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Boletim Técnico da Petrobras

Publicação:DEZ /2010

Volume:53

Número:3

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Expediente, Apresentação e Sumário

Para consolidar o sucesso dessa iniciativa da Petrobras, em parceria com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPQ, o Prêmio Petrobras de Tecnologia apresenta trabalhos premiados e de grande valor para comunidade de ciência e tecnologia. São estudos e pesquisas que contribuem para o sucesso do desenvolvimento tecnológico dessa companhia que, hoje, é líder no setor petrolífero brasileiro e expande suas operações para estar entre as cinco maiores empresas integradas de energia, até 2020. Este número do Boletim Técnico da Petrobras (BTP) reúne alguns trabalhos do 2º e do 3º Prêmio Petrobras de Tecnologia. Os trabalhos premiados, apresentados por jovens pesquisadores das mais diversas áreas, se relacionam a vários aspectos da indústria de energia, como energias renováveis, o controle de qualidade de gasolinas automotivas utilizando Espectroscopia FT-Raman combinada com correlação 2D generalizada, de autoria de Kellen Cristina Vilhena Lima; o modelo semi–empírico de avaliação do desempenho de motores diesel consumindo gás natural, de Ricardo Hernandez Pereira; o desenvolvimento de métodos eletroanalíticos (voltametria de redissolução e eletroforese capilar) para a determinação de metais e ânions em combustíveis e derivados de petróleo, de Rodrigo Alejandro Abarza Munoz; o novo processo de separação da corrente propano/propeno usando membranas de transporte facilitado, de Liliane Damaris Pollo; a produção de biossurfactantes em biorreator assistido por processos com membranas, de Frederico de Araujo Kronemberger; a utilização do coque verde de petróleo da Petrobras em substituição parcial ao carvão mineral das misturas injetadas em altos fornos, de Agenor Medrado da Silva; a microgeração de energia elétrica (abaixo de 100kw) utilizando Turbina Tesla modificada, de Júlio César Batista. Esperamos que apreciem a leitura. Saudações, Comitê Editorial do Boletim Técnico da Petrobras.


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Controle de qualidade de gasolinas automotivas utilizando espectroscopia FT-Raman combinada com correlação 2D generalizada

Este trabalho apresenta a combinação da espectroscopia FT-Raman e Correlação 2D Generalizada como método alternativo para a realização do controle de qualidade de gasolinas automotivas, diretamente nos postos de combustível e/ou em linhas de produção. As curvas de calibração obtidas podem ser usadas não somente para identificar a adulteração, mas também para quantificar o teor de adulterante na gasolina automotiva. Por ser uma técnica flexível, viabiliza a criação de um padrão específico para cada distribuidora, ou até mesmo para cada nova produção de gasolina, na refinaria. Esta nova metodologia se apresenta como método geral de análise, independente da mistura a ser analisada e de seus adulterantes, podendo ser aplicada  no estudo da qualidade e adulteração em uma infinidade de sistemas, tais como óleos combustíveis, biodiesel, lubrificantes etc., com repercussão no meio-ambiente.


Autores: Kellen Cristina Vilhena Lima, Josué Mendes Filho

Palavras-chave

adulteração, gasolina automotiva, espectroscopia FT-Raman, correlação 2D generalizada

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Modelo semi–empírico para avaliação do desempenho de motores Diesel consumindo gás natural

Medidas do desempenho de quatro diferentes motores, todos operando no modo bicombustível Diesel/gás natural, foram realizadas em dinamômetro de bancada. Selecionaram-se os motores a ensaiar por suas características construtivas e operacionais, representativas das distintas aplicações dos motores Diesel (cilindrada, faixa de rotação, uso ou não da turbo-alimentação e arrefecimento do ar de combustão). Obtiveram-se pontos experimentais por amplas faixas dos parâmetros com influência sobre o desempenho de motores. Variou-se a razão de substituição de Diesel por gás natural, de modo a levantar as regiões por onde a operação bicombustível é possível. Embora o foco do trabalho esteja sobre o desempenho, também se tomaram dados relativos às emissões de poluentes particulados, tanto durante a operação Diesel original quanto para a de bicombustível. Os resultados indicam que, por grande parte dos campos de funcionamento dos motores ensaiados, apenas parte do gás efetivamente queima. Os dados experimentais foram empregados na proposta de correlações empíricas a serem utilizadas na estimativa do desempenho de motores, originalmente Diesel, quando operando no modo bicombustível. Tais correlações foram utilizadas na conversão à operação Diesel/gás natural de três diferentes grupos geradores de eletricidade (motores de 212, 535 e 1.570hp).


