, que é o
produto desta reação. Por este processo até 50% da energia química pode ser
transformada diretamente em energia elétrica. Se outros combustíveis forem usados,
outros produtos serão obtidos.
134
Figura 8 – Esquema de uma célula de combustível
A reação global do processo na célula a combustível utilizando hidrogênio é:
2H2(g) + O2(g) => 2H2O + energia.
Este mesmo princípio pode ser utilizado em usinas de geração de energia elétrica com a
vantagem de que uma parte da energia química ainda é transformada em calor e
também pode ser aproveitada (co-geração), por exemplo, em sistemas para
aquecimento de água. Assim a eficiência do aproveitamento da energia química pode
chegar a 80%.
Podemos resumir as vantagens dessa tecnologia nos seguintes itens:
• Possui elevada eficiência de conversão:
- Elétrica 50%,
- Com cogeração 80% (calor pode ser usado para aquecer água).
• Geração no local, sem poluição química (porque produz somente água) e sem
poluição sonora.
• Vida útil de 40.000 horas.
135
Referências Bibliográficas
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do Gás Natural. 2002.
DOMENICO LUCCHESI. O automóvel. Curso Técnico vol. 1 Editorial Presença. 1ª ed.
Lisboa. 1989.
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GONZALES, E. R.; Química Nova 2000, 23, 264.
GONZALES, E. R.; Produção de Energia não Poluente Através de Células a Combustível –
Palestra proferida no Centro de Divulgação Científica e Cultural-USP, out 2000.
MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA. Balanço Energético Nacional. 2003.
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PETROBRAS Petróleo Brasileiro SA . Gasolinas Brasileiras. Centro de Desenvolvimento
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<http://www.petrobras.com.br>. Acesso em: 15 de jan.2004.
