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Cap. 4 GASOLINA Prof Dr Lúcio L. Barbosa Tema da Aula: Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP) luciolbar@gmail.com Histórico e Evolução da GASOLINA • aumento nas taxas de compressão dos motores • Desenvolvimento especificações • Número octano 40-60 • Combustivel a partir de carvão Século XIX 1920 19501930 2 Histórico e Evolução da GASOLINA • aumento nas taxas de compressão • do teor oxigenados e preocupação ambiental • Pb e no octanos ; pressão de vapor • Aumento do no octanos e rendimento 1970 1970-1990 19501990 3 4 Gasolina É uma mistura de compostos voláteis e HC líquidos inflamáveis derivados do petróleo que é usado como combustível para motores de combustão interna em veículos. • Faixa de ebulição: < 200 °C. C5-C12 (n 0 compostos > 500) COMPONENTES PRINCIPAIS Tendência de aumento de densidade Tipos de hidrocarbonetos PARAFINAS OLEOFINAS NAFTÊNICOS AROMÁTICOS 5 COMPOSIÇÃO TÍPICA Parafínicos Parafinas normais – C4-C8 (n-butano a n-octano: d=0.63-0.70 RON 18-113 Naftênicos Parafínicos e isoparafínicos – C5-C7 (ciclopentano a metil- ciclopentano): d=0.75-0.78 RON 104-170 Isoparafinas – C4-C8 (2-metil propano a 2,2,4 trimetil pentano: d=0.62-0.69 RON 40-122 Oleofínicos Normais e ramificados: C5-C7 (2-penteno e metil-pentenos): d=0.65- 0.69 RON 154-176 Aromáticos Alquilbenzenos C6-C9 (benzeno a 1,3,5 trimetil-benzeno): d=0.86-0.89 RON 98-170 6 Composição da GASOLINA 7 Número de Isômeros x Número de Carbono 8 Combustível de Aviação 9 O combustível de aviação é um tipo de combustível utilizado em aeronaves. Ele geralmente é de uma qualidade maior do que os outros e contém mais aditivos para reduzir o risco de congelar ou explodir em altas temperaturas. 10 Tipos de Gasolinas de Aviação Avgas (Gasolina de avião em inglês) que é vendida para uso aeronaves pequenas. 115-145 100-130 91-96 11 Tipos de Gasolinas de Aviação Jet fuel (combustível de jato em inglês) é vendido em grandes volumes e operado tipicamente por aviões comerciais, militares e de grandes corporações. 12 Combustível de Aviação GASOLINA 13 Combustível de Aviação QUEROSENE Combustível de Aviação 14 Podem ser misturados ao querosene de aviação em até 50% em volume: • Querosene parafínico sintético: • SPK hidroprocessado por Fischer-Tropsch); • SPK de ésteres e ácidos graxos hidroprocessados (HEFA - hydroprocessed esters and fatty acids); Pode ser misturado ao querosene de aviação até 10% em volume: querosene isoparafina: 15 Vendas de Derivados 16 Vendas de Gasolina C 17 Postos Revendedores de Combustíveis 18 Principais processos de Produção Destilação, Craqueamento, Reforma, Hidrocraqueamento, Alquilação e Isomerização. Destilação PROCESSOS DE PRODUÇÃO GASOLINA 19 TIPOS DE GASOLINA (a) Tipo A (b) Tipo A Premium (c) Tipo C (comum e aditivada) (d) Tipo C Premium 20 Premium – Alto desempenho – IAD > 91 Comum – Desempenho Regular – IAD = 91 (e) Gasolina Especiais TIPOS DE GASOLINA DA BR DISTRIBUIDORA 21 Composição de Preços da Combustível 22 A adição é regulamentada por lei, pelo Conselho Interministerial do Açúcar e do Álcool (CIMA). O percentual de etanol anidro é de 27% nas gasolinas comum e aditivada e de 25% na gasolina premium. http://www.petrobras.com.br/pt/produtos-e-servicos/composicao-de-precos-de-venda-ao-consumidor/gasolina/ Preço Comparativo da Gasolina Brasileira e de Outros Paises 23 Questão provocativa: - A gasolina brasileira é cara ou barata? Dados de 2015 A parcela “Realização Refinaria” representa o preço da refinaria sem impostos; a parcela “Margem Bruta/distrib./revendedor” representa as margens de comercialização, que oscilam em função do mercado local de venda dos combustíveis; e a parcela “Tributos” representa a carga tributária que é a maior responsável pela diferença dos preços entre os países. COMPOSIÇÃO DO PREÇO DE VENDA DA GASOLINA FATOR PARTICIPACÃO % Matéria Prima 13,5 Custos do Refino 4,1 Parcela de Contribuição 15,1 Total da Petrobras 32,7 Frete de Uniformização de Preços 11,1 Tributos 31,3 Margem de Distribuição e Revenda 23,5 Frete de Entrega 1,4 Considerando-se como referência o preço médio ao consumidor, no Rio de Janeiro, em abril de 1997, a gasolina C apresenta a seguinte estrutura de preço: 24 CICLO DE OTTO • Admissão1 • Compressão2 • Expansão e Explosão 3 • Exaustão 4 Ciclo: Tempo: Ciclo termodinâmico para funcionamento de motores de combustão interna por centelha. 