conservacao de recursos

2ª edição

Conservação de Recursos

PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008PETROBRAS ABASTECIMENTO 2008Qualif icAbastQualif icAbast

1

Curso de Formaçãode Técnicos de Operação Jr

do Abastecimento

Índice

INTRODUÇÃO 05CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 06(a) Energia: conceitos e fundamentos 06(a.1) Formas de energia e sua conservação 07(a.2) Interconversão de formas de energia 15(a.3) Fatores de conversão 16(a.4) Recursos energéticos 17(a.5) Terminologia empregada na área energética 19(b) O petróleo como fonte primária de energia 21(b.1) Os constituintes do petróleo 21(b.2) O fracionamento do petróleo 22(c) Os programas de conservação de energia no Brasil 23(c.1) O PROCEL 24(c.2) O CONPET 25(d) Energia renovável 27(d.1) Energia hidroelétrica 27(d.2) Energia eólica 27(d.3) Energia solar 28(d.4) Energia a partir de biomassa 28(d.5) Célula a combustível 28(d.6) A energia renovável na Petrobras 29(e) Gás natural 30(e.1) Localização e composição do gás natural 30(e.2) Características e propriedades do gás natural 32(e.3) Sistema de suprimento de gás natural 33(f) Conservação de energia na Petrobras 35CONSERVAÇÃO DE RECURSOS NA ÁREA OPERACIONAL 38

(a) Poluição da água 38(a.1) Uso industrial da água 39(a.2) Reutilização da água na indústria 39(b) Poluição do ar 40INDICADORES DE ENERGIA 43(a) Consumo de energia no mundo 43(b) Consumo de derivados do petróleo no Brasil 46(b.1) Produção e consumo de gás natural no Brasil 48REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 50Sites consultados no período de 25.9.2003 a 19.10.2003 51


2

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

Figura 1Da geração ao consumo final da energia 07

Figura 2a) Fusão do hidrogênio b) Fissão do urânio 11

Figura 3Conversão de energia química em energia térmica 12

Figura 4Aparecimento das diferentes tecnologias para transformação de energia 13

Figura 5Diferentes formas de interconversão de energia 16

Figura 6Fluxograma de uma unidade de fracionamento de petróleo 23

Figura 7A estrutura organizacional do CONPET 26

Figura 8As principais áreas de atuação da Petrobrás no âmbito do CONPET 26

Figura 9Posição em que o gás natural é armazenado no subsolo 31

Figura 10Reservatórios de gás natural: a) gás associado; b) gás não-associado 31

Figura 11Principais produtos obtidos de uma UPGN 34

INDICADORES DE ENERGIA

Figura 1Consumo mundial de energia primária durante o século XX 43

Figura 2Fontes de energia 44

Figura 3Utilização dos derivados do petróleo no Brasil 47

Figura 4Participação dos diferentes setores da economia no consumode gás natural e de derivados do petróleo no Brasil 47

Figura 5Contribuição percentual dos estados produtores de GN no Brasil 48

Figura 6Consumo de gás natural em seus diferentes setores 48


3

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

Tabela 1Energia disponível em sistemas reais 14

Tabela 2Potência de sistemas reais 15

Tabela 3Fatores de Conversão de Energia 17

Tabela 4Fatores de Conversão de Potência 17

Tabela 5Reservas Energéticas Mundiais 18

Tabela 6Reservas Energéticas Brasileiras (BEN e ANP, 2000) 18

Tabela 7Principais Frações do Petróleo 22

Tabela 8Composição do Gás Natural 32

Tabela 9Resultados do Programa Petrobras de Conservação de Energia 36

CONSERVAÇÃO DE RECURSOS NA ÁREA OPERACIONAL

Tabela 1Principais poluentes presentes no ar e suas fontes de geração 42

INDICADORES DE ENERGIA

Tabela 1Distribuição mundial de fontes primárias de energia 45

Tabela 2Razão de Energia Útil Líquida 46


4

[Introdução

A conservação de recursos é um conceito amplo, no qual a conservação

de energia exerce um papel fundamental. Os principais itens incluídos

nessa conceituação mais geral são:

Recursos humanos

Recursos energéticos

Energia primáriaFontes renováveis

Fontes não-renováveis

Energia secundária Transformação Consumidor final

Recursos materiais

Recursos financeiros

Uma questão primordial a ser proposta nesse momento é:

Por que conservar?

A racionalização do uso da energia é uma atitude fundamental que deve

ser tomada a fim de que se diminuam os impactos ambientais, se

otimizem os processos, se aumente a produtividade e se assegure um

desenvolvimento sustentável. A busca por tecnologias mais eficazes

estimula a pesquisa e o desenvolvimento e deve ser acompanhada por uma

campanha de conscientização

e motivação dos indivíduos à prática de uma cultura antidesperdício.


5

[Conservação de energia

A geração e a conservação de energia são fatores estratégicos para todas as

nações, pois os recursos energéticos naturais não são inesgotáveis.

O termo conservação de energia também é utilizado para expressar a Primei

ra Lei da Termodinâmica, que estabelece que a energia pode ser

transformada, porém sempre se conserva. Desta forma, de maneira mais

rigorosa, o termo em questão não seria adequado para expressar a

economia ou o uso racional da energia, porém neste texto a palavra

conservação continuará sendo usada como uma expressão que significa

economia de energia. As- sim, a conservação pode ser considerada como

a primeira das fontes alternativas de energia.

(a) Energia: conceitos e fundamentos

A definição qualitativa mais usual para a energia afirma que ela é a

medida da capacidade de se efetuar trabalho. A rigor, essa definição não é

totalmente correta, pois se aplica somente a alguns tipos de energia, como

por exemplo

a mecânica e a elétrica, que, a princípio, podem ser convertidas totalmente

a outras formas de energia. Esta definição perde o sentido quando é

aplicada ao calor, pois este só pode ser parcialmente convertido em

trabalho.

Maxwell propôs para o termo uma definição mais adequada: “Energia é

aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema, em

oposição a uma força que resiste a esta mudança”. Assim, operações

muito simples — como a elevação de um corpo até uma determinada

altura, o aquecimento ou resfriamento de um material, enfim, qualquer

processo que esteja associado a alguma mudança — implicam a existência

de fluxos de energia.

Pense nas diversas aplicações da energia no dia-a-dia.Sem ela, como seria o seu mundo?

O fluxo de energia em função do tempo é chamado de potência. Este termo é

de fundamental importância para a avaliação de aspectos econômicos,

na qual o tempo é essencial. Por exemplo, a velocidade em que ocorre a

queima da madeira (que é um processo de oxidação) permite que ela seja

utilizada como combustível, pois a liberação de energia é rápida. Já a

velocidade em que se passa a oxidação do ferro permite apenas que se

obser ve a lenta formação de um resíduo (a ferrugem). Para que uma

demanda energética possa ser atendida, não basta apenas definir a

magnitude (quantidade) ou a unidade de medida (kJ, kcal, btu). É

necessário que se informe a potência

(kW=kJ/s, por exemplo), que é a quantidade disponível no tempo.

(a.1) Formas de energia e sua conservação

O complexo caminho da energia entre o estágio em que ela é encontrada

na natureza e o momento em que ela pode ser utilizada pode ser

visualizado na Figura 1 – da geração ao consumo final de energia.

Energia primária

Fontes renováveisQuedas d’ água, eólica, biomassa, solar, etc.

Fontes não renováveisCarvão, gás natural, petróleo, urânio

Empresas do setor energéticoGeradoras, transmissoras, refinarias, destilarias de álcool,

transporte de combustíveis.

Energia secundáriaGasolina, eletricidade, óleo diesel, álcool, gás natural, etc.

