Combustão

Combustão – O que é

Combustão

Uma reação de combustão é quando todas as substâncias em um composto são combinados com o oxigênio, o qual, em seguida, produz dióxido de carbono e água.

A combustão é comumente chamada de queima.

Trata-se de uma reação exotérmica, o que significa que o calor é produzido e pode ser facilmente distinguida.

A combustão ocorre predominantemente em automóveis, casas e nas fábricas.

Um exemplo de uma reação de combustão é como se segue:

Cx H y + O2 -> CO2 + H2O

Reações de combustão

Reações de combustão sempre envolvem O2 oxigênio molecular.

Sempre que alguma coisa queimaduras (no sentido usual), é uma reação de combustão.

Reações de combustão são quase sempre exotérmica (isto é, eles emitem calor).

A madeira, bem como muitos itens comuns de combustão são orgânicos (ou seja, eles são compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio). Quando as moléculas orgânicas em combustão, os produtos da reação são o dióxido de carbono e água (bem como o calor).

O processo de combustão

Combustão

O que faz um fogo queimar? Por que é um incêndio num inferno rugindo enquanto outro mal se arrasta ao longo?

O fogo é uma reação química em que energia na forma de calor é produzido. Quando os combustíveis florestais queimar, há uma combinação química do oxigênio no ar com material lenhoso, passo e outros elementos incinerável encontrados no ambiente florestal. Este processo conhecido como em “combustão”. A combustão é uma reação em cadeia quimicamente semelhante à fotossíntese no sentido inverso.

A fotossíntese requer uma grande quantidade de calor, que é fornecido pelo sol. O processo de combustão libera esse calor. A enorme quantidade de calor que é produzido no processo de queima é a principal razão que a supressão de incêndios florestais é uma tarefa tão difícil e por isso o uso do fogo prescrito é um processo complexo e exigente que requer pessoas conhecedoras e experientes.

O processo de combustão ou “fogo” é às vezes chamado de “oxidação rápida.” Ela é semelhante à formação de ferrugem em ferro ou a deterioração da madeira morta na floresta, excepto que o processo é drasticamente acelerada.

Incêndio começa com ignição. O jogo é um dispositivo de ignição comum. Fricção gera calor suficiente para inflamar o fósforo no final da partida. A combustão ocorre e as chamas jogo.

O calor é necessário para iniciar o processo de combustão. Uma vez iniciado, o fogo produz seu próprio calor. incêndios terrestres selvagens originários de tais fontes de calor como jogos, brasas de cigarros, charutos ou cachimbos, fogueiras, fogos de lixo, faíscas de escape de locomotivas, faíscas de sapatas de freio ou “hot-box” em carros de estrada de ferro. relâmpago, combustão espontânea, cinzas quentes e incêndios.

O Triângulo do Fogo

Três coisas são necessárias em combinação adequada antes de ignição e combustão pode ocorrer: calor, oxigênio e combustível.

Triângulo do Fogo

Deve haver combustível para queimar.
Não deve ser ar para fornecimento de oxigênio.
Deve haver calor (temperatura de ignição) para iniciar e continuar o processo de combustão.

O calor é Energia

Fontes de calor são:

Sol
Atômico
Vulcões
Incêndios

O Sol é a principal fonte de calor.

O calor do sol impulsiona o nosso tempo.

Com um fornecimento contínuo de calor (fornecido pelo próprio processo de combustão), a ignição do combustível adicional irá continuar enquanto existe suficiente oxigênio presente. 

Assim, é óbvio que estes três elementos devem estar presentes de forma satisfatória e combinadas antes da combustão pode ocorrer e continuar.  Por uma questão de simplicidade chamamos isso de “Triângulo do Fogo.”

Remova qualquer um dos três lados ou elementos eo fogo deixará de queimar.  Enfraquecer qualquer um, eo fogo vai enfraquecer.

Aumentar a qualquer um ou mais dos elementos, e o fogo aumenta em intensidade.

