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Boletim Técnico da Petrobras

Publicação:DEZ /2009

Volume:52

Número:3

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Expediente, Editorial e Sumário

Neste número do Boletim Técnico da Petrobras (BTP) estão publicados trabalhos de interesse da comunidade de ciência e tecnologia, bem como de saúde e meio ambiente, contribuindo para compartilhar os conhecimentos adquiridos, na companhia, interna e externamente. Para atender a um público cada vez mais exigente no Brasil e no exterior, e reconhecendo que a Petrobras é uma companhia de visibilidade internacional, decidimos abrir essa publicação com um artigo em inglês com resumo, título e legendas em três idiomas: inglês, português e espanhol. Nesta publicação do Boletim Técnico da Petrobras, volume 52, número 1-3, contemplamos os artigos das áreas de energias renováveis, engenharia, tecnologia de materiais, saúde, meio ambiente, segurança do trabalho, entre outras. Com sua divulgação cada vez mais ampla, o Boletim Técnico da Petrobras possui distribuição em diversos países, em instituições de ensino e pesquisa, e empresas voltadas às áreas de petróleo, gás natural e biocombustíveis, e vem sendo disponibilizado em formato impresso e também digital acompanhando, assim, as tendências tecnológicas de nossos tempos. Esperamos que apreciem a leitura. Saudações, Comitê Editorial do Boletim Técnico da Petrobras.


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Estudo numérico e experimental de características de autoignição em gasolina dosada com etanol

Este estudo investiga a influência do etanol (C2H5OH) no comportamento da autoignição em um combustível de gasolina padrão. O combustível básico era uma mistura de hidrocarbonetos, ou naftas, normalmente utilizados na mistura da gasolina: nafta cataliticamente craqueada, nafta de destilação direta, reformada e alquilada, de modo que várias classes de hidrocarbonetos (alcanos, cicloalcanos e também uma quantidade significativa de tolueno como um composto aromático, estiveram presentes no combustível. Duas abordagens foram realizadas para avaliar a influência de dosagem do álcool no comportamento da autoignição deste combustível). Os tempos de atraso da ignição em misturas de combustível estequiométrica e etanol, misturados com o ar, foram medidos em uma máquina de compressão rápida (MCR), em uma faixa de temperatura entre 700K a 1.000K e uma faixa de pressão entre 10 e 15bar. Várias medições foram realizadas para níveis de dosagem diferentes de etanol. Simulações numéricas de autoignição baseadas em um modelo de reator homogêneo
com cinética química detalhada, foram executados. Os dados experimentais foram comparados com os resultados das simulações. Embora os resultados mostrem que os tempos de atraso da ignição, tanto medidos como simulados, mostraram, consistentemente, um desvio sistemático (os tempos de atraso experimentais são mais lentos do que as simulações), as simulações qualitativamente preveem os efeitos experimentalmente observados de dosagem de etanol. Esses efeitos incluíram um efeito de retardamento da autoignição em temperaturas mais baixas e que se tornou menos pronunciada com uma escala de temperatura maior (900K-1.000K). Além disso, em uma escala de temperatura (650K-830K) o combustível de base exibiu quase nenhuma mudança de atraso da ignição com a temperatura, este intervalo desapareceu quando o etanol foi adicionado ao combustível. As observações indicam que, embora o comportamento do combustível de base não esteja totalmente descrito quantitativamente pelo mecanismo utilizado nas simulações, a modificação de comportamento
da ignição induzida pelo etanol em relação ao combustível de base está bem definida.


Autores: Olaf Deutschmann, Edimilson Jesus de Oliveira, Heiner Wirbser, Robert Schießl, Ulrich Maas

Palavras-chave

etanol, biocombustível, autoignição, cinética química, taxa de octanagem

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Equilíbrio de absorção de CO2 e H2S em soluções aquosas de etanolaminas

O aumento de exigências ambientais e os crescentes esforços no sentido de reduzir emissões atmosféricas de gases poluentes e do efeito estufa fazem da absorção de gases ácidos com soluções aquosas de etanolaminas um processo de extrema importância na indústria de petróleo e gás. Entre as aminas empregadas, a monoetanolamina (MEA) e a metildietanolamina (MDEA) são de grande destaque, inclusive exibindo complementaridades, quando usadas juntas. Modelos recentes para absorção de CO2/H2S com etanolaminas aquosas são descritos na literatura através de abordagens de não-equilíbrio, principalmente. Estes modelos, de maneira invariável, propõem um expressivo conjunto de íons participando de várias reações químicas cineticamente controladas, acompanhadas de transferência de massa e calor interfacial. Por isso, podem apresentar um esforço computacional significativo, mesmo para cálculos simples de separação. Além disso, é usual que requeiram muitos parâmetros físicos que não estão prontamente disponíveis na literatura ou que são de difícil determinação. Uma vez que os íons relevantes à descrição do sistema são fracos e produzidos por espécies com baixa tendência de dissociação, este trabalho contorna a necessidade da termodinâmica de eletrólitos, especificando, apenas, espécies moleculares em ambas as fases. Seguindo as premissas da Teoria Química, espécies moleculares não-voláteis e não-iônicas – os Complexos – são propostas como produtos de reações envolvendo uma amina (MEA ou MDEA), água e um gás ácido (CO2 ou H2S). As reações químicas de formação dos Complexos se encontram em equilíbrio químico, permitindo uma boa representação da absorção do gás (coordenada de reação positiva) e regeneração do solvente (coordenada de reação negativa). Os parâmetros do modelo – constantes de equilíbrio químico – são estimadas via máxima verossimilhança em extratos isotérmicos de dados experimentais de equilíbrio.


