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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA INSTITUTO DE QUÍMICA BEATRIZ ANDRADE DOS RAMOS RELATÓRIO DE ESTÁGIO OBRIGATÓRIO MÉTODOS ANALÍTICOS APLICADOS À CARACTERIZAÇÃO DE COMBUSTÍVEIS NATAL/RN 2018 BEATRIZ ANDRADE DOS RAMOS RELATÓRIO DE ESTÁGIO OBRIGATÓRIO MÉTODOS ANALÍTICOS APLICADOS À CARACTERIZAÇÃO DE COMBUSTÍVEIS Relatório de estágio apresentado ao Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito à obtenção do título de Bacharelado em Química, orientado pelo Prof. Dr. Valter José Fernandes Júnior. NATAL/RN 2018 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede Ramos, Beatriz Andrade Dos. Métodos analíticos aplicados a caracterização de combustíveis / Beatriz Andrade Dos Ramos. - 2018. 51 f.: il. Relatório de estágio (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Instituto de Química. Natal, RN, 2019. Orientador: Prof. Dr. Valter José Fernandes Júnior. 1. Combutíveis automotivos - TCC. 2. Caracterização físico-química - TCC. 3. Monitoramento da qualidade - TCC. 4. Metodologias de normalização - TCC. I. Fernandes Júnior, Valter José. II. Título. RN/UF/BCZM CDU 661.72 Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinôco - CRB-15/262 AGRADECIMENTOS Aos meus pais, que nunca mediram esforços para me proporcionar uma educação de qualidade. Em especial, à minha mãe, por todo incentivo e paciência ao longo destes anos. À minha avó materna, que orou pela minha dedicação e sucesso, sempre me abençoando com suas doces palavras. À minha madrinha, por ser minha referência acadêmica e impulsionar minha vida profissional. Aos professores coordenadores do Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes, Valter Fernandes e Antônio Souza, pela oportunidade de estágio e pelas orientações que mudaram minhas perspectivas. A todos os colaboradores do LCL, pelos aprendizados compartilhados e carinho de família. Em especial a Jilliano, que muito me ajudou na qualidade deste trabalho, e à Marciellen, pela amizade que conquistei para vida. Aos meus queridos amigos da faculdade, que fizeram suportáveis as aflições de cada semestre. Particularmente, à Rosângela e Débora pelos anos de companheirismo e ajuda durante a reta final. Às minhas Deusas, Larissa, Susan, Nicole, Thaynara, Alyne, Julia e Andressa, que sempre me deram apoio frente às batalhas da vida. A Cesar, meu psicólogo, por me encorajar a seguir os meus objetivos. Ao meu amado, João Augusto, pelo apoio inigualável e por sempre me lembrar da minha capacidade e inteligência. “As falhas são o combustível do sucesso.” Ishikawa RESUMO A caracterização físico-química de combustíveis automotivos possibilita a formatação de especificações que cada um deve atender para que seja considerado adequado ao consumo. A conformidade dos combustíveis é de grande importância à sociedade, por tratar-se de produtos amplamente utilizados e que podem acarretar impactos negativos tanto para o meio ambiente como para os proprietários e veículos, quando estes são adulterados. O Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes atua na realização de ensaios físico-químicos, monitorando a conformidade dos combustíveis de acordo com as especificações da ANP. O laboratório participa do Programa de Monitoramento da Qualidade de Combustíveis atendendo os estados do Rio Grande do Norte e da Paraíba. A adulteração de combustíveis é uma prática ilegal normalmente ocasionada pela adição de solventes similares ao combustível, podendo ocasionar vários de tipos de problemas, como perda de potência do motor e danos ao automóvel, além de contribuir para uma maior emissão de poluentes atmosféricos. Todos os ensaios físico-químicos são executados segundo metodologias de normas brasileiras e ou internacionais. Os resultados para o período de estágio foram satisfatórios, sendo sua maioria aprovados quanto à conformidade com as especificações da ANP. O Programa de Monitoramento da Qualidade de Combustíveis tem se demonstrado importante para a manutenção da qualidade dos combustíveis comercializados nos estados do RN e PB, sendo perceptível a melhora dos produtos desde a implementação do programa em todo o território brasileiro, em 1998. LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA DA GASOLINA .................................................................................................. 21 FIGURA 3 – DETERMINAÇÃO DO TEOR DE EAC PRESENTE EM GASOLINA ......................................................... 24 FIGURA 4 - ANALISADORES DE PONTO DE FULGOR .................................................................................................................. 26 FIGURA 5 – DESTILAÇÃO ATMOSFÉRICA DE ÓLEO DIESEL .................................................................................. 27 FIGURA 6 - APARÊNCIA E COR DE ÓLEO DIESEL, S10 (ESQUERDA) E S500 (DIREITA) ............................................ 27 FIGURA 7 - ESPECTROFOTÔMETRO DE INFRAVERMELHO COM TRANSFORMADA DE FOURIER ........................................... 28 FIGURA 8 - CÉLULA DE TRANSMISSÃO PARA INFRAVERMELHO .................................................................................... 29 FIGURA 9 - ANALISADOR DE ENXOFRE TOTAL ................................................................................................................. 29 FIGURA 10 - CUBETAS PARA AMOSTRAS.......................................................................................................................... 30 FIGURA 11 - COLORÍMETRO E FRASCO DE AMOSTRA ............................................................................................................... 30 FIGURA 12 - TITULADOR COULOMÉTRICO KARL FISCHER ............................................................................................. 31 FIGURA 13 - DENSÍMETRO DIGITAL ................................................................................................................................... 32 FIGURA 14 - APARÊNCIA E COR DE EHC .......................................................................................................... 33 FIGURA 15 - PHMETRO E CONDUTIVÍMETRO DIGITAIS METROHM ................................................................................ 34 LISTA DE QUADROS QUADRO 1 - ÍNDICES DE CONFORMIDADE PARA OS POSTOS DO RN .......................... 36 QUADRO 2 - ÍNDICES DE CONFORMIDADE PARA OS POSTOS DA PB .......................... 37 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT – Associação Brasileira de Normas e Técnicas ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis ASTM – American Society for Testing and Materials CG – Cromatografia Gasosa DIN – Deutsches Institut für Normung DRX – Dispersão por fluorescência de raios-x EAC – Etanol Anidro Combustível EHC – Etanol Hidratado Combustível EN – Européenne Norme EPI – Equipamento de Proteção Individual EPC – Equipamento de Proteção Coletiva FID – Flame Ionization Detector (detector por ionização de chama) FTIR – Fourier Transform Infrared IAD – Índice Anti-Detonante IEC - International Electrotechnical Commission ISO – International Organization of Standardization IT – Instrução de Trabalho LCL – Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes LIMS – Laboratory Information Management System MAPA – Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento MON – MotorOctane Number NBR – Norma Brasileira PB – Paraíba PMQC – Programa de Monitoramento da Qualidade de Combustíveis POP – Procedimento Operacional Padrão RBC – Rede Brasileira de Calibração RN – Rio Grande do Norte RON – Research Octane Number UFRN – Universidade Federal do Rio Grande do Norte SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................... 10 1.1 Descrição do local de estágio .............................................................. 11 2 OBJETIVOS .............................................................................................. 12 2.1 Objetivos Gerais .................................................................................. 12 2.2 Objetivos Específicos .......................................................................... 12 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................. 