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Conservacao de Recursos
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2ª edição
Conservação de Recursos
PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008Qualif icAbastQualif icAbast
1
Curso de Formaçãode Técnicos de Operação Jr
do Abastecimento
Índice
INTRODUÇÃO 05CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 06(a) Energia: conceitos e fundamentos 06(a.1) Formas de energia e sua conservação 07(a.2) Interconversão de formas de energia 15(a.3) Fatores de conversão 16(a.4) Recursos energéticos 17(a.5) Terminologia empregada na área energética 19(b) O petróleo como fonte primária de energia 21(b.1) Os constituintes do petróleo 21(b.2) O fracionamento do petróleo 22(c) Os programas de conservação de energia no Brasil 23(c.1) O PROCEL 24(c.2) O CONPET 25(d) Energia renovável 27(d.1) Energia hidroelétrica 27(d.2) Energia eólica 27(d.3) Energia solar 28(d.4) Energia a partir de biomassa 28(d.5) Célula a combustível 28(d.6) A energia renovável na Petrobras 29(e) Gás natural 30(e.1) Localização e composição do gás natural 30(e.2) Características e propriedades do gás natural 32(e.3) Sistema de suprimento de gás natural 33(f) Conservação de energia na Petrobras 35CONSERVAÇÃO DE RECURSOS NA ÁREA OPERACIONAL 38
(a) Poluição da água 38(a.1) Uso industrial da água 39(a.2) Reutilização da água na indústria 39(b) Poluição do ar 40INDICADORES DE ENERGIA 43(a) Consumo de energia no mundo 43(b) Consumo de derivados do petróleo no Brasil 46(b.1) Produção e consumo de gás natural no Brasil 48REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 50Sites consultados no período de 25.9.2003 a 19.10.2003 51
PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008Qualif icAbastQualif icAbast
2
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Figura 1Da geração ao consumo final da energia 07
Figura 2a) Fusão do hidrogênio b) Fissão do urânio 11
Figura 3Conversão de energia química em energia térmica 12
Figura 4Aparecimento das diferentes tecnologias para transformação de energia 13
Figura 5Diferentes formas de interconversão de energia 16
Figura 6Fluxograma de uma unidade de fracionamento de petróleo 23
Figura 7A estrutura organizacional do CONPET 26
Figura 8As principais áreas de atuação da Petrobrás no âmbito do CONPET 26
Figura 9Posição em que o gás natural é armazenado no subsolo 31
Figura 10Reservatórios de gás natural: a) gás associado; b) gás não-associado 31
Figura 11Principais produtos obtidos de uma UPGN 34
INDICADORES DE ENERGIA
Figura 1Consumo mundial de energia primária durante o século XX 43
Figura 2Fontes de energia 44
Figura 3Utilização dos derivados do petróleo no Brasil 47
Figura 4Participação dos diferentes setores da economia no consumode gás natural e de derivados do petróleo no Brasil 47
Figura 5Contribuição percentual dos estados produtores de GN no Brasil 48
Figura 6Consumo de gás natural em seus diferentes setores 48
PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008Qualif icAbastQualif icAbast
3
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Tabela 1Energia disponível em sistemas reais 14
Tabela 2Potência de sistemas reais 15
Tabela 3Fatores de Conversão de Energia 17
Tabela 4Fatores de Conversão de Potência 17
Tabela 5Reservas Energéticas Mundiais 18
Tabela 6Reservas Energéticas Brasileiras (BEN e ANP, 2000) 18
Tabela 7Principais Frações do Petróleo 22
Tabela 8Composição do Gás Natural 32
Tabela 9Resultados do Programa Petrobras de Conservação de Energia 36
CONSERVAÇÃO DE RECURSOS NA ÁREA OPERACIONAL
Tabela 1Principais poluentes presentes no ar e suas fontes de geração 42
INDICADORES DE ENERGIA
Tabela 1Distribuição mundial de fontes primárias de energia 45
Tabela 2Razão de Energia Útil Líquida 46
PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008Qualif icAbastQualif icAbast
4
[Introdução
A conservação de recursos é um conceito amplo, no qual a conservação
de energia exerce um papel fundamental. Os principais itens incluídos
nessa conceituação mais geral são:
Recursos humanos
Recursos energéticos
Energia primáriaFontes renováveis
Fontes não-renováveis
Energia secundária Transformação Consumidor final
Recursos materiais
Recursos financeiros
Uma questão primordial a ser proposta nesse momento é:
Por que conservar?
A racionalização do uso da energia é uma atitude fundamental que deve
ser tomada a fim de que se diminuam os impactos ambientais, se
otimizem os processos, se aumente a produtividade e se assegure um
desenvolvimento sustentável. A busca por tecnologias mais eficazes
estimula a pesquisa e o desenvolvimento e deve ser acompanhada por uma
campanha de conscientização
e motivação dos indivíduos à prática de uma cultura antidesperdício.
PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008Qualif icAbastQualif icAbast
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[Conservação de energia
A geração e a conservação de energia são fatores estratégicos para todas as
nações, pois os recursos energéticos naturais não são inesgotáveis.
O termo conservação de energia também é utilizado para expressar a Primei
ra Lei da Termodinâmica, que estabelece que a energia pode ser
transforma- da, porém sempre se conserva. Desta forma, de maneira mais
rigorosa, o termo em questão não seria adequado para expressar a
economia ou o uso racional da energia, porém neste texto a palavra
conservação continuará sendo usada como uma expressão que significa
economia de energia. As- sim, a conservação pode ser considerada como
a primeira das fontes alter- nativas de energia.
(a) Energia: conceitos e fundamentos
A definição qualitativa mais usual para a energia afirma que ela é a
medida da capacidade de se efetuar trabalho. A rigor, essa definição não é
totalmente correta, pois se aplica somente a alguns tipos de energia, como
por exemplo
a mecânica e a elétrica, que, a princípio, podem ser convertidas totalmente
a outras formas de energia. Esta definição perde o sentido quando é
aplicada ao calor, pois este só pode ser parcialmente convertido em
trabalho.
Maxwell propôs para o termo uma definição mais adequada: “Energia é
aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema, em
oposição a uma força que resiste a esta mudança”. Assim, operações
muito simples — como a elevação de um corpo até uma determinada
altura, o aquecimento ou resfriamento de um material, enfim, qualquer
processo que esteja associado a alguma mudança — implicam a existência
de fluxos de energia.
Pense nas diversas aplicações da energia no dia-a-dia.Sem ela, como seria o seu mundo?
O fluxo de energia em função do tempo é chamado de potência. Este termo é
de fundamental importância para a avaliação de aspectos econômicos,
na qual o tempo é essencial. Por exemplo, a velocidade em que ocorre a
queima da madeira (que é um processo de oxidação) permite que ela seja
utilizada como combustível, pois a liberação de energia é rápida. Já a
velocidade em que se passa a oxidação do ferro permite apenas que se
obser ve a lenta formação de um resíduo (a ferrugem). Para que uma
demanda energética possa ser atendida, não basta apenas definir a
magnitude (quantidade) ou a unidade de medida (kJ, kcal, btu). É
necessário que se informe a potência
(kW=kJ/s, por exemplo), que é a quantidade disponível no tempo.
(a.1) Formas de energia e sua conservação
O complexo caminho da energia entre o estágio em que ela é encontrada
na natureza e o momento em que ela pode ser utilizada pode ser
visualizado na Figura 1 – da geração ao consumo final de energia.
