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Projeções, v. 19/20, p. 71-75, Jan./Dez. 2001/2002 Revista Psico-USF, v. 8, n. 2, p. 103-114, Jul./Dez. 2003 71 Asfalto: origem e aplicação em pavimentação José Roberto Paolillo Gomes1 Belquis Luci Fernandes2 Resumo São apresentadas aqui as etapas de tratamento do petróleo desde sua chegada à refinaria, a extração de suas frações, os equipamentos envolvidos e suas características de operação. O produto final obtido depois da remoção das frações, denominado asfalto, tem sua aplicação aqui descrita desde o tratamento do material até sua maneira de disposição final. Palavras-chave: Petróleo; Refinaria; Asfalto. Asphalt: Origin and application in pavement Abstract Stages of petroleum treatment are presented since its arrival at refinary, its fractions extraction, equipments involved and its characteristics when in operation. The product obtained after fractions removal, called asphalt, has its application here described. Keywords: Petroleum; Refinary; Asphalt. Introdução Refino de petróleo consiste em dividir o óleo bruto em cortes de faixas de ebulição características, denominadas frações. A destilação é o processo físico da separação, baseado na diferença de pontos de ebulição entre compostos coexistentes, em uma mistura líquida. A variação de condições de aquecimento promove a vaporização dos compostos leves, seguida dos intermediários, e finalmente dos compostos pesados. O processo de destilação é influenciado pela temperatura e pela pressão, e dispondo do recurso de variação destas propriedades, equipamentos apropria- dos permitem facilidade de separação de produtos mais pesados, que consumiriam maior quantidade de energia. Dessalinização e pré-aquecimento A dessalinização tem como objetivo remover sais, água e partículas sólidas do petróleo, quando chega até a refinaria. Dentre os compostos removidos nesta etapa, que possam causar danos ao processo, estão os sais de cloro, principalmente o MgCl2, que forma HCl, responsável por ocorrência de corrosão acentuada nas torres de fracionamento e nas linhas de transporte, e outros sais e sólidos que podem depositar-se nas superfícies internas de trocadores de calor e tubos de fornos, provocando entupimentos, além de redução na eficiência de troca térmica. Pré-Aquecimento É uma etapa que opera com uma bateria de trocadores de calor que aquecem o óleo cru ao mesmo tempo que resfria os produtos acabados que deixam a unidade, promovendo economia de energia. 1 Rua Coronel Quirino, 2.075 – Cambuí – Campinas-SP – 13092-270 Rua Carolina Prado Penteado, 383 – Jd. Planalto – Campinas-SP – 13092-470 2 Rua das Faias, 25 – Vila Boa Vista – Campinas-SP – 13065-540 José Roberto Paolillo Gomes, Belquis Luci Fernandes Projeções, v. 19/20, p. 71-75, Jan./Dez. 2001/2002 72 Figura 1 – Trocador de calor (a) Trocador de espelhos fixos com carretéis inteiriços (b) Detalhe do espaçamento de chicanas (ampliado) (c ) Detalhe da chicana fracionária (d) Disposições comuns dos tubos para trocadores Vaso de dessalgação ou dessalgadora Nesta etapa, o óleo cru pré-aquecido recebe uma carga de água de processo, para fazer a “lavagem” do óleo, que é onde a água dissolve os sais que estão incorporados ao mesmo. Na dessalgadora, existe um dispositivo responsável pela formação de um campo elétrico que provoca coalescência de gotículas de água. As gotas grandes que se formam, depositam no fundo da dessalgadora, de onde a água salgada é então removida, arrastando consigo as impurezas. Figura 2 – Pré-aquecimento e dessalinização O petróleo dessalgado é bombeado e atravessa uma nova bateria de trocadores de calor, seguindo então para o setor de fracionamento. Destilação atmosférica Antes do acesso à coluna de destilação atmos- férica, o petróleo é aquecido em fornos tubulares com queima de óleo e/ou gás, até a temperatura de 700°F Asfalto: origem e aplicação em pavimentação Projeções, v. 19/20, p. 71-75, Jan./Dez. 2001/2002 73 (ou 371°C), evitando que ocorra decomposição térmica. Nesta etapa do fracionamento removem-se, do