13 3.1 Combustíveis automotivos .................................................................. 15 3.1.1 Gasolina ....................................................................................... 15 3.1.2 Óleo Diesel ................................................................................... 16 3.1.3 Etanol Combustível ....................................................................... 17 3.2 Adulteração de combustíveis .............................................................. 18 4 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................ 20 4.1 Coleta e armazenamento das amostras .............................................. 20 4.2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA .............................................. 20 4.2.1 Gasolina tipo C (comum e aditivada) ............................................ 21 4.2.2 Óleo Diesel BX ............................................................................. 25 4.2.3 Etanol Hidratado Combustível ...................................................... 32 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................. 36 6 CONCLUSÃO ........................................................................................... 40 REFERÊNCIAS ................................................................................................ 41 10 Beatriz Andrade dos Ramos 1 INTRODUÇÃO A caracterização físico-química de combustíveis líquidos possibilita a formatação de especificações que cada um deve seguir, a fim de facilitar sua distinção e acompanhar os indicadores gerais de qualidade do produto. O não atendimento às especificações da legislação vigente é um indício de existência de adulterações no produto, que podem ocorrer em toda a cadeia de distribuição. Essas adulterações nos combustíveis podem promover impactos fiscais e ambientais, que são prejudiciais à sociedade, como o valor indevido de produtos, sonegação de impostos e potencializar os impactos ambientais, como a chuva ácida. Além disso, dependendo da adulteração, pode ocorrer perda de eficiência no motor e diversos danos ao automóvel. A Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) é responsável pela regulamentação e fiscalização de todas as indústrias e comércios envolvidos na exploração, desenvolvimento, produção e abastecimento de combustíveis derivados do petróleo, gás natural e biocombustíveis. O Programa de Monitoramento da Qualidade de Combustíveis (PMQC), que funciona segundo a resolução ANP nº 8/2011, é um programa mantido pela ANP para orientação da fiscalização em território brasileiro. Tem como objetivo analisar determinados parâmetros dos combustíveis líquidos (gasolina, óleo diesel e etanol combustível) para que estes tenham a qualidade mínima necessária para o uso satisfatório e promova um desempenho adequado, e identificar possíveis adulterações que possam ocasionar danos materiais e ambientais. Diversas análises são realizadas pelo PMQC para aprovação ou não do combustível quanto à conformidade com às especificações da ANP. A padronização dos ensaios em todo o território brasileiro coberto pelo PMQC é mantida pelo uso de normas brasileiras e internacionais (ABNT, ASTM e Normas Europeias). 11 Beatriz Andrade dos Ramos 1.1 Descrição do local de estágio: Fundado em 2001, inicialmente denominado como GASOL, o Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes (LCL) é, atualmente, o responsável pelo monitoramento da qualidade de combustíveis nos estados do Rio Grande do Norte (RN) e da Paraíba (PB). Localizado na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), dispõe de infraestrutura adequada à realização das análises requeridas pelo PMQC. O laboratório participa de Programa Interlaboratorial uma vez por ano, além de passar por auditorias interna, de primeira e segunda parte (LCL e ANP). Atualmente, conta com a colaboração de sete estagiários aptos à execução dos ensaios, um supervisor técnico, um gerente da qualidade, um gerente técnico, pesquisadores convidados, um coletor e dois coordenadores. 12 Beatriz Andrade dos Ramos 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivos Gerais Pesquisar e implementar metodologias analíticas para caracterização físico-química de combustíveis líquidos (gasolinas, óleo diesel, etanol combustível) e misturas complexas de hidrocarbonetos. 2.2 Objetivos Específicos Realizar ensaios físico-químicos para o monitoramento da qualidade de combustíveis automotivos comercializados nos estados do RN e PB, em conformidade com especificações da ANP, a partir de metodologias descritas por normas brasileiras e/ou internacionais. Desenvolver habilidades práticas em relação a operação de equipamentos analíticos, bem como a capacidade de percepção e solução de possíveis problemas. Inteirar-se a respeito das normas e procedimentos utilizados no laboratório para aptidão à edição e elaboração de procedimentos operacionais padrão internos. Auxiliar na implementação do sistema de gestão da qualidade no laboratório conforme a norma ABNT NBR ISO/IEC 17025. 13 Beatriz Andrade dos Ramos 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Combustíveis são, por definição, qualquer matéria que se queima para produzir energia térmica ou elemento que libera energia por fissão ou fusão. A energia gerada pode ser classificada como renovável ou não-renovável, de acordo com a disponibilidade de matéria-prima. • Energia renovável: provém de matéria prima possível de se repor. • Energia não renovável: utiliza matéria prima esgotável. Pode-se classificá-los também de acordo com o estado físico que se encontram: gasoso, líquido ou sólido, como por exemplo, gás natural, querosene e madeira, respectivamente [1] O petróleo é um produto de alto valor agregado e de destaque no comércio mundial, inclusive sendo o gatilho de algumas guerras. Possui ampla aplicação, pois o óleo cru serve de matéria prima para produção de compostos petroquímicos como eteno, propeno, buteno e benzeno, que originam diversos produtos úteis à sociedade como fibras, fertilizantes, detergentes e combustíveis [2]. O petróleo é formado por um processo espontâneo, que ocorre através da deposição de matéria orgânica ao longo de milhares de anos, gerando um óleo viscoso, inflamável e menos denso que a água. Composto por uma mistura de hidrocarbonetos, incluindo cadeias alifáticas, alicíclicas e aromáticas, além de um percentual de compostos orgânicos contendo oxigênio, nitrogênio e enxofre [2,3]. O processo de destilação é o refino capaz de separar o petróleo em frações, de acordo com sua temperatura de ebulição, tornando possível suas aplicações. Os principais produtos obtidos da destilação do petróleo podem se caracterizar em frações leves, médias ou pesadas em relação ao número de carbonos presente [3]. As principais frações do petróleo são obtidas em ordem crescentede ebulição através da destilação, tais como: gás natural, gás liquefeito de petróleo (GLP), gasolina, querosene, óleo diesel, óleo lubrificante e asfalto, respectivamente, que compõem os derivados finais, misturadas ou não a outras frações [2]. 14 Beatriz Andrade dos Ramos A problemática em relação ao uso de combustíveis derivados do petróleo é que, além de serem produtos provenientes de uma fonte de energia não renovável, sua combustão aumenta a poluição atmosférica devido a emissão de gases como metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOX) e óxidos de enxofre (SOx), alguns causadores de impactos ambientais como a chuva ácida e o aquecimento global [3]. Com isso, a utilização de biomassa para produção de biocombustíveis tem se tornado uma alternativa ao uso de derivados do petróleo, como substituto a gasolina, por exemplo, devido à diminuição da emissão de gases poluentes. Biocombustível é um combustível derivado de biomassa renovável, como cana-de-açúcar, plantas oleaginosas, biomassa florestal, que substitui parcial ou totalmente os combustíveis de origem fóssil, por exemplo, o biodiesel, o etanol, o metanol e o carvão vegetal [4]. O etanol pode ser utilizado como combustível em automóveis com motores do tipo flex fuel, como etanol hidratado combustível, e também pode ser adicionado à gasolina tipo A, como etanol anidro combustível, em percentual fixado por lei federal em 27% como aditivo para melhorar a sua octanagem [2,4]. O biodiesel, segundo a American Society of Testing and Materials (ASTM), é um composto de alquil-ésteres de ácidos graxos de cadeias longas, derivado de óleos vegetais ou gordura animal. Sua obtenção normalmente ocorre por reação de transesterificação ou craqueamento térmico e seu uso é maior em misturas ao óleo diesel [4]. A combustão de biocombustíveis é menos poluente, comparada à de combustíveis fósseis, devido ao ciclo fechado do carbono, qual a quantidade de CO2 emitida pela queima do combustível equivale a que foi sequestrada da atmosfera durante o crescimento da matéria prima utilizada para sua produção [4]. 