Energia primária
Fontes renováveisQuedas d’ água, eólica, biomassa, solar, etc.
Fontes não renováveisCarvão, gás natural, petróleo, urânio
Empresas do setor energéticoGeradoras, transmissoras, refinarias, destilarias de álcool,
transporte de combustíveis.
Energia secundáriaGasolina, eletricidade, óleo diesel, álcool, gás natural, etc.
Sistema de uso final
Processos Individual
Co-geradores, motores, caldeirasAutomóveis, iluminação,
refrigeração, aquecimento, etc.
Serviços de energiaCalor, frio, movimento, luz, etc.
Serviços de energiaCalor, frio, movimento, luz, etc.
2
2
As formas de energia encontradas na natureza são chamadas de primárias e
estão divididas em não-renováveis (petróleo, gás natural, etc.) e renováveis
(quedas d’água, ventos, biomassas, etc.). Quando são utilizadas formas de
energia primária não-renováveis, ocorre a emissão de dióxido de carbono
(CO ). Este comportamento não é observado na utilização das formas
renováveis. A exceção é a energia nuclear — seu uso não implica emissão
de CO .
A energia primária possui pequena utilidade para as sociedades modernas.
Sua utilização exige que elas sejam transformadas em formas de energia que
se apresentem aos consumidores como produtos fáceis de medir, transportar
e estocar, e devem estar disponíveis quando e onde se fizerem
necessárias. Exemplos destas formas são a eletricidade, o álcool, o óleo
diesel, a gasolina etc. Por serem obtidas a partir de transformações, as
formas de energiaoriundas das fontes primárias são chamadas de secundárias. Nos processos
de transformação da energia primária, parte da energia original é usada para
fazer funcionar as refinarias e destilarias. Além disso, as usinas termelétricas
só conseguem transformar em eletricidade, no máximo, metade da energia
primária recebida. A outra parte é transformada em calor, que geralmente é
perdido. As energias desviadas do objetivo de atender ao uso final constituem
as perdas. Às vezes, as perdas são menos óbvias e difíceis de avaliar
quantitativamente, mas nem por isso possuem pequena expressão. Por
exemplo, cerca de 5% da energia primária brasileira em 1996 foram perdidos
na queima das palhas dos canaviais, uma prática adotada para facilitar a
colheita da cana-de-açúcar.
A utilização efetiva da energia é feita através de um pequeno número de
formas: calor, frio, luz e movimento. A energia secundária é usada direta
ou indiretamente pelos indivíduos, quando eles adquirem os bens e ser
viços das fábricas, comércio e entidades de serviços que a utilizam nos
processos produtivos. Estas formas mais básicas de energia são chamadas
de serviços de energia, ou energia útil, e correspondem às reais necessidades
da economia.
O sistema de uso final inclui equipamentos como automóveis,
aquecedores, lâmpadas e motores elétricos usados para produzir a energia
útil. Inclui, também, os equipamentos das fábricas, do comércio e do setor
de serviços. As perdas de energia nesta fase final são elevadas, chegando
a alcançar mais de 70% nas lâmpadas incandescentes e nos automóveis,
por exemplo.
Na lâmpada incandescente, o objetivo é iluminar, mas tambémé gerado calor!
As perdas não ocorrem exclusivamente devido aos equipamentos; elas
se devem também ao modo como a energia é utilizada. Os motores
elétricos, que poderiam ter em geral uma eficiência superior a 90%, na
prática operam com eficiência muito baixa (às vezes menor que
50%), porque são superdimensionados e/ou operados
inadequadamente. Sistemas de transporte também geram grandes perdas
de combustível através do desperdício, como por exemplo
congestionamentos de tráfego nas ruas das cidades e rodovias.
Nos processos de uma refinaria, as válvulas de controle sãouma forma de dissipar energia!
Pode-se entender a co-geração como um sistema ou tipo de equipamento
que é capaz de produzir calor ou frio juntamente com eletricidade. Se
houver excesso de eletricidade, ela pode ser comercializada para o uso
em outras empresas.
A busca da sociedade por energia segue o caminho inverso ao indicado
no fluxograma. Inicia-se com uma procura por serviços de energia que, por
sua vez, gera as demandas pela energia secundária e primária ao final. As
esco- lhas ao longo desta cadeia podem ter um importante impacto no
tipo de procura de energia primária. Por exemplo, a necessidade de
transporte oca- siona uma necessidade de opção entre um transporte
público ou individual. Em ambos os casos, haverá a seleção de um veículo
que pode ser acionado pelo óleo diesel, álcool, gasolina, gás natural ou
eletricidade. Por sua vez,
as empresas de energia possuem variadas formas para atender à procura de
energia secundária. Elas influirão fortemente na escolha da fração de energi-
as não-renováveis utilizadas e no nível de emissões de poluentes.
É impossível eliminar completamente as perdas de energia, mas em
muitos casos elas podem ser consideravelmente reduzidas. A conservação
visa a reduzir as perdas, que podem ser evitadas sem afetar as
necessidades de energia útil e o bem-estar da sociedade. São diversas as
E = mv
,
2
ações para reduzir
as perdas tanto no setor energético como junto ao consumidor final.
Reduzir perdas significa trabalhar com maior eficiência!
Energia de movimento ou energia mecânica
Essencialmente, a energia de movimento de um corpo pode ser entendida
como sendo constituída por dois tipos fundamentais: a energia potencial,
que é a conseqüência da posição do corpo ou de suas partes
constitutivas,
e a energia cinética, que se deve ao deslocamento do corpo no espaço.
A energia potencial pode ser de diversas modalidades, conforme o campo
de forças em que se encontra o sistema ou conforme a sua natureza.
Quando o campo de forças tem um potencial, a energia potencial do
sistema num ponto é definida, em geral, como o trabalho necessário para
trazer o sistema de um ponto de referência a outro. Entre as energias
deste tipo estão a energia gravitacional, a energia elétrica, a energia
magnética, etc. Um bom exemplo da aplicação da energia potencial é a
energia hidráulica oriunda da água acumulada em uma represa.
A energia cinética de um corpo é dada pela expressão:
2
cinética
2
onde: “m” é a massa do corpo e “v” a sua velocidade.
As diversas formas de energia transformam-se umas nas outras, e nesta
transformação há conser vação quantitativa da energia. Neste processo
mútuo de transformação, pode ocorrer que parte da energia se transforme
em energia térmica, e esta transformação é inevitável nos processos
espon- tâneos naturais.
Energia nuclear
Segundo a Teoria da Relatividade, a energia de uma partícula de massa “m0”
em repouso e de velocidade “c = velocidade da luz no vácuo” é dada por:
E = m0c
Esta equação mostra a relação existente entre massa e energia e exige que a
Lei da Conservação de Energia seja mais corretamente enunciada como Lei
da Conservação da Massa-Energia.
A equação mostra, também, que a uma pequena quantidade de massa
corresponde a uma quantidade imensa de energia, pois o fator de
proporcionalidade entre as duas grandezas é muito grande (c2). Por isso,
quando num sistema qualquer há a transformação de uma pequena quantidade
de massa em energia, ocorre a liberação de uma grande quantidade
dessa última, que se denomina energia atômica ou energia nuclear. Essa
transfor-
mação de massa pode ocorrer tanto na fusão quanto na fissão nuclear,
como se encontra representado na Figura 2.
a) b)
H
Nêutron
He + energia U
H
Pu + energia
Figura 2 – a) Fusão do hidrogênio b) Fissão do urânio
Energia química
A energia acumulada nas ligações entre os átomos constituintes de uma
molécula pode ser chamada de energia química. De uma forma
simplificada, pode-se afirmar que, nas reações espontâneas, as ligações
químicas existentes nas moléculas dos reagentes contêm mais energia do
que nas moléculas dos
produtos.
