Trabalho de Oleos Combustive Is Marinha

Escola Náutica Infante D.Henrique

. ORIGEM

Os óleos combustíveis para uso naval são os mesmos usados em caldeiras fixas e motores dísel estacionários. A designação que recebem esses óleos é que é um pouco diferente, e embora internacionalmente eles sigam a classificação ASTM ( American Society for Testing and Materials ), recebem também nomes especifícos ( representado no quadro em baixo ).

Nº ASTM Nomenclatura comum Nome usado2 Óleo diesel Gasoil, light diesel ou

marine diesel medium4 OC –4 *

( Tipo C )Marine diesel fuel

Heavy Diesel5 EPM

( Especial para marinha )Navy Special Fuel Oil

Bunker A6 Óleo combustivel

( antigos BPE,APF,BTE )Bunker fuel Oil

Fuel Oil nº.

Embora a maioria dos produtos possa ser utilizada como combustível, o termo “óleo combustível” designa, de um modo geral, fracções pesadas residuais do petróleo, obtidas em vários processos de refinação. É verdade que existem óleos combustíveis mais leves e menos viscosos obtidos como destilados, a exemplo dos óleos para aquecimento doméstico tão usados na Europa e nos Estados Unidos.Actualmente, existem no mercado não só produtos originados de um só processo, como também misturas de vários resíduos ou destilados pesados, obtidos em diferentes operações nas refinarias. Essas misturas permitem atender às variadas exigências do mercado consumidor.

.COMPOSIÇÃO (MÉDIA) E NATUREZA QUÍMICA

A composição dos óleos combustíveis é bastante complexa. Os hidrocarbonetos presente são de elevado peso molecular e estão representados pelas fmílias já conhecidas de parafinas, naftênicos e aromáticos, podendo ainda aparecer as olefinas quando houver produtos originados de craqueamento ou visco-redução.Além disso, aparecem derivados contendo enxofre, nitrogénio e oxigénio e ainda quantidades muito pequenas de alguns metais como o vanádio, níquel, sódio, ferro etc. Os vários processos de refinação tendem a concentrar os compostos de enxofre e os metais nos resíduos pesados.A composição final dos óleos combustíveis depende, assim, não só do petróleo que os originou, como também do tipo de processamentoe misturas que sofre nas refinarias. Também podem ser adicionados aditivos especiais, visando melhor a estabilidade do produto ou para combater a accção corrosiva dos compostos de vanádio.

Quimica Aplicada ( M18 )Página. 1


.OBTENÇÃO

Os óleos combustíveis podem ser obtidos nas refinarias por váris processos. Os subprodutos de várias perações nas modernas refinarias são utilizados como componrntes dos óleos combustíveis.A destilação atmosférica (topeamento e primária), produz uma série de destilados, incluindo o querosene, o óleo diesel, os gasóleos leve e pesado e um resíduo pesado chamado cru reduzido. O destilado correspondente a um óleo diesel pode constituir o destilado nº.2 da especificção norte americana de óleos combustíveis, enquanto o cru reduzido poderá dar origem a um óleo combust´vel nº.5 ou nº.6. Ocru reduzido pode ser uzado como componente para óleo combustível, ou pode ser processado, a seguir, em uma torre de vácuo. Sob pressão reduzida se obtém :

- Gasóleo ;- Destilaos leves, médios e pesados, adequados para produzir

lubrificantes e parafina, ou para servir como carga de limentação de craqueamento catalítico ;

- Um resíduo que, depende do cru, pode ser usado como óleo combustìvel, como lubrificante ou ainda como asfalto.

Também são obtidos óleos combustíveis nos processos de craqueamento térmico ou catalítico, bem como no de visco-redução, que consiste em um craqueamento em condições mais suaves.