15 Beatriz Andrade dos Ramos 3.1 Combustíveis automotivos 3.1.1 Gasolina A gasolina é um líquido volátil, inflamável, obtido da destilação do petróleo, com temperatura de ebulição na faixa de 40 à 220ºC, caracterizada por sua fração leve de carbonos (4 à 12 átomos de carbono) e mistura complexa de hidrocarbonetos voláteis, que são classificados de acordo com o tipo de estrutura molecular (parafinas, naftênicos, olefinas e aromáticos). Apresenta baixo percentual de contaminantes naturais de compostos contendo enxofre, nitrogênio, oxigênio e metais [2, 5]. Utilizada como combustível em motores por combustão interna com ignição por centelha (ciclo Otto) devido a suas características de volatilidade e alto poder antidetonante (traduzido pelo índice de octano), a gasolina possui ótimo desempenho de partida, com um menor consumo de combustível. A octanagem é uma propriedade que determina a resistência à detonação. Esta pode ser medida pelos números MON (motor octane number), RON (research octane number) e IAD (índice antidetonante), que avaliam a octanagem a alta e baixa rotação. Outras propriedades são consideradas para formulação de uma gasolina de qualidade, como volatilidade, estabilidade e corrosividade [5]. Diretamente da refinaria é obtida a gasolina tipo A que após adição de etanol anidro combustível nas distribuidoras, é comercializada como gasolina tipo C comum ou aditivada. A gasolina tipo C aditivada é diferenciada pela presença de aditivos que melhoram o desempenho e mantém a qualidade do produto, pois possuem funções como antioxidante, inibidora de corrosão e auxliar na limpeza do sistema de combustão do motor [2]. Outro tipo de gasolina é a Premium (tipo A ou C), definida pela formulação diferente a partir de Naftas de elevada octanagem, produzida especialmente para veículos com altas taxas de compressão e desempenho [2]. Até meados dos anos 1970, adicionava-se chumbo-tetraetila (CTE) à gasolina, para potencializar sua octanagem, substância altamente tóxica através da inalação ou contato com a pele. Outros aditivos foram utilizados tentando substituir o CTE, porém, nos dias atuais, utiliza-se etanol anidro 16 Beatriz Andrade dos Ramos combustível (EAC), devido a disponibilidade de oxigênio, que melhora a queima dos hidrocarbonetos presentes na gasolina, mantendo sua alta octanagem. 3.1.2 Óleo Diesel O óleo diesel é um líquido viscoso de coloração amarela, fração do petróleo um pouco mais pesada do que a gasolina, contendo de 10 à 25 átomos de carbono, caracterizada pela presença de hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e aromáticos, com uma faixa de ebulição entre 150 e 400°C. Além de hidrocarbonetos, a presença de enxofre, nitrogênio e oxigênio é comum no óleo diesel. Sendo os compostos sulfurados os principais responsáveis pelo aumento da emissão de poluentes, no entanto, sua viscosidade garante a lubrificação do mecanismo de injeção e mantem uma atomização adequada [2,6]. O óleo diesel é utilizado em motores de combustão interna por compressão (ciclo diesel), empregado em máquinas agrícolas, ferroviárias ou marítimas. O motor do ciclo diesel foi desenvolvido por Rudolf Diesel, e possui alta versatilidade quanto ao uso de combustíveis, sendo possível a utilização de óleo diesel, biodiesel ou a mistura de óleo diesel com biodiesel [2]. O óleo diesel comercializado nos postos revendedores é do tipo rodoviário (tipo B), que pode ser classificado pelo teor de enxofre presente em sua composição, sendo S10 referente aqueles que contém até 10 ppm de enxofre e S500 para aqueles contendo até 500 ppm. O diesel S10 é de uso obrigatório em região metropolitana (capitais e grandes cidades), enquanto o S500 é utilizado nas demais regiões. Também pode ser classificado conforme a adição de biodiesel, sendo conhecido como óleo diesel BX, onde X refere-se a porcentagem de biodiesel adicionado ao combustível [6]. O teor de biodiesel, regulamentado atualmente é de 10% v/v em mistura óleo diesel-biodiesel, esta porcentagem é alterada periodicamente, com o intuito de chegar a 20% até o ano de 2020. A intenção é diminuir a utilização exclusiva de derivados do petróleo, aproveitando a biodisponibilidade do local. A qualidade deste combustível é reflexo de características como número de cetano, viscosidade, lubricidade e teor de água. Estas propriedades 17 Beatriz Andrade dos Ramos conferem ao óleo diesel qualidade de ignição, nebulização e lubrificação nas bombas e injetores e estabilidade oxidativa, respectivamente [2]. 3.1.3 Etanol Combustível O etanol combustível é um tipo de biocombustível utilizado em automóveis com motores de ignição por centelha (ciclo Otto), na sua forma hidratada, ou como aditivo na gasolina, quando anidro (baixo percentual de água). Demonstra diversas vantagens, dentre elas a diversificação energética e a contribuição para diminuição da emissão de gases poluentes na atmosfera [7]. Pode ser produzido a partir de açúcares (ou materiais conversíveis à açúcares) contidos em matéria orgânica (biomassa), como por exemplo, cana- de-açúcar, beterraba ou milho. A obtenção do etanol ocorre em dois processos principais: o preparo do mosto de açúcar e a destilação deste caldo. Primeiro, a matéria prima é submetida a tratamentos físicos e químicos (moagem, obtenção do caldo e clarificação), posteriormente, pode-se destilar o caldo obtido e desidratar para obter a concentração de álcool desejada [4]. O etanol tem a função de aumentar a octanagem da gasolina, em função do seu baixo poder calorífico. A adição de EAC a gasolina é regulamentada pela ANP e MAPA (Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento). A portariaMAPA nº 75 de 05 de março de 2015, estabelece o porcentual de 27% de EAC na gasolina comum e de 25% para gasolina premium. O etanol anidro, possui pureza de 99,95% em teor alcóolico (na escala Gay-Lussac) [8], enquanto o etanol hidratado possui em média 94% de pureza na mesma escala (ºGL). Comparado a gasolina, o etanol hidratado combustível tem características como alta resistência à detonação (apesar de não apresentar índice de octanas) e baixo poder calorífico (gera menos energia). Em 1970, o Programa Nacional do Álcool (ProÁlcool), estimulou a produção de etanol combustível a partir da cana-de-açúcar no Brasil, visando a diminuição da dependência com os combustíveis de origem fóssil. Este programa garantiu um preço mais acessível ao etanol frente a gasolina, obrigou a venda do combustível em postos revendedores e reduziu impostos para os veículos que funcionam com bioetanol. O ProÁlcool foi reconhecido como um 18 Beatriz Andrade dos Ramos dos mais importantes programas de incentivo à produção de energia por biomassa no mundo [4]. A produção de etanol a partir da cana-de-açúcar no Brasil ganhou destaque mundial, devido seu fácil processo de produção, associado ao seu alto rendimento comparado à outras matérias primas e o balanço energético favorável ao meio ambiente. 