A combustão, ou queima de um material, é um fenômeno químico. As reações
envolvidas nesse processo ocorrem normalmente em pressões próximas à
ambiente e em temperaturas relativamente elevadas. A energia necessária
T
para o início da combustão é obtida de uma fonte de ignição externa. Quan-
do iniciado o processo de combustão, o próprio sistema produz o calor
suficiente para manter a reação na temperatura adequada. Além da energia
liberada sob a forma de calor, os processos de combustão também são
capazes de liberar energia luminosa, que se situa tanto no espectro visível
como fora dele. Este fenômeno químico pode ser considerado uma reação
de oxi-redução extremamente rápida que ocorre sob determinada condição
es- pecífica. Essa condição exige a presença de pelo menos três
componentes essenciais: combustível, comburente e energia de ativação.
Exemplos de aplicações típicas dos processos de combustão são
encontrados no funcionamento de motores, fornos e caldeiras, nos quais a
energia quími- ca de combustíveis (gasolina, álcool, gás natural, óleos
combustíveis, lenha etc.) é convertida em energia térmica, na forma de
gases, sob elevadas temperaturas. O conteúdo energético do combustível
é medido pelo seu poder calorífico, que é a medida do calor disponível
por unidade de massa
ou de volume do combustível empregado na combustão.
Lembrar que nas baterias e pilhas se observam processos queenvolvem energia química e eletricidade. Na combustão, transforma-se energia química em energia térmica.
Na Figura 3, encontra-se representado um esquema simplificado de um
sistema de combustão.
Energia (calor)ambiente
< Tcâmara de combustão
Combustível
Comburente
Câmara de combustão Produtos dacombustão
Figura 3 – Conversão de energia química em energia térmica
A energia química dos combustíveis também pode ser obtida sem a utiliza-
ção de processos de combustão. Duas tecnologias transformadoras de
ener- gia merecem especial atenção. A energia solar fotovoltaica oferece a
possibi- lidade de energia abundante direta e amplamente distribuída. As
células de combustível de hidrogênio oferecem a possibilidade de alto
desempenho na produção de “energia limpa”. Na Figura 4, pode ser
visualizada a época em que foram desenvolvidas as diversas formas de
geração de energia.
Figura 4 – Aparecimento das diferentes tecnologias para
transformação de energiaFonte: Shell Brasil
Energia elétrica
A energia elétrica é mais freqüentemente associada ao movimento de
cargas elétricas (corrente elétrica) através de um campo de potencial
elétrico, sen- do definida pelo produto entre a potência elétrica e o tempo
durante o qual esta se desenvolve.
A potência elétrica é calculada através do produto entre a corrente e a
tensão medida entre dois pontos do sistema. Os dois tipos básicos de
corrente são a contínua (encontrada nas pilhas e baterias) e a alternada
(usada nos motores elétricos).
Sistema Energia(J)
Energia cinética da translação da Terra em torno do Sol
Energia total (radiação térmica) emitida pelo Sol durante 24 horas
Radiação solar recebida pela Terra durante 24 horas
Energia química dos recursos globais de carvão mineral
Energia química na cobertura vegetal terrestre
Energia química fixada fotossinteticamente por ano na vegetação terrestre
Energia química em 100t de carvão mineral
Consumo anual de energia de um carro compacto
Energia química em um barril de petróleo
Bomba atômica lançada em Hiroshima
Maior bomba-H testada em 1961
Energia química da alimentação diária de um homem adulto
Energia térmica
A energia térmica, que é às vezes erroneamente denominada como calor,
pode apresentar-se essencialmente de duas formas: radiação térmica ou
energia interna. O calor é um fenômeno observável na fronteira de um
siste- ma e tem como força motriz uma diferença de temperatura. A
energia térmica resulta, normalmente, da conversão da energia química,
realizada através de uma reação de combustão, como foi anteriormente
mostrado, na Figura 3.
As Tabelas 1 e 2 apresentam, respectivamente, valores de energia e
potência associados a processos naturais ou tecnológicos.
Tabela 1: Energia disponível em sistemas reais
2,6 x 1034
3,0 x 1032
5,5 x 1024
2,0 x 1023
2,0 x 1022
2,0 x 1021
2,5 x 1012
4,0 x 1010
6,5 x 109
8,4 x 1013
2,4 x 1017
1,0 x 107
Fonte: Santos et al., 2001
Tabela 2: Potência de sistemas reais
Sistema Duração (s) Potência(W)
Potência liberada pelo Sol –
Radiação solar interceptada pela Terra –
Ondas geradas no mar pelo vento –
3,4 x 1027
1,7 x 1017
9,0 x 1016
Terremoto (magnitude 8 graus Richter) 30 1,6 x 1015
Produção fotossintética primária na Terra – 1,0 x 1014
Grande erupção vulcânica 104 1,0 x 1014
Relâmpago gigante 10-5 2,0 x 1013
Turbogerador a vapor de grande porte – 1,0 x 109
Transporte ferroviário pesado 1045,0 x 106
Consumo de um supermercado típico –de médio porte
Metabolismo basal de um homem de –70 kg
1,5 x 106
8,0 x 101
Uma vela queimada até o final 1800 3,0 x 100
Fonte: Santos et al., 2001
Os valores de duração apresentados na Tabela 2 são apenas uma referência
que permite comparar as magnitudes energéticas envolvidas e, por isso, não
se aplicam a todos os casos.
(a.2) Interconversão de formas de energia
A possibilidade de interconversão de formas de energia é de fundamental
importância para que os potenciais energéticos possam ser utilizados de
maneira eficiente. Na Figura 5, são mostradas diversas possibilidades de
interconversão de formas de energia.
Figura 5 – Diferentes formas de interconversão de energiaFonte: Santos et al, 2001
A interconversão de formas energéticas é regida basicamente por duas leis.
A primeira, Lei da Conservação da Energia, também chamada de
Primeira Lei da Termodinâmica, postula que a energia não se cria nem
se destrói, salvo nos casos em que ocorrem reações atômicas ou
nucleares nas quais acontece a transformação de massa em energia. A
segunda, Lei da Dissipa-
ção da Energia, afirma que em todos os processos reais de conversão
energética sempre ocorre a geração de uma quantidade de energia térmica
como produto. Desta forma, há dois grandes desafios tecnológicos a
serem alcançados, que consistem na diminuição da perda desta energia
térmica ou no desenvolvimento de novas alternativas para seu
aproveitamento.
(a.3) Fatores de conversão
São diversas as unidades empregadas para energia e potência. As Tabelas 3
e 4 mostram, respectivamente, os fatores de conversão de energia e de
potência.
