XIII Encontro Técnico do DER/PR encontro tecnico/03_Petrobras... · Reunião na Casa Civil com diretoria da Petrobras e do DNIT - Produto aumentaria o custo de implantação; - Impedimentos

XIII Encontro Técnico do DER/PR

Mercado e Qualidade de Asfaltos produzidos

na REPAR

Leandro José Cavichiolo

Analista de Comercialização e Logística – Repar/CM/RC

Foz do Iguaçu, 01/julho/2010

PRODUÇÃO E QUALIDADE DO CAP

FALHAS EM PAVIMENTOS

ASSISTÊNCIA TÉCNICA OBRAS BR 101 – SC E RS

GRUPO DE TRABALHO DA FIESP

MERCADO

Sumário

Petróleo

Produção de CAP –

destilação em apenas um estágio

Resíduo de Vácuo (RV)

Resíduo Atmosférico (RAT)


Produção de CAP –

destilação em dois estágios

CAP

ODES

RV

Resíduo Asfált (RASF)


Torre Extratora

Gasóleo Pesado (GOP)

Produção de CAP – Desasfaltação

Esquema de Refino – Atual

Destilação

Atmosférica

31.000 m3

Destilação

Vácuo

Craqueamento

Catalítico

Desasfaltação

Gasolina

RAT

RV

GOL + GOP

ODES

NL

NP

LCO

NC

Petroquímica

RASF

CAP

Óleo comb. p/ industria e navio

Fertilizantes amônia e uréia

OD

Q

DL

DP

QAV

HDS

Diesel Diesel Hidrotratado

LCO

GLPGLP

Diesel

Os componentes do CAP – Resíduo de Vácuo, Gasóleo

Pesado e Resíduo Asfáltico – servem para produzir:

GLP, Gasolina, Diesel;

Óleo Combustível para navio;

Óleo Combustível para a indústria;

Amônia e Uréia (na Fosfértil);

Coque.

Produção de CAP – REPAR

Portanto, CAP não é resíduo!

Qualidade do CAP – REPAR


Esquema de Refino - Futuro

Hidrog Solventes

260 m³

Craqueamento

CatalíticoGasolina

RAT

GOL +

GOP

ODES

NP

NC

Óleos Combustíveis

Pool Diesel

DL

Q

Fertilizantes

DP + DL

HDS

Diesel

GOP (excedente)

COQUE

5.000 m3

HDS

Nafta

Craq.

Gasóleo de HCC

Reforma

1.000m3

HCC

3.500 m3

Die

se

ld

e H

CC

HDT Diesel6.000 m3

Solventes

Petroquímica

Solventes

NP

Destilação

Vácuo

14.900 m3

G L P

Propeno

520 t

Destilação

Atmosférica

32.000 m3

HDT Nafta-K

3.000m3

Diesel Hidrotratado

NL

NL

RV

GLP

Propeno

GLP

GLP

NK

COQUE

Q A V

RASF

Desasfaltação GOLK

U – 2100

U – 2100

U – 2100

U – 2600

U – 2200

U – 2500

U – 2212

U – 2912

U – 2315U – 2222

U – 2316

U – 2224

U – 2313

U – 2317

GOP K

LCO

ASFALTO

PONTO AMOLECIMENTO : 46 GC mín

46

47

48

49

50

51

52

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39


VIS.B.135GC : 274 mín

274284294304314324334344354364374384394404

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39


VISC. SSF 177 GC : 30 a 150

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39


IND. SUSCET.TERMICA : -1,5 a + 0,7

-1,5

-1,3

-1,1

-0,9

-0,7

-0,5

-0,3


RTFOT PENETR. RETIDA : 55 % mín.

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39


Influência do ligante no pavimento

Pavimento

DEFORMAÇÃO PERMANENTE E TRINCAS, EM

FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DE TEMPERATURA.

Deformação Permanente

Trincas por Fadiga

Trincas Térmicas

Influência do ligante no pavimento

Envelhecimento do CAP

ENVELHECIMENTO DO CAP

O envelhecimento resulta no endurecimento da mistura

betuminosa. Ocorre a curto prazo durante a USINAGEM,

ESTOCAGEM e TRANSPORTE, ESPALHAMENTO,

COMPACTAÇÃO e a longo prazo durante a UTILIZAÇÃO DO

PAVIMENTO.