Sistema de uso final

Processos Individual

Co-geradores, motores, caldeirasAutomóveis, iluminação,

refrigeração, aquecimento, etc.

Serviços de energiaCalor, frio, movimento, luz, etc.

Serviços de energiaCalor, frio, movimento, luz, etc.

2

2

As formas de energia encontradas na natureza são chamadas de primárias e

estão divididas em não-renováveis (petróleo, gás natural, etc.) e renováveis

(quedas d’água, ventos, biomassas, etc.). Quando são utilizadas formas de

energia primária não-renováveis, ocorre a emissão de dióxido de carbono

(CO ). Este comportamento não é observado na utilização das formas

renováveis. A exceção é a energia nuclear — seu uso não implica emissão

de CO .

A energia primária possui pequena utilidade para as sociedades modernas.

Sua utilização exige que elas sejam transformadas em formas de energia que

se apresentem aos consumidores como produtos fáceis de medir, transportar

e estocar, e devem estar disponíveis quando e onde se fizerem

necessárias. Exemplos destas formas são a eletricidade, o álcool, o óleo

diesel, a gasolina etc. Por serem obtidas a partir de transformações, as

formas de energiaoriundas das fontes primárias são chamadas de secundárias. Nos processos

de transformação da energia primária, parte da energia original é usada para

fazer funcionar as refinarias e destilarias. Além disso, as usinas termelétricas

só conseguem transformar em eletricidade, no máximo, metade da energia

primária recebida. A outra parte é transformada em calor, que geralmente é

perdido. As energias desviadas do objetivo de atender ao uso final constituem

as perdas. Às vezes, as perdas são menos óbvias e difíceis de avaliar

quantitativamente, mas nem por isso possuem pequena expressão. Por

exemplo, cerca de 5% da energia primária brasileira em 1996 foram perdidos

na queima das palhas dos canaviais, uma prática adotada para facilitar a

colheita da cana-de-açúcar.

A utilização efetiva da energia é feita através de um pequeno número de

formas: calor, frio, luz e movimento. A energia secundária é usada direta

ou indiretamente pelos indivíduos, quando eles adquirem os bens e ser

viços das fábricas, comércio e entidades de serviços que a utilizam nos

processos produtivos. Estas formas mais básicas de energia são chamadas

de serviços de energia, ou energia útil, e correspondem às reais necessidades

da economia.

O sistema de uso final inclui equipamentos como automóveis,

aquecedores, lâmpadas e motores elétricos usados para produzir a energia

útil. Inclui, também, os equipamentos das fábricas, do comércio e do setor

de serviços. As perdas de energia nesta fase final são elevadas, chegando

a alcançar mais de 70% nas lâmpadas incandescentes e nos automóveis,

por exemplo.

Na lâmpada incandescente, o objetivo é iluminar, mas tambémé gerado calor!

As perdas não ocorrem exclusivamente devido aos equipamentos; elas

se devem também ao modo como a energia é utilizada. Os motores

elétricos, que poderiam ter em geral uma eficiência superior a 90%, na

prática operam com eficiência muito baixa (às vezes menor que

50%), porque são superdimensionados e/ou operados

inadequadamente. Sistemas de transporte também geram grandes perdas

de combustível através do desperdício, como por exemplo

congestionamentos de tráfego nas ruas das cidades e rodovias.

Nos processos de uma refinaria, as válvulas de controle sãouma forma de dissipar energia!

Pode-se entender a co-geração como um sistema ou tipo de equipamento

que é capaz de produzir calor ou frio juntamente com eletricidade. Se

houver excesso de eletricidade, ela pode ser comercializada para o uso

em outras empresas.

A busca da sociedade por energia segue o caminho inverso ao indicado

no fluxograma. Inicia-se com uma procura por serviços de energia que, por

sua vez, gera as demandas pela energia secundária e primária ao final. As

esco- lhas ao longo desta cadeia podem ter um importante impacto no

tipo de procura de energia primária. Por exemplo, a necessidade de

transporte oca- siona uma necessidade de opção entre um transporte

público ou individual. Em ambos os casos, haverá a seleção de um veículo

que pode ser acionado pelo óleo diesel, álcool, gasolina, gás natural ou

eletricidade. Por sua vez,

as empresas de energia possuem variadas formas para atender à procura de

energia secundária. Elas influirão fortemente na escolha da fração de energi-

as não-renováveis utilizadas e no nível de emissões de poluentes.

É impossível eliminar completamente as perdas de energia, mas em

muitos casos elas podem ser consideravelmente reduzidas. A conservação

visa a reduzir as perdas, que podem ser evitadas sem afetar as

necessidades de energia útil e o bem-estar da sociedade. São diversas as

E = mv

,

2

ações para reduzir

as perdas tanto no setor energético como junto ao consumidor final.

Reduzir perdas significa trabalhar com maior eficiência!

Energia de movimento ou energia mecânica

Essencialmente, a energia de movimento de um corpo pode ser entendida

como sendo constituída por dois tipos fundamentais: a energia potencial,

que é a conseqüência da posição do corpo ou de suas partes

constitutivas,

e a energia cinética, que se deve ao deslocamento do corpo no espaço.

A energia potencial pode ser de diversas modalidades, conforme o campo

de forças em que se encontra o sistema ou conforme a sua natureza.

Quando o campo de forças tem um potencial, a energia potencial do

sistema num ponto é definida, em geral, como o trabalho necessário para

trazer o sistema de um ponto de referência a outro. Entre as energias

deste tipo estão a energia gravitacional, a energia elétrica, a energia

magnética, etc. Um bom exemplo da aplicação da energia potencial é a

energia hidráulica oriunda da água acumulada em uma represa.

A energia cinética de um corpo é dada pela expressão:

2

cinética

2

onde: “m” é a massa do corpo e “v” a sua velocidade.

As diversas formas de energia transformam-se umas nas outras, e nesta

transformação há conser vação quantitativa da energia. Neste processo

mútuo de transformação, pode ocorrer que parte da energia se transforme

em energia térmica, e esta transformação é inevitável nos processos

espon- tâneos naturais.

Energia nuclear

Segundo a Teoria da Relatividade, a energia de uma partícula de massa “m0”

em repouso e de velocidade “c = velocidade da luz no vácuo” é dada por:

E = m0c

Esta equação mostra a relação existente entre massa e energia e exige que a

Lei da Conservação de Energia seja mais corretamente enunciada como Lei

da Conservação da Massa-Energia.

A equação mostra, também, que a uma pequena quantidade de massa

corresponde a uma quantidade imensa de energia, pois o fator de

proporcionalidade entre as duas grandezas é muito grande (c2). Por isso,

quando num sistema qualquer há a transformação de uma pequena quantidade

de massa em energia, ocorre a liberação de uma grande quantidade

dessa última, que se denomina energia atômica ou energia nuclear. Essa

transfor-

mação de massa pode ocorrer tanto na fusão quanto na fissão nuclear,

como se encontra representado na Figura 2.

a) b)

H

Nêutron

He + energia U

H

Pu + energia

Figura 2 – a) Fusão do hidrogênio b) Fissão do urânio

Energia química

A energia acumulada nas ligações entre os átomos constituintes de uma

molécula pode ser chamada de energia química. De uma forma

simplificada, pode-se afirmar que, nas reações espontâneas, as ligações

químicas existentes nas moléculas dos reagentes contêm mais energia do

que nas moléculas dos

produtos.

