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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41417| Título: | Proposta de substituição do etilenoglicol em bombas de unidades recuperadoras de vapor: estudo de caso em uma base de distribuição de combustíveis |
| Título(s) alternativo(s): | Ethylene glycol substitution proposal for vapor recovery unit pumps: a case study in a fuel distribution terminal |
| Autor(es): | Costa, Mayara Poletto da |
| Orientador(es): | Marin, Pricila |
| Palavras-chave: | Combustíveis Vapores Dinâmica dos fluidos Análise térmica Fuel Vapors Fluid dynamics Thermal analysis |
| Data do documento: | 8-Jul-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | COSTA, Mayara Poletto da. Proposta de substituição do etilenoglicol em bombas de unidades recuperadoras de vapor: estudo de caso em uma base de distribuição de combustíveis. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2026. |
| Resumo: | Este trabalho propõe uma análise comparativa de fluidos com potencial para substituir o etilenoglicol em sistemas de resfriamento de bombas de vácuo de anel líquido, aplicadas em Unidades Recuperadoras de Vapores (URVs), buscando reduzir riscos operacionais, limitações logísticas e impactos associados ao uso desse fluido. Inicialmente, foi realizada uma contextualização do funcionamento das URVs em bases de distribuição de combustíveis, destacando sua importância no controle de emissões de compostos orgânicos voláteis (COVs) e o papel do fluido de operação no desempenho da bomba de vácuo. Em seguida, foram levantadas as principais propriedades físico-químicas do etilenoglicol relevantes para essa aplicação, bem como suas limitações relacionadas à toxicidade, às restrições regulatórias e dificuldades de aquisição. A partir desse levantamento, foram definidos critérios técnicos para seleção de possíveis substitutos, considerando propriedades termofísicas, desempenho térmico, estabilidade operacional, compatibilidade química com hidrocarbonetos e comportamento em sistemas de vácuo. Com base nesses critérios, foram selecionados o propilenoglicol e o glicerol, pertencentes à classe dos álcoois orgânicos, para comparação com o etilenoglicol. As propriedades das misturas desses compostos com água, em diferentes concentrações, foram obtidas por meio do software SecCool, permitindo a análise comparativa de parâmetros como massa específica, calor específico, condutividade térmica e pontos de fusão e ebulição. Os resultados indicaram que o propilenoglicol apresenta comportamento semelhante ao etilenoglicol na maior parte das propriedades avaliadas, destacando-se pelos maiores valores de calor específico, pela baixa toxicidade e pela elevada segurança de utilização. O glicerol, por sua vez, apresentou limitações associadas à maior massa específica, menor condutividade térmica e menor capacidade de reduzir a temperatura de fusão das soluções, características que restringem sua aplicação como fluido de troca de calor nas condições estudadas. Adicionalmente, foi realizada uma análise comparativa dos aspectos ambientais, econômicos e de segurança entre etilenoglicol e propilenoglicol. Embora o etilenoglicol apresente menor custo de aquisição e menor impacto ambiental em sua produção, o propilenoglicol se destaca por sua menor toxicidade, maior segurança operacional e facilidade de obtenção. Considerando o conjunto das propriedades avaliadas e as condições de operação das URVs, conclui-se que o propilenoglicol se apresenta como uma alternativa tecnicamente viável para substituição do etilenoglicol no sistema de resfriamento das bombas de vácuo de anel líquido, desde que sua aplicação seja validada experimentalmente. Recomenda-se, portanto, a realização de testes em escala de bancada e piloto para avaliar o desempenho do fluido em condições reais de operação, permitindo uma análise integrada dos aspectos técnicos, econômicos e de segurança do sistema. |
| Abstract: | This study proposes a comparative analysis of fluids with the potential to replace ethylene glycol in cooling systems for liquid ring vacuum pumps used in Vapor Recovery Units (VRUs), aiming to reduce operational risks, logistical constraints, and impacts associated with the use of this fluid. Initially, an overview of the operating principles of VRUs at fuel distribution terminals was presented, highlighting their importance in controlling volatile organic compound (VOC) emissions and the role of the operating fluid in the performance of the vacuum pump. Subsequently, the main physicochemical properties of ethylene glycol relevant to this application were examined, as well as its limitations related to toxicity, regulatory restrictions, and procurement difficulties. Based on this assessment, technical criteria were established for selecting potential substitutes, considering thermophysical properties, thermal performance, operational stability, chemical compatibility with hydrocarbons, and behavior under vacuum system conditions. According to these criteria, propylene glycol and glycerol, both belonging to the class of organic alcohols, were selected for comparison with ethylene glycol. The properties of aqueous solutions of these compounds at different concentrations were obtained using the SecCool software, allowing a comparative evaluation of parameters such as density, specific heat capacity, thermal conductivity, and freezing and boiling points. The results indicated that propylene glycol exhibits behavior similar to that of ethylene glycol for most of the properties evaluated, standing out due to its higher specific heat capacity values, low toxicity, and high level of operational safety. Glycerol, in turn, presented limitations associated with higher density, lower thermal conductivity, and a reduced ability to lower the freezing point of solutions, characteristics that restrict its application as a heat-transfer fluid under the conditions studied. Additionally, a comparative assessment of the environmental, economic, and safety aspects of ethylene glycol and propylene glycol was conducted. Although ethylene glycol has a lower acquisition cost and a smaller environmental impact during its production, propylene glycol is distinguished by its lower toxicity, greater operational safety, and easier availability. Considering the set of properties evaluated and the operating conditions of the VRUs, it is concluded that propylene glycol represents a technically viable alternative for replacing ethylene glycol in the cooling system of liquid ring vacuum pumps, provided that its application is experimentally validated. Therefore, bench-scale and pilot-scale tests are recommended to assess the fluid’s performance under real operating conditions, enabling an integrated evaluation of the system’s technical, economic, and safety aspects. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41417 |
| Aparece nas coleções: | LD - Engenharia Química |
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