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CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
LEONEL COUTINHO DA FONSECA
INSTALAÇÕES DE UMA PLANTA DE RERREFINO DO ÓLEO LUBRIFICANTE USADO OU CONTAMINADO, PARA A OBTENÇÃO
DE ÓLEO NMRR, DO GRUPO I
MANAUS
2017
LEONEL COUTINHO DA FONSECA
INSTALAÇÕES DE UMA PLANTA DE RERREFINO DO ÓLEO LUBRIFICANTE USADO OU CONTAMINADO, PARA A OBTENÇÃO
DE ÓLEO NMRR, DO GRUPO I
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica ao Centro Universitário Luterano de Manaus da Universidade Luterana do Brasil.
Orientador: Prof. M.Sc: João D’Anuzio Lima de Azevedo
MANAUS
2017
LEONEL COUTINHO DA FONSECA
INSTALAÇÕES DE UMA PLANTA DE RERREFINO
DO ÓLEO LUBRIFICANTE USADO OU CONTAMINADO, PARA A OBTENÇÃO DE ÓLEO NMRR, DO GRUPO II
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica ao Centro Universitário Luterano de
Manaus da Universidade Luterana do Brasil.
Aprovado em: 30 / 06 / 2017
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________ Prof. M.Sc: João D’Anuzio Lima de Azevedo
CEULM / ULBRA
_______________________________________ Prof. M.Sc: João Claudio Ferreira Soares
CEULM / ULBRA
_______________________________________ Prof. M. Sc: Frederico Nicolau Cesarino
CEULM / ULBRA
Dedicatória A minha esposa querida que sempre esteve ao meu lado
incentivando mesmo nos momentos de angústias.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a DEUS o autor e
consumador da minha vida, que me deu força
para avançar.
À minha amada esposa que me incentivou para
iniciar esse curso, e teve paciência e
entendimento nos momentos que eu precisei.
À minha família; ao engenheiro Oscar Inclan, à
Empresa Eternal que autorizou que fosse
realizada a pesquisa de campo dentro da
unidade de rerrefino de óleo lubrificante para o
desenvolvimento desse trabalho.
Ao João Claudio Ferreira, por ter aceitado ser o
meu orientador, onde foi de grande importância
para o meu desenvolvimento acadêmico e
desse trabalho.
Epígrafe
O temor do SENHOR é o princípio da ciência; os loucos desprezam a sabedoria e a instrução.
Provérbios 1:7
RESUMO Este trabalho apresenta um estudo de caso do processo de rerrefino de óleo lubrificante usado ou contaminado (OLUC). A pesquisa aborda a problemática do descarte do OLUC no meio ambiente. Tem como objetivo estabelecer os processos e os equipamentos de rerrefino do OLUC, através do processo ácido argila. Há três tipos de tecnologias de recuperação do OLUC, são elas: destilação flash e evaporação de película para desasfaltamento; desasfaltamento com propano e a última, que é o foco deste estudo, ácido argila, via termo cracking (Bernd Meinken), onde são apresentados os principais equipamentos utilizados no processo produtivo para a aplicação do tratamento do OLUC. Além de demonstrar os equipamentos, serão apresentadas as especificações técnicas dos equipamentos utilizados na planta de rerrefino, como também dados construtivos dos mesmos, normas aplicadas nas instalações destes equipamentos, aplicação de cada e que tipo de trabalho estes equipamentos realizam dentro do processo produtivo com seus custos. Tendo como base uma empresa do Polo Industrial de Manaus. A sequência de apresentação dos equipamentos acima mencionados, seguirão a mesma sequência do processo produtivo, facilitando a compreensão. O estudo mostrou através da pesquisa que a atividade de rerrefino do OLUC é economicamente viável (demonstrada através da realização do Payback, onde mostrou que o investimento tem retorno em menos de 1 (um) ano), é benéfica ao meio ambiente (o óleo que outrora seria descartado no meio ambiente sem nenhum tratamento é recuperado através do rerrefino e devolvido ao mercado industrial e automotivo com a qualidade, conforme as exigências impostas aos óleos rerrefinado do grupo I pela ANP (Agência Nacional do Petróleo Gás e Biocombustíveis).
Palavras-chave: Rerrefino de Óleo Lubrificante ácido argila
ABSTRACT
This paper presents a case study of the rerrefine process of used or contaminated lubricating oil (OLUC). There are three types of OLUC recovery technologies: flash distillation and film evaporation for deasphalting; deasphalting with propane and the last, which is the focus of this study, clay acid, via thermo cracking (Bernd Meinken), where the main equipment used in the production process for the treatment is presented. In addition to demonstrating the equipment, the technical specifications of the equipment used in the refining plant were presented, as well as the constructive data of the equipment, what standards should be followed for the installation of these equipment, the application of each one within the production process and the Costs of each mentioned equipment, based on a company of the Polo Industrial of Manaus. The research addresses the issue of the disposal of OLUC in the environment. It will show the sequence of the OLUC treatment and which equipment is used in the production process, as well as where each one is located within the process and what kind of work these equipments perform. The sequence of presentation of the mentioned equipment will follow the same sequence of the productive process, facilitating the understanding. The research will present through this case study, that the equipment used and the way they are applied in the treatment of OLUC, through the process of rerrefino acid clay (Bernd Meinken), they manage to treat the OLUC and return it to the industrial and automotive market With quality better or equal to the first refining following the standards of ANP (National Agency of Oil Gas and Biofuels). Keywords: Rerrefine Oil Clay Acid Lubricant
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Caldeira flamotubular..................................................................................18 Figura 2: Caminhão descarregando...........................................................................29 Figura 3: Tela da caixa separadora............................................................................29 Figura 4: Tanque de decantação do OLUC................................................................30 Figura 5: Vaso de desidratação e craqueamento.......................................................32 Figura 6: Vaso de desidratação, craqueamento e trocador de passagem.................33 Figura 7: Reator de sulfonação e decantador............................................................35 Figura 8: Vaso craqueador, vaso clarificador e trocador de passagem.....................37 Figura 9: Filtro prensa................................................................................................38 Figura 10: Vaso de pressão.......................................................................................42 Figura 11: Vaso de pressão, aquecedor de passagem e trocador de calor...............42 Figura 12: Topo do vaso de pressão..........................................................................43 Figura 13: Solda de junta de topo com chanfro duplo em V......................................43 Figura 14: Chanfro em X ( duplo em V)......................................................................44 Figura 15: Processo de soldagem de arco submerso................................................44 Figura 16: Caldeira flamotubular categoria B ............................................................46 Figura 17: Entrada de vapor no fundo do vaso clarificador.......................................47 Figura 18: Trocador de passagem, tipo casco tubo com serpentina helicoidal.........48 Figura 19: Tanque de armazenamento e bomba transportadora do OLUC..............49 Figura 20: Tubulação de entrada do OLUC no trocador de passagem pelo fundo...........................................................................................................................49 Figura 21: Tubulação de saída do OLUC no trocador de passagem pelo topo do vaso............................................................................................................................49 Figura 22: Passagem do NMRR do vaso clarificador para o trocador de passagem...................................................................................................................50 Figura 23: Esquema do aquecedor de passagem.....................................................51 Figura 24: Boca de visita tipo alavanca...................... ..............................................52 Figura 25: Topo do aquecedor de passagem e boca de visita tipo alavanca............52 Figura 26: Entrada no aquecedor de passagem pela lateral.....................................52 Figura 27: Bomba centrífuga que impulsiona o fluido do vaso craqueador ou clarificador para o aquecedor de passagem..............................................................53 Figura 28: Bomba centrífuga de rotor semiaberto.....................................................55 Figura 29: Esquema de uma bomba centrífuga........................................................55 Figura 30: Conjunto funcional da bomba de vácuo...................................................56 Figura 31: Bomba de vácuo tipo monobloco e pulmão.............................................57 Figura 32: Operação funcional da bomba de vácuo.................................................57 Figura 33: Filtro prensa montado com as lonas e papel...........................................58 Figura 34: Princípio de operação do filtro prensa.....................................................58
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Vantagens e desvantagens do filtro prensa...............................................21 Tabela 2: Características dos tecidos........................................................................22 Tabela 3: Classificação dos grupos dos óleos...........................................................24 Tabela 4: Equipamentos utilizados no processo de descarregamento......................30 Tabela 5: Equipamentos utilizados no processo de decantação...............................31 Tabela 6: Equipamentos utilizados no processo de desidratação.............................33 Tabela 7: Equipamentos utilizados no processo de craqueamento...........................34 Tabela 8: Equipamentos utilizados no processo de sulfonação................................36 Tabela 9: Equipamentos utilizados no processo de clarificação...............................38 Tabela 10: Equipamentos utilizados no processo de filtragem.................................39 Tabela 11: Especificações dos óleos lubrificantes básicos rerrefinados segundo a ANP, comparado com o óleo rerrefinado da empresa visitada ................................40 Tabela 12: Categoria de juntas..................................................................................42 Tabela 13: Classe dos vasos de acordo com o tipo de fluido....................................44 Tabela 14: Vida útil dos vasos de pressão.................................................................45 Tabela 15: Dados do vaso de pressão.......................................................................45 Tabela 16: Especificação e dados técnicos da caldeira.............................................47 Tabela 17: Dados do trocador de passagem.............................................................50 Tabela 18: Dados do aquecedor de passagem.........................................................53 Tabela 19: Comparação do filtro prensa com outros equipamentos de desidratação...............................................................................................................58 Tabela 20: Equipamentos utilizados com os respectivos custos...............................59 Tabela 21: Custo de produção...................................................................................60 Tabela 22: Custo de aditivação do NMRR.................................................................60 Tabela 23: Custo de envasamento do NMRR............................................................61 Tabela 24: Custo total de produção...........................................................................61 Tabela 25: Fluxo de caixa da empresa visitada.........................................................62 Tabela 26: Payback simples da empresa visitada.....................................................63 Tabela 27: Comparativo de custo com a concorrência..............................................63
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Curva de vapor........................................................................................20 Gráfico 2: Curvas de performance...........................................................................55
LISTA DE DIAGRAMAS
Diagrama 1: Processo de rerrefino............................................................................27
LISTA DE FLUXOGRAMAS
Fluxograma 1: Etapas do processo produtivo......................................................27 Fluxograma 2: Descarregamento do OLUC.........................................................29 Fluxograma 3: Processo de decantação..............................................................31 Fluxograma 4: Processo de desidratação............................................................32 Fluxograma 5: Craqueamento..............................................................................34 Fluxograma 6: Processo de sulfonação do óleo craqueado.................................36 Fluxograma 7: Clarificação...................................................................................37 Fluxograma 8: Filtragem.......................................................................................39
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis
API – American Petroleum Institute
ASTM – American Society For Testing And Materiais
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente
ETE – Estação de Tratamento de Efluente
IAT – Índice de Acidez Total
ISO – International Organization for Standardization
IV – Índice de Viscozadade
OLUC – Óleo Lubrificante Usado ou Contaminado
OSUL – Óleo Sulfonado
OCRQ – Óleo Craqueado
NMRR – Neutro Médio Rerrefinado
NR – Norma Regulamentadora
PAO – Polialfaolefino
PIO – Polinternalolefinas
SAE – Society of Automotive Engineers
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 14
2. REVISÃO DA LITERATURA 15
2.1 Vaso de pressão 16
2.2 Trocadores de calor 17
2.3 Caldeiras flamotubulares 17
2.3.1 Tubulão 18
2.3.2 Feixe tubular 18
2.3.3 Fornalha 19
2.3.4 Aparelhos auxiliares da caldeira flamotubular 19
2.3.5 Vantagens das caldeiras flamotubulares 19
2.4 Bombas centrífugas 22
2.5 Filtro prensa 20
2.5.1 Tipos de tecidos ou lonas 21
2.6 Forno queimador 22
2.7 Processo químico 23
2.8 Classificação dos óleos básicos 24
3. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 24
4. PROCESSO DE RERREFINO DO OLUC 25
4.1 Filtração grosseira 29
4.2 Decantação 30
4.3 Desidratação 31
4.4 Craqueamento 33
4.5 Sulfonação ou acidulação 34
4.6 Clarificação ou tratamento termoquímico 36
4.7 Filtragem 38
5. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DOS EQUIPAMENTOS 41
5.1 Vaso de pressão 41
5.2 Caldeira 46
5.3 Trocador de calor 47
5.4 Aquecedor 51
5.5 Bombas 54
5.6 Filtro prensa 57
6. CUSTO DOS EQUIPAMENTOS IDENTIFICADOS DENTRO DO
PROCESSO
59
7. CUSTO DE PRODUÇÃO DO ÓLEO 60
8. CONCLUSÃO 64
9. REFERÊNCIAS 66
14
1. INTRODUÇÃO
O óleo lubrificante é um dos derivados do petróleo, é o único que não é
totalmente consumido durante o seu uso. Existem várias atividades que dependem
do consumo e da utilização do óleo lubrificante, como na indústria automotiva,
sistemas hidráulicos, motores estacionários, turbinas, ferramentas de corte,
trefilação, entre outros. Dependendo de sua aplicação todos tem algo em comum,
dependem de lubrificação.
