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Aula 4
Sistemas Térmicos 
e Energéticos
Prof. Dr. Ana Carolina Tedeschi 
Gomes Abrantes
Conversa Inicial
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flames-background.html?src=Ic6GCNLuHimDCw5a-XDwbQ-1-2
Contextualizando
Tema 1 –
Combustíveis
Definição
Combustível é a 
substância que ao 
reagir com um agente 
oxidante 
(comburente) libera 
energia suficiente para 
seu aproveitamento na 
forma de calor e/ou 
trabalho
Propriedades
Massa molar, massa 
específica e 
viscosidade
PCS e PCI
Temperaturas de: 
fulgor, autoignição, 
fluidez e fusão das 
cinzas
Combustíveis gasosos Combustíveis líquidos
Derivados de 
petróleo
Combustíveis líquidos
Álcool
Combustíveis sólidos
Tema 2 –
Combustão
Reação química
COMBUSTÍVEL + 
COMBURENTE 
PRODUTOS DE 
COMBUSTÃO
ܥ௫ܪ௬ ൅ ݔ ൅
ݕ
4
ܱଶ → ݔܥܱଶ ൅
ݕ
2
ܪଶܱ
Excesso de ar
Riqueza de mistura: ݎ ൌ ைమ ೐ೞ೟೐೜
ைమ ೝ೐ೌ೗
r = 1 mistura estequiométrica 
combustão neutra
r < 1 excesso de ar (mistura 
pobre) combustão oxidante
r > 1 excesso de combustível 
(mistura rica) combustão 
redutora
Excesso de ar
Motores alternativos 
de combustão interna
0,9  r  1,2
Potência máxima de 
um motor de ignição
1,05  r  1,1
Excesso de ar
Fonte Pinho (2014)
Produtos de combustão
CO2
H2O
NOx (NO + NO2)
SOx (SO2 + SO3)
O2 em excesso
CO
C
Combustível 
residual
Produtos de 
combustão
Tema 3 -
Equipamentos, 
características e tipos
Fornos
Os fornos são aplicados quando se 
necessita conservar calor em altas 
temperaturas com o
objetivo de fornecer
energia necessária à
desumidificação ao
aquecimento e à
realização de algumas
reações
Alto-forno Forno de aquecimento
Forno de fusão Caldeiras
As caldeiras são 
equipamentos 
destinados a gerar 
vapor d’água através 
do calor liberado pela 
queima do 
combustível
Flamotubular e 
Aquatubular
Tema 4 – Principais 
componentes
Fornos
Fonte : SAMPAIO, R. Apostila de 
Fornos de Processo.
Caldeira flamotubular
Fonte: BAZZO (1995)
Caldeira aquatubular
Fonte: BAZZO (1995)
Caldeira aquatubular
Fonte: BAZZO (1995)
Caldeira aquatubular
Fonte: BAZZO (1995)
Tema 5 – Rendimento 
térmico
Rendimento térmico
Avalia a habilidade 
em transferir a 
energia do processo 
de combustão para o 
produto final na 
forma de calor e/ou 
trabalho
Método direto
É baseado no 
levantamento das 
energias totais de 
entrada e de saída
 ൌ
݉௩ሺ݄ଶ െ ݄ଵሻ
݉௖ܲܥܵ ൅ ௘ ൅ ܧ௛
Método indireto
Levantamento de 
perdas:
Descarte de gases 
quentes
Radiação e 
convecção para o 
ambiente
Combustão 
incompleta
Descarte de 
cinzas
Vaporização da
umidade do
combustível
Purga
Operação 
intermitente
Síntese
Com a conclusão desta 
rota, você já é capaz de 
identificar os principais 
combustíveis utilizados 
industrialmente e os 
impactos dos ajustes 
da combustão na 
eficiência dos 
equipamentos
Você também 
consegue 
identificar os vilões 
de redução do 
rendimento de uma 
caldeira, e em 
equipamento 
similares, podendo 
atuar para 
eliminá-los