gasolina de aviação

• Professor Orientador: Marcílio Pelicano

• Disciplina: Processamento de Petróleo

• Equipe:

Eduardo Pereira – 200951176

Érica Paulo – 200953018

Kefferson Miranda – 200952230

UNIVERSIDADE POTIGUAR

PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO

CURSO SUPERIOR TECNOLÓGICO EM PETRÓLEO E GÁS

Introdução

• Avgas (Gasolina de avião em inglês) é o tipo de combustível usado em aeronaves

equipadas com motores a pistão. Como característica de todos os tipos de

gasolina, seu ponto de fulgor é bastante baixo e é extremamente inflamável nas

temperaturas normais de operação. Ela deve apresentar algumas características

extras, como: Volatilidade, composição química para garantir um longo período de

armazenamento, e evitar a corrosão do motor da aeronave bem como o seu

sistema de alimentação.

Natureza e composição

• Destila-se entre 30 e 170 ˚C .

• A essa faixa de destilação correspondem hidrocarbonetos de cinco a dez átomos de

carbono.

• Excluindo os aditivos que são incorporados e as impurezas que ainda permanecem

após os tratamentos, as gasolinas de aviação são constitúidas de moléculas de

hidrocarbonetos, a maior parte do tipo saturado que são relativamente estáveis, não

se combinando facilmente com outras moléculas.


• Esses hidorcarbonetos que compõem na gasolina de aviação são divididos em tres

grupos: parafínicos, naftênicos e aromáticos.

– Os parafínicos são mais inertes e possuem menor ação solvente sobre

borrachas e tintas. São os que se apresentam em maior proporção na

gasolina, ou seja, com cerca de 70 a 80 %.

– Os aromáticos são quase tão inertes, quimicamente, como os parafínicos, mas

exercem uma ação solvente poderosa nos elastomeros, provocando

enfraquecimento dos mesmos.


– Os naftênicos, ou cicloparafínicos, situam-se entre os outros dois grupos, pos,

no que diz respeito à quantidade presente, estabilidade, conteúdo de

hidrogênio e poder calorífico.

– As olefinas, que são hidrocarbonetos que participam da composição das

gasolinas automotivas, são totalmente indesejáveis na gasolina de aviação,

devido a sua baixa estabilidade á oxidação.


• As gasolina de aviação devem possuir certos tipos de hidrocarbonetos que são

produzidos por processos especiais, tais como o de polimerização, seguido

hidrogenação e alcoilação.

• Tanto os processos de polimerização como os de alcoilação conduzem á formação

de compostos parafínicos de cadeia ramificada, que apresentam valores altos

para o número de octano.


• Encarando a composição das gasolinas de aviação sob outro aspecto, pode-se

dizer que as mesmas são constituídas de:

– Uma gasolina base da qual foram eliminadas as impurezas, que pode

apresentar valores de poder antidetonantede 65 a 77 octanos, podendo

chegar até a faixa de 87 a 91 octanos, pela adição de chumbo-tetraetila;

– Mistura de hidrocarbonetos sintéticos, que tem a finalidade de proporcionar

valores mais elevados de octanagem;

– Aditivos que são incorporados com a finalidade de aumentar o poder

antidetonante e de conferir maior estabilidade durante o armazenamento;

– Corantes, para diferenciar visualmente os diferentes tipos de gasolina.


• Composição típica quanto aos hidrocarbonetos integrantes dos dois tipos de

gasolina atualmente existentes.

Obtenção

• Os hidrocarbonetos constituem cerca de 95,75 % das gasolinas de aviação, sendo

o restante constituído de chumbo tetraetila, dibromoetano, inibidores, corantes e

impurezas.

• Inicialmente, nos primórdios da indústria do petróleo, gasolina de aviação era

obtida do petróleo por um simples processo de destilação. Parte dela ainda hoje é

obtida da mesma forma, mas o aprimoramento dos projetos dos motores passou a

exigir combustíveis de melhor qualidade, o que provocou o desenvolvimento de

complexos processos para se chegar a gasolina de maior octanagem.

Obtenção

• Entre os complexos processos desenvolvidos para obtenção de compostos de alto

índice de octano figuram a isomerização, a polimerização e a alcoilação.

