A nota de aplicação da Microtrac apresenta uma avaliação da estabilidade de asfaltenos em cinco amostras de petróleo bruto utilizando o TURBISCAN LAB. As amostras foram preparadas conforme o procedimento descrito na ASTM D7061, permitindo comparar os resultados obtidos pelo equipamento com o Número de Separabilidade (SN) utilizado como referência pelo método.
Os resultados permitiram classificar as amostras conforme sua reserva de estabilidade e apresentaram boa correlação com os valores de Número de Separabilidade. Além da classificação das amostras, a análise indicou que o TURBISCAN LAB é capaz de detectar, acompanhar e quantificar a desestabilização dos asfaltenos antes que a separação de fases se torne visualmente evidente.
A amostra menos estável apresentou variação de transmissão de 63,6% e Número de Separabilidade de 17,7, enquanto as amostras mais estáveis registraram variações próximas de 31% e valores de SN entre 14,0 e 14,3.
Como esses fenômenos podem começar antes da formação de depósitos visíveis, o monitoramento óptico da amostra ajuda a identificar riscos de instabilidade ainda em seus estágios iniciais.
Neste artigo, você verá:
- o que são asfaltenos e por que sua estabilidade é importante;
- como funciona o ensaio baseado na ASTM D7061;
- o que representa o Número de Separabilidade;
- como o TURBISCAN LAB monitora transmissão e retroespalhamento;
- como interpretar os resultados obtidos nas cinco amostras;
- quais são as aplicações da análise na indústria de petróleo.
Por que a estabilidade dos asfaltenos é importante?
Os asfaltenos são uma das frações mais pesadas e complexas do petróleo e, em condições normais, permanecem dispersos na fase líquida. Alterações na composição, temperatura, pressão ou na mistura entre diferentes petróleos podem reduzir essa estabilidade, favorecendo a formação de agregados, a floculação e a precipitação dessas partículas.
Quando esse processo ocorre, podem surgir problemas como formação de borras, incrustações, obstrução de tubulações e incompatibilidade entre diferentes correntes de petróleo.
Por isso, monitorar a estabilidade dos asfaltenos é uma prática importante para prevenir falhas operacionais, avaliar misturas e apoiar o controle de qualidade em processos de produção, transporte, armazenamento e refino.
Detectar a instabilidade dos asfaltenos antes da formação de depósitos visíveis permite tomar decisões preventivas e reduzir riscos operacionais ao longo da cadeia de petróleo e gás.
O que é a ASTM D7061?
A ASTM D7061 é um método utilizado para avaliar a estabilidade de óleos combustíveis pesados e petróleos contendo asfaltenos. O ensaio se baseia na desestabilização controlada da amostra por meio da adição de n-heptano.
O n-heptano reduz a capacidade do meio líquido de manter os asfaltenos dispersos. Com isso, as partículas começam a flocular e, dependendo da estabilidade da amostra, podem precipitar e sedimentar.
| Característica | Descrição |
|---|---|
| Objetivo | Avaliar a reserva de estabilidade da amostra |
| Agente de desestabilização | n-heptano |
| Princípio de análise | Monitoramento da transmissão óptica |
| Tempo de ensaio | 15 minutos |
| Resultado | Número de Separabilidade, também chamado de Separability Number ou SN |
O que é o Número de Separabilidade?
O Número de Separabilidade, identificado pela sigla SN, é um valor utilizado para representar a tendência de uma amostra apresentar floculação e separação de fases.
De maneira geral, quanto maior o SN, menor é a reserva de estabilidade do petróleo. Valores menores indicam que os asfaltenos permaneceram mais estáveis durante o período de análise.
| Resultado de SN | Reserva de estabilidade | Interpretação |
|---|---|---|
| Baixo | Alta | Menor tendência à floculação e à separação |
| Alto | Baixa | Maior tendência à floculação e à separação |
Um Número de Separabilidade elevado indica baixa estabilidade: a amostra apresenta maior tendência à floculação, precipitação e separação de fases.
