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EFICIENCIA ENERGETICA E CONTROLE

DE GASES DE EFEITO ESTUFA EM

REFINARIAS DE PETROLEO -

INDICADOR DE EMISSOES EVITADAS DE

GEE

Glenda Rangel Rodrigues (PETROBRAS)

[email protected]

José Rodrigues de Farias Filho (PETROBRAS)

[email protected]

Resumo

Um dos maiores desafios do século é encontrar caminhos para aumentar a

oferta de energia , reduzindo os efeitos no clima. No caso das refinarias de

petróleo, este desafio torna-se ainda maior porque é necessário também

investir em unidades para melhorar a qualidade dos produtos. Isto porque

estes investimentos provocam um aumento da emissão de Gases Efeito

Estufa (GEE), sem necessariamente aumentar a produção.Um dos

caminhos de reduzir este aumento é aprimorar os processos e obter maior

eficiência energética.A gestão da eficiência energética nas refinarias da

PETROBRAS é feita baseada no indicador de intensidade de energia, IIE

da Solomon Associates, empresa de consultoria que é referencia

internacional de gestão de resultados em refino. Este artigo tem como

objetivo, apresentar uma proposta de relacionar os avanços de eficiência

energética com as emissões evitadas de GEE. Desta forma fica possível

expressar os avanços do IIE sob a forma de emissões de GEE.

Abstract

One of the greatest challenges of this century is finding ways to keep up

with increasing energy demands, minimizing its effects on the stability of

worldwide climate.In the case of petroleum refineries, this challenge is

even greater sincee the quality of fuels needs to be improved, while still

fulfilling environmental demands, especially when it affects air quality.

This improvement produces an increase in the energy consumption of

refineries, not necessarily increasing the capacity of petroleum

production.In the coming years, an increase in GHG emissions is expected

31 de Julho a 02 de Agosto de 2008

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Niterói, RJ, Brasil, 31 de julho, 01 e 02 de agosto de 2008

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in the area of refinery.One of the main ways to reduce these emissions is

by improving the energy efficiency of refineries.The process of energy

efficiency evolution in Petrobras’ refineries is regulated on a monthly

basis by the application of the Energy Intensity Index (IIE - Solomon

Associates). A reduction in IIE results in lower energy consumption for the

same rates of production, and directly represents a relative reduction of

GHG and in the emission of criteria pollutants. Petrobras also calculates

monthly, its atmospheric emissions, by using an internal inventory system

called the SIGEA.This article presents an indicator proposal that monitors

and calculates the avoided GHG emissions. The objective of this article is

to express, in amounts of GHG emissions, the results of management

advances in each refinery’s energy efficiency. The use of this indicator will

allow for the identification of better practices and prioritization of

investments in energy optimization in refineries, while reducing the

possible increases in GHG emissions.

Palavras-chaves: ENERGIA, MUDANCAS CLIMATICAS, EMISSOES,

REFINARIA

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1 INTRODUÇÃO

O aumento da concentração de alguns gases na atmosfera tem sido considerado o

responsável por diversas alterações no clima do planeta. Buscar alternativas para mitigar este

efeito é o objetivo dos programas mundiais de mudanças climáticas (IPCC, 2007).

De acordo com Baird (2002), a presença destes gases na atmosfera e a retenção de calor

que eles provocam são importantes para manter a temperatura da terra. Sem a presença destes

gases, a temperatura da terra seria muito baixa, impedindo a vida. De acordo com diversos

autores, o aumento da atividade industrial tem provocado o aumento da concentração destes

gases na atmosfera, aumentando o potencial de retenção de calor. O gás carbônico (CO2), o vapor

de água e o metano (CH4) são os principais contribuintes deste efeito, denominado “efeito

estufa”1.

A capacidade de retenção de calor do gás carbônico é o referencial de comparação entre os

demais gases estufa (GEE) 2

. Desta forma, em inventários de emissões é comum que as emissões

do somatório de GEE sejam expressas em massa de CO2 equivalente, sendo o somatório feito

usando a equivalência da capacidade de retenção de calor de cada gás com o CO2.