Quilocaloria por hora Kcal/h 1,163
Cavalo-vapor (métrico) CV
735,4
Tabela 3: Fatores de conversão de energia
Unidade Símbolo Equivalência(em J)
Caloria cal 4,187
Quilowatt-hora kWh 3,6 x 106
Tonelada equivalente de petróleo tEP
41,87 x 109
Terawatt-ano TW-ano 31,5 x 1018
British Thermal Unit Btu
1,055 x 103
Barril de petróleo equivalente (159 litros) bbl
6,212 x 106
Metro cúbico de gás natural m3 41,23 x 103
Tabela 4: Fatores de conversão de potência
Unidade Símbolo Equivalência(em W)
Caloria por minuto Cal/mim 68,8 x 10-3
9
Horse power (inglês) HP 746
British Thermal Unit por hora Btu/h 0,293
(a.4) Recursos energéticos
Denominam-se recursos energéticos as reser vas ou fluxos de energia
disponíveis na natureza e que podem ser usados para atender às necessidades
humanas. Esses recursos energéticos podem provir de fontes renováveis ou
não. Nas Tabelas 5 e 6 encontram-se listadas, respectivamente, as
reservas energéticas mundiais e as brasileiras.
200 x 1021 J
11,7 x 1021 J
9,5 x 1021 J
1,2 x 1021 J
13,7 x 1021 J
0,4 x 1021 J
300 x 1010 J/s
22 x 108 m3
4,0 x 1011 m3
3,8 x 105 tEP
1,0 x 105 tEP
25 x 105 tEP
0,4 x 105 tEP
26 x 105 tEP
14 x 105 tEP
Tabela 5 : Reservas energéticas mundiais
Reserva Disponibilidade
Carvão mineral
Petróleo
Gás natural
Xisto betuminoso
Urânio 235
Energia geotérmica recuperável
Energia hidráulica
Tabela 6: Reservas energéticas brasileiras (BEN e ANP, 2000)
Produto/Fonte Reserva (provada + estimada)
Petróleo
Gás natural
Óleo de xisto
Gás de xisto
Carvão mineral
Turfa
Energia nuclear
Energia hidráulica
Como se pôde observar nos dados presentes nas Tabelas 5 e 6, as fontes
energéticas mais utilizadas atualmente são as finitas. Isso vem reforçar a
necessidade tanto de se conservar energia como de se desenvolverem
novas tecnologias que permitam o uso de recursos naturais renováveis:
energia solar, eólica, biomassa, etc.
(a.5) Terminologia empregada na área energética
Para que possa existir uma comunicação eficiente entre os participantes
das diferentes áreas associadas à racionalização dos fluxos energéticos,
faz-se necessária a definição — que se encontra listada a seguir — dos
termos mais usuais empregados nesse setor.
Energia direta — Fluxos físicos de energia que são consumidos como tal.
Energia indireta ou embutida — Demandas energéticas realizadas para atender
aos fluxos de materiais e às demais atividades, sendo também conhecida
como custo energético de bens e serviços.
Energia primária — É aquela que se encontra disponível na natureza (petró-
leo, madeira, lenha, energia eólica, etc.).
Energia secundária — Resultante de processos de conversão (gasolina, die-
sel, eletricidade, carvão vegetal, etc.).
Energia útil — Aquela que pode ser efetivamente utilizada pelo consumidor
final.
Fator de carga — Corresponde à relação entre a potência média consumida
e a potência máxima requerida.
Fator de capacidade — É similar ao fator de carga e expressa a relação entre
a potência média fornecida e a capacidade máxima de suprimento de ener-
gia. Em sistemas isolados deve ser igual ao fator de carga.
Margem de reserva — É utilizada para avaliar a folga na capacidade instala-
da de suprimento de energia frente à demanda máxima do consumidor. É
expressa pela equação seguinte, na qual P
geração e Cmax
o consumo máximo:max
é a capacidade máxima de
P
T
-
Pmax
- CmaxMargem de reserva =
max
Disponibilidade — Indica a fração do tempo total (Ttotal
) com o qual se
espera poder contar em um dado sistema de suprimento ou conversão
energética, em função de paradas programadas e previstas para manuten-
ção e ajustes (Tparado
).
Disponibilidade = total parado
Tparado
Fator de diversidade — Para um conjunto de consumidores, expressa a não-
simultaneidade das cargas.
Fator de diversidade = P
max, total
(Pmax
)consumidor
Razão de energia líquida — Parâmetro que avalia o grau de eficiência do
aproveitamento das fontes de energia.
REL =Energia obtida
Energia gasta na produção
Tonelada equivalente de petróleo (tEP) — 1tEP é a energia correspondente à
liberação de 41868,0MJ em um processo de combustão.
(b) O petróleo como fonte primária de energia
O petróleo já vem sendo usado pelo homem desde épocas remotas. Na
Babilônia, os tijolos eram assentados com asfalto e o betume era
largamente utilizado pelos fenícios na calafetação de embarcações. Os
egípcios usaram
o petróleo na pavimentação de estradas, para embalsamar os mortos e na
construção de pirâmides. Os gregos e os romanos utilizaram este material
para fins bélicos. Os índios pré-colombianos também utilizaram o petróleo
na impermeabilização de potes de cerâmica.
A exploração comercial do petróleo foi iniciada nos Estados Unidos, em
1859, quando Drake conseguiu extraí-lo através da perfuração de um poço
de 21m de profundidade que produzia 2m3 de óleo (aproximadamente 12
barris) por dia.
(b.1) Os constituintes do petróleo
O nome petróleo é oriundo do latim petra (pedra) e oleum (óleo). Em seu
estado líquido, o petróleo é uma substância oleosa, inflamável, menos den-
sa que a água e com cor que varia do negro ao castanho-claro. Sua
compo- sição química básica é de hidrocarbonetos. A Tabela 7 mostra as
principais frações oriundas do petróleo e suas principais utilizações.
Gás natural
Gás liquefeito de petróleo(GLP)
Gasolina
Querosene
Gasóleo leve
Gasóleo pesado
Lubrificantes
Resíduo
Gás combustível
Gás de cozinha(uso doméstico eindustrial)
Combustível para automóveis, solvente.
Iluminação, combustível para aviação.
Diesel, combustível para fornos.
Combustível, matéria-prima para lubrificantes.
Óleos lubrificantes.
Asfalto, piche, impermeabilizantes.
C
5
Tabela 7: Principais frações do petróleo
FraçãoTemperatura de ebulição (ºc) pressão = 1 atm
Nº de átomosde carbono
Principais usos
– C1
- C2
Até 403 - C
4
40 - 175 C - C10
175 - 235 C11
- C12
235 - 305 C13
- C17
305 - 400 C18
- C25
400 - 510 C26
- C28
Acima de 510 > C38
Os constituintes do petróleo são combustíveis. Sua combustão, que ocorre
através de reações de oxidação, gera energia térmica, que é então
transformada até que possa ser usada de maneira apropriada pelo consumidor
final.
(b.2) O fracionamento do petróleo
A destilação é a principal operação unitária utilizada no refino do
petróleo bruto. As diferentes frações obtidas no processamento dessa fonte
de ener- gia primária são fontes de energia secundária. Na Figura 6, pode
ser visto um fluxograma de uma unidade de fracionamento de petróleo.
Figura 6 – Fluxograma de uma unidade de fracionamento de petróleo
Como se pode observar no fluxograma, a maioria dos produtos obtidos no
refino do petróleo é combustível. Um dos grandes desafios da atualidade
consiste no uso mais eficiente de todas essas frações na geração e no
aproveitamento de energia, pois isto permitirá que essas fontes não-renováveis
possam ser utilizadas pela humanidade por um maior espaço de tempo.
(c) Os programas de conservação de energia no Brasil
A eficiência energética como instrumento de combate ao desperdício de
energia deve ser uma cultura implantada em toda a sociedade brasileira.