Como funciona a análise da estabilidade de asfaltenos?
O procedimento experimental apresentado na nota de aplicação foi realizado com cinco amostras de petróleo bruto. A preparação seguiu as recomendações da ASTM D7061.
O ensaio foi realizado nas seguintes etapas:
- diluição do petróleo bruto em tolueno;
- adição de n-heptano para provocar a desestabilização dos asfaltenos;
- transferência rápida da mistura para a célula de medição;
- início imediato do monitoramento óptico;
- registro dos sinais de transmissão e retroespalhamento ao longo da altura da amostra;
- repetição das leituras a cada minuto durante 15 minutos.
Foram utilizados 7 mL de amostra no TURBISCAN CLASSIC OIL SERIES e 25 mL nos frascos do TURBISCAN LAB.
Como o TURBISCAN LAB detecta a desestabilização?
A transmissão corresponde à quantidade de luz que atravessa a amostra e alcança o detector. O retroespalhamento representa a parcela da luz desviada pelas partículas e direcionada de volta ao sistema óptico.
Alterações nesses sinais ao longo da altura e do tempo permitem identificar fenômenos como:
- floculação;
- agregação;
- sedimentação;
- migração de partículas;
- clarificação da fase contínua;
- formação de depósitos no fundo do recipiente.
O diferencial da análise está em acompanhar a amostra ao longo do tempo e da altura, permitindo identificar onde a instabilidade começa e como ela evolui.
Perfis de transmissão e retroespalhamento
Na amostra denominada Petróleo Bruto 4, os perfis de transmissão e retroespalhamento foram registrados durante os 15 minutos do ensaio.
O primeiro perfil de medição é apresentado em azul e o perfil final em vermelho. A comparação entre as curvas permite visualizar as alterações ocorridas durante a análise.
O perfil apresentou aumento da transmissão na região intermediária da amostra e aumento do retroespalhamento na parte inferior do frasco.
Essas alterações indicam que os asfaltenos começaram a formar flocos e migraram para o fundo do recipiente. A região intermediária ficou progressivamente mais clara, aumentando a passagem da luz, enquanto o acúmulo de material na parte inferior elevou o sinal de retroespalhamento.
O aumento da transmissão no centro e do retroespalhamento no fundo evidencia a floculação seguida pela precipitação dos asfaltenos.
Como a floculação afeta o sinal de transmissão?
Além de visualizar os perfis completos, o software permite selecionar uma região específica da amostra e acompanhar a evolução do sinal em função do tempo.
Na nota de aplicação, foi analisada a variação da transmissão entre 15 e 45 mm de altura. Essa região representa a parte intermediária do frasco, onde a clarificação provocada pela precipitação pode ser monitorada.
Quanto maior o aumento da transmissão ao longo do ensaio, maior foi a intensidade da floculação e da precipitação dos asfaltenos.
Isso ocorre porque, à medida que os agregados se formam e sedimentam, a região intermediária da amostra apresenta menor concentração de partículas suspensas. Com menos partículas dispersando e absorvendo a luz, a transmissão aumenta.
Comparação entre as cinco amostras de petróleo
As curvas de transmissão permitiram classificar as cinco amostras de acordo com sua estabilidade.
A amostra Petróleo Bruto 2 apresentou a maior evolução da transmissão e, portanto, foi considerada a menos estável. As amostras Petróleo Bruto 1 e Petróleo Bruto 4 apresentaram as menores alterações e foram classificadas como as mais estáveis.
| Classificação de estabilidade | Amostra | Comportamento observado |
|---|---|---|
| Maior estabilidade | Petróleo Bruto 1 | Baixa evolução da transmissão |
| Maior estabilidade | Petróleo Bruto 4 | Baixa evolução da transmissão |
| Estabilidade intermediária | Petróleo Bruto 3 | Alteração moderada da transmissão |
| Estabilidade intermediária | Petróleo Bruto 5 | Alteração mais pronunciada da transmissão |
| Menor estabilidade | Petróleo Bruto 2 | Maior aumento da transmissão |
Comparação com o Número de Separabilidade da ASTM D7061
Os resultados obtidos com o TURBISCAN LAB foram comparados aos valores de Número de Separabilidade medidos com o TURBISCAN CLASSIC OIL SERIES.
