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Universidade Jean Piaget de Angola
MONOGRAFIA
“ANÁLISE DA QUALIDADE DA GASOLINA COMERCIALIZADA
EM LUANDA POR AFERIÇÃO DE PARÂMETROS FÍSICO-
QUÍMICOS”
Estudante: Pedro Alione Miguel José
Licenciatura: Engenharia de Petróleos
Opção: Refinação em Petróleos
Orientador: Dr. Pedro Guilherme
Viana, Fevereiro de 2012
Universidade Jean Piaget de Angola
MONOGRAFIA
“ANÁLISE DA QUALIDADE DA GASOLINA COMERCIALIZADA
EM LUANDA POR AFERIÇÃO DE PARÂMETROS FÍSICO-
QUÍMICOS”
Pedro Alione Miguel José
Engenharia de Petróleos
Engenharia de Refinação em Petróleos
Monografia realizada na Universidade Jean Piaget no período de Junho de 2011 a
Fevereiro de 2012
EPÍGRAFE
“Qualidade é um conceito subjectivo, porém, mensurável”
--Desconhecido
DEDICATÓRIA
Aos meus pais, Diambo Zola José e Paulina Miguel. Porque dedicaram os últimos
18 anos de sua vida na minha formação. E este trabalho é o auge de todo o esforço que
realizaram. A ti, meu Pai! A ti, minha Mãe!.
AGRADECIMENTOS
A Deus por seu Filho Jesus Cristo, Poder de onde emana a minha vida, sabedoria,
força e inteligência.
Aos meus Pais pelo carinho, dedicação, paciência, sabedoria e apoio financeiro.
Aos meus tios, Marcelo e Gomes pelo apoio e suporte.
À minha futura esposa Kátia, pela presença e companhia que asseguraram toda a
minha motivação académica.
Aos meus amigos e irmãos, pelo apoio directo e indirecto, Ambrósio José, Mário
Santiago, Lukombo Eduardo, Edmundo Receado, Nazyh Caetano, Jacinto, Figueira,
Emiliano Massaki, Miguel Eduardo, Morais Cassoma, João Domingos e Valter Lameira.
Ao Tutor Dr. Pedro Guilherme, pela sábia direcção, pelas correções e por toda a
disponibilidade concedida durante a elaboração deste trabalho.
À Universidade Jean Piaget por essa magna oportunidade de apresentar à sociedade
académica angolana este trabalho que será de grande valia como de facto creio.
Obrigado!
ÍNDICE GERAL
EPÍGRAFE i
DEDICATÓRIA ii
AGRADECIMENTOS iii
ÍNDICE GERAL iv
SIGLÁRIO i
RESUMO ii
ABSTRACT iii
INTRODUÇÃO 1
CAPÍTULO 1: QUADRO TEÓRICO 4
1.1 . A Gasolina 51.1.1. Introdução à Gasolina 51.1.2. Composição da Gasolina 6
1.2 . Especificações da Gasolina 61.2.1. Cor 71.2.2. Partículas em Suspensão 71.2.3. Tensão de vapor 71.2.4. Destilação 81.2.5. Densidade 111.2.6. Teor em gomas 121.2.7. Índice de Octano: MON, RON 131.2.8. Período de Indução 151.2.9. Teor em enxofre 161.2.10. Corrosão à Lâmina de Cobre 16
1.3 . Formulação de uma Gasolina 171.3.1. Desisopentanização 201.3.2. Reforming Catalítico 211.3.3. F.C.C. “Fluid Catalytic Cracking” 231.3.4. Alquilação 251.3.5. Isomerização 271.3.6. Polimerização 301.3.7. Coquefacção 30
1.4 . Percentagem de Hidrocarbonetos em função dos vários componentes 311.5 . Cálculos na formulação de um gasolina 31
1.5.1. Tensão de vapor Reid (RVP) 321.5.2. Número de octano 34
1.6 . Gasolina em Angola 351.6.1. História da gasolina em Angola (SONANGOL, 2005) 351.6.2. Normas e especificações para a gasolina em Angola 361.6.3. Tipos de gasolina. Fim da gasolina adictivada 381.6.4. Importação e exportação de gasolina em Angola 38
CAPÍTULO 2: QUADRO PRÁTICO 42
2.1 . Materiais e Métodos 43
2.1.1. Gasolina 432.1.2. Locais e Condições de Recolha 432.1.3. Inquérito aos automobilistas 442.1.4. Caracterização das amostras de gasolina 462.1.5. Procedimentos 46
2.2 . Resultados e Discussões 502.2.1. Ensaios de aspecto 512.2.2. Ensaios de densidade 562.2.3. Corrosão à lâmina de cobre 622.2.4. Ensaios de destilação 642.2.5. Síntese dos Resultados 752.2.6. Inquérito 79
CONCLUSÕES 80
RECOMENDAÇÕES 81
BIBLIOGRAFIA 82
ÍNDICE DE FÍGURAS
Figura 1 - Curva de destilação da Gasolina e sua interpretação prática 9Figura 2 - Fenómeno de Tampões de Vapor no circuito de alimentação 10Figura 3 - Nível da gasolina na cuba 12Figura 4 - Fases de Funcionamento da distribuição da mistura explosiva 12Figura 5 - Fenómenos de combustão nos motores por ignição 14Figura 6 - Padrões de comparação da coloração da Lâmina de Cobre 17Figura 7 - Correntes utilizadas no blending da Gasolina 19Figura 8 - Esquema Processual do Fraccionamento da Gasolina SR 20Figura 9 - Esquema Processual do Reforming Catalítico 22Figura 10 - Esquema Processual do F.C.C 24Figura 11 - Esquema Processual da Alquilação 27Figura 12 - Esquema Processual de uma Isomerização a Vapor 29Figura 13 - Percentagem de Gasolina produzida pela Refinaria de Luanda 39Figura 14 - Toneladas Métricas de derivados de Petróleo consumidas durante 1º semestre de 2011 em
Angola 39Figura 15 - Toneladas Métricas de derivados de Petróleo Importados (1º Semestre 2011) 40Figura 16 - Percentagem de gasolina importada e produzida pelo país (1º semestre de 2011) 41Figura 17 - Cota de postos de abastecimento 41Figura 18 - Aspecto das Amostras (à esquerda, recipiente contendo o destilado, amostra A, B,
C ... K) 51Figura 19 - Destilado e o Resíduo 53Figura 20 – Amostra e seu destilado 53Figura 21 - Variação da Coloração em função o volume de destilação 54Figura 22 – Amostra, destilado e seu consequente resíduo 54Figura 23 - Mudança de cor das amostras após 19 dias de armazenamento 55Figura 24 - Densidades das Amostra 61Figura 25 – Ligeira descoloração da lâmina de cobre 63Figura 26 - Curva dos limites máximos para os volumes recuperados a cada temperatura, estabelecida
pelo Ministério dos Petróleos. 64Figura 27 - Ponto Inicial de Destilação das amostras 66Figura 28 - Relação entre o Ponto Inicial e o Ponto 10% recuperado de Destilação das amostras
66Figura 29 - Limites de temperatura para o ponto 10% recuperado das amostras na Destilação67Figura 30 - Ponto 50% evaporado das amostras 69Figura 31 - Limites para o Ponto 50% recuperado 69Figura 32 - Limites para o Ponto 90% recuperado das amostras 71Figura 33 - Valores para o ponto 90% recuperado nas amostras 72Figura 34 - Relação do ponto 90% e o ponto Final 73Figura 35 - Valores do teor em resíduo das amostras e o valor limite máximo 74Figura 36 - Gráfico do nível de qualidade das amostras 79Figura 36 - Nível de Satisfação sobre a economia da gasolina 80Figura 37 – Índice de consumidores com problemas na viatura relacionadas ao Combustível 80
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 - Condições de ensaio na determinação do Índice de Octano num motor CFR 15
Tabela 2 - Propriedades típicas de uma Gasolina Reformada 23
Tabela 3 - Propriedades típicas de uma gasolina F.C.C 25
Tabela 4 – Comparação alquilado e os outros componentes da Gasolina 25
Tabela 5 – Propriedades Típicas das Parafinas isomerizadas 29
Tabela 6 – Composição Típica de hidrocarbonetos nos componentes de Gasolina 31
Tabela 7 – Exemplo: dados de componentes para o blending de uma Gasolina 32
Tabela 8 – Exemplo: dados de componentes para cálculo do Blending (Método Chevron)
34
Tabela 9 – Exemplo: dados de componentes para o Blending (Índice de Octano) 35
Tabela 10 - Especificação do Ministério dos Petróleos para a Gasolina SUPER em Angola
37
Tabela 11 – Especificações técnicas do aparelho FIBROMAN 45
Tabela 12 – Especificações Técnicas do PRECISTERM 45
Tabela 13 – Detalhes das amostras (data, local e empresa distribuidora) 50
Tabela 14 - Analise visual da cor, cheiro e partículas 52
Tabela 15 - Resultados das pesagens das amostras 56
Tabela 16 – Valores da densidade das amostras 60
Tabela 17 – Resultados dos testes de corrosão à lâmina de cobre 63
Tabela 18 – Valores referentes à temperatura média obtida para cada amostra 65
Tabela 19 – Valores do volume recuperado das amostras, seu resíduo e perdas 65
SIGLÁRIO
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASTM – American Society for Testing and Materials
BBL –Barrels
BPCD—Barrels Per Calendar Day
BPD—Barrel per Day (Barril por dia)
F.C.C – Fluid Catalic Cracking (Craqueamento Catalítico Fluído)
IAD – Índice de Anti-Detonante
IPA –Instituto Português de Acreditação
LPG –liquefied petroleum gas (Gás Liquefeito do Petróleo)
MMT –Methylcyclopentandienyl Manganese Tricarbony
MON – Motor Octane Number (Índice de Octano “Motor”)
MW – Molecular Weight (“Peso Molecular”)
NBR – Norma Brasileira da Associação Brasileira de Normas Técnicas
NF – French Norm (“Norma Francesa”)
PSIA – Pounds Per Square Inch Absolute (Libras Por Polegada Quadrada Absoluta)
PSIG – Pounds Per Square Inch Gauge – Libras Por Polegada Quadrada Manométrica
RON – Research Octane Number (índice de Octano “Research”)
RPM – Rotações por Minutos
RVP – Reid Vapor Pressure (Tensão de Vapor Reid)
SR – Straight Run (“Corte direito”)
TON/ANO – Toneladas no ano
i
RESUMO
Analisaram-se várias amostras recolhidas em diversos postos de abastecimento
localizados nas mais diversas partes de Luanda com o fim de aferir os seus parâmetros
físicos-químicos através de análises nos laboratórios da Universidade Jean Piaget com o
grande objectivo de mensurar a sua qualidade e discutir a aplicabilidade das normas
vigentes do Ministério dos Petróleos à realidade do País.
Palavras-Chaves: gasolina, combustível, qualidade, análise, laboratório, normas,
especificações, Sonangol, Refinaria, ensaios, Luanda, Blending, motor.
CAPÍTULO 1:
ii
ABSTRACT
Were analyzed several samples from various supply stations located in various
parts of the capital – Luanda, in order to assess their physical-chemical parameters through
analysis in the laboratories of the University Jean Piaget with the ultimate goal of
measuring the quality and discuss the applicability of rules of the Oil Ministry to the reality
of the country.
Key Words: gasoline, fuel, quality, analysis, laboratory, standards, specifications,
Sonangol, Refining, essays, Luanda, Blending, motor.
iii
INTRODUÇÃO
A necessidade de uma cómoda e rápida deslocação deu origem ao surgimento dos
automóveis. Os automóveis foram se aperfeiçoando ao longo do tempo, criaram-se
motores potentes que convertiam energia calorífica em energia cinética. Desde os
primeiros motores a vapor até aos potentes motores actuais, a busca por viajar rápido, com
comodidade e, sobretudo, com um mínimo de esforço para os viajantes e um máximo de
segurança sempre estiveram presente.
A transição de motores a vapor – que queimavam o combustível fora dos cilindros
– para motores de combustão interna, originou a busca por um combustível que fosse
eficaz e respondesse às exigências do motor. A princípio, utilizava-se uma mistura de ar e
de gás de iluminação. Porém, no início do século XX, com a popularização dos automóveis
ampliou-se ainda mais a demanda internacional por combustíveis de alto desempenho,
dessa forma os combustíveis fosseis passarem a ser fonte de obtenção da gasolina.
Porém, o uso da gasolina como combustível em motores de combustão interna tem
sérias implicações ambientais. A queima de um combustível fóssil é sempre acompanhada
de libertação de CO2 e H2O, sendo o CO2 um dos gases responsáveis pelo efeito estufa.
Algumas impurezas de enxofre e de nitrogénio presentes na gasolina e partículas sólidas,
também contribuem para o efeito de estufa.
A gasolina é também amplamente utilizada para produção de corrente eléctrica.
Motores capazes de converter a energia calorífica presente na gasolina em energia
eléctrica, são largamente utilizados em regiões ou países onde há défices de produção e
distribuição de energia eléctrica.
Objectivo Geral
Este trabalho tem como objectivo geral, analisar a qualidade da gasolina
comercializada na região de Luanda.
Objectivos Específicos
Aferir a conformidade dos parâmetros como aspecto, densidade, composição
fraccionária, corrosibilidade, e tempo de armazenamento da gasolina que é comercializada
na região de Luanda em relação às especificações do Ministério dos Petróleos.
1
Inquerir acerca do grau de satisfação dos consumidores relativamente à qualidade
da gasolina.
Justificação do Tema
Quase todas as organizações de padronização (ABNT, NF, NE, IPA, e outras)
recorrem à formulação de especificações e normas para a produção e comercialização da
gasolina. A formulação de especificações visa prevenir os efeitos nocivos do uso de
gasolina de má qualidade e os consequentes danos ao meio-ambiente.
O funcionamento dos motores é determinado pela qualidade dos combustíveis
(SONANGOL, 2005, pag.8). A durabilidade do motor, bem como a perfeição durante o
seu funcionamento são, em parte, condicionadas pela qualidade do combustível utilizado.
Por estas razões, são indispensáveis análises para o controlo da qualidade da gasolina. Com
o controlo de qualidade afere-se a capacidade de um determinado combustível responder às
exigências do motor, durante as viagens, em termos de potência, economia, desempenho
do motor no arranque a frio ou a quente, e também a acessibilidade em termos de preço.