(Destilação primária)



(Craqueamento térmico)

(Craqueamento catalítico)

.TIPOS

De um modo geral, os óleos combustíveis podem ser classificados em destilados e residuais. Ambos os tipos por sua vez podem ser produtos primários ou craqueados.Assim, resumindo temos:

- Resíduos craqueads;- Resíduos de destilação directa ou primáris;- Destilados craqueados;- Destilados de destilação directa;- Misturas dos tipos acima;- Óleos recuperados de combustíveis e lubrificantes.



.UTILIZAÇÃO

O óleo combustível é utlizado em uma grande variedade de equipamentos destinados à geração de energia ou calor. A indústria consome uma enorme quantidade de óles combustíveis. Como por exemplo, as caldeiras marítimas fazem largo uso dele, nos países frios os sistemas de aquecimento doméstico também usam óleo combustível e para algumas indústrias, cerâmicas, fábricas de vidro, metalurgia de metais não ferrosos, o teor de enxofre é muito importante e elas usam os óleos combustíveis com menos de 1% de enxofre.

.CARACTERÍSTICAS E REQUESITOS DE DESEMPENHO

Os óleos combustíveis, tanto os destilados – mais leves – como os residuais – mais pesados – ddevem queimar nos vários tipos de queimadores e atomizadors, sem problemas. Um bom óleo combustível deverá ser isento de contaminantes ácidos, abrasivos materiaia fibrosos ou outras impurezas que possam obstruir ou danificar queimadores e registos.Considerações de segurança relativas ao armazenamento, tranporte e manuseio do óleo são importantes e a maioria dos demais requesitos depende da utilização última do combustível. Assim, a geração de vapor, motores diesel de baixa roação, instalações de aquecimento, aplicações industriais tais como aço, vidro, cerâmicas, cimento, turbinas a gás, enriquecimento a gás etc, podem resultar da combustão dos óleos combustíveis usados nessas várias aplicações.Podemos resumir as caracteristícas e requesitos de desempenho assim :

- Bom poder calorífico, propriedade ligada à densidade e ao teor de carbono, hidrgénio, oxigénio, e enxofre do combustível;

- Boa bombeabilidade e bom escoamento em temperaturas baixas, características relacionadas com os pontos de névoa e fluidez;

- Não ser corrosivo, o que depende do teor de enxofre e vanádio;- Ser limpo isento de matérias estranhas – água, sedimentos, areia,

ferrugem, etc;- Ter volatilidade adequeada, o que para os óleos leves implica uma curva

de destilação bem balanceada, assim como um ponto de fulgor adequeado ( para óleos pesados );

- Ter viscosidade correcta para uma boa atomização no queimador;- Não formar depósitos – tendência avaliada pelo resíduo de carbono;- Ter boa estabilidade – não formar gomosidade e sedimentos insolúveis.

Nas misturas de tipos diferentes de óleo, a compatibilidade química é muito importante.



.ESPECIFICAÇÕES. MÉTODOS DE ANÁLISE E SEU SIGNIFICADO

As especificações incluem um certo numero de ensaios de controlo que permitem garantir a uniformidade e o bom desempenho do produto. Estes ensaios são relativamente simples e têm uma boa repetibilidade e reprodutilbilidade. A especificação ASTM D – 396 para óleos combustíveis divide-os em graus baseados no tipo de queimadores para os quais eles são adequados. Ela estabelece valores limites para diversas propriedades dos óleos de cada grau. As propriedades selecionadas para as limitações são aquelas que se crêem ser as de maior significado na determinação das características de desempenho dos óleos nos tipos de queimadores nos quais eles são comumente usados . (A tabela seguinte mostra-nos um resumo da especificação D – 396 adotada nos Estados Unidos).A seguir, veremos o significado dos principais ensaios usados para os óleos combustíveis.



- Água e sedimentos

A limpeza do óleo combustível é muito importante. A contaminação por água e sedimentos pode levar oa bloqueio de filtros e queimadores e á formação de emulsões dificeís de quebrar. A água provoca problemas de corrosão não só nos tanques, como nos equipamentos, linhas, etc.O teor de água pode ser determinado por destilação pelo método MB-37 e os sedimentos pelo método MB-294 que usa a extracção por tolueno através de um dedal refráctário.

