Combustíveis e Reações Químicas

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Professores: Marcelo José Pirani
Rogério José da Silva
Instituto de Engenharia Mecânica
UNIFEI – Universidade Federal de Itajubá
EEN706 - GESTÃO ENERGÉTICA E AMBIENTAL
Introdução
• Combustível
• Composição do ar
• Razão ar/combustível
• Combustão
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior – PCS
• Análise elementar e análise imediata
• Base seca e base úmida
• Ciclo Brayton - Turbina a gás
• Ciclo Rankine - Turbina a vapor
• Ciclo Combinado Brayton/ Rankine (turbina a gás / turbina a vapor)
• Motor de combustão interna alternativo
• Exemplo de balanceamento de equações de combustão
• Combustível – Algumas definições
- Combustível é toda substância química capaz de combinar quimicamente
com outra em uma reação exotérmica, isto é em que haja liberação de calor.
Inúmeros elementos e compostos químicos possuem esta faculdade,
principalmente quando a reação se dá entre eles e o oxigênio.
- Combustível é qualquer substância que, quando queimada em presença de
oxigênio, libera energia na forma de calor e luz. É utilizado para fornecer
energia para uma ampla variedade de fins, desde veículos e máquinas até
para aquecimento de edifícios e geração de eletricidade.
- Combustíveis são substâncias que reagem com o oxigênio produzindo calor,
em reações denominadas de combustão.
- Os combustíveis são substâncias que em contato com um agente oxidante,
normalmente oxigênio, sofre uma reação química que libera energia térmica.
Introdução
• Combustível
Embora muitas substâncias possam apresentar esta característica, apenas
algumas delas podem ser consideradas na prática como combustíveis com
importância comercial e industrial.
Assim, uma substância pode ser considerada como combustível se:
- For abundante na natureza (ou fácil de produzir artificialmente);
- Desprender suficiente quantidade de calor na queima;
- Apresentar custos relativamente baixos de extração, produção e transporte.
Introdução
• Combustível
Características necessárias a um combustível industrial:
- Disponibilidade, existe em quantidades suficientes para atender ao
consumo em longo período de tempo;
- Fornecimento garantido;
- Preço viável à sua aplicação, no local de consumo;
- Existência de equipamentos que possam queimá-lo;
- Atendimento às exigências do processo (temperatura, conformação
da chama, teores de cinzas, de enxofre e de materiais particulados).
Introdução
• Combustível
Introdução
• Combustível
Introdução
• Combustível
Introdução
• Combustível
Introdução
- Combustíveis naturais ou primários:
São combustíveis extraídos diretamente da natureza
Exemplo: - Lenha, 
- Carvão mineral, 
- Gás natural
• Combustível
Introdução
- Combustíveis artificiais ou secundários:
São combustíveis obtidos através de algum processo tecnológico
Exemplo: - Coque
- Carvão vegetal
- GLP
- Álcool
• Combustível
Introdução
- Combustíveis artificiais ou secundários:
São combustíveis obtidos através de algum processo tecnológico
Exemplo: - Carvão vegetal (Sistema Fornos Fornalha 
Universidade Federal de Viçosa)
https://www.youtube.com/watch?v=hpZNjeRhE2A&t=2466s&ab_channel=LapemUFV
• Combustível
Introdução
Os principais elementos químicos presentes na composição da 
maioria dos combustíveis comerciais são;
Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N) e Enxofre (S).
- Carbono, hidrogênio e enxofre são elementos que oxidam na
presença de oxigênio e são responsáveis diretos pela qualidade do
combustível.
- O enxofre, embora seja um elemento combustível, a sua presença é
indesejada devido a que contribui na formação de substâncias
tóxicas e corrosivas.
- Da mesma forma, a presença de nitrogênio contribui para a
formação de óxidos de nitrogênio que são gases poluentes.
• Combustível
Introdução
- O oxigênio presente no combustível faz com que haja necessidade de 
menos ar para combustão.
- Dentre os elementos químicos presentes nos combustíveis (C, H, S), o 
carbono é o elemento principal, tem poder calorífico alto (34000 kJ/kg).
- O hidrogênio tem poder calorífico da ordem de 120000 kJ/kg, mas a 
sua fração percentual na composição de combustíveis sólidos é muito 
pequena, da ordem de 2 a 4%, sendo um pouco maior em combustíveis 
líquidos (10 a 12%).
