17 de janeiro de 2024 Software estima propriedades avançadas de combustíveis e dispensa testes complexos
Basta inserir propriedades básicas do petróleo e seus derivados em uma planilha eletrônica para o CALCPROC, Programa de Computador desenvolvido por pesquisadores da Unicamp e da Petrobras, apontar com precisão propriedades mais avançadas, dispensando análises demoradas
Texto: Christian Marra – Inova Unicamp | Foto: Pedro Amatuzzi – Inova Unicamp
Realizar ensaios experimentais para determinar a octanagem da gasolina ou o número de cetano do diesel, por exemplo, é algo essencial para empresas que processam o petróleo ou distribuem os seus derivados. Contudo, essas medições são complexas e demoradas. Mas essas propriedades, entre muitas outras, podem ser obtidas de uma maneira mais simples com o CALCPROC, um Programa de Computador inicialmente desenvolvido por engenheiros da Petrobras e posteriormente aprimorado por pesquisadores da Faculdade de Engenharia Química (FEQ) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e do Centro de Estudos de Energia e Petróleo (Cepetro) da Unicamp.
Com o Programa de Computador, basta levantar propriedades básicas do petróleo e seus derivados, como por exemplo, sua densidade ou curva de destilação, medidas facilmente obtidas em laboratório, entre outras propriedades, e inseri-las em uma planilha eletrônica. Em seguida, o código do Programa de Computador gera, em tempo real, diversas propriedades avançadas desses produtos – como as citadas no início e muitas outras definidas em especificações da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) para cada tipo de combustível.
O CALCPROC é uma ferramenta para cálculos de previsão de propriedades físico-químicas do petróleo e dos seus derivados. O Programa de Computador pode ser usado por centros de pesquisas e empresas ligadas à cadeia de refino, produção e distribuição desses produtos para determinar as propriedades dos combustíveis com os quais trabalham, efetuando o seu controle de qualidade e aferindo os seus requisitos ambientais e legais. Hoje, ele se encontra em pleno uso em vários setores da Petrobras, que deseja disseminar a ferramenta para outras instituições e empresas.
Com o CALCPROC, é rápida e eficaz a tarefa de determinar as propriedades complexas do petróleo, com o uso de propriedades ou parâmetros simples e facilmente disponíveis. Por apresentar uma interface amigável com o Excel, basta inserir os dados básicos na planilha eletrônica, manualmente ou exportados de outra fonte, e o Programa de Computador faz todas as estimativas. Sua utilização é intuitiva.
Da Petrobras para os laboratórios da Unicamp
Desde a década de 2000 os engenheiros da Petrobras debruçavam-se sobre a questão de como obter propriedades complexas do petróleo e seus derivados de forma rápida. E assim iniciaram, na época, o desenvolvimento de um Programa de Computador que usava dados mais simples de serem obtidos para estimar propriedades físico-químicas mais avançadas.
Nesse início, o Programa de Computador era usado pela empresa nos cursos internos de treinamento de novos engenheiros. Em seguida, os próprios engenheiros da empresa começaram a desenvolver os códigos para serem aplicados em cálculos industriais. Assim o Programa de Computador ganhou atualizações e melhorias, mas ainda faltava um nível de pesquisa científica mais avançado para ampliar o potencial da ferramenta.
“A Unicamp foi então procurada para expandir o seu desenvolvimento”, afirma o professor Leonardo Vasconcelos Fregolente, docente da FEQ Unicamp e ex-engenheiro da Petrobras. “O software precisava ficar mais robusto. Para se ter uma ideia, ele possuía cerca de 120 correlações de predição na época. Com o desenvolvimento na Unicamp, ele passou a ter pelo menos outros 240 novos métodos. O salto foi elevado”, explica Fregolente. Mas os avanços não pararam por aí:
“Melhoramos a parte científica do software, inserimos muitas novas equações de avaliação e de previsão de propriedades, além de torná-lo mais amigável a novas versões do Excel, deixando-o plenamente utilizável pelos engenheiros de processos da Petrobras. A precisão dos modelos matemáticos foi refinada ao longo dos anos, e hoje é possível alcançar estimativas precisas e confiáveis”, comenta Fregolente.
Cálculos precisos e economia de recursos
A pesquisadora Shella Santos, que participou do projeto, também explica que foi feito um desenvolvimento mais profundo para tornar o CALCPROC confiável e embasado cientificamente. “Algumas propriedades foram testadas e novas correlações foram desenvolvidas através de dados experimentais da Petrobras e da literatura científica para compor o software. Além disso, adicionamos uma funcionalidade que indica ao usuário se o método escolhido está fora do limite de cálculo de acordo com os inputs adicionados. E os estudos mostraram que as correlações têm um potencial muito bom de previsão”, acrescenta Shella.
Com isso, além da vantagem de estimar propriedades físico-químicas dos produtos com alto nível de confiabilidade e dispensando ensaios complexos, outro benefício que o Programa de Computador proporciona é a obtenção de resultados em tempo real. Isso é necessário pois as propriedades dos produtos variam conforme as condições operacionais dos processos industriais, como explica Fregolente:
“Por exemplo, o diesel e a gasolina são misturas de componentes produzidos dentro de uma refinaria, feitas online. Com o uso da ferramenta CALCPROC, é possível saber em tempo real e de forma precisa quanto de cada componente é preciso introduzir na mistura”, destaca Fregolente.
Foi adicionado também ao Programa de Computador o cálculo de estimativa de eficiência energética pelo método indireto (método das perdas). Por fim, de forma resumida, o CALCPROC apresenta os seguintes recursos e funcionalidades:
- Mais de 400 métodos de predição de propriedades;
- Cálculo de prioridades de misturas;
- Conversão de curvas de destilação e conversão de unidades;
- Cálculo de eficiência de fornos;
- Interface e instalação intuitiva no Excel para diversas versões;
- Disponibilidade da base de informações técnicas e referências dos métodos científicos que compõem o Programa de Computador no manual do usuário;
- Entre outras.
O CALCPROC é um Programa de Computador de titularidade da Petrobras e da Unicamp. Hoje, o Programa de Computador é aplicado em vários setores técnicos da empresa. Vale ressaltar que o CALCPROC pode ser usado não somente em refinarias, mas também por empresas produtoras e distribuidoras de combustíveis.
Segundo Fregolente, “a Petrobras tem interesse em gerar conhecimento e fazer com que o software esteja disponível para qualquer empresa que atua na cadeia de manuseio de petróleo e derivados, incluindo quem realiza controles de qualidade. Ele atingiu um nível de confiabilidade que hoje lhe permite ser oferecido a qualquer interessado do mercado”, finaliza.
Empresas e instituições públicas ou privadas interessadas no CALCPROC podem entrar em contato diretamente com a Agência de Inovação da Unicamp (Inova Unicamp) para licenciamento do Programa de Computador através do formulário de conexão com empresas. O contato com a Universidade possibilita o acesso a tecnologias de ponta e a transferência de tecnologias reduz riscos associados ao desenvolvimento de novos produtos e processos inovadores.