25 Atenção: 1897 - foi fabricado o primeiro motor de ignição por compressão 1908 – primeiro veículo diesel (Mercedes 260 D) Se a combustão for anormal pode ocorrer batida de pino Surgimento da injeção eletrônica Injeção Eletrônica 26 Função: fazer a mistura correta de ar/combustível Carburador Equipamento de injeção eletrônica ADITIVOS DA GASOLINA 1) Chumbo tetraetila (teor 0,08-0,9 cm3/L) 2) Oxigenados: Finalidades Reduzir emissões Elevar o número de octanos Elevação da pressão do vapor 27 ADITIVOS para a GASOLINA CATEGORIA TIPOS Inibidores de oxidação Aminas aromáticas e fenóis Inibidores de corrosão Ácidos carboxílicos Desativadores de metais Agentes quelantes Detergentes carburador /ingetores Aminas e amidas 28 O que são aditivos ??? ADITIVOS para a GASOLINA CATEGORIA TIPOS Aditivos de controle de depósito Aminas polibuteno e poliéter Desemulsificantes Poliglicol Aditivos anti-icing Surfactantes, álcoois e glicóis Aditivos anti-detonantes Pb alquil, Mn tricarbonil Corantes Óleos solúveis e corantes líquidos 29 PRODUÇÃO E PROPRIEDADES Corrente Processo de produção Faixa de Ebulição (0C) PARAFINAS Butano Destilação/conversão 0 Isopentano Destilação 27 Conversão Isomerização Isomerato Isomerização 40-70 OLEOFINAS Nafta catalítica craqueamento 40-200 Nafta craqueada Craqueamento corrente 40-200 Polímero Polimerização 60-200 AROMÁTICO Reformado Reforma catalítica 40-200 30 PROPRIEDADES GASOLINA 31 Características do uso de energia (motor Otto) (a) PODER CALORÍFERO (b) CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO (c) PONTO DE IGNIÇÃO 32 Eficiência Energética e Poder Calorífero CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS (a) Volatilidade (PRESSÃO DE VAPOR (B) Octanagem (c) Teor de Pb (d) Corrosão por Dissolução de Cobre (d) Teor máximo de S (e) Estabilidade Mínima a oxidação (f) Tolerância a água 33 34 Gasolina Característica Tipo C Comum Tipo C premium Pressão de Vapor Reid (Kpa) a 37,8° C 69,0 69,0 IAD ( min ) 87 91 Etanol Anidro Combustível( %v/v) 27% 25% Aromáticos ( % v/v ) 35 35 Olefinicos ( % v/v ) 25 25 Algumas das principais propriedades físico – químicas da gasolina Características 35 Algumas das principais propriedades físico – químicas da gasolina Teor de Enxofre Redução do Enxofre nas gasolinas: 1998 - Gasolina A: 1900 mg/kg / Gasolina C: 1500 mg/kg 1999 - Gasolina A: 1200 mg/kg / Gasolina C: 1000 mg/kg 2011 - Gasolina A: 1200 mg/kg / Gasolina C: 800 mg/kg 2014 - Gasolina A: 1200 mg/kg / Gasolina C: 50 mg/kg CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS 36 CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS 37 Ficha de Informação de Segurança de Produto Químico - FISPQ ENSAIOS PARA AVALIAR A QUALIDADE GASOLINA 38 39 Ensaio de Densidade da Gasolina 1. Coloque gasolina em uma proveta 2. Introduza o termômetro no líquido 3. Aguarde a estabilização 4. Verificar tabela de densidade Densidade mínima a 20oC : 0,7200 g/ml Densidade máxima a 20oC : 0,7600 g/ml densímetro 40 Tabela de Densidade da Gasolina Densidade mínima a 20oC : 0,7200 g/ml Densidade máxima a 20oC : 0,7600 g/ml Densidade da Gasolina Método ASTM D 4052 Cerca de 0,7 mL de amostra é introduzidos em um tubo oscilante e a alteração na frequência dessa oscilação causada pela mudança de massa no interior do tubo é utilizada, a partir de dados de calibração, para determinar a densidade da amostra. 4 1 Conclusão 42 Teste da Proveta para Determinar Álcool Etílico ENSAIOS PARA A GASOLINA Teor de Álcool Anidro Permite a determinação do teor de álcool etílico anidro combustível na gasolina – a precisão é de +- 0,5% v/v, o que está de acordo com a determinação da norma ABNT – NBR 13992. Fotômetro MÉTODOS PARA MEDIR ÍNDICE DE OCTANOS (IO) Método MON –ASTM D2700 Avalia resistência a detonação da gasolina na situação em que o motor está em plena carga e rotação Octanagem Motor CFR- Cooperative Fuel Research 44 MÉTODOS PARA MEDIR ÍNDICE DE OCTANOS (IO) Método RON- ASTM D-2699 Avalia resistência a detonação da gasolina na situação em que o motor está carregado e em baixa rotação Octanagem 45 Índice antidetonante (IAD) ? QUALIDADE DOS COMBUSTÍVEIS 46 Laboratório de Motores para Avaliação de Octanagem Laboratório Cromatografia REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Thomas, J.E. Fundamentos de Engenharia de Petróleo, Editora Interciência, Rio de Janeiro, 2005 Speight, J. G. Handbook of Petroleum Analysis, John Wiley and Sons, USA, 2001 Cardoso, L. C. Petróleo- Do Poço ao Posto Qualitymark Ed., Rio de Janeiro, 2005 Boamar, P.F.A. Combustíveis Automotivos. Especificações Técnicas e Legislação. Ed. Insular. Rio de Janeiro, 2010. Alexandre Szklo A. e Uller V. C., Fundamentos do Refino de Petróleo, 2a Edição, Editora Interciência, Brasil, 2008 http://pt.wikipedia.org/wiki/ http://www.anp.gov.br/ Sites Consultados Livros http://www.petrobras.com.br/ Takeshita, E. V. Adulteração de gasolina por adição de solvente: Análise de parâmetros físico-químicos, Universidade Federal de Santa Maria, 2006. M. J. F Cruz. Determinação experimental e predição da pressão de vapor de gasolinas com aditivos oxigenados, Universidade Federal de Pernambuco, 2003. Dissertações de mestrado
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