Para que a comunidade possa par ticipar efetivamente das ações de
racionalização do uso de energia é necessário que se tenha um conhecimento
abrangente sobre como funcionam os sistemas de geração, consumo e
uso eficiente de energia e seus decorrentes impactos econômicos e
ambientais.
Em qualquer programa de racionalização do uso de energia, os seguintes
pontos precisam ser observados:
Eliminação de desperdícios.
Aumento da eficiência intrínseca dos equipamentos.
Preservação do meio ambiente pelo controle da emissão de poluentes.
Reaproveitamento dos recursos naturais através de reciclagem e/ou
otimização do consumo.
Mudança nos hábitos e padrões da sociedade visando à reorganização
das relações de localização e transporte, assim com a valorização de
produ- tos e serviços mais econômicos em termos de consumo energético.
Visando à racionalização do uso de energia, o Governo Federal, por intermédio
do Ministério das Minas e Energia, criou o PROCEL — Programa
Nacional de Conservação de Energia Elétrica — e o CONPET — Programa
Nacional
da Racionalização do Uso dos Derivados do Petróleo e do Gás Natural.
Estes programas enquadram-se nas normas do Programa Nacional de Raci-
onalização da Produção e do Uso de Energia.
(c.1) O PROCEL
O Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica — PROCEL —
tem por objetivo promover a racionalização da produção e do consumo
de energia elétrica no Brasil, através da eliminação de desperdícios e da
redução de custos.
Os fins essenciais do PROCEL são:
Desenvolvimento tecnológico — Implica pesquisa, desenvolvimento e trans-
ferência de tecnologia para a melhoria da qualidade de vida.
Segurança energética — Visa a garantir energia na quantidade e no
tempo necessários.
Eficiência econômica — Significa produzir e distribuir os bens e serviços
da economia com o melhor uso possível dos insumos necessários à produção
e distribuição dos produtos.
Proteção ambiental — Deve ser feita através da racionalização na gera-
ção, na distribuição e no uso da energia elétrica.
(c.2) O CONPET
A racionalização do uso da energia é um fator primordial para
o
desenvolvimento sustentável no Brasil. Racionalizar significa utilizar
adequadamente, ou seja, realizar as mesmas atividades eliminando
desperdícios. Este conceito é diferente do de racionar, que significa a restrição
no consumo. As ações do CONPET para a racionalização do uso dos derivados
do petróleo e do gás natural contribuem para a articulação de
estratégias econômicas, ambientais e institucionais. Com a utilização eficiente
da energia,
o Brasil tem a possibilidade de:
Economizar divisas, caminhar para a auto-suficiência energética e reduzir
o custo de produtos e serviços (Custo Brasil).
Preservar o meio ambiente, controlando a emissão de gases responsáveis
pela poluição local e global.
Aumentar a produtividade e a competitividade em diversos setores econô-
micos.
Criar uma cultura antidesperdício.
O Programa Nacional da Racionalização do Uso dos Derivados do Petróleo
e do Gás Natural — C ONPET — é também um compromisso
de responsabilidade social da Petrobras. A estrutura organizacional do
CONPET pode ser visualizada na Figura 7.
Mistério de Minas e Energia
Petrobras
Diretoria de Gás e Energia
Gerência de Conservaçãode Energia, Energia Renovável
e Suporte ao CONFETSecretaria Executiva do CONPET
Grupo Coordenador do CONPET
DesempenhoEnergético
Tecnologiae Marketing
EnergiaRenovável
Figura 7 – A estrutura organizacional do CONPETFonte: CONPET
As principais áreas de atuação da Petrobras no âmbito do que preconiza o
CONPET podem ser vistas na Figura 8.
Ações da Petrobrás no âmbito do CONPET
Energia renovável Gás natural veicular Gás natural Educação
Energia Energia Biomassa Agropecuária Transporte Comércio Residências Conscientização Difusãoeólica solar
Figura 8 – As principais áreas de atuação da Petrobras no âmbito do CONPET
O incremento no uso de fontes de energia renováveis e no do gás natural é
de fundamental importância na matriz energética nacional, tanto no que
diz respeito à economia, quanto ao que se refere à proteção do meio
ambiente. Por isso, esses tópicos serão abordados mais detalhadamente a
seguir.
(d) Energia renovável
As fontes que não utilizam qualquer recurso natural finito são denominadas
de renováveis. Essas fontes utilizam a energia solar sob várias formas.
Entre elas se incluem a energia solar direta, a energia eólica e a
utilização da biomassa. O impacto ambiental gerado pela utilização
dessas fontes é muito baixo, se comparado ao causado pelas fontes
comerciais utilizadas correntemente.
(d.1) Energia hidroelétrica
Esse tipo de aproveitamento energético é um dos mais eficientes e
consiste em aproveitar a energia potencial ou cinética da água,
transformando-a em energia mecânica por meio de uma turbina, que
fornece a energia necessária para que um gerador produza a energia
elétrica. A grande vantagem desse tipo de energia deve-se ao seu altíssimo
rendimento (em torno de 96%). O maior problema associado às usinas
hidroelétricas deve-se à construção e
operação dos grandes reservatórios para o acúmulo da água, pois eles
causam um grande impacto ambiental.
(d.2) Energia eólica
A energia eólica é proveniente dos ventos. O vento, ao incidir nas pás
de uma turbina eólica — que é semelhante a um cata-vento —, provoca
o movimento de rotação das pás. Este movimento produz a energia
mecânica, que aciona o eixo de um gerador capaz de transformar essa
energia em eletricidade. A energia gerada dessa forma é considerada
limpa, sem emissão de CO2
para a atmosfera.
2
(d.3) Energia solar
A energia solar, que é captada em painéis solares, pode ser aproveitada
na geração de calor ou de eletricidade. Os painéis térmicos são
geralmente utilizados para a secagem de produtos agrícolas e aquecimento
de água; já
os fotovoltaicos produzem energia elétrica em corrente contínua.
(d.4) Energia a partir de biomassa
Os materiais de origem vegetal que são empregados como combustíveis
recebem a denominação genérica de biomassa (cana-de-açúcar, óleos vegetais,
madeira, etc.). Esses materiais podem substituir os derivados do petróleo
em sua forma bruta ou após algumas etapas de processamento.
O biodiesel vem ganhando uma atenção muito grande dos órgãos
governamentais, que pretendem diminuir o consumo do óleo diesel,
derivado do petróleo. O biodiesel é oriundo de óleos vegetais (soja,
mamona, etc.) e pode ser preparado através da esterificação dos ácidos
graxos, obtidos na saponificação dos óleos vegetais ou através da
transesterificação direta dos
óleos com álcoois (metanol e etanol principalmente).
A queima desses materiais, porém, não é limpa, pois gera CO . Essa emissão
de CO2
é compensada pelo seqüestro de carbono que ocorre na fotossíntese,
já que sempre se efetua o replantio dos vegetais que originaram a biomassa
(a liberação é proporcional ao que foi consumido pela plantação de soja ou
mamona para esse fim).
(d.5) Célula a combustível
As células a combustível (fuel cell) são dispositivos alimentados com
hidrogênio (obtido a partir da gasolina, do metanol, do gás natural, entre
outros) que convertem energia química em energia elétrica e térmica. O
hidrogênio também pode ser gerado a partir de fontes renováveis, como
por
exemplo o etanol, ou por eletrólise da água. O processo para a produção de
energia nestas células ocorre através de uma reação eletroquímica em vez
da combustão, o que possibilita maior rendimento energético e a redução
de emissões atmosféricas. Este dispositivo tem aplicações automotivas,
em veículos movidos a hidrogênio, e em unidades estacionárias para
geração de eletricidade.