A combustão, ou queima de um material, é um fenômeno químico. As reações

envolvidas nesse processo ocorrem normalmente em pressões próximas à

ambiente e em temperaturas relativamente elevadas. A energia necessária

T

para o início da combustão é obtida de uma fonte de ignição externa. Quan-

do iniciado o processo de combustão, o próprio sistema produz o calor

suficiente para manter a reação na temperatura adequada. Além da energia

liberada sob a forma de calor, os processos de combustão também são

capazes de liberar energia luminosa, que se situa tanto no espectro visível

como fora dele. Este fenômeno químico pode ser considerado uma reação

de oxi-redução extremamente rápida que ocorre sob determinada condição

es- pecífica. Essa condição exige a presença de pelo menos três

componentes essenciais: combustível, comburente e energia de ativação.

Exemplos de aplicações típicas dos processos de combustão são

encontrados no funcionamento de motores, fornos e caldeiras, nos quais a

energia quími- ca de combustíveis (gasolina, álcool, gás natural, óleos

combustíveis, lenha etc.) é convertida em energia térmica, na forma de

gases, sob elevadas temperaturas. O conteúdo energético do combustível

é medido pelo seu poder calorífico, que é a medida do calor disponível

por unidade de massa

ou de volume do combustível empregado na combustão.

Lembrar que nas baterias e pilhas se observam processos queenvolvem energia química e eletricidade. Na combustão, transforma-se energia química em energia térmica.

Na Figura 3, encontra-se representado um esquema simplificado de um

sistema de combustão.

Energia (calor)ambiente

< Tcâmara de combustão

Combustível

Comburente

Câmara de combustão Produtos dacombustão

Figura 3 – Conversão de energia química em energia térmica

A energia química dos combustíveis também pode ser obtida sem a utiliza-

ção de processos de combustão. Duas tecnologias transformadoras de

energia merecem especial atenção. A energia solar fotovoltaica oferece a

possibilidade de energia abundante direta e amplamente distribuída. As

células de combustível de hidrogênio oferecem a possibilidade de alto

desempenho na produção de “energia limpa”. Na Figura 4, pode ser

visualizada a época em que foram desenvolvidas as diversas formas de

geração de energia.

Figura 4 – Aparecimento das diferentes tecnologias para

transformação de energiaFonte: Shell Brasil

Energia elétrica

A energia elétrica é mais freqüentemente associada ao movimento de

cargas elétricas (corrente elétrica) através de um campo de potencial

elétrico, sendo definida pelo produto entre a potência elétrica e o tempo

durante o qual esta se desenvolve.

A potência elétrica é calculada através do produto entre a corrente e a

tensão medida entre dois pontos do sistema. Os dois tipos básicos de

corrente são a contínua (encontrada nas pilhas e baterias) e a alternada

(usada nos motores elétricos).

Sistema Energia(J)

Energia cinética da translação da Terra em torno do Sol

Energia total (radiação térmica) emitida pelo Sol durante 24 horas

Radiação solar recebida pela Terra durante 24 horas

Energia química dos recursos globais de carvão mineral

Energia química na cobertura vegetal terrestre

Energia química fixada fotossinteticamente por ano na vegetação terrestre

Energia química em 100t de carvão mineral

Consumo anual de energia de um carro compacto

Energia química em um barril de petróleo

Bomba atômica lançada em Hiroshima

Maior bomba-H testada em 1961

Energia química da alimentação diária de um homem adulto

Energia térmica

A energia térmica, que é às vezes erroneamente denominada como calor,

pode apresentar-se essencialmente de duas formas: radiação térmica ou

energia interna. O calor é um fenômeno observável na fronteira de um

sistema e tem como força motriz uma diferença de temperatura. A

energia térmica resulta, normalmente, da conversão da energia química,

realizada através de uma reação de combustão, como foi anteriormente

mostrado, na Figura 3.

As Tabelas 1 e 2 apresentam, respectivamente, valores de energia e

potência associados a processos naturais ou tecnológicos.

Tabela 1: Energia disponível em sistemas reais

2,6 x 1034

3,0 x 1032

5,5 x 1024

2,0 x 1023

2,0 x 1022

2,0 x 1021

2,5 x 1012

4,0 x 1010

6,5 x 109

8,4 x 1013

2,4 x 1017

1,0 x 107

Fonte: Santos et al., 2001

Tabela 2: Potência de sistemas reais

Sistema Duração (s) Potência(W)

Potência liberada pelo Sol –

Radiação solar interceptada pela Terra –

Ondas geradas no mar pelo vento –

3,4 x 1027

1,7 x 1017

9,0 x 1016

Terremoto (magnitude 8 graus Richter) 30 1,6 x 1015

Produção fotossintética primária na Terra – 1,0 x 1014

Grande erupção vulcânica 104 1,0 x 1014

Relâmpago gigante 10-5 2,0 x 1013

Turbogerador a vapor de grande porte – 1,0 x 109

Transporte ferroviário pesado 1045,0 x 106

Consumo de um supermercado típico –de médio porte

Metabolismo basal de um homem de –70 kg

1,5 x 106

8,0 x 101

Uma vela queimada até o final 1800 3,0 x 100

Fonte: Santos et al., 2001

Os valores de duração apresentados na Tabela 2 são apenas uma referência

que permite comparar as magnitudes energéticas envolvidas e, por isso, não

se aplicam a todos os casos.

(a.2) Interconversão de formas de energia

A possibilidade de interconversão de formas de energia é de fundamental

importância para que os potenciais energéticos possam ser utilizados de

maneira eficiente. Na Figura 5, são mostradas diversas possibilidades de

interconversão de formas de energia.

Figura 5 – Diferentes formas de interconversão de energiaFonte: Santos et al, 2001

A interconversão de formas energéticas é regida basicamente por duas leis.

A primeira, Lei da Conservação da Energia, também chamada de

Primeira Lei da Termodinâmica, postula que a energia não se cria nem

se destrói, salvo nos casos em que ocorrem reações atômicas ou

nucleares nas quais acontece a transformação de massa em energia. A

segunda, Lei da Dissipa-

ção da Energia, afirma que em todos os processos reais de conversão

energética sempre ocorre a geração de uma quantidade de energia térmica

como produto. Desta forma, há dois grandes desafios tecnológicos a

serem alcançados, que consistem na diminuição da perda desta energia

térmica ou no desenvolvimento de novas alternativas para seu

aproveitamento.

(a.3) Fatores de conversão

São diversas as unidades empregadas para energia e potência. As Tabelas 3

e 4 mostram, respectivamente, os fatores de conversão de energia e de

potência.

Quilocaloria por hora Kcal/h 1,163

Cavalo-vapor (métrico) CV

735,4

Tabela 3: Fatores de conversão de energia

Unidade Símbolo Equivalência(em J)

Caloria cal 4,187

Quilowatt-hora kWh 3,6 x 106

Tonelada equivalente de petróleo tEP

41,87 x 109

Terawatt-ano TW-ano 31,5 x 1018

British Thermal Unit Btu

1,055 x 103

Barril de petróleo equivalente (159 litros) bbl

6,212 x 106

Metro cúbico de gás natural m3 41,23 x 103

Tabela 4: Fatores de conversão de potência

Unidade Símbolo Equivalência(em W)

Caloria por minuto Cal/mim 68,8 x 10-3

9

Horse power (inglês) HP 746

British Thermal Unit por hora Btu/h 0,293

(a.4) Recursos energéticos

Denominam-se recursos energéticos as reser vas ou fluxos de energia

disponíveis na natureza e que podem ser usados para atender às necessidades

humanas. Esses recursos energéticos podem provir de fontes renováveis ou

não. Nas Tabelas 5 e 6 encontram-se listadas, respectivamente, as

reservas energéticas mundiais e as brasileiras.

