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Boletim Técnico da Petrobras

Publicação:DEZ /2008

Volume:51

Número:3

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Expediente, Apresentação e Sumário

O Prêmio Petrobras de Tecnologia é uma iniciativa desenvolvida em parceria com o CNPQ e tem como objetivo fomentar o envolvimento da comunidade de ciência e tecnologia nos temas tecnológicos mais relevantes para a empresa e reconhecer a contribuição acadêmica para o nosso desenvolvimento tecnológico. Este número do Boletim Técnico da Petrobras (BTP) publica alguns trabalhos do 1º Prêmio Petrobras de Tecnologia. Os trabalhos premiados se relacionam a vários aspectos da indústria de energia, desde a área de tecnologia de materiais, como a avaliação de microestruturas e a resistência à corrosão em petróleo pesado, de autoria de Cleiton Carvalho Silva; o método de reparo de dutos com perda de espessura externa, de Marco Antonio Perez Rosas; o desenvolvimento de materiais carbonosos ativados a partir de coque de petróleo, de Manoel Orlando Alvarez Méndez; ou a metodologia de modelagem do comportamento estrutural de misturas asfálticas, de Flávio Vasconcelos de Souza; até a área de energias renováveis, como o desenvolvimento de equipamento para fabricação de células solares fotovoltaicas de filmes finos de telureto de cádmio (CdTe), de Wagner Anacleto Pinheiro; passando pela área de meio ambiente, com o desenvolvimento de modelo para predição de dispersão de gás na atmosfera, em virtude de vazamento em dutos submarinos pressurizados para mitigação de riscos, de Fabio Coimbra Moreira de Macedo Soares. Comitê Editorial do Boletim técnico da Petrobras.


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Avaliação da resistência à corrosão causada por petróleo pesado em chapas soldadas utilizadas em “linings” de torres de destilação

O presente trabalho avaliou as microestruturas e a resistência à corrosão em petróleo pesado, de juntas soldadas dos aços inoxidáveis AISI 316L, 410S e 444, utilizando o eletrodo AWS E309MoL-16. Chapas dos referidos aços foram soldadas empregando três níveis de energia (6, 9 e 12kJ/cm). Corpos de prova foram extraídos das chapas soldadas e tratados, termicamente, nas temperaturas de 200 e 300°C, imerso em petróleo pesado. Empregaram-se as técnicas de microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de energia dispersiva de raio-x (EDX) para avaliação da microestrutura, bem como para a caracterização da superfície e a identificação dos produtos da corrosão. Conclui-se que o ciclo térmico de soldagem é suficiente para causar alterações metalúrgicas na região da zona afetada pelo calor (ZAC), tornando a região mais susceptível à corrosão. Verificou-se, também, que a taxa de corrosão varia de acordo com os parâmetros de soldagem empregados.


Autores: Cleiton Carvalho Silva, Jesualdo Pereira Faria, Hosiberto Batista de Sant’Ana

Palavras-chave

aços inoxidáveis, corrosão, petróleo

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Análise do desempenho de um reparo em duto corroído utilizando multicamadas metálicas coladas

Um novo método para o reparo de dutos com perda de espessura externa esta sendo desenvolvido na PUC-Rio. O reparo consiste na utilização de camadas metálicas coladas ao duto com adesivo epoxi, o qual tem a vantagem de ser facilmente aplicável, prescinde de soldagem, e apresenta modulo elasticidade alto, o que permite uma redução na deformação total presente na região do defeito. Neste trabalho, comprova-se a eficácia da nova técnica de reparo usando multicamadas metálicas coladas, mostrando que com um dimensionamento correto, a região reparada consegue suportar pressões superiores as suportadas por um duto sem defeito.


Autores: Marco Antonio Pérez Rosas, José Luiz de França Freire, Ronaldo Domingues Vieira, Joanes Silva Dias, Julio Cesar Galvão Grion, Leonardo Ori Lima, Nelson Fernandes Soares Júnior

Palavras-chave

reparo, duto, perda de espessura, corrosão, teste hidrostático, extensometria, elementos finitos

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Síntese de materiais carbonosos ativados a partir de coque de petróleo

Materiais carbonosos ativados (MCA) apresentam elevada área superficial específica e elevado volume de poros em sua matriz carbonosa, sendo capazes de adsorver moléculas tanto na fase líquida quanto gasosa. Os principais processos de produção de MCA empregam como matéria-prima precursores de elevado teor de carbono. O coque de petróleo (CP), resíduo com alto teor de carbono fixo e baixo teor de cinzas, com estrutura praticamente amorfa, possui pouco valor comercial, sendo considerado um resíduo problemático em termos ambientais e comerciais, o que torna atrativa sua utilização para a produção de MCAs. O objetivo deste trabalho é analisar a produção de MCAs a partir de CP proveniente da unidade de coqueamento da Refinaria de Paulínia (Replan/Petrobras), avaliando as influências dos parâmetros de processo na qualidade dos CAs tais como: concentração de agente ativante, tempo de ativação, temperatura de ativação e granulometria do coque de petróleo. Os resultados indicaram que mudanças nestes parâmetros de processo provocam alterações estruturais na rede porosa do MCA obtido, permitindo obter áreas superficiais de até 2.500m2.g-1 com estreitas distribuições de tamanho de poros e com características de peneiras moleculares.