Considerando os três principais gases estufa citados acima, cabe ressaltar que embora o

vapor de água tenha menor potencial de aquecimento, como a quantidade é muito elevada é o

principal contribuinte. No entanto, de acordo com Pinotti (2007), calcula-se a contribuição do

vapor de água como um efeito indireto do próprio aquecimento, ou seja, não é possível controlar

a emissão de vapor de água, mas controlando os demais gases, reduziria a temperatura da terra e a

evaporação da água seria menor.

1 Demais gases seriam o N2O e alguns fluoretos.

2 Em Inglês, GHG (Green House Gases)

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O metano tem como principal fonte, as emissões provenientes do aumento da pecuária e

plantações (Baird, 2002), tendo seu principal controle calcado no aproveitamento do metano para

geração de energia.

Desta forma, considerando a relevância do impacto, o controle das emissões de gás

carbônico é prioridade. Isto em função do mesmo ser o produto principal da combustão de

compostos de carbono e da matriz energética mundial, fortemente relacionada ao uso de

combustíveis fósseis, tais como o carvão e o petróleo.

O uso de petróleo como fonte de energia provoca uma elevada quantidade de emissões de

CO2. Estas emissões estão presentes em toda a cadeia de produção de petróleo e derivados e

também, na utilização dos combustíveis produzidos. Um segmento importante desta cadeia

produtiva é o refino. Cabe ressaltar que o processo de refino de petróleo é intensamente

consumidor de energia. Desta forma, quanto mais eficiente for à utilização de energia da refinaria,

haverá menos emissão de CO2 para a mesma produção. Sendo assim,o acompanhamento da

eficiência energética de um parque de refino está diretamente relacionado ao controle das

emissões de GEE. O desenvolvimento de indicadores de gestão de GEE relacionado à eficiência

energética se faz necessário para explicitar esta relação.

É importante ressaltar que o simples acompanhamento da emissão de GEE de um parque de

refino, mesmo associado à produção não pode ser considerado um indicador de gestão. O

principal motivo é que a complexidade das refinarias tem aumentado em todo mundo, mesmo

sem aumento da produção. Isto ocorre principalmente devido às exigências de qualidade de

produtos que têm demandado investimentos em unidades de tratamento, intensivas em consumo

de energia. Desta forma, o simples estabelecimento de uma relação entre consumo de energia e

carga processada não propiciaria a clareza que um indicador de gestão deve propiciar aos seus

usuários.

Este artigo tem como objetivo, apresentar uma proposta de gestão das emissões de gás

carbônico em refinarias de petróleo, associada à gestão da eficiência energética.

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2- SITUAÇÃO PROBLEMA

Uma empresa sustentável precisa estar preparada para apresentar a sociedade seus esforços

ambientais.

A questão das mudanças climáticas está diretamente relacionada a emissão dos gases efeito

estufa e a atividade de produção e refino de petróleo, por sua própria natureza é emissora destes

gases. Desta forma, se faz necessário buscar indicadores de gestão que possam acompanhar a

evolução da gestão ambiental com o foco nas emissões de gases efeito estufa.

A PETROBRAS acompanha e reporta as suas emissões totais de poluentes regulados e

gases efeito estufa anualmente em seu relatório social. Considerando a perspectiva de

crescimento tanto da produção quanto do refino no pais, há perspectiva de aumento de emissões

de GEE. Desta forma, não há como propor metas de redução absolutas destes poluentes.

Considerando especificamente o segmento Refino, os principais investimentos nas

refinarias atuais estão sendo propostos para atender a critérios mais rígidos de qualidade de

produto. Esta qualidade atenderá a resolução CONAMA e reduzirá a emissão atmosférica de

poluentes regulados nos veículos.

No entanto, estes novos projetos promoverão um aumento significativo de emissões de

GEE nas refinarias, aumentos esses inerentes ao processo.

Desta forma, em função da melhora da qualidade, haverá aumento relativo da emissão de

GEE nas refinarias, ou seja, mesmo com as melhores praticas de processo, a relação

emissão/produção irá aumentar.