200 x 1021 J

11,7 x 1021 J

9,5 x 1021 J

1,2 x 1021 J

13,7 x 1021 J

0,4 x 1021 J

300 x 1010 J/s

22 x 108 m3

4,0 x 1011 m3

3,8 x 105 tEP

1,0 x 105 tEP

25 x 105 tEP

0,4 x 105 tEP

26 x 105 tEP

14 x 105 tEP

Tabela 5 : Reservas energéticas mundiais

Reserva Disponibilidade

Carvão mineral

Petróleo

Gás natural

Xisto betuminoso

Urânio 235

Energia geotérmica recuperável

Energia hidráulica

Tabela 6: Reservas energéticas brasileiras (BEN e ANP, 2000)

Produto/Fonte Reserva (provada + estimada)

Petróleo

Gás natural

Óleo de xisto

Gás de xisto

Carvão mineral

Turfa

Energia nuclear

Energia hidráulica

Como se pôde observar nos dados presentes nas Tabelas 5 e 6, as fontes

energéticas mais utilizadas atualmente são as finitas. Isso vem reforçar a

necessidade tanto de se conservar energia como de se desenvolverem

novas tecnologias que permitam o uso de recursos naturais renováveis:

energia solar, eólica, biomassa, etc.

(a.5) Terminologia empregada na área energética

Para que possa existir uma comunicação eficiente entre os participantes

das diferentes áreas associadas à racionalização dos fluxos energéticos,

faz-se necessária a definição — que se encontra listada a seguir — dos

termos mais usuais empregados nesse setor.

Energia direta — Fluxos físicos de energia que são consumidos como tal.

Energia indireta ou embutida — Demandas energéticas realizadas para atender

aos fluxos de materiais e às demais atividades, sendo também conhecida

como custo energético de bens e serviços.

Energia primária — É aquela que se encontra disponível na natureza (petró-

leo, madeira, lenha, energia eólica, etc.).

Energia secundária — Resultante de processos de conversão (gasolina, die-

sel, eletricidade, carvão vegetal, etc.).

Energia útil — Aquela que pode ser efetivamente utilizada pelo consumidor

final.

Fator de carga — Corresponde à relação entre a potência média consumida

e a potência máxima requerida.

Fator de capacidade — É similar ao fator de carga e expressa a relação entre

a potência média fornecida e a capacidade máxima de suprimento de ener-

gia. Em sistemas isolados deve ser igual ao fator de carga.

Margem de reserva — É utilizada para avaliar a folga na capacidade instala-

da de suprimento de energia frente à demanda máxima do consumidor. É

expressa pela equação seguinte, na qual P

geração e Cmax

o consumo máximo:max

é a capacidade máxima de

P

T

-

Pmax

- CmaxMargem de reserva =

max

Disponibilidade — Indica a fração do tempo total (Ttotal

) com o qual se

espera poder contar em um dado sistema de suprimento ou conversão

energética, em função de paradas programadas e previstas para manuten-

ção e ajustes (Tparado

).

Disponibilidade = total parado

Tparado

Fator de diversidade — Para um conjunto de consumidores, expressa a não-

simultaneidade das cargas.

Fator de diversidade = P

max, total

(Pmax

)consumidor

Razão de energia líquida — Parâmetro que avalia o grau de eficiência do

aproveitamento das fontes de energia.

REL =Energia obtida

Energia gasta na produção

Tonelada equivalente de petróleo (tEP) — 1tEP é a energia correspondente à

liberação de 41868,0MJ em um processo de combustão.

(b) O petróleo como fonte primária de energia

O petróleo já vem sendo usado pelo homem desde épocas remotas. Na

Babilônia, os tijolos eram assentados com asfalto e o betume era

largamente utilizado pelos fenícios na calafetação de embarcações. Os

egípcios usaram

o petróleo na pavimentação de estradas, para embalsamar os mortos e na

construção de pirâmides. Os gregos e os romanos utilizaram este material

para fins bélicos. Os índios pré-colombianos também utilizaram o petróleo

na impermeabilização de potes de cerâmica.

A exploração comercial do petróleo foi iniciada nos Estados Unidos, em

1859, quando Drake conseguiu extraí-lo através da perfuração de um poço

de 21m de profundidade que produzia 2m3 de óleo (aproximadamente 12

barris) por dia.

(b.1) Os constituintes do petróleo

O nome petróleo é oriundo do latim petra (pedra) e oleum (óleo). Em seu

estado líquido, o petróleo é uma substância oleosa, inflamável, menos den-

sa que a água e com cor que varia do negro ao castanho-claro. Sua

compo- sição química básica é de hidrocarbonetos. A Tabela 7 mostra as

principais frações oriundas do petróleo e suas principais utilizações.

Gás natural

Gás liquefeito de petróleo(GLP)

Gasolina

Querosene

Gasóleo leve

Gasóleo pesado

Lubrificantes

Resíduo

Gás combustível

Gás de cozinha(uso doméstico eindustrial)

Combustível para automóveis, solvente.

Iluminação, combustível para aviação.

Diesel, combustível para fornos.

Combustível, matéria-prima para lubrificantes.

Óleos lubrificantes.

Asfalto, piche, impermeabilizantes.

C

5

Tabela 7: Principais frações do petróleo

FraçãoTemperatura de ebulição (ºc) pressão = 1 atm

Nº de átomosde carbono

Principais usos

– C1

- C2

Até 403 - C

4

40 - 175 C - C10

175 - 235 C11

- C12

235 - 305 C13

- C17

305 - 400 C18

- C25

400 - 510 C26

- C28

Acima de 510 > C38

Os constituintes do petróleo são combustíveis. Sua combustão, que ocorre

através de reações de oxidação, gera energia térmica, que é então

transformada até que possa ser usada de maneira apropriada pelo consumidor

final.

(b.2) O fracionamento do petróleo

A destilação é a principal operação unitária utilizada no refino do

petróleo bruto. As diferentes frações obtidas no processamento dessa fonte

de energia primária são fontes de energia secundária. Na Figura 6, pode

ser visto um fluxograma de uma unidade de fracionamento de petróleo.

Figura 6 – Fluxograma de uma unidade de fracionamento de petróleo

Como se pode observar no fluxograma, a maioria dos produtos obtidos no

refino do petróleo é combustível. Um dos grandes desafios da atualidade

consiste no uso mais eficiente de todas essas frações na geração e no

aproveitamento de energia, pois isto permitirá que essas fontes não-renováveis

possam ser utilizadas pela humanidade por um maior espaço de tempo.

(c) Os programas de conservação de energia no Brasil

A eficiência energética como instrumento de combate ao desperdício de

energia deve ser uma cultura implantada em toda a sociedade brasileira.

Para que a comunidade possa par ticipar efetivamente das ações de

racionalização do uso de energia é necessário que se tenha um conhecimento

abrangente sobre como funcionam os sistemas de geração, consumo e

uso eficiente de energia e seus decorrentes impactos econômicos e

ambientais.

Em qualquer programa de racionalização do uso de energia, os seguintes

pontos precisam ser observados:

Eliminação de desperdícios.

Aumento da eficiência intrínseca dos equipamentos.

Preservação do meio ambiente pelo controle da emissão de poluentes.

Reaproveitamento dos recursos naturais através de reciclagem e/ou

otimização do consumo.

Mudança nos hábitos e padrões da sociedade visando à reorganização

das relações de localização e transporte, assim com a valorização de

produtos e serviços mais econômicos em termos de consumo energético.

Visando à racionalização do uso de energia, o Governo Federal, por intermédio

do Ministério das Minas e Energia, criou o PROCEL — Programa

Nacional de Conservação de Energia Elétrica — e o CONPET — Programa

Nacional

da Racionalização do Uso dos Derivados do Petróleo e do Gás Natural.

Estes programas enquadram-se nas normas do Programa Nacional de Raci-

onalização da Produção e do Uso de Energia.