A classificação das amostras com base na variação da transmissão foi consistente com a classificação obtida pelo SN.
| Amostra | Variação da transmissão após 15 minutos | Número de Separabilidade |
|---|---|---|
| Petróleo Bruto 1 | 31,1% | 14,0 |
| Petróleo Bruto 4 | 31,3% | 14,3 |
| Petróleo Bruto 3 | 33,3% | 14,7 |
| Petróleo Bruto 5 | 38,3% | 14,9 |
| Petróleo Bruto 2 | 63,6% | 17,7 |
A amostra Petróleo Bruto 2 apresentou a maior variação de transmissão, com 63,6%, e também o maior SN, com valor de 17,7. Isso confirma sua menor reserva de estabilidade.
Por outro lado, as amostras Petróleo Bruto 1 e Petróleo Bruto 4 apresentaram os menores valores de variação da transmissão e os menores valores de SN, indicando maior estabilidade.
Quanto maior a variação da transmissão após 15 minutos, maior foi o Número de Separabilidade e menor a estabilidade da amostra.
O que os resultados demonstram?
Os resultados mostram que o TURBISCAN LAB pode diferenciar amostras de petróleo bruto de acordo com sua estabilidade de asfaltenos.
A correlação entre a variação da transmissão e o Número de Separabilidade indica que o equipamento acompanha a mesma tendência de classificação proposta pela ASTM D7061.
Além de classificar as amostras, a medição permite observar a cinética da desestabilização. Isso significa que o usuário não recebe apenas um valor final, mas também acompanha como a floculação, a precipitação e a sedimentação evoluem durante o ensaio.
Vantagens do TURBISCAN LAB para análise de petróleo
O TURBISCAN LAB utiliza uma tecnologia de varredura óptica capaz de analisar fenômenos de instabilidade sem diluir, retirar ou manipular a amostra durante a medição.
Entre as principais vantagens para a análise de estabilidade de asfaltenos estão:
- monitoramento de toda a altura da amostra;
- registro simultâneo de transmissão e retroespalhamento;
- identificação de floculação, precipitação e sedimentação;
- detecção de alterações antes da separação visual;
- acompanhamento da cinética de desestabilização;
- comparação objetiva entre diferentes amostras;
- resultados correlacionados ao Número de Separabilidade;
- realização do ensaio em 15 minutos;
- maior sensibilidade para alterações iniciais.
Mais do que indicar se uma amostra é estável ou instável, o TURBISCAN LAB mostra quando, onde e com que intensidade a desestabilização ocorre.
Aplicações na indústria de petróleo e combustíveis
A avaliação da estabilidade de asfaltenos pode ser utilizada em atividades de pesquisa, desenvolvimento, controle de qualidade e acompanhamento de processos.
Entre as principais aplicações estão:
- avaliação de petróleo bruto;
- análise de óleos combustíveis pesados;
- estudos de compatibilidade entre diferentes petróleos;
- seleção de proporções de mistura;
- avaliação do efeito de diluentes e aditivos;
- controle de qualidade antes do armazenamento;
- estudos de formação de borras;
- investigação de problemas de sedimentação;
- desenvolvimento de estratégias para prevenção de depósitos;
- comparação entre condições de processo.
Estabilidade de asfaltenos e compatibilidade de misturas
Dois petróleos podem apresentar comportamento estável quando analisados separadamente e, ainda assim, formar precipitados quando misturados.