– A isomerização, que consiste em converter hidrocarbonetos de cadeia normal

em hidrocarbonetos (de mesmo peso molecular) de cadeia ramificada, que

possuem octanagem maior, fornece também matéria-prima para o processo

de alcoilação.

Obtenção

• A polimerização e a alcoilação consistem em unir compostos de menor cadeia

para formar hidrocarbonetos de cadeias maiores e ramificadas.

Obtenção

• As gasolinas de aviação são, portanto, obtidas, pelo emprego dos seguintes

princípios:

– Fracionamento – pontos de ebulição;

– Processo de modificação da estrutura das moléculas dos hidrocarbonetos;

– Tratamento químico para remover as impurezas e hidrocarbonetos

indesejáveis.

Tipos

• As gasolinas de aviação são classificadas de acordo com o índice de octano, visto

que o poder antidetonante é, talvez, a mais importante das características, se

individualmente consideradas.

Utilização

• Durante os primeiros quarenta anos da evolução da aviação, apenas motores a

pistão foram usados.No início da década de 50, já os motores a turbina eram

empregados e a tendência cada vez maior é a turbina substituir o motor

convencional.

Características e requisitos de desempenho

• As gasolinas de aviação tem varias características que afetam a operação e a

eficiência do motor, somente são consideradas satisfatórias se todas as

propriedades satisfizerem os requisitos exigidos nas especificações, que foram

elaboradas após muita pesquisa e experimentação.

Características de combustão

• Um dos principais requisitos a que deve satisfazer um combustível é possuir

características antidetonantes compatíveis com a potencia do motor em será

usado.


Características de volatilidade

• O combustível deve ser capaz de evaporar suficientemente rápido para queimar

na câmara de combustão do motor, quando a centelha salta.Em caso contrario,

embora as outras propriedades se apresentem satisfatórias não queimaria de

maneira adequada;

• Tempo de combustão : 1/16 de segundo;

• Utilização do isopentano.


Facilidade de partida

• Um dos principais requisitos a que uma gasolina de aviação deve atender para

assegurar uma boa partida do motor é ser suficientemente volátil para vaporizar,

mesmo quando o motor estiver ainda frio.

• Embora um item de especificação mencione que pelo menos 10% deve destilar a

75°C .


Propriedades solventes e anticorrosivas

• O combustível não deve atacar nem os elastômeros nem os metais .Os aromáticos

tem efeito de amolecimento e entumescimento sobre borrachas, plásticos,

películas de tinta e isolantes de cabos elétricos. Certos compostos de enxofre,

que são difíceis de serem removidos inteiramente, podem atacar metais e ligas,

tas como superfícies cobertas de prata e ligas de cobre.


Estabilidade durante o armazenamento

• A gasolina deve resistir a degradação proveniente de uma oxidação lenta e da

polimerização de pequenas quantidades de materiais instáveis, que conduzem á

formação de gomas.

• Para isso há um ensaio de ―envelhecimento‖ acelerado introduzido na

especificação que permiti avaliar se o combustível permanecerá estável, sob

condições adversas de armazenamento.

Estufa de envelhecimento

Especificações métodos de análise e seu significado

Devido à necessidade de atendimento a uma grande demanda, os combustíveis de aviação

são obtidos a partir de uma variedade muito grande de tipos de petróleo. Isso ocasiona a

obtenção de produtos de composição bastante variável, havendo, portanto, necessidade de

especificações rígidas e complexas, a fim de garantir uniformidade de desempenho.

Sendo, como já se tem dito, o controle de qualidade quase uma religião na industria do

petróleo, é fato que atinge o clímax quando produtos de aviação são considerados. E esse

controle de qualidade é exercido não somente para a entrega do produto ao consumo, mas

também durante as diversas fases da utilização e durante todo o período de

armazenamento. Enquanto alguns itens da especificação são utilizados para verificação de

contaminação, outros o são para aquilatar a qualidade do combustível após determinados

períodos de estocagem.

As duas especificações mais conhecidas são a inglesa DERD e a americana MIL, ambas

militares e muito semelhantes.

