Noções de Combustão

Noes de combusto1- INTRODUOA combusto o processo de reaes qumicas que se produzem durante a oxidao completa ou parcial do carbono, do hidrognio e do enxofre contidos em um combustvel. A anlise destas reaes feita atravs de Balano de Massas e de Balano Trmico.No Balano de Massas est em considerao a quantidade de ar empregada para a combusto, sendo a referncia a quantidade mnima exata para reagir completamente o combustvel, chamada estequiomtrica.No Balano Trmico so analisadas as quantidades de calor liberadas, a temperatura da combusto e a quantidade de calor perdido na exausto.So caractersticas importantes da combusto a composio do combustvel e sua temperatura, a presso em que ocorre, seu estado e o formato da cmara de combusto. Estes determinam a forma com que ocorrer o processo, se por detonao ou por deflagrao.

2- COMBUSTO2.1- Definio a reao qumica do oxignio com materiais combustveis em cujo processo se apresentam luz e rpida produo de calor. A diferena entre a reao qumica de oxidao clssica (ferrugem, zinabre, alumina, etc.) e a de combusto a velocidade com que esta ltima ocorre, independente da quantidade de calor liberado.2.2- Combusto Estequiomtrica a reao de oxidao terica que determina a quantidade exata de molculas de oxignio necessrias para efetuar a completa oxidao de um combustvel;

2.3- Combusto Completa a reao de combusto em que todos os elementos oxidveis constituintes do combustvel se combinam com o oxignio, particularmente o carbono e o hidrognio(H), que se convertem integralmente em dixido de carbono(CO2) e gua(H2O) independentemente da existncia de excesso de oxignio(O2) para a reao;2.4- Combusto Incompleta ou ParcialNesta reao aparecem produtos intermedirios da combusto, especialmente o monxido de carbono(CO) e o hidrognio(H2), resultado da oxidao incompleta dos elementos do combustvel. Ela pode ser induzida pela limitao na quantidade de oxignio oferecido para a reao, pelo resfriamento ou sopragem da chama;2.5- Relao Ar/Combustvel uma relao entre a quantidade de ar e a quantidade de combustvel utilizadas na reao de combusto. Para combustveis slidos e lquidos a relao entre as massas, para combustveis gasosos a relao calculada entre os volumes envolvidos;2.6- Ar TericoAs reaes de combusto so normalmente realizadas com o oxignio(O2) contido no ar atmosfrico. A composio do ar atmosfrico , aproximadamente, 21 % de oxignio(O2) e 79 % de nitrognio(N2). O ar terico a quantidade de ar atmosfrico que fornece a quantidade exata de molculas de oxignio necessrias para efetuar a combusto estequiomtrica;2.7- Combusto Perfeita a combusto que, realizada com a quantidade de ar terico ou de oxignio(O2) estequiomtrico, resulta numa combusto completa. Por diversos motivos, entre eles as caractersticas reais das reaes qumicas entre os elementos ou as condies tcnicas dos equipamentos, esta reao nunca se realiza na prtica;2.8- Excesso de ArPara reduzir ao mnimo a presena dos produtos intermedirios em uma combusto, tais como monxido de carbono(CO) e hidrognio(H2), aplica-se uma quantidade de ar superior ao ar terico, chamada ar real(AR), para que a abundncia de oxignio(O2) proporcione uma reao prxima da Combusto Perfeita. A diferena entre o ar terico e o ar real chamada de Excesso de Ar e apresentada como uma relao percentual;2.9- Combusto Real a reao que ocorre na prtica nos equipamentos combustores com maior ou menor excesso de ar e com a presena de alguma quantidade mnima de produtos intermedirios da combusto;

3- COMBUSTVEIS GASOSOSPropriedades de Diversos Gases( 15 C e 1 atm)

a temperatura de 0 C e 1 atm;b Ar Terico;c Ver tabela a seguir;Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDE

3.1- Tipos de Combusto de Combustveis Gasosos3.1.1- AtmosfricaProcesso de combusto utilizado na maior parte dos queimadores de uso comum, consiste em um sistema baixa presso de gs, at 35 mBar, em que a injeo do gs atravs de um venturi arrasta parte ou a totalidade do ar necessrio combusto;3.1.2- CatalticaProcesso de combusto utilizado para produzir uma superfcie emissora de radiao infravermelha de alta intensidade, consiste da queima do gs em presena de elementos catalisadores;3.1.3- Combusto Interna e ExplosoProcessos utilizados nos queimadores a jato e nos motores a jato ou a pisto, onde a combusto realizada e aps compresso do ar e injeo do gs a alta presso (at 20 bar). O motor a exploso utiliza uma mistura gs/ar e um sistema de ignio aps a compresso da mistura.3.2- Condies de Ignio3.2.1- Limites de InflamabilidadeUma mistura de gs inflamvel aquela em que a chama se propaga. A iniciao da chama realizada por uma fonte externa. Os limites de inflamabilidade de um combustvel gasoso definem a faixa de diluio mnima e mxima do gs em ar para que a combusto possa ocorrer. Abaixo do limite mnimo a mistura no queimar sem a presena contnua de uma fonte de calor externa. Acima do limite mximo a mistura o gs age como diluente e a chama no se propaga.3.2.1.1- Fatores que Influenciam os Limites de Inflamabilidadea). Temperatura da MisturaUma elevao da temperatura inicial da mistura gs combustvel ar amplia os limites de inflamabilidade, ou seja, o limite inferior se reduz e o limite superior se eleva, como pode ser visto na tabela a seguir;

Efeito da Temperatura Inicial do Gs sobre os Limites de Inflamabilidade de Alguns Gases

Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDE

b). Presso da MisturaO valores tabelados dos limites de inflamabilidade so obtidos para a presso atmosfrica. Prximo da presso atmosfrica os valores no variam de forma significativa. Em presses inferiores a atmosfrica a tendncia geral de contrao da faixa de inflamabilidade, com elevao do limite inferior e reduo do limite superior. Em presses superiores atmosfrica o limite inferior tende a permanecer estvel enquanto o limite superior apresenta um crescimento, como pode ser visto nos grficos abaixo;

Efeito da Presso sobre o Limite Superior deInflamabilidade da Mistura Ar Gs


3.2.2- Temperatura de Ignio ou de Inflamao a menor temperatura na qual o calor gerado pela combusto em velocidade superior ao calor dissipado para a vizinhana, dando mistura condies de se auto-propagar. Abaixo desta temperatura a combusto da mistura ar gs s ocorrer continuamente mediante o fornecimento ininterrupto de calor externo. A temperatura de ignio no uma propriedade fixa de um gs pois varia de forma significativa com parmetros como o excesso de ar, a taxa de diluio do gs na mistura, a concentrao de oxignio no ar de combusto, a composio do gs combustvel, a velocidade da mistura ar gs, presso da mistura, leis do escoamento dos fluidos, fontes de ignio e gradientes de temperatura.Apesar desta variabilidade, a temperatura de ignio um importante parmetro de medida da tendncia de um objeto quente provocar a ignio de uma mistura e portanto, base tcnica para consideraes de segurana.A temperatura de ignio de muitas substncias combustveis se reduz com o aumento da presso, o que representa um importante fator para a operao dos motores alternativos e turbinas a gs;

Comparao da Temperatura de Ignio de Vrios Gases em Ar e em Oxignio

Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDETemperatura de Ignio do Metano para Vrias Concentraes da Mistura Ar Gs e Riqueza de Oxignio do Ar

Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDETemperatura de Ignio com Relao Proporo de Etano no Gs Natural1

Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDETemperatura de Ignio com Relao Proporo do Gs Combustvel na Mistura Ar Gs2

* Gs Natural - 88,7% de Metano, 7,4% de Etano, 1,4% de Propano e 1% de Butano1,2 Determinados pelo mtodo dinmico em que a temperatura de ignio a menor temperatura na qual a mistura gs ar entra em auto-combusto ao ter contato com uma superfcie quente. No indicado para chamas ou centelhas.

Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDE3.2.3- Energia de Ignio ou Inflamao a energia mnima que deve ser fornecida por uma chama, centelha eltrica ou fonte de calor uma mistura combustvel para que esta possa atingir a temperatura de ignio em algum ponto e iniciar a propagao da combusto;3.2.4- Auto CombustoTambm chamada combusto espontnea, ocorre quando a temperatura de uma substncia se eleva at atingir a temperatura de ignio. Quando toda a substncia est nesta temperatura, qualquer aporte mnimo de energia gera a auto-ignio;3.3- PROPAGAO DA COMBUSTOAtendidas as principais condies para a combusto, ou seja, mistura dentro da faixa entre os limites de inflamabilidade e existncia de uma fonte externa capaz de fornecer a energia de ignio a um ponto da mistura que atingir a temperatura de ignio, se inicia o processo de propagao da combusto.A caractersticas da propagao da combusto, sendo a principal delas a velocidade de propagao da chama, so funo do gs combustvel, da composio da mistura ar combustvel, da sua temperatura, da sua presso, das caractersticas fsicas da cmara de combusto e da taxa de absoro de calor da mistura.3.3.1- Velocidade de Propagao da ChamaTambm chamada de taxa de propagao da chama, velocidade de ignio ou velocidade de queima, a velocidade com que a frente de chama se desloca atravs da mistura ar combustvel, inflamando a mistura ainda no queimada.3.3.1.1-. Deflagrao a propagao da combusto que ocorre por transmisso de calor devido conduo, conveco e radiao da chama para a mistura ar gs vizinha, levando esta a atingir a temperatura de inflamao e iniciar a combusto.A velocidade de propagao da chama neste processo relativamente baixa se comparada s velocidades mximas possveis, e so da ordem de 6 300 cm/s, como mostra a figura abaixo. Para o Metano, Etano e Gs Natural e Propano, Butano e GLP estes valores esto em torno de 25 a 30 cm/s, na mistura com a quantidade de ar terico.

Velocidade de Propagao da Chama para Diversos Gases em Relao Proporo de Ar Primrio da Combusto [ m/s]


3.3.1.2-. Detonao a propagao da combusto que ocorre pelo deslocamento de uma violenta onda de choque de presso que comprime a mistura gasosa e a leva sua temperatura de inflamao. A energia necessria manuteno da onda de choque se origina na prpria combusto. As velocidades de propagao da chama em condies de detonao so elevadssimas, variando entre 1.500 e 6.000 vezes as velocidades em condies normais de combusto presso constante.3.3.2- Estabilidade da ChamaA chama no a parte visvel da combusto, mas sim todo o volume em que esta se realiza. Para que combusto de uma mistura ar gs em um queimador se desenvolva de forma e estvel, devem ser respeitados os limites mnimos e mximos de ar primrio, a potncia especfica da pr-mistura e a velocidade de alimentao da mistura ar gs equilibrada pela velocidade de deflagrao do gs no sentido oposto.3.3.2.1- Ar PrimrioAr injetado com o gs pelo queimador que tem a funo principal de promover a aerao do combustvel e sua prmistura com o ar. A quantidade de ar primrio determinante sobre o empobrecimento da combusto por excesso de recirculao, descolamento e o retorno da chama e o aparecimento de pontas amarelas;3.3.2.2- Ar Secundrio o ar que complementa o ar primrio para realizar a combusto da mistura;3.3.2.3- Potncia Especfica da Pr-mistura a taxa de fornecimento de energia no tempo por unidade de rea do orifcio do queimador, ou seja, quantidade de energia contida na mistura ar primrio-gs que passa pela rea do orifcio do queimador a cada instante, dada em kJ/s-cm2ou kW/cm2;3.3.2.4- Deslocamento da ChamaFenmeno que ocorre quando a velocidade perpendicular ao cone de chama da mistura ar combustvel na sada do queimador atmosfrico excede a velocidade de propagao da chama. Nesta condio, a combusto tem seu incio distante do queimador e, se a velocidade for ainda mais elevada, pode ocorrer a extino da chama, fenmeno chamado de sopro. O deslocamento da chama resulta de quantidade excessiva de ar primrio ou velocidade excessiva do gs. Provoca o aparecimento nos produtos da combusto de gs combustvel inqueimado ou produtos de combusto incompleta;3.3.2.5- Retorno da ChamaFenmeno que ocorre inversamente ao deslocamento da chama quando a velocidade de propagao da chama muito superior velocidade perpendicular ao cone de chama da mistura ar combustvel na sada do queimador atmosfrico, resultando que a combusto penetra no interior do queimador. O fenmeno de retorno praticamente nunca ocorre com gs natural e gs butano pois sua faixa de ocorrncia em potncias especficas da pr-mistura muito baixas;3.3.2.6- Pontas AmarelasO aparecimento de pontas amarelas na extremidade da chama ocorre por insuficincia de pr mistura com o ar primrio, que causa uma aerao insuficiente da mistura e uma fronteira entre ar e gs, fazendo com que estes tenham que se difundir um no outro e a combusto ocorre com ar secundrio;Limite de Deslocamento da Chama para Diversos Gases