Outros parâmetros como: o rápido aquecimento, bom desempenho no momento da
aceleração, resistência a detonação, agressão aos componentes do motor (corrosão),
oxidação, fácil evaporação, emissões que danificam o sistema de admissão, formação de
depósitos no sistema de alimentação e emissão de compostos sulfurosos, são diretamente
influenciados pela qualidade da gasolina.
O Ministério dos Petróleos (MINPET) é o órgão do Governo que estabelece as
normas técnicas para a comercialização da gasolina no território Nacional.
No artigo 23º do decreto-lei nº 37/00 de 6 de Outubro do Conselho de Ministros
referente a esta matéria é especificado o seguinte:
"As distribuidoras autorizadas deverão obedecer, no que respeita à qualidade dos
produtos a distribuir e comercializar, às especificações técnicas constantes em normas
dimanadas do Ministério dos Petróleos ou, quando estas não existam, às especificações
técnicas internacionais apropriadas e em uso no exercício das atividades, tendo em conta
critérios de eficiência técnica e económica e a defesa do ambiente."
2
Portanto, o Ministério dos Petróleos de Angola estabelece os critérios,
especificações e normas que devem ser observadas durante a comercialização dos
combustíveis consumidos no território nacional. Estes decretos têm como finalidade
minimizar o impacto negativo do consumo de derivados do petróleo (incluindo a gasolina)
sobre o meio-ambiente (Decreto nº54/08/16-04-2008 do Diário da República de Quarta-
Feira, 16 de Abril de 2008) e oferecer ao consumidor, o combustível adequado às suas
necessidades.
Importância do Tema
A importância teórica desta investigação assenta nas informações que este tema
disporá aos estudantes e à sociedade sobre a gasolina comercializada em Luanda. Podendo
ainda, este trabalho constituir base para outras investigações em torno da gasolina
comercializada em Angola.
3
CAPÍTULO 1: QUADRO TEÓRICO
4
1.1 . A Gasolina
1.1.1. Introdução à Gasolina
A busca por fontes de energia sempre esteve ligada a sobrevivência do homem no
transcurso da história da humanidade; desde a madeira até às modernas fontes de energia –
fontes nucleares. Na época Pré-histórica, o homem usou a lenha para calefacção,
confeccionar alimentos e inclusive para afugentar animais ferozes.
Com a revolução industrial, surgiram novas tecnologias, a produção em alta escala,
e consequentemente, a necessidade de combustíveis que satisfizessem a grande demanda
de energia que requeria a era de industrialização então iniciada.
À princípio, nos séculos XVII – XIX utilizou-se o carvão mineral para mover os
motores a vapor, porém, é no século XX com a popularização do uso de automóveis com
motores de combustão interna, que a procura de um combustível de alto desempenho se
tornou importante para muitos governos e indústrias. Refira-se que no início do século XX,
os combustíveis fósseis eram apenas utilizados para obter querosene e só mais tarde, para
obtenção de gasolina. A Segunda Guerra Mundial aumentou grandemente a necessidade de
consumo de combustíveis daí que se tenha dado origem a gasolina.
Por definição, a gasolina é um combustível líquido constituído basicamente por
hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtos oxigenados, compostos de
nitrogénio e enxofre. A gasolina é o corte que vem imediatamente antes do corte do
Gasóleo, deste modo, possui hidrocarbonetos mais leves dos que os que constituem o
gasóleo. A gasolina representa a faixa de destilação do petróleo bruto desde 30°C a 220°C.
Faixa esta que varia conforme as especificações e normas de cada País. Em Angola a faixa
de ebulição da gasolina está definida entre 30°C e 215ºC.
Seu maior uso é como combustível nos motores de combustão interna (motores de
ignição por centelha), que operam no Ciclo de Otto sejam estes, automóveis ligeiros,
pesados, geradores eléctricos. Também é usada como solvente em óleos e gorduras. Em
Angola, a gasolina é amplamente utilizado nos motores de automóveis e nos geradores
eléctricos.
5
1.1.2. Composição da Gasolina
A gasolina como combustível possui muito boas propriedades que a tornam num
combustível único; é altamente inflamável, muito volátil e com uma alta taxa de
compressão, o que tem estado na base do seu uso até aos dias de hoje. Embora, possua
impactos ambientais negativos, pois a sua queima libera CO2 e até compostos de enxofre, e
outros gases, porém, é um combustível amplamente usado.
A gasolina é produzida de modo a satisfazer as especificações e regulamentações
do local aonde é comercializada. Porém, tipicamente a gasolina possui 200 compostos
hidrocarbonetos (SPEIGHT, 2007) sua composição varia fortemente com a origem do
crude, dos processos usados durante a refinação e as especificações do produto.
Tipicamente possui, 4-8% de alcanos, 2-5% de alcenos, 25-40% de isoalcanos, 3-7% de
cicloalcanos, 1-4% de cicloalquenos e 20-50% de aromáticos, composição esta que pode
variar grandemente, conforme o blending1 (Tabela 6).
1.2 . Especificações da Gasolina
As normas e especificações são impostas sobre os produtos petrolíferos com o
objectivo de mensurar a sua adequabilidade em relação aos fins a que se destinam.
Geralmente essas especificações são estabelecidas por órgãos oficiais do estado sejam
ministérios, agências ou mesmo empresas.
A gasolina tem as seguintes especificações: aspecto, massa volúmica, destilação,
corrosão à lâmina de cobre, índice de octano MON, RON, Tensão (Pressão) de Vapor
RVP, teor em enxofre, goma atual lavada, período de indução, teor em chumbo, teor em
benzeno, teor em hidrocarbonetos, teor em álcool.
Estas especificações podem ser agrupadas em:
Propriedades visuais: cor, aspecto;
Propriedades de volatilidade: Tensão de Vapor, destilação, densidade.
Propriedades de combustão: MON, RON e IAD;
Propriedades de estabilidade térmica e química: Teor em gomas, período de
indução;
1 Termo técnico do inglês, utilizado para referir-se à “mistura” dos vários componentes de um produto com o fim de obter um produto final.
6
Propriedades de impacto ambiental: teor em enxofre, corrosão à lâmina de
cobre e do Teor em benzeno;
Propriedades químicas: teor em hidrocarbonetos, teor em álcool;
1.2.1. Cor
A coloração é uma das propriedades visuais mais importantes da gasolina, porque
ela nos dá, à primeira vista, informações sobre possíveis alterações na mesma. Geralmente
essas alterações são contaminações por outros combustíveis (como gasóleo), oxidação dos
compostos instáveis presentes na gasolina, como olefinas, compostos nitrogenados que
facilmente se oxidam em presença do oxigénio do ar.
Originalmente, a gasolina apresenta uma coloração que varia desde incolor ao
amarelo. Em quase todos países, ela é adictivada com corantes para padronizar localmente
a sua coloração, de modo que possa ser distinguida de outros produtos petrolíferos como o
gasóleo, petróleo de iluminação.
A cor original da Gasolina após o blending, é um forte indicador da sua pureza e
estabilidade química e sua intensidade indica a qualidade do seu fraccionamento
(WUITHIER, 1972).
1.2.2. Partículas em Suspensão
O aspecto da gasolina é uma propriedade relacionada com contaminações
insolúveis, como gotículas de água, ferrugem, areias e outros sedimentos sólidos. É uma
propriedade importante, porque a presença de partículas sólidas dentro da câmara de
combustão pode provocar fenómenos de auto-inflamação.
Essas contaminações ocorrem sempre que a gasolina é armazenada em lugares
impróprios, como recipientes sujos, recipientes abertos, ou que já tenham sido utilizados
para outros fins.
1.2.3. Tensão de vapor
A tensão de vapor ou pressão de vapor é a pressão exercida pela parte vaporizada
de um líquido sobre as paredes do recipiente fechado, por isso é dada em Kgf/cm 2. Pode
ser definida também como a quantidade de fracções leves que, a dada temperatura, deixam
a parte líquida criando um equilíbrio liquido-vapor. Na gasolina, a pressão de vapor
7
dependerá das frações de hidrocarbonetos com pontos de ebulição inferiores a 36,7ºC
(100ºF).
Ela fixa a quantidade máxima de hidrocarbonetos ligeiros que abandonam a parte
liquida antes do ponto 10% da curva ASTM, num limiar máximo de 36,7ºC (vide capítulo
1.2.4).
A tensão de vapor tem grande influência no arranque a frio do motor, devido a
presença destas fracções leves presentes na gasolina. Logo, é conveniente que a tensão de
vapor seja adequada as condições climáticas do país onde for usada a gasolina. Valores
muito elevados desta propriedade (quantidades excessivas de fracções ligeiras) podem
provocar tampões de vapor em épocas quentes e consequentemente a obstrução do circuito
de alimentação de automóveis.
Uma volatilidade muito elevada (tensão de vapor muito elevada) faz com que se
aumente o índice de perdas durante o armazenamento e o manuseio da gasolina. Em
temperaturas baixas, ocorre formação de gelo no carburador dos carros.
Quando a tensão de vapor é muito baixa, o motor apresentará grandes dificuldades
para o seu arranque, seja a frio, seja a quente, pouca aceleração e uma distribuição não-
uniforme nos cilindros do motor, o motor levará mais tempo para atingir a temperatura
ideal de funcionamento.
A sua determinação quantitativa é feita pelas normas ASTM D5191 em que
basicamente se mantém 1 mL de gasolina dentro de um recipiente metálico de 5mL com ar
saturado a uma temperatura de 100ºF (37,8ºC) medindo-se a pressão exercida pelos
vapores sobre as paredes do recipiente. Geralmente, as especificações mantêm-se entre 220
a 600 mmg/cm2 (NSIALA, 2009).
1.2.4. Destilação
É também uma propriedade que indica as características de volatilidade de uma
gasolina, bem como proporciona informações qualitativas da sua composição química.
A curva ASTM da destilação da gasolina é também de grande importância porque
nos dá informações sobre o comportamento da gasolina em funcionamento num motor (ver
Figura 1).
8
O procedimento para determinação da curva ASTM da gasolina está descrito na
norma ASTM D27. Ao ser destilada as várias fracções constituintes da gasolina evaporam-
se e condensam-se e são recolhidos numa proveta, a temperatura é anotada de 10 em 10
graus celsius à medida que transcorre a destilação. Os dados são expressos em uma curva
temperatura versus percentagem evaporada.
Os pontos mais importantes dessa curva são: o ponto inicial, os pontos 10%
evaporado, 50% evaporado, 90% evaporado, o ponto final e o resíduo.
O Ponto Inicial é definido como a temperatura na qual cai a primeira gota de
condensado na proveta. “É a leitura corrigida do termómetro observada no instante em que
a primeira gota de condensado cai na extremidade mais baixa do tubo condensador.”
Figura 1 - Curva de destilação da Gasolina e sua interpretação prática
(Fonte: Própria)
O Ponto 10% evaporado é a temperatura na qual 10% (em volume) do líquido foi
destilado. O ponto 10% evaporado, junto com o ponto inicial, indicam a percentagem de
hidrocarbonetos ligeiros presentes na gasolina, geralmente este ponto é determinado
sempre abaixo dos 70ºC. Que é a temperatura indicada para que as fracções ligeiras
9
formem com o ar uma mistura rica e suficiente para o arranque do motor. Se o ponto 10%
evaporado for muito baixo (inferior a 50ºC) decorrerá formações de tampões de vapor
(“vapor-lock)” no circuito de alimentação, impedindo que a gasolina seja injetada no
carburador o que resulta na paragem do motor
Figura 2 - Fenómeno de Tampões de Vapor no circuito de alimentação
(Fonte: Paulo G. Costa, 2002, pag.28)
Portanto, o ponto 10% deve ser adequado à temperatura ambiente, suficientemente
baixo para garantir uma boa partida do carro, para que o motor tenha uma partida fácil com
o menor número de rotações possíveis.
O Ponto 50% evaporado é a temperatura na qual 50% do líquido foi destilado.
Geralmente, abaixo de 150ºC, esta fracção representa o “coração da gasolina”, cuja
vaporização correta garante uma boa combustão nos momentos de acelerações do motor,
permitindo ao carro retirar o máximo da potência do combustível.
As fracções intermédias possuem maior poder calorífico que as fracções leves, e
ainda assim têm volatilidade suficiente para assegurar uma boa mistura explosiva. Estas
estão relacionadas com o aquecimento do motor. Quanto mais baixo este ponto for, mais
rapidamente o motor aquecerá, porém, manter esse ponto muito em baixo, ocasionará
fenómenos de congelamento no motor, e sua consequente paragem a meio da viagem. De
modo geral, um rápido aquecimento é sempre desejável para o bom desempenho do
10
veículo, sobretudo, para tirar proveito de todo o combustível evitando desperdícios que
ocorrem quando o afogador está em operação.
O Ponto 90% evaporado é a temperatura na qual 90% do líquido foi destilado. É
um dos pontos mais importantes da curva de destilação, porque está ligada com a
economia e a limpeza do combustível. Tanto o ponto 90% como o resíduo, representam a
fracção de hidrocarbonetos pesados (com maior poder calorífico) presente na gasolina,
quanto maior for esta fracção mais económico é o combustível porém, a sua má
vaporização (por uma combustão incompleta) provoca depósitos carbunculosos, sujamento
da câmara de combustão, aumenta a exigência de índice de octano (WAQUIER, 2004),
diluição do óleo lubrificante do cárter e um desgaste prematuro do motor. Na prática este
ponto situa-se entre 170 a 200ºC.
Ponto Final é o ponto final de ebulição, é determinado no instante em que se lê
uma queda (diminuição) da temperatura no termómetro.
Resíduo é o líquido que fica no balão de destilação após verificação do ponto final.
É a parte da gasolina com o ponto de ebulição mais elevado, a sua evaporação raramente é
conseguida a pressão atmosférica, sem que se decomponha (haja craqueamento).
Responsável pela borra e pelo verniz no motor.
1.2.5. Densidade
É uma propriedade que se relaciona com a potência e o consumo da gasolina no
motor. A densidade de um líquido é o volume em litros que uma determinada massa (Kg
ou g) deste líquido ocupa. Expressa-se em g/L ou Kg/m3. Esta propriedade da gasolina
condiciona o nível da gasolina na cuba (depósito) e o caudal (a sua velocidade).
Dentro da cuba, se tivermos uma gasolina com uma baixa densidade o flutuador,
flutuará pouco, o nível da gasolina será elevado ao nível do pulverizador o que provocará
um aumento do consumo. Mas também uma má vaporização o que provoca uma redução
da potência e o consequente engorduramento do motor (pistão).