(c.1) O PROCEL

O Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica — PROCEL —

tem por objetivo promover a racionalização da produção e do consumo

de energia elétrica no Brasil, através da eliminação de desperdícios e da

redução de custos.

Os fins essenciais do PROCEL são:

Desenvolvimento tecnológico — Implica pesquisa, desenvolvimento e trans-

ferência de tecnologia para a melhoria da qualidade de vida.

Segurança energética — Visa a garantir energia na quantidade e no

tempo necessários.

Eficiência econômica — Significa produzir e distribuir os bens e serviços

da economia com o melhor uso possível dos insumos necessários à produção

e distribuição dos produtos.

Proteção ambiental — Deve ser feita através da racionalização na gera-

ção, na distribuição e no uso da energia elétrica.

(c.2) O CONPET

A racionalização do uso da energia é um fator primordial para

o

desenvolvimento sustentável no Brasil. Racionalizar significa utilizar

adequadamente, ou seja, realizar as mesmas atividades eliminando

desperdícios. Este conceito é diferente do de racionar, que significa a restrição

no consumo. As ações do CONPET para a racionalização do uso dos derivados

do petróleo e do gás natural contribuem para a articulação de

estratégias econômicas, ambientais e institucionais. Com a utilização eficiente

da energia,

o Brasil tem a possibilidade de:

Economizar divisas, caminhar para a auto-suficiência energética e reduzir

o custo de produtos e serviços (Custo Brasil).

Preservar o meio ambiente, controlando a emissão de gases responsáveis

pela poluição local e global.

Aumentar a produtividade e a competitividade em diversos setores econô-

micos.

Criar uma cultura antidesperdício.

O Programa Nacional da Racionalização do Uso dos Derivados do Petróleo

e do Gás Natural — C ONPET — é também um compromisso

de responsabilidade social da Petrobras. A estrutura organizacional do

CONPET pode ser visualizada na Figura 7.

Mistério de Minas e Energia

Petrobras

Diretoria de Gás e Energia

Gerência de Conservaçãode Energia, Energia Renovável

e Suporte ao CONFETSecretaria Executiva do CONPET

Grupo Coordenador do CONPET

DesempenhoEnergético

Tecnologiae Marketing

EnergiaRenovável

Figura 7 – A estrutura organizacional do CONPETFonte: CONPET

As principais áreas de atuação da Petrobras no âmbito do que preconiza o

CONPET podem ser vistas na Figura 8.

Ações da Petrobrás no âmbito do CONPET

Energia renovável Gás natural veicular Gás natural Educação

Energia Energia Biomassa Agropecuária Transporte Comércio Residências Conscientização Difusãoeólica solar

Figura 8 – As principais áreas de atuação da Petrobras no âmbito do CONPET

O incremento no uso de fontes de energia renováveis e no do gás natural é

de fundamental importância na matriz energética nacional, tanto no que

diz respeito à economia, quanto ao que se refere à proteção do meio

ambiente. Por isso, esses tópicos serão abordados mais detalhadamente a

seguir.

(d) Energia renovável

As fontes que não utilizam qualquer recurso natural finito são denominadas

de renováveis. Essas fontes utilizam a energia solar sob várias formas.

Entre elas se incluem a energia solar direta, a energia eólica e a

utilização da biomassa. O impacto ambiental gerado pela utilização

dessas fontes é muito baixo, se comparado ao causado pelas fontes

comerciais utilizadas correntemente.

(d.1) Energia hidroelétrica

Esse tipo de aproveitamento energético é um dos mais eficientes e

consiste em aproveitar a energia potencial ou cinética da água,

transformando-a em energia mecânica por meio de uma turbina, que

fornece a energia necessária para que um gerador produza a energia

elétrica. A grande vantagem desse tipo de energia deve-se ao seu altíssimo

rendimento (em torno de 96%). O maior problema associado às usinas

hidroelétricas deve-se à construção e

operação dos grandes reservatórios para o acúmulo da água, pois eles

causam um grande impacto ambiental.

(d.2) Energia eólica

A energia eólica é proveniente dos ventos. O vento, ao incidir nas pás

de uma turbina eólica — que é semelhante a um cata-vento —, provoca

o movimento de rotação das pás. Este movimento produz a energia

mecânica, que aciona o eixo de um gerador capaz de transformar essa

energia em eletricidade. A energia gerada dessa forma é considerada

limpa, sem emissão de CO2

para a atmosfera.

2

(d.3) Energia solar

A energia solar, que é captada em painéis solares, pode ser aproveitada

na geração de calor ou de eletricidade. Os painéis térmicos são

geralmente utilizados para a secagem de produtos agrícolas e aquecimento

de água; já

os fotovoltaicos produzem energia elétrica em corrente contínua.

(d.4) Energia a partir de biomassa

Os materiais de origem vegetal que são empregados como combustíveis

recebem a denominação genérica de biomassa (cana-de-açúcar, óleos vegetais,

madeira, etc.). Esses materiais podem substituir os derivados do petróleo

em sua forma bruta ou após algumas etapas de processamento.

O biodiesel vem ganhando uma atenção muito grande dos órgãos

governamentais, que pretendem diminuir o consumo do óleo diesel,

derivado do petróleo. O biodiesel é oriundo de óleos vegetais (soja,

mamona, etc.) e pode ser preparado através da esterificação dos ácidos

graxos, obtidos na saponificação dos óleos vegetais ou através da

transesterificação direta dos

óleos com álcoois (metanol e etanol principalmente).

A queima desses materiais, porém, não é limpa, pois gera CO . Essa emissão

de CO2

é compensada pelo seqüestro de carbono que ocorre na fotossíntese,

já que sempre se efetua o replantio dos vegetais que originaram a biomassa

(a liberação é proporcional ao que foi consumido pela plantação de soja ou

mamona para esse fim).

(d.5) Célula a combustível

As células a combustível (fuel cell) são dispositivos alimentados com

hidrogênio (obtido a partir da gasolina, do metanol, do gás natural, entre

outros) que convertem energia química em energia elétrica e térmica. O

hidrogênio também pode ser gerado a partir de fontes renováveis, como

por

exemplo o etanol, ou por eletrólise da água. O processo para a produção de

energia nestas células ocorre através de uma reação eletroquímica em vez

da combustão, o que possibilita maior rendimento energético e a redução

de emissões atmosféricas. Este dispositivo tem aplicações automotivas,

em veículos movidos a hidrogênio, e em unidades estacionárias para

geração de eletricidade.

(d.6) A energia renovável na Petrobras

A Petrobras tem destinado parte de seu orçamento para pesquisas e

projetos de novas tecnologias para geração de energia a partir de fontes

renováveis. Conheça um pouco mais sobre como a Companhia atua nesta

área:

Planeja a instalação de parques eólicos nas regiões com maior

potencial para a produção desse tipo de energia, visando à produção para

o consumo em suas unidades industriais e à comercialização do excedente

para o sistema integrado de distribuição.

Implanta projetos que utilizam a energia solar em postos de abasteci-

mento BR, em refinarias e em áreas remotas de exploração e produção que

se podem situar em terra ou offshore.

Participa de estudos e projetos para o uso da biomassa com outros

combustíveis: a geração híbrida de energia elétrica a partir de bagaço de

cana e gás natural, sem interrupção na entressafra, e a produção de biodiesel

a partir de óleos vegetais (soja, mamona, dendê).

(e) Gás natural

O aumento no preço internacional do barril de petróleo nas últimas

décadas, seguido da alta das taxas de juros internacionais, impôs a revisão

da políti- ca energética nacional. As diretrizes fundamentais foram a

substituição do petróleo importado e a conservação de energia, a fim de se

atenuar o impacto do aumento dos preços do petróleo no mercado internacional

sobre a economia

brasileira.