*Gs Natural com 38,75 MJ/Nm3Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDELimite de Aparecimento de Pontas Amarelas para Diversos Gases

*Para ser algebricamente somado**Gs Natural com 38,75 MJ/Nm3Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDE

4- Balanos da combustoPara que combusto de uma mistura ar gs se desenvolva de forma satisfatria e estvel algumas condies devem ser respeitadas: a mistura do combustvel e do ar (oxignio), a taxa de mistura includa na janela dos limites de inflamao, um ponto da mistura levado a uma temperatura superior a temperatura de inflamao para seu incio, o suprimento da mistura deve permanecer dentro das condies bsicas e os produtos de combusto devem ser escoados. Nestas condies a combusto proporciona a elevao de temperatura da massa de gases e a realizao do trabalho desejado. A anlise das condies do processo de combusto e do trabalho realizado se faz atravs do Balano de Massa e do Balano Trmico.4.1- Balano de MassaO balano de massas a anlise das quantidades de ar e gs fornecidos combusto e das quantidades de produtos de combusto escoados.4.1.1- Composio dos Gases de ExaustoOs gases de exausto, tambm chamados produtos da combusto tem como seus componentes bsicos o dixido de carbono(CO2), vapor dgua(H2O), oxignio(O2) e nitrognio(N2). A tabela a seguir apresenta como referncia a composio dos gases de exausto para a combusto perfeita de diversos gases.

Produtos da Combusto Perfeita de Diversos Gases (Sem Excesso de Ar)


Os gases de exausto de uma combusto real contm muitos outros produtos alm dos relacionados acima, entre eles o monxido de carbono(CO), hidrognio(H2), aldedos, hidrocarbonetos insaturados, xidos de nitrognio(NOx), dixido de enxofre(SO2), trixido de enxofre(SO3) e gases combustveis no queimados. O aparecimento destes compostos e sua proporo depende dos elementos componentes combustvel, do excesso de ar e das condies em que a combusto se processa, como temperatura, presso e caractersticas construtivas do queimador e da cmara de combusto.4.1.2- Teores dos ProdutosO teor ou a proporo de cada produto nos gases de exausto apresentado em proporo massa total de gases ou ao volume total de gases. Neste total pode estar includo ou no o vapor dgua, sendo portanto chamados teor em base seca ou em base mida.

Emisses de Diferentes Equipamentos Industriais e Comerciais Queimando Gs Natural

*Condio Normal: temperatura de 15 C e presso de 1,0 atmosfera;** Matria descarregada na atmosfera contendo carbono livre ou combinado;Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDE4.2- Balano TrmicoO balano trmico a anlise das quantidades de calor gerado e transferido na combusto, dos processos de transferncia envolvidos, dos nveis de temperatura alcanados e das quantidades de calor perdidas no escoamento dos produtos de combusto.4.2.1- Transferncia de CalorO transporte de energia resultante de um gradiente de temperatura de um sistema ou da diferena de temperatura entre dois sistemas chamada de transferncia de calor. So trs os mecanismos de transferncia de calor: conduo, conveco e radiao. A transferncia de calor pode ocorrer em regime permanente ou estacionrio ou em regime transiente.4.2.1.1- Conduo o processo de transferncia de calor atravs das substncias provocado pela diferena de temperatura entre as partes de um sistema ou entre dois sistemas que se desenvolve ao nvel molecular mas sem que ocorra modificao significativa na posio das molculas da substncia. A quantidade de calor transferida por conduo em um perodo de tempo diretamente proporcional rea atravs da qual o calor flui, ao gradiente de temperatura e condutividade trmica da substncia. A transferncia unidimensional de calor em uma substncia homognea dada por:

onde:= Potncia Transferida [W ou J/s]k= Condutividade Trmica da Substncia [W/m.K]A= rea por onde o Calor Flui [m2]T1=Maior Temperatura [K]T2= Menor Temperatura [K]L= Distncia separando T1e T2[m]Apesar da condutividade trmica ser uma importante propriedade dos fludos, a conduo um mecanismo de transferncia de calor que apresenta sua maior importncia nas substncias em estado slido. Dificilmente a conduo ser o mecanismo de transferncia mais importante em processos envolvendo fluidos.4.2.1.2- Conveco o processo de transferncia de calor que se realiza atravs do transporte de massas em movimento e da mistura de uma substncia fluida provocado pela diferena de temperatura entre as regies de um sistema fluido ou entre um sistema fluido e um sistema slido.A conveco pode ser natural, quando o deslocamento da massa fluida se realiza pela variao na sua densidade devido a uma transferncia de calor e variao na temperatura ou forada, quando o deslocamento da massa de fluido se realiza devido foras externas independentes da diferena de temperatura do sistema.A quantidade de calor transferida por conveco entre um fluido e uma superfcie slida em um perodo de tempo diretamente proporcional rea atravs da qual o calor flui, ao gradiente de temperatura e ao coeficiente de transferncia convectivo. A transferncia de calor entre uma superfcie e um fluido dada por:

onde:= Potncia Transferida [W ou J/s]h= Coeficiente de Transferncia Convectivo [W/m2.K]A= rea da Conveco [m2]T1=Maior Temperatura [K]T2= Menor Temperatura [K]O coeficiente de transferncia convectivo um valor emprico dependente das condies do escoamento, das propriedades do fluido e do perfil da superfcie.4.2.1.3- Radiao o processo de transferncia de calor que se realiza pelo transporte de energia nas ondas eletromagnticas infravermelhas emitidas por uma superfcie qualquer temperatura. A radiao no depende de meios materiais para transmitir calor e a quantidade de energia transportada pelas ondas proporcional quarta potncia da temperatura da superfcie emissora, como visto abaixo para superfcies reais:

onde:= Potncia Transferida [W ou J/s]a= Constante Radiativa de Stefan-Boltzmann [J/K]ASR= rea da Superfcie Emissora [m2]FA=Fator de FormaFE= Fator de Emissividade da SuperfcieT1=Temperatura da Superfcie Emissora [K]T2= Temperatura da Superfcie Absorvedora [K]4.2.2- Poder Calorfico a quantidade de energia liberada pela combusto completa de uma unidade de massa ou de volume de uma substncia combustvel.Devido a formao de gua(H2O) nos produtos da combusto foram definidos dois valores de poder calorfico para as substncia combustveis.Poder Calorfico Superior (PCS) a energia liberada pela combusto com a gua (H2O) dos produtos da combusto em estado lquido;Poder Calorfico Inferior (PCI) a energia liberada pela combusto com a gua (H2O) dos produtos da combusto em estado vapor;A diferena entre o PCS e o PCI est na quantidade de calor latente que o vapor dgua nos produtos combusto possui, que foi fornecida pelo combustvel e que no ser aproveitada.Poder Calorfico de Diversos Gases (Combusto Perfeita)

Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDE4.2.3- Temperatura Adiabtica da Chama a temperatura atingida pela mistura ar combustvel em um processo de combusto adiabtico, ou seja, um processo sem troca de calor dos reagentes com o meio, sem realizao de trabalho ou variaes de energia cintica e potencial.Esta a temperatura mxima que pode ser alcanada pela mistura ar combustvel j que trocas de calor ou combusto incompleta reduziriam a temperatura da chamaPara um determinado combustvel e os reagentes uma dada presso e temperatura, a mxima temperatura adiabtica da chama alcanada na mistura estequiomtrica. O excesso de ar tende a reduzir a temperatura adiabtica da chama.

Temperatura Adiabtica da Chama em Funo da Composio do Combustvel e Excesso de Ar

(Ar de Combusto 315 C)(Ar de Combusto 38 C)

4.2.4- Temperatura da Chama

A temperatura da chama atingida pela mistura ar combustvel depende de diversos fatores da combusto e influencia de maneira significativa nos processos de transferncia de calor. A taxa de transferncia de calor se eleva com a temperatura da chama e a taxa de aquecimento de um objeto diretamente proporcional diferena de temperatura entre a chama e o objeto.