No entanto, diversos esforços estão sendo feitos para tornar as refinarias mais eficientes

energeticamente e há previsão de melhora de resultados dos indicadores de eficiência energética.

Desta forma, o acompanhamento de eficiência energética torna-se uma ferramenta ainda mais

importante de gestão.

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Para expressar os avanços obtidos na eficiência energética, como emissões de GEE, houve

necessidade de buscar uma relação entre os resultados do indicador e as emissões energéticas.

Para atender a esta demanda, foi implantado o indicador de emissões evitadas de GEE, cuja

metodologia se encontra descrita neste artigo.

3 METODOLOGIA DE PESQUISA

A metodologia de pesquisa utilizada para elaborar este artigo foi o estudo de caso. Em

particular, o estudo da implantação do indicador de emissões evitadas de gases efeito estufa

(IEEGEE), baseado na evolução do Indicador de eficiência energética das refinarias da Petrobras

no Brasil. O desenvolvimento do indicador foi coordenado pela autora. De acordo com Yin

(2001), a observação participante é uma modalidade especial de observação, na qual o

pesquisador não é o observador passivo. Embora, segundo este autor, esta técnica forneça

oportunidades incomuns para a coleta de dados em estudo de caso, o mesmo autor se refere a

alguns problemas que podem surgir na pesquisa conduzida desta forma. Dentre as oportunidades

Yin considera o acesso a eventos que seriam inacessíveis de outra forma à investigação científica

e também a capacidade de perceber a realidade do ponto de vista de alguém dentro do estudo de

caso e não um ponto de vista externo. Esta perspectiva, de acordo com Yin, é considerada de

valor inestimável quando se produz um retrato acurado do fenômeno do estudo de caso. Quanto

aos problemas relacionados à observação participante, Yin cita a possível produção de pontos de

vista tendenciosos e a possível necessidade do participante assumir posições contrárias aos

interesses das boas práticas científicas ou ainda não dispor de tempo suficiente para fazer

anotações ou perguntas sobre o evento de perspectivas diferentes, como deve fazer um bom

observador. Yin sugere então que seja perseguido durante todo o processo de pesquisa, um

equilíbrio entre oportunidades e problemas, buscando que não sejam esquecidas as exigências de

credibilidade da pesquisa.

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4 CONTEXTUALIZAÇÃO

4.1 Mudanças Climáticas e inventários de GEE

O protocolo de Kyoto, fruto da convenção das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas,

realizado em 1997 foi o primeiro plano de metas internacional para redução da emissão de gases

efeito estufa. Este protocolo fixava para 84 paises industrializados signatários um percentual de

redução de emissão, com o objetivo de atingir uma redução global de 5% das emissões em

relação ao ano de 1990. O Brasil, por estar na lista dos paises em desenvolvimento não tem metas

de redução neste primeiro regime de cumprimento.

Mesmo sem existirem metas acordadas mundialmente, o Brasil se estruturou para tratar do

tema mudanças climáticas tendo formado um conselho interministerial para tratar do tema

(MCT,2007). O recente relatório do UFCCC (IPCC, 2007), apresentou o inventario de emissões

de GEE dos paises e os dados do Brasil o colocaram em quinto lugar dentre os paises

contribuintes. Ressalta-se porem que as fontes de emissão que compõe o inventário nacional

mostram uma forte contribuição do efeito das queimadas, desmatamento, manuseio do solo e

pecuária, frente a uma contribuição menor pelo uso da energia.

Considerando os resultados do relatório do IPCC e do inventario nacional, pode ser

concluído que é necessário que o país passe a atuar de forma mais incisiva nas fontes prioritárias.

Na analise fica também visível que por maiores que sejam os esforços nos setores produtivos e

de geração de energia estes não serão suficientes para superar os efeitos negativos das fontes

prioritárias relacionadas ao uso da terra (queimadas e desmatamento principalmente). No entanto,

é esperada a contribuição industrial.

