Curso de Engenharia Mecânica

Fundamentos em combustíveis automotivos

‘Análise da Gasolina pelo ensaio de destilação, determinação da aparência: aspecto e cor, registro de análise massa específica, ensaio de

proveta e ensaio no analisador de gasolina.’

Professor:

Aluno:

São Carlos - SP – 2015

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Sumário

1. Introdução................................................................................................................................4

2. Objetivos..................................................................................................................................7

2.1. Objetivo Geral...................................................................................................................7

2.2. Objetivos Específicos........................................................................................................7

3. Procedimento Experimental....................................................................................................8

3.1. Materiais e Equipamentos.................................................................................................8

3.2. Destilação..........................................................................................................................8

3.3. Análise visual de aspecto e cor da amostra.......................................................................9

3.4. Teor de Etanol na gasolina................................................................................................9

3.5. Teste de densidade..........................................................................................................10

4. Resultados e Discussão..........................................................................................................11

4.1. Resultados.......................................................................................................................11

4.2. Discussões.......................................................................................................................12

5. Conclusão..............................................................................................................................14

6. Referências Bibliográficas.....................................................................................................15

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Resumo

O relatório experimental em questão expõe inicialmente os resultados da destilação fracionada,

em um Analisador de Destilação Automático, realizada em uma amostra de gasolina com o

intuito de separar e identificar diferentes substâncias presentes nela. Em seguida, há o registro

da determinação visual de aspectos, como presença de impurezas e cor da amostra de gasolina,

para assim classifica-la quanto ao tipo ao qual a amostra pertence. Posteriormente encontram-se

os resultados da análise de porcentagem de álcool realizado em um teste de proveta e densidade

da amostra por um medidor de densidade digital. Por fim pode-se encontrar os dados gerados

através de um analisador de gasolina.

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1. Introdução

Os combustíveis, quando sofrem combustão, liberam energia. Essa energia é essencial nos

tempos modernos desde a Revolução Industrial que determinou o atual meio de produção

dependente de fontes variadas de energia para suprir a nova demanda do âmbito econômico, ou

seja, com níveis cada vez mais elevados de produção industrial há uma necessidade energética

que condiz com o desenvolvimento contemporâneo cientifico e tecnológico. Tais combustíveis

podem ser encontrados na natureza e produzidos nas suas formas sólido, liquido e gasoso.

Atualmente os combustíveis líquidos são os mais difundidos no setor automobilístico para

motores de combustão interna, são eles: gasolina; óleo; diesel e álcool.

A gasolina é um combustível fóssil produzida a partir do petróleo. É formada, principalmente,

por hidrocarbonetos. Porém, possui também em sua composição (em pequena quantidade):

produtos oxigenados, enxofre, compostos metálicos e de nitrogênio. É utilizada na forma comum

ou aditivada (com aditivos que facilitam a limpeza do sistema de combustível). Apesar de ser de

grande utilidade, por se tratar de um combustível fóssil, a queima da gasolina provoca a emissão

de gases poluentes, responsáveis pelo efeito estufa e aquecimento global. Devido a sua

importância e popularidade comercial surge a necessidade de haver uma regulamentação quanto

a composição da gasolina. Órgãos reguladores como a Agência Nacional de Petróleo, Gás

Natural e Biocombustíveis (ANP) fiscalizam as empresas do setor com relação a qualidade da

gasolina através de testes que determinam quantitativamente seus constituintes. Alguns testes

baseiam-se em destilação; análise da densidade; análise da porcentagem de álcool em volume;

análise dos componentes.

A destilação fracionada ou também chamada de destilação atmosférica é usada na separação de

misturas homogêneas quando os componentes da mistura são líquidos. A destilação fracionada é

baseada nos diferentes pontos de ebulição dos componentes da mistura. A técnica e a

aparelhagem utilizada na destilação fracionada é a mesma utilizada na destilação simples, apenas

deve ser colocado um termômetro no balão de destilação, para que se possa saber o término da

destilação do líquido de menor ponto de ebulição. O término da destilação do líquido de menor

ponto de ebulição, ocorrerá quando a temperatura voltar a se elevar rapidamente. Para uma

análise de substâncias com maior precisão e com mais facilidade, é frequentemente utilizado em

laboratórios de ponta, aparelhos denominados Analisadores de Destilação Automáticos.