11
Figura 3 - Nível da gasolina na cuba
(Fonte: COSTA, 2002, pag.41)
Com uma gasolina de densidade elevada, o consumo específico diminui e a pobreza
da mistura carburada traduz-se por uma falta de potência. Geralmente os flutuadores são
calibrados para densidade variando de 0,73 a 0,77 Kg/L (NSIALA, 2009).
Figura 4 - Fases de Funcionamento da distribuição da mistura explosiva
(Fonte: COSTA, 2002, pag.44)
1.2.6. Teor em gomas
Esta propriedade tem um amplo valor na questão do armazenamento da gasolina.
Ela caracteriza a quantidade de gomas que a gasolina deixa no recipiente em que se
armazenou. A evaporação de 100 cm3 de gasolina através de uma corrente de ar bem
12
controlada com uma temperatura de 160ºC, deixa um resíduo de aspecto verniz. O peso
deste verniz comparado em relação a 100 cm3 da amostra é então denominado “teor em
gomas”. As normas estabelecem um máximo de 10mg/100cm3.
A goma formada após a evaporação representa a fracção de olefinas presentes na
gasolina que são susceptíveis à oxidação devido a instabilidade da dupla ligação (-C=C-).
A acção do ar e do calor provocam reações de oxidação e polimerização que originam as
gomas. É um material resinoso sólido ou semi-sólido que, por aquecimento, fica pegajosa e
ao arrefecer endurece, ficando como verniz.
Estas podem acumular-se nas bombas, no sistema de alimentação, nas válvulas, no
tanque de combustível, pode-se se acumular nos filtros restringindo o fluxo de combustível
e diminuir o rendimento do motor, provoca também defeito no próprio carburador.
Existem duas determinações para o teor em gomas. A gomas actuais (ASTM D341)
e as gomas potências (ASTM D525). Ambas são obtidas pela evaporação com auxílio de
um jato de ar pré-aquecido, porém, as gomas potências após secagem, lavadas (apenas as
gomas potências) com heptano normal e depois pesadas.
O teor em gomas tem incidência sobre o índice de octano, porque a conversão de
olefinas em polímeros pesados provoca uma diminuição no índice de octano. Portanto uma
gasolina exposta ao ar e ao calor, condições estas presentes na maior parte dos sistemas de
armazenagem, terá uma resistência à detonação relativamente inferior, bem como a sua
capacidade de auto-inflamação.
1.2.7. Índice de Octano: MON, RON
Esta é a propriedade mais importante da gasolina porque ela condiciona
diretamente a combustão da gasolina dentro da câmara. Nos motores de combustão por
ignição podem ocorrer vários tipos de combustão.
Se a gasolina possuir um índice de octano correto, a combustão será normal e
progressiva gerando uma força uniforme no pistão. Porém, se o índice de octano for
demasiado baixo para a taxa de compressão, a gasolina detona antes de ser atingida pela
chama das velas, a detonação acontece caso exista qualquer falha que origine uma elevação
da temperatura do motor para uma acima da temperatura normal de funcionamento, porém,
ela não é iniciada diretamente pela elevação de temperatura mas pela compressão. A
13
detonação ocorre antes do pistão chegar ao fundo e produz um ruído chamado “batida de
pino”.
Figura 5 - Fenómenos de combustão nos motores por ignição
(Fonte: COSTA, 2002, pag.29)
Outro fenómeno anormal de combustão é o que se dá o nome de “auto-inflamação”.
Devido a presença de depósitos incandescentes de carvão da cabeça do pistão ou mesmo na
câmara de explosão ocorre muitas vezes a inflamação da mistura ar-gasolina apenas com a
compressão do pistão, e a gasolina inflama-se antes da chama das velas.
O fenómeno de auto-inflamação e da detonação são evitados a partir de uma boa
regulamentação do índice de octano. O índice de octano é a propriedade responsável pela
resistência que a gasolina apresenta contra a detonação.
“Um combustível apresenta um índice de octano X se, em condições experimentais
bem definidas, se comporta como uma mistura de X% em volume de isooctano e (100-X)
% de n-heptano” (WAQUIER, 2004, pag.193). Esta propriedade é medida em motores por
14
métodos F1, o “Research” (RON) e o método F2, “Motor” (MON). Nestes métodos
basicamente introduz-se num motor monocilíndrico uma quantidade bem definida de
gasolina, e vai-se regulando a taxa de compreensão até que se verifique a inflamação do
combustível. Anota-se a taxa de compressão como o índice de octano. Estes motores foram
desenvolvidos pela Cooperative Fuel Research Comitte – CFR. Para melhorias no índice
de octano (vide pág. 34).
Tabela 1 - Condições de ensaio na determinação do Índice de Octano num motor
CFR
Condições Operatórias RON MON
Regime (rpm) 600 900
Avanço de ignição (ângulo da
manivela)
13 14 a 262
Temperatura do ar de admissão (ºC) 48 -
Temperatura da mistura carburada (ºC) 48 -
Riqueza3 (1,05-1,10) (1,05-1,10)
(Fonte: WAQUIER, 2004, pág. 194)
1.2.8. Período de Indução
Esta propriedade está relacionada com o teor em gomas. É igualmente importante
para o armazenamento das gasolinas. Indica a estabilidade à oxidação de uma gasolina
através de um teste acelerado sobre determinadas condições. Neste teste provoca-se o
envelhecimento prematuro da gasolina ao submetê-la à oxidação numa atmosfera
carregada de oxigênio a uma pressão de até 7kgf/cm2 e aquecido em banho de água a uma
temperatura de 100ºC. Mede-se continuamente a pressão interior da bomba, o tempo desde
o início do teste, a introdução da bomba no banho a 100ºC, e por fim o ponto de queda de
pressão, onde dá-se uma quebra. Este ponto é o início da estabilidade da gasolina. O
2 Variável com a taxa de compressão3 Regulado para o máximo de Cliquétir
15
período de indução expressa-se em minutos. Portanto, quanto maior forem os minutos até a
quebra, maior resistência apresenta a gasolina para formar gomas.
1.2.9. Teor em enxofre
É a propriedade ambiental mais supervisionada nos combustíveis. A redução do
teor em enxofre tem sido cada vez mais aplicada pelos vários produtores de gasolina com o
fim de reduzir o impacto ambiental negativo dos compostos sulfurosos.
A combustão cria anidridos sulfurosos e sulfúricos que em presença do vapor de
água criam o H2SO4 que diluído, é particularmente corrosivo (WUITHIER, 1972). Os
fumos nocivos provenientes do motor em funcionamento poluem a atmosfera. Durante a
paragem, o motor arrefece e por condensação os produtos da combustão picam a camisa do
motor.
Os compostos sulfurosos corrosivos tal como os Mercaptanos (R-SH) corroem
diretamente o depósito e as condutas de aspiração. Atualmente, nos veículos fabricados
coloca-se um catalisador que converte os gases poluentes em gases limpos.
1.2.10. Corrosão à Lâmina de Cobre
Esta propriedade é importante para a preservação das partes metálicas do veículo
que entram em contacto com a gasolina, bem como dos tanques metálicos para
armazenamento de gasolina. Esta propriedade indica a corrosibilidade do produto e previne
a possibilidade de desgastes das peças metálicas nos equipamentos que estão em contacto
com o produto seja durante o manuseio ou durante o armazenamento.
Os produtos derivados do petróleo são frequentemente usados em contacto com
metais, sendo assim importante que estes não sofram corrosão.
O teste de corrosão à lâmina de cobre, consiste em submergir uma lâmina de cobre
recentemente polida, numa amostra de gasolina por três horas à temperatura de 50°C.
Decorrido o período de tempo para o ensaio, a lâmina é lavada e comparada com padrões
especiais, sendo o resultado expresso em função dessa comparação.
O ensaio de corrosão à lâmina de cobre permite apenas avaliar qualitativamente a
presença de enxofre elementar e de compostos agressivos de enxofre.
16
Figura 6 - Padrões de comparação da coloração da Lâmina de Cobre
(Fonte: World Wide Web4)
1.3 . Formulação de uma Gasolina
A Gasolina é, na verdade, uma mistura, lê-se blending, de vários componentes
provenientes de várias unidades de refinação do crude, que misturadas em determinadas
proporções originam a gasolina acabada.
Esta formulação é feita em proporções que promovam a sua propriedade antiknock,
o arranque a frio, bem como a quente, e baixas tendências de tamponamento de vapor e
pouco sujamento do motor, pelos seguintes componentes:
Gasolina SR (straight-run), vinda directamente da coluna atmosférica;
Gasolina Isomerada, de unidades de isomerização;
Gasolina Platformada, obtida por reforming catalítico em unidade de reforming;
Gasolina Crackeada, corte vindo de unidades de F.C.C
Gasolina Polimerizada de unidades de polimerização (raras)
Gasolina Alquilada em unidades de alquilação.
4 Em http://www.edwardtufte.com/bboard/images/0002iw-7377.jpg
17
E vários gases como n-Butano, Isopentano.
A mistura é feita em linhas de blending com destino ao tanque de armazenamento
de gasolina acabada.
Para a formulação do blending devem se ter em vista as propriedades com que se
pretende expedir a gasolina e as propriedades de cada componente que será utilizado no
blending. E assim, mediante cálculos de balanços mássicos em função das propriedades
determinam-se os componentes a serem utilizados e em que proporções estarão no
blending.
18
Figura 7 - Correntes utilizadas no blending da Gasolina
(Fonte: SPEIGHT, 2007, pag.778)
19
1.3.1. Desisopentanização
Um dos componentes para o blending de gasolina é a gasolina ligeira proveniente
do fraccionamento de gasolina SR. Neste processo ocorre apenas processos físicos de
separação das diferentes naftas originárias da gasolina Straight-run. O Petróleo bruto ao
ser fraccionado na coluna de destilação atmosférica, origina um corte de gasolina na faixa
de destilação de temperatura de até 180ºC, chamado Gasolina SR (ou simplesmente Nafta).
Este corte, junto com os gases C2, C3 e C4, o produto de topo da coluna de destilação. De
seguida este produto é enviado à Unidade de Fraccionamento de Gás, para a obtenção de
Fuel Gas, LPG, Gasolinas e Naftas. A Unidade de Fraccionamento de Gasolina SR é
constituída por quatro colunas principais: a desbutanizadora, a desetanizadora, o splitter e a
desisopentanizadora. A desbutanizadora recebe o produto do topo da coluna de destilação
(C2, C3, C4 e a gasolina SR) de onde extrai-se os hidrocarbonetos mais leves pelo topo
(C2, C3 e C4) e a Gasolina SR pelo fundo da coluna. A desetanizadora recebe o produto do
topo da coluna desbutanizadora e remove o Fuel Gas no seu topo, e LPG (C3 e C4) no
fundo que são enviados para a unidade de Tratamento de LPG para o seu acabamento.
Figura 8 - Esquema Processual do Fraccionamento da Gasolina SR
(Fonte: NSIALA, 2010)
20
O produto do fundo da desbutanizadora é enviado à um Splitter cuja função é
dividir com base no ponto de ebulição, o corte da Nafta. Assim a gasolina estabilizada
separada em 3 cortes: nafta ligeira, nafta média, nafta química e a nafta pesada que é a
carga para o Platforming. A desisopentanização recebe o corte da nafta ligeira e faz a
extração dos hidrocarbonetos mais leves (inferiores a iC5) pelo topo, e desta extrai-se a
Gasolina Ligeira e no fundo a Gasolina Pesada.
Esta Gasolina Ligeira é utilizada como blending na formulação da Gasolina
acabada.
1.3.2. Reforming Catalítico
O reforming catalítico constitui um dos melhores processos em termos de produção
de gasolinas em alta escala. Com a evolução dos motores e a exigência de um número de
octano mais elevado, o cracking catalítico deixou de ser o processo do topo em termos de
produção de gasolina. O Reforming catalítico consiste em produzir a partir do corte da
Nafta pesada (proveniente do fundo do Splitter da Unidade de Fraccionamento de Gasolina
SR) uma gasolina com elevado índice de Octano através de várias reações que convertem
vários hidrocarbonetos presentes na carga em hidrocarbonetos valiosos em termos de
índice de octano.
As reações decorrentes desse processo são:
Desidrogenação. Os isoparafinicos e os aromáticos são os melhores
hidrocarbonetos em termos de índice de octano. Através da desidrogenação, os
hidrocarbonetos naftênicos são convertidos em aromáticos.
Isomerização
21
Desidrociclização das parafinas
Hidrocraqueamento
Todas essas reações ocorrem numa série de reactores na presença de um catalisador
com base de platina. É um processo altamente endotérmico que exige muita energia, razão
por que, o efluente é aquecido a cada etapa, e liberta muito hidrogénio que é misturado
com a carga antes de ser admitido na fornalha.
A carga (nesse caso, a nafta pesada) é misturada com hidrogénio antes de ser
admitida na primeira fornalha, onde é aquecido até aos 510°C. Aquecida e parcialmente
vaporizado ela é introduzida no primeiro reator onde ocorrem as reações acima citadas. Ao
sair do reator R3, a carga é admitida em um balão de estabilização. Onde recolhe-se no
topo, por gravidade, o hidrogénio todo. O produto do fundo é enviado para a unidade de
recuperação de gases, onde recupera-se o LPG, e obtém-se o reformado.
Figura 9 - Esquema Processual do Reforming Catalítico
(Fonte: NSIALA, 2010)
22
O reformado obtido ao fim de todas reações de reforming possui um bom índice de
octano, variando a ordem dos 96 em RON e 100 em MON conforme a Tabela a seguir.
Tabela 2 - Propriedades típicas de uma Gasolina Reformada
PROPRIEDADES
Parafínica, %vol. 69
Naftênicos, %vol. 20
Aromáticos, %vol. 11
Ron 96
Tensão de vapor RVP, psig 3,4
1.3.3. F.C.C. “Fluid Catalytic Cracking”
Na unidade de F.C.C. faz-se o craqueamento do VGO com o fim de produzir
fracções mais leves constituintes de LPG, gasolina e gasóleos. Este processo é uma
tentativa “forçada” de sobrevalorizar produtos com pouco valor económico.
O VGO (Vaccum Gas Oil) proveniente da coluna de destilação a vácuo pode ser
aproveitado para maximização da produção de gasolina. A gasolina produzida no F.C.C
possua boas propriedades para o blending, principalmente a sua massa volúmica (ver
Tabela 3). Desta unidade resultam dois cortes de gasolina, o LCN (Light Cut Naphta) e o
HCN (Heavy Cut Naphta) com diferença na sua massa volúmica.