A presença de água e sedimentos pode causar vários problemas : - Completa parada da operação de combustão; - Combustão errática e não uniforme;- Centelhamento e pulsação da chama;- Retorno de chama no queimador;- Bloqueio e entopimento de filtros e bicos de queimadores;- Perda de calor;- Erosão de bicos e outras peças mecânicas.

A combustão perde em eficiência e certos tipos de sedimentos como areia, óxido de ferro etc, danificam bicos, bombas e válvulas de controle. A percentagem máxima de água e sedimentos para o óleo “ tipo C “ é 0,50% em volume e para os demais tipos é 2,0%.

- Cinzas

A cinza é o residuo, livre de material carbonoso, que fica depois do óleo sofrer ignição a uma temperatura relativamente alta.A cinza do óleo combustivel é muito baixa, raramente atingindo a 0.15% ou 0.20% em um óleo nº 6 e sua composição é variável podendo ser constituida de ferrugem, areia, e sais inorgânicos. Compostos de silício, ferro, cálcio, magnésio, vanádio, niquel e sódio podem estar presentes.Embora a quantidade de cinza seja muito pequena, ela pode causar sérios problemas na combustão. Assim, a presença do sódio baixa o ponto de fusão dos tijolos refractários nas câmaras de combustão, fazendo com que a supreficie do tijolo sofra uma fusão, o que enventualmente o destroi.Os óxidos de vanádio depositam-se sobre os refractários e, no caso dos fornos de fusão do vidro, podem provocar o descoramento do produto se estiverem em contacto com ele.Os constituintes mais frequentes nas cinzas dos óleos combustiveis e os seus pontos de fusão são mostrados na seguinte tabela :



Composto Ponto de fusão ( ºC )Óxido de alumínio – AI2O3 2050Sulfato de cálcio – CaSO4 1450Óxido de ferro – Fe2O3 1565Óxido de niquel – NiO 2090Óxido de sílicio – SiO2 1720Sulfato de sódio – Na2SO4 880Sulfato de ferro e sódio – Na3Fe (SO4)3 540Tetróxido de vanádio – V2O4 1970Pentóxido de vanádio – V2O5 675Metavanadato de sódio – Na2OV2O5 630Vanadil vanadatos de sódio – Na2O.V2O4.5V2O5 625

-5Na2O.V2O4.11V2O5 535

Os constituintes mais corrosivos dos depósitos de cinza são os compostos de vanádio ou sódio, ou ambos, e a intensidade de corrosão é função da temperatura do metal e do ponto de fusão do depósito que por sua vez depende da relação sódio/vanádio.Quando se queima o óleo com a menor quantidade possivel de excesso de ar ( relação ar/combustivel próxima da estéquiométrica ), diminui a corosão. Isto porque a maior parte do vanádio forma o V2O4 com o ponto de fusão de apenas 675ºC. O sódio e o vanádio produzem sais complexos com o ponto de fusão tão baixos quanto 535ºC e 625ºC. Quando essa cinza deposita-se sobre os tubos do super aquecedor, por exemplo, não somente causará corrosão dos mesmos, mas também afectará adversamente a transferência de calor dos gazes quentes para os tubos.Para minimizar a acção desses compostos de sódio e vanádio, são usados aditivos especiais como por exemplo, o óxido de magnésio. ( o métodio usado para determinar a cinza é o MB-47).



- Densidade

A densidade relativa ou o grau API ( ºAPI ) como em outros produtis de petróleo é util para operações comerciais do tipo volume-peso. Algumas informações genéricas optidas pela densidade de um óleo são :

- Quanto menor o grau API, mais pesado e mais viscoso o óleo, e o residuo de carbono é maior;

- Quanto maior o grau API, mais leve o óleo ( menos denso ), menor é a sua viscosidade e mais baixo o seu residuo de carbono;

- Quanto maior o grau API, maior o poder calorifico por peso do óleo;- Quanto maior o grau API, menor o teor de carbono e maior o teor de

hidrogénio do óleo;- O grau API dá uma ideia do tipo de processo de refinação que produziu

o óleo.Quanto ao tipo de óleo os combustiveis de destilação directa possuem, em geral, um grau API maior que os craqueados. A densidade, isoladamente, não tem muito significado como indicação para as caracteristicas de queima de óleo mas, em conjunção com outras propriedades é util para dar uma ideia da sua composição química e do seu poder calorífico.A densidade é determinada pelo método MB-64 ( método do densímetro ).