No decorrer da lubrificação dos equipamentos, ocorre a deterioração do óleo
lubrificante, originado em um fato que pode ser de natureza mecânica, devido ao
cisalhamento, de natureza térmica devido ao atrito e temperatura, de natureza
química devido à oxidação elétrica, sendo que esta ocorre na passagem de corrente
ou de uma descarga elétrica ou compostos magnéticos (CARRETEIRO E BELMIRO,
2006).
Pelo acúmulo de contaminantes no óleo lubrificante, torna-se necessária a
sua substituição, não podendo mais ser utilizado devido sua contaminação e nem
descartado de maneira inadequada no meio ambiente por ser um ato criminoso. A
única forma legal e adequada do descarte do óleo lubrificante usado ou contaminado
é o rerrefino.
Utiliza-se o nome rerrefino para indicar o tipo de tratamento a que são
submetidos esses óleos usados, que não permitem serem reciclados, em uma
sequência de processos, onde são retirados todos os contaminantes do óleo
(CARRETEIRO E BELMIRO, 2006).
Há vários processos de rerrefino do OLUC (óleo lubrificante usado ou
contaminado), entre eles, os principais são: ácido argila (Bernd Meinken); extração
por solvente (Instituto Francês de Petróleo); destilação / argila; destilação /
hidrogenação; extração seletiva a propano com tratamento ácido; extração a
propano com hidrocarboneto; pré-tratamento térmico; ultra filtração e absorção.
A destinação adequada deste óleo possibilita que o importante processo de
rerrefino aconteça. O rerrefino foi escolhido pelo Conselho Nacional do meio
ambiente – CONAMA, através da resolução nº 362/2005, como o destino obrigatório
dos lubrificantes usados ou contaminados.
15
O objetivo geral deste trabalho é apresentar o processo de rerrefino ácido
argila como método para o recondicionamento de OLUC’s e obtenção do NMRR do
grupo I, mostrando que é possível a destinação correta do óleo contaminado através
do rerrefino e a sua devolução ao mercado, evitando, assim, que o mesmo seja
descartado no meio ambiente.
Nesta pesquisa os objetivos específicos são: apresentar os processos de
rerrefino do OLUC através do processo ácido argila; definir os custos dos
equipamentos, de produção; comparar o grau de qualidade do óleo rerrefinado com
a norma da ANP e outras referências bibliográficas; realizar o payback simples da
empresa visitada e comparar preço de venda do óleo produzido.
Para fins didáticos, este processo é dividido em várias etapas e cada etapa
será apresentada no decorrer do desenvolvimento do trabalho, desde a chegada do
OLUC na refinaria até o produto final que é NMRR do grupo I.
2. REVISÃO DA LITERATURA
Atualmente, com a preocupação com o meio ambiente e a escassez dos
recursos minerais, vêm-se buscando novas formas de reaproveitamento dos
produtos. O óleo lubrificante de modo geral é indispensável para as indústrias,
praticamente todos os equipamentos que trabalham com peças ou componentes em
movimentos utilizam-se de um fluido lubrificante para evitar o desgaste de suas
partes móveis, na maioria das vezes, um óleo de origem mineral formulado a partir
do petróleo.
No ato da lubrificação das peças móveis, o fluido lubrificante contamina-se
com compostos solúveis e compostos insolúveis, causados pelo ambiente ou pela
utilização. Dentre os produtos, os contaminantes mais comuns são: água, gasolina e
diesel. Dos produtos solúveis, destacamos todos os solventes e aditivos
previamente incorporados (melhorador de IV e detergentes / dispersantes). Dos
produtos insolúveis destacamos os hidrocarbonetos oxidados, partículas, sílica,
cavacos e óxidos metálicos (CARRETEIRO E BELMIRO, 2006).
Diante da necessária utilização do óleo lubrificante por esses equipamentos é
importante saber que o descarte deste produto contaminado, quando realizado de
forma incorreta é ilegal, gerando inúmeros prejuízos para o meio ambiente e,
consequentemente, para os seres vivos, por ser um resíduo perigoso.
16
A sua utilização como combustível ocasiona o lançamento de gases
carcinogênicos no ar. Estima-se que 5 litros de óleo lubrificante usado (queimado)
podem lançar na atmosfera até 25 gramas de substâncias como chumbo, cádmio,
níquel, cromo, zinco e outros componentes químicos. O descarte em esgoto
ocasiona outro grande crime ambiental, pois apenas 01 (um) litro de óleo é capaz de
esgotar o oxigênio de 01 (um) milhão de litros de água, formando, em poucos dias,
uma fina camada sobre sua superfície, o que bloqueia a passagem de ar e luz,
impedindo a respiração e a fotossíntese (FERRAZ, 2016).
O rerrefino do OLUC é a única maneira capaz de extrair os resíduos contidos
nos óleos lubrificantes, antes e depois de sua utilização, e assim, devolver ao
mercado industrial e automotivo o óleo com as mesmas características do primeiro
refino, atendendo às especificações técnicas estabelecidas pela ANP (Agência do
Petróleo e Gás Natural e Biocombustíveis) no Brasil.
O Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), definiu através da
resolução nº 9 de 1993, o destino a ser dado ao óleo usado. Esta resolução foi
alterada pela resolução nº 362 de 27 de Janeiro de 2005, que define como deve ser
o armazenamento, recolhimento e destino do óleo usado.
A Agência do Petróleo e Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) através das
portarias 125 e 128 de 30 de Janeiro de 1999 estabelece a regulamentação para a
atividade de coleta e destinação final do óleo, bem como a atividade industrial de
rerrefino de óleo lubrificante usado ou contaminado (CARRETEIRO E BELMIRO,
2006).
2.1 Vaso de Pressão
Um dos equipamentos mais comuns na indústria atual é o vaso de pressão
(VP). O termo “Vaso de Pressão” designa genericamente todos os recipientes e
tanques, de qualquer tipo, dimensões, formato ou finalidade, capazes de conter um
fluido pressurizado (TELLES, 1996).
Os sistemas industriais que utilizam vasos de pressão são os mais diversos,
podem-se citar os processos nas indústrias químicas e petroquímicas, indústrias
alimentícias e farmacêuticas, entre outras.
Um vaso de pressão é um termo para representar um conjunto de
componentes. Os principais componentes de um vaso de pressão são o costado, os
17
tampos, boca de visita, saída, apoios, selas, flanges, vents e drenos. Além desses,
têm-se os aparelhos que podem ser anexados a este equipamento que são os
medidores de temperatura, pressão, de nível e as válvulas.
No Brasil, as normas regulamentadoras de segurança, também conhecidas
como NR’s, regulamentam e fornecem orientações sobre procedimentos obrigatórios
relacionados à segurança e medicina do trabalho. Essas normas são citadas no
capítulo V, Título II, da consolidação das leis do trabalho (CLT) e foram aprovadas
pela portaria N.º 3.214 de 8 de Junho de 1978. São de observância obrigatória por
todas as empresas brasileiras regidas pela CLT e são periodicamente revisadas pelo
Ministério do Trabalho e Emprego.
A NR que se refere a vasos de pressão é a NR-13, ela estabelece os
procedimentos obrigatórios nos locais onde se situam as caldeiras de qualquer fonte
de energia, projeto, acompanhamento de operação, manutenção, inspeção e
supervisão de inspeção de caldeiras e vasos de pressão, em conformidade com a
regulamentação profissional vigente no país. A última atualização desta NR foi feita
em 28 de Abril de 2014, trazendo como inovação, que tubulações serão vistas como
vasos de pressão, e assim devem ser avaliadas (SILVA, 2015).