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Os diferentes materiais possuem propriedades químicas e físicas, intensivas e extensivas. Dentre

as propriedades físicas intensivas encontramos a densidade que é obtida pela razão entre massa e

volume da substância. A densidade é uma propriedade importante e pode ser utilizada para

distinguir um material puro de um impuro (ou de ligas desse metal), pois a densidade dos

materiais que não são puros (misturas) é uma função da sua composição. Ela também pode ser

utilizada na identificação e no controle de qualidade de um determinado produto industrial, bem

como ser relacionada com a concentração de soluções. Aparelhos que auxiliam nessa análise

mais precisa para controle de concentrações pela densidade são os chamados Medidores de

Densidade Digital.

Como uma forma de regular e padronizar a composição dos combustíveis a ANP definiu que a

porcentagem obrigatória de etanol anidro combustível que deve ser adicionado na gasolina é de

25%, sendo que a margem de erro é de 1% para mais ou para menos. Mesmo assim é recorrente,

seja por erro humano ou por desvio de conduta, a ocorrência de adulterações na gasolina,

misturando-a com outros solventes. Um dos solventes utilizados com frequência é o etanol

(álcool). Isso acontece porque o etanol funciona como um antidetonante da gasolina nessas

proporções, ou seja, ele aumenta o seu índice de octanagem, resistindo a maiores compressões,

porque o poder calorífico do etanol é menor. Além disso, a gasolina com etanol libera menos

monóxido de carbono para o meio ambiente. No entanto, a adição de etanol à gasolina acima do

limite traz danos ao veículo, por exemplo, o carro começa a falhar, sendo preciso dar a partida

várias vezes para voltar a funcionar, as peças do sistema de injeção eletrônica são corroídas.

Sendo assim o teste de proveta é utilizado em larga escala para a medição da porcentagem de

álcool na gasolina. Ele consiste basicamente na adição à gasolina de certa quantidade de solução

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de Cloreto de Sódio 10% em massa, essa solução se mistura com o álcool e o separa da gasolina

que não se mistura com a água devido à sua polaridade.

Por fim para uma completa análise dos constituintes e propriedades da gasolina: Octanagem,

quantidade de etanol, Benzeno, Oleofinas, Aromático dentre outros. Para isso são utilizados

aparelhos chamados Analisadores de Gasolina que determinam variadas propriedades físicas e

químicas da amostra.

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2. Objetivos

2.1. Objetivo Geral

Analisar a amostra de gasolina, afim de obter suas propriedades para assim definir a sua

qualidade e o tipo ao qual pertence.

2.2. Objetivos Específicos

Comparar os dados obtidos em destilação com as faixas de valores presentes na Tabela

de especificação ANP nº40/2013 e assim determinar se a amostra se encontra dentro das

especificações.

Obter visualmente a cor e o aspecto da amostra a fim de classifica-la.

Determinar o teor de álcool da amostra.

Aferir a densidade da amostra.

Definir a composição física e química da amostra.

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3. Procedimento Experimental

3.1.Materiais e Equipamentos

Listagem e especificações dos equipamentos utilizados para a realização dos experimentos:

1. 500mL de gasolina. Amostra n°13-9564;

2. Proveta graduada de 100mL;

3. Proveta graduada de 1000mL;

4. Conta gotas;

5. Balão volumétrico;

6. Pedra pequena de cerâmica;

7. Béquer de 50mL;

8. Destilador atmosférico automático OPTIDIST.

9. Funil;

10. Água destilada;