Analisando os relatórios e os trabalhos do IPCC nota-se que tanto a gestão de emissões

atmosféricas de GEE quanto dos poluentes regulados3 esta sempre associada à elaboração de

bons inventários de emissões. Esta ferramenta indispensável é a estimativa e cálculo de emissões

3 Poluentes que afetam a qualidade do ar da troposfera, trazendo problemas locais mais relacionados a saúde. Óxidos

de enxofre e nitrogênio, material particulado, monóxido de carbono, hidrocarbonetos voláteis seriam os principais.

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e pode ser feita seguindo diversos modelos que vão deste a medição direta nas fontes geradoras

até o uso de protocolos de cálculo , nos mais diferentes níveis de agregação e incertezas.

4.2 Gestão de emissões na Petrobras

A Petrobras, por ser uma empresa de petróleo atuante ambientalmente, mesmo estando com

suas operações majoritárias em países sem metas de redução de emissões4, está buscando

aprimorar seus processos de gestão de emissões de GEE. Com estes objetivos estão sendo

discutidos, desenvolvidos e implantados indicadores de gestão.

Em função da diversidade entre os segmentos da cadeia produtiva do Petróleo, cada área de

negócio precisa estabelecer seus indicadores respeitando as suas características. Isto porque é

fundamental que estes indicadores sejam de fato ferramentas de gestão. Este artigo tratará

exclusivamente dos indicadores propostos para o Refino para o acompanhamento das emissões

de GEE.

Antes de explicitar a metodologia do indicador, é importante citar o SIGEA que é o sistema

de inventário de Emissões das Petrobras.

4.2.1 SIGEA – Sistema de Gestão e Inventário de Emissões da

PETROBRAS

Como já foi citado, para a gestão de emissões atmosféricas a existência de inventários de

emissões é indispensável.

A Petrobras concluiu a implantação de seu Sistema de Inventário e Gestão de Emissões

Atmosféricas em 2004, em um processo que durou cerca de 3 anos (Petrobras, 2005)5. No SIGEA

estão calculadas as emissões de poluentes atmosféricos e GEE da companhia desde 2003,

utilizando diversas metodologias de cálculo.

4 O Brasil é um país “não anexo 1” pelo protocolo de kyoto.

5 O SIGEA foi desenvolvido em parceria com a ERM, environmental Resources Mangement

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O SIGEA foi implantado com a premissa que seria uma ferramenta de gestão que

permitisse acompanhar a evolução histórica e a definição de políticas de gestão para redução de

impacto das emissões atmosféricas. Desta forma, houve a necessidade escolher os protocolos de

cálculo mais adequados, evitando incertezas muito expressivas.

4.2.2.INDICADOR DE DESEMPENHO Energético – Avaliação Solomon

Associates6

Há alguns anos a área de negócio do ABASTECIMENTO da Petrobras conta com a

consultoria SOLOMON para fazer uma avaliação bianual de desempenho.

Em continuidade a este trabalho, são acompanhados mensalmente os indicadores de

desempenho propostos pela SOLOMON utilizando os protocolos de cálculos propostos.

Dentre os indicadores que a SOLOMON estabelece para avaliar o desempenho, está o IIE,

indicador de Intensidade Energética. Este indicador é acompanhado todos os meses por todas as

refinarias da empresa no Brasil.

O IIE é um valor adimensional que resulta da divisão entre o consumo de fontes primárias

de energia de cada refinaria com um consumo padrão, multiplicando por 100. Este consumo

padrão é calculado mensalmente.

O consumo padrão é calculado baseado em protocolos de cálculo para cada tipo de unidade

considerando as variações de qualidade e quantidade de carga. Os protocolos de cálculo foram

obtidos pela SOLOMON, usando as correlações obtidas em seu banco de dados.

Desta forma, um IIE 100, implicaria uma refinaria com um consumo real igual ao consumo

padrão.

O IIE é um indicador de desempenho utilizado já há muitos anos e sua evolução foi

publicada em relatório de emissões da Petrobras (Petrobras,2005)

6 SOLOMON ASSOCIATION – Empresa de consultoria internacional na área de Refino

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4.2.3 Consumo de Combustíveis e emissões atmosféricas

Como já citado no item referente a situação problema, haverá aumento na emissão de GEE

pelas refinarias em função dos empreendimentos necessários para adequar a qualidade dos

combustíveis.