Autores: Manoel Orlando Alvarez Méndez, Antonio Carlos Luz Lisboa, Aparecido dos Reis Coutinh

Palavras-chave

coque de petróleo, ativação química, adsorção, peneiras moleculares de carbono

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Programa computacional como ferramenta de auxílio no desenvolvimento de novos produtos asfálticos

O uso de materiais compósitos em aplicações estruturais tem crescido de forma significativa nos últimos anos, destacando-se as aplicações nas engenharias aeroespacial, biomédica, civil, mecânica e de petróleo. Isto deve-se ao fato de que os materiais compósitos podem oferecer características estruturais ótimas para determinadas aplicações que seus constituintes não oferecem individualmente. Os ligantes modificados e as misturas asfálticas são exemplos de materiais compósitos. Dessa forma, para se otimizar o desempenho destes produtos asfálticos, é necessário o uso de metodologias capazes de reter o máximo de informações sobre suas microestruturas de modo que o projetista possa determinar as frações e distribuições ótimas dos seus constituintes para cada tipo de aplicação. Uma metodologia que vem sendo bastante usada na comunidade científica para análise de compósitos é a chamada modelagem multiescala. O objetivo do presente trabalho é modelar o comportamento estrutural de misturas asfálticas usando um programa computacional multiescala e mostrar como esse programa pode ser empregado na melhoria da qualidade e no desenvolvimento de novos produtos asfálticos. O programa foi utilizado na simulação do ensaio de compressão diametral em uma mistura asfáltica e seus resultados mostraram-se satisfatórios quando comparados com resultados obtidos experimentalmente.


Autores: Flávio Vasconcelos de Souza, Jorge Barbosa Soares

Palavras-chave

materiais asfálticos, modelos multiescala, rincamento, viscoelasticidade, modelagem computacional

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Construção de um equipamento de sublimação em espaço reduzido para fabricação de células solares de filme fino de baixo custo

Um equipamento de sublimação em espaço reduzido (close spaced sublimation – CSS) foi construído no Laboratório de Filmes Finos do Instituto Militar de Engenharia (IME) com o objetivo de fabricar células solares fotovoltaicas de filmes finos de telureto de cádmio (CdTe). A principal característica dessa técnica é a pequena distância fonte-substrato (da ordem de milímetros) e pressões de deposição na faixa do médio a baixo vácuo, o que propicia a produção de filmes finos com altas taxas de deposição e permite que temperaturas de substrato tão altas como 650oC sejam utilizadas. Foram realizadas deposições de CdTe sobre substratos de vidro/óxido de estanho-índio (indium-tin oxide – ITO), com a distância fontesubstrato de 2,7mm e pressão do sistema de 10 Torr de argônio. As temperaturas da fonte e do substrato foram variadas na faixa de 650 a 750oC e 500 a 650oC, respectivamente. As altas taxas de deposição juntamente com filmes de grandes tamanhos de grão (da ordem de 2μm) obtidos por essa técnica tornam-na adequadas para a obtenção de células solares de baixo custo.


Autores: Wagner Anacleto Pinheiro, Leila Rosa de Oliveira Cruz, Carlos Luiz Ferreira

Palavras-chave

sublimação em espaço reduzido, filmes finos, telueto de cádmio, células solares

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Dispersão atmosférica de gás natural por ruptura em duto submarino pressurizado e valvulado

É apresentada uma abordagem simplificada ao problema de dispersão atmosférica em regime transiente de gás natural liberado acidentalmente no oceano, ocasionado por vazamentos em dutos submarinos pressurizados. O modelo tem como nobjetivo estimar a distribuição espacial transiente de concentração de gás na atmosfera para subseqüente análise de risco. Neste cenário, válvulas de bloqueio são usadas para isolar, rapidamente, o trecho danificado da linha (shutdown da tubulação) de gás. A análise contempla o comportamento transiente do inventário remanescente no interior dos dutos mediante modelo de liberação sob vazamento, e o efeito subseqüente na atmosfera circunvizinha ao epicentro de liberação. Também são formulados cenários com ocorrências de várias rupturas, sincronizadas ou não, com distribuição espacial conhecida. O modelo espaçotemporal de dispersão atmosférica empregado baseia-se na resolução da equação tridimensional da difusão sob turbulência em domínios semi-infinitos. O modelo inclui recursos apropriados para lidar com: (i) ampla gama de condições atmosféricas; (ii) diferentes velocidades do vento; (iii) condições transientes em que o gás é liberado para a atmosfera (isto é, vazão, pressão e temperatura); (iv) diversas profundidades de emissão; (v) configuração multifontes de liberação. Neste trabalho foi desenvolvida ferramenta de simulação em ambiente MATLAB para análise de cenários de dispersão transiente de gás na atmosfera. No caso de rupturas em linhas submarinas de gás, essa ferramenta é útil para determinar as condições de risco máximo em plataformas de produção situadas próximo à ocorrência, assim como o impacto da localização das válvulas de bloqueio no comportamento transiente de liberação.


Autores: Fabio Coimbra Moreira de Macedo Soares, José Luiz de Medeiros, Ofélia de Queiroz Fernandes Araújo

Palavras-chave

dispersão atmosférica, análise de risco, equação da difusão, poluição atmosférica

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