ENGENHARIA DE PROCESSOS EM PLANTAS DE PETRÓLEO E GÁS NATURAL

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1 1 IDENTIFICAÇÃO Nome do Bolsista MANOEL REGINALDO FERNANDES Título do Programa ENGENHARIA DE PROCESSOS EM PLANTAS DE PETRÓLEO E GÁS NATURAL Título do Curso / Especialização ENGENHARIA QUÍMICA / GRADUAÇÃO RELATÓRIO DE PLANO DE TRABALHO DE PESQUISA Instituição UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE Nome do Orientador (1) Henio Normando de Souza Melo 2 TÍTULO Nome do Orientador (2) Sigla UFRN ÍNDICE DE QUALIDADE DAS ÁGUAS DA LAGOA DE BAIXO 3 INTRODUÇÃO Na indústria, de modo geral, a água pode ser matéria prima que se junta às outras para criar produtos acabados, ou ser utilizada como meio de transporte, como agente de limpeza, em sistema de refrigeração, como fonte de vapor e produção de energia. Atualmente, os poluentes industriais que mais preocupam são os orgânicos, especialmente os sintéticos e os mais pesados. A poluição por matérias orgânicas vem crescendo muito, principalmente a partir do fim da segunda guerra mundial, com a epansão acelerada da indústria petroquímica. (Braile, 1979) A poluição provocada pela indústria petroquímica não pode ser medida em termos de níveis quantitativos de contaminantes específicos, mas por métodos genéricos de caracterização. Na indústria petroquímica, as informações disponíveis são muito escassas e imprecisas. De acordo com Branco et al (1991), os critérios de qualidade da água especificam concentrações e limites de alguns parâmetros que interferem na manutenção do ecossistema aquático e na proteção da saúde humana. Alguns parâmetros podem apresentar mais de um critério de controle, dependendo do uso e das condições naturais da água, como, por eemplo, da dureza, alcalinidade e ph da água, se o uso vai ser para consumo humano, se haverá consumo humano da parte da biota ou se o curso d água será utilizado para recreação ou ainda para utilização em processos industriais. O controle da poluição de águas residuárias da indústria petroquímica, depende dos processos industriais geradores do efluente, dos métodos disponíveis para projetar os tratamentos necessários e, finalmente, do impacto dos resíduos após o tratamento no meio ambiente. (Braile, 1979). A água é muito usada industrialmente em sistema de refrigeração ou de geração de vapor. Nesses sistemas seu emprego é importante e freqüente, consequentemente devem ser consideradas as possibilidades de corrosão dos equipamentos, como trocadores ou permutadores de calor, e caldeiras, nos quais se processam as trocas térmicas. Vicente Gentil(1982). Dentro deste conteto, a determinação de índices que possibilitem a classificação adequada da água quanto ao aspecto corrosivo, agressivo e a multiplicidade de espécies aquáticas é uma importante informação quando se pretende a sua reutilização para uso na industria. O estudo está sendo realizado na Lagoa de Baio, que recebe parte dos efluentes da estação de tratamento de esgotos (ETE ) do Pólo Industrial de Guamaré, com a coleta de água de 20 estações, em duas profundidades, que serão analisadas no laboratório para a determinação dos parâmetros que possibilitarão a determinação dos índices de Larson, Langelier e Margalef. Os índices Larson e Langelier são usados para determinar a agressividade natural de uma água; o de Margalef, avalia a produtividade aquática e as chances de eutrofização de um corpo d água. Os parâmetros são determinados de acordo com o Standard Methods for the Eamination of Water and Wastewater.

2 4 OBJETIVO O objetivo geral do presente projeto é realizar um diagnóstico das condições ambientais da Lagoa de Baio, corpo lêntico utilizado como receptor para disposição final de parte dos efluentes tratados provenientes do pólo petroquímico de Guamaré, com ênfase nos índices de Larson, Langelier e de Margalef. O primeiro é utilizado para verificar a corrosividade potencial de águas, o segundo avalia a tendência de precipitação ou dissolução de carbonato de cálcio em águas, o terceiro avalia a produtividade aquática e as chances de eutrofização de um corpo de água. Com estas informações, pode-se subsidiar possíveis medidas mitigadoras a serem adotadas com vistas à recuperação da lagoa e do próprio meio ambiente. 5 RELEVÂNCIA DO TEMA Em virtude do corpo d água em estudo localizar-se numa região onde a escassez de água assume grande proporções, é da maior importância a determinação de índices que permitam saber que uso poderemos dar às águas ali acumuladas; este corpo, recebe parte das águas provenientes dos poços produtores de petróleo da região. Nesse conteto, a determinação dos índices de Larson, Langelier e de Margalef possibilitam a classificação adequada da água quanto aos aspectos agressivos da água e as chances de eutrofização do corpo d água, possibilitando o planejamento de sua reutilização na indústria, sem contar com as vantagens, do ponto de vista ambiental, decorrentes das medidas que visam a preservação do mencionado corpo d água. 6 METODOLOGIA A metodologia para coleta das amostras e análises dos parâmetros será a preconizada pelo Standard Methods for the Eamination of Water and Wastewater 19 th Edition Os índices de Larson, Langelier e Margalef são determinados a partir de modelos matemáticos que correlacionam parâmetros físico-químicos. 7 ETAPAS Revisão bibliográfica; Determinação das estações de coletas; Coletas e análises para determinação dos parâmetros; Tratamento dos dados e determinação dos índices de Larson, Langelier e Margalef; Interpretação dos resultados e elaboração da monografia. 8 CRONOGRAMA DE TRABALHO ATIVIDADES 1º TRI 2º TRI 3º TRI 4º TRI 5º TRI 6º TRI 7º TRI 8º TRI Pesquisa Bibliográfica Det. Dos Pontos de Coleta Implantação da Metodologia de Amostragem Amostragem Análise de Laboratório Tratamento dos dados Determinação do I.L.,I.S.,I.M. Interpretação dos Resultados Elaboração de Monografia