Uma das medidas tomadas para efetuar essa substituição foi o aumento da

produção nacional de petróleo e o incremento do uso do gás natural, que

aliado à necessidade de se acelerar o desenvolvimento minimizando os

impactos ambientais, projeta para esse combustível um importante papel

no atendimento à crescente demanda de energia primária do Brasil.

Assim, podemos citar a política adotada pelo Governo Federal, que tem

o firme

propósito de elevar a participação do gás natural na matriz energética

nacional.

Chama-se matriz energética o conjunto de participaçõesrelativas de cada fonte de energia no suprimento nacional.

(e.1) Localização e composição do gás natural

Na Figura 9, encontra-se a representação da posição em que o gás natural

é encontrado no subsolo.

TORREGás natural Petróleo Água salgada

Localização do gás natural

Impermeável

Rocha porosa

O gás natural é encontradono subsolo, por acumulações de gás que ocorrem em rochasporosas, isoladas do exterior por rochas impermeáveis,associadas ou não a depósitos petrolíferos.

Figura 9 – Posição em que o gás natural é armazenado no subsoloFonte: CONPET

O gás natural é composto majoritariamente por metano (80-90%), etano (5-

10%) e outros gases em menor proporção. Ele pode encontrar-se associado

ou não ao petróleo, como mostrado na Figura 10.

a) b)

Figura 10 – Reservatórios de gás natural:

a) Gás associado;

b) Gás não-associadoFonte: CONPET

A composição do gás natural — associado, não-associado e processado —

pode ser vista na Tabela 8.

81,57

9,17

5,13

0,94

1,45

0,26

0,30

0,15

0,12

0,52

0,39

100

85,48

8,26

3,06

0,47

0,85

0,20

0,24

0,21

0,06

0,53

0,64

100

88,56

9,17

0,42

–

–

–

–

–

–

1,20

0,65

100

Tabela 8: Composição do gás natural

Gases Associado%

Não-associado%

Processado%

Metano

Etano

Propano

I-butano

Butano

I-pentano

Pentano

Hexano

Heptano e cadeiasmaiores

Nitrogênio

Dióxido de carbono

Total

Fonte: ANP 2001

A composição do gás natural pode variar muito, dependendo do campo de

onde foi extraído, se ele se encontra associado ou não ou se já foi

processado em uma Unidade de Processamento de Gás Natural.

(e.2) Características e propriedades do gás natural

O manuseio do gás natural requer alguns cuidados, pois ele é inodoro,

incolor, inflamável e asfixiante quando aspirado em altas concentrações.

Geralmente, para facilitar a identificação de vazamentos, compostos à

base de enxofre são adicionados ao gás em concentrações suficientes

para lhe dar um cheiro marcante, mas sem lhe atribuir características

corrosivas.

Por já estar no estado gasoso, o gás natural não precisa ser atomizado

(nebulizado) para queimar. Disso resulta uma combustão limpa, com reduzida

emissão de poluentes e melhor rendimento térmico, o que possibilita a

redução de despesas com a manutenção e melhor qualidade de vida para a

população.

(e.3) Sistema de suprimento de gás natural

O gás natural consumido no Brasil provém de jazidas nacionais e de

importação da Bolívia. A importação de GN da Argentina está sendo

implantada e a da África vem sendo estudada.

O sistema de suprimento de gás natural envolve as seguintes atividades:

Exploração.

Produção.

Processamento.

Transporte.

Distribuição.

Após a fase inicial de pesquisa, na qual se fazem o reconhecimento e o

estudo da viabilidade de produção de um poço de petróleo e/ou gás

natural, inicia-se a perfuração do poço de onde serão removidos os

produtos. Essas são as duas etapas que compõem o processo de

exploração do GN.

Na produção do gás natural existem algumas etapas de purificação e de

fracionamento. Após sua remoção do poço, o GN passa inicialmente por

separadores projetados para a retirada de água, dos hidrocarbonetos que

estiverem em estado líquido e de partículas sólidas, tais como pós,

produtos

de corrosão dos equipamentos, etc. Caso haja contaminação por compostos

sulfurados, o gás é enviado para unidades de dessulfurização.

O fracionamento do gás natural é feito nas Unidades de Processamento de

Gás Natural (UPGN), de onde são obtidos os diferentes produtos

indicados na Figura 11.

Figura 11 – Principais produtos obtidos de uma UPGNFonte: CONPET

O transporte do gás processado que sai da UPGN é feito por meio de

dutos ou, em casos muito específicos, em cilindros nos quais é mantido

em alta pressão, quando então recebe o nome de gás natural comprimido

(GNC). No estado líquido, o gás natural liquefeito (GNL) pode ser

transportado em navios, barcaças ou em caminhões criogênicos (a -

1600C). Nessas condi- ções, seu volume é reduzido em cerca de 600

vezes, o que vem a facilitar enormemente seu armazenamento.

A última etapa do sistema de suprimento de GN é a distribuição, que pode

ser residencial, comercial, industrial ou para o setor automotivo. Nessa

fase, o gás já deve estar praticamente isento de contaminantes e

também deve obedecer a padrões rígidos de especificação. Quando

necessário, o GN

deverá também estar convenientemente odorizado, para que possa ser de-

tectado facilmente em caso de vazamentos.

(f) Conservação de energia na Petrobras

O Programa Petrobras de Conservação de Energia, coordenado pelo

CONPET, tem como objetivo aumentar a eficiência energética e diminuir

o gasto de energia nos processos de exploração, perfuração, produção,

transporte, refino

e distribuição do petróleo e de seus derivados.

Este programa foi estruturado através das Comissões Internas de Conservação de

Energia-CICEs. O Decreto 99656, de 26 de outubro de 1990, determinou

a criação das CICEs em todos os órgãos da administração federal direta ou

indireta, fundações, empresas públicas e sociedades de economia mista.

CICE: Comissão Interna de Conservação de Energia

As CICEs estão presentes nos diversos órgãos que compõem o Sistema

Petrobras. O Programa Petrobras de Conservação de Energia é baseado nas

seguintes linhas de ação:

Acompanhamento do consumo de energéticos.

Levantamento do potencial de redução de despesas com energia.

Elaboração de projetos de redução de consumo.

Desenvolvimento de ações de conscientização e envolvimento de todos

os empregados.

281.687MWh

640.971.000m3

743.666m3

63.477m3

8.360t

281.687MWh

640.971.000m3

743.666m3

63.477m3

8.360t

A conservação de energia na Companhia inclui sistemas de aproveitamento

do gás natural extraído na produção do petróleo, utilização das energias

renováveis (solar e eólica) e processos de co-geração nas refinarias, além

de abranger também a redução da demanda e do consumo de eletricidade

nos escritórios administrativos da empresa.

Melhorando o desempenho energético de todos os processos produtivos da

Companhia e incentivando seus empregados a combater o desperdício, o

Programa Petrobras de Conservação de Energia promove a redução das

emissões atmosféricas e contribui para a empresa se tornar um modelo

no uso racional da energia.

Resultados do Programa Petrobras de Conservação de

Energia Atualmente, cerca de 40 Comissões Internas na Petrobras

trabalham para reduzir a demanda de energia e aumentar a eficiência

dos processos em todos os órgãos da Companhia. Os resultados

acumulados obtidos com o Programa Petrobras de Conservação de Energia

de 1992 a 2001 encontram-

se descritos na Tabela 9.