11. Solução 10% em massa de NaCl;

12. Pipeta;

13. Tampa para proveta de 100mL;

14. Seringa;

15. Analisador de densidade PAAR Density Meter DMA 500M;

16. Analisador de gasolina GS1000 Gasoline Analizer Petro Spec;

3.2. Destilação

Em uma proveta coletou-se 100mL da amostra ajustando-se o menisco com o conta

gostas;

Em um balão volumétrico adaptado para o destilador, colocou-se uma pequena pedra de

cerâmica em seu interior e então transferiu-se os 100mL da amostra para ele;

Colocou-se o balão no aparelho Destilador;

No aparelho regularam-se os parâmetros:

o Gasolina: Norma ASTM D86;

o Verifica-se as condições dos sensores;

o Posicionamento do prato para gasolina;

o Verifica-se a limpeza da tubulação;

o Verifica-se o posicionamento da proveta;

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Inicia-se a destilação;

Após a destilação terminada, computa-se a quantidade de resíduo restante no balão

volumétrico;

Descarta-se o resíduo e a gasolina de forma adequada;

Anotam-se os resultados;

3.3. Análise visual de aspecto e cor da amostra

Limpa-se a proveta de 1000mL com uma pequena quantidade da amostra para evitar

contaminações por experimentos anteriores;

Verte-se o galão da amostra para homogeneizá-la;

Derrama-se toda a gasolina na proveta com o auxílio de um funil;

Observa-se a proveta contra a luz para a verificação da presença de impurezas;

Observa-se a coloração e compara-se com um catálogo de cores;

Registram-se os resultados segundo a legenda:

o Aspecto: LII – Límpido e isento de impurezas; LCI – Límpido e com impurezas;

TII- turvo e isento de impurezas; TCI- Turvo com impurezas; H- Amostra

homogênea; O- Outros;

o Cor: (AM) Amarelo; (AZ) Azul; (I) Incolor; (L)Laranja; (M) Marrom; (R) Rosa;

(VD) Verde; (VM) Vermelho;

o Tipo de combustível: (C)- Gasolina comum; (A) Gasolina Aditivada; (P)-

Gasolina Premium;

3.4. Teor de Etanol na gasolina

Mede-se a temperatura da amostra com o termômetro totalmente imerso na amostra;

Mede-se a temperatura da solução de cloreto de sódio;

Homogeneíza-se a amostra vertendo-se o galão algumas vezes;

Com o auxílio do funil, transfere-se 50ml da amostra para uma proveta de 100mL.

Acerta-se o menisco com uma pipeta.

Na mesma proveta, transfere-se 50mL da solução de NaCl para completar 100mL de

mistura. Novamente acerta-se o menisco com a pipeta para minimizar os erros;

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Inverte-se a solução 10 vezes com bastante calma apenas para haver a mistura da

solução;

Reservar a mistura por 10 minutos;

Faz-se a leitura da divisão de fase;

Realizam-se os cálculos para definição da porcentagem de álcool;

Anotam-se os resultados;

3.5. Teste de densidade

Verte-se a amostra para homogeneizá-la;

Limpa-se o béquer de 50mL com uma pequena quantidade da amostra de gasolina;

Com o auxílio da seringa, limpa-se a tubulação injetando-se duas vezes a amostra na

tubulação do aparelho de análise de densidade;

Injeta-se a quantidade de uma seringa na tubulação com o cuidado de não deixar bolhas

ao longo dela;

Inicia-se as medições;

Notam-se os resultados;

3.6. Análise dos constituintes da gasolina

Limpa-se o frasco do Analisador com uma pequena quantidade da amostra;

Coloca-se uma pequena quantidade da amostra no frasco do aparelho e inicia-se a

medição;

Anotam-se os resultados;

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4. Resultados e Discussão

4.1. Resultados

Analisando-se os resíduos da destilação obteve-se o valor 1.1mL deflagrando 1.4% da amostra

como resíduo.

Na análise de aspecto e cor chegou-se ao aspecto limpo e isento de impurezas (LII) e cor (AM)

Amarelo.