3 9 DISCIPLINAS DA ESPECIALIZAÇÃO DEQ375 Seminários de Petróleo e Gás Natural DEQ309 Termodinâmica de Processos DEQ326 Engenharia do Meio Ambiente DEQ376 Introdução a Engenharia de Petróleo DEQ370 Refino de Petróleo e Petroquímica DEQ377 Sistema de Combustão a Gás Natural 10 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Para se usar águas na geração de vapor e refrigeração é necessário se conhecer alguns parâmetros que identificam problemas normalmente encontrados em sistemas de água de resfriamento, tais como: corrosão, incrustação ou depósitos e crescimento microbiano. Estes podem reduzir a eficiência operacional e aumentar os custos de manutenção industrial. Os Índices de Larson e de Langelier são usados para determinar a agressividade natural de uma água, já o Índice de Margalef, avalia a produtividade aquática e as chances de eutrofização de um corpo d água. O índice de Larson ( I.L. ) é utilizado para verificação da corrosividade potencial de águas, na faia de ph entre 7 e 8, e sob condições aeróbias. Águas com I. L. em torno de 0,1 não tem tendências corrosivas. Este índice é calculado pela formula: mg / L.L. = mg / L ( Cl SO ) I 4 ( Alcalinidade Total) Assim sendo, deve-se determinar cloretos, sulfatos e alcalinidade total para se determinar o I. L.. O índice de Langelier, também conhecido como índice de saturação ( I. S. ), é utilizado para avaliar a tendência de precipitação ou dissolução de carbonato de cálcio em água sob tratamento. Águas agressivas dissolverão o carbonato de cálcio na faia de ph entre 6,5 e 9,5. Este índice é calculado por: Onde: ph = ph natural da água; phs = ph na saturação. I.S. ph - phs = (02) O I. S. também pode ser calculado pela fórmula: ' ' ( pk - pk s) + pca p( Alcalinida detotal) (01) I.S. = ph (03) Onde: ( pk 2 pk s ) = constantes empíricas, tabeladas em função da força iônica e da temperatura; pca = - log[ca] ( mg / L ); p(alcalinidade Total ) = - log[alcalinidade Total] ( mg / L ). Se I. S. for maior que zero, haverá precipitação do carbonato de cálcio e a água será incrustante, se apresentar valores menores que zero, haverá dissolução do carbonato, indicando água agressiva. ÍNDICE DE MARGALEF Na avaliação da produtividade aquática, os íons nitratos e fosfatos são normalmente os nutrientes limitantes. Outros fatores também interferem, tais como: a turbidez, os sólidos suspensos, a cor, a profundidade trofogênica e o coeficiente de etinção de luz. A tabela abaio mostra a classificação de ambientes aquáticos em relação a produtividade

4 Tabela 01 - Classificação de ambientes aquáticos de acordo com a produtividade Produtividade Nitrato ( mg / l ) Fosfato (mg / l ) Muito Baia 0,2 0,005 Moderadamente Baia 0,2 0,4 0,005 0,010 Moderadamente Alta 0,3 0,65 0,010 0,030 Alta 0,5 1,5 0,030 0,100 Muito Alta 1,5 0,100 FONTE: Branco et al (1991) A equação abaio apresenta a correlação entre índice de diversidade fitoplantônica de Margalef ( I. M. ), a vazão e constituintes químicos: sólidos em suspensão (SS), condutividade ( COND), Demanda Bioquímica de Oigênio ( DBO ), Demanda Química de Oigênio ( DQO ), nitratos mais nitritos ( NO ) e fosfatos ( PO4 ). I.M. = 0,9485-0,1134 * SS + 0,0687 * COND - 3,15 * NO + 8,96 * PO 4-0,064 * Q - 0,2684 * DBO + 0,0678 * DQO 3 ( m s) - (03) R = 0,8882 n = 12 dados O índice de diversidade de espécies de Margalef varia entre 0 e 10. Sendo 10 um valor teórico. 11 OUTRAS OBSERVAÇÕES PERTINENTES Referência Bibliográfica BRANCO, S. M.; CLEARY, R. W.; COIMBRA, R. M.; EIGER, S.; LUCA, S. J.; NOGUEIRA, V. P. Q.; PORTO, M. F. A. Hidrologia ambiental. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, V. 3. DICALLO, R. and Albertson, O. E. (1961). Volatile Ácids B/ Direct Tritation. Journal W. P. C. F., V. 33 / SILVA, M. O. S. A. Análises físico químicas para controle de estações de tratamento de esgotos. São Paulo. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) APHA (1995) American Public Health Association. Standard Methods For Eaminacion Of Water And Wasterwater 19th ed, Washigton, D.C. BRAILE, P. M.(1979). Manual de tratamento de águas residuárias. São Paulo, CETESB, VICENTE GENTIL(1982). Corrosão. Rio de Janeiro. Editora Guanabara Dois. Segunda edição

5 Local Natal Data 29 / 08 / 2002

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