- Destilação

Esta caracteristica é aplicada aos óleos combustíveis mais leves, em geral destilados, cuja faixa de destilação varia dentro dos limites 170ºC a 400ºC.Os óleos residuais pesados situam-se numa faixa mais pesada do cru e a destilação geralmente não é feita.Nas instalações industriais que usam óleos mais leves é essencialmente que o combustível se possa inflamar rápidamente e mantenha uma chama estável no queimador, para o que deverá ter suficientes componentes voláteis. As informações relacionadas com a volatilidade e a proporção de combustível vaporizado em qualquer temperatura são obtidas pela curva de destilação. Geralmente as especificações estipulam limites para os pontos de 10% a 90%.A um ponto inicial de ebulição ( PIE ) muito baixos poderá indicar contaminações com produto mais leve ou fracionamento deficiente no processamento. Um PIE muito baixo acarretará problemas ao acender o queimador. Também se ele for muito elevado poderá dificultar a ignição, especialmente em tempo frio.A temperatura em que os 10% destilam tem alguma importância. A diferença entre o ponto 10% e o PIE deve ser pequena de modo que o óleo continue queimando uma vez feita a ignição. Se esta diferença é muito grande a ignição inicio de queima serão dificultadas. Para melhores resultados a diferença entre o PIE e os 10% deverá ser suficientemente pequena para que ocorra suficiente desprendimento de calor de cada porção para vaporizar a próxima fracção de ponto de ebulição mais alto.Se a diferença entre o ponto 90% e o ponto final é muito grande, provávelmente o óleo sofreu mistura ou contaminação. Isto poderá ocasionar



uma combustão dificiente, porque as fracções pesadas podem não queimar completamente, causando carbonização nos bicos do queimador.Em geral, um ponto final muito alto implica elevado residuo de carbono e um ponto final baixo, um baixo residuo de carbono.O método usado para o ensaio de destilação é o MB-45.

- ENXOFRE

O teor de enxofre dos óleos combustíveis depende não somente do petróleo que lhes deu origem, como também do processo de refinação a que foram submetidos. O enxofre presente no óleo pode variar desde alguns décimos % até 4 ou 5%, em peso.Outro problema que o enxofre promove é a poluição atmosférica, quando os óxidos de enxofre, são emitidos para a atmosfera, nas áreas industriais povoadas.Em muitos países, a legislação vigente em relação a isso é rigorosa, o que obriga os refinadores a empregarem técnicas especiais como hidrodessulfurização.Os óleos combustíveis tem o seu teor de enxofre aumentando á medida que se tornam mais pesados e viscosos. Consideram-se, em geral, óleos de baixo enxofre aqueles que têm menos de 1% de enxofre. Muitos artigos quando são fabricados, são afectados pelos produtos de combustão , necessitando óleos de baixo teor de enxofre nos queimadores dos fornos, estufas, etc. Assim por ex., em fornos de tratamento térmico, em fornos de fundição de ligas, em operações de forjamento, os gases sulfurosos podem reagir com os metais. Nas indústrias de vidro e cerâmica, é indispensável o uso de óleos combustíveis com baixo teor de enxofre, de preferência com menos de 0,5%.

