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Quanto à condutividade elétrica
Óleo Diesel com Baixo Teor de Enxofre Considerações quanto à Lubricidade e Condutividade Elétrica XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Helineia Oliveira Gomes Mauro Iurk Rocha PETROBRAS/CENPES Setembro de 2009 XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Óleo Diesel com Baixo Enxofre Carência de: Lubricidade Condutividade Compostos promotores naturais: Lubricidade Condutividade Alta severidade XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Lubricidade Habilidade do combustível evitar a fricção e o desgaste entre superfícies metálicas em movimento relativo sob carga e está relacionada com sua composição química. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Efeito Decorrente da Baixa Lubrificação • Lubricidade ruim ⇒ desgaste de componentes da bomba injetora e redução da vida útil do sistema de injeção. Bomba injetora R420-E Fonte: Bosch XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Método HFRR Método HFRR Repetibilidade @ 60°C: 63 µm. Reprodutibilidade @ 60°C: 102 µm. HFRR High Frequency Reciprocating Rig Espec. ANP S 50 - HFRR: ISO 12156 – 460 µm máx. / ASTM D6079 – 520 µm máx. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Formulações para Correção da Lubricidade XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Lubricidade de biocombustíveis Biodiesel – B100 (éster metílico de soja): S = 2,3 mg/kg d 20/4oC = 0,8794 IQT = 55,9 W.S.D. 1.4 = 164 µm Efluente do Processo H100 – HC’s C5 – C18 (óleo de soja HDT): S = 2,4 mg/kg d 20/4oC = 0,7796 IQT = 109 W.S.D. 1.4 = 527 µm XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Lubricidade do biodiesel – diversas oleaginosas o HFRR a 60 C soja+ = mistura de soja com outra oleaginosa sebo 155 170 tipo de oleaginosa soja 181 soja+ 185 soja algodão 197 soja 199 ND 207 soja+ 210 100 160 220 280 340 400 460 W.S.D. 1.4, um 520 580 640 700 XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Formulações de B5 a partir de S 10 469 490 494 496 510 460 395 330 135 172 166 167 175 152 132 194 200 172 200 179 265 155 Lubricidade - desgaste, um 525 B5-S10 517 521 532 533 561 590 563 S10 70 A_360 A_350 C _360 C _350 E_360 B_350 D_350 F_360 D_360 B_360 F_360 XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Formulações de B5 a partir de S 50 sem e com 5% vol. de efluente do processo H100 S50 B5-S50 B5-S50-H100 423 436 448 463 467 480 483 492 508 508 460 395 166 184 177 194 C _350 E_360 D_360 F_350 167 173 184 146 D_350 150 A_360 201 C _360 140 171 B_360 138 B_350 203 184 175 200 177 166 265 161 168 330 216 176 Lubricidade - desgaste, um 525 509 590 135 70 A_350 F_360 XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Formulações tipo B2 de S 50 com 5% vol. do efluente do processo H100 S50_T90_350 S50-B2-H100 590 Lubricidade - desgaste, um 525 509 508 480 467 436 460 395 330 265 215 200 161 158 179 150 135 70 A B D C F XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Óleo Diesel com Baixo Enxofre Carência de: Lubricidade Condutividade Compostos promotores naturais: Lubricidade Condutividade Alta severidade XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Condutividade Elétrica Questão de fundamental importância para a segurança no manuseio do combustível. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Condutividade elétrica consiste na habilidade do combustível em dissipar cargas, eventualmente geradas durante as operações de bombeio, filtração etc., e é função do teor de espécies iônicas. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Acidentes eletrostáticos O acúmulo de eletricidade estática é indesejável porque aumenta o risco de descargas elétricas durante o manuseio e distribuição do produto, o que implica em risco de incêndio. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Acidentes eletrostáticos Exemplos Experiment18 (Carga Estática 4).mpg Experiment19 (Carga Estática 5).mpg (Cont.) XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Base da ignição eletrostática Geração de Carga Acúmulo de Carga Descarga Elétrica Descarga elétrica alta o suficiente? Atmosfera Inflamável ? Fogo ou Explosão ! A ocorrência de mistura inflamável por si só não é suficiente para que ocorra a ignição eletrostática. É necessário também que esses três estágios preliminares ocorram. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Base da ignição eletrostática (Cont.) Geração de carga elétrica, pode ocorrer durante a transferência do produto. Escoamento através oleodutos; bombas; válvulas; filtros (≤ ≤ 150 µm) etc.. de Cargas elétricas podem se acumular no combustível, quando este apresentar baixa condutividade elétrica. Descargas eletrostáticas podem ocorrer, por exemplo, entre o combustível e superfícies metálicas, como válvulas. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Base da ignição eletrostática (Cont.) Misturas inflamáveis podem ocorrer dependendo da pressão de vapor e da temperatura do combustível e das condições de bombeamento. A prática de carregar um produto de baixa pressão de vapor em um tanque que previamente descarregou um produto de alta pressão de vapor (switch loading), também pode promover o aparecimento de atmosfera inflamável. Ex.: Carregar óleo diesel após gasolina. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Base da ignição eletrostática (Cont.) Tipo de fluxo de descarga do produto. O fluxo vertical que permite a queda livre ou a projeção do combustível contra a parede do tanque, o fundo ou superfície líquida, durante o carregamento, pode ocasionar respingos do produto, levando à formação de névoa de combustível (splash loading), resultando na geração de cargas e no aparecimento de atmosfera inflamável. Ex.: carregamento de caminhões tanque pelo topo. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Base da ignição eletrostática (Cont.) Caso a condutividade elétrica do combustível seja suficientemente alta, as cargas são dissipadas rapidamente, evitando o acúmulo e minimizando o risco potencial de problemas no tanque de recebimento. Segundo Pratt, as cargas são completamente dissipadas num tempo igual a 5 T, onde: Τ = 18 / σ (HC’s líquidos) T = tempo de relaxamento em segundos, σ = condutividade elétrica do líquido em pS / m. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Geração Típica de Carga Durante a Movimentação de Combustíveis XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva ULSD – Equipamentos Mangueira condutora do produto, munida de fio terra interno encaixado na mangueira de uma ponta a outra. Fonte: Kenn Advantages Group XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva ULSD – Equipamentos Fios-terra internos em cada compartimento do tanque. Fonte: Kenn Advantages Group XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Enxofre vs. Condutividade (Cont.) Enxofre não é um indicativo confiável para a condutividade. Entretanto, é esperado que o ULSD apresente condutividade. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Óleo Diesel com Baixo Enxofre O valor recomendado para a condutividade elétrica do óleo diesel é de, no mínimo: 50 pS/m na especificação européia EN590 e 25 pS/m na especificação americana ASTM D 975, para velocidades de transferência maiores do que 7 m/s. 25 pS/m na especificação brasileira para S 10, no momento e na temperatura da entrega do produto. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Óleo Diesel com Baixo Enxofre (Cont.) Para o óleo diesel S 50 a Petrobras garante 50 pS/m em seus terminais. Essa garantia não isenta as distribuidoras de realizarem a medição e garantirem um patamar de condutividade elétrica adequado às suas respectivas bases e ao carregamento dos caminhões-tanque. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Medição da Condutividade Elétrica (Cont.) Método ASTM D2624 Aplicável a combustíveis de aviação e destilados, com e sem aditivos dissipadores de cargas estáticas. Para condutividade elétrica na faixa de 1 a 2.000 pS/m. Emcee Electronics, Inc. ® Model 1152 Digital Conductivity Meter XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Medição da Condutividade Elétrica Para a amostragem, recomenda-se utilizar frascos de vidro âmbar, com capacidade de no mínimo um litro, munidos com tampa de vidro, pois as superfícies plásticas são isolantes. A temperatura do combustível afeta a condutividade devido à mudança da viscosidade, que altera a taxa na qual a carga pode ser conduzida através do combustível. Recomenda-se a determinação da condutividade o mais rápido possível após a amostragem do combustível ou preferencialmente dentro de 24 horas. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Uso de Aditivo Anti-Estático Aditivos Dissipadores de Cargas Estáticas (por exemplo: Kerostat; Stadis 450, Stadis 425, entre outros) atuam em baixas concentrações. Com o deslocamento do produto pode haver perda de condutividade. O combustível aditivado após exposição à luz solar por cinco minutos pode apresentar perda de condutividade. O aditivo anti-estático é surfactante. Uma superdosagem pode ocasionar problemas de retenção de água no combustível. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Enxofre vs. Condutividade Octel, Risk Management of Ultra Low Sulfur Ground Fuel Combustível S: Condutividade Combustível S: Condutividade ou XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Enxofre vs Condutividade B3 B3_aditivado 911 770 848 851 836 900 607 700 667 800 600 500 275 400 47 46 66 55 81 55 95 20 14 9 23 100 99 200 127 300 6 24 condutividade elétrica, pS/m 1.000 925 óleo diesel (Cont.) S2000 S2000 S2000 0 S500 S500 S500 S500 S500 óleo diesel XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Conclusões Quanto à lubricidade : As formulações com B100 indicaram que a adição de 2% vol. de biodiesel é suficiente para conferir ao óleo diesel com baixo enxofre uma lubricidade adequada (desgaste a 60oC <<< 460 µm, medido pelo HFRR). A adição de até 5% vol. de H100 de soja não promoveu alteração significativa na lubricidade do óleo diesel. Quanto à condutividade elétrica : Os resultados de condutividade mostraram-se independentes do teor de enxofre das amostras. A incorporação de 3% vol. de biodiesel tendeu a aumentar a condutividade elétrica de todas as amostras. No caso do óleo diesel S 2000 este aumento foi suficiente para corrigir a condutividade para atendimento do requisito 50 pS/m mín.. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Recomendações Quanto à lubricidade do óleo diesel automotivo tipo S 50, que esta propriedade seja atestada após a adição de 4% vol. de biodiesel ao óleo diesel, conforme já acordado com a ANP. Quanto à condutividade elétrica, realizar a medição da condutividade em toda cadeia logística. Avaliar também os sistemas de distribuição de óleo diesel, levando em conta a existência de aterramento dos tanques e dos caminhõestanque e utilizar o aditivo anti-antiestático quando necessário. XVII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva Muito obrigado! MAURO IURK ROCHA [email protected] HELINEIA OLIVEIRA GOMES [email protected]