Tabela 9: Resultados do Programa Petrobras de Conservação de Energia

Resultados acumulados no período(1992-2001)

Valores

Fonte: CONPET

Economia no consumo de energia elétrica

Redução no consumo de gás natural

Redução no consumo de oléo combustível

Redução no consumo de oléo diesel

Redução no consumo de GLP

Além da diminuição da demanda por combustíveis e energia elétrica, o

Programa Petrobras, de 1992 a 2001, contribuiu para a não-emissão de 4

milhões de toneladas de CO2

para a atmosfera.

Além de incentivar a economizar energia, as orientações daCICE contribuem para a preservação ambiental!

Em 2001, o contexto energético do país marcou a atuação do Programa

Petrobras. Com o racionamento de energia elétrica, proposto pelo Governo

Federal, foi criado na Companhia um Programa Emergencial de Redução

do Consumo de Energia Elétrica. Este plano adotou como premissa

fundamental

a manutenção do nível das atividades produtivas previstas no Planejamento

Estratégico da empresa, atendendo às condições de segurança e de

preservação do meio ambiente.

Satisfazendo as metas determinadas pela Câmara de Gestão da Crise de

Energia Elétrica, a Petrobras maximizou sua geração própria de energia

elétrica e otimizou o sistema da empresa nacionalmente, pela

transferência de energia gerada entre os órgãos da empresa. Esta

autogeração permitiu a redução de 4% no consumo, com relação ao ano

de 2000, e viabilizou o fornecimento de cerca de 190.000MWh ao

sistema público.

[Conservação de recursos na área operacional

Não basta que se tenha somente a preocupação com a economia dos recur-

sos energéticos envolvidos diretamente na produção de energia, como por

exemplo a economia de combustíveis. A conservação da água, do ar e

das energias térmica e elétrica deve receber a mesma atenção. Neste

capítulo, abordaremos somente os aspectos relacionados à poluição da

água e do ar, pois a conser vação de energia térmica e elétrica já foi

discutida anteriormente.

(a) Poluição da água

A água encontra-se disponível sob várias formas e cobre cerca de 70%

da superfície da Terra. É encontrada principalmente no estado líquido e

pode ser considerada como um recurso natural renovável através do seu

ciclo hidrológico.

Os recursos hídricos podem ser caracterizados quanto à sua quantidade ou

qualidade, sendo ambas as características intimamente relacionadas.

A qualidade da água depende diretamente da sua quantidade existente

para dissolver, diluir e transportar substâncias úteis ou não para os seres

que compõem as cadeias alimentares.

Não poluir a água é preservar seu fornecimento em boaqualidade!

(a.1) Uso industrial da água

A água é usada industrialmente como solvente, em lavagens, em

processos de resfriamento, etc. Não existe um requisito de qualidade de

água que possa ser considerado como geral para todos os usos industriais.

Indústrias dos setores farmacêutico e alimentício, por exemplo,

necessitam de água com níveis de pureza química e biológica muito

elevados. Já as indústrias que a utilizam para refrigeração exigem-na

isenta de substâncias que possam iniciar ou acelerar processos corrosivos

ou incrustações.

(a.2) Reutilização da água na indústria

Os custos elevados da água industrial, associados às demandas

crescentes, têm despertado interesse para as possibilidades internas de

reutilização e para se considerarem ofertas das companhias de saneamento

para a compra de efluentes tratados a preços inferiores aos da água

potável dos sistemas

públicos de abastecimento. Os usos industriais com maior potencial de

aproveitamento da reutilização são os realizados em:

Torres de resfriamento.

Caldeiras.

Construção civil.

Operações unitárias da indústria química.

Dentro do critério de estabelecer prioridades para usos que já possuam

demanda imediata e que não exijam níveis elevados de tratamento, é

recomendável concentrar a fase inicial do programa de reutilização

industrial em torres de resfriamento.

Esgotos domésticos tratados têm sido amplamente utilizados como água de

resfriamento em sistemas com e sem recirculação. Os esgotos apresentam

uma pequena desvantagem em relação às águas naturais pelo fato de

possuírem a temperatura um pouco mais elevada. Em compensação, a

oscilação de temperatura é muito menor nos esgotos domésticos do que

em águas naturais.

Embora corresponda a aproximadamente 17% da demanda de água não-

potável nas indústrias, o uso — em sistemas de refrigeração — de

efluentes secundários tratados tem a vantagem de requerer qualidade

independentemente do tipo de indústria e de atender ainda a outros usos

menos restritivos, tais como a lavagem de pisos e equipamentos, assim

como o resfriamento de peças em indústrias mecânicas e metalúrgicas.

Além disso, a qualidade da água adequada para refrigeração pode ser

compatível com outros usos urbanos de água não-potável, como por exemplo

a irrigação de parques e jardins, a lavagem de vias públicas, a construção

civil, etc.

Usos muito importantes para a água reciclada podem ser encontrados na

produção de vapor, na lavagem de gases de chaminés, etc. Tanto a reutilização

como a conservação da água devem ser estimuladas nas próprias

indústrias, através da adoção de processos industriais com baixo consumo

de água, assim como em estações de tratamento de água para

abastecimento público, por meio da recuperação e reutilização das águas

de lavagem de filtros e decantadores.

(b) Poluição do ar

Pode-se afirmar que o ar se encontra poluído quando ele contém uma

ou mais substâncias em concentrações suficientes para causar danos em

animais, vegetais ou mesmo em materiais.

2

2 3

Os poluentes são classificados em primários e secundários. Os primários

são aqueles lançados diretamente no ar, como por exemplo o dióxido de enxofre

(SO2), os óxidos de nitrogênio (NO

x), o monóxido e o dióxido de carbono (CO e

CO ) e materiais particulados, como a poeira.

Já os poluentes secundários são formados na atmosfera através de processos

físicos ou químicos. O trióxido de enxofre (SO3), por exemplo, é formado

através da reação do SO com o oxigênio contido no ar. A reação do SO com

o vapor d’água gera o ácido sulfúrico (H2SO

4), que é responsável pela formação

da chamada “chuva ácida”.

A maioria dos poluentes do ar tem origem nos processos de combustão,

e estes são amplamente empregados nos processos de geração de energia.

Na Tabela 1, são mostrados os principais poluentes encontrados no ar e

as atividades responsáveis por sua geração.

Processos de combustão poluem o ambiente! Como meutrabalho poderá atenuar esses efeitos?

Combustão incompleta de combustíveis fósseis e outros materiais que contenham carbono.

Combustão completa de combustíveis fósseis. Respiração aeróbica.

Queima de combustíveis sulfurados. Processos biogênicos naturais.

Combustão envolvendo o ar como comburente(a percentagem de nitrogênio no ar é maior que70%)

Queima incompleta de combustíveis. Evaporação de combustíveis ou outros compostos orgânicos.

Combustão (fuligem, partículas de óleo). Dispersão (poeira).

Produção de alumínio e fertilizantes. Refinarias de petróleo.

Produção de fertil izantes e processos biogênicos naturais.

Refinarias de petróleo, indústrias de papel e celulose. Processos biogênicos naturais.

Forma de poluição atmosférica devido à emissão de gases a alta temperatura (liberados em combustões).

Material particulado e óxidos de enxofre.

Processos industriais e automotivos.

Tabela 1: Principais poluentes presentes no ar e suas fontes de geração

Substância Principais processos e/ou origem

Monóxido de carbono (CO)

Dióxido de carbono (CO2)

Óxidos de enxofre (SO2

e SO3)

Óxidos de nitrogênio (NOx)

Hidrocarbonetos

Material particulado (sólidos ou líquidos em suspensão)

Ácido fluorídrico (HF)

Amônia(NH3)

Gás sulfídrico (H2S)

Calor

Smog industrial (nuvem cinza que cobre as cidades industrializadas)

Compostos orgânicos voláteis(VOC

s)

Os dados apresentados na Tabela 1 mostram claramente a grande participa-

ção dos processos de geração de energia na poluição atmosférica. Os

processos utilizados no tratamento das correntes gasosas contaminadas

em processos industriais enquadram-se no estudo das operações unitárias

da indústria química. As operações de lavagem, precipitação, incineração

etc., normalmente utilizadas na purificação de gases, encontram-se

totalmente descritas e explicadas; por isso, não serão abordadas neste

texto.