(d.6) A energia renovável na Petrobras
A Petrobras tem destinado parte de seu orçamento para pesquisas e
projetos de novas tecnologias para geração de energia a partir de fontes
renováveis. Conheça um pouco mais sobre como a Companhia atua nesta
área:
Planeja a instalação de parques eólicos nas regiões com maior
potencial para a produção desse tipo de energia, visando à produção para
o consumo em suas unidades industriais e à comercialização do excedente
para o siste- ma integrado de distribuição.
Implanta projetos que utilizam a energia solar em postos de abasteci-
mento BR, em refinarias e em áreas remotas de exploração e produção que
se podem situar em terra ou offshore.
Participa de estudos e projetos para o uso da biomassa com outros
combustíveis: a geração híbrida de energia elétrica a partir de bagaço de
cana e gás natural, sem interrupção na entressafra, e a produção de biodiesel
a partir de óleos vegetais (soja, mamona, dendê).
(e) Gás natural
O aumento no preço internacional do barril de petróleo nas últimas
décadas, seguido da alta das taxas de juros internacionais, impôs a revisão
da políti- ca energética nacional. As diretrizes fundamentais foram a
substituição do petróleo importado e a conservação de energia, a fim de se
atenuar o impacto do aumento dos preços do petróleo no mercado internacional
sobre a economia
brasileira.
Uma das medidas tomadas para efetuar essa substituição foi o aumento da
produção nacional de petróleo e o incremento do uso do gás natural, que
aliado à necessidade de se acelerar o desenvolvimento minimizando os
impactos ambientais, projeta para esse combustível um importante papel
no atendimento à crescente demanda de energia primária do Brasil.
Assim, podemos citar a política adotada pelo Governo Federal, que tem
o firme
propósito de elevar a participação do gás natural na matriz energética
nacional.
Chama-se matriz energética o conjunto de participaçõesrelativas de cada fonte de energia no suprimento nacional.
(e.1) Localização e composição do gás natural
Na Figura 9, encontra-se a representação da posição em que o gás natural
é encontrado no subsolo.
TORREGás natural Petróleo Água salgada
Localização do gás natural
Impermeável
Rocha porosa
O gás natural é encontradono subsolo, por acumulações de gás que ocorrem em rochasporosas, isoladas do exterior por rochas impermeáveis,associadas ou não a depósitos petrolíferos.
Figura 9 – Posição em que o gás natural é armazenado no subsoloFonte: CONPET
O gás natural é composto majoritariamente por metano (80-90%), etano (5-
10%) e outros gases em menor proporção. Ele pode encontrar-se associado
ou não ao petróleo, como mostrado na Figura 10.
a) b)
Figura 10 – Reservatórios de gás natural:
a) Gás associado;
b) Gás não-associadoFonte: CONPET
A composição do gás natural — associado, não-associado e processado —
pode ser vista na Tabela 8.
81,57
9,17
5,13
0,94
1,45
0,26
0,30
0,15
0,12
0,52
0,39
100
85,48
8,26
3,06
0,47
0,85
0,20
0,24
0,21
0,06
0,53
0,64
100
88,56
9,17
0,42
–
–
–
–
–
–
1,20
0,65
100
Tabela 8: Composição do gás natural
Gases Associado%
Não-associado%
Processado%
Metano
Etano
Propano
I-butano
Butano
I-pentano
Pentano
Hexano
Heptano e cadeiasmaiores
Nitrogênio
Dióxido de carbono
Total
Fonte: ANP 2001
A composição do gás natural pode variar muito, dependendo do campo de
onde foi extraído, se ele se encontra associado ou não ou se já foi
processa- do em uma Unidade de Processamento de Gás Natural.
(e.2) Características e propriedades do gás natural
O manuseio do gás natural requer alguns cuidados, pois ele é inodoro,
incolor, inflamável e asfixiante quando aspirado em altas concentrações.
Geralmente, para facilitar a identificação de vazamentos, compostos à
base de enxofre são adicionados ao gás em concentrações suficientes
para lhe dar um cheiro marcante, mas sem lhe atribuir características
corrosivas.
Por já estar no estado gasoso, o gás natural não precisa ser atomizado
(nebulizado) para queimar. Disso resulta uma combustão limpa, com reduzida
emissão de poluentes e melhor rendimento térmico, o que possibilita a
redução de despesas com a manutenção e melhor qualidade de vida para a
população.
(e.3) Sistema de suprimento de gás natural
O gás natural consumido no Brasil provém de jazidas nacionais e de
importação da Bolívia. A importação de GN da Argentina está sendo
implantada e a da África vem sendo estudada.
O sistema de suprimento de gás natural envolve as seguintes atividades:
Exploração.
Produção.
Processamento.
Transporte.
Distribuição.
Após a fase inicial de pesquisa, na qual se fazem o reconhecimento e o
estudo da viabilidade de produção de um poço de petróleo e/ou gás
natural, inicia-se a perfuração do poço de onde serão removidos os
produtos. Essas são as duas etapas que compõem o processo de
exploração do GN.
Na produção do gás natural existem algumas etapas de purificação e de
fracionamento. Após sua remoção do poço, o GN passa inicialmente por
separadores projetados para a retirada de água, dos hidrocarbonetos que
estiverem em estado líquido e de partículas sólidas, tais como pós,
produtos
de corrosão dos equipamentos, etc. Caso haja contaminação por compostos
sulfurados, o gás é enviado para unidades de dessulfurização.
O fracionamento do gás natural é feito nas Unidades de Processamento de
Gás Natural (UPGN), de onde são obtidos os diferentes produtos
indicados na Figura 11.
Figura 11 – Principais produtos obtidos de uma UPGNFonte: CONPET
O transporte do gás processado que sai da UPGN é feito por meio de
dutos ou, em casos muito específicos, em cilindros nos quais é mantido
em alta pressão, quando então recebe o nome de gás natural comprimido
(GNC). No estado líquido, o gás natural liquefeito (GNL) pode ser
transportado em navios, barcaças ou em caminhões criogênicos (a -
1600C). Nessas condi- ções, seu volume é reduzido em cerca de 600
vezes, o que vem a facilitar enormemente seu armazenamento.
A última etapa do sistema de suprimento de GN é a distribuição, que pode
ser residencial, comercial, industrial ou para o setor automotivo. Nessa
fase, o gás já deve estar praticamente isento de contaminantes e
também deve obedecer a padrões rígidos de especificação. Quando
necessário, o GN
deverá também estar convenientemente odorizado, para que possa ser de-
tectado facilmente em caso de vazamentos.
(f) Conservação de energia na Petrobras
O Programa Petrobras de Conservação de Energia, coordenado pelo
CONPET, tem como objetivo aumentar a eficiência energética e diminuir
o gasto de energia nos processos de exploração, perfuração, produção,
transporte, refino
e distribuição do petróleo e de seus derivados.
Este programa foi estruturado através das Comissões Internas de Conservação de
Energia-CICEs. O Decreto 99656, de 26 de outubro de 1990, determinou
a criação das CICEs em todos os órgãos da administração federal direta ou
indireta, fundações, empresas públicas e sociedades de economia mista.
CICE: Comissão Interna de Conservação de Energia
As CICEs estão presentes nos diversos órgãos que compõem o Sistema
Petrobras. O Programa Petrobras de Conservação de Energia é baseado nas
seguintes linhas de ação:
Acompanhamento do consumo de energéticos.