3.2 Adulteração de combustíveis A ANP especifica um conjunto de características e parâmetros físico- químicos com seus respectivos limites que os combustíveis tem que possuir para serem comercializados. Esses parâmetros são avaliados através de metodologias baseadas em normas brasileiras e internacionais. Os combustíveis são considerados adulterados quando não atendem a uma das especificações da legislação da ANP. A adulteração de combustíveis pode ocasionar perda de potência no motor, aumento de consumo de combustível pelo veículo, rendimento insatisfatório do veículo, geração de resíduos sobre as velas de ignição e aumento de contaminação ao meio ambiente, devido a emissão de poluentes não monitorados. Os tipos mais comuns de adulteração praticados no Brasil são por adição de solvente ou mistura de combustíveis, causando variação em parâmetros analíticos e físico-químicos, como teor de metanol, teor de biodiesel, massa específica e separação por destilação. [9] Para a gasolina tipo C, o excesso de etanol anidro combustível não é tão prejudicial ao desempenho dos veículos do tipo flex fuel. Contudo, este tipo de adulteração revela desvantagens ao consumidor, que acaba pagando por um produto de menor rendimento. Além de indicar fraude fiscal por parte do revendedor do produto adulterado, visto que os produtos não têm mesmo valor. Solventes alifáticos leves (solvente de borracha, por exemplo) podem ser adicionados à gasolina como adulterante, pois apesar de apresentar a mesma faixa de destilação e densidade da gasolina, ocasionam perda de potência e aumento do consumo. Em contrapartida, os solventes aromáticos como tolueno e xileno incrementam a octanagem, porém não são regulamentados pela ANP, caracterizando adulteração. 19 Beatriz Andrade dos Ramos Segundo o BQ, a não conformidade mais encontrada para o óleo diesel está no teor de biodiesel, normalmente abaixo do especificado. Este tipo de adulteração visa aumento do lucro, visto que o preço do biodiesel é mais alto que o do óleo diesel. Outra não conformidade comum para o óleo diesel comercializado em regiões metropolitanas é para a característica de teor de enxofre [2], cujo teor máximo permitido para essas regiões é de até 10 ppm devido à proximidade com as cidades e patrimônios culturais que podem ser danificados por chuva ácida (precipitação atmosférica com índice de acidez, associada a presença de óxidos de enxofre). O excesso de água é um tipo de adulteração comum ao etanol hidratado combustível, que ocasiona aumento na corrosão do motor, e pode ser detectada por análises do teor alcóolico, pH e condutividade. [9] 20 Beatriz Andrade dos Ramos 4 MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Coleta e armazenamento das amostras O LCL é responsável pela coleta, transporte e análises físico-químicas dos combustíveis, gasolina, óleo diesel e etanol hidratado combustível, comercializados nos postos revendedores dos estados do Rio Grande do Norte (579 postos) e da Paraíba (767 postos). Para facilitar a logística da coleta, cada estado foi dividido em cinco regiões, onde 76 postos no RN e 63 postos na PB são visitados por mês, aproximadamente. As amostras são coletadas em postos revendedores que são selecionados através de sorteios mensais. Cada amostra é coletada em frasco de 1 litro, de polietileno de alta densidade (PEAD), os quais são codificados para manter a confidencialidade dos postos. As etiquetas colocadas nos frascos contêm as seguintes informações: tipo de combustível, data da coleta, região do posto, número de registro e número da amostra. Após o procedimento de coleta, as amostras de gasolina são acondicionadas sob refrigeração, temperatura entre 5 e 10ºC, para evitar perdas de compostos orgânicos voláteis até o início das análises. As amostras de EHC e óleo diesel são armazenadas em temperatura ambiente. 4.2 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA Os ensaios para caracterização físico-química dos combustíveis coletados são realizados conforme metodologias descritas em normas brasileiras e internacionais, como da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) – Norma Brasileira (NBR), da American Society of Testing and Materials (ASTM) e Européenne Norme (EN). Todos os equipamentos utilizados para realização das análises são calibrados e verificados periodicamente (conforme as especificações do fabricante do equipamento ou da norma utilizada). Todas as vidrarias graduadas que afetam os resultados das análises são calibradas em laboratórios que fazem parte da Rede Brasileira de Calibração (RBC), aumentando a confiabilidade dos resultados dos obtidos dos ensaios. 21 Beatriz Andrade dos Ramos A seguir, estão descritos todos os ensaios realizados no LCL para o monitoramento da qualidade dos combustíveis, conforme o tipo de combustível analisado. 4.2.1 Gasolina tipo C (comum e aditivada) • Destilação à pressão atmosférica A destilação é um teste básico de determinação das características de volatilidade do combustível e também utilizado com a finalidade de detecção de contaminação com outros produtos petroquímicos de frações leves e/ou pesadas. Neste ensaio, um determinado volume de gasolina foi colocado em um balão e aquecido gradativamente, até o final da ebulição do combustível, sob condições padronizadas. A quantidade evaporada a uma determinada temperatura foi condensada e coletada em uma proveta graduada. Foram feitas observações sistemáticas de temperatura de cada fração condensada, possibilitando o levantamento da curva de destilação. As destilações foram realizadas utilizando destiladores automáticos Herzog PAC, modelo OptiDistTM, Figura 1 - Destilação atmosférica da Gasolina 22 Beatriz Andrade dos Ramos O procedimento consistiu em destilar 100 mL de amostra, sob condições específicas, utilizando prato adequado para destilação da gasolina (diâmetro do orifício de 38 mm). A temperatura de avolumação da gasolina deve ser de 13 à 18ºC. Após a destilação, mediu-se o resíduo final (%v/v). A legislação especifica valores máximos dos pontos de evaporados ou recuperados, ponto inicial e final de ebulição e resíduo final, segundo as normas ABNT NBR 9619 e ASTM D86. • Determinação do aspecto e da cor visual Análise de cunho visual, recomendada para detecção de contaminantes visíveis como material particulado, gotículas de água livre, entre outros. Neste ensaio observa-se a aparência e cor da gasolina, que deve ser classificada como límpida e isenta de contaminantes.Figura 2 - Aparência e cor de Gasolina Comum (esquerda) e Gasolina Aditivada (direita) O procedimento foi realizado conforme as normas ABNT NBR 14954 e ASTM D4176, consistindo em homogeneizar e transferir a amostra para uma proveta de 1 litro sem graduação. Em seguida, a verificação visual do combustível foi feita posicionando a amostra contra a luz natural e observou-se o aspecto quanto a coloração e a presença de impurezas, Figura 2. 23 Beatriz Andrade dos Ramos • Determinação da massa específica A massa específica pode ser definida como a massa por unidade de volume (kg/m3), a uma determinada temperatura. A temperatura utilizada neste ensaio foi de 20 ºC, segundo determinações das normas ABNT NBR 14065 e ASTM D4052. Foi utilizado um densímetro digital de bancada DMA 4500M, da marca Anton Paar. Este método utiliza um tubo oscilatório, em que uma pequena quantidade de amostra é introduzida e, com base na variação da frequência de oscilação causada pela variação da massa no tubo, determina-se a massa específica da amostra. Para cada combustível, há um intervalo aceitável de massa específica. A gasolina padrão tem uma massa específica em torno de 750 kg/m3 e a gasolina adulterada apresenta, em geral, uma massa específica menor devido à adição de solventes menos densos. O procedimento de medição é realizado introduzindo um pequeno volume de amostra, utilizando uma seringa, no tubo oscilatório do densímetro digital. Depois que a temperatura da amostra é estabilizada à 20 ºC, o equipamento apresenta o valor da massa específica que é dado em kg/m3. • Determinação do teor de etanol anidro combustível Método volumétrico que visa a determinação do teor de etanol anidro combustível (EAC) presente em uma mistura de gasolina-álcool comercializada nos postos revendedores, a qual o etanol é adicionado à gasolina do tipo A na companhia distribuidora. A quantidade de etanol pode ser medida com a adição de uma solução de cloreto de sódio (NaCl) 10% m/v, onde ocorre a extração do etanol da gasolina pela solução salina. O procedimento experimental, estabelecido pela norma ABNT NBR 13992, determina o uso de proveta de 100 mL graduada com subdivisão de 1,0 mL, boca e tampa esmerilhadas, calibrada em cinco pontos pré-definidos. Foi transferido 50 mL de amostra para a proveta graduada