Autores: Ricardo Hernandez Pereira, Carlos Valois Maciel Braga, Sergio Leal Braga

Palavras-chave

motores, Diesel, gás natural, geração termelétrica, combustão

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Desenvolvimento de métodos eletroanalíticos (análise por redissolução e eletroforese capilar) para a determinação de íons inorgânicos em combustíveis e derivados de petróleo

Nos processos que envolvem a queima de combustíveis, diversos íons e moléculas são emitidos à atmosfera. Estes alcançam o sistema respiratório humano, depositam-se sobre plantas, alimentos, aquíferos e materiais particulados suspensos, que por sua vez são arrastados pela chuva e conduzidos aos mananciais de abastecimento. Seres humanos, animais e plantas absorvem parte destes íons, que apresentam elevada capacidade de bioacumulação. Paralelamente, íons inorgânicos em combustíveis causam a corrosão de peças e componentes do motor que pode estar relacionada com a emissão de metais à atmosfera. Sob elevadas temperaturas e pressões, tais íons podem catalisar a geração de radicais altamente reativos que, em contato com outras espécies orgânicas, irão produzir novos compostos na atmosfera, muitas das quais com elevado poder carcinogênico. Desta forma, o desenvolvimento de metodologias rápidas e simples para monitorar o conteúdo de metais e outras espécies em combustíveis fósseis e produtos derivados, assim como em combustíveis renováveis, é da maior importância para conhecer os produtos emitidos durante a sua combustão e gerenciar sua adequada utilização. Neste trabalho, é apresentado um conjunto de metodologias analíticas desenvolvidas para o controle de qualidade de álcool combustível, óleo diesel, óleo lubrificante e petróleo, empregando instrumentação e materiais simples e de baixo custo. De acordo com a matriz da amostra e os elementos de interesse, diferentes procedimentos de preparo de amostra foram avaliados, incluindo decomposição em forno de microondas, extração assistida por banho de ultrassom, assim como simples diluição da amostra. Duas técnicas eletroanalíticas foram empregadas: a análise por redissolução para a determinação de metais-traço em álcool combustível, óleo diesel, óleo lubrificante e petróleo, e a eletroforese capilar para o monitoramento de cátions e ânions inorgânicos em álcool combustível.


Autores: Rodrigo Alejandro, Abarza Muñoz, Lúcio Angnes

Palavras-chave

metais, íons inorgânicos, ultrassom, análise por redissolução, eletroforese capilar, combustíveis e petróleo

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Novo processo de separação da corrente propano/propeno usando membranas de transporte facilitado

A separação de propeno a partir da mistura propano/propeno é de grande interesse para a indústria petroquímica, pois este insumo possui alto valor agregado e é utilizado para a manufatura de diversos polímeros e compostos, principalmente na fabricação de polipropileno. Atualmente, o processo mais utilizado para esta separação é a destilação, que consome grandes quantidades de energia, devido principalmente às propriedades semelhantes destes gases. Neste contexto, os processos de separação por membranas de transporte facilitado (MTF) se mostram uma eficiente alternativa, uma vez que a separação de gases ocorre sem mudança de fase, reduzindo significativamente o consumo de energia. As MTF contêm agentes transportadores que promovem o transporte específico da olefina através da membrana. Por ser uma tecnologia recente, o emprego de agentes transportadores adequados apresenta uma ampla frente de investigações. O principal objetivo deste trabalho é a síntese e caracterização de membranas poliméricas contendo diferentes agentes transportadores para a separação da mistura propano/propeno. Foram sintetizadas membranas poliméricas à base de poliuretano contendo sais de prata (AgCF3SO3 e AgSbF6) e sais de cobre (CuCF3SO3), como agentes transportadores. As membranas foram caracterizadas por diferentes técnicas e os resultados permitiram concluir que as membranas contendo sais de prata apresentam as melhores características para a utilização na separação da mistura propano/propeno. A seletividade ideal da membrana, contendo 20%m/m de AgCF3SO3, foi cinco vezes superior à seletividade da membrana sem o agente transportador, comprovando o comportamento de transporte facilitado.