Levantamento do potencial de redução de despesas com energia.
Elaboração de projetos de redução de consumo.
Desenvolvimento de ações de conscientização e envolvimento de todos
os empregados.
281.687MWh
640.971.000m3
743.666m3
63.477m3
8.360t
281.687MWh
640.971.000m3
743.666m3
63.477m3
8.360t
A conservação de energia na Companhia inclui sistemas de aproveitamento
do gás natural extraído na produção do petróleo, utilização das energias
renováveis (solar e eólica) e processos de co-geração nas refinarias, além
de abranger também a redução da demanda e do consumo de eletricidade
nos escritórios administrativos da empresa.
Melhorando o desempenho energético de todos os processos produtivos da
Companhia e incentivando seus empregados a combater o desperdício, o
Programa Petrobras de Conservação de Energia promove a redução das
emissões atmosféricas e contribui para a empresa se tornar um modelo
no uso racional da energia.
Resultados do Programa Petrobras de Conservação de
Energia Atualmente, cerca de 40 Comissões Internas na Petrobras
trabalham para reduzir a demanda de energia e aumentar a eficiência
dos processos em todos os órgãos da Companhia. Os resultados
acumulados obtidos com o Programa Petrobras de Conservação de Energia
de 1992 a 2001 encontram-
se descritos na Tabela 9.
Tabela 9: Resultados do Programa Petrobras de Conservação de Energia
Resultados acumulados no período(1992-2001)
Valores
Fonte: CONPET
Economia no consumo de energia elétrica
Redução no consumo de gás natural
Redução no consumo de oléo combustível
Redução no consumo de oléo diesel
Redução no consumo de GLP
Além da diminuição da demanda por combustíveis e energia elétrica, o
Programa Petrobras, de 1992 a 2001, contribuiu para a não-emissão de 4
milhões de toneladas de CO2
para a atmosfera.
Além de incentivar a economizar energia, as orientações daCICE contribuem para a preservação ambiental!
Em 2001, o contexto energético do país marcou a atuação do Programa
Petrobras. Com o racionamento de energia elétrica, proposto pelo Governo
Federal, foi criado na Companhia um Programa Emergencial de Redução
do Consumo de Energia Elétrica. Este plano adotou como premissa
fundamental
a manutenção do nível das atividades produtivas previstas no Planejamento
Estratégico da empresa, atendendo às condições de segurança e de
preservação do meio ambiente.
Satisfazendo as metas determinadas pela Câmara de Gestão da Crise de
Energia Elétrica, a Petrobras maximizou sua geração própria de energia
elétrica e otimizou o sistema da empresa nacionalmente, pela
transferência de energia gerada entre os órgãos da empresa. Esta
autogeração permitiu a redução de 4% no consumo, com relação ao ano
de 2000, e viabilizou o fornecimento de cerca de 190.000MWh ao
sistema público.
[Conservação de recursos na área operacional
Não basta que se tenha somente a preocupação com a economia dos recur-
sos energéticos envolvidos diretamente na produção de energia, como por
exemplo a economia de combustíveis. A conservação da água, do ar e
das energias térmica e elétrica deve receber a mesma atenção. Neste
capítulo, abordaremos somente os aspectos relacionados à poluição da
água e do ar, pois a conser vação de energia térmica e elétrica já foi
discutida anterior- mente.
(a) Poluição da água
A água encontra-se disponível sob várias formas e cobre cerca de 70%
da superfície da Terra. É encontrada principalmente no estado líquido e
pode ser considerada como um recurso natural renovável através do seu
ciclo hidrológico.
Os recursos hídricos podem ser caracterizados quanto à sua quantidade ou
qualidade, sendo ambas as características intimamente relacionadas.
A qualidade da água depende diretamente da sua quantidade existente
para dissolver, diluir e transportar substâncias úteis ou não para os seres
que compõem as cadeias alimentares.
Não poluir a água é preservar seu fornecimento em boaqualidade!
(a.1) Uso industrial da água
A água é usada industrialmente como solvente, em lavagens, em
processos de resfriamento, etc. Não existe um requisito de qualidade de
água que possa ser considerado como geral para todos os usos industriais.
Indústrias dos setores farmacêutico e alimentício, por exemplo,
necessitam de água com níveis de pureza química e biológica muito
elevados. Já as indústrias que a utilizam para refrigeração exigem-na
isenta de substâncias que possam iniciar ou acelerar processos corrosivos
ou incrustações.
(a.2) Reutilização da água na indústria
Os custos elevados da água industrial, associados às demandas
crescentes, têm despertado interesse para as possibilidades internas de
reutilização e para se considerarem ofertas das companhias de saneamento
para a compra de efluentes tratados a preços inferiores aos da água
potável dos sistemas
públicos de abastecimento. Os usos industriais com maior potencial de
aproveitamento da reutilização são os realizados em:
Torres de resfriamento.
Caldeiras.
Construção civil.
Operações unitárias da indústria química.
Dentro do critério de estabelecer prioridades para usos que já possuam
demanda imediata e que não exijam níveis elevados de tratamento, é
recomendável concentrar a fase inicial do programa de reutilização
industrial em torres de resfriamento.
Esgotos domésticos tratados têm sido amplamente utilizados como água de
resfriamento em sistemas com e sem recirculação. Os esgotos apresentam
uma pequena desvantagem em relação às águas naturais pelo fato de
possuírem a temperatura um pouco mais elevada. Em compensação, a
oscilação de temperatura é muito menor nos esgotos domésticos do que
em águas naturais.
Embora corresponda a aproximadamente 17% da demanda de água não-
potável nas indústrias, o uso — em sistemas de refrigeração — de
efluentes secundários tratados tem a vantagem de requerer qualidade
independentemente do tipo de indústria e de atender ainda a outros usos
menos restritivos, tais como a lavagem de pisos e equipamentos, assim
como o resfriamento de peças em indústrias mecânicas e metalúrgicas.
Além disso, a qualidade da água adequada para refrigeração pode ser
compatível com outros usos urbanos de água não-potável, como por exemplo
a irrigação de parques e jardins, a lavagem de vias públicas, a construção
civil, etc.
Usos muito importantes para a água reciclada podem ser encontrados na
produção de vapor, na lavagem de gases de chaminés, etc. Tanto a reutilização
como a conservação da água devem ser estimuladas nas próprias
indústrias, através da adoção de processos industriais com baixo consumo
de água, assim como em estações de tratamento de água para
abastecimento público, por meio da recuperação e reutilização das águas
de lavagem de filtros e decantadores.
(b) Poluição do ar
Pode-se afirmar que o ar se encontra poluído quando ele contém uma
ou mais substâncias em concentrações suficientes para causar danos em
animais, vegetais ou mesmo em materiais.
2
2 3
Os poluentes são classificados em primários e secundários. Os primários
são aqueles lançados diretamente no ar, como por exemplo o dióxido de enxofre
(SO2), os óxidos de nitrogênio (NO
x), o monóxido e o dióxido de carbono (CO e
CO ) e materiais particulados, como a poeira.
Já os poluentes secundários são formados na atmosfera através de processos
físicos ou químicos. O trióxido de enxofre (SO3), por exemplo, é formado
através da reação do SO com o oxigênio contido no ar. A reação do SO com
o vapor d’água gera o ácido sulfúrico (H2SO
4), que é responsável pela formação
da chamada “chuva ácida”.