limpa e adicionou-se a solução de cloreto de sódio (10% m/v) até completar o volume de 100 mL, procedeu-se a mistura das camadas a partir de 10 inversões sucessivas da proveta e deixou-se repousar por 10 minutos, permitindo a separação da fase 24 Beatriz Andrade dos Ramos aquosa da orgânica. O aumento do volume da camada aquosa (V), possibilita a obtenção do resultado (%EAC) a partir da seguinte equação: %𝐸𝐴𝐶 = [(𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑎𝑞𝑢𝑜𝑠𝑎 − 50 𝑚𝐿) 𝑥 2] + 1 Onde: %EAC = percentual em volume de EAC na gasolina V = aumento volumétrico da camada aquosa Figura 3 – Determinação do teor de EAC presente em Gasolina • Determinação do teor de enxofre total O teste de teor de enxofre determina a concentração total de enxofre na gasolina. Este ensaio foi realizado de acordo com a norma ASTM D7220, utilizando um analisador de enxofre e cloro total por fluorescência de raio-X, da marca HORIBA, modelo MESA-7220. O ensaio foi realizado a partir da transferência de 5 mL do combustível para uma cubeta (porta amostra), lacrada com filme plástico transparente ao raios-x. A porta amostra foi posicionado no equipamento de forma a possibilitar a quantificação de enxofre, a partir da dispersão de energia após a passagem do feixe de raio-X pela amostra, em mg/kg. O teor de enxofre na gasolina foi quantificado utilizando uma curva analítica de enxofre com uma faixa de trabalho de 10 a 70 ppm. 25 Beatriz Andrade dos Ramos • Determinação do teor de metanol O metanol é um combustível não regulamentado pela ANP, devido sua toxicidade. É empregado como adulterante devido sua disponibilidade de mercado, porém, provoca maior consumo de combustível devido ao menor poder calorífico. O teor de metanol foi determinado utilizando cromatografia gasosa com detecção por ionização de chama (CG-FID), como normatizado pela ABNT NBR 16041, para quantificação de metanol em combustíveis. 4.2.2 Óleo Diesel BX • Determinação do ponto de fulgor por aparelho de vaso fechado Ponto de fulgor é definido como a menor temperatura corrigida para pressão barométrica de 101,3 kPa, na qual a aplicação de uma fonte de ignição faz com que os vapores da amostra se inflamem. Esta determinação é essencial para avaliar os riscos de manuseio e transporte devido a inflamabilidade do combustível, caso o ponto de fulgor seja baixo. O procedimento foi realizado de acordo com a norma ABNT NBR 14598, utilizando um aparelho de vaso fechado Pensky-Martens, modelo APM 7 da marca TANAKA, para amostras com ponto de fulgor acima de 40ºC. Para amostras com ponto de fulgor abaixo de 40 ºC foi utilizado o método de vaso fechado TAG, conforme descrito nas normas ABNT NBR 7974 e ASTM D56. Um volume de aproximadamente 60 mL da amostra foi transferido para uma cuba metálica. No equipamento, a amostra foi submetida a agitação constante e a temperatura monitorada constantemente. A temperatura da amostra é elevada gradativamente, e de 1 em 1 ºC é submetida uma ignição até que houvesse um lampejo (flash point), devido a inflamação dos vapores produzido do combustível. O ponto de fulgor não deve ser confundido com o ponto de combustão, pois não há queima de combustível, apenas inflamação dos vapores produzidos pelo aquecimento do combustível. A legislação vigente permite um ponto de fulgor no mínimo de 38 ºC. 26 Beatriz Andrade dos Ramos Figura 4 - Analisadores de Ponto de Fulgor • Destilação à pressão atmosférica As características de volatilidade do óleo diesel exercem grande influência sobre o seu desempenho e tais características são determinadas através da destilação atmosférica, assim como a detecção de adulteração. Procedimento equivalente ao da gasolina, baseado nas mesmas normas (ABNT NBR 9619 e ASTM D86). Foram utilizados destiladores automáticos Herzog PAC, modelo OptiDistTM para a destilação do óleo diesel. O ensaio consistiu em transferir 100 mL de amostra para um balão de destilação, qual foi aquecido gradativamente para que ocorresse toda a evaporação do amostra. A curva de destilação obtida forneceu informações que associam a fração condensada (em volume) à determinada temperatura de ebulição. Os resultados de importância para o PMQC são para observação das temperaturas obtidas para o ponto inicial e final de destilação e para os percentuais de 10, 50, 85 e 90% corrigidos, com a finalidade de caracterização da volatilidade da amostra. 27 Beatriz Andrade dos Ramos Figura 5 – Destilação atmosférica de Óleo Diesel • Determinação do aspecto e da cor visual Este ensaio consiste na avaliação visual da amostra, para determinar a aparência, a cor e verificar a presença de contaminantes no combustível. O óleo diesel pode ser classificado como límpido e isento de impurezas. As impurezas podem ser materiais particulados em suspensão e/ou gotículas de água livre. O óleo diesel tipo S10 apresenta coloração amarela, enquanto o tipo S500 tem coloração avermelhada devido à adição de corante vermelho para diferenciar do S10. Figura 6 - Aparência e cor de Óleo Diesel, S10 (esquerda) e S500 (direita) A análise foi realizada a conforme metodologias das normas ABNT NBR 14954 e ASTM D4176, assim como para as amostras de gasolina, transferindo a amostra para uma proveta de 1 litro sem graduação e homogeneizando-a para observação dos critérios citados. 28 Beatriz Andrade dos Ramos • Determinação da massa específica A massa específica do óleo diesel, assimcomo da gasolina, foi determinada a 20 ºC, de acordo com as normas ABNT NBR 14065, ASTM D4052, utilizando um densímetro digital de bancada, modelo DMA 4500M da marca Anton Paar. O procedimento de medição consiste em introduzir um pequeno volume da amostra no tubo oscilatório do densímetro digital. Ao estabilizar a temperatura da amostra a 20 °C, o equipamento fornece o valor da massa específica em kg/m3. Os resultados esperados de massa específica para o óleo diesel variam de acordo com seu teor de enxofre, sendo especificado para o óleo diesel S10 os valores de 815 a 853 kg/m3, e para o óleo diesel S500 os valores de 815 a 865 kg/m3. • Determinação do Teor de Biodiesel Para determinação do teor de biodiesel em óleo diesel, utilizou-se um espectrofotômetro de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), modelo IRA-ffinity1 da marca Shimadzu. Conforme metodologia descrita pela norma europeia EN 14078, Figura 7. O procedimento foi realizado a partir da injeção de um pequeno volume da amostra em célula de transmissão, própria para este tipo de análise. Estas células empregam janelas de fluoreto de cálcio (CaF2), luvas de teflon para vedação apropriada e espaçador de teflon de 0,025 mm, Figura 8. Figura 7 - Espectrofotômetro de Infravermelho com transformada de Fourier. 29 Beatriz Andrade dos Ramos Figura 8 - Célula de transmissão para Infravermelho. • Determinação de enxofre total Este ensaio determina a concentração total dos compostos sulfurosos presentes no óleo diesel. Aplicou-se a dispersão de energia por fluorescência de raio-X (FRX), assim como para a gasolina, em equipamento da marca HORIBA, modelo MESA-7220, como descrito na norma ASTM D7220. O procedimento deste ensaio compreende a transferência de 5 mL de amostra para uma cubeta apropriada para análise, lacrada com papel filme de polietileno, poliamida ou poliéster. Figura 9 - Analisador de enxofre total 30 Beatriz Andrade dos Ramos Figura 10 - Cubetas para amostras • Determinação da cor ASTM Este método é utilizado para determinar a cor (que tipo de cor???) de óleo diesel S10 conforme metodologia descrita na norma ASTM D1500, utilizando um colorímetro manual da marca Micronal, qual baseia o procedimento no princípio que a absorbância de uma substância é proporcional à sua concentração e que os derivados do petróleo tem sua gama de variação de cores, de acordo com a fração presente. Logo, a cor característica pode ser um indicativo de contaminação ou degradação. Dispondo de três frascos de vidro de espessuras idênticas, preenche-se um deles com a amostra de combustível e os outros dois com o mesmo volume de água destilada. Uma luz atravessa os frascos e possibilita a comparação de filtros de coloração tabelada com a coloração exibida pela amostra. Figura 11 - Colorímetro e frasco de amostra 31 Beatriz Andrade dos Ramos No caso de reprovações nos ensaios de aspecto e cor, a amostra é submetida aos ensaios complementares descritos: • Determinação do Teor de água pelo método coulométrico A titulação coulométrica foi utilizada para detectar a presença de água livre na grandeza de partes por milhão (ppm), segundo as normas ASTM D6304 e EN 12937, utilizando um titulador Karl Fischer modelo KFC 831, da marca Metrohm. Figura 12 - Titulador coulométrico Karl Fischer Caso ainda haja incerteza no resultado, os seguintes procedimentos podem ser aplicados: • Determinação de contaminação total Para os óleos diesel tipo S10, existe o método descrito na norma EN 12662, que determina o teor de contaminantes a partir da filtração à vácuo de 300mL da amostra para evidenciar a contaminação. Após secagem, torna-se possível a quantificação desta adulteração. • Determinação de água e sedimentos por centrifugação Para óleos diesel tipo S500, como apresentado na norma ASTM D2709, aplica-se centrifugação precisa à 100mL de combustível, em tubo graduado com variações de 0,01mL no fundo, para quantificar a presença de impurezas. 