CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA LEONEL COUTINHO … · LEONEL COUTINHO DA FONSECA ... Prof. M. Sc:...

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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

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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

32

Fonte: própria, 2016

Tabela 6: Equipamentos utilizados no processo de desidratação

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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