Autores: Leandro Chagas Barbosa, José Luiz de Medeiros, Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo

Palavras-chave

absorção, gases ácidos, MEA, MDEA

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Um tempo não tão real: um ensaio sobre a evolução do termo e suas consequências sobre a vida, a engenharia e a operação de sistemas

O acelerado processo de desenvolvimento tecnológico acarreta mudanças culturais das quais tardamos a nos dar conta. Isto acontece com o conceito de tempo e de tempo real na mente dos atores envolvidos nos sistemas de informação complexos. Na esfera industrial, os sistemas informatizados se integram desde o sensor do “chão de fábrica” até os níveis mais elevados da hierarquia organizacional e este sinergismo associado ao ciclo de vida cria situações inesperadas. O conceito de tempo real tem evoluído ou se modificado com a tecnologia e os grupos culturais, sofrendo algumas vezes uma efetiva transformação do objeto e do conteúdo. O artigo procura avaliar estas mudanças, os cuidados decorrentes da evolução cultural, algumas das consequências perceptíveis e faz uma série de recomendações. Os impactos vão desde o nível da concepção de dispositivos de lógica embarcada até o projeto, construção e operação de instalações industriais complexas, como nos permite antever o futuro, dentre outros, os sistemas de automação das refinarias, as plataformas costa-fora assistidas ou desassistidas e os sistemas submarinos da Petrobras.


Autores: Mauricio Carvalho dos Santos

Palavras-chave

tempo, tempo real, sistema de tempo real, sistemas em linha, sistema operacional de tempo real, sistemas complexos, simulação, controle de processos, automação, cibernética

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Metodologia de quantificação de amido em torta de mamona residual da produção de biodiesel

Quando as sementes de mamona são usadas na produção de biodiesel é obtido um resíduo sólido na prensagem das sementes (torta de mamona). Este resíduo, devido ao seu elevado teor de amido, é uma biomassa potencial para a produção de bioetanol de segunda geração. O amido encontrado nesta biomassa apresenta algumas peculiaridades que são associadas às proteínas e a outras estruturas da semente. O desafio deste estudo foi padronizar um método para calcular o amido de forma customizada para essa biomassa. Esta metodologia foi confirmada com um estudo comparativo com métodos comerciais e com uma amostrapadrão. O estudo é um aspecto importante na produção de bioetanol a partir da torta de mamona. Isso é porque para avaliar o potencial de tortas de origens diferentes, é necessário determinar o teor de amido na biomassa para o cálculo do balanço de massa, bem como o rendimento do processo.


Autores: Aline Machado de Castro, Absai da Conceição Gomes, Lídia Maria Melo Santa Anna, Walber Carvalho Melo, Nei Pereira Jr.

Palavras-chave

torta de mamona, etanol, amido, amilases

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Avaliação de materiais de amostragem para análise de compostos sulfurados por detecção quimiluminescente em gás natural

Este trabalho propõe medidas de boas práticas em coleta de amostra de gás natural com a finalidade de realizar análise de compostos sulfurados em nível de mg.m-3, usando a técnica de cromatografia gasosa com detecção quimiluminescente com queimador de plasma duplo (GC-DP-SCD). Um dos objetivos foi avaliar o tempo máximo de estocagem para planejamento de realização de estudo comparativo entre laboratórios em diferentes estados do Brasil. Dentre os cilindros de coleta de gás, aqueles com tratamento Sulfinert (em suas paredes internas) apresentaram teores repetitivos para os sulfurados presentes no gás natural num período de até oito dias. Outra meta foi verificar o custo versus benefício do uso de cilindros especiais (alumínio ou cilindro de aço inertizado do tipo Sulfinert, por exemplo) comparado ao cilindro de uso rotineiro de aço inox, de custo três vezes menor. Um dos resultados foi relacionado ao volume de gás coletado, que é diretamente proporcional à garantia de repetitividade de resultados. Assim sendo, é possível usar cilindros de custo menor, desde que sejam feitos investimentos para a aquisição de cilindros quatro vezes maiores, bem como para a obtenção de maior rapidez da equipe que coleta e transporta a amostra para análise, no laboratório.