Isso acontece porque a mistura altera o equilíbrio entre os componentes responsáveis por manter os asfaltenos dispersos. Um petróleo mais parafínico, por exemplo, pode reduzir a solubilidade dos asfaltenos presentes em outra corrente.
A análise instrumental permite testar diferentes proporções de mistura e identificar combinações com maior risco de floculação.
Avaliar a compatibilidade antes da mistura em escala industrial ajuda a reduzir o risco de formação de borras em tanques, tubulações e equipamentos.
Conclusão
A avaliação da estabilidade de asfaltenos é uma etapa importante para reduzir riscos operacionais associados à formação de borras, precipitados e depósitos em sistemas de produção, transporte, armazenamento e refino de petróleo.
Como demonstrado na nota de aplicação, o TURBISCAN LAB permite detectar e acompanhar a desestabilização dos asfaltenos antes que ela se torne visualmente evidente, apresentando boa correlação com o Número de Separabilidade (SN) da ASTM D7061 e fornecendo informações que auxiliam na comparação de amostras, na avaliação de misturas de petróleos, no estudo de aditivos e na prevenção da formação de depósitos em atividades de pesquisa, desenvolvimento e controle de qualidade.
Análise de Estabilidade de Asfaltenos com a Dafratec
A Dafratec representa no Brasil a Microtrac, fabricante da linha TURBISCAN, referência mundial em análise de estabilidade de dispersões, emulsões, suspensões e outros sistemas complexos. As soluções utilizam varredura óptica para detectar fenômenos como floculação, sedimentação, creme, coalescência e separação de fases antes que sejam perceptíveis visualmente, contribuindo para atividades de pesquisa, desenvolvimento, controle de qualidade e otimização de processos industriais.
Além do fornecimento dos equipamentos, a Dafratec oferece suporte técnico especializado, treinamento e consultoria para auxiliar laboratórios e indústrias na seleção da tecnologia mais adequada para cada aplicação.
TURBISCAN TOWER: Analisador de Estabilidade Multiamostras
O TURBISCAN TOWER permite analisar até seis amostras em posições independentes, com controle de temperatura e monitoramento da estabilidade de emulsões, suspensões e dispersões. A solução é indicada para estudos comparativos, desenvolvimento de formulações e rotinas que exigem maior produtividade.
Saiba mais sobre o TURBISCAN TOWER
TURBISCAN LAB: Analisador de Estabilidade com Controle de Temperatura
O TURBISCAN LAB realiza medições precisas e sem diluição em emulsões, suspensões e espumas. O equipamento acompanha fenômenos como floculação, sedimentação, creme e separação de fases, apoiando atividades de pesquisa, desenvolvimento e controle de qualidade.
Saiba mais sobre o TURBISCAN LAB
TURBISCAN AGS: Análise Rápida da Estabilidade de Formulações
O TURBISCAN AGS foi desenvolvido para acelerar a análise de estabilidade e a comparação entre formulações. A tecnologia permite identificar alterações em dispersões com rapidez e sensibilidade, contribuindo para reduzir o tempo necessário em estudos de desenvolvimento e controle de qualidade.
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TURBISCAN DNS: Analisador de Estabilidade e Dispersibilidade Multiamostras
O TURBISCAN DNS permite avaliar simultaneamente a estabilidade e a dispersibilidade de diferentes amostras. A solução é indicada para aplicações industriais e laboratoriais que exigem comparação objetiva entre formulações, acompanhamento de alterações físicas e maior eficiência nas rotinas de análise.
Saiba mais sobre o TURBISCAN DNS
TURBISCAN TRILAB: Análise de Estabilidade Coloidal e Macroscópica
O TURBISCAN TRILAB realiza análises de estabilidade coloidal e macroscópica em até três amostras simultaneamente. O equipamento combina produtividade e precisão para acompanhar emulsões, suspensões e dispersões durante estudos de formulação e controle de qualidade.
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