Todas moléculas pesadas e de maior ponto de ebulição são submetidas a um
rigoroso tratamento térmico que provoca a quebra de suas moléculas decompondo-a em
hidrocarbonetos mais leves. Produzindo assim, Fuel Gás, LPG e Gasolinas.
23
Figura 10 - Esquema Processual do F.C.C
(Fonte: Própria, adaptado)
Esta unidade é constituída por três secções:
Reator/Regenerador (secção catalítica)—é o coração do processo. Nesta
unidade ocorrem todas as reações de craqueamento.
Secção de fraccionamento (que trata o efluente do reator e inicia o processo de
separação)
Concentração de gases - o efluente de topo é separado em gasolina, LPG e Fuel
gás.
24
Tabela 3 - Propriedades típicas de uma gasolina F.C.C
PROPRIEDADE LCN HCN
Densidade 0,727 0,856
Parafinas, %massa 37 19
Olefina, % massa 35 10
Naftenos, %massa 13 12
Aromáticos,
%massa
15 59
MON 80,4 80,5
RON 91,6 92
TVR 8,4 0,4
A carga do FCC são os gasóleos provenientes das unidades de vácuo (LVGO e
HVGO) como também os gases e a nafta provenientes do Visbreaker.
Esta carga é misturada com o catalisador na base do reactor FCC e são elevados
juntos até à Zona de separação do reactor. É durante esta elevação que se vão dar as
desejadas reações de Cracking.
1.3.4. Alquilação
A unidade Alquilação é importante porque produz um componente para gasolina
com um elevado índice de octano. Um alquilado atinge um MON de 90-95 e um RON de
93-98. Não obstante possuir um alto índice de octano, o alquilado ainda possui uma boa
pressão de vapor. Portanto, é um componente excelente para o blending de gasolina.
Tabela 4 – Comparação alquilado e os outros componentes da Gasolina
COMPONENTE MON RON TVR Ar %, massa Olefina, %
massa
FCC 78—81 89—93 0,5 30 20
REFORMADO 87—92 96—
105
0,37 70 0,7
25
ALQUILADO 90—94 92—97 0,55 0,4 0,5
(Fonte: NSIALA, 2010)
Nesta unidade, o alquilado é produzido pela reação de uma isoparafina (isobutano)
com uma olefina (butileno ou propileno) usando como catalisador o HF (ácido fluorídrico)
ou o H2SO4 (ácido sulfúrico). Na Alquilação HF, só as isoparafinas com carbonos
terciários, tais como isobutano ou isopentano, reagem com as olefinas. Na prática só o
isobutano é usado porque isopentano tem aplicação imediata no blending de gasolina.
A unidade de alquilação possui uma zona de reacção, uma secção de refrigeração,
uma zona de tratamento do efluente com o Stripper do Isobutano. A carga olefínica é
misturada com o isobutano antes de fazer carga à zona de reação. O ácido que servirá de
catalisador encontra-se no interior do reactor, em proporções bem definidas que
possibilitem uma boa reacção. Este ácido é recuperado na coluna de recuperação do ácido,
através de uma lavagem com ácido fresco. O efluente do reator é enviado para um balão de
separação para separação da fase gasosa e a fase líquida. De onde se extrai o alquilado
livre de ácido.
26
Figura 11 - Esquema Processual da Alquilação
(Fonte: Própria, adaptado)
1.3.5. Isomerização
Os processos de Alquilação, Reforming catalítico, bem como o processo de
isomerização foram criados para a maximização do Índice de Octano. No processo de
isomerização, as parafinas normais (n-parafinas) são convertidas em parafinas ramificadas
(isoparafinas) aumentando assim o seu índice de octano.
A maioria das especificações da gasolina exigem a presença de C5/C6 para regular
o Ponto 10% e por vezes, o índice de octano, porém, as parafinas possuem um índice de
octano muito baixo. Daqui a atuação da isomerização, que converte-as em parafinas com
um bom índice de octano.
Como carga para esta unidade, utiliza-se um corte de nafta ligeira, C5/C6, algumas
vezes até C7. Esses hidrocarbonetos são processados numa atmosfera que lhes permita
isomerizarem-se com o mínimo de hidrocraqueamento. As suas reações resumem-se em
converter C5 (pentanos) em isopentanos, e C6 (hexanos) em 2,3 dimetil butanos.
27
O catalisador da Isomerização geralmente tem uma base de zeólitos ou cloreto de
alumina empregados em platina.
A isomerização pode ser feita também na fase vapor. As parafinas misturam-se
com hidrogénio e são aquecidos na fornalha a uma temperatura apropriada para a reacção.
E dirigem-se ao reactor onde ocorrem as reações de isomerização na presença do
catalisador, o efluente do reactor é enviado a um balão separador que separa o hidrogénio
resultante da reacção pelo topo e o recicla para o processo, e na base retira os isomerizados
que são enviados a uma unidade de fraccionamento onde são fraccionados juntos com a
carga. Produzindo gases LPG e as parafinas isomerizadas.
28
Figura 12 - Esquema Processual de uma Isomerização a Vapor
(Fonte: NSIALA, 2010)
Esses isómeros possuem propriedades típicas, desde uma boa tensão de vapor a um
bom ponto 10% de destilação. Com isomerados desses, consegue-se uma gasolina com um
ponto 10% de 36ºC (com n-pentano) e até 28ºC com isopentano. Portanto, essas fracções
isomerizadas são importantes quando se quer corrigir o 10% de destilado.
Tabela 5 – Propriedades Típicas das Parafinas isomerizadas
Fracções Pto. Eb. (ºC) RVP, psia RON MON
n-C5 36 15 62 62
i-C5 28 20 92 89,6
n-C6 69 5 25 26
2 – Metil Pentano 60 7 73 73
3 – Metil Pentano 63 6 75 73
2,2 Dimetil
Butano
50 10 92 93
2,3 Dimetil
Butano
58 7 102 94
29
1.3.6. Polimerização
Ainda para a produção de uma gasolina com um alto índice de octano, pode-se
recorrer às reações de polimerização sobre os propilenos e butenos. O produto desta
polimerização é uma olefina com um índice de octano MON de 83 e RON 97.
Este processo perdeu popularidade durante a Segunda Guerra Mundial, e foi
suplantando pelo processo de alquilação. Basicamente, ocorre a polimerização das cadeias
de propileno e butileno em cadeias mais longas e mais ramificadas.
1.3.7. Coquefacção
É um processo muito utilizado para redução de viscosidades, e permite também
transformar resíduos pesados em fracções leves até mesmo gases. Esta unidade trabalha
com duas câmaras um de coquefacção e outra de descoquefacção, a uma pressão que pode
atingir os 2 atm e 520ºC. Ela obtém gasolinas com muito baixo rendimento (15-20%) e
com índice de octano muito baixo.
30
1.4 . Percentagem de Hidrocarbonetos em função dos vários
componentes
Os componentes provenientes dos processos acima descritos, são constituídos
pelas diversas famílias de hidrocarbonetos em proporções típicas conforme a Tabela
(GRUTHRIE, 1960) a seguir:
Tabela 6 – Composição Típica de hidrocarbonetos nos componentes de Gasolina
Componente N-Paraf. I-Paraf. Olefinas Naftên. Aromáticos
Destilação Direita 25% 25% - 37,5% 12,5%
Cracking Térmico 14% 21% 25% 29% 11%
Cracking
Catalítico
3% 25% 29% 10% 33%
Alquilada - 100% - - -
Polimerizada - - 100% - -
(Fonte: Própria, adaptada)
1.5 . Cálculos na formulação de um gasolina
A mistura dos vários componentes para o blending é feita tendo em vista o
cumprimento das normas estabelecidas pelo órgão-tutela no País. Por outro lado, o
blending valoriza produtos que por si só não têm nenhuma saída para o mercado, como
caso o das naftas, que são valorizadas no blending da gasolina. No blending aproveitam-se
as propriedades que os componentes possuem de modo a que formem juntos dos outros
componentes, um produto final dentro da especificação e da demanda.
A gasolina é o produto petrolífero com mais componentes para o blending, cerca de
7 componentes. Porém, a formulação de um blending está longe de ser uma tarefa fácil, é
um método de tentativas até que se alcance o equilíbrio entre as especificações do produto
e os custos económicos.
Atualmente utilizam-se programas e softwares de computador que permitem um
rápido cálculo das propriedades de todos os componentes presentes e em proporções que
possam ser misturados para atingir a especificação desejada a um baixo custo e com uma
máximo lucro. Embora a destilação seja uma especificação importante para a gasolina,
31
visto condicionar o arranque a quente e/ou a frio do motor, a sua aceleração e economia,
porém não é a base utilizada para o cálculo do blending (ver capítulo 1.5 ). As
propriedades em função das quais se efetua o cálculo do blending são a tensão de vapor
RVP e o Índice de Octanos.
1.5.1. Tensão de vapor Reid (RVP) A regulamentação da RVP no blending da Gasolina é feita pela combinação do n-
butano com uma nafta (C5-193ºC). E a quantidade de n-butano necessário obter a RVP
vem expressa pela equação matemática indica abaixo. Com esta relação, calcula-se a
quantidade de n-butano ou de nafta a ser utilizada para atingir a pressão em psi exigida em
termos de tensão de vapor Reid (GARY, 2001).
Mediante análises laboratoriais determinam-se as propriedades de todos os
componentes disponíveis para o blending, como tensão de vapor, seu índice de octano,
quantidade (em mol). Todas estas propriedades devem ser bem definidas de modo que o
único cálculo a realizar seja a quantidade em moles de n-butano ou de nafta a ser
adicionada.
Tabela 7 – Exemplo: dados de componentes para o blending de uma Gasolina
Componentes BPD Lb/h MW Mol/h Mol % RVP PVP
Gasolina Ligeira
SR
4.000 39.320 86 457 21,0 11,1 2,32
Reformado 6.000 69.900 115 617 28,4 2,8 0,80
Alquilado 3.000 30.690 104 295 13,4 4,6 0,62
FCC 8.000 87.520 108 810 37,2 4,4 1,64
32
Total 21.000 2.179 100,0 22,9 5,38
(Fonte: GARY, 2001, pag.258)
Utilizando os dados da Tabela 7, caso fosse requerida uma gasolina com 10 psi de
Tensão de Vapor, com um n-butano com as seguintes propriedades: MW = 58, e RVP de
52.
Portanto, para 240 moles de n-butano a hora ter-se-ia 1.640 BPD para a formulação
desta gasolina com 10 psig em Tensão de Vapor. Numa produção destas se formulará
22.640 BPD de gasolina.
Algumas vezes, não é possível teoricamente o cálculo do peso molecular de cada
corrente disponível para o blending, nestes casos, recorre-se frequentemente ao método
empírico desenvolvido pela empresa Chevron, para este método já existem valores de
referência dos índices de tensão de vapor (VPBI) de cada componente. E a tensão de vapor
é aproximadamente a soma da fracção volúmica (v) vezes o índice VPBI para cada
componente e, expressa-se pela fórmula:
33
Tabela 8 – Exemplo: dados de componentes para cálculo do Blending (Método Chevron)
Componentes BPCD RVP VPB
I
Vol. x VPBI
n-Butano W 51,6 138,0 138W
Gasolina Ligeira
SR
4.000 11,1 20,3 81.200
Reformado 6.000 2,8 3,62 21.720
Alquilado 3.000 4,6 6,73 20.190
FCC 8.000 4,4 108 50.960
Total 21.000+W 174.070 + 138W
(Fonte: GARY, 2001, pag.248)
Embora o método seja empírico e menos trabalhoso, o resultado é praticamente
igual em termos de refinaria, 1.660 BPD para formulação de 22.660 BPCD.
1.5.2. Número de octano O índice de octano é a outra variável em função da qual se efectua o cálculo do
blending para formulação de gasolinas. A expressão matemática para o cálculo do blending
de índice de octano é a seguinte (GARY, 2001):
34
O procedimento aplicado no cálculo da RVP é também utilizado para o cálculo da
quantidade de barris do componente que será utilizado para o ajuste do índice de octano, a
satisfazer-se as especificações impostas.
Tabela 9 – Exemplo: dados de componentes para o Blending (Índice de Octano)
Componentes BPCD MON RON
n-butano 3,937 92,0 93,0
Isomerizado 5,735 81,1 83,0
Reformado 14.749 86,9 98,5
Gasolina (C5) FCC 20.117 76,8 92,3
Alquilado 4.117 95,9 97,3
Polimerizada 2.071 84,0 96,9
Total 47,603
(Fonte: GARY, 2001, pag.253)
1.6 . Gasolina em Angola
1.6.1. História da gasolina em Angola (SONANGOL, 2005)
A actividade de prospecção e pesquisa de Hidrocarbonetos iniciou-se em Angola
em 1910. Nesse ano, foi concedida à Companhia Canha & Formigal uma área de 114 000
Km2 no offshore do Congo e na Bacia do Kwanza, sendo o primeiro poço perfurado em
1915. A PEMA (Companhia de Pesquisas Mineiras de Angola), e a Sinclair dos E.U.A.,
estiveram também envolvidas, desde cedo, na actividade de prospecção e pesquisa em
Angola.
Após breve paragem, em 1952 reiniciou-se a actividade, com a concessão à Purfina
da mesma área adicionada à sua extensão na Plataforma Continental em 1955.
35
Em 1962, foi efectuado o primeiro levantamento sísmico do Offshore de Cabinda
pela Cabinda Gulf Oil Company e em Setembro desse ano surgiu a primeira descoberta.
Em 1976, a produção total rondava os 100 000 bbl/d e era proveniente de três áreas:
Offshore de Cabinda, Onshore do Kwanza e Onshore do Congo. Contudo, tinha atingido
172 000 bbl/d em 1974, o máximo do período colonial.
Durante o período 1952-1976, foram realizados 30 500 Km de levantamentos
sísmicos, perfurados 368 poços de prospecção e pesquisa e 302 poços de desenvolvimento.
Um total de 23 campos foram descobertos dos quais 3 em Offshore.
Em 1958, foi construída em Luanda uma pequena refinaria (100 000 ton/ano ou
seja cerca de 2 000 bbl/d) pela PETRANGOL do grupo belga Petrofina SA.
O Governo Português detinha, na PETRANGOL, ações nominais sem participação.
Durante 1972/1973, a Refinaria de Luanda foi substancialmente ampliada para 1,5 milhões
ton/ano (30 000 bbl/d). Trata-se de uma refinaria convencional do tipo "Hidro Skimming",
cuja atividade está essencialmente vocacionada para a produção de LPG, Gasolina, Jet Fuel
e Gasóleo para o mercado interno angolano.