Prticas para Elevao da Temperatura da Chama:

a) Liberao do poder calorfico do combustvel com a mxima rapidez possvel, por exemplo com superfcies catalisadoras;b) Utilizao do mnimo excesso de ar e elevao do grau de intimidade da mistura do combustvel com o ar;c) Elevar a temperatura de alimentao do combustvel e do ar antes da combusto;d) Usar ar enriquecido com oxignio ou oxignio puro;e) Utilizar combustveis com elevada temperatura de chama ou sua proporo nas misturas;

Causas da Diferena entre as Temperaturas de Chama Adiabtica e Real:

a) Perdas por radiao, entre 10 e 20 % da energia total;b) No liberao instantnea da energia do combustvel;c) Perdas por conveco;d) Perdas por conduo, por exemplo entre o queimador e a estrutura que o suporta;e) Excesso de ar que absorve calor;f) Presena de um objeto qualquer na chama;g) Dissociao de gases diatmicos a altas temperaturas;

4.2.5- Intensidade Especfica da Chama

definida como a taxa de calor liberado por unidade de rea da superfcie da chama primria(chama no interior do cone) em J/s-cm2 ou W/cm2. utilizada para caracterizar a concentrao de calor disponvel na chama pois a temperatura da chama apenas indica o nvel do calor e no a taxa em que este liberado. dada por:

onde:= Intensidade Especfica da Chama [W/cm2 ou J/s-cm2]V= Fluxo Volumtrico de Mistura Primria Gs Ar [m3/s]H= Poder Calorfico Lquido da Mistura Primria [J/m3]A= rea da Superfcie do Cone de Chama [m2]HeAso valores empricos.

Intensidade Especfica da Chama e Velocidade de Propagao da Chama


4.2.6- Radiao da Chama

a quantidade da energia total liberada pela combusto que se transmite por radiao trmica infravermelha, em diferentes temperaturas e com distribuio espectral(comprimento de onda) entre 1,4 e 16 microns.

A radiao emitida pela combusto de um gs combustvel de baixa intensidade.

Em muitas aplicaes desejvel produzir uma grande percentagem de calor radiante, superior quela obtida em condies normais de combusto de uma chama de gs. Para isto se aplicam 3 artifcios:

a) A mistura ar gs direcionada sobre uma superfcie refratria incandescente onde se inicia sua ignio;b) A mistura ar gs queimada em uma superfcie perfurada ou porosa de um refratrio e os furos ou poros funcionam como queimadores;c) A chama direcionada diretamente contra uma superfcie cermica ou uma tela metlica;

Nestes casos, alm da radiao emitida pelos produtos da combusto, uma grande parte da energia da chama emitida pelas superfcies sob forma de radiao infravermelha.

Os queimadores radiantes possuem como caractersticas:

a) A energia trmica pode ser transferida sem que os produtos da combusto entrem em contato com o produto;b) A energia radiante se desloca velocidade da luz e possvel elevar a velocidade de aquecimento atravs de maior transferncia de calor radiante;c) O aquecimento pode ser realizado em cmara aberta sem interferir na condio trmica do ar ambiente;d) Podem ser construdos para transmitncia direta de calor;

Caractersticas da Radiao Emitida por Queimadores Infravermelhos a Gs


Comprimento de Onda de Absoro de Algumas Cargas

Fonte: Gas Engineers Handbook / SINDE4.2.7- Calor de Exausto

Alm das perdas existentes no processo de combusto, uma perda importante ocorre na etapa de exausto dos produtos da combusto. Estas perdas so funo do volume de cada produto e da sua temperatura.

As perdas ocorrem por:

a) Calor Sensvel que o calor contido nos produtos que so descartados temperaturas superiores ambiente;b) Calor Latente contido no vapor d'gua que no pode ser aproveitado sem a condensao do vapor;c) Combustvel No Queimado presente nos produtos, tais como o monxido de carbono(CO), o hidrognio(H2) e hidrocarbonetos.

4.2.8- Ponto de Orvalho

a temperatura em que se inicia a condensao do vapor d'gua presente em uma massa de gases determinada presso. O ponto de orvalho funo da concentrao do vapor d'gua na massa de gases.