Este aumento de consumo de combustível e de emissões das refinarias não será

proporcional ao aumento da carga de petróleo processado.

4.2.4 Proposta de Metodologia para Indicadores de Emissões Evitadas de

GEE

Para buscar uma proposta de metodologia para acompanhamento das emissões evitadas é

necessário buscar mecanismos que permitam comparar as emissões, considerando o desempenho

energético das UNs e levando em conta a complexidade das mesmas.

4.3 Proposta de indicador de Emissões Evitadas baseada na evolução do

IIE.

Antes de detalhar a metodologia cabe reforçar que usar um indicador de desempenho

energético para acompanhar a evolução das emissões de GEE faz sentido em plantas onde a

maior parte das emissões está relacionada ao uso de energia. Unidades com muitas perdas de

metano, por exemplo, podem exigir outros indicadores complementares.

No caso das refinarias do parque brasileiro, a analise dos dados de emissões de GEE do

SIGEA de 2004,2005 e 2006 permite identificar que 98,2% das emissões do parque está

relacionada a queima de combustíveis (Gás, óleo e gás do regenerador das UFCCs)

4.3.1 Identidade do Indicador

Considerando o resultado do INDICADOR DE EFICIENCIA ENERGETICA, IIE, há

emissão evitada sempre que o IIE for menor que o IIE do ano de referencia (2005).

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4.3.2 IIE – definição

IIE é a relaçao entre o consumo real de energia primária e o consumo padrão, multiplicado

por 100. O consumo padrão é calculado por algoritmos elaborados pela Solomon para uma

refinaria em igual condição de produção que a refinaria analisada.

Desta forma IIE é um numero adimensional. Quando uma refinaria apresenta o consumo

real igual ao consumo padrão, o IIE É 100. Existem resultados menores do que 100, significando

maior eficiência.

4.3.3 Definição da linha de base

Em todo o processo de implantação de um indicador de gestão de emissões é importante

definir um ano base, que seria a referência. No estudo de caso que está sendo apresentado foi

definido o ano de 2005. Desta forma o IIE de 2005 é a referência. A escolha da data base fica a

critério da empresa, visto que o que será reportado será relacionado ao ano de referência. Ou seja,

caso a referência mude, os cálculos precisarão ser refeitos.

Após a definição da linha de base considerou-se que, caso não existisse uma política de

redução de emissões e de eficiência energética, a projeção de emissões seria a manutenção de um

IIE igual ao de 2005. Desta forma, considera-se que será evitada emissão de GEE sempre que o

IIE for menor ao da linha de base.

4.3.4 Metodologia de cálculo do Indicador de Emissões Evitadas de GEE

– IEEGE

Para este cálculo é necessário:

A: Emissões mensais (CO2eq mês) – calculo rotineiro do SIGEA;

B: Calculo do IIE

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4.3.5 Cálculo das emissões BASE para cada refinaria considerando o IIE

de 2005.

A – Cálculo do índice de intensidade de energia, IIE

IIE = CFP/ CP7 * 100

CFP= Consumo de fontes primárias de energia, expressos em unidade de energia8=

consumo de combustíveis usados na refinaria gerados na própria refinaria e/ou comprados +

consumo de energia elétrica comprada

CP = Consumo padrão de energia calculado

B- Cálculo da relação entre a emissão de GEE e energia, IEGHG:

Para cada refinaria, em cada mês, se calcula o IIE e em paralelo, no SIGEA, se calcula a

emissão de GEE (EGHG). A relação entre a emissão e o consumo de fontes primárias, mostra a

intensidade de emissão por energia consumida, (IEGHG) , que será mantida no cálculo da

emissão base da refinaria.

IEGHG= (IEGHG)/ CFP

C- Cálculo do consumo de fontes primárias da refinaria se o IIE se mantivesse o de 2005,

CFPmês para IIE 2005.