- Problema 1: BR 101/SC: Trecho Florianópolis – Torres (270km)

- Problema 2: BR 101/RS: Trecho Torres – Osório (100km)

- Trechos mais importantes da Rodovia do Mercosul: cerca de 370

km de duplicação;

- Tráfego extremamente pesado;

- Segundo DNIT + PAC obra rodoviária mais importante no

Brasil;

- Obra dividida em 9 Lotes em SC + 4 Lotes RS

Exsudação-espelhamento do pavimento

SC: Problema 1 (2008)

- Pavimentos manifestando problemas com menos de 15 dias em

serviço:

- Espelhamento;

- Exsudação;

- Afundamentos

Serventia, conforto e segurança comprometidos

BR 101 / SC

Em misturas asfálticas a exsudação do ligante asfáltico

ocorre sob a forma de manchas isoladas ou em grande

extensão (espelhamento), e a excessiva presença de cimento

asfáltico na superfície é identificada pelo aparecimento de

marcas causadas por pneus em dias quentes.

EXSUDAÇÃO

BR 101 / SC

E o culpado?

Segundo DNIT + Empreiteiros + Consultores:

O Asfalto da

Petrobras

BR 101 / SC

Em geral a exsudação do ligante está associada à migração

do cimento asfáltico para a superfície motivada por :

Segregação da mistura em alguns momentos de sua

execução;

Compactação excessiva da mistura;

Excesso de ligante na mistura;

Areia na composição da estrutura pétrea;

Emprego de ligante com viscosidade baixa em local com

clima quente;

Falta de adesividade do ligante asfáltico.

BR 101 / SC

DNIT solicitou o parecer da

PETROBRAS - CENPES

Etapas do trabalho:

- Diagnóstico dos problemas (reprodução em laboratório);

- Novos Projetos dos Materiais Asfálticos;

- Implantação do novo projeto e acompanhamento da

obra.

BR 101 / SC

Diagnóstico

- Utilização do compactador giratório para verificar o projeto então em uso.

BR 101 / SC

TEOR DE LIGANTE INADEQUADO

Diagnóstico

Método de Bailey análise do esqueleto pétreo.

- Considera o intertravamento dos agregados através do volume das frações;

Ag. graúdos soltos Ag. graúdos compactados

Ag. miúdos compactados

- Presença deletérea de

areia natural;

- Pouco contato entre os

agregados graúdos;

- Fração fina de baixa

angularidade;

- CPs extraídos.

ESQUELETO PÉTREO

DEFICIENTE

BR 101 / SC

Novos Projetos

Componentes Quantidade, %

Brita ¾ (Brita1) 38,00

Pedrisco 16,80

Pó-de-pedra 43,7

Areia natural 0,00

Cal 1,50

Curva Granulométrica

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00Abertura das peneiras na potência 0,45, mm

% P

assa

nte

Mínimo Superpave 19mm Máximo Superpave 19mm

Zona Restrita Superpave 19mm B

Projeto Densidade máxima

Exemplo Lote 27:

BR 101 / SC

Implantação

- Verificar se projeto de dosagem sugerido está sendo executado de

acordo com as especificações;

- Análises durante a execução:

- Temperaturas do processo;

- Teor de ligante;

- Granulometria;

- Espalhamento e compactação;

- Coleta de corpos-de-prova;

- Cenpes:

- Grau de compactação;

- MR

- RT

- Fadiga

Lote 27:

BR 101 / SC

Acompanhamento do desempenho

- Após cerca de 1 ano em serviço + altas temperaturas + tráfego pesado +

chuvas + frio pavimentos com projeto Petrobras em perfeito estado!!!