2.2 Trocadores de Calor
Trocador de calor é o dispositivo usado para realizar o processo da troca
térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas. Este processo é comum em
muitas aplicações da engenharia. Pode-se utilizá-lo no aquecimento e resfriamento
de ambientes, no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação
de calor e no processo químico.
Trocadores de casca e tubo (tube and shell) são os mais usados para
quaisquer capacidades e condições operacionais, tais como pressões e
temperaturas altas, fluidos altamente corrosivos e viscosos e misturas de
multicomponentes (VARGAS, 2011).
2.3 Caldeiras Flamotubulares
As caldeiras flamotubolares são assim classificadas pela forma que os gases
provenientes da combustão trocam calor. Nesta configuração de caldeira, os gases
18
passam pelo interior dos tubos do evaporador, que por sua vez, estão mandrilhados
nos espelhos do tubulão da caldeira, onde o vapor é separado do líquido e colocado
na rede de utilidades.
Também conhecidas como caldeiras compactas, as caldeiras flamotubulares
utilizam pouco espaço físico e são utilizadas onde a pressão, temperatura e a
necessidade de produção de vapor são baixas, isto é, com pressão até 12 bar na
temperatura de vapor saturado e produção até 10.000Kg de vapor por hora.
(MISQUIATI, 2005)
Caldeiras flamotubulares apresentam as seguintes partes principais: tubulão, feixe
tubular, fornalha e aparelhos auxiliares, conforme a Figura 1.
2.3.1 Tubulão
O tubulão funciona como uma espécie de reservatório onde encontramos a
água em dois estados, líquido e vapor, onde temos a alimentação da água e a saída
do vapor. O tubulão da caldeira é fabricado em chapa de aço carbono soldada e sua
dimensão define principalmente os elementos das caldeiras flamotubulares e a
capacidade de vapor produzida pela caldeira.
No tubulão da caldeira são encontrados os tubos de troca térmica, a garrafa
de nível, as válvulas de segurança e a descarga de fundo para retirada dos sólidos e
as tomadas para a entrada de água e saída de vapor.
Figura 1: Caldeira Flamotubular
FONTE: Slideshare, 2016
19
2.3.2 Feixe tubular
O feixe tubular também conhecido como tubos evaporadores ou tubos de
fogo, é um conjunto de tubos que recebem calor dos gases provenientes da
combustão.
2.3.3 Fornalha
A fornalha também conhecida como tubo fornalha nas caldeiras
flamotubulares, é o local onde ocorre a queima do combustível. A queima ocorre na
presença do oxigênio contido no ar, que pode ser pré-aquecido e insuflado para
dentro da fornalha para promover a queima, juntamente com o combustível para
realizar a combustão.
A combustão pode ser feita utilizando-se vários combustíveis, de diversas
maneiras, dependendo de sua característica – sólido (biomassa), líquido ou gasoso.
2.3.4 Aparelhos auxiliares da caldeira flamotubular
Os aparelhos auxiliares também fazem parte da configuração de caldeiras
flamotubulares e são inseridos com a necessidade do projeto.
Abaixo alguns dos aparelhos auxiliares utilizados em caldeiras
flamotubulares:
Pré - aquecedor de ar
Economizador
Lavador de gases
Aquecedor de óleo
Sistema de alimentação de combustível
Desaerador térmico para água de alimentação
2.3.5 Vantagens das Caldeiras Flamotubulares
As vantagens das caldeiras flamotubulares é que elas são compactas, ou seja,
utilizam menor espaço e são ideais para processos onde a necessidade de pressão
20
e temperatura são menores, além de se utilizarem de uma enorme variação de
combustíveis (MARQUES. 2005).
Gráfico 1- Curva de vapor
Fonte: Eletrobrás, 2008
2.4 Bombas centrífugas
Processos industriais são sistemas que dependem de condições operacionais
específicas para funcionarem adequadamente. Essas condições – pressão,
temperatura, vazão, etc, precisam ser sempre monitoradas e controladas a fim de se
obter a correta especificação dos produtos de saída do processo.
Neste contexto, as bombas industriais são equipamentos que atuam no ajuste
destas condições operacionais de fluidos. Sua principal função é transmitir energia
hidráulica ao fluido para elevá-lo a pontos de maior potencial, ajustando a pressão
conforme a energia transmitida. Essa energia é fornecida por uma máquina
hidráulica (motor ou turbina), que está acoplada à bomba pelo seu eixo. Existem
diversos tipos de bombas, as quais podem ser classificadas pela sua aplicação ou
pela forma como a energia é cedida ao fluido. As bombas mais utilizadas em
sistemas de bombeamento em indústrias petroquímicas são as bombas centrífugas
radiais. Nestas bombas, toda a energia cinética é obtida através do desenvolvimento
de forças centrífugas na massa líquida pela rotação do impelidor (OENNING, 2011).
2.5. Filtro Prensa
21
O filtro prensa de placa surgiu inicialmente para atender a indústria de açúcar
na separação dos sucos por meio das telas de filtração (LOVIZZARO, P. 1995).
São equipamentos de alta robustez destinados a fazer a separação de sólidos
e líquidos, através da passagem forçada de soluções com resíduo, por elementos
permeáveis. As principais vantagens e desvantagens estão elencadas abaixo na
Tabela 1.
Este processo de filtragem ocorre a partir do bombeamento destas soluções
contra os elementos filtrantes, que só permitem a passagem da parte líquida da
solução, a qual é drenada, através de canais na placa filtrante.
A parte sólida vai sendo continuamente depositada nas lonas, formando sobre
as mesmas uma camada cada vez mais espessa. As placas filtrantes possuem um
perfil que permite às mesmas, quando montadas umas contra as outras, formarem
no interior do equipamento câmaras que são completamente preenchidas pelos
sólidos. O bombeamento sob alta pressão faz com que as partículas se acomodem
de forma a gerar no final do processo “tortas” compactas e com baixo nível de
umidade. Com a abertura do equipamento, estas ‘‘tortas’’ são retiradas para
descarte ou reaproveitamento (MIKI, 1998). Veremos a seguir as vantagens e
desvantagens do filtro prensa, conforme a Tabela 1.
Tabela 1- Vantagens e desvantagens do filtro prensa
Fonte: EPA (1979)
2.5.1 Tipos de tecido ou lonas
22
Os tecidos utilizados na filtração são do tipo de tecidos placas e utilizados de
acordo com o tipo de fluido, conforme a Tabela 2. Quanto à origem da orientação
dos fios, o sentido longitudinal denomina-se urdume e o transversal trema. Em
qualquer tecido, a posição dos fios são sempre ortogonais entre si.
Nos filtros prensas, a maioria dos tecidos utilizados são do tipo tela ou sarja.
No tipo de fio tela, a ligação entre os fios é feita da seguinte maneira: o fio do
urdume passa por baixo do fio da trama. Ao encontrar o próximo, este passa por
cima e assim por diante.
O tipo sarja que é a lona utilizada na pesquisa apresentada, tem o fio urdume
que ultrapassa três fios da trama. O próximo com defasagem de um fio de trama,
repete o desenho, e assim sucessivamente, o aspecto final é de um desenho em
diagonal. As caracteristicas dos tecidos serão apresentadas abaixo, conforme a
Tabela 2. (LOVIZZARO, P.1995).
Tabela 2 - Caracteristicas dos tecidos
Fonte: LOVIZZARO, P. (1995)
2.6 Forno Queimador
23
Os fornos têm a finalidade de fornecer calor produzido pela queima de
combustíveis ao fluido que circula numa serpentina de tubos em seu interior. São
equipamentos de grande importância técnica nas refinarias e indústrias
petroquímicas, pois a utilização de chama proveniente da queima de combustível
ainda é a melhor maneira de se fornecer grande quantidade de energia necessária
para elevar grandes vazões de fluido a altas temperaturas, viabilizando as
operações de destilação, craqueamento, entre outras operações.
São também equipamentos de grande importância econômica, pois os fornos
de aquecimento, por exemplo, representam cerca de 20% do investimento total em
uma unidade e são um dos principais equipamentos de sua unidade (GHIZZE,
1989).
Cabe destacar a necessidade acentuada de melhor projeto e operação dos
fornos, tendo em vista os crescentes custos dos combustíveis consumidos, as
necessidades de redução das emissões de gases poluentes e, ainda, a necessidade
de manter a operação dos mesmos (https: // fabioferrazdr. wordpress.com).
2.7 Processo Químico
Um processo químico pode ser decomposto em uma sequência de eventos,
os quais podem ser estudados separadamente. Esses eventos são as etapas físicas
ou operação unitária e as reações químicas ou processos unitários.
As operações unitárias envolvem todas as transformações físicas que os
reagentes, intermediários e produtos, podem sofrer antes e após a passagem pelos
reatores químicos. Em geral, compreendem os fenômenos de escoamento de fluido,
transferência de calor, misturas, separação e manuseio de sólidos (FELDER, 2011).
O escoamento de gases, líquidos fluidizados, é estudado pela mecânica dos
fluídos, incluindo o dimensionamento das tubulações, acessórios, equipamentos de
compressão (bombas, compressores, etc.) e expansão (turbinas, válvulas, etc.). Os
processos nos livros de texto sempre funcionam da forma como foram projetados.
Na prática, coisas inesperadas são comuns, principalmente no início das operações
do processo (TELLES, 2012).
As variáveis nos processos dos livros de texto são medidas com uma
precisão relativamente alta, na prática, cada medida introduz um erro.
24
Nos livros sempre têm os dados de que se precisam para determinar o que
se quer saber, não importa quão complexo possa ser o problema. Na prática, você
pode não ter todos os dados de que precisa, e será necessário usar correlações,
fazer suposições aproximadas, fazer suposições baseadas no bom senso e na
prática (RONALD, 2011).
2.8 Classificação dos óleos Básicos
Óleos básicos rerrefinados não são quimicamente idênticos. E isso gerava
problema para os fabricantes.
Para solucionar esse problema, o American Petroleum Institute, API, nos
Estados Unidos, e a Association Technique de Lindustrie Europeanne des
Lubrifiants, ATIL, na Europa, adotaram um sistema de classificação única, no qual
os parâmetros; teor de enxofre, teor de saturados e índice de viscosidade são
tomados como base. Essa classificação é apresentada na Tabela 3.