A maioria dos poluentes do ar tem origem nos processos de combustão,
e estes são amplamente empregados nos processos de geração de energia.
Na Tabela 1, são mostrados os principais poluentes encontrados no ar e
as atividades responsáveis por sua geração.
Processos de combustão poluem o ambiente! Como meutrabalho poderá atenuar esses efeitos?
Combustão incompleta de combustíveis fósseis e outros materiais que contenham carbono.
Combustão completa de combustíveis fósseis. Respiração aeróbica.
Queima de combustíveis sulfurados. Processos biogênicos naturais.
Combustão envolvendo o ar como comburente(a percentagem de nitrogênio no ar é maior que70%)
Queima incompleta de combustíveis. Evaporação de combustíveis ou outros compostos orgânicos.
Combustão (fuligem, partículas de óleo). Dispersão (poeira).
Produção de alumínio e fertilizantes. Refinarias de petróleo.
Produção de fertil izantes e processos biogênicos naturais.
Refinarias de petróleo, indústrias de papel e celulose. Processos biogênicos naturais.
Forma de poluição atmosférica devido à emissão de gases a alta temperatura (liberados em combustões).
Material particulado e óxidos de enxofre.
Processos industriais e automotivos.
Tabela 1: Principais poluentes presentes no ar e suas fontes de geração
Substância Principais processos e/ou origem
Monóxido de carbono (CO)
Dióxido de carbono (CO2)
Óxidos de enxofre (SO2
e SO3)
Óxidos de nitrogênio (NOx)
Hidrocarbonetos
Material particulado (sólidos ou líquidos em suspensão)
Ácido fluorídrico (HF)
Amônia(NH3)
Gás sulfídrico (H2S)
Calor
Smog industrial (nuvem cinza que cobre as cidades industrializadas)
Compostos orgânicos voláteis(VOC
s)
Os dados apresentados na Tabela 1 mostram claramente a grande participa-
ção dos processos de geração de energia na poluição atmosférica. Os
pro- cessos utilizados no tratamento das correntes gasosas contaminadas
em processos industriais enquadram-se no estudo das operações unitárias
da indústria química. As operações de lavagem, precipitação, incineração
etc., normalmente utilizadas na purificação de gases, encontram-se
totalmente descritas e explicadas; por isso, não serão abordadas neste
texto.
[Indicadores de energia
Considerando-se que a principal fonte de energia da sociedade moderna é a
energia química acumulada nos diferentes combustíveis fósseis (petróleo,
gás natural, carvão, etc.), o conceito de “tonelada equivalente de petróleo”
(tEP) foi criado para expressar as diferentes grandezas numa unidade
geral para a medição de energia. Assume-se que 1tEP libera 41868,0MJ
num processo de combustão. Essa energia liberada durante a queima
de um
combustível recebe o nome de poder calorífico.
(a) Consumo de energia no mundo
O padrão de vida do ser humano sofreu uma acentuada modificação no
século XX, principalmente após a década de 1950. A Figura 1 ilustra a
variação no consumo de energia primária no mundo durante o século passado.
Figura 1 – Consumo mundial de energia primária durante o século XXFonte: Henry e Heinke, 1989
As principais fontes de energia (renováveis ou não) e suas principais utilizações
são mostradas na Figura 2.
Figura 2 – Fontes de energiaFonte: Braga et al, 2002
35,8
23,7
20,1
11,1
2,3
6,6
0,4
A Tabela 1 apresenta a distribuição aproximada do consumo mundial de
energia em suas diferentes fontes.
Tabela 1: Distribuição mundial de fontes primárias de energia
Fonte Percentual aproximado(%)
Petróleo
Carvão
Gás natural
Renovável
Hídrica
Nuclear
Outras
Observa-se claramente uma predominância no consumo das fontes de ener-
gia não-renováveis (69%). Este fato reforça a necessidade do desenvolvi-
mento de novas tecnologias para o aproveitamento de fontes de energia
renováveis.
A eficiência do aproveitamento energético deve ser avaliada pela razão de
energia líquida (REL), que é definida por:
REL =Energia obtida
Energia gasta na produção
Tabela 2: Razão de energia útil líquida
Fonte Razão de energia útil líquida (REL)
Aquecimento doméstico
Sol 5,8
Gás natural 4,9
Petróleo 4,5
Carvão gaseificado 1,5
Térmica a carvão 0,4
Térmica a gás natural 0,4
Térmica nuclear 0,3
Processos industriais
Carvão mineral (superfície) 28,2
Carvão mineral (subterrâneo) 25,8
Gás natural 4,9
Petróleo 4,7
Carvão gaseificado 1,5
Solar direto 0,9
Transporte
Gás natural 4,9
Gasolina 4,1
Álcool 1,9
Carvão liquefeito 1,4
Os resultados apresentados na Tabela 2 mostram que há uma grande diferença
na eficiência do aproveitamento das diferentes fontes de energia.
(b) Consumo de derivados do petróleo no Brasil
A distribuição do consumo de derivados do petróleo no Brasil pode ser
visualizada na Figura 3.
Consumo de derivados no Brasil por setor
Agropecuário Elétrico
5,8% 4,2%
Residencial e Comercial9,0%
Não-energético12,6%
Industrial**19,7%
Transporte48,7%
Figura 3 – Utilização dos derivados do petróleo no BrasilFonte: CONPET
Os setores de transporte e industrial respondem pela maior parte do consumo
energético no Brasil. A participação dos derivados do petróleo e do gás
natural nos diferentes setores da economia pode ser visualizada nos
quadros da Figura 4.
Utilização dos derivados do gás naturalno transporte (%)
Utilização dos derivados do gás naturalno transporte (%)
Utilização dos derivados do gás naturalno transporte (%)
Utilização dos derivados do gás naturalno transporte (%)
Figura 4 – Participação dos diferentes setores da economia no consumo
de gás natural e de derivados do petróleo no BrasilFonte: CONPET
Nota-se, claramente, a necessidade do aumento na participação do gás
natural em todos os setores da economia. Além dos efeitos econômicos
obtidos com o aumento do uso do GN, o impacto ambiental também
será significativamente diminuído, pois a combustão do gás natural pode
ser considerada “mais limpa” do que a geração de energia a partir do
petróleo e de seus derivados.
(b.1) Produção e consumo de gás natural no Brasil
O aumento da produção do gás natural é uma questão estratégica para
o Brasil. A Figura 5 mostra a produção média de GN nos diferentes
estados brasileiros. Já na Figura 6, são mostrados os setores nos quais
ocorre a maior utilização do gás natural.
Produção de gás natural no Brasil
(42,55 milhões de m2 por dia em 2002)
Figura 5 – Contribuição percentual dos estados produtores de GN no BrasilFonte: CONPET
Utilização de gás natural no Brasil(24,24 milhões de m2 por dia em 2002)
Combustível75,1%
Redutor
Térmico10,8%
Automotivo 8%Petroquímico 2,4%
1,6% Doméstico2,1%
Figura 6 – Consumo de gás natural em seus diferentes setoresFonte: CONPET
Os dados presentes nas Figuras 5 e 6 reforçam enormemente a necessidade
de se aumentar a contribuição do gás natural na matriz energética nacional,
pois além de propiciar ganhos econômicos bastante relevantes, isto também
auxiliará a diminuição do impacto ambiental, devido às emissões
atmosféricas.
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http://www.refinariademanguinhos.com.br
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