Projeto Antigo Projeto Petrobras

(Setembro 2009)

BR 101 / SC

Situação Atual - SC

- Lotes 24, 27, 28 e 30: projetos concluídos e homologados, bom

desempenho e obras concluídas;

- Lotes 22, 23, 25 e 29: estudos de dosagem concluídos e obras

em andamento;

- Lote 26: não faremos o projeto: agregados inadequados;

BR 101 / SC

RS: Problema 2 (2009)

- Pavimentos manifestando os mesmos problemas inicialmente

encontrados em SC

- Espelhamento;

- Exsudação;

- Afundamentos

Serventia, conforto e segurança comprometidos

BR 101 / RS

RS: Problema 2 (2009)

Estudos das empreiteiras, com apoio da UFRGS, apontando que os

projetos dos pavimentos não estavam adequados sub-dimensionados

Trincamento precoce por fadiga

Menor durabilidade

BR 101 / RS

Solução proposta DNIT

Utilização de asfaltos de alto desempenho modificados por polímero:

- Maior resistência à trilha de roda;

- Maior vida de fadiga.

Reunião na Casa Civil com diretoria da Petrobras e do DNIT

- Produto aumentaria o custo de implantação;

- Impedimentos legais: edital, licitação, fornecimento direto, etc…

- Solicitação de apoio técnico da Petrobras.

BR 101 / RS

Desafios do Cenpes

- Resolver os problemas de deformação permanente (trilha de roda); e

- Aumentar a durabilidade do pavimento garantindo a vida de projeto.

- Sem aumentar o custo de implantação;

- Dentro do curto prazo proposto (45 dias para o 1° projeto).

Restrições

BR 101 / RS

Solução proposta Cenpes

t1

max1

t2

max2

t3

max3

Revestimento 1

Revestimento 2

Revestimento 3

Base

Sub-base + Reforço + Subleito

3 camadas asfálticas projetadas especificamente para os esforços

mecânicos e climáticos aos quais estão submetidas.

Tensão cisalhante

Altas temperaturas

Elevada compressão

Temperaturas

intermediárias

Elevada tração

BR 101 / RS

Solução proposta Cenpes

Deformação Permanente

Camada Temperatura Módulo Dinâmico @ 5Hz, MPa

Coeficiente de Poisson

Revestimento 1 60°C 250 0,45



Fadiga

Camada Temperatura Módulo Dinâmico @ 5Hz, MPa

Coeficiente de Poisson




Tensões Cisalhantes Máximas (Def. Permanente)

Camada Profundidade, mm max, kPa

Revestimento 1 49 74,0



Deformações de Tração Máximas (Fadiga)

Camada Profundidade, mm t max, microstrain

Revestimento 1 50 (fibra inferior) - 9,0 (compressão)

Revestimento 2 100 (fibra inferior) 56,0

Revestimento 3 150 (fibra inferior) 101,0

BR 101 / RS

Dosagens das misturas

Camada de rolamento:

- Elevada energia de compactação, cal, rígida e graúda;

Camada intermediária:

- Similar à de rolamento, porém sem cal;

Camada Inferior Rica em Asfalto (CIRA):

- Baixa energia de compactação, baixa rigidez, menor

porcentagem de vazios, sem cal e fina.

BR 101 / RS

Caracterização mecânica

Ensaios mecânicos na prensa MTS (múltiplos carregamentos e temperaturas):

- Módulo dinâmico;

- Flow Number;

- Vida de fadiga sob deformação controlada.

BR 101 / RS


Curva mestre de módulo dinâmico:

1

10

100

1000

10000

100000

0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000 1000.000Frequência, Hz

E*,

MP

a

Flow Number:

Reologia Aplicada

BR 101 / RS


Ganhos da ordem de 5x na vida de fadiga OK !!!

y = 2E+11x-2.7065

R2 = 0.9915

y = 664638x-0.8173

R2 = 0.8493

1000

10000

100000

200 300 400 500 600 700 800Deformação, microstrains

N

CIRA

Intermediária

BR 101 / RS

Propriedades finais das camadas

Exemplo Lote 3:

Comportamento da

mistura: GRAÚDA

Teor de ligante: 4,6%

CDI: 94

E* @ 25o C e 10 Hz: 8746 MPa

E* @ 60o C e 5 Hz: 260 MPa

Flow Number: 2128 ciclos

Comportamento da

mistura: GRAÚDA


CDI: 100

E* @ 25o C e 10 Hz: 6644 MPa

E* @ 52o C e 5 Hz: 450 MPa


Comportamento da

mistura: FINA


CDI: 65

E* @ 25o C e 10 Hz: 4112 MPa

E* @ 48o C e 5 Hz: 420 MPa


- Resistência à deformação permanente;

- Ganho de 50% na vida de fadiga;

- Leve redução no custo.