Armado com este conhecimento o bombeiro ou o gravador prescrito pode fazer muito para controlar um incêndio.

Uma reação química: combustão

Átomos

O material é constituído por esferas microscópicas duras chamadas átomos.

Esses átomos são de diferentes tipos:

Oxigênio (O)
Hidrogênio (H)
De carbono (C)
Átomo de chumbo (Pb)
Nitrogênio (N)

As moléculas

Em algumas substâncias, os átomos estão agrupados em moléculas:

A molécula de água (H2O) é constituído por dois átomos de hidrogênio (H) e de oxigênio (O)

A molécula de carbono (CO2) tem dois átomos de oxigênio (O) e um átomo de carbono (C)

As moléculas de hidrocarbonetos (CnHm) consistem de átomos de carbono (C) e os átomos de hidrogênio (H). Seguindo os números de n e m são diferentes hidrocarbonetos.

A reação química

A reação química transforma as moléculas químicas. Depois de uma reação química ocorre com outras moléculas, mas com os mesmos átomos nas moléculas iniciais. Assim, os átomos que constituem as moléculas iniciais e finais são os mesmos, mas eles são agrupados de maneira diferente.

Um exemplo de uma reação química: o de combustão:

A combustão é uma reação química que libera energia na forma de calor.

Quando a combustão é realizada de uma determinada substância, a substância é feita reagir com o oxigênio (O2).

Quando a substância queimada contendo átomos de hidrogênio (H) em oxigênio (O2), um produto de combustão é obtida, a qual contém átomos de oxigênio (O) e do hidrogênio (H) que chamada óxido de hidrogênio ou água.

É queimado quando uma substância contendo átomos de carbono (C) em oxigênio (O2), um produto de combustão que contém átomos de oxigênio (O) e carbono (C) é obtida, a qual é chamada monóxido de carbono.

Existem dois óxidos de carbono: O monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2).

Quando a substância queimada contendo átomos de azoto (N) em oxigênio (O2), um produto de combustão é obtida, a qual contém átomos de azoto (N) e de oxigênio (O), que chamado o dióxido de azoto (NO2) .

Quanto maior a temperatura de combustão é o mais importante átomos de nitrogênio reagem com o oxigênio, temos mais moléculas de dióxido de azoto (NO2).

Completar a combustão e da combustão incompleta:

A combustão é completa se não há oxigênio suficiente.

A combustão completa do carbono produz apenas o CO2.

A combustão completa de um produto hidrocarboneto apenas CO2 e H2O.

A combustão é incompleta, se não há oxigênio suficiente.

A combustão incompleta do produto de carbono: de CO e de CO2.

A combustão incompleta de um produto hidrocarboneto: CO, CO2, H2O e hidrocarbonetos não queimados HC.

Combustão – Processo

Combustão

O processo de combustão e uma reação química de oxidação, exotérmica, muito rápida entre um reagente composto do combustível, mais o oxidante (oxigênio, Ar úmido).

Em geral os elementos químicos nos combustíveis responsáveis pela liberação de calor são carbono, hidrogênio e enxofre.

O termo combustão completa é usado para descrever a reação ideal de combustão, quando todo o combustível é oxidado para dióxido de carbono (caso de combustão de combustível com carbono) ou dióxido de enxofre (caso de combustão de enxofre) ou água (caso de combustão de hidrogênio).

Quando a combustão se faz com ar úmido o nitrogênio que atua normalmente como um gás inerte, não se oxida e sua atuação na combustão e como moderador, absorvendo uma parcela do calor liberado na combustão, causando uma regulagem da temperatura de combustão ,ou temperatura de chama.

Quando o processo de combustão é iniciado o oxigênio disponível no ar é progressivamente consumido e a quantidade de nitrogênio e outros gases ou produtos de combustão incrementam o volume dos gases produzidos.

E possível calcular a quantidade de oxigênio que precisa uma determinada quantidade de combustível para se oxidar completamente (fazer combustão completa), portanto a quantidade de ar necessário à combustão completa.E também e possível calcular o ar necessário a combustão se conhecemos a composição mássica ou volumétrica media do ar úmido em condições normais.