Tabela 3 – Classificação dos grupos dos óleos
GRUPO I GRUPO II GRUPO III GRUPO IV GRUPO V GRUPO VI
Saturados 90%
Enxofre < 0,03% 80 < IV < 120
Saturados 90% Enxofre <
0,03% 80 < IV < 120
Saturados 90% Enxofre <
0,03% IV > 120
Polialfaolefinas PAOs
Naftênicos, ésteres, silicones,
etc
Polinternalolefinas PIOs
Fonte: MELO, 2015
Os básicos do grupo I são os minerais parafínicos obtidos pela rota solvente.
Os grupos II e III são aqueles obtidos pela rota de hidrorrefino, como HDT
(hidrotratamento) e HCC (hidrocraqueamento severo).
Os básicos do grupo IV são as polialfaolefinas (PAO’s), primeiros sintéticos
utilizados como básicos lubrificantes. Os básicos do grupo V são todos os outros
não contemplados, como os naftênicos e os demais sintéticos. Recente foi
acrescentado o grupo VI, que contemplam as polinternalolefinas (PIOs) (MELO,
2015).
3. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
25
Este trabalho de implementação de uma planta de rerrefino de óleo
lubrificante, tem como foco o processo de rerrefino ácido argila (Bernd Meinken).
Em um primeiro momento foi desenvolvida a pesquisa sobre o tema proposto,
para saber como é realizado o tratamento do OLUC (óleo lubrificante usado ou
contaminado) através do rerrefino, onde serão mostradas as etapas de entrada e
saída do processo, conforme Fluxograma 1. Para isso foram realizadas visitas
técnicas em uma empresa do PIM (Pólo Industrial de Manaus) para o levantamento
de informações de como é o processo de rerrefino do OLUC, bibliografias, catálogos
e orçamentos de empresas que fabricam e comercializam os equipamentos
necessários para a realização do rerrefino.
A pesquisa foi subdividida em cinco (5) etapas: (1) levantamento das etapas
do processo de rerrefino, identificação dos equipamentos utilizados no processo e
comparativo do óleo rerrefinado com a norma vigente (ANP); (2) especificações
técnicas dos equipamentos utilizados no processo produtivo; (3) custo dos
equipamentos identificados dentro do processo; (4) custo de produção; (5)
comparativo de venda do óleo com os principais concorrentes. O processo dará
início com a apresentação da planta de rerrefino conforme o Fluxograma 1.
4. PROCESSO DE RERREFINO DO OLUC
Este trabalho apresentará o processo de rerrefino do OLUC. E se inicia com o
recebimento do óleo, onde o mesmo passará por análises para a sua aprovação ou
rejeição, em seguida, mostrará as fases do tratamento, até o produto final que é o
neutro médio rerrefinado do grupo I. Serão apresentados os principais
equipamentos envolvidos no tratamento do OLUC com seus custos e dimensões.
Será mostrado também o custo para produzir 1 (um) litro de óleo e o comparativo do
preço final do óleo rerrefinado com o óleo do primeiro refino.
Como já foi dito, o processo de rerrefino se inicia com o recebimento do
OLUC na refinaria. Antes de descarregar o OLUC nos tanques, o mesmo passa por
análise no laboratório para saber se o material contido nos caminhões servirá para o
processo de rerrefino.
Os ensaios mais comuns são: índice de saponificação e teor de água por
destilação.
26
A saponificação está relacionada ao teor de óleo vegetal presente no OLUC,
tornando o processo de rerrefino inviável. É comum sua segregação em tanques
onde será misturado em pequenas parcelas com outros resíduos para ser utilizado
como combustível. Este tipo de contaminação ocorre principalmente devido não
existir uma separação dos vários tipos de óleo, inclusive o vegetal, que é o principal
contaminante neste caso.
O teor de água contido no OLUC está relacionado com o mau
armazenamento ou com o tipo de trabalho realizado com o óleo. Este tipo de
contaminante (água) é comum no OLUC. Independente da quantidade de água
contida no OLUC, o processo de rerrefino não se torna impossível, somente
retardará o processo devido o tempo necessário de decantação e desidratação da
mesma.
Na empresa visitada, foram encontradas as seguintes etapas que sucedem as
análises descritas acima:
Filtração grosseira;
Decantação;
Desidratação;
Craqueamento;
Sulfonação;
Clarificação;
Assim, essas etapas serão chamadas, daqui por diante, de pré-tratamento
(empresa visitada, 2016). O processo dará inicio com a apresentação da planta de
rerrefino, conforme o Diagrama 1 e o Fluxograma 1.
27
Fo
nte: P
róp
ria
Dia
gra
ma
1: D
iagra
ma d
o p
rocesso
de rerrefin
o
Plan
ta petro
quím
ica (rerrefino
)
28
Clarificação
Filtragem grosseira
Decantação
OLUC
Filtragem
Desidratação
Craqueamento
Sulfonação
NMRR
Resíduo
sólido
Água
Perda 0,4%
Tempo de filtragem
1h
Tempo de processo 4h a
4:30h
Temperatura de processo
330°C
Temperatura de processo
150°C
Tempo de processo 3h a 4h
Tempo de decantação 48h;
Temperatura de processo
ambiente
Água Perda 0,4%
Leves (frações de combustível)
Quebra de cadeia de carbono
Perda no processo 3%
Borra ácida
Perda no processo
9%
Emulsões aquosas e alguns
hidrocarbonetos
Leves (frações de combustível)
Perda no processo 3,2%
Ácido sulfúrico
Temperatura de processo
65°C
Tempo de processo 1h
Argila ou terra fuller
Tempo de processo 4h a
4:30h
Temperatura de processo
310°C
Papel e lona de filtro
Temperatura de processo
200°C
Tempo de processo 1:30 h
Leves (frações de combustível)
Perda no processo 21%
Torta de filtro
Perda no processo 1%
Processo produtivo
Entrada no processo
Temperatura de trabalho
Tempo de processo
Saída de resíduo de processo
Perda de produto no processo
Fluxograma 1: Etapas do processo produtivo
Saída 62% de MNRR
Entrada: 100% OLUC
29
4.1 Filtração grosseira
A filtração grosseira é realizada no ato do descarregamento do OLUC em uma
caixa separadora, onde o óleo passa por uma tela que funciona como uma espécie
de filtro, para a retirada dos resíduos grosseiros, conforme a Figura 2 e 3. Serão
mostradas as etapas do processo de descarregamento conforme o Fluxograma 2,
serão mostrados também os equipamentos utilizados no processo conforme a
Tabela 4.
Figura 2 - Caminhão descarregando Figura 3 - Tela da caixa separadora
Fonte: Própria, 2016 Fonte: Própria, 2016
30
Tabela 4: Equipamentos utilizados no processo de descarregamento
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO
EQUIPAMENTO TIPO
Tubulação 76,2mm. Aço carbono
Válvulas 76,20mm. Gaveta
Conexões Tipo globo
Bombas Centrifuga
Instrumentos de medição Analógico. 20,4mm
Saca amostra Arte com bolas
Caixa separadora
Tanque de decantação Vertical cilíndrico
Fonte: Própria, 2017
4.2. Decantação
Após a filtragem grosseira, o OLUC é transferido para um tanque, onde ficará
em repouso por 48 horas, conforme a Figura 4 e o Fluxograma 3, para a decantação
da água e dos resíduos sólidos que passaram na filtragem grosseira. Os
equipamentos utilizados nesta operação estão na Tabela 5. Após a decantação, a
água vai para o tratamento (ETE) e os resíduos sólidos vão para a incineração.
Figura 4 – Tanque de decantação do OLUC.
Fonte: Própria, 2016
31
Tabela 5: Equipamentos utilizados no processo de decantação
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO
EQUIPAMENTOS TIPO
Tubulação 76,20mm. Aço carbono
Válvulas 76,20. Gaveta
Bombas Centrifuga
Instrumentos de medição Analógico. 20,4mm
Vaso de pressão Vertical cilíndrico
Aquecedor de passagem Casco tubo, serpentina Helicoidal
Agitador Vertical com pás
Fonte: própria, 2017
4.3. Desidratação
Após o óleo ser decantado, é bombeado para a torre de desidratação térmica,
conforme a Figura 5. Essa fase do tratamento é realizada à temperatura de 150°C,
por destilação atmosférica, nessa fase, são eliminadas as frações de combustível,
emulsões aquosas e alguns hidrocarbonetos leves, conforme o Fluxograma 4. Os
equipamentos utilizados nesta operação estão na Tabela 6.
Figura 5 - Vaso de desidratação e craqueamento
33
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO
EQUIPAMENTOS TIPO
Tubulação 76,20mm. Aço carbono
Válvulas 76,20. Gaveta
Bombas Centrifuga
Instrumentos de medição Analógico. 20,4mm
Vaso de pressão Vertical cilíndrico
Aquecedor de passagem Casco tubo
Agitador Vertical com pás
Fonte: Própria, 2017
4.4. Craqueamento
Na fase do craqueamento a destilação é realizada à vácuo (100 mmHg). O
tratamento térmico é realizado na mesma torre que foi realizada a desidratação do
OLUC, conforme a Figura 6 e o Fluxograma 5. O mesmo é submetido à temperatura
de 330°C. Nesta fase as cadeias de carbono longas são quebradas, ficando cadeias
menores, e são utilizados os seguintes equipamentos descritos na Tabela 7.
Facilitando as reações que ocorrerão nas etapas seguintes, onde a maioria dos
resíduos serão eliminados. Após atingir a temperatura de 330°C, o óleo será
resfriado à temperatura de 70°C. Esse resfriamento ocorrerá através de um trocador
de calor.
Figura 6 - Vaso de desidratação, craqueamento e trocador de passagem
Fonte: Própria, 2016
34
Tabela 7: Equipamentos utilizados no processo de craqueamento
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO
EQUIPAMENTOS TIPO
Tubulação Aço carbono
Bomba Centrifuga
Válvulas Gaveta
Instrumentos de medição Analógico
Vaso de pressão Cilíndrico na vertical
Aquecedor de passagem Casco tubo
Bombas de vácuo Centrifuga
Trocador de calor Casco tubo
Fonte: Própria, 2017
4.5. Sulfonação ou acidulação
Após o tratamento térmico (craqueamento), o OLUC é transferido para o
reator de tratamento (sulfonação), conforme a Figura 7 e o Fluxograma 6. Nesta fase
o óleo ainda é chamado de OLUC, por conter alguns contaminantes indesejáveis no
óleo.