No Brasil, a especificação do CNP que regula a comercialização das gasolinas de aviação é o

Regulamento Técnico 20/85, de 05.11.85.


Aparência

• Avaliação puramente visual: a amostra deve apresentar-se clara, límpida e isenta

de água e material sólido à temperatura ambiente. Essa avaliação, embora

simples, constitui um dado importante da análise.


Aromáticos

• Os aromáticos entram também na composição das gasolinas de aviação e, no caso

particular da gasolina 115, as especificações exigem um teor mínimo de 5%. Essa

exigência é para atender á preservação de tipos especiais de juntas de vedação

de tanques de certos aviões. A presença de aromáticos em concentrações acima

desse limite evita que essas juntas tornem-se quebradiças.

O método de análise empregado para a determinação do teor de aromáticos é o

MB-424, que se baseia na adsorção seletiva dos diversos tipos de hidrocarbonetos

em sílica-gel.


Chumbo tetraetila

• Um dos métodos adotados para a determinação do chumbo tetraetila em

gasolinas é o MB-39 (ou ASTM D 2547) que, em resumo, consiste em extrair o CTE

da amostra, precipitá-lo sob a forma de cromato de chumbo, filtrar e pesar.

Dois outros métodos são também indicados: o ASTM D 3341 (método do

monocloreto de iodo) e o ASTM D 2599 (baseado em espectrometria de raios-x).


• O chumbo tetraetila é utilizado pois em 1921, descobriu-se que ele possuía

propriedades antidetonantes e é o mais eficaz aditivo antidetonante, mas pode

causar danos ao motor quando usado em excesso, além de provocar redução no

seu efeito de supressor de batida. Está presente na maior parte das gasolinas de

aviação e a concentração máxima permitida aumentou muito com o avanço da

metalurgia e dos projetos dos motores. O limite para os tipos de maior octanagem

é 1,21 ml/l.


Cor

• A cor das gasolinas de aviação é uma imposição da especificação, a fim de

identificar os diferentes tipos. É fundamental, e óbvio, que o abastecimento de um

equipamento seja feito com a gasolina adequada. Para evitar equívocos, cada tipo

possui uma cor característica, que é obtida pela adição de corantes orgânicos,

devidamente aprovados, em proporções especificadas, de tal forma que a gasolina

tenha a mesma aparência, seja qual for a procedência.

O método de análise empregado para avaliar a correia utilização desses corantes

é o ASTM D 2392.


Corrosividade ao cobre

• O enxofre elementar e alguns de seus compostos orgânicos podem apresentar

ação corrosiva sobre certos metais.

O método existente com a finalidade de verificar a presença desses compostos

(MB-287), consiste em submeter uma lâmina de cobre, imersa em amostrado

combustível, à temperatura de 100°C, durante duas horas, após as quais é

comparada com padrões.


Destilação

• Para que um combustível líquido possa queimar, é necessário que se converta em vapor.

Então o iso-pentano, por exemplo, que é incorporado à gasolina para aumentar a

octanagem, ferve a 28°C e evapora tão rapidamente que forma com o ar uma mistura

explosiva capaz de queimar, em um motor, a temperaturas inferiores a -54°C. Por outro

fado, os componentes menos voláteis da gasolina não vaporizam o suficiente para

queimar, a não ser que a corrente de ar em que são injetados seja aquecida, peto menos,

a 25 ou 30°C. É crítico que se evite a presença de combustível líquido nos cilindros, não

somente porque não queimando é desperdiçado, mas também porque pode,

indiretamente, danificar o motor, removendo das paredes do cilindro a película de óleo

lubrificante cuja presença é vital. Por essas e outras razões o controle da volatilidade é

importante.


• O método empregado para o ensaio de destilação é o MB-45 ou ASTM D 86, que

consiste em vaporizar, por aquecimento, amostrado produto, em um balão, e

anotar as temperaturas dos vapores destilados correspondentes a determinados

volumes recuperados de produto.


• Os resultados obtidos podem ser plotados em um gráfico, que permite verificar se

a volatilidade do combustível enquadra-se dentro dos limites especificados. Esses

limites, que são baseados em experiências práticas.