IIE mês = CFP mês/ CP mês * 100

CFP mês para iie2005 = CP mês * IIE 2005/ 100

7 Consumo padrão – consumo de energia calculada através de protocolos de cálculo considerando as mesmas

condições de carga da refinaria real. Solomon Association 8 Normalmente este somatório é calculado em metro cúbico de óleo equivalente. No entanto, qualquer unidade de

energia pode ser usada.

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D – Cálculo da emissão de GEE supondo que o consumo de fontes primárias fosse tal que

o IIE se mantivesse o de 2005.

Multiplicar o consumo de fontes primárias calculado em D pelo fator de emissão de GEE.

EGHGbaseiie2005 = CFP mês para iie2005 * IEGHG

E - Cálculo de Emissão Evitada

EEGEE = Emissão Evitada de Gás de Efeito estufa

EEGEE = Emissão mensal (EGEE)– Emissão se o IIE fosse igual ao de 2005 (EGEEbase)

EEGEE = EGHG baseiie2005 – EGHG

5- EXEMPLOS DE RESULTADOS

Tabela 1, exemplos de resultados de IIE de 3 refinarias e emissão calculada pelo SIGEA para 2006

Refinaria

IIE

2005 CFP

2006 10^6

kcal

CP

2006 10^6

kcal

IIE

2006 EG

EE2006

T

CO2eq

IEGEE2006

T

CO2eq/ 10^6

kcal A 115 1743

70 1556

70 11

2 137

8300 70,3

5 (1)

B 118 37529

32870

114

3108764

82,83

C 114 23728

21272

111,5

2035964

85,80

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Tabela 2, Calculo da emissão se o IIE se mantivesse o de 2005 e a emissão evitada

Comentários :

(1) – A intensidade de emissões da refinaria A é menor que a das demais porque esta

refinaria usa apenas gás natural como fonte primária;

(2) As emissões evitadas são proporcionais a emissão real, desta forma, refinarias com

o mesmo ganho de IIE, podem ter valores de emissões evitadas diferentes.

6 CONCLUSÕES

O indicador de emissões evitadas baseado na evolução do indicador de intensidade

energética acaba por reforçar o conceito de eficiência energética como um indicador ambiental.

O Conceito de emissão evitada seria a emissão que deixou de ser emitida por um aumento

de eficiência energética.

O IIE, indicador SOLOMON de intensidade energética do ano de 2005 foi considerado

como a linha de base, ou seja, o ponto de partida para cálculo das emissões BASE.

O cálculo das emissões evitadas passou a ser feito com base mensal em 2006 e a projeção

de futuro se baseia na projeção do IIE.

Refinaria

CFP

2006

for 2005 IIE

10^6 kcal

EGEE

2006 2005 IIE

base-

T CO2eq

EEVGEE2006

T CO2eq

A 178440

1.419.113

40813

B 38820 3.215.662

106898

C 24227 2.078.734

42239

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Como proposta complementar de acompanhamento cabe sempre uma analise das variações

das UFCCs e também da emissão de CO2 pelas unidades de geração de hidrogênio.

Embora este indicador esteja proposto para refinarias de PETROLEO, a metodologia pode

ser aplicada em outras tipologias industriais, bastando adequar as fórmulas para o cálculo de

eficiência da indústria em questão.

Em fase de busca de alternativas para comprovar a evolução na gestão de GEE, os

indicadores de emissões evitadas podem ser uma ferramenta muito importante pois associam os

avanços da gestão a redução de emissões, mesmo quando há crescimento da produção ou melhora

da qualidade.

7- REFERÊNCIAS

Bair, Colin. Environmental Chemistry, 2002

IPCC, International Panel Climate Change report, Climate Change 2007: The

Physical Science Basis, Summary for Policymakers, 2007

Pinotti, Rafael, Desafios Ambientais do Século XXI IN-FÓLIO, 2007

PETROBRAS, Emissions Report/ http://www2.petrobras.com.br/

meio_ambiente/portugues/pdf/131205VersaoFinalPetrobrasInternet.pdf, 2005

YIN, Robert K. Estudo de Caso. 2 ed. Córdoba: Bookman, 2001.