A temperatura de tratamento do OLUC na sulfonação varia de região para
região, em média, os tratamentos são realizados à temperatura de 45ºC. O lugar
35
onde foi realizada a visita (região norte) por ter a umidade relativa do ar elevada, a
temperatura de tratamento do óleo deve ser entre 50°C a 70°C e chegou-se a essa
temperatura padrão diferente das outras regiões através de testes realizados na
empresa visitada. Os equipamentos utilizados no processo estão descritos na
Tabela 8. Em seguida, é bombeado o ácido sulfúrico a uma dosagem de (4,3% -
9,5%) e concentração entre (92% - 98%). O tratamento terá duração de 01 (uma)
hora onde o agitador deve ficar acionado em todo o tempo. Após atingir o tempo de
tratamento o mesmo será precipitado para os decantadores e deverá permanecer
cerca de (10h - 24h). Esse tempo de residência é suficiente para a decantação de
outra quantidade significativa de resíduos presentes no OLUC. A borra decantada
sai pelo fundo do decantador de forma pastosa.
Figura 7 - Reator de sulfonação e decantador
Fonte: Própria, 2016
Reator de sulfonação
Decantado
36
Tabela 8: Equipamentos utilizados no processo de sulfonação
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO
EQUIPAMENTOS TIPO
Bombas Engrenagem
Tubulações 76,20. Aço carbono
Válvulas Gaveta/Globo
Reatores Cilíndrico com fundo cônico
Agitadores Eixo com hélice
Decantador Cilíndrico com fundo cônico
Instrumentos de medição Analógico
Fonte: Própria, 2017
4.6 Clarificação ou tratamento termoquímico
A clarificação possui o papel de neutralização do óleo que passou pela
sulfonação, pois o mesmo se encontra ácido, onde a introdução de vapor de água
neutraliza o óleo através de arraste do ácido contido no OSUL (óleo sulfonado). Há
situações em que as altas concentrações de ácido sulfúrico necessitam que se
utilize a adição de cal (Ca(OH)2) (MELO, 2015).
37
Após a sulfonação, a decantação e a drenagem da borra ácida, o OSUL é
transferido para um vaso de pressão (clarificador), conforme a Figura 8. As entradas
e saídas do processo são mostradas no Fluxograma 7, onde receberá a argila (terra
fuller) no percentual de (10% - 14%) em Kg (quilo). A argila age no processo de
tratamento como catalisador e deverá ser introduzida no processo à temperatura de
(50ºC - 80°C), após a introdução da argila no OSUL, o óleo é aquecido à
temperatura de (320ºC - 360°C), sob vácuo de (100 mmHg), verificar o Fluxograma
7.
Para o tratamento de 12m³ de OSUL, serão necessárias 8 (oito) horas de
tratamento. Após alcançar as especificações impostas pela ANP, o óleo será
resfriado à 200°C, através de um trocador de calor e direcionado ao processo de
filtragem. Os equipamentos utilizados nesta etapa do processo estão na Tabela 9.
Figura 8 - Vaso craqueador, vaso clarificador e trocador de passagem
Fonte: Própria, 2016
Vaso craqueador
Vaso clarificador
Trocador de calor
38
Tabela 9: Equipamentos utilizados no processo de clarificação
Fonte: Própria, 2017
4.7. Filtragem
Nesta fase do tratamento do OSUL, 93 % da argila que foi introduzida na fase
de clarificação e purificação é retida no filtro prensa e 7% é perdida no fogo.
Este equipamento é de alta robustez e destinado a fazer a separação de
sólidos e líquidos, através da passagem forçada de soluções com resíduo, por
elementos permeáveis (lona e papel), conforme a Figura 9 e o Fluxograma 8.
Para ocorrer o processo de filtragem, o óleo deve se encontrar com uma
temperatura de 200°C e o vaso clarificador deve estar com o vácuo de 100 mmHg
para facilitar a sucção da bomba que enviará o óleo para o filtro prensa.
No inicio da filtragem o óleo ao passar pelas placas do filtro prensa faz arraste
de resíduos de argila da filtragem anterior, com isso, deixa os primeiros litros de óleo
filtrado fora de especificação. Este óleo com resíduo é direcionado para um tanque e
retornará para o vaso clarificador para ser novamente filtrado. Os equipamentos
utilizados nesta etapa do processo estão na Tabela 10.
Figura 9 - Filtro prensa
Fonte: Própria, 2017
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO
EQUIPAMENTOS TIPO
Bombas Centrifuga
Tubulação Aço carbono
Válvulas Gaveta
Agitadores Eixo e pás
Vaso de pressão Cilíndrico na vertical
Caldeira Flamotubolar
Aquecedor de passagem Casco tubo
Trocador de calor Casco tubo
Bomba de vácuo Centrifuga
Instrumentos de medição Analógico
Fluxograma 8: Filtragem
39
Tabela 10: Equipamentos utilizados no processo de filtragem
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO
EQUIPAMENTOS TIPO
Filtro Prensa com placas
Tubulação Aço carbono
Bomba Centrifugas
Válvulas Gaveta
Instrumentos de medição Analógico
Tanque de treno Cilíndrico fundo reto na vertical
Tanque de armazenamento Cilíndrico na horizontal
Fonte: Própria, 2017
Conforme mostrado anteriormente, as etapas do processo e os equipamentos
utilizados no rerrefino do óleo lubrificante usado ou contaminado é capaz de
recuperar o mesmo dentro das normas estabelecidas pala Agencia Nacional do
Petróleo Gás e Biocombustível, conforme mostrado na Tabela 11.
40
CARACTERÍSTICAS
Exigência
ANP 129/99
Neutro Médio
CERTIFICADO DE ANÁLISE DA EMPRESA VISITADA – 2015
Neutro Médio Rerrefinado – NMRR
Aparência Límpido
PADRÃO: Normas
ASTM / ABNT Lote
Nº NMRR 1215163
Límpido
Cor ASTM, Máx. 2,5 2,5
Viscosidade, cSt a
49°C 50 - 60 55,2
Viscosidade, cSt a
100°C - 8,53
Índice de
Viscosidade, min. 95 129
Ponto de Fulgor,
°C, min. 220 228
Ponto de fluidez, °C
máx. -3 -9
Índice de Acidez
Total, mg KOH/g,
máx.
0,05 0,01
Cinzas, % peso,
máx. 0,005 0
Resíduo de
Carbono
Ramsbottom, %
peso, máx.
0,15 O,10
Corrosividade ao
cobre, 3h a 100°C,
máx.
1b 1b
Observações:
O óleo se apresenta dentro dos limites das especificações, segundo suas respectivas normas
ASTM's e NBR's estando liberado para o uso.
RESULTADO
RESULTADO
Data 31/12/15 Aprovado
Realizado por: Aprovado por:
Rosangela de Lima Valente
Soares TÉCNICA
EM QUÍMICA
DANIEL LOUIS BARTOLOTTI CHAVES
DIRETOR TÉCNICO
Tabela 11 - Especificações dos óleos lubrificantes básicos rerrefinados segundo a ANP, comparado com o óleo rerrefinado da empresa visitada
Fonte: Empresa Eternal, 2015
41
5. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DOS EQUIPAMENTOS
5.1 Vaso de pressão
Este equipamento foi projetado para realizar o tratamento de 16.000L
(dezesseis mil litros) de OLUC. Possui o formato cilíndrico e na vertical, conforme a
Figura 10 e 11. A escolha dessa forma é devido ao fato de que em todas as fases do
tratamento, a destilação é brusca, facilitando assim, a retirada dos contaminantes
contidos no óleo, mais conhecido como leves que é a gasolina, diesel, tine, água e
outros.
O tipo de fluido definirá a classe do vaso conforme a Tabela 13. Os gases
gerados no vaso são retirados pelo topo do vaso, utilizando-se da gravidade como
aliada, que faz com que os leves que estão em forma de gás se desloquem para
cima, por isso o vaso está na vertical.
O tampo de fechamento do vaso tem formato elíptico e terá a mesma
espessura da chapa usada no casco do cilindro do vaso, aumentando sua
resistência à pressão interna. Como varia pressão no mesmo, terá categoria
diferente conforme a Tabela 12.
Nesse tampo de fechamento há uma tubulação que está localizada no
headspace (espaço vazio) do vaso, a mesma sairá do topo até o campo de visão do
operador. No topo também, há uma PSV (válvula de alívio) do vaso conforme a
Figura 12.
A boca de visita que é uma abertura no vaso servirá para a inspeção no
interior do mesmo e na fase da clarificação, servirá para a introdução de argila no
processo. A mesma está localizada no tampo de fechamento elíptico, conforme a
Figura 12.
Os bocais são aberturas que estão localizadas no topo, lateral e fundo do
vaso, serão usados para a entrada e saída de fluido. Possuem equipamentos de
medição, tais como, termômetro que localiza-se no topo, meio e fundo do vaso;
vacuômetro e vacuomanômetro que fará a leitura da pressão no topo do vaso.
Conforme a norma NR 13, todo vaso deve conter uma placa de fabricação
contendo os dados construtivos do mesmo conforme a Tabela 15.
42
Figura 10 - Vaso de pressão
Fonte: Própria, 2016
Tabela 12: Categoria de juntas
Categoria A Juntas longitudinais e espirais soldadas dentro do casco principal
Categoria B Juntas circunferenciais soldadas dentro do casco principal
Categoria C Juntas soldadas conectando flanges,
Categoria D Juntas soldadas ligando câmaras comunicantes ou bocais a cascos principais
Categoria E Juntas soldadas conectando partes não pressurizadas rígidas. Fonte: própria
Figura 11 - Vaso de pressão, aquecedor de passagem e trocador de calor
Fonte: própria, 2016
Vaso de pressão
Bomba de circulação
Aquecedor de passagem
Trocador de calor
43
Figura 12 - Topo do vaso de pressão
Fonte: Própria, 2016
Este vaso de pressão foi fabricado a partir de chapas de aço, ligadas entre si por soldagem. As soldas de emenda das chapas no casco e tampo desse vaso de pressão são soldas de topo, com penetração total, duplo V, conforme a Figura 13 e 14, que são mais fáceis de serem feitas, possuem melhor qualidade por ter maior quantidade de solda depositada, além de serem facilmente radiografáveis.