• Os dados obtidos nesse ensaio têm aplicação, também, no que se refere à

verificação de contaminações entre produtos de características diferentes bem

como de adulterações propositadas.


Enxofre total

• A presença de enxofre, acima de certos limites, é prejudicial aos motores. Três

aspectos podem ser considerados:

— pode provocar corrosão na câmara de combustão; independentemente de

estar sob a forma de enxofre elementar ou sob a forma de compostos, ele deve

ser evitado, uma vez que, após a queima, os óxidos formados podem tornar-se

corrosivos em presença de água;

— a presença de enxofre corrosivo é indesejável devido à ação que tem sobre

certos metais do sistema de combustível, principalmente ligas de cobre; tanto o

enxofre elementar como os sufetos e mercaptans podem incorporar propriedades

corrosivas ao combustível;


- Os compostos de enxofre têm o inconveniente de reduzir a suscetibilidade ao

chumbo tetraetila,

O Regulamento Técnico 20/85 estabelece o valor máximo de 0,05% em peso e

adota o ASTM D 1266 ou NBR-6563, cujo procedimento básico consiste em queimar

a amostra em aparelho padronizado (lamparina) e nos gases da combustão dosar

o enxofre presente.

Estabilidade à oxidação

• A estabilidade à oxidação é avaliada sob dois aspectos.

– Goma potencial: é a goma que se forma na gasolina quando, em laboratório, é

submetida a condições adversas de pressão e temperatura, com a intenção de

se fazer alguma previsão de como o combustível se comportará durante a

estocagem.

Todas as condições que favorecem uma oxidação dos hidrocarbonetos instáveis

acelerarão o processo de formação de goma.

os climas tropicais são mais desfavoráveis que os temperados, para a

conservação das gasolinas.

A goma, normalmente, permanece em solução no combustível, sendo portanto

invisível.

Estabilidade à oxidação

– Chumbo precipitado: mesmo sob condições de baixa oxidação na estocagem,

pode haver aparecimento de um precipitado branco que consiste, em grande

parte, de compostos de chumbo provenientes de decomposição do CTE.

A quantidade de goma e de compostos de chumbo precipitada é determinada por;

filtração e a goma solúvel é obtida determinando-se a goma atua na gasolina

filtrada.

O método empregado para a avaliação da estabilidade à oxidação é o MB-452 (ou

ASTM D 873) que consiste em manter uma amostra do combustivel em um

recipiente adequado, sob a pressão de 7 kgf/cm² e a uma temperatura de 100°C

durante dezesseis horas.

Bomba para determinação de estabilidade á oxidação

Goma atual

• Quando uma gasolina de aviação recentemente produzida é evaporada em um

recipiente adequado, como é feito no ensaio de goma atual, praticamente não

deixa resíduo. Contudo, se o produto houver sido contaminado com uma

substância não volátil ou menos volátil nas condiçõesdo ensaio, essa substância

aparecerá como goma.

• Para gasolina recém-produzidas, talvez o único objetivo do ensaio seja o de

verificar contaminações. O principal inconveniente da presença de goma em

gasolinas é que, não sendo volátil, pode formar depósitos no sistema de indução

do motor, onde o combustível evapora, e causar aderência das válvulas e anéis

com prejuízo para o desempenho do motor.

Aparelho para determinação de goma

Poder antidetonante

• Há dois métodos distintos para avaliar as características antidetonantes de uma

gasolina de aviação:

– Um, o CFR-F3, utilizando mistura pobre, cujas características de operção se

identificam mais com a operação em um vôo normal (cruzeiro).

– O outro, o CFR-F4, com mistura rica, que pretende simular certas condições da

decolagem.

Poder calorífico

• O poder calorífíco de um combustível é o calor total desenvolvido quando é

queimado sob condições ideais. É expresso no sistema Internacional (SI) em kJ/kg.

• O método de análise empregado para a sua determinação é o ASTM D1405 ou D

2382

Bomba Calorimétrica

Produto ponto de anilina x densidade

• Considerando-se que os valores obtidos pelo produto do ponto de anilina pela

densidade fornecem uma estreita correlação com os valores de poder calorífico, as

especificações correntes aceitam este valor calculado - que por meio de tabelas

fornece o poder calorífico inferior - como alternativa para a determinação direta

pela bomba calorimétrica.