Para a análise da porcentagem de etanol na amostra, obteve-se o volume de solução aquosa de

NaCl de 63mL o que demonstra a presença 13mL de AEAC (Etanol anidro). Através de uma

regra de três chega-se à porcentagem de 27% de etanol nos 50 mL da amostra.

A análise de densidade resultou-se em 0.7414 g/cm3.

Para o ensaio no analisador de gasolina obteve-se os dados presentes na tabela 1.

CARACTERÍSTICASUNIDADE VALOR OBTIDO

MON-

84,7

RON-

95,3

(RON+MON)/2- 90

Etanol %vol 26,7Benzeno %vol 0,62

Aromáticos %vol 11,3Olefinas %vol 8,3

Saturados %vol 50,0

Tabela 1: Dados obtidos no Analisador de gasolina

Organizaram-se então os dados obtidos na tabela 2 por motivos de organização e clareza.

CARACTERÍSTICAS UNIDA VALOR OBTIDO

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DE

Cor - Amarelo (AM)

Aspecto - Límpido e isento de

impurezas (LII)

Teor EAC % vol 27%

Massa específica a 20ºC g/m3 0.7414

Destilação

10% evaporado ºC 54,6

50% evaporado ºC 70,9

90% evaporado ºC 156,1

PFE ºC 201,9

Resíduo %vol 1,1

MON - 84,7

RON - 95,3

IAD - 90

Benzeno %vol 0,62

Aromáticos %vol 11,3

Olefínicos %vol 8,3

Saturados %vol 50,0

Tabela 2: Resultados compilados.

4.2. Discussões

O teste de destilação resultou em uma quantidade de resíduo que encontra-se dentro dos 2%

aceito para validação do teste.

Já com o teste de aspecto e cor demonstrou-se que o combustível possuía certa qualidade de

armazenagem e a coloração não fugiu da cor comum para esse tipo de substância.

A porcentagem de Etanol segundo a norma tem de estar em 27%, quantidade essa obtida nos

ensaios.

A tabela 3 expõe esses dados de forma comparativa com a resolução ANP nº40/2013 corrigida

para dados de 2015, para embasar melhor a discussão dos resultados.

Característica Unidade Valor Obtido Limite – Gasolina

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Premium Tipo C

Teor de Metanol,

máx.

%vol 0,0 0,5

Cor - Amarelo (AM) Incolor a amarelada,

isenta de corante

Aspecto - Límpido e isento de

impurezas (LII)

Límpido e isento de

impureza (LII)

Teor EAC % vol 27% 27 ± 1

Massa específica a

20ºC

g/m3 0.7414 Anotar

Destilação

10% evaporado,

máx.

ºC 54,6 65,0

50% evaporado,

máx.

ºC 70,9 80,0

90% evaporado,

máx.

ºC 156,1 190,0

PFE, máx. ºC 201,9 215,0

Resíduo, máx. %vol 1,1 2,0

MON, min. - 84,7 82,0

IAD, min - 90 87,0

Benzeno %vol 0,62 1,0

Aromáticos %vol 11,3 35

Olefínicos %vol 8,3 25

Saturados %vol 50,0 Anotar

Tabela 3: Especificações da resolução ANP n°40 2013 adaptada com dados de 2015

5. Conclusão

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Conclui-se portanto, que a amostra de gasolina encontra-se dentro dos padrões pedidos pela

norma, visto que suas características estão dentro dos limites estabelecidos pela ANP. E com isso

pode-se caracterizar seu tipo como Gasolina Premium do Tipo C.

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6. Referências Bibliográficas

http://en.wikipedia.org/wiki/Oscillating_U-tube http://www.anp.gov.br/?id=494 http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Oitava_quimica/materia17.php http://www.mundoeducacao.com/quimica/determinacao-teor-alcool-na-gasolina.htm http://www.pensalab.com.br/Laboratorio/Optidist-Destilador-Atmosferico-Automatico/

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