32 Beatriz Andrade dos Ramos 4.2.3 Etanol Hidratado Combustível • Determinação da massa específica e do teor alcoólico A massa específica do etanol hidratado combustível é quantificada em kg/m3 a 20 ºC e o teor alcoólico em ºINPM (Instituto de Pesos e Medidas), que traduz a porcentagem de álcool em peso, ou seja, gramas de álcool absoluto em 100 gramas de mistura hidroalcoólica. Define-se teor alcoólico como teor de alcoóis presente em base mássica (%m/m) ou volumétrica (%v/v), aplicável às amostras de EHC. O ensaio foi realizado de acordo com as normas ABNT NBR 15639 e ASTM D4052, utilizando um densímetro digital. O equipamento foi o mesmo utilizado na medição da massa específica da gasolina e óleo diesel, porém, para este ensaio, obtém-se o valor de teor alcoólico através da utilização de uma tabela da ABNT (ver o nome da tabela), com os dados obtidos nesta análise. O procedimento de determinação consiste em introduzir uma pequena quantidade de amostra no tubo oscilatório do densímetro digital. Ao estabilizar a temperatura da amostra a 20 ºC o equipamento fornece o resultado de massa específica. Com a informação da massa especifica é possível determinar o teor alcoólico da amostra. A ANP especifica um pequeno intervalo para os valores de teor alcoólico, tornando possível a identificação de adulteração, por adição de água, por exemplo. Figura 13 - Densímetro digital 33 Beatriz Andrade dos Ramos • Determinação do aspecto e da cor visual Este teste é visual e deve resultar na percepção de um líquido incolor e isento de impurezas à temperatura ambiente. O procedimento descreve a homogeneização e transferência da amostra para uma proveta de 1 litro sem graduação. Figura 14 - Aparência e cor de EHC • Determinação do Teor de Hidrocarbonetos Hidrocarbonetos são compostos químicos de carbono e hidrogênio que em determinadas estruturas, podem apresentar características indesejáveis para o EHC. Para este teor são contabilizados compostos de baixa polaridade presentes em derivados do petróleo com base na diferença de solubilidade destes compostos. O procedimento é descrito pela norma ABNT NBR 13993, utilizando provetas de 100mL, boca e tampa esmerilhadas e calibradas. Da mesma forma que para determinação do teor de EAC na gasolina, coloca-se 50 mL de amostra na proveta limpa, e adiciona-se a solução de cloreto de sódio (10% m/v) até completar o volume de 100 mL, promove a mistura das camadas a partir de 10 inversões sucessivas da proveta e deixa repousar por 15 minutos, permitindo a separação da fase orgânica da fase aquosa. Em seguida é determinado o volume da camada orgânica. O teor máximo de hidrocarbonetos é calculado segundo a tabela: 34 Beatriz Andrade dos Ramos A (mL a) G % (v/v b) < 0,5 < 2 ≥ 0,5 (𝐴 × 2) + 1 Onde A representa o volume da camada de hidrocarbonetos em mL e G é o teor de hidrocarbonetos, em porcentagem em volume. • Determinação do potencial hidrogeniônico (pH) Parâmetro de medida relacionado à concentração de íons livres de hidrogênio carregados positivamente. A análise é realizada de acordo com a norma ABNT NBR 10891, utilizando um pHmetro digital, modelo 913 da marca Metrohm. O equipamento é composto por um eletrodo de vidro combinado, prata/cloreto de prata com eletrólito de referência, eletrodo de medição e sensor de temperatura. A medição do pH foi realizada com a temperatura da amostra em 25 ± 2 °C. Figura 15 - pHmetro e condutivímetro digitais Metrohm • Determinação da condutividade elétrica A condutividade elétrica é a capacidade de um material conduzir corrente elétrica a partir de íons presentes em solução. 35 Beatriz Andrade dos Ramos Este ensaio é realizado conforme a normaABNT NBR 10547, utilizando um condutivímetro digital, modelo 912 da marca Metrohm. A amostra é mantida a uma temperatura de 25,0 ± 0,5 para a determinação da condutividade elétrica. • Determinação dos Teores de Metanol em Etanol Segue a norma ABNT NBR 16041, por cromatografia gasosa, uma técnica de alta sensibilidade, capaz de detectar a grandeza de ppm. Se ocasionalmente uma amostra de EHC for reprovada no procedimento de análise do aspecto e cor, a mesma passará pela análise complementar de: • Determinação do teor de material não volátil Análise normatizada pela ABNT NBR 15559, aplicando-se um ensaio termogravimétrico a amostra do combustível, evaporando todo o etanol em 250mL de amostra, utilizando banho térmico. 36 Beatriz Andrade dos Ramos 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES Os procedimentos realizados visam o monitoramento da qualidade dos combustíveis comercializados nos postos revendedores dos estados RN e PB. Os resultados das análises são comparados às especificações da ANP, gerando resultados conformes ou não conformes. A não conformidade é determinada quando um parâmetro não atende a especificação da legislação da ANP. Os resultados são enviados à ANP para avaliar o índice de conformidade das amostras analisadas e para gerar um Boletim de Monitoramento da Qualidade de Combustíveis (BQC), documento divulgado mensalmente no site da ANP que apresenta dados quantitativos da conformidade dos combustíveis de cada estado brasileiro, bem como gráficos comparando os meses e regularidade por bandeira de distribuidor. Analisando o índice de conformidade durante os meses de estágio (julho, agosto e setembro), foi possível avaliar a qualidade dos combustíveis comercializados no RN e PB de forma representativa. Para os resultados obtidos no estado do Rio Grande do Norte, é perceptível a manutenção da qualidade nos produtos dos postos revendedores nos primeiros meses. Para o mês de setembro, as amostras de óleo diesel e do EHC atenderam todas as especificações de qualidade de cada combustível, enquanto que as amostras de gasolina apresentou uma não conformidade para o parâmetro de etanol anidro combustível. Quadro 1 - Índices de conformidade para os postos do RN MÊS CONFORMIDADE DA GASOLINA CONFORMIDADE DO ÓLEO DIESEL CONFORMIDADE DO EHC Julho 97,4% 97,2% 97,9% Agosto 98,7% 98,6% 97,7% Setembro 98,6% 100% 100% Fonte: SBQ/ANP Para o estado da Paraíba, temos os resultados de 100% de conformidade de todas as amostras de gasolinas coletadas para estes meses. De julho para agosto, houve uma queda para o índice de conformidade do EHC 37 Beatriz Andrade dos Ramos e, mais evidente, para o óleo diesel. Contudo, o índice de conformidade do óleo diesel foi reestabilizado em setembro e o do EHC atingiu 100% de conformidade. Durante o mês de setembro foram identificadas não conformidades apenas para o óleo diesel, relativo a duas amostras que foram reprovadas, uma quanto ao ponto de fulgor que foi menor que o especificado e a outra quanto à presença de água livre, visualizada no ensaio de aspecto e cor e confirmada pela determinação do teor de água. Quadro 2 - Índices de conformidade para os postos da PB MÊS CONFORMIDADE DA GASOLINA CONFORMIDADE DO ÓLEO DIESEL CONFORMIDADE DO EHC Julho 100% 97,3% 100% Agosto 100% 86,4% 98,1% Setembro 100% 98,3% 100% Fonte: SBQ/ANP O BQC também apresenta as adulterações encontradas no mês de setembro de 2018, fornecendo um ranking percentual de