O tipo de solda mencionada neste trabalho está de acordo com a norma
Código ASME VIII, Divisão 2, parágrafo AD-415, a mesma exige a soldagem por
ambos os lados em todas as soldas de topo em aços de alta resistência. A solda no
casco e no tampo é disposta de forma que não interfere ou não se superponha com
as soldas dos suportes do vaso, bocais, bocas de visita, reforços e nem com soldas
de qualquer outra peça interna ou externa soldada à parede do vaso. Como todo e
qualquer equipamento, tem um tempo de vida útil, conferir a Tabela 14.
Figura 13 - Solda de junta de topo com chanfro duplo em V
Fonte: Franco Canan, 1995
Figura 14 - Chanfro em X (duplo em V)
Boca de
visita
Válvula de
segurança
44
Fonte: Franco Canan, 1995
A solda utilizada no casco do vaso é do tipo arco submerso e eletroescória,
conforme a Figura 15, devido esse processo ser econômico, melhor qualidade,
cordão de solda liso e mais regular, não há marcas características dos pontos de
mudança de eletrodo, possui maior fator de concentração de tensões e melhor
resistência à fadiga e à fratura frágil.
Figura 15 - Processo de soldagem de arco submerso
Fonte: Apostila para treinamento ESAB - Arco Submerso, 1995
Tabela 13: Classe dos vasos de acordo com o tipo de fluido
Fonte: Adaptado da NR – 13, 1995
Tabela 14: Vida útil dos vasos de pressão
45
Fonte: Normas Petrobrás N - 253, 2016
Tabela 15: Dados do vaso de pressão
Dados do projeto vaso de pressão
Casco ou costado Cilíndrico
Tampo Elíptico
Pressão de Operação 760 mmHg
Temperatura de Operação 360°C
Aço do casco A-516 70
Volume Interno 21m³
Fluido Gás/Óleo/Água
Nível de Líquido Máximo 17.0m³
Material ASTM A570 GR36
Forma Vertical simples
Código do projeto ASME VIII, Divisão II
Comprimento total 7000 mm
Largura total 2000 mm
Altura ( saída de gases) 2000 mm
Espessura do casco 25 mm
Radiografia do casco e tampo Total
Instrumentos Manômetro, termômetro,
vacuômetro, válvula de segurança, visor de nível (coluna)
Chanfro do casco Duplo em v
Tipo de união de chapas Arco submerso
Fonte: própria, 2017
46
5.2 Caldeira
A caldeira é um equipamento cuja função é a produção de vapor através do
aquecimento da água. As caldeiras em geral são empregadas para alimentar
máquinas térmicas, autoclaves para esterilização de materiais diversos, cozimento
de alimentos através do vapor, ou calefação ambiental.
Quanto à passagem da água, as caldeiras podem ser classificadas em dois
tipos: fogotubulares, onde os gases quentes da combustão passam por dentro dos
tubos e são circundados pela água. O tipo aquatubular onde os gases quentes
envolvem os tubos por onde passa a água.
Este equipamento, como mostra a Figura 18, tem como sua principal função
gerar vapor de água. Neste estudo de caso, a caldeira utilizada é do tipo
flamotubular, sua aplicação no processo de tratamento do OLUC é na fase da
clarificação do OSUL, onde o vapor é introduzido no óleo pelo fundo do vaso
clarificador juntamente com o óleo que retorna do aquecedor de passagem como
mostra a Figura 17, com a finalidade de sequestrar o ácido contido no óleo e
aumentar o ponto de fulgor.
Figura 16: Caldeira flamotubular categoria B
Fonte: Própria, 2016
Figura 17 - Entrada de vapor no fundo do vaso clarificador
47
Fonte: Própria, 2016
Tabela 16 - Especificação e dados técnicos da caldeira
Construção Materiais
Costado A-516 70
Fornalha A-516 70
Câmara de reversão: A-516 70
Tubos gases A-178 A
Dimensões
Comprimento total 3800 mm
Largura total: 1990 mm
Altura ( saída de gases ): 1935 mm
Peso vazia 3900 Kg
Peso Cheia: 6240 Kg
Desempenho
Produção de vapor @ 80°C 1100 Kg/h
Qualidade de vapor SATURADO
MPTA: 256 psi
Pressão máxima de operação: 230 psi
Capacidade térmica: 644000Kcal/h
Rendimento: 90%
Código do projeto ASME SECTION
Combustível
Diesel DIESEL Kg/h
Poder calorífico 10260 Kcal/Kg
Consumo máximo 70,2
Instrumentos Manômetro, termômetro, eletrodo de segurança ( corpo ), pressostato limite, visor de nível ( coluna )
Fonte: Alborg-industrias, 2016
5.3 Trocador de calor
Trocador de calor é o dispositivo usado para realizar o processo da troca
térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas.
O trocador mencionado neste trabalho é do tipo casco tubo com serpentina
helicoidal, forma cilíndrica, tampo de fechamento torriesférica e boca de visita
conforme a Figura 18.
Entrada de vapor
48
Na maioria das plantas industriais usa-se água para o resfriamento, no caso
dessa planta usa-se o OLUC para sequestrar o calor contido no casco do trocador
em vez de água, então, o OLUC contido no tanque de armazenamento é succionado
de um tanque a 28°C, por uma bomba, conforme a Figura 19.
Através de tubulações o mesmo é transportado para o trocador de passagem
e entra pelo fundo do vaso, conforme a Figura 20, saindo pela parte de cima do
vaso, conforme a Figura 21, expulsando o fluido que sai na temperatura de 60°C.
Após ter realizado o trabalho, o mesmo será devolvido para o tanque de onde
foi succionado, conforme a Figura 19, ou seja, um circuito fechado. Já o outro fluido
(NMRR) que passa pela serpentina, cede calor para o OLUC que está no casco do
trocador, onde a serpentina encontra-se mergulhada dentro do casco do trocador de
passagem.
O NMRR é succionado do vaso clarificador através de uma bomba, conforme
a Figura 22, saindo a uma temperatura de 310°C e passando pelo trocador de calor,
retornando para o vaso a uma temperatura média de 220°C.
Figura 18 - Trocador de passagem, tipo casco tubo com serpentina helicoidal
Fonte: Própria, 2016
49
Figura 19 - Tanque de armazenamento e bomba transportadora do OLUC
Fonte: Própria, 2016
Figura 20 - Tubulação de entrada do OLUC no trocador de passagem pelo fundo
Fonte: Própria, 2016
Figura 21 - Tubulação de saída do OLUC no trocador de passagem pelo topo do vaso
Fonte: Própria, 2016
Tubulação de
entrada do
OLUC no
trocador de
passagem pelo
fundo
Tubulação de saída do OLUC no
trocador de passagem pelo topo do vaso
Tanque de armazenamento
do OLUC
Bomba transportadora
do OLUC
50
Figura 22 - Passagem do NMRR do vaso clarificador para o trocador de passagem
Fonte: Própria, 2016
Tabela 17: Dados do trocador de passagem
Dados do trocador de passagem
Tipo de casco ou costado Cilíndrico
Tipo de tampo Cônico
Pressão de Operação 7 Kgf/cm^2
Temperatura de Operação 360°C
Aço da serpentina A - 0,26%
Volume da serpentina 0,8m³
Fluido Gás/Óleo/Água
Volume do casco 16.654m³
Tipo de aço do casco A -0,26%
Forma Vertical simples
Código do projeto ASME VIII, Divisão 2
Comprimento total 6372,00 mm
Largura total: 1992,02 mm
Tipo de serpentina Helicoidal
Espessura da chapa do casco 6,35mm
Espessura da serpentina Schedule 60
Instrumentos Manômetro, termômetro, válvula de segurança
Tipo de chanfro Duplo em v
Categoria de solda A, B, C e D
Rendimento 60%
Fonte: Própria, 2016
Saída do NMRR do
vaso clarificador
Entrada do NMRR no trocador de calor
Bomba de circulação entre o vaso clarificador e o vaso trocador de calor
51
5.4 Aquecedor
O aquecedor é um dispositivo usado para realizar o processo de aquecimento
do óleo.
Nesta planta é utilizado o aquecedor do tipo casco tubo, com serpentina
helicoidal, na posição vertical, em aço carbono, com forma cilíndrica e tampo de
fechamento reto, com boca de visita na horizontal tipo alavanca, conforme as
Figuras 23, 24 e 25.
O fluido de trabalho (OSUL) entra na serpentina na parte lateral do vaso
aquecedor de passagem, como mostra a Figura 26, e indo até o topo, retorna para o
vaso de pressão (clarificador ou craqueador), impulsionado por uma bomba
centrífuga de rotor semiaberto, como mostra a Figura 27.
No topo do vaso há um queimador (do tipo maçarico com arte e pulverizador
17 45°), onde a chama fica no topo do aquecedor e no centro do anel da serpentina
helicoidal, sem tocar a mesma. A chama é alimentada com leves destilados durante
o tratamento (desidratação, craqueamento e clarificação).
Figura 23 – Esquema do aquecedor de passagem
Fonte: Própria, 2016
52
Figura 24 - Boca de visita tipo alavanca
Figura 25 - Topo do aquecedor de passagem e boca de visita tipo alavanca
Fonte: Própria,2016
Figura 26: Entrada no aquecedor de passagem pela lateral
Fonte: Própria, 2016
Topo do aquecedor de passagem Boca de visita
tipo alavanca
Entrada no aquecedor de passagem pela lateral
Fonte: Própria, 2016
Alavanca
53
Figura 27 - Bomba centrífuga que impulsiona o fluido do vaso craqueador ou clarificador para o aquecedor de passagem
Fonte: Própria, 2016
Tabela 18: - Dados do aquecedor de passagem
Dados do aquecedor de passagem
Tipo de casco ou costado Cilíndrico
Tipo de tampo Reto
Pressão de Operação 7 Kgf/cm^2
Temperatura de Operação 360°C
Material Carbono A 0,26%
Volume da serpentina 0,8m³
Fluido Gás/Óleo/Água
Volume do casco 14,772m³
Pescoço de Bocais Tipo alavanca
Forma Vertical
Código do projeto Código ASME VIII, Divisão 2
Comprimento total 4716,56mm
Largura total: 1992,40mm
Tipo de serpentina Helicoidal
Chapa do casco 9,53mm
Espessura da serpentina Schedule 60
Instrumentos Manômetro, termômetro, válvula de segurança, visor de chama
Tipo de solda Duplo em v
Processo de soldagem Arco submerso/eletrodo revestido
Rendimento 60%
Câmara de reversão A -516 70
Combustível DIESEL Kg/h
Poder calorífico 16540 Kcal/Kg
Consumo máximo 100,6/h
Fonte: Própria, 2017
Bomba centrífuga
que impulsiona o
fluido do vaso
craqueador ou
clarificador para o
aquecedor de
passagem
54
5.5 Bombas
Assim como o vaso de pressão é definido pelo tipo de fluido de trabalho,
assim também são as bombas. As bombas são equipamentos mecânicos que
fornecem energia mecânica a um fluido incompressível.