Autores: Liliane Damaris Pollo, Alberto Cláudio Habert, Cristiano Piacsek Borges

Palavras-chave

separação de gases, transporte facilitado, separação propano/propeno

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Produção de biossurfactantes em biorreator assistido por processos com membranas

Os surfactantes sintetizados quimicamente são extensamente usados nas indústrias farmacêutica, alimentícia e de petróleo. Entretanto, com as vantagens de biodegradabilidade e de produção em substratos renováveis, as moléculas tensoativas produzidas por micro-organismos, os biossurfactantes, podem eventualmente substituí-los. Até hoje, o uso de biossurfactantes está limitado a algumas aplicações específicas, já que não são economicamente competitivos. Há a necessidade de se aprimorar a tecnologia dos processos fermentativos para a ampliação de escala e a redução dos custos de produção. A maior parte dos biossurfactantes estudados é produzida por micro-organismos aeróbios. A principal dificuldade encontrada nessas fermentações é a formação excessiva de espuma, decorrente da injeção de ar no vaso. Para contornar este problema, um contactor de membrana pode ser utilizado para a transferência não dispersiva de oxigênio da fase gasosa para a líquida. O principal objetivo deste trabalho foi a produção de biossurfactantes do tipo ramnolipídeo a partir de uma cepa de Pseudomonas aeruginosa (PA1), isolada em poços de petróleo. Essa produção foi realizada com o uso de um contactor de membranas na forma de fibras-ocas para a oxigenação do meio de cultivo. Os resultados descritos no trabalho indicam que é viável economicamente a produção, em larga escala, deste biossurfactante.


Autores: Frederico de Araujo Kronemberger, Denise Maria Guimarães Freire, Cristiano Piacsek Borges

Palavras-chave

biossurfactantes, oxigenação, biorreatores, membranas

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Utilização do coque verde de petróleo da Petrobras em substituição parcial ao carvão mineral das misturas injetadas em altos fornos

O coque verde de petróleo (CVP), produzido pela Petrobras, é um combustível rico em carbono e praticamente isento de cinzas, com baixo teor de enxofre, sendo apropriado para consumo em alto forno em substituição ao coque metalúrgico. O CVP foi testado no simulador de queima construído num centro de pesquisas em Volta Redonda e apresentou baixa eficiência de queima devido ao baixo teor de matérias voláteis e elevada taxa de substituição pelo teor de carbono. Os testes em escala industrial foram realizados em altos fornos nas misturas de carvões com a participação do CVP da Petrobras com até 50%, valor este nunca praticado em siderurgia. A injeção das misturas de carvões (PCI) com a participação de CVP, não produziram efeitos colaterais negativos nos sistemas de moagem, transporte pneumático e processo operacional em altos fornos. No processo de queima das misturas no interior do em altos forno, os resultados mostraram uma diminuição no consumo de combustíveis, onde observou-se uma redução significativa no consumo do coque metalúrgico. Os testes em escala industrial das misturas com a participação do CVP não atingiram o limite máximo previsto de 70%, devido ao término deste material, sendo necessário retornar com as misturas de carvões padrão.


Autores: Agenor Medrado da Silva, Swami Botelho Medrado, Sebastião Jorge Xavier Noblat, João Andrade de Carvalho Júnior

Palavras-chave

coque verde de petróleo, carvão mineral, alto forno, coque

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Microgeração de energia elétrica (Abaixo de 100 kW) utilizando turbina Tesla modificada

Este trabalho desenvolve um sistema para gerar energia elétrica na forma mais econômica: caldeira mais turbina, na faixa até 100 kW, para ocupar um nicho de mercado no qual os sistemas a vapor existentes não são economicamente viáveis. Utiliza a turbina Tesla, cujo custo de produção é baixíssimo e é apropriada para esta faixa. A turbina Tesla utilizada consiste numa inovação, pois foi modificada para fornecer maior torque, superando esta deficiência que era encontrada na turbina Tesla original. Não possui pás, podendo operar com vapor saturado produzido por caldeira movida com biomassa, gás, biodiesel, etc. A microgeração utiliza combustível disponível localmente e é consumida no próprio local. Pode levar energia a milhões de brasileiros no campo, onde se dispõe de algum tipo de biomassa. Apesar do baixo custo da turbina Tesla, pois é compacta e não possui peças móveis, e de suas incontáveis possibilidades de aplicação, não há na literatura equacionamento que permita projetá-la, nem tampouco aplicações comerciais, devido ao baixo torque e eficiência obtidos nos protótipos fabricados desde 1910. Deste trabalho resultou o equacionamento da turbina Tesla e de protótipos com alto torque e eficiência (patente requerida). Foi criado também um protótipo do sistema para gerar energia elétrica com caldeira e gerador elétrico.


Autores: Júlio César Batista, João Andrade de Carvalho Júnior

Palavras-chave

turbina Tesla, turbina a vapor, microgeração

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