- Poder calorífico

Sendo a função de um combustívelproduzir calor, o seu poder calorífico é da maior importância para o consumidor, apesar dessa caracterítica não constar das especificações.O poder calorífico é a quantidade de calor libertada pela combustão total do combustível e a determinação em combustíveis líquidos é feita numa bomba calorimétrica sendo o resultado expresso em Kj/Kg, no S.I., em Kcal/Kg ou cal/g no sistema métrico e BTU/lb ou BTU/gal em unidades inglesas. O método de ensaio empregado é o PMB-454, cujo o resumo do procedimento consiste em que uma quantidade de óleo de peso conhecido é queimada em presença de oxigénio e o calor desprendido pela combustão é absorvido pelo um volume conhecido de água, na qual a bomba está imersa. Determina-se o aumento de temperatura desta água, que é o dado básico para o cálculo do poder calorífico.



Existem dois valores diferentes para o poder calorífico: o superior ou bruto e o inferior. No superior, o calor latente de vaporização da água formada na combustão é incluido. O poder calorífico inferior é obtido deduzindo-se este calor latente da vaporização da água. Nas instalações industriais é este poder calorífico inferior que interessa, uma vez que a água permanece em estado gasoso e o calor latente não é recuperado, já que o vapor é condensado.

- Ponto de fulgor

O ponto de fulgor dá informações sobre a volatilidde do produto e sua inflamabilidade, sendo muito útil para avaliar a segurança no armazenamento, transporte e manuseio. Ele também permite detectar contaminações com produtos mais leves.O uso de um óleo com ponto de fulgor muito baixo pode provocar problemas no preaquecimento, pois, um volume excessivo de vapores pode causar pré-ignição no queimador. Os óleos combustíveis nunca devem ser preaquecidos acima do seu ponto de fulgor.Um ponto de fulgor muito baixo também pode produzir flutuações na chama do queimador e mesmo apagá-la. Já um ponto de fulgor muito alto pode acarretar problemas na partida do queimador, especialmente com os óleos mais leves em tempo frio.Geralmente, o ponto de fulgor mínimo é regulamentado por leis federais ou estaduais visando a segurança.A determinação do ponto de fulgor pode ser feita por vários aparelhos do tipo vaso fechado ou aberto. Para o óleo combustível usa-se o método MB-48 ( vaso fechado – pensky-martens ).

- Ponto de fluídez superior

O ponto de fluidez é uma indicação da menor temperatura que um óleo pode suportar sem perder a sua capacidade de escoamento através de linha, válvulas e em tanques de armazenamento.Ao baixar a temperatura do óleo, a parafina começa a cristalizar e atinge-se um ponto em que ele sollidifica, não podendo fluir.O ponto de fluidez é determinado em aparelhagem e condições padronizadas, e a correlação desse ensaio com as características de bombeabilidade do óleo é muito precária. Nos óleos leves e poucos viscosos (geralmente destilados) determina-se também o ponto de névoa, que é a temperatura que o óleo começa a turvar ou nublar quando resfriado em condições padronizadas.As instalações que possuem preaquecimento de óleo permitem a utilização de combustíveis com um produto de fluidez mais elevado.O ponto de fluidez de um óleo pode ser influenciado pela sua história térmica prévia e também pelo facto de que a estrutura fraca de cristais de parafina pode ser rompida pela aplicação de pressões moderadas. Isto explica porque, geralmente, um óleo pode ser bombeado a temperaturas mais baixas do que o seu ponto de fluidez. Os ensaios de bombeabilidade a baixas temperaturas são



mais reais. As condições de ensaio do ponto de fluidez, volume de óleo, diâmetro do recipiente etc. Não traduzem a realidade no que ocorre no escoamento a temperaturas baixas.Os problemaso que ocorrem num ponto de fluidez são vários: bloqueio de filtros, linhas entupidas, dificuldades de bombeamento, combustão deficiente e pulsativa, formação de carbono nos bicos do queimador etc..O preaquecimento do óleo evita esses problemas. Também se pode usar um aditivo redutor do ponto de fluidez.Geralmente, os óleos de destilação directa possuem ponto de fluidez mais elevado que os óleos craqueados, devido à diferença de composição química.O método usado para a determinação dos pontos de névoa e fluidez dos produtos de petróleo é o MB-102.