A venda de produtos derivados do petróleo, no País, até 1976 era efectuada pelas
subsidiárias angolanas Shell, Texaco, Mobil e Petrofina, bem como pela Angol (subsidiária
da companhia portuguesa SACOR). Estes produtos provinham, na sua maioria, da
Refinaria de Luanda, sendo a parte restante resultante de importações diretas que
chegavam aos Terminais Marítimos. A Shell e Mobil operavam igualmente as instalações
de formulação de óleos lubrificantes em Luanda, importando óleos básicos e aditivos.
Portanto, a comercialização da gasolina deu-se em 1976 pelas subsidiárias
angolanas como a Shell, Texaco, Mobil e até Angol que comercializavam gasolinas com
chumbo para o mercado ainda recém-nascido de automóveis em Angola.
1.6.2. Normas e especificações para a gasolina em Angola
Nos termos da Lei Angolana, a gasolina é definida como “uma mistura de
hidrocarbonetos ligeiros de C4 a C12 derivados do petróleo bruto, cujo intervalo de
36
destilação varia entre 30ºC a 215ºC. É utilizado como combustível nos motores de
combustão interna”5.
As normas ditadas para regulação das especificações da Gasolina em Angola visam
a minimização do impacto negativo ao ambiente (MINPET, 2008).
Tabela 10 - Especificação do Ministério dos Petróleos para a Gasolina SUPER em
Angola
Características Limites Método de Ensaio
Massa Volúmica a 15ºC, Kg/L 0,710 0,780 ASTM D4052
ASTM 1298
Destilação
ASTM D86
Recuperado a 70ºC, %vol. 10 -
Recuperado a 125ºC, %vol. 50 -
Recuperado a 180ºC, %vol. 90 -
Ponto Final (P.F.), ºC - 215
Resíduo, %Vol. - 2
Tensão Vapor Reid, psi - 9 ASTM D323
Índice de octano Research (RON) 93 - ASTM D2699
Chumbo Tetraetílico, g/l - 0,013 ASTM D3341
Corrosão à lâmina de cobre (3h a 50ºC) - Nº 01 ASTM D130
Gomas existentes, mg/100ml - 4 ASTM D130
Período de Indução, min 240 - ASTM D525
Ensaio doctor
Ou
Enxofre, Mercaptanos, %massa
Negativo ASTM D3227
Enxofre Total, raios-X, %massa - 0,0015 ASTM D4294
5 Decreto-Executivo nº54/08 de 16 de Abril, Artigo nº 05.
37
Cor Verde Verde -
Cheiro Comercial Comercia
l
(Fonte: MINPET, 2008)
1.6.3. Tipos de gasolina. Fim da gasolina adictivada
Até ao ano de 2005, em Angola comercializava-se apenas a gasolina com chumbo.
Por razões ambientais, introduziu-se mais tarde, a gasolina sem chumbo, que começou a
ser vendida como gasolina Super e gasolina Adictivada.
A Gasolina adictivada além da coloração rosa, ela diferenciava-se da gasolina super
no aditivo MMT (Methylcyclopentandienyl Manganese Tricarbony) que veio substituir o
chumbo que outrora era usado na limpeza do sistema de alimentação dos carros antigos.
Esta gasolina foi introduzida com um índice de octano de 91 e em Janeiro de 2006, passou
para um índice de octano de 93.
A gasolina Super não precisava do aditivo MMT porque os automóveis recentes
dispensam o uso de aditivos de limpeza. Era comercializada com a cor Verde.
No momento da introdução das gasolinas aditivadas, 17% dos automóveis que
circulavam nas estradas de Angola tinham sido fabricados até ao ano de 1989 (Despacho
nº35/08 de 24 de Janeiro). Os motores destes veículos eram dotados de válvulas com sedes
em metais macios lubrificados através da utilização de gasolina com chumbo.
Visto que o número de viaturas que necessitavam de gasolina adictivada diminuiu
consideravelmente, não se justificando assim a fabricação e comercialização da referida
gasolina, o Ministério dos Petróleos exarou o Despacho nº35/08 de 24 de Janeiro, que
citamos:
“Artigo 1º -- A partir do dia 30 de Janeiro de 2008 deixará de ser produzida a
gasolina adictivada”
Desde então, a única gasolina comercializada em território nacional é a gasolina
Super com uma coloração variando de incolor a amarelo. As especificações em vigor para
esta gasolina Super estão pautadas na Tabela 10.
38
1.6.4. Importação e exportação de gasolina em Angola
Anualmente, a Refinaria de Luanda produz em média apenas 10% de Gasolina e
Naftas. Portanto, em termos de produção, o país não é auto-suficiente em gasolina ainda,
esta quantidade de gasolina (4% do volume total de derivados produzidos pela Refinaria)
representa somente 31.877 toneladas métricas/semestre (MINPET, 2011).
Portanto, de acordo com o gráfico da Figura 14, em termos de comercialização, a
quantidade de 31.877 toneladas métricas produzidas pela Refinaria, são superadas pelas
328.438 toneladas métricas consumidas pelo mercado interno (ver gráfico da Figura 15).
Para satisfazer a grande demanda face a oferta, o país importou no primeiro semestre de
2011, 1,6 milhões de derivados de petróleo, dentre eles quase meio milhão de toneladas
métricas de gasolina (ver gráfico da Figura 15).
Comercializaram-se durante o primeiro semestre do ano de 2011 cerca de 1,11
milhões de toneladas métricas de derivados de petróleo. A gasolina tem uma fatia de
apenas 24% desta comercialização sendo vencida apenas pelo gasóleo com 63%. Foram
328.438 toneladas métricas de gasolinas comercializadas durante o primeiro semestre do
ano.
Figura 13 - Percentagem de Gasolina produzida pela Refinaria de Luanda
Figura 14 - Toneladas Métricas de derivados de Petróleo consumidas durante 1º
semestre de 2011 em Angola
39
(Fonte: MINPET, 2011)
Angola tem somente uma pequena refinaria em Luanda que não tem capacidade
para satisfazer a demanda do rápido crescimento económico nacional. Por este motivo,
Angola gasta anualmente 250 milhões de dólares em produtos derivados (MINPET, 2011).
Para cobrir esta lacuna, o Governo da República de Angola, está a construir uma nova e
moderna refinaria de alta conversão, a SONAREF, com o objectivo de fazer a integração
completa das atividades de produção e refinação de crude.
Na área de distribuição a Sonangol oferece uma vasta gama de produtos derivados
de petróleo, que servem para vários ramos da indústria e para uso domiciliar. A
distribuição e comercialização dos mesmos são feitas pela Sonangol Distribuidora,
subsidiária da Sonangol Holding. Para além de oferecer produtos como lubrificantes, óleos
e material de queima, também tem a disponibilidade uma ampla rede de estações de
serviço e de postos de abastecimento de gasolina e outros derivados.
40
Figura 15 - Toneladas Métricas de derivados de Petróleo Importados (1º Semestre
2011)
Figura 16 - Percentagem de gasolina importada e produzida pelo país (1º semestre
de 2011)
A comercialização de gasolina ao longo de todo o país é levada a cabo por vários
postes de abastecimentos. No país existem 459 postos de abastecimentos em todo o país.
Dos quais 117 encontram-se na capital Luanda. As empresas que trabalham no sector da
distribuição desses produtos petrolíferos são: a Sonangol Distribuidora, a Sonangalp, a
Pumangol e outros de bandeira branca.
41
Figura 17 - Cota de postos de abastecimento
42
CAPÍTULO 2: QUADRO PRÁTICO
43
2.1 . Materiais e Métodos
Neste capítulo, apresentam-se os materiais e procedimentos levados a cabo durante
a parte experimental do trabalho. A parte experimental foi realizada nas instalações do
laboratório P4 da Universidade Jean Piaget, campus de Viana.
2.1.1. Gasolina
A gasolina analisada foi a gasolina Super comercializada nos postos de
abastecimento da capital. Adquiriu-se a mesma a um preço de 60 AKZ/litro. Foram
tomadas várias amostras dos postos de abastecimento, somando um total de 15 amostras,
em 11 postos de abastecimentos escolhidos aleatoriamente ao longo da cidade, de forma a
que se abarcar quase toda a região de Luanda, antes da actual divisão administrativa.
2.1.2. Locais e Condições de Recolha
As tomas (amostras) de gasolina analisadas vieram de onze postos de
abastecimento: oito da Sonangol Distribuidora, dois da Pumangol e um da Sonangalp.
As amostras foram recolhidas em garrafas de 1,5 L lavadas com água, e secas
completamente e bem seladas. E uma vez enchidas com gasolinas, colocavam-se numa
caixa térmica cheia de gelo, para conservação a baixa temperatura até a chegada ao local
dos ensaios.
Foram recolhidos amostras dos seguintes postos:
Posto de Abastecimento da Sonangol do 1º de Maio, situado na rua D. João III
(ex-município da Maianga).
Posto de Abastecimento da Sonangol situada nos Congolenses, avenida
Deolinda Rodrigues (ex-município do Rangel).
Posto de Abastecimento da Sonangol Magestic situada na rua Vereador dos
Prazeres (ex-município do Sambizanga).
Posto de Abastecimento da Sonangol Miramar situada no largo do Miramar
(ex-município de Ingombota).
Posto de Abastecimento da Sonangol Sistec situado na rua da Liga Nacional
Africana (ex-município da Maianga).
Posto de Abastecimento da Sonangol Viana situado na avenida Deolinda
Rodrigues (município de Viana)
44
Posto de Abastecimento da Sonangol do Golfe II situado na avenida Pedro de
Castro Van-dunem-Loy (ex-município do Kilamba Kiaxi)
Posto de Abastecimento da Sonangol SUPREMO situado em rua de António
Enes (ex-município do Ingombota)
Posto de Abastecimento da Pumangol Viana situado em avenida Deolinda
Rodrigues (município de Viana)
Posto de Abastecimento da Pumangol situado na estrada da Camama
(município de Belas)
Posto de Abastecimento da Sonangalp situado nos Congolenses na avenida
Deolinda Rodrigues (ex-município do Rangel)
2.1.3. Inquérito aos automobilistas
Um dos objectivos deste trabalho é aferir o grau de qualidade da gasolina em
Luanda na óptica do consumidor. Elaborou-se um inquérito cuja população-alvo foram os
automobilistas, com base em uma técnica de amostragem não-aleatória (com possibilidade
de apenas os automobilistas serem selecionados). Os automobilistas foram selecionados
aleatoriamente por toda a região de Luanda, e tinham de responder à questões sobre a
qualidade da gasolina e o desempenho dos motores, depósito de resíduos, preços e
economia do combustível e outros problemas derivados do uso do combustível (gasolina)
com o fim de se efectuar uma sondagem aos mesmos.
Para a realização dos experimentos programados para esta monografia utilizaram-
se os seguintes equipamentos:
Picnómetro para Líquidos – Foi utilizado para medidas de densidade. Consiste
em um frasco de vidro com um volume bem definido de 25 mL e sua cabeça. É
amplamente usado para medidas de densidade, por seu fácil uso.
Balança Analítica – Aparelho utilizado e calibrado para pesagens. Utilizou-se uma
balança fabricada pela firma Sartorious, modelo CP 2202 S. Com uma pesagem máxima de
2200 g (2,2 kg).
Aparelho de destilação – constituído por um balão de fundo redondo, o
condensador, a cabeça de destilação e a alonga. Usou-se um sistema de destilação simples
a pressão atmosférica que permitiu a separação de misturas de fracções com pontos de
ebulição diferentes.
45
Manta de Aquecimento – Possui uma resistência elétrica que alterna com uma
frequência de 50 a 60 Hz, capaz de produzir 120 Watts de potência. O balão de fundo
redondo (balão de destilação), assenta numa manta de aquecimento côncava, a temperatura
pode ser regulada até os 300ºC. É fabricado pela firma P-SELECTRA com o nome de
FIBROMAN.
Tabela 11 – Especificações técnicas do aparelho FIBROMAN
Corrente 0,5 A
Tensão 230 V
Frequência 50-60 Hz
Potência 120 W
Aparelho de Banho-Maria – Fabricado pela P-SELECTA com o nome de
PRECISTERM. Este aparelho permite banhos de temperaturas desde os 0ºC até os 220ºC.
Com um termóstato capaz de estabilizar a temperatura.
Tabela 12 – Especificações Técnicas do PRECISTERM
Corrente 4,7 A
Tensão 230 V
Frequência 50-60 Hz
Potência 11000 W
Caixa Térmica – Foi usada para conservar as amostras de gasolina a baixas
temperaturas. Este equipamento é bastante eficaz para a conservação das amostras a
temperaturas inferior a 4ºC. Constituído por duas camadas separadas por um vácuo, ela
isola termicamente a amostra contida na câmara interior e, desta forma a temperatura
permanece estável por períodos de tempos prolongados.
46
Outros equipamentos. Foram usados equipamentos suplementares que
possibilitaram de igual modo a realização desta parte experimental: provetas, pipetas,
copos de precipitação, lâminas de cobre, termómetros.
2.1.4. Caracterização das amostras de gasolina
Para a caracterização dos amostras, foram realizados os seguintes ensaios:
Ensaio do aspecto e cor
Determinação da massa volúmica
Ensaios da destilação (Curva ASTM)
Teste da corrosão à Lâmina de Cobre
2.1.5. Procedimentos
Os procedimentos utilizados para as determinações e ensaios estão apresentados
neste epígrafe.
Ensaio do Aspecto e da Cor
Para a realização do ensaio do aspecto e da cor. transferiu-se uma quantidade
significativa para um copo de precipitação de 250 mL. Visualmente, observou-se a
coloração da gasolina, e também a existência ou não de partículas suspensas no seio da
amostra. analisou-se também o cheiro do combustível.
Teste da Corrosão à Lâmina de Cobre
O ensaio da lâmina de cobre foi efectuado pelo seguinte procedimento:
Poliu-se com uma lixa uma lâmina de cobre com as dimensões de mais ou
menos 9 cm x 2 cm;
Transfere-se para um copo de precipitação 250 mL de gasolina
(aproximadamente até a metade da capacidade do copo);
Submerge-se parcialmente a lâmina de cobre no copo de precipitação;
O conjunto (copo + gasolina + lâmina) coloca-se sobre um banho
termostatizado a 50ºC durante 3 horas;
Ao fim desse tempo, desligou-se o banho,
Retira-se a lâmina de cobre e compara-se com os padrões de cor (ver Figura 7)
Determinação da massa volúmica (densidade)
47
Para determinação da massa volúmica segue-se os seguintes passos:
Pesa-se um picnómetro vazio em uma balança analítica e regista-se o valor
da massa. A pesagem repete-se 3 vezes.