topo da coluna de destilação atmosférica, compostos como o GLP (Gás Liqüefeito do Petróleo), utilizado como combustível doméstico, e a Nafta Leve, usada como combustível para a aviação. O produto restante desta redução, chamado de produto de fundo da torre, ou “cru reduzido”, segue para a próxima etapa do fracionamento, que é a destilação a vácuo. Figura 3 – Fracionamento atmosférico Destilação a vácuo A coluna de destilação a vácuo, opera com uma pressão de 100 mmHg (ou 2 psia), abaixo portanto da pressão atmosférica. Esta redução na pressão permite que sejam separados ainda outros componentes do petróleo, dentre os que não puderam ser removidos na etapa anterior, sem que para isso se tenha que promover aquecimento excessivo e assim provocar decomposição térmica. Figura 4 - Destilação a vácuo José Roberto Paolillo Gomes, Belquis Luci Fernandes Projeções, v. 19/20, p. 71-75, Jan./Dez. 2001/2002 74 Dentre os compostos separados nesta etapa, estão o Gasóleo Leve (GOL), ligeiramente mais pesado do que o óleo diesel, podendo ser a ele misturado, além do Gasóleo Pesado (GOP), que será a carga para a etapa seguinte, ou seja, o craqueamento catalítico de onde se extrai GLP e/ou gasolina, e do asfalto, como produto de fundo. As emulsões asfálticas Emulsão, é a dispersão de um líquido em outro líquido. A emulsão asfáltica, é a dispersão de asfalto em água, com a aplicação de uma possante máquina de dispersão e de um estabilizante. O asfalto é o ligante da emulsão. Possui grande poder aglomerante, adere à maioria dos materiais (pedra, concreto, metal, vidro), é excelente isolante térmico e acústico. É insolúvel em água e solúvel em solventes orgânicos. Aquecimento eventual da emulsão O aquecimento da emulsão para a aplicação é necessário devido ao alto teor de asfalto na mesma, que apresenta valores iguais ou superiores a 69%. A operação pode ser feita com o auxílio de queimadores de óleo combustível em um carro distribuidor. A temperatura adequada de aplicação está entre 40°C e 70°C, que promove melhor espalhamento. Figura 5 – Dispositivos de aquecimento da emulsão Tratamentos superficiais As camadas superficiais na pavimentação devem apresentar resistência mecânica, resistência às forças tangenciais dos pneus e impermeabilidade. Com o propósito de conservar suficiente contato entre pneus e superfície do pavimento, as dimensões do agregado devem aumentar com a velocidade: De 4,0 a 6,0 mm – eficaz quanto à resistência à derrapagem até 80 km/h. De 10 a 14 mm – conveniente para faixas de velocidades de 130 a 140 km/h. Agregados d = limite inferior do tamanho do grão D = limite superior do tamanho do grão Tipos utilizados - d/D: 4,0/6,0 6,3/10,0 10,0/14,0 A quantidade de grãos com diâmetros menores do que d e maiores do que D deve ser menor do que 15%. Regras de aplicação de agregado e de alfalto Agregado 1,1=V 2 dD + ( )2ml [1] Asfalto 10 VB = ( )2ml [2] Com correções aplicadas a B em condições variáveis. Espalhamento da emulsão A velocidade do caminhão distribuidor deve estar entre 2,0 e 5,0 km/h. Asfalto: origem e aplicação em pavimentação Projeções, v. 19/20, p. 71-75, Jan./Dez. 2001/2002 75 Regulagem dos bicos da barra aspargidora: Leque do jato – 40° Espaçamento – 12,5 cm Inclinação – 15° em relação ao plano vertical da barra Altura – 25 cm acima do solo Figura 6 – Etapas da aplicação do pavimento Referências INSTITUTO BRASILEIRO DE PETRÓLEO. As emulsões asfálticas e suas aplicações. Trad. Saul Birman. Rio de Janeiro: IBP, 1976. 138 p. il. KERN, Donald Q. Processos de transmissão de calor. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1980. 671 p. il. PETROBRAS. Manual Técnico. Sobre os autores: José Roberto Paolillo Gomes é mestre em Educação e professor da Universidade São Francisco, câmpus Itatiba-SP. Belquis Luci Fernandes é mestre em Engenharia Mecânica e professora do Centro Universitário Salesiano- UNISAL, Campinas-SP. José Roberto Paolillo Gomes, Belquis LuciFernandes Projeções, v. 19/20, p. 71-75, Jan./Dez. 2001/2002 76
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