Para determinar a escolha de uma bomba, deve - se levar em consideração
alguns fatores tais como: a quantidade de líquido a transportar, a carga, a fonte de
energia e principalmente o tipo de fluido. Nas indústrias petroquímicas há vários
tipos de fluidos e para cada tipo de fluido há um tipo de bomba.
Como já se conhece o tipo de fluido deste estudo (OLUC), e que tipo de
contaminantes há nesse fluido, as principais bombas utilizadas nesse processo
petroquímico (rerrefino) são as bombas centrífugas de rotor semiaberto conforme a
figura 30 e as bombas de vácuo, conforme a Figura 28.
As bombas centrífugas geram nesse processo 6kgf/cm² podendo atingir
114m³/h, vazão de 80m³/h podendo atingir 40mca, rotação de 1750 rpm, suportando
temperatura de 370°C. Os dados construtivos são voluta em ferro fundido nodular,
eixo em aço com tratamento especial na região das gaxetas com alta dureza e baixo
coeficiente de atrito, rotor aço inox tratado, mancal e rolamentos de ferro fundido
A24CL30, tampas de rolamentos de ferro fundido A48CL30, flanges (entrada e
saída) de ferro fundido A48CL30, conforme a Figura 29.
O funcionamento das bombas centrífugas se dá através do giro de seu
rotor, que através da força centrífuga, arrasta o fluido através do sistema gerando
pressão na entrada da bomba, garantindo assim, a continuidade do bombeamento
no processo, pois são utilizadas para transportar o fluido de um lugar para o outro.
Algumas das principais características para definir a escolha dessa bomba
para esse processo (rerrefino) foi por transportar liquido com sólido, tendo a sua
construção simples, baixo custo, pressão uniforme, sem pulsações, permite ser
estrangulada, pode ser parcialmente fechada ou completamente fechada sem
danificar a bomba, pode ser acoplada diretamente a motores, tem menores custos
de manutenção que outros tipos de bombas, é silenciosa (dependendo da rotação).
As bombas que farão a circulação do fluido nos vasos são de um mesmo
diâmetro, exceto as bombas de vácuo, assim facilitando a manutenção das mesmas.
55
Figura 28: Bomba centrífuga de rotor semiaberto
Fonte: Mega bombas, 2014
Figura 29 - Esquema de uma bomba centrifuga
Fonte: Mega Bombas, 2014
Gráfico 2: Curvas de performance
Fonte: Mega Bombas, 2014
56
Em uma bomba de vácuo os principais conjuntos funcionais são: rotor que é
acionado por um motor elétrico e se encontra em uma câmara formada pelo corpo
da bomba (conforme a Figura 30), é sustentado pelo conjunto do pedestal ou pelo
próprio motor.
O modelo utilizado nesta planta é do tipo monobloco conforme a Figura 31,
tem capacidade de 29 a 190 m³/h e vácuo de até 711 mmHg (ao nível do mar). O
liquido compressor (água) é chamado de selagem e é introduzido na câmara através
de uma entrada, conforme a figura 32, que atravessa a lateral.
A entrada do líquido compressor preenche o setor do rotor pelo ponto A,
Figura 32, a força centrifuga esvazia o setor no ponto B1, causando um recuo do
líquido compressor do centro da câmara do rotor, onde puxa o ar através da porta de
entrada de ar lateral.
O ar é comprimido no ponto C1. O líquido compressor é forçado em direção
ao centro da câmara do rotor no ponto C2. O líquido compressor e o ar comprimido
são descarregados pelo ponto D. O movimento do líquido, girando dentro da bomba,
funciona como um compressor para a bomba de ar. Adicionalmente, o líquido
compressor funciona como selo, evitando o escape do ar para a atmosfera ( NASH,
2014 ).
A aplicação desta bomba de vácuo no processo é para gerar vácuo no vaso
craqueador ou clarificador e assim retirar os leves que são gerados na destilação do
óleo dentro do vaso de pressão.
Figura 30: Conjunto funcional da bomba de vácuo
Fonte: Nash, 2014
57
Figura 31 - Bomba de vácuo tipo monobloco e pulmão
Fonte: Própria, 2016
Fonte: Nash, 2015
5.6 Filtro prensa
São equipamentos de alta robustez destinados a fazer a separação de sólidos
e líquidos, através da passagem forçada de soluções com resíduo, por elementos
permeáveis. Este processo ocorre a partir do bombeamento do NMRR com argila
contra os elementos filtrantes, que só permitem a passagem da parte líquida, que é
drenada através de canais na placa filtrante, conforme a Figura 33.
A parte sólida vai sendo continuamente depositada nas lonas, formando sobre
as mesmas uma camada cada vez mais espessa. As placas filtrantes também
possuem um perfil que permite às mesmas, quando montadas umas contra as
outras, conforme a Figura 34, formarem no interior do equipamento câmaras que
são completamente preenchidas pelos sólidos.
O bombeamento sob alta pressão faz com que as partículas se acomodem de
forma a gerar no final do processo “tortas” compactas e com baixo nível de umidade.
Bomba de vácuo tipo monobloco
Pulmão
Figura 32 - Operação funcional da bomba de vácuo
58
Com a abertura do equipamento, estas ‘‘tortas’’ são retiradas para descarte ou
reaproveitamento.
O filtro prensa descrito neste trabalho, como anteriormente citado, é fabricado
em ferro fundido, com 32 placas tipo quadro / placa, elemento filtrante sintético e
papel, com fechamento sob pressão, onde é comprimido hidraulicamente através de
pistão a 160kgf/cm², com vazão de 12m³/h. Serão mostradas as vantagens e
desvantagens desse equipamento conforme a Tabela 19.
Figura 33: Filtro prensa montado com as lonas e papel
Fonte: Própria, 2016
Figura 34 - Princípio de operação do filtro prensa.
Fonte: EPA, 1979
Tabela 19 - Comparação do filtro prensa com outros equipamentos de desidratação
Fonte: EPA, 1979
Vantagens Desvantagens
Operação em bateladas
Alto custo de operação
Alto investimento inicial
Necessidade de uma especial de suporte
Grande área de implantação
Maior concentração de
sólidos em comparação com
outros equipamentos
59
6. CUSTO DOS EQUIPAMENTOS IDENTIFICADOS DENTRO DO PROCESSO
Além do custo de aquisição de cada equipamento, existem outros custos tais
como: custo de instalação, tubulações, válvulas, sistema de controle, sistema
elétrico, sistema de segurança, honorários de engenharia e contingências.
Há também os custos com utilidades tais como: geração de eletricidade,
geração e distribuição de vapor, tratamento de água, sistema de arrefecimento,
tratamento de efluentes, sistema de compressão de gás, sistema de vácuo e
sistema de combate a incêndio. Esses custos não foram calculados, assim como o
custo do capital fixo. Os custos apresentados abaixo foram obtidos como resultantes
de três orçamentos realizados em uma pesquisa de campo feita com empresas que
comercializam esses equipamentos mencionados neste estudo de caso, conforme a
Tabela 20.
Tabela 20 - Equipamentos utilizados com os respectivos custos
Equipamento Quantidade Custo unitário Custo total
Aquecedor de passagem 2 R$ 55.000,00 R$ 110.000,00
Bomba centrífugas 6 R$ 10.280,00 R$ 61.680,00
Bombas de vácuo 4 R$ 7.315,00 R$ 29.000,00
Caldeira 1 R$ 176.424,00 R$ 176.424,00
Caixa separadora 1 R$ 8.000,00 R$ 8.000,00
Decantador 8 R$ 46.370,00 R$ 370.000,00
Filtro prensa 2 R$ 58.000,00 R$ 116.000,00
Manômetro 10 R$ 78,00 R$ 780,00
Reator de sulfonação 1 R$ 31.000,00 R$ 31.000,00
Vaso de pressão 2 R$ 298.000,00 R$ 596.000,00
Trocador de passagem 2 R$ 74.580,00 R$ 149.160,00
Termômetro 20 R$ 100,00 R$ 2.000,00
TQ. De OLUC 1 R$ 145.000,00 R$ 145.000,00
TQ. De NMRR 2 R$ 12.000,00 R$ 24.000,00
Vacuômetro 6 R$ 104,00 R$ 624,00
Válvulas 30 R$ 726,00 R$ 21.780,00
Custo total - - R$ 1.841.653,56
Fonte: Própria, 2016
60
7. CUSTO DE PRODUÇÃO DO ÓLEO
Para o cálculo do custo de produção do óleo, conforme a Tabela 21, foi considerado como premissa, a produção de 10.000 litros de NMRR para a obtenção final do óleo 20W50 SL para comercialização. A duração do processo é de 10 horas. Tabela 21 - Custo de produção
CUSTO DE PRODUÇÃO DO ÓLEO NEUTRO MÉDIO RERREFINADO (NMRR)
ITEM Variáveis Quantidade Unidade Medida
Valor Unitário (R$)
Valor Final (R$)
1 OLUC 16.000 Litro R$ 0,15 R$ 2.400,00
2 Mão de obra 10 Salário hora R$ 42,51 R$ 850,20
3 Argila 1600 Kg R$ 0,25 R$ 400,00
4 Ácido 612 Litro R$ 1,62 R$ 991,44
5 Energia 919,96 Kw R$ 0,28 R$ 256,94
6 Água 0,500 m³ R$ 2,76 R$ 1,38
7 Papel 72 M R$ 0,10 R$ 7,20
8 Lona 4 Pç R$ 2,86 R$ 11,43
Custo Total 10.000 Litro R$ 4.918,59
Custo Unitário 1 Litro R$ 0,49
Fonte: Própria, 2017
Os aditivos são compostos químicos que melhoram ou atribuem propriedades
aos óleos básicos que serão usados na fabricação de lubrificantes. Esses aditivos
químicos têm diferentes funções e pertencem às categorias: anticorrosivos;
antidesgaste; antiespumantes; antioxidantes; detergentes e dispersantes. Todos são
fundamentais para garantir que o óleo lubrificante esteja apto a ser comercializado e
possuem custos que devem ser considerados durante o processo produtivo,
conforme a Tabela 22.