Enche-se o picnómetro com a amostra da gasolina até o limite, e introduziu-
se a cabeça do picnómetro. Perfaz-se até ao limite do volume;
Leva-se o conjunto a um banho termostatizado, no qual a temperatura fixa-
se a 15ºC durante 15 minutos;
De seguida pesa-se o conjunto numa balança analítica repetindo-se o
procedimento por três vezes;
Anotam-se as respectivas massas dos ensaios;
Procede-se ao cálculo da densidade (massa volúmica).
Para o cálculo da densidade (massa volúmica) utilizou-se a seguinte relação:
Em que m representa a massa da gasolina, V é o volume da gasolina no
picnómetro.
mgasolina = mpic+gasolina –mpicn.vazio
Esta densidade (ou massa volúmica) é dada em Kg/L conforme a norma angolana.
Tanto a massa dada na balança analítica (g) como o volume do picnómetro (V) são
convertidos nas respectivas unidades: Kg e L. Efectuam-se três medidas de massa com o
fim de se achar um valor médio e aproximado ao valor real do conjunto.
Elaboração da curva de destilação
A curva de destilação ASTM é uma curva que expressa a relação entre a
percentagem evaporada ou recuperada e a temperatura de ebulição. Este ensaio foi
executado obedecendo aos critérios estabelecidos na norma ASTM D86:
Monta-se o aparelho de destilação e abre-se a torneira para que a água passe
pelo condensador e se arrefeçam os vapores quentes provenientes do balão de
destilação:
Com um proveta, medem-se 100 mL de gasolina previamente acondicionada
numa caixa térmica com gelo e transfere-se essa quantidade para o balão de
destilação.
48
Procede-se com a destilação, ligando a placa de aquecimento à máxima
temperatura;
Anota-se a temperatura em que cai a primeira gota na proveta, e depois, a cada
cinco mL. A partir dos 80 mL a temperatura anota-se a cada mililitro;
Prossegue-se com a destilação até que a temperatura comece a baixar (como
resultado do craqueamento térmico das fracções pesadas). Há o aparecimento
de vapores embranquecimento. Anota-se essa temperatura como a temperatura
final;
Anota-se o volume recolhido na proveta;
Após o arrefecimento, procede-se à medição do volume (usar uma pipeta)
contido no balão de destilação.
Para a elaboração da curva de destilação ASTM, tomam-se em consideração os
valores de temperatura anotados da destilação, todas as temperaturas desde a queda da
primeira gota até a temperatura final.
Para a determinação das percentagens, calcula-se as:
Percentagem recuperada (PR) é o volume em mililitros de condensado observado
na proveta que corresponde simultaneamente a leitura do termómetro.
Exemplo: 10% recuperado, 15% recuperado, etc.
Percentagem Total Recuperável (PT) é a soma da percentagem recuperada na
proveta (ao fim do ensaio) e o resíduo do balão.
Percentagem de Perdas (PP) é a diferença entre 100 e a percentagem total
recuperável (PT). Assim a percentagem de perdas é dada por:
PP = 100 – (recuperado + resíduo)
Percentagem evaporada (PE) é a soma da percentagem recuperada (PR) e a
percentagem de perdas (PP). Representa todas as fracções que abandonaram a fase líquida
quer tenham sido recuperadas na proveta (recuperado) quer tenham sido perdidas (perdas).
PE = PR + PP
Por exemplo: Se em 100 mL, o recuperado na proveta for de 96 mL, e no balão
restar um resíduo de 2 mL, então a diferença entre os 100 – (96 ml+2ml) será a perda do
sistema, ou seja haverá 2 mL de perdas. Se durante esta destilação, à temperatura de 64ºC,
o volume for 10 mL (lidos na proveta), a este valor soma-se os 2 mL de perdas, dando
assim 12% de evaporado.
49
A curva ASTM é traçada com os valores de temperaturas e o correspondente
evaporado ou recuperado conforme as especificações do MINPET (no caso de Angola).
50
2.2 . Resultados e Discussões
Neste capítulo apresentam-se os resultados dos ensaios de laboratórios efectuados
para este trabalho.
Tabela 13 – Detalhes das amostras (data, local e empresa distribuidora)
Amostra Data de Recolha Local de Recolha Empresa
Amostra A 25/06/2011 1º De Maio Sonangol
Amostra B 06/07/2011 Congolenses Sonangol
Amostra C 06/07/2011 Congolenses Sonangalp
Amostra D 08/07/2011 Grafinil-Bar Pumangol
Amostra E 08/07/2011 Vila Da Viana Sonangol
Amostra F 12/07/2011 Golfe II Sonangol
Amostra G 12/07/2011 Camama Pumangol
Amostra H 08/03/2012 São Paulo Sonangol
Amostra I 08/03/2012 Miramar Sonangol
Amostra J 08/03/2012 Miramar Sonangol
Amostra K 08/03/2012 Chamavo Sonangol
Os resultados serão apresentados e discutidos de acordo com a seguinte ordem:
Aspecto:
o Cor
o Cheiro
o Partículas
Densidade;
Corrosão à Lâmina de cobre;
Destilação:
o Ponto 10% evaporado;
o ponto 50% evaporado;
o Ponto 90% evaporado;
51
o Resíduo da destilação
Inquérito aos automobilistas.
2.2.1. Ensaios de aspecto
Figura 18 - Aspecto das Amostras (à esquerda, recipiente contendo o destilado, amostra A,
B, C ... K)
Cheiro
As amostras recolhidas nos 11 postos de abastecimento durante o período de Julho
de 2011 a Janeiro de 2012, apresentam todas o cheiro característico de gasolina conforme a
especificação nacional. Todas amostras tinham odor característico de gasolina para
comercialização, facilmente identificável.
Partículas em suspensão
Em todas as amostras analisadas, constatou-se a inexistência de partículas em
suspensão. Este facto é indicativo do bom estado de conservação da gasolina nos
reservatórios nos postos de abastecimento. Tão pouco foram observados visualmente
depósitos de detritos como areias, gomas ou ainda traços de água (gotículas) nas amostras.
52
Cor
A coloração das amostras da gasolina comercializada em Luanda varia (tal como
aparece na fotografia da Figura 18). A coloração não é uniforme, algumas amostras
apresentam uma tonalidade amarelo-claro, acastanhada e outras esverdeada.
Na Tabela a seguir se apresenta o ensaio do aspecto da gasolina.
Tabela 14 - Analise visual da cor, cheiro e partículas
Amostra Coloração Cheiro Partículas
Amostra A Amarela Acastanhada Comercia
l
Isento
Amostra B Amarela Esverdeada Comercia
l
Isento
Amostra C Amarela Acastanhada Comercia
l
Isento
Amostra D Amarela Esverdeada Comercia
l
Isento
Amostra E Amarela Acastanhada Comercia
l
Isento
Amostra F Verde Clara Comercia
l
Isento
Amostra G Amarela Clara Comercia
l
Isento
Amostra H Amarela Acastanhada Comercia
l
Isento
Amostra I Amarelo Claro Comercia
l
Isento
Amostra J Amarelo Claro Comercia
l
Isento
Amostra K Amarelo Claro Comercia
l
Isento
53
A coloração da gasolina comercializada em Luanda não condiz com os parâmetros
de cor estabelecidos pelo Ministério dos Petróleos (vide Tabela 10). A coloração varia
bastante (amarelo a acastanhada). A razão dessa variedade de corantes deve-se ao fato da
não injecção com regularidade de corantes por parte da Refinaria de Luanda. Portanto, a
gasolina comercializada em Luanda é expedida muitas vezes para consumo com a cor
original após o blending (mistura dos diversos componentes).
A cor da gasolina após o blending é um dado importante, visto que dá uma idéia
acerca do teor em fracções pesadas presentes . As fracções pesadas na gasolina apresentam
uma coloração mais escura e amarelada, tendendo para o castanho. Em termos de produtos
derivados do petróleo, quanto menor for ponto de ebulição, mais claro é o derivado. Os
gases obtidos no topo da coluna atmosférica, quando liquefeitos são incolores e de aspecto
límpido. Produtos relativamente mais pesados que a gasolina, apresentam uma coloração
mais amarelada (tendendo para o castanho) quando extraídos da coluna de destilação. As
fracções do fundo da coluna são mais pesadas e de coloração escura como (Fuel Oil e
asfaltos). A cor é, portanto, um indicador da qualidade do fraccionamento, e a sua
intensidade, é função do grau de refinação (WUITHIER, 1972).
Este facto foi comprovado no ensaio de destilação. Observou-se que à medida que
aumentava o volume de destilado (recuperado) na proveta, a coloração variava da seguinte
forma (em função da temperatura de recuperação): incolor (primeiras gotas), esverdeado
(após 50 mL) e tons amarelados (após 83 mL), e no fim do ensaio, o resíduo, com uma
coloração acastanhada (ver Figura 22).
54
Figura 19 - Destilado e o Resíduo Figura 20 – Amostra e seu destilado
Expressa-se no gráfico a seguir esta variação:
Figura 21 - Variação da Coloração em função o volume de destilação
55
Igualmente, verificou-se que quanto maior for a diferença de coloração entre a
amostra e o seu destilado (ver Figura 20) maior é o resíduo da destilação e mais pesada, a
gasolina.
Figura 22 – Amostra, destilado e seu consequente resíduo
Tempo de armazenagem após colheita das Amostras
A coloração não é somente indicador da composição fraccionária da gasolina, como
também é indicador do nível de oxidação das cadeias olefínicas presentes na gasolina.
Após as análises, as amostras (A, B, C, D e E, Vide Figura 23) convenientemente fechadas
foram conservadas à temperatura ambiente, no laboratório em local seco e limpo durante
19 dias. No final deste período de armazenagem a coloração destas amostras de gasolina
alterou-se e passou a ser mais intensa, indicativo da ocorrência de reações de
polimerização e oxidação já anteriormente referidas.
56
Figura 23 - Mudança de cor das amostras após 19 dias de armazenamento
Isto sucede, porque o ar e o calor presentes no local de armazenamento, promovem
reações de oxidações nas olefinas e em compostos nitrogenados presentes na gasolina,
criando assim novos compostos e polímeros que deixam a tonalidade da gasolina mais
intensa. Olefinas e diolefinas em concentrações de apenas 20% expostas ao ar e calor
produzem largas quantidades de gomas (ciclohexenos, estirenos, 2-pentenos,
trimetiletileno, etc.) em apenas 24 horas (CASSAR, 1931).
O armazenamento da gasolina durante longos períodos é prejudicial visto que
propicia o processo de formação de gomas, que podem provocar o entupimento dos filtros,
e, o aparecimento de borras no motor e nos cilindros. Portanto, quanto menor for o tempo
de armazenamento do combustível nos postos de abastecimentos, melhor será o
desempenho do motor e do sistema de alimentação.
2.2.2. Ensaios de densidade
Os valores para densidade de acordo com as especificações do Ministério dos
Petróleos devem situar-se entre 0,710 e 0,780 Kg/L. A princípio, esta margem abre uma
folga para aquilo que é a densidade suportada pelos flutuadores. Geralmente os flutuadores
dos automóveis são construídos para densidades de 0,73 a 0,77 Kg/L (NSIALA, 2009).
Na Tabela a seguir, são apresentados os resultados das pesagens efectuadas para a
determinação da densidade das amostras.
Tabela 15 - Resultados das pesagens das amostras
57
Massa do Picnómetro Massa do Picnómetro + Gasolina
AMOSTRA A
Ensaio nº 01 25,90 g 44,96 g
Ensaio nº 02 25,90 g 44,96 g
Ensaio nº 03 25,90g 44,96 g
25,90 g 44,96 g
AMOSTRA B
Ensaio nº 01 25,90 g 44,31 g
Ensaio nº 02 25,90 g 44,31 g
Ensaio nº 03 25,90g 44,31 g
25,90 g 44,31 g
AMOSTRA C
Ensaio nº 01 25,90 g 44,54 g
Ensaio nº 02 25,90 g 44,54 g
Ensaio nº 03 25,90g 44,54 g
25,90g 44,54 g
AMOSTRA D
Ensaio nº 01 25,90 g 44,42 g
Ensaio nº 02 25,90 g 44,42 g
Ensaio nº 03 25,90g 44,42 g
25,90g 44,42 g
AMOSTRA E
Ensaio nº 01 25,90 g 44,54 g
Ensaio nº 02 25,90 g 44,54 g
Ensaio nº 03 25,90 g 44,54 g
25,90 g 44,54 g
AMOSTRA F
Ensaio nº 01 22,28 g 41,01 g
Ensaio nº 02 22,28 g 40,97 g
Ensaio nº 03 22,28 g 40,97 g
22,28 g 40,98 g
AMOSTRA G
58
Ensaio nº 01 22,90 g 41,42 g
Ensaio nº 02 22,90 g 41,42 g
Ensaio nº 03 22,90g 41,42 g
22,90 g 41,42 g
AMOSTRA H
Ensaio nº 01 22,15 g 41,23 g
Ensaio nº 02 22,15 g 41,22 g
Ensaio nº 03 22,15 g 41,22 g
22,15 g 41,22 g
AMOSTRA I
Ensaio nº 01 22,28 g 40,90 g
Ensaio nº 02 22,28 g 40,84 g
Ensaio nº 03 22,28 g 40,87 g
22,28 g 40,88 g
AMOSTRA J
Ensaio nº 01 21,77 g 40,51 g
Ensaio nº 02 21,78 g 40,49 g
Ensaio nº 03 21,78 g 40,49 g
21,78 g 40,49 g
AMOSTRA K
Ensaio nº 01 22,29 g 40,32 g
Ensaio nº 02 22,27 g 40,36 g
Ensaio nº 03 22,28 g 40,33 g
22,28 g 40,33 g
Os cálculos para as determinações das massas das amostras são apresentados a
seguir:
Amostra A
59
Amostra B
Amostra C
Amostra D
Amostra E
60
Amostra F
Amostra G
Amostra H
Amostra I
Amostra J
61
Amostra K
Os valores da densidade variam fortemente de amostra para amostra, de modo
que a diferença entre a amostra mais densa (amostra H) e a menos densa (amostra K)
é de 0,0408 kg/L. Verifica-se igualmente que algumas amostras têm valores de
densidades idênticos (amostras C e E). As densidades das amostras C, D, E, F, I, J
possuem valores muito próximos.