[Indicadores de energia

Considerando-se que a principal fonte de energia da sociedade moderna é a

energia química acumulada nos diferentes combustíveis fósseis (petróleo,

gás natural, carvão, etc.), o conceito de “tonelada equivalente de petróleo”

(tEP) foi criado para expressar as diferentes grandezas numa unidade

geral para a medição de energia. Assume-se que 1tEP libera 41868,0MJ

num processo de combustão. Essa energia liberada durante a queima

de um

combustível recebe o nome de poder calorífico.

(a) Consumo de energia no mundo

O padrão de vida do ser humano sofreu uma acentuada modificação no

século XX, principalmente após a década de 1950. A Figura 1 ilustra a

variação no consumo de energia primária no mundo durante o século passado.

Figura 1 – Consumo mundial de energia primária durante o século XXFonte: Henry e Heinke, 1989

As principais fontes de energia (renováveis ou não) e suas principais utilizações

são mostradas na Figura 2.

Figura 2 – Fontes de energiaFonte: Braga et al, 2002

35,8

23,7

20,1

11,1

2,3

6,6

0,4

A Tabela 1 apresenta a distribuição aproximada do consumo mundial de

energia em suas diferentes fontes.

Tabela 1: Distribuição mundial de fontes primárias de energia

Fonte Percentual aproximado(%)

Petróleo

Carvão

Gás natural

Renovável

Hídrica

Nuclear

Outras

Observa-se claramente uma predominância no consumo das fontes de ener-

gia não-renováveis (69%). Este fato reforça a necessidade do desenvolvi-

mento de novas tecnologias para o aproveitamento de fontes de energia

renováveis.

A eficiência do aproveitamento energético deve ser avaliada pela razão de

energia líquida (REL), que é definida por:

REL =Energia obtida

Energia gasta na produção

Tabela 2: Razão de energia útil líquida

Fonte Razão de energia útil líquida (REL)

Aquecimento doméstico

Sol 5,8

Gás natural 4,9

Petróleo 4,5

Carvão gaseificado 1,5

Térmica a carvão 0,4

Térmica a gás natural 0,4

Térmica nuclear 0,3

Processos industriais

Carvão mineral (superfície) 28,2

Carvão mineral (subterrâneo) 25,8

Gás natural 4,9

Petróleo 4,7

Carvão gaseificado 1,5

Solar direto 0,9

Transporte

Gás natural 4,9

Gasolina 4,1

Álcool 1,9

Carvão liquefeito 1,4

Os resultados apresentados na Tabela 2 mostram que há uma grande diferença

na eficiência do aproveitamento das diferentes fontes de energia.

(b) Consumo de derivados do petróleo no Brasil

A distribuição do consumo de derivados do petróleo no Brasil pode ser

visualizada na Figura 3.

Consumo de derivados no Brasil por setor

Agropecuário Elétrico

5,8% 4,2%

Residencial e Comercial9,0%

Não-energético12,6%

Industrial**19,7%

Transporte48,7%

Figura 3 – Utilização dos derivados do petróleo no BrasilFonte: CONPET

Os setores de transporte e industrial respondem pela maior parte do consumo

energético no Brasil. A participação dos derivados do petróleo e do gás

natural nos diferentes setores da economia pode ser visualizada nos

quadros da Figura 4.

Utilização dos derivados do gás naturalno transporte (%)




Figura 4 – Participação dos diferentes setores da economia no consumo

de gás natural e de derivados do petróleo no BrasilFonte: CONPET

Nota-se, claramente, a necessidade do aumento na participação do gás

natural em todos os setores da economia. Além dos efeitos econômicos

obtidos com o aumento do uso do GN, o impacto ambiental também

será significativamente diminuído, pois a combustão do gás natural pode

ser considerada “mais limpa” do que a geração de energia a partir do

petróleo e de seus derivados.

(b.1) Produção e consumo de gás natural no Brasil

O aumento da produção do gás natural é uma questão estratégica para

o Brasil. A Figura 5 mostra a produção média de GN nos diferentes

estados brasileiros. Já na Figura 6, são mostrados os setores nos quais

ocorre a maior utilização do gás natural.

Produção de gás natural no Brasil

(42,55 milhões de m2 por dia em 2002)

Figura 5 – Contribuição percentual dos estados produtores de GN no BrasilFonte: CONPET

Utilização de gás natural no Brasil(24,24 milhões de m2 por dia em 2002)

Combustível75,1%

Redutor

Térmico10,8%

Automotivo 8%Petroquímico 2,4%

1,6% Doméstico2,1%

Figura 6 – Consumo de gás natural em seus diferentes setoresFonte: CONPET

Os dados presentes nas Figuras 5 e 6 reforçam enormemente a necessidade

de se aumentar a contribuição do gás natural na matriz energética nacional,

pois além de propiciar ganhos econômicos bastante relevantes, isto também

auxiliará a diminuição do impacto ambiental, devido às emissões

atmosféricas.

[Referências Bibliográficas

BRAGA, B.; HESPANHOL; I.; CONEJO, J. G. L.; BARROS, M. T. L.;

SPENCER, M; PORTO, M; NUCCI, N.; JULIANO, N.; EIGER, S. Introdução

à Engenharia Ambiental. São Paulo: Prentice Hall, 2002.

BEM – Boletim Energético Nacional, 2002.

GARCIA, R. Combustíveis e Combustão Industrial. Editora Interciência, 2002.

LORA, E. E. S.. Prevenção e Controle da Poluição nos Setores Energético,

Industrial e de Transporte. ANEEL, 2000.

MACEDO, H. Dicionário de Física. Rio de Janeiro: Nova Fronteira, 1976.

NEIVA, J. Conheça o petróleo e outras fontes de energia. 4. ed. Ao Livro

Técnico, 1983.

NETO, V. C.; TOLMASQUIM, M. T. Avaliação econômica da co-geração em

ciclo combinado com gaseificação de biomassa e gás natural no setor

sucroalcooleiro. Revista Brasileira de Energia, 8, 35, 2001.

NOGUEIRA, L. A. H.; LORA, E. E. S. Dendroenergia: Fundamentos e

Aplica- ções. Editora Interciência, 2003.

SANTOS; A. H. M. Simões; MARTINS, A. A.; A. R. S.; VIANA, A. N. C. et al.

Conservação de Energia. Eletrobrás/Procel. Editora da Escola Federal de

Engenharia de Itajubá, 2001.

THOMAS, J. E.. Fundamentos de Engenharia de Petróleo. Editora Interciência

2001.

Sites consultados no período de 25.9.2003 a 19.10.2003:

http://www.ana.gov.br

http://www.brasilenergia.com.br

http://www.cetesb.sp.gov.br

http://www.conpet.gov.br

http://www.eletrobras.com

http://www.energiabrasil.gov.br

http://www.eolica.com.br

http://www.feema.rj.gov.br

http://www.ibama.gov.br

http://www.icanj.com

http://www2.petrobras.com.br

http://www.gasenergia.com.br

http://www.mct.gov.br

http://www.mma.gov.br

http://www.prod.esso.com

http://www.refinariademanguinhos.com.br

http://www.shell.com.br

http://www.texaco.com.br

http://www.ufpel.tche.br

conservacao de recursos

Documents