Ponto de congelamento

• O método empregado para a determinação do ponto de congelamento em

gasolinas é a NBR-7975 ou ASTM D 2386, que consiste em resfriar uma amostra

até o aparecimento dos primeiros cristais de hidrocarbonetos, e, em seguida,

deixá-la aquecerá temperatura ambiente, até o desaparecimento dos mesmos.

• Por definição, ponto de congelamento é a temperatura em que os cristais

desaparecem.

Pressão de vapor

• A aparelhagem empregada para a realização desse ensaio denomina-se 'bomba

de pressão de vapor Reid' e o método empregado é o MB-162 ou ASTM D 323 ou

2551.

• As gasolinas de aviação tevem ter maior volatilidade possível, com uma pressão

de vapor tão baixa quanto possa se conseguir sem prejuízo de sua

disponibilidade.

• Se não atender a problemas de disponibilidade, o valor da pressão de vapor deve

se situar em valores mais baixos que o limite máximo de 48,5 kPa, para evitar

tamponamento por vapor.

• Se houver problemade disponibilidade, as refinarias operam produzindo gasolina

com valores de PVR próximos ao valor limite, pois, assim procedendo, obtêm

maior rendimento de gasolina.

Bomba de pressão de vapor reid

Tolerância à água

• A água dissolvida na gasolina pode afetar o seu desempenho de duas maneiras:

– pode separar-se como água ou como gelo, a baixas temperaturas;

– pode ter ação destrutiva sobre os aditivos.

• A solubilidade da água em gasolinas de aviação é, normalmente, abaixo de 0,02%

por volume.

• Quando os álcoos e em menor escala, os aromáticos estão presentes na gasolina,

grandes volumes de água são incorporados durante a estocagem e separados da

solução, novamente, durante o vôo, quando o combustível atinge baixas

temperaturas.

Tolerância à água

• A fim de evitar isso, a especificação estabelece que a gasolina não deve aumentar

nem diminuir de volume acima de um certo limite, quando agitada a água.

Outros aditivos

• Inúmeros aditivos têm sido examinados e vários compostos com características

antidetonantes foram descobertos nos primeiros anos de pesquisa.

• Esses resultados mostraram que alguns materiais eram supressores de detonação

e outros eram promotores.

• Supressores: o ferro pentacarbonila - FE(CO)5 - o níquel tetracarbonila, o iodo, o

estanho tetraetila e chumbo tetraetila (CTE).

• Promotores: estavam o bromo, o oxigénio, o nitrito e nitrato de etila.

• Pesquisas recentes têm descorberto novos supressores, mas somente o CTE

continua sendo usado em gasolinas de aviação.

Prevenção

• É importante saber que a AVGAS é um composto altamente venenoso. Além da

toxidade normal dos hidrocarbonetos leves, o chumbo pode provocar uma

intoxicação chamada saturnismo, ou plumbismo, cujos efeitos são nefastos,

causando falência renal e hepática, problemas neurológicos e cerebrais, incluindo

demência e vários outros efeitos, podendo causar inclusive a morte.

Prevenção

• O abastecimento de AVGAS deve ser cercado de cuidados, ser feito sempre em

lugares abertos e aterrando-se a aeronave ao veículo abastecedor para evitar

faíscas provocadas pela eletricidade estática. Nunca se deve encher o tanque até o

bocal, já que a gasolina se expande muito quando exposta ao calor, podendo

provocar perdas de combustível pelo respiro do tanque, se a aeronave ficar

exposta ao sol ou a altas temperaturas.

Conclusão

• A Gasolina de Aviação apresenta propriedades, requisitos de desempenho e

cuidados diferenciados das demais gasolinas para motores de combustão interna

e é destinada a aviões de pequeno porte que possuem motores com ignição por

centelha. A gasolina de aviação não deve ser usada em automóveis equipados

com conversores catalíticos. A AVGAS deve possuir grande estabilidade química e

alto poder antidetonante. A estabilidade química é melhorada com aditivos anti-

oxidantes, que evitam a polimerização e a precipitação de componentes.

gasolina de aviação

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