Esta temperatura uma referncia importante para o limite mnimo de temperatura dos gases de exausto. Em combustveis que contm enxofre esto presentes nos exaustos o dixido de enxofre(SO2) e trixido(SO3) de enxofre. A condensao do vapor d'gua tem que ser evitada pois, na presena destes compostos de enxofre ocorre a formao do cido sulfrico e corroso violenta das partes metlicas do sistema de exausto. Alm disso, a presena destes compostos nos gases de exausto eleva o ponto de orvalho entre 14 e 42 C.5- INTERCAMBIABILIDADE DOS GASES

5.1- DEFINIO

a capacidade de substituio de um gs combustvel por outro de famlia diferente em um queimador mantendo as caractersticas satisfatrias da combusto, tais como no deslocamento da chama, no ocorrncia de retorno da chama ou pontas amarelas, sem exigir alteraes construtivas significativas do queimador.

5.2- CARACTERSTICAS

A intercambiabilidade dos gases considera:

a) As propriedades dos gases, principalmente a densidade relativa e o poder calorfico;b) As condies de suprimento, em particular a presso;c) A natureza dos equipamentos e a capacidade de receber diferentes gases;d) A regulagem dos equipamentos;e) Os critrios de avaliao que definem o funcionamento satisfatrio;

Devem ser mantidas aps a troca do gs:

a) Estabilidade da Chama;b) No formao de monxido de carbono (CO);c) No formao de fuligem;d) Potncia trmica satisfatria;e) Acendimento por elevao pontual da temperatura;f) Rudo mnimo;g) Sem eroso nem corroso dos equipamentos;

As modificaes nos queimadores devem se resumir regulagem do ar primrio e taxa de alimentao de gs para no caracterizar uma mudana construtiva do equipamento.5.3- NDICE DE WOBBE

uma relao entre o Poder Calorfico Superior de um gs e sua Densidade Relativa, dada por:

onde:W= ndice de Wobbe [J/Nm3]PCS= Poder Calorfico Superior [J/Nm3]d= Densidade Relativa do Gs

A regulagem do ndice de wobbe mantm quase constante a potncia fornecida ao queimador por diferentes gases. A regulagem feita controlando-se a taxa de aerao da mistura.

O ndice de Wobbe corrigido leva em conta a viscosidade real do gs e os teores de monxido de carbono(CO), hidrognio(H2) e oxignio(O2).

5.4- FAMLIAS DE GASES

Os gases combustveis so classificados em trs diferentes famlias;

Gases Manufaturados, oriundos do carvo ou de hidrocarbonetos lquidosndice de Wobbe: 19 < W < 39 MJ/NmGases Naturais ou Gases Manufaturados de mesma composiondice de Wobbe: 39 < W < 59 MJ/NmGases Liqefeitos de Petrleondice de Wobbe: 75 < W < 92 MJ/Nm5.5- PROBLEMAS DE INTERCAMBIABILIDADE

Dadas as diferentes caractersticas fsico-qumicas de cada gs combustvel, manter invariveis as condies de combusto em diferentes equipamentos combustores aps a substituio uma tarefa complexa. As dificuldades aparecem na troca entre gases de mesma famlia e entre gases da primeira e da segunda famlia.

Os problemas principais esto relacionados :Relao ar combustvel;Velocidade da chama;Temperatura da chama;Comprimento da chama;DensidadeComo referncia para orientar a intercambiabilidade dos gases utilizam-se diferentes ndices criados pelas indstrias, entre eles:ndice de Wobbe e ndice de Wobbe Corrigido(teor de CO)Potencial de Combusto - poder calorfico dos componentes combustveis de uma mistura em funo da densidade;ndice de Pontas Amarelas;ndice de Depsito de carbono;

Exemplos de Composio de Gases Ajustados para Intercambiabilidade


Os mecanismos de soluo dos problemas de intercambiabilidade so baseados na modificao do gs substituto ou do processo de combusto. A modificao se faz com:

Adio de Elementos - mistura-se o gs substituto com ar, nitrognio, outros gases combustveis (propano, butano);

Extrao de Elementos - retira-se do gs substituto quantidades de propano, butano e nitrognio;

Modificao nos Equipamentos - regulagem das condies de operao como presso e aerao primria;6- ANEXO - CONVERSO DE UNIDADES

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Noções de Combustão