não conformidade para os três combustíveis em relação à todos os postos revendedores do Brasil que participam do PMQC. Avaliando o mês de setembro, os principais parâmetros não conformes a nível nacional foram as seguintes: 38 Beatriz Andrade dos Ramos Figura 16 - Não conformidades registradas para os combustíveis comercializados no Brasil em setembro/2018 Fonte: SBQ/ANP – Setembro/2018 Foram encontradas 150 amostras não conformes para o óleo diesel, sendo 40,7% referente a teor de biodiesel, 24,7% a destilação e 24% a ponto de fulgor. Compreende-se em “Outros” irregularidades encontradas para aspecto, teor de enxofre, teor de água, cor e água livre. Para o etanol, de 67 amostras não conformes, reprovaram 40,3% na análise de pH, 37,3% na determinação da massa específica à 20ºC e 11,9% na medida de condutividade elétrica. As reprovações contidas em “Outros” incluem desvios nos parâmetros de aspecto, material não volátil, cor e teor de hidrocarbonetos. A gasolina foi o combustível que apresentou a menor quantidade de amostras não conformes para o mês de setembro, com apenas 50 amostras identificadas como não conformes em todo o país. Destas amostras, 58% foram reprovadas em teor de EAC, 22% em destilação e 14% em teor de marcadores. Na categoria “Outros” encontra-se irregularidades na determinação do teor de metanol e aspecto. Percebe-se que as não conformidades encontradas pelo LCL nos combustíveis são compatíveis com as não conformidades mais comuns no país, o que permite dizer que o resultado geral das análises realizadas 39 Beatriz Andrade dos Ramos regularmente pelo LCL para o PMQC tem sido positivo, pois mesmo que não haja 100% de conformidade garantida pelos distribuidores e revendedores para todos os combustíveis, o monitoramento é eficiente para identificação destas não conformidades. 40 Beatriz Andrade dos Ramos 6 CONCLUSÃO O período de estágio no LCL, rendeu diversos aprendizados sobre combustíveis e suas técnicas de caracterização, possibilitou o contato direto com a realidade do químico, além do aperfeiçoamento de habilidades técnicas e desenvolvimento de uma postura profissional. O estudo das normas brasileiras e internacionais adotadas pela ANP, juntamente aos treinamentos sobre caracterização de cada combustível, favoreceu o entendimento dos procedimentos utilizados, bem como a fundamentação teórica que baseia cada ensaio e orientou a identificação de adulteração nas amostras. Durante o estágio, houve vários treinamentos em prol do sistema de gestão da qualidade do LCL, incluindo também testes de repetibilidade e reprodutibilidade para estudo de validação e confirmação de métodos, para implementação do sistema de gestão da qualidade do laboratório conforme a norma ABNT NBR ISO/IEC 17025. Houve também a oportunidade de participação na edição de procedimentos operacionais, visto a habilidade obtida para identificação de problemas. Com base nos dados expostos neste trabalho, fica evidente a importância do monitoramento de combustíveis realizada pelo PMQC, cujos os resultados tem sido favoráveis aos estados monitorados por esse programa. 41 REFERÊNCIAS [1] ANP, Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Qualidade de produtos: Programas de monitoramento da qualidade de combustíveis. 2018. Disponível em: <http://www.anp.gov.br/qualidade- produtos/158-programas-de-monitoramento/1864-pmqc>. Último acesso em: 10 dez. 2018. [2] FARAH, Marco Antônio. Petróleo e seus derivados: definição, constituição, aplicações, características de qualidade. Rio de Janeiro: LTC, 2013. 261 p. [3] FARIAS, Robson Fernandes de. Introdução à Química do Petróleo. Rio de Janeiro: Editora Ciência Moderna Ltda., 2008. 106 p. [4] LORA, Electo Eduardo Silva; VENTURINI, Osvaldo José (Org.). Biocombustíveis: definição, constituição, aplicações, características de qualidad. Rio de Janeir: Interciência Ltda., 2012. 588 p. v. 1. [5] TAKESHITA, Elaine Vosniak. Adulteração de gasolina por adição de solventes: análise dos parâmetros físico-químicos. 2006. 113 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)- Universidade Federal de Santa Catarina, <https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/89520/226279.pdf?seq uence=1>. Último acessoem: 10 dez. 2018. [6] ALISKE, Marcelo Adriano. Medidas de espectroscopia no infravermelho médio para a determinação do teor de biodiesel em óleo diesel. 2010. 100 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais)- Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2010. Disponível em: <https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/handle/1884/24912/Dissertacao_Mestrad o_Marcelo_Adriano_Aliske.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Último acesso em: 10 dez. 2018. Florianopólis, 2006. Disponível em: http://www.anp.gov.br/qualidade- 42 [7] SILVA, Adenilton Camilo da. Metodologias analíticas para a identificação de não conformidades em amostras de álcool combustível. 2013. 98 p. Dissertação (Mestrado em Química)- Universidade Federal da Paraíba, João <https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/tede/8167>. Último acesso em: 10 dez. 2018. [8] SANTOS, A. da Silva. Adição de compostos oxigenados a motores de ciclo Otto e Diesel. Projeto final de curso. Escola de Química, UFRJ, Rio de Janeiro, 1998. [9] ANP, Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Boletim de Monitoramento da Qualidade dos Combustíveis : julho, agosto e setembro. 2018. Disponível em: <http://www.anp.gov.br/publicacoes/boletins- anp/2390-boletim-de-monitoramento-da-qualidade-dos-combustiveis-pmqc>. Último acesso em: 10 dez. 2018. [] – GUARIEIRO, L. L. N.; VASCONCELOS, P. C.; SOLCI, M. C. Poluentes Atmosféricos Provenientes da Queima de Combustíveis Fósseis e Biocombustíveis: Uma Breve Revisão. Revista Virtual de Química, 2011, 3 (5), 434-445. Data de publicação na Web: 16 de novembro de 2011. Último acesso em: 10 dez. 2018. Pessoa, 2013. Disponível em: http://www.anp.gov.br/publicacoes/boletins- 43 ANEXOS 44 ANEXO I 1. Estrutura do laboratório O Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes possui estrutura adequada para realização dos ensaios de rotina referentes à monitoração da qualidade de combustíveis líquidos, conforme regulamentado nas normas vigentes, estabelecidas em portaria pela ANP. Alguns instrumentos utilizados para o monitoramento da qualidade de combustíveis, a respectiva marca e modelo: - Equipamentos Destiladores atmosféricos automáticos – Herzog PAC, modelo OptiDist; Analisador de enxofre e cloro total por FRX – Horiba, modelo Mesa 7220; pH-metro digital – Metrohm, modelo 913; Condutivímetro digital – Metrohm, modelo 912; Ponto de fulgor automático de vaso fechado Pensky-Martens –Tanaka, APM 7; Ponto de fulgor automático de vaso fechado TAG – Herzog PAC, HFP 362; Densímetro digital de bancada – Anton Paar, modelo D4500M; Cromatógrafos à gás (CG-FID) – Shimadzu; Colorímetro manual – Stanhope-Seta; Espectrofotômetro de infravermelho com transformada de Fourier – Shimadzu, modelo IRAffinity 1; Titulador coulométrico Karl-Fischer – Metrohm, modelo KFC 831; - Acessórios Balança analítica; Banho térmico; Termômetro; Barômetro; Higrômetro; Bomba de vácuo; Bomba de água; Linha de ar comprimido; Geladeira; Chapa de aquecimento; Entre outros. 45 2. Segurança no laboratório A segurança é de responsabilidade do coletivo e necessita da cooperação de todos os indivíduos do laboratório. A falha no cumprimento das instruções de trabalho e ausência de senso na utilização de equipamentos e amostras é prejudicial para a qualidade do trabalho exercido, além de demonstrar riscos aos operadores. Para tanto, os funcionários do LCL passam por treinamentos específicos de segurança e qualidade, fora os treinamentos de caracterização dos combustíveis. Nestes treinamentos, são expostos instrução de trabalho e procedimento operacional padrão, que descrevem a necessidade de equipamentos de proteção. - Equipamentos de Proteção Individual Todos os funcionários do LCL, incluindo bolsistas e gerentes, são obrigados a apresentar-se vestindo calças de tecido grosso, sapatos fechados e adequados. É fornecido a cada integrante jalecos personalizados, máscara com filtro químico e óculos de proteção, a fim de evitar ao máximo o contato ou a exposição a compostos voláteis. O uso de luvas de nitrila é indispensável. - Equipamentos de Proteção Coletiva O manuseio das amostras deve ser realizado em capelas com luzes para facilitar a visualização do procedimento e exaustores ligados para evitar a perda de compostos voláteis contidos nas mesmas. 