BR 101 / RS

Implantação e acompanhamento

CIRA (Lote 3)

BR 101 / RS


Camada Intermediária (Lote 3)

BR 101 / RS


Camada de Rolamento (Lote 3)

BR 101 / RS


CIRA (Lotes 1 e 2)

BR 101 / RS


Camada Intermediária (Lotes 1 e 2)

BR 101 / RS


Camada de Rolamento (Lotes 1 e 2)

BR 101 / RS


Camada de rolamento:

BR 101 / RS

Visão Geral (Lote 3)

BR 101 / RS

PENETRACAO : 50 a 70

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Grupo do Asfalto - FIESP

Solicitou a faixa de Penetração : 50 a 60

AMPLIAÇÃO FORNECIMENTO CAP 30/45


Era fornecido somente pela REDUC - RJ

REPLAN – SP , também passou a produzir

Fase 1 : Testes em laboratório:

Concluída.

Fase 2 : Produções experimentais em tanque:

Início no 2° semestre de 2010

Fase 3 : Se ok, oferta para o mercado.

REPAR


Produção de Asfaltos por Refinaria em 2009

LUBNOR

RLAM

REDUC

REGAP

REFAP

REMAN

REPAR

REVAP

REPLAN

4,2%

22,5%

7,2%

3,7%

10,6%

17,4%

7,7%20,5%CAP 50/70

CAP 30/45

CM-30 – exceto na REPLAN

CR-250 – exceto na REVAP, REMAN e RLAM

5,2%

Em março e

abril/2010, a

REPAR foi a

refinaria de toda

a Petrobras que

mais entregou

ASFALTOS

Evolução da Demanda de Asfalto

1.237

1.471

1.969

1.552

1.776

1.157

1.444

1.704

2.147

2.350

1.851

1.538 1.611 1.693

1.409

2.169

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

2.200

2.400

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

BRASIL(em milhares de toneladas)

*PREVISÃO

*

Importação de Asfalto para o Nordeste

Liberação de verba (DNIT) : R$ 9 bilhões para o Nordeste;

Consumo de 200 ton/mês passou para 4.000 ton/mês;

Capacidade de produção e estoque da Refinaria

(LUBNOR) insuficiente.

Importação de Asfaltos para o Nordeste

Imagens do Navio de Asfaltos: ZZW

Importação de Asfalto – Porto de Mucuripe

Mercado - REPAR

Produtos

Asfalto: CAP 50/70 = 96%

Asfalto Diluído: CR-250 = 0,7 %

Asfalto Diluído: CM-30 = 3,3%

Mercado - REPAR

Abrangência

Paraná

Santa Catarina

Parte do Rio Grande do Sul

Parte do Mato Grosso do Sul

Parte do Mato Grosso

Exportação (2%) Paraguai e Uruguai

Mercado - REPAR

Clientes

14 DISTRIBUIDORES

DNIT

REFAP

Mercado - REPAR

Logística de entrega

Agendamento para carregamento via Internet–

Canal Cliente–CC caminhão

03 Bicos de carregamento de CAP

01 Bico de carregamento de CM-30

01 Bico de carregamento de CR-250

02 Balanças para pesagem

Mercado - REPAR

Logística de entrega

Expediente de Carregamento

Período de baixa demanda

Segunda à Sexta das 06h00 às 22h00

Período de Alta demanda – Atual:

Segunda das 05h00 até Sábado às 06h00

-FUNCIONAMENTO 24 HORAS desde 21/06

Mercado - REPAR

ASFALTOS

10.000 t

15.000 t

20.000 t

25.000 t

30.000 t

35.000 t

40.000 t

45.000 t

50.000 t

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

2006 2007 2008 2009 2010

REFINARIA PRESIDENTE GETÚLIO VARGAS

ARAUCÁRIA/PR

[email protected]: (41) 3641-2212



SAC Petrobras: 0800 78 9001 / [email protected]

REPAR

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XIII Encontro Técnico do DER/PR encontro tecnico/03_Petrobras... · Reunião na Casa Civil com diretoria da Petrobras e do DNIT - Produto aumentaria o custo de implantação; - Impedimentos