Autores: Kátia da Silva Pereira, Márcia Cristina Flores Schmidt, Júlio Carlos Afonso

Palavras-chave

gás natural, sulfurados, amostragem, cromatografia, quimiluminescência

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Determinação quantitativa da distribuição dos hidrocarbonetos em petróleos e frações pesadas por cromatografia gasosa

O conhecimento composicional do petróleo é uma tarefa desafiadora, uma vez que ele é constituído por um sem-número de componentes. Embora várias técnicas permitam que se avance nas avaliações qualitativas, há muitas dificuldades para se estabelecer quantificação. A técnica analítica adequada para a obtenção da composição detalhada dos hidrocarbonetos presentes em um petróleo é a cromatografia gasosa, porém não existem metodologias padronizadas disponíveis. E, além disso, a presença de compostos de alto peso molecular e alto ponto de ebulição prejudica o processo de separação nas colunas cromatográficas mais comuns. O presente trabalho apresenta uma nova metodologia para a determinação quantitativa da distribuição por átomo de carbono (DAC) em amostras de petróleos e suas frações pesadas, baseando-se na técnica de destilação simulada de alta temperatura.


Autores: Fátima Dutra Faria, Danielle Sant’Anna Gonçalves, Adriana Palmeiro de Vasconcelos

Palavras-chave

petróleo, cromatografia gasosa, distribuição por carbono

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Avaliação da exposição ocupacional a substâncias químicas em laboratórios de pesquisa e desenvolvimento na área petroquímica

Foi realizado estudo transversal relativo ao nível de exposição ocupacional em trabalhadores de 137 laboratórios, 30 unidades piloto e áreas de apoio, em um Centro de Pesquisas, tomando-se por base as medições ambientais do PPRA do ano de 2004. O objetivo era avaliar o risco de dano à saúde, decorrente da exposição ocupacional a agentes químicos. A etapa de reconhecimento foi desenvolvida a partir de entrevistas e dos dados secundários dos programas de segurança e saúde e abrangeu os riscos ambientais de todos os processos, instalações/equipamentos e atividades. Foram identificadas 2.738 situações de exposição a 484 substâncias químicas, sendo 246 agentes e produtos químicos e 238 misturas, com variação na pureza e concentração, encontradas em 243 postos de trabalho. A população-alvo era composta por 1.563 trabalhadores com exposição a agentes químicos, agrupados em 168 diferentes Grupos Homogêneos de Exposição (GHE) com média de 4,55 empregados por grupo. Em cada local de trabalho foram identificados, em média, 4,91 GHE e 3,73 substâncias químicas. Em relação às 2.738 situações de exposição a agentes químicos versus posto de trabalho, em 14% (382 situações) a exposição era diária; em 82,1% (2.249 situações) a frequência de utilização variava de duas a três vezes na semana e nas restantes 3,9% (107 situações) o uso era esporádico, cerca de uma vez por semana ou menos. Nove entre as dez substâncias mais frequentemente utilizadas eram hidrocarbonetos. Foram realizadas medições de 977 amostras sendo 485 amostras de substâncias químicas diversas e 492 amostras de benzeno. Do total de medições realizadas, 91,9% das avaliações e que correspondem a 92,5% dos trabalhadores que trabalham com substâncias químicas, apresentaram resultados das medições ambientais abaixo do nível de ação, configurando, portanto, exposição a baixas concentrações. A exposição à substância química é o tipo de exposição mais frequente e corresponde a 81% das situações de exposição ocupacional, nos laboratórios avaliados. Constatou-se a presença de substâncias químicas na maioria das áreas de trabalho, e a presença de uma mesma substância em vários locais, sendo comum encontrar mais de uma substância química, num mesmo local, com grande diversidade de agentes químicos e frequência de uso, pois em cada local de trabalho foram identificadas, em média, 3,73 substâncias químicas, variando de 1 a 12 e em 96,1% das situações. A exposição a uma mesma substância ocorre com intervalo máximo de três dias, sendo diária em 14% das situações e 71,5% dos agentes químicos eram usados diariamente. No grupo estudado, 59% dos trabalhadores permanecem na atividade por mais de dez anos, configurando exposição por longo tempo (crônica).


Autores: Paulo Antonio de Paiva Rebelo, Leonardo Borges Medina Coeli, Henrique Vicente Della Rosa, Elizabeth de Souza Nascimento

Palavras-chave

exposição ocupacional, avaliação de risco, grupo homogêneo de exposição, laboratórios, saúde ocupacional substâncias químicas

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