Tabela 16 – Valores da densidade das amostras
Amostra Densidade a 15ºC (Kg/L)
Amostra A 0,7624
Amostra B 0,7364
Amostra C 0,7456
Amostra D 0,7408
Amostra E 0,7456
Amostra F 0,7480
Amostra G 0,7408
Amostra H 0,7628
Amostra I 0,7440
Amostra J 0,7484
Amostra K 0,7220
62
As densidades de todas as amostras estão dentro do limite especificado pelo
Ministério dos Petróleos, não obstante a variabilidade entre as mesmas. No gráfico da
Figura 25, ilustra-se o que acima referimos.
Figura 24 - Densidades das Amostra
Da análise da incidência da densidade no consumo do motor durante a viagem
se pode referir que as amostras com maiores valores de densidade (amostras A, H, J e
F) terão maior economia na estrada, visto que a quantidade específica de combustível
servida na mistura carburante, será relativamente inferior. As amostras com
densidades baixas (amostra K), terão um consumo elevado, dado que aumentará o
consumo específico devido a riqueza da mistura servida no carburador.
As amostras A e H tendem a propiciar perdas de potência, já que o nível do
pulverizador será elevado ao nível da gasolina, com o qual, a gasolina será servida em
menores proporções produzindo uma mistura desequilibrada de ar-gasolina, o que
provocaria a paragem do motor. (ver Figura 3).
As constatações acima referidas levam-nos a questionar o modo como a
gasolina é vendida ao consumidor nos postos de abastecimento. A propriedade
calorias/quilogramas (Cal/kg) geralmente é constante, logo a venda de combustível
por unidades volumétricas, influência a economia dessas amostras durante a viagem.
Uma diferença em termos de 0,040 kg/L em densidade traduz-se num consumo
especifico de 5% de combustível. Portanto, 25 L de um combustível com 0,750Kg/L e
25 L de outro com 0,710 Kg/L serão diferenciados por 5% de economia em estrada
(WUITHIER, 1972).
63
O princípio da venda mássica da gasolina ao consumidor, contribuiria para a
poupança em termos monetários, e desta forma o consumidor pagaria o preço justo
pelo combustível que adquire. Se dois consumidores, ambos com depósitos vazios, e
motores idênticos comprarem 25 litros (1500 Akz) de gasolina referentes à amostra H
(um deles) e K (outro consumidor), o consumidor da amostra K perderá 5% em
cal/kg, o que se traduzirá numa perda de 75Akz (1,25 litros de gasolina).
As condições económicas da maioria dos consumidores em Luanda, a
problemática dos engarrafamentos nas estradas da capital, as condições das próprias
estradas que constantemente exigem esforços do motor (buracos, lombas, e
degradações), bem como a temperatura média anual do país (até 30ºC) deveriam levar
a Refinaria de Luanda a formular um combustível com a maior densidade possível
dentro dos parâmetros estabelecidos (sem prejudicar propriedades, como quantidade
de fracções pesadas, olefinas e outros).
Portugal e França, países com limites de temperatura inferiores aos de Luanda,
estabelecem como limite mínimo de densidade para a gasolina 0,720 kg/L. Sem
desconsiderar que a maior parte dos flutuadores são ajustados para densidades de
0,730 mínimo (WUITHIER, 1972). O Ministério dos Petróleos estabelece como
densidade mínima, o valor de 0,710 Kg/L. Angola é um país quente e Luanda uma
cidade com uma temperatura média anual de 27ºC, logo, o incremento no valor da
densidade da gasolina para valores acima do atual é uma questão a ser repensada.
2.2.3. Corrosão à lâmina de cobre
A corrosividade da gasolina comercializada em Luanda condiz com os limites
das especificações impostas pelo Ministério dos Petróleos. Na tabela 17 aparecem
descritos os resultados dos experimentos de corrosão à lâmina de cobre.
Esta análise não obstante ser qualitativa, é indicativa da presença de
compostos de enxofre e outros elementos corrosivos presentes na gasolina. Pelo que
se observa da fotografia da Figura 25 e também do padrão de corrosão à lâmina de
cobre, a gasolina comercializada nos postos de abastecimento referidos nesta
monografia, apresenta um nível de corrosão 1A, podendo-se então afirmar que as
partes metálicas do motor conservam-se adequadamente com o uso da mesma.
64
Figura 25 – Ligeira descoloração da lâmina de cobre
Amostra Nível de Corrosão
Amostra A 1 A
Amostra B 1 A
Amostra C 1 A
Amostra D 1 A
Amostra E 1 A
Amostra F 1 A
Amostra G 1 A
Amostra H 1 A
Amostra I 1 A
Amostra J 1 A
Amostra K 1 A
Tabela 17 – Resultados dos testes de corrosão à lâmina de cobre
65
2.2.4. Ensaios de destilação
Os ensaios de destilação foram realizados obedecendo os limites de
temperatura impostos pelo Ministério dos Petróleos. Essas temperaturas podem ser
consultadas na tabela 9). A seguir apresentam-se as temperaturas máximas para os
vários pontos que permitem estruturar a curva de destilação da gasolina:
10% recuperado, máximo 70ºC
50% recuperado, máximo 125ºC
90% recuperado, máximo 180ºC
Ponto Final, máximo 215ºC
E para o resíduo da destilação, um máximo de 2% em volume.
Figura 26 - Curva dos limites máximos para os volumes recuperados a cada
temperatura, estabelecida pelo Ministério dos Petróleos.
As análises efectuadas às 11 amostras recolhidas em vários postos de
abastecimento revelaram que existe falta de rigor no controlo das percentagens das
fracções durante a formulação da gasolina. Na tabela 18 observa-se que há amostras
em que o ponto inicial de destilação conforma-se com o estabelecido nas normas,
outras revelam défices nas fracções pesadas.
Experimentalmente foi possível constatar que, a gasolina comercializada não
têm as fracções pesadas e o teor em resíduo totalmente em concordância com o
estabelecido. Esta não concordância com as especificações, tem incidência sobre a
66
limpeza do combustível após queima, e induz a formação constante de gomas no
motor.
Tabela 18 – Valores referentes à temperatura média obtida para cada amostra
RECUPERADO
(ML)
TEMPERATURA (ºC)
A B C D E F G H I J K
Inicio 45 40 45 39 39 46 41 54 44 46 47
10 68 58 60 58 54 72 59 77 60 62 64
20 83 71 70 71 64 86 72 90 70 75 78
30 101 86 81 84 73 96 86 10
0
82 87 88
40 120 102 94 10
0
82 106 102 11
3
99 100 100
50 138 115 107 11
4
100 116 114 11
9
111 111 111
60 157 126 120 12
6
116 124 126 13
4
120 120 126
70 171 137 134 13
7
126 133 136 14
5
130 130 133
80 189 150 147 14
7
141 141 147 15
6
142 141 145
88 204 162 160 16
0
159 151 158 17
0
159 154 160
89 206 163 164 16
1
161 152 161 17
5
161 156 164
90 209 164 166 16
2
163 154 164 161 158 166
91 211 165 169 16
3
164 157 165 162 160 166
92 213 166 173 16
4
165 160 166 163 162 166
93 214 - 175 16
5
167 162 167 164 163 167
94 215 - 178 16
7
- 164 167 164 163 168
95 - - 179 - - 166 168 164
67
Tabela 19 – Valores do volume recuperado das amostras, seu resíduo e perdas
A B C D E F G H I J K
P.I., ºC 45 40 45 39 39 46 41 54 44 46 47
P.F., ºC 215 166 179 167 167 166 168 175 164 163 168
Recup., mL 94 92 95 94 93 95 95 89 95 94 94
Resíduo, mL 5 5 3 1,3 2,16 1,9 2,1 7,8 3,12 1,8 1,95
Perdas, mL 1 3 2 4,7 4,84 3,1 2,9 3,2 1,88 4,2 4,05
Os dados obtidos durante a destilação podem ser apresentados em gráficos de
volume versus temperatura (exemplo, gráfico da Figura 27). Gráficos representativos
da relação volume-temperatura ajudam do comportamento do volume e temperatura
durante o processo de destilação. No apêndice desta monografia podem consultar-se
estes gráficos.
Ponto inicial. É a temperatura lida no termómetro no momento em que cai a
primeira gota na proveta. Na prática, este ponto condiciona o ponto 10% em que
deve-se ter evaporado a quantidade suficiente para o arranque do motor. Assim,
quanto mais elevado for o ponto inicial maior será a temperatura para os 10% de
recuperado.
O ponto inicial traduz o inicio da destilação, isto é, a temperatura mínima das
fracções ligeiras recuperáveis na gasolina.
Figura 27 - Ponto Inicial de Destilação das amostras
68
O Ministério dos Petróleos não estipula nenhum limite para o ponto inicial,
porém, como dito acima, o ponto inicial é uma propriedade de grande importância
porque condiciona o ponto 10% recuperado que vem estipulado pelo Ministério e
sua temperatura não deve ultrapassar os 70ºC (vide gráfico da Figura 28):
Figura 28 - Relação entre o Ponto Inicial e o Ponto 10% recuperado de Destilação das
amostras
As amostras H, F, A são as que apresentam maior temperatura no inicio da
destilação, e observa-se que os pontos a 10% recuperado para estas amostras são os
que apresentam temperaturas mais elevadas, respectivamente 77ºC, 72ºC e 68ºC, e o
mesmo ocorre no resto das amostras.
Assim a diferença entre o ponto inicial e o ponto 10% recuperado mostra a
quantidade de fracções ligeiras presentes na gasolina. Em termos de volume, são 10
mL de recuperado, porém, o que interessa, do ponto de vista de arranque do motor, é
o calor especifico desses 10 mL e a sua consequente facilidade de evaporação (que
varia conforme as amostras, de 26ºC a 15ºC). No momento do primeiro arranque do
dia, o motor do carro está frio, bem como o todo sistema de alimentação e a
69
temperatura do ar (principalmente no tempo de Cacimbo) logo, a primeira mistura
servida na câmara de combustão deve exigir pouca quantidade de energia para entrar
em combustão. A mistura deve ser rica o suficiente para entrar em combustão e com
boa taxa de vaporização para que a combustão se dê rapidamente no accionar das
velas.
O ponto 10% não deve ser recuperado abaixo de 50ºC (NSIALA, 2009) bem
como não deverá exceder os 70ºC (MINPET, 2008); pode-se então estabelecer, desta
forma para as amostras analisadas, os limites máximos e mínimos do ponto 10%
recuperado tal como especificado no gráfico da Figura 29:
Figura 29 - Limites de temperatura para o ponto 10% recuperado das amostras na
Destilação
De acordo com o gráfico da figura 29, as amostras F e H apresentam para o
ponto 10% de recuperado, temperaturas acima da fixada pelo Ministério dos
Petróleos. Não obstante as temperaturas das demais amostras considerarem-se
aceitáveis (abaixo de 70°C), é observável que há duas amostras que não obedecem as
especificações. A não conformação destas amostras ao valor estipulado (70°C) é
danosa para o motor sobretudo no que toca ao arranque a frio visto que, um ponto
10% recuperado acima dos 70ºC embora previna ocorrências de tampões de vapor,
todavia, devido a sua baixa volatilidade, dificulta o arranque a frio do motor,
principalmente em épocas frias do ano.
Fracções com ponto de ebulição muito próximo do limite mínimo (amostra E)
poderão criar tampões de vapor ao longo do circuito de alimentação em épocas
70
quentes, o que impediria a injecção de gasolina no carburador, o que provocaria a
paragem do motor (Figura 2).
As amostras B, C, D, G, I, J e K são aquelas cujo ponto 10% recuperado
permite um bom arranque ao motor, sem tampões de vapor (vapor-lock) em épocas
quentes e congelamentos em épocas de clima frio.
O ponto 10% de recuperado é importante do ponto de vista das condições
climáticas do país onde a gasolina é utilizada. Países quentes, como Angola, devem
regular o ponto 10% moderadamente elevado, e países frios, devem-no estabelecer o
mais baixo possível.
Ponto 50%. É a fracção “coração da gasolina” que condiciona a economia em
longas viagens, a prevenção de paragem a quente, o aquecimento do motor, a
aceleração e a potência do motor, a suavidade do motor, e até a economia em viagens
curtas. O ponto 50% das amostras é apresentado no gráfico da Figura 30:
Figura 30 - Ponto 50% evaporado das amostras
A volatilidade da fracção recuperada a 50% é o fator que determina o bom ou
mau funcionamento do motor após o arranque e ao longo da viagem.
O Ministério dos Petróleos não estipulou valores mínimos para o ponto 50%,
apenas o valor máximo de 125ºC. De modo geral, a temperatura mínima ideal para o
ponto 50% é de 100ºC (NSIALA, 2009).
71
Assim, no gráfico a seguir, verificamos a relação dos valores obtidos nos
ensaios e a sua conformidade com as normas e as especificações emanadas pelo
Ministério dos Petróleos. Nota-se que a amostra A, excede em 13ºC o valor máximo
admissível para o ponto 50ºC, bem como percebe-se que a amostra E possui no valor
mínimo ideal de volatilidade.
Figura 31 - Limites para o Ponto 50% recuperado
Logo, a amostra A e a amostra E são dois extremos nesta análise; a amostra A
possui baixa volatilidade com ponto 50% recuperado obtido a 138ºC, já a amostra E é
obtida a 100ºC (no limite da temperatura mínima). Em termos comparativos, a
amostra E, tendo alta volatilidade, garantirá uma fácil e rápida vaporização e por sua
vez, uma boa aceleração e potência, um aquecimento razoável, e certa suavidade do
motor. Não obstante essas qualidades, esta amostra tende maioritariamente a
apresentar fenómenos de congelamento no motor no auge da viagem, devido a baixas
temperaturas (no motor), aumentando desta forma as possibilidades de paragem ao
meio da viagem. Igualmente será reduzida economia em viagens longas devido a
elevada volatilidade.
A amostra A terá comportamento inverso ao da amostra E, por possuir baixa
volatilidade. Terá melhor economia em viagens longas, porém, devido a uma
72
deficiente vaporização (no auge da viagem) exigirá mais do motor, principalmente
nos momentos em que é necessária maior aceleração. Um combustível com essas
características, reduz a suavidade do motor durante a viagem e induz a falhas nas
velas.
O ponto 50% carece de maior atenção da parte do produtor. Suavidade,
aceleração e potencia e estabilidade quanto a paragem a meio da viagem devem estar
sempre presentes no momento da formulação do combustível. Para tal, a temperatura
da fracção do ponto 50% recuperado deve ser regulada entre os 100ºC e 125ºC.