46 ANEXO II 1. Tabela das Especificações da Gasolina Automotiva RESOLUÇÃO ANP Nº 40, DE 28.10.2013 - DOU 30.10.2013 PORTARIA MAPA N° 75 de 05/03/2015 CARACTERÍSTICA UNIDADE LIMITE MÉTODO Gasolina Comum Gasolina Premium Tipo C Tipo C ABNT ASTM Cor - (3) Visual Aspecto - (4) 14954 (5) D4176 (5) Teor de Etanol Anidro Combustível - EAC %volume 27 (7) 25 (7) 13992 - Massa específica a 20ºC kg/m3 anotar 7148 14065 D1298 D4052 Destilação 9619 D86 10% evaporado, máx. ºC 65,0 50% evaporado, máx. 80,0 90% evaporado, máx. 190,0 PFE, máx. 215,0 Resíduo, máx. %volume 2,0 Nº de Octano Motor - MON, mín. (9) - 82,0 - Infravermelho - Índice Antidetonante - IAD, mín. (9) (10) - 87,0 91,0 Infravermelho - Teor de Enxofre, máx. (13) mg/kg 50,0 - D5453 D7220 Benzeno, máx. (13) %volume 1,0 - D6277 Hidrocarbonetos: (13) (14) Aromáticos, máx. %volume 35 Infravermelho - Olefínicos, máx. 25 Saturados anotar Teor de Metanol, máx. % volume 0,5 (1) 16041 - 47 (1) Proibida a adição. Deve ser medido quando houver dúvida quanto à ocorrência de contaminação. (3) De incolor a alaranjada, se isenta de corante, cuja utilização é permitida no teor máximo de 50 ppm com exceção da cor azul, restrita à gasolina de aviação. (4) Límpido e isento de impurezas. (5) Procedimento 1. (7) O teor de etanol anidro combustível (EAC) a ser misturado à gasolina A para produção da gasolina C deverá estar em conformidade com a legislação vigente. (9) Os ensaios de número de octano MON e RON deverão ser realizados com a adição de EAC à gasolina A, no teor de um ponto percentual abaixo do valor em vigor na data da produção da gasolina A. (10) Índice Antidetonante é a média aritmética dos valores de número de octano determinados pelos métodos MON e RON. (13) Os ensaios de teor de compostos aromáticos, olefínicos, saturados, de benzeno e enxofre deverão ser realizados com a adição de EAC à gasolina A, no teor de um ponto percentual abaixo do valor em vigor na data da produção da gasolina A. (14) Alternativamente, é permitida a determinação dos hidrocarbonetos aromáticos, olefínicos e saturados por cromatografia gasosa. Em caso de desacordo entre resultados, prevalecerão os valores determinados pelo ensaio realizado conforme a norma ABNT NBR 14932 ou ASTM D1319. 48 2. Tabela das Especificações do Óleo Diesel de Uso Rodoviário RESOLUÇÃO ANP Nº 50, DE 23.12.2013 - DOU 24.12.2013 RESOLUÇÃO ANP Nº 69, DE 23.12.2014 - DOU 24.12.2014 – Edição Extra RESOLUÇÃO ANP Nº 13, DE 06.3.2015 - DOU 9.3.2015 – Edição Extra CARACTERÍSTICA UNIDADE LIMITE MÉTODO TIPO A e B ABNT NBR ASTM/ EN S10 S500 Aspecto (2) (22) (23) - Límpido e isento de impurezas 14954 D4176 Cor - (3) Vermelh o (4) Visual - Cor ASTM, máx. (5) - 3,0 14483 D1500 Teor de biodiesel (6) % volume (7) 15568 EN1407 8 Enxofre total, máx. (21) mg/kg 10,0 (8) 500 - D5453 D7220 Massa específica a 20ºC kg/m3 815,0 a 853,0 (10) 815,0 a 865,0 7148 14065 D1298 D4052 Ponto de fulgor, mín. ºC 38,0 7974 14598 D56 D93 Destilação 9619 D86 10% vol., recuperados, mín. ºC 180,0 Anotar 50% vol., recuperados 245,0 a 295,0 245,0 a 310,0 85% vol., recuperados, máx. - 360,0 90% vol., recuperados - Anotar 95% vol., recuperados, máx. 370,0 - Teor de água(13), máx. mg/kg 200 500 - D6304 Contaminação total (14), máx. mg/kg 24 - EN 12662 Água e sedimentos, máx. (14) % volume - 0,05 - D2709 (2) Deverá ser aplicado o procedimento 1 para cada método. 49 (3) Usualmente de incolor a amarelada, podendo apresentar-se ligeiramente alterada para as tonalidades marrom e alaranjada devido à coloração do biodiesel. (4) O corante vermelho, especificado conforme a Tabela III, deverá ser adicionado no teor de 20 mg/L de acordo com o artigo 12. (5) Limite requerido antes da adição do corante. (6) Aplicável apenas para o óleo diesel B. (7) No percentual estabelecido pela legislação vigente. Será admitida variação de ± 0,5 % volume. A norma EM 14078 é de referência em caso de disputa para a determinação do teor de biodiesel no óleo diesel B. (8) Para efeito de fiscalização nas autuações por não conformidade, será admitida variação de +5 mg/kg no limite da característica teor de enxofre do óleo diesel B S10, nos segmentos de distribuição e revenda de combustíveis. (10) Será admitida a faixa de 815 a 850 kg/m3 para o óleo diesel A. (13) Aplicável na produção e na importação do óleo diesel A S10 e A S500 e a ambos os óleos diesel B na distribuição. (14) Aplicável comercialização. na importação, antes da liberação do produto para (21) Em caso de disputa, a norma ASTM D5453 deverá ser utilizada. (22) Em caso de disputa, o produto será considerado como não especificado na característica Aspecto, caso ao menos um entre os parâmetros teor de água e água e sedimentos, para o óleo diesel S500, e um entre os parâmetros teor de água e contaminação total, para o óleo diesel S10, esteja não conforme. (23) Para efeito de fiscalização, nas autuações por não conformidade no Aspecto, deverão ser realizadas as análises de teor de água e água e sedimentos, para o óleo diesel S500, ou teor de água e contaminação total, para o óleo diesel S10. O produto será reprovado caso ao menos um desses parâmetros esteja fora de especificação. 50 3. Tabela das Especificações do EHC RESOLUÇÃO ANP Nº 19, DE 15.4.2015 - DOU 16.4.2015 REPUBLICADA DOU 17.4.2015 REPUBLICADA DOU 20.4.2015 CARACTERÍSTICA UNIDADE LIMITE MÉTODO EHC EHCP(2) NBR ASTM Aspecto (3) - Límpido e Isento de Impurezas (LII) Visual Cor - (5) Visual Condutividade elétrica, máx. (6) µS/m 300 10547 - Massa específica a 20ºC kg/m3 802,9 a 811,2 796,2 a 802,8 5992 15639 - Teor alcoólico (8) (9) % massa 92,5 a 95,4 95,5 a 97,7 5992 15639 - Potencial hidrogeniônico (pH) - 6,0 a 8,0 10891 - Resíduo por evaporação, máx. (12) mg/100 mL 5 8644 Teor de hidrocarbonetos, máx. (12) % volume 3 13993 - Teor de metanol, mín. (10) % volume 0,5 16041 - * Características do EHC que deverão estar presentes no Boletim de Conformidade emitido pelo distribuidor de Etanol (19). 51 (2) No Certificado da Qualidade deverá ser indicada a nomenclatura Etanol Hidratado Combustível Premium, quando os resultados das análises atenderem aos limites de especificação do EHCP. (3) O produto só poderá ser considerado reprovado no Aspecto, caso o parâmetro resíduo por evaporação estiver não conforme. Alternativamente, o parâmetro resíduo por evaporação pode ser substituído pelo teor de material não volátil, segundo a norma ABNT NBR 15559: Etanol combustível - Determinação do teor de material não volátil por evaporação, sendo aceito o limite de 5 mg/100mL. (4) Laranja após adição do corante especificado segundo a Tabela VII deste Regulamento Técnico. (5) Não pode apresentar as colorações laranja e azul, restritas ao EAC e à gasolina de aviação, respectivamente. (6) O limite de 300 uS/m entrará em vigor a partir de 1º de julho de 2015. Até 30 de junho de 2015, fica o valor máximo de 389 uS/m. (8) A unidade ºINPM é equivalente à unidade % massa para o teor alcoólico. (9) Para o cálculo do teor alcoólico, deve ser considerado o valor da massa específica com apenas uma casa decimal. Aplicar a regra de arredondamento determinada na norma NBR 5891. (10) Análise obrigatória para produto importado e quando houver suspeita de contaminação ou por solicitação da ANP. (12) Análise obrigatória para produto importado e em caso de Etanol Combustível proveniente de transporte dutoviário ou aquaviário, o que não isenta de responsabilidade os agentes econômicos em atender o limite previsto na especificação nos casos em que o etanol não for transportado por estes modais. (13) No caso de Etanol Combustível aditivado, a determinação da característica resíduo por evaporação deverá ser conduzida conforme procedimento 2 da norma ABNT NBR 8644. (19) A cadeia de distribuição e revenda também deverá atender aos limites estabelecidos na Tabela V, nos parâmetros não exigidos no Boletim de Conformidade.
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