Tabela 22 - Custo de aditivação do NMRR
CUSTO DE ADITIVAÇÃO
1 Mão de obra 3 salário hora R$ 10,41 R$ 62,46
2 Energia 66 kw R$ 0,28 R$ 18,48
3 Básicos 8640 Litro R$ 1,45 R$ 12.528,00
4 Aditivos 1260 Litro R$ 1,19 R$ 1.499,40
Custo Total 10.000 Litro R$ 14.108,34
Custo Unitário 1 Litro R$ 1,41 Fonte: Própria, 2017
61
O processo do envasamento compreende todos os itens que farão parte da
apresentação do produto final, como as embalagens plásticas, o rótulo, a tampa, as
caixas de papelão que acomodarão os litros de óleo para o transporte e da mesma
forma como os custos de aditivação, é fundamental considerar seus custos,
conforme apresentados a seguir na Tabela 23.
Tabela 23 - Custo de envasamento do NMRR
CUSTO DE ENVASAMENTO
1 Mão de obra 10 Salário hora R$ 20,82 R$ 416,40
2 Energia 27,5 Kw R$ 0,28 R$ 7,70
3 Embalagem 10.000 Litro R$ 0,83 R$ 8.300,00
4 Rótulo 10.000 Peça R$ 0,18 R$ 1.800,00
5 Tampa 10.000 Peça R$ 0,13 R$ 1.300,00
6 Caixa de papelão
10.000 Peça R$ 0,11 R$ 1.070,00
Custo Total 10.000 Litro R$ 12.894,10
Custo Unitário 1 Litro R$ 1,29
Fonte: Própria, 2017
O custo total de produção do óleo compreende a soma dos 03(três) custos
das Tabelas 21, 22 e 23. Na Tabela 24, logo abaixo, é apresentado esse custo total
de produção, a receita, a margem bruta obtida e o lucro líquido unitário e total para
esse estudo de caso que considerou a produção de 10.000L de NMRR. Essas
informações são fundamentais para que se conheça a viabilidade financeira do
negócio e o seu poder de competitividade no mercado.
Tabela 24 - Custo total de produção
CUSTO TOTAL DE PRODUÇÃO, MARGEM E LUCRO LÍQUIDO
Variáveis Quantidade Unidade Medida
Valor Unitário Litro (R$)
Valor Final 10.000 Litros (R$)
Custo total de produção 10.000 Litro R$ 3,19 R$ 31.921,03
Receita (volume x preço) 10.000 Litro R$ 8,88 R$ 88.800,00
Preço na fábrica* 1 Litro R$ 8,88
Margem bruta 10.000 Litro R$ 5,69 R$ 56.878,97
IRPJ** 25% Percentual R$ 1,42 R$ 14.219,74
Lucro líquido 10.000 Litro R$ 4,27 R$ 42.659,23 * Caixa com 24 litros vendida a R$213,00.
** percentual referente ao lucro real considerada a alíquota de 15% acrescida de 10% devido o faturamento da empresa ser superior a R$20 mil/mês
Fonte: Própria, 2017
62
Como todo projeto envolve investimentos e todo investidor toma a decisão de
investir porque visa ter de volta além do seu capital investido, um retorno sobre o
seu investimento, é necessário, então, que se calcule o tempo de payback desse
investimento, ou seja, qual o tempo necessário para que se tenha retorno do ponto
de vista financeiro, em que momento o projeto passa a ser vantajoso e em quanto
tempo o investimento se paga.
O tempo do payback é visto como um indicador de risco do projeto, por isso
todo projeto tem como prioridade minimizar o tempo de payback.
Para fins didáticos, foi considerado para esse estudo de caso o payback
simples e ele ocorre quando o fluxo de caixa acumulado passa a ser positivo.
O fluxo de caixa é resumidamente retorno menos investimento, ou seja, se
contabiliza tudo que entra de receita (preço do litro do óleo vezes a quantidade de
óleo vendida) e diminui-se de qualquer valor que seja desembolsado pela empresa,
do seu caixa, para fazer investimentos.
Nesse estudo de caso o desembolso para investimento na planta de rerrefino
ocorreu em sua totalidade no Ano 0, como mostra a Tabela 25. Nesse caso, o
retorno em valores (R$) se torna igual ao fluxo de caixa mês a mês, pois não há
novas variáveis de investimento a serem diminuídas também mês a mês.
Tabela 25 – Fluxo de caixa da empresa visitada
Fonte: própria, 2017
Variáveis Ano 0 Mês 1 Mês 2 Mês 3 Mês 4 Mês 5 Mês 6 Mês 7
Investimento em equipamentos
1.841.653,56R$ 0 0 0 0 0 0 0
Investimento em mão de obra para
montagem da
planta*
1.841.653,56R$ 0 0 0 0 0 0 0
Soma dos investimentos
3.683.307,12R$ 0 0 0 0 0 0 0
Fluxo de caixa** 3.683.307,12-R$ 555.100,00R$ 555.100,00R$ 555.100,00R$ 555.100,00R$ 555.100,00R$ 555.100,00R$ 555.100,00R$
* Com a observação das práticas dos projetos de engenharia, é sugerido que se considere um aumento de 100% do valor dos materiais e equipamentos utilizados referente à mão de obra utilizada para a montagem da planta e realização do projeto
**Foi considerado para o retorno do fluxo de caixa uma produção e venda de 130.000L de óleo por mês de forma linear e 1.560.000L de óleo ao ano. Como todo o investimento foi feito no 1. ano, chamado Ano 0 e depois não houve mais investimentos, o retorno se torna em valores o próprio fluxo de caixa
FLUXO DE CAIXA EMPRESA VISITADA
63
Nessa empresa visitada a produção do óleo é de 130.000L por mês. Para
facilitar a compreensão, foi considerado que toda a produção é vendida
mensalmente.
O payback dessa planta ocorre, considerando as condições de produção e
venda descritas na Tabela 25, no 7º. mês de operação, momento em que o fluxo de
caixa acumulado já se torna positivo, conforme a Tabela 26.
Tabela 26 – Payback simples da empresa visitada
Fonte: Própria, 2017
Como citado anteriormente, todo projeto ou negócio precisa ser viável
financeiramente e ter condições de competir no mercado. Para isso, além de
conhecermos as variáveis financeiras do negócio como custo, receita, margem,
lucro, imposto a ser pago, tempo de payback, também é muito importante que se
conheça os concorrentes e como o produto que está sendo estudado se posiciona
em termos de custo no mercado.
Para esse comparativo de valores com os três principais concorrentes, foi
considerando o litro do óleo 20W50 SL, conforme a Tabela 27.
Tabela 27 - Comparativo de custo com os concorrentes
COMPARATIVO DE CUSTO COM OS CONCORRENTES
Concorrentes Preço do óleo (Litro)
A R$ 11,55
B R$ 9,24
C R$ 10,01
Empresa visitada R$ 8,88 Fonte: Própria, 2017
64
8. CONCLUSÃO
O trabalho apresentou um projeto de uma unidade de rerrefino com a
finalidade de realizar o tratamento do OLUC (óleo lubrificante usado ou
contaminado) través do processo ácido argila, para a obtenção do NMRR do grupo l.
Com relação aos objetivos propostos, foram apresentados os principais
equipamentos para a instalação dessa planta de rerrefino tais como: vaso de
pressão, bombas, trocador de passagem, aquecedor de passagem, caldeira e as
normas que devem ser aplicadas na implementação de alguns dos equipamentos,
tais com as NR’s, Código, Divisão e as etapas do processo produtivo com:
aditivação, envasamento, todos com seus custos. Foi também realizado o Payback
simples da empresa visitada.
Estas etapas são: desidratação, craqueamento, sulfonação, clarificação,
filtragem.
O custo e a aplicação de cada equipamento dentro do processo produtivo foi
mostrado através de tabela, assim como as entradas de insumo, a saída do produto,
o resíduo gerado, a perda no processo, a temperatura e o tempo do processo que foi
mostrado através de fluxogramas.
Neste trabalho foram citados somente os principais equipamentos que
compõe esse tipo de planta, lembrando que há mais equipamentos envolvidos nesta
atividade de rerrefino.
Concluiu-se também que com esse tipo de processo (rerrefino) e com os
equipamentos utilizados, é possível a recuperação de 65% do OLUC e reintroduzi-lo
no mercado industrial e automotivo, respeitando as especificações dos óleos
lubrificantes básicos rerrefinados, conforme a portaria N° 130, 30.7.1999 – DOU
2.8.1999, que foi citada anteriormente .
Segundo o livro de Carreteiro, 2006, este tipo de processo é considerado
obsoleto, de baixa manutenção, gerador de grande quantidade de resíduo ácido e
produz um óleo de baixa qualidade, mas conforme o estudo de caso na empresa
visitada, o óleo produzido pela mesma mostra o contrário do que afirma Carreteiro.
Utilizando-se este mesmo processo (ácido argila), a empresa visitada consegue
produzir um óleo do grupo I de alta qualidade. Esta afirmação se dá através do
65
comparativo das normas da ANP e com o certificado de análise do óleo produzido
por esta empresa visitada, conforme a Tabela 11.
Além de recuperar o OLUC dentro das especificações impostas pela ANP, o
processo de rerrefino, evita que este resíduo tão agressivo, não seja descartado de
maneira incorreta, sem nenhum tratamento no meio ambiente. E os resíduos
gerados por esta atividade (rerrefino), são menos agressivos. Há saber, os resíduos
gerados na empresa visitada são todos tratados e incinerados. Esta atividade, além
de ser benéfica ao meio ambiente, é economicamente viável, conforme mostrado na
Tabela 26 (o tempo esperado de retorno financeiro).
66
9. REFERÊNCIAS
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Catálogo KSB. 2015. Bombas de vácuo
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67
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