As amostras B, D, G, I, J conformam-se com as especificações estabelecidas
pelo Ministério dos Petróleos.
O ponto 90% considerado também como a “cauda da gasolina”, é de grande
importância principalmente por razões de consumo, por ser a fracção que mais
influencia a economia dos combustíveis.
O Ministério dos Petróleos estabelece como limite máximo para o ponto 90%,
a temperatura de 180ºC.
No gráfico da Figura 32, é possível observar que as amostras A e H não se
conformam com as especificações do Ministério dos Petróleos.
A amostra A apresenta um ponto 90% recuperado acima dos 180ºC,
temperatura de 209ºC. Esta amostra terá uma muito boa economia em viagens longas,
porém, em função do teor em resíduo, apresentará grandes probabilidades de formar
depósitos carbunculosos, sujamento da câmara de combustão, e aumento da exigência
de índice de octano (WAQUIER, 2004), diluição do óleo lubrificante do cárter e
desgaste prematuro do motor. Tudo isto deve-se à sua baixa volatilidade, o que
provocará uma má vaporização. A temperatura do ponto 90% não deve ser muito
elevada e sim moderadamente baixa (menor que 180ºC).
Figura 32 - Limites para o Ponto 90% recuperado das amostras
73
Na amostra H, apresenta um valor anómalo no que se refere à sua
conformidade com as especificações, o ponto final foi obtido antes mesmo dos 90%
de recuperado. O volume final foi de 89 mL, com uma quantidade de resíduos 4 vezes
superior ao limite máximo estabelecido. Esta amostra será discutida com mais
detalhes na parte do resíduo.
As amostras B, C, D, E, F, G, I, J e K apresentam um valor do ponto 90%
abaixo do limite máximo.
Estas amostras apresentarão uma economia relativamente baixa, visto que
quanto menor for o ponto 90%, menos económica será a fracção (ver Figura 1),
principalmente a amostra F (com o menor ponto 90% recuperado). Esta propriedade
está fortemente relacionada com o Ponto Final.
O Ponto Final expressa a quantidade de fracções recuperáveis, em valores de
temperatura, presentes na gasolina.
O Ministério dos Petróleos fixa como temperatura máxima para o ponto final
215ºC. Em termos de fraccionamento do crude, é na faixa dos 205-220ºC que termina
o corte da gasolina e começa o corte do querosene. Portanto, a temperatura deste
ponto não deve exceder os 215ºC, visto que acima desta temperatura estar-se-á em
presença de um outro corte petrolífero (corte do querosene). Entretanto, alguns
afirmam que a temperatura ideal para o ponto final deve-se situar-se abaixo dos
205ºC6 por ser este o ponto final real da fracção da gasolina.
Embora todas apresentem temperaturas do Ponto Final abaixo do limite
máximo oficial, na prática se constatará alguma variabilidade em termos de economia
6 Pierre Wuithier (1972), Eng.º Ndongala Nsiala (2009)
74
de combustível. Já que, quanto maior o Ponto Final, maior é quantidade de fracções
destiláveis (capazes de formar uma mistura inflamável com o ar) da gasolina.
Figura 33 - Valores para o ponto 90% recuperado nas amostras
A amostra A com um Ponto Final de 215ºC, terá boa economia em viagens
longas, e as outras, terão uma economia de combustível relativamente inferior,
sobretudo, as amostras I e J.
Figura 34 - Relação do ponto 90% e o ponto Final
75
No gráfico da Figura 34 podemos notar a proximidade entre o Ponto 90% e o
Ponto Final das amostras. Esta proximidade é prejudicial à economia do combustível.
A Refinaria de Luanda deve produzir gasolinas com um ponto 90% abaixo dos 180ºC
e um Ponto Final próximo ao intervalo de temperatura entre 205 e 215ºC, desta forma
teríamos uma boa quantidade de fracções pesadas capazes de assegurar, através do
seu alto poder calorífico e baixa volatilidade, uma longa viagem.
Resíduo de destilação. Após o ponto final, o liquido restante é considerado
“resíduo de destilação”. O resíduo da destilação é igualmente importante, porque
determina as condições em que ficará o motor após a combustão, principalmente, o
estado de limpeza do motor. Uma quantidade excessiva de resíduo, traz consigo danos
ao veículo, induz a depósitos carbunculosos, sujamento da câmara de combustão e das
velas, aumento da exigência de índice de octano, diluição do óleo lubrificante do
cárter e desgaste prematuro do motor. O Ministério dos Petróleos estabeleceu um
limite máximo de 2% em volume para o resíduo da destilação. A presença de resíduo
na gasolina, além de prejudicial para estado do motor e das velas, pode-se tornar
desperdício em termos monetários, visto que em 25 litros de gasolina comprados, o
teor máximo admissível para o resíduo (parte não recuperável) é de 0,5 litros de
gasolina (30 Akz).
A sua presença na gasolina é inevitável, pois resulta da presença das fracções
pesadas, que são responsável pela economia, algumas vezes contaminações por
gasóleo.
76
Figura 35 - Valores do teor em resíduo das amostras e o valor limite máximo
Na Figura 35, observa-se que as amostras H, A, B, C, I estão fora da
especificação regulamentada pelo Ministério dos Petróleos. A amostra H apresentou o
maior valor em termos de teor em resíduo, 4 vezes superior ao valor máximo
admissível. Esta amostra após a evaporação das fracções destiláveis, além de revelar
pouca economia, provocará graves problemas nos filtros, formação de gomas dentro
da câmara de combustão e demais problemas referidos ao longo deste trabalho. As
amostras A e B valores em teor de resíduos duas vezes e meia superiores ao máximo
estabelecido. Nas amostras C e I, o teor em resíduo é 1,5 vezes superior.
No entanto, 60% das amostras analisadas apresentam teor em resíduo abaixo
ou praticamente no limite máximo estabelecido (amostras D, E, F, G, J e K). A
amostra com melhor teor em resíduo é amostra D, cujo valor mostra que no final da
combustão completa das fracções recuperáveis, restará apenas 1,3% de resíduo nas
câmaras de combustão.
2.2.5. Síntese dos Resultados
Tabela 20 - Síntese dos resultados das análises das amostras e sua conformidade
AMOSTRA A NORMA RESULTADO CONFORMIDADE
Cor Verde Amarelo-castanho Densidade 0,71-0,78 0,764
10% Máx. 70ºC 68ºC 50% Máx.125ºC 138ºC 90% Máx. 180 209ºC P.F. Máx.215ºC 215ºC
77
Resíduo 2% 5% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
50%
AMOSTRA B NORMA RESULTADO CONFORMIDADECor Verde Amarelo-verde
Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,736 10% Máx. 70ºC 58ºC 50% Máx.125ºC 115ºC 90% Máx. 180ºC 164ºC P.F. Máx.215ºC 166ºC
Resíduo 2% 5% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
75%
AMOSTRA C NORMA RESULTADO CONFORMIDADE
Cor Verde Amarelo-castanho Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,746
10% Máx. 70ºC 60ºC 50% Máx.125ºC 107ºC 90% Máx. 180ºC 166ºC P.F. Máx.215ºC 179ºC
Resíduo 2% 3% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
75%
AMOSTRA D NORMA RESULTADO CONFORMIDADECor Verde Amarelo-verde
Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,741 10% Máx. 70ºC 58ºC 50% Máx.125ºC 114ºC 90% Máx. 180ºC 162ºC P.F. Máx.215ºC 167ºC
Resíduo 2% 1,3% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
90%
AMOSTRA E NORMA RESULTADO CONFORMIDADE
78
Cor Verde Amarelo-castanho Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,746
10% Máx. 70ºC 54ºC 50% Máx.125ºC 100ºC 90% Máx. 180ºC 163ºC P.F. Máx.215ºC 167ºC
Resíduo 2% 2,16% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
75%
AMOSTRA F NORMA RESULTADO CONFORMIDADECor Verde Verde
Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,748 10% Máx. 70ºC 72ºC 50% Máx.125ºC 100ºC 90% Máx. 180ºC 154ºC P.F. Máx.215ºC 166ºC
Resíduo 2% 1,9% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
90%
AMOSTRA G NORMA RESULTADO CONFORMIDADE
Cor Verde Amarelo-Claro Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,741
10% Máx. 70ºC 59ºC 50% Máx.125ºC 114ºC 90% Máx. 180ºC 164ºC P.F. Máx.215ºC 168ºC
Resíduo 2% 2,1% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
75%
AMOSTRA H NORMA RESULTADO CONFORMIDADECor Verde Amarelo-castanho
Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,763 79
10% Máx. 70ºC 77ºC 50% Máx.125ºC 119ºC 90% Máx. 180ºC - P.F. Máx.215ºC 175ºC
Resíduo 2% 7,8% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
40%
AMOSTRA INORMA RESULTADO CONFORMIDADE
Cor Verde Amarelo-verde Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,744
10% Máx. 70ºC 60ºC 50% Máx.125ºC 111ºC 90% Máx. 180ºC 161ºC P.F. Máx.215ºC 164ºC
Resíduo 2% 3,12% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
90%
AMOSTRA J NORMA RESULTADO CONFORMIDADECor Verde Amarelo-Claro
Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,748 10% Máx. 70ºC 62ºC 50% Máx.125ºC 111ºC 90% Máx. 180ºC 158ºC P.F. Máx.215ºC 163ºC
Resíduo 2% 1,8% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
90%
AMOSTRA K NORMA RESULTADO CONFORMIDADE
Cor Verde Amarelo-Claro Densidade 0,71-0,78 Kg/L 0,722
10% Máx. 70ºC 64ºC 80
50% Máx.125ºC 111ºC 90% Máx. 180ºC 166ºC P.F. Máx.215ºC 168ºC
Resíduo 2% 1,96% Corrosão à lâmina
de Cobre1 A – 1 B 1A
90%
Conforme as tabelas acima, pode-se referenciar que:
45% (5 de 11) apresentam muito boa qualidade, com 90% de
conformidade,
36% (4 de 11) apresentam boa qualidade, com 75% de conformidade
9% (1 de 11) apresentam qualidade regular, com 50% de conformidade
9% (1 de 11) apresentam má qualidade 40% de conformidade.
Figura 36 - Gráfico do nível de qualidade das amostras
81
2.2.6. Inquérito
A partir do inquérito (ver gráfico a seguir), constatou-se que a maior parte dos
automobilistas em Luanda estão satisfeitos com a economia de consumo de seu
automóvel
Uma fatia de 11% dos automobilistas encontra-se muito satisfeito com a forma
de economia do seu automóvel, 47% encontram-se apenas satisfeitos. Porém, outros
42% dos automobilistas encontram-se insatisfeitos com a atual economia em termos
de consumo de seus automóveis.
Figura 37 - Nível de Satisfação sobre a economia da gasolina
Outra constatação feita revelou que 58% dos automobilistas (com os mais
variados anos de condução) já tiveram problemas relacionados com velas (sujamento
das velas, constante substituição das velas), filtro da gasolina (e perda constante de
potência) e problemas no depósito (acúmulo de camadas vernizadas no depósito).
82
Figura 38 – Índice de consumidores com problemas na viatura relacionadas ao
Combustível
CONCLUSÕES
Este trabalho de monografia visou analisar o nível de qualidade da gasolina
comercializada em Luanda. Durante a pesquisa, discutiu-se o nível de satisfação dos
consumidores e a conformidade da gasolina frente às especificações do Ministério dos
Petróleos. Realizou-se inquéritos e análises laboratoriais que permitiram aferir a
qualidade da gasolina.
A maior parte dos consumidores da gasolina na região Luanda mostrou-se
satisfeita com a gasolina que é comercializada, uma parte significativa dos inquiridos
reclamou do tempo que dura a gasolina quando se fazem à estrada. Muitos
consumidores igualmente queixaram-se de ligeiros problemas originários do uso deste
combustível.
As análises laboratoriais revelaram um bom nível de conformidade da gasolina
relativamente às especificações. Verificaram-se algumas inconformidades, que no
geral não afectam a qualidade da mesma. Apenas uma amostra apresentou 60% de
inconformidade respeito às especificações e uma 50%. No geral, as inconformidades
na ordem de 15 a 10% no restantes das amostras.
Quase metade das amostras (45% das amostras) apresentam muito boa
qualidade, com 90% de conformidade no que diz respeito às especificações, 36% (4
83
de 11 amostras) apresentam boa qualidade, com 75% de conformidade, 9% (1 de 11
amostras) apresentam qualidade regular, com 50% de conformidade, 9% (1 de 11
amostras) apresentam má qualidade, com 40% de conformidade.
Não obstante as inconformidades, o grau de satisfação dos consumidores está
acima da média: 11% dos inqueridos revelou estarem muito satisfeitos, e 43%
satisfeitos com o tempo de viagem.
No geral, pode-se considerar a gasolina comercializada em Luanda de boa
qualidade, visto que maior parte dos parâmetros analisados está dentro do
recomendado pelas especificações emanadas pelo Ministério dos Petróleos e satisfaz
os consumidores.
RECOMENDAÇÕES
Após conclusão do presente trabalho, e tendo em conta os resultados obtidos
sugerimos o seguinte:
Que a Refinaria de Luanda controle rigorosamente a aplicação de corantes à
gasolina que é expedida para comercialização obedecendo desta forma as
especificações dimanas do Ministério dos Petróleos.
Com o objectivo de produzir gasolina com maior economia e performance,
recomenda-se que a densidade da mesma esteja mais próxima possível do limite
máximo, ou seja, próximo a 0,781 kg/l e que o Ponto 10% recuperado seja regulado
entre os 55ºC e 65ºC (temperaturas fortemente recomendáveis às condições
climatéricas do país), e um Ponto Final mais próximo a 215ºC.
Recomendamos ao Ministério dos Petróleos que efectue contínuas
actualizações das especificações (que permanecem inalteráveis desde o ano de 2008)
para regulação da qualidade dos combustíveis a nível nacional para que melhor se
adeqúe às necessidades do consumidor.
Que à nível da Universidade Jean Piaget de Angola, criem-se condições para
que se possam determinar outras propriedades físico-químicas não determinadas neste
84
trabalho, e prosseguir com a monitorização da qualidade dos combustíveis
comercializados no país analisando propriedades como teor em enxofre, teor em
gomas, tensão de vapor, o teor em chumbo tetra-etílico que permitiriam ampliar as
conclusões sobre o nível de qualidade na formulação e na distribuição desse
combustível.
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