- Resíduo de carbono

O resíduo de carbono é um ensaio útil para determinar a tendência do óleo para formar carbono nas instalalções de queima do mesmo. Existem dois métodos padronizados para fazer o ensaio: o Conradson, e o Ramsbottom.Para os óleos combustíveis o mais usado é o Conradson, sendo que para os óleos combustíveis mais leves determina-se o resíduo de carbono nos 10% residuais da destilação. Algumas vezes, associa-se o teor de asfaltenos com resíduo de carbono. Os óleos residuais dão resíduo de carbono elevado.O método Conradson é o MB-36 e o Rambottom o MB-290.

- Viscosidade

A viscosidade de um óleo é a medida da sua resistência ao escoamento.Para a determinação da viscosidade dos óleos combustíveis podem ser usados vários aparelhos, sendo os mais usados os viscosimetros Saybolt, e Engler, este último na Europa. Na Inglaterra, usa-se o Redwood. Estes aparelhos são baseados no tempo de escoamento de um dado volume de óleo através de um orifício de dimensões especificas em determinada temperatura.A viscosidade é uma característica muito importante para os óleos combustíveis. Ela dá informações sobre a facilidade de movimentá-lo e transferi-lo nas instalações, na temperatura vigente, e também o grau de préaquecimento a que o óleo deve ser submetido para se obter uma temperatura correcta de atomização para uma combustão eficiente. A relação entre o préaquecimento do óleo e a atomização correcta é fundamental na combustão em equipamentos industriais.Em resumo, se um óleo é demasiado viscoso, os seguintes problemas podem ocorrer:

- Dificuldade em bombear do tanque para o queimador.- Quantidade insuficiente de óleo que chega aos queimadores, causdando

uma falha na operação.- Retorno da chama do queimador, pois o óleo chega em golfadas.



- Dificuldade em acender o queimador devido à quantidade insuficiente de óleo.

- Atomização deficiente, pois o óleo é muito viscoso e o préaquecimento é insuficiente para diminuir a sua viscosidade.

- Carbonização nos bicos dos queimadores e deposição de carbono nas paredes da câmara de combustão, pois o óleo muito viscoso tem resíduo de carbono elevado.

Um óleo excessivamente fino e pouco viscoso pode também dar problemas pois :

- Quantidade excessiva de óleo pode ser bombeada para os queimadores, causando combustão imcompleta, resultando em fumo, cabonização e depósitos na câmara de combustão.

- O óleo sendo muito leve, haverá perda de calor pelo seu menor poder calorífico.

- Compatibilidade de misturas

Alguns óleos combustíveis resíduais apresentam problemas de instabilidade, formando-se depósitos pela separação de parafinas ou asfaltenos.A deposição de asfaltenos pode resultar da mistura de óleos de origem e tratamentos diferentes. Isso ocorre muitas vezes em óleos para uso naval, quando o navio recebe óleos de procedência variável.Óleos combustíveis destilados são normalmente estáveis e compativeis, mas os provenientes de operação de craqueamento térmico ou viscoredução podem se mostrar instáveis quando misturados com produtos de distalação directa.

. ADITIVOS

A função dos aditivos no combustível residual “ Fuelóleos “ são :- Dispersante- Inibidor de corrosão- Limitador de depósitos- Redutor de fumos- Melhoramento de combustão- Redutor de resíduos de queima- Abaixador do ponto de congelação- Melhorador de fluidez



. PORTARIA



. SITES DA INTERNET CONSULTADOS

- www.exxonmobil.com

- www.shell.pt

- www.fueloil.com

- www.chevron.com

- www.bunkerworld.com

- www.herguth.com

- www.britannica.com

- www.bpmarine.com

- www.petrobrás.com.br

- www.cepsa.com


http://www.britannica.com/

http://www.herguth.com/

http://www.bunkerworld.com/

http://www.chevron/

http://www.fueloil.com/

http://www.shell.pt/

http://www.exxonmobil.com/


BOLETIMDE

ANÁLISE


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