Normalmente para assegurar combustão completa se fornece ar em excesso da quantidade teórica requerida para realizar combustão completa, o oxigênio que por alguma causa não seja consumido sairá juntos com os produtos de combustão.

Motores de combustão interna utilizam normalmente combustíveis líquidos (gasolinas, óleo diesel, etc.), turbinas a gás normalmente funcionam com kerozene, os combustíveis sólidos são usados preferencialmente por caldeiras estacionarias, os combustíveis gasosos, são usados atualmente em motores de combustão interna operando com ciclo Otto, sendo também usados em pequenas caldeiras para aquecimento de água.

Combustíveis

Os elementos combustíveis mais conhecidos e importantes são o carvão (C) e hidrogênio (H), sendo que a grande maioria dos combustíveis conhecida, contem frações destes dois combustíveis, assim como pequenas quantidades de enxofre (S). E possível encontrar combustíveis que também contem oxigênio () e elementos neutros como nitrogênio e cinza.

O carvão como elemento combustível mais importante é o mais estudado e tem sido dividido em vários grupos dependendo do “analise ultimo” de um combustível, que não é mais que uma analise química por peso dos elementos que compõem o combustível.

A seguir apresentaremos os combustíveis sólidos, líquidos e gasosos mais conhecidos, como as suas características físicas e composição química, e seu poder calorífico inferior médio. (PCI) que será definido mais tarde.

Combustíveis Fósseis: carvão, lignita, turba, lenha.

Origem: com exceção da lenha, os demais são produtos de carbonização lenta, sem ar, a alta pressão de material de origem vegetal. (Exploração minas caso do carvão e a céu aberto caso lignita).

Combustíveis de Transformação: briquetes de carvão ou lignita, Coke, carvão de madeira.

Briquetagem: processo de aglomeração de partículas em pedaços compactos e resistentes, se realiza por compressão, agregando ligas.

Cokes: resulta de carbonização de hulha e carvão antracitico.

Os cokes podem ser de diferentes tipos segundo a temperatura – cokes de gás () de destilação, metalúrgicos (), semi – cokes () de lignita, de petróleo, de destilação(cracking) ,sua diferença e nome vem do processo de carbonização.

Componentes principais dos carvões: carbono, hidrogênio, oxigênio, enxofre e nitrogênio, cinzas, estes três últimos em pequenas quantidades.

Carbono aumenta com a idade geológica (antracita maior teor de carbono)

Oxigênio diminui com a idade geológica.

Combustíveis líquidos

Origem dos óleos minerais: de origem marinho, naphtas (óleos puros) obtido através de poços (furados) profundos. (USA, URSS, Venezuela, África do Norte, Irã, Iraque, Romênia, Arábia).

Composição: mistura de hidrocarbonetos () descompostos em processos de destilação (cracking) em óleos (ex: óleo leve mais conhecido: gasolina , ponto ebulição , composto de parafina e hidrocarbonetos: óleos mais conhecidos: gás-oil (diesel) ponto ebulição >,óleos lubrificantes.

Origem dos Óleos Sintéticos: obtidos a partir da hulha, lignita, petróleo, a liquefação e gaseificação do carvão são processos importantes caso o preço do petróleo continue a aumentar.

Outros: álcool etílico, benzeno (componente volátil da hulha obtido por desgaseificação nas cokerias).

Origem dos fuel-oils: obtidos da destilação do petróleo.

Conteúdo do Carbono: 84-86% em massa.

Hidrogênio: 11-13%. A combustão destes fuel-oils dá exclusivamente.

Gás carbônico () e água () em forma de vapor.

Poder calorífico interior (PCI):

40000-43000 KJ/Kg óleos minerais

36000-40000 KJ/Kg óleos de alcatrão.

Fonte: www.iun.edu/www.auburn.edu/cesifs.emse.fr