• Combustível
Introdução
- Por sua vez, o enxofre tem um poder calorífico baixo, da ordem de
9300 kJ/kg) e a sua participação na composição do combustível (sólido
ou liquido) é pequena. Na reação de combustão será responsável pela
geração de SOx, que são gases altamente poluentes e devem ser
tratados.
- Num combustível gasoso, os elementos combustíveis carbono e
hidrogênio se encontram combinados na forma de um
hidrocarboneto.
- Em geral um gás combustível é formado por um mistura mecânica de
muitos hidrocarbonetos diferentes, além de outros gases como
nitrogênio, oxigênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono.
• Combustível
Introdução
Exemplo das diferentes composições do gás natural
• Combustível
Introdução
Exemplo das diferentes composições do gás natural
• Composição do ar
- Composição do Ar (Fração molar %):
N2 =............... 78,08%
O2 =............... 20,95%
Argônio =...... 0,93%
CO2 =............ 0,03%
Neônio, Hélio, Metano, SO2, H2, e outros =.... 0,01%
Introdução
• Composição do ar
- Para efeito de cálculo de combustão, será feita a
seguinte aproximação para composição do ar:
N2 = 79%
O2 = 21%
- Proporção entre N2 e O2
= =
N %
,
O %
2
2
79
3 76
21
Introdução
• Razão ar/combustível
A razão ar - combustível é a razão entre a quantidade de ar e a 
quantidade de combustível em uma reação.
A razão ar - combustível pode ser escrita em uma base molar 
(mols de ar divididos por mols de combustível) ou em uma base 
mássica (massa de ar dividida pela massa de combustível).
Introdução
• Combustão – Algumas definições
Combustão é um processo químico exotérmico, no qual uma
substância reage com um oxidante, geralmente oxigênio, liberando
energia na forma de calor e luz.
A combustão é uma reação química exotérmica entre dois regentes,
combustível e comburente, em que ocorre liberação de energia na
forma de calor.
Combustão é toda reação química em que um combustível (material
oxidável) reage com um comburente - um material gasoso que
contenha o gás oxigênio (O2), como o ar.
Introdução
• Combustão Estequiométrica
Combustão estequiométrica é a combustão na qual a quantidade
ideal de oxigênio reage completamente com uma determinada
quantidade de combustível. Todos os reagentes são consumidos e
transformados em produtos, sem excesso de nenhum dos
reagentes.
Introdução
• Combustão com excesso de ar (Mistura pobre)
No nosso estudo será utilizado, para a combustão, o oxigênio
presente no ar atmosférico na proporção de 21% de oxigênio e
79% de nitrogênio.
Uma combustão com excesso de ar é, portanto, uma combustão
na qual a quantidade de ar e consequentemente de oxigênio, é
maior do que a necessária para uma combustão estequiométrica
completa do combustível, resultando em uma quantidade de ar
(oxigênio + nitrogênio) não utilizada no final da reação.
Introdução
• Combustão com déficit de ar (Mistura rica)
Introdução
No nosso estudo será utilizado, para a combustão, o oxigênio
presente no ar atmosférico na proporção de 21% de oxigênio e
79% de nitrogênio.
Uma combustão com déficit de ar é, portanto, uma combustão na
qual a quantidade de ar e consequentemente de oxigênio, é menor
do que a necessária para uma combustão estequiométrica
completa do combustível, resultando em uma quantidade de
combustível não utilizada no final da reação.
A falta de conhecimento das características do combustível, o
armazenamento incorreto, bem como as condições precárias de
segurança podem provocar acidentes catastróficos.
Dois exemplos de acidentes marcantes:
- Tianjin, China, 12/08/2015
- Beirute, Líbano, 04/08/2020.
Introdução
Tianjin – China
Local: Porto de Tianjin
Data da Explosão:12/08/2015
Produtos: Nitrato de amônio
 Nitrato de potássio
 Carbeto de cálcio (Carbureto)
Devastação no Porto de Tianjin, na China.
Explosão de produtos químicos deixou um rastro de destruição.
Explosão no porto de Tiajin na China.
Beirute – Líbano
Local: Porto de Beirute
Data da Explosão: 04/08/2020
Produto: Nitrato de amônio
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
O poder calorífico inferior (PCI) é a quantidade de energia térmica que
pode ser liberada pela queima completa de uma unidade de
combustível, desconsiderando a energia liberada pela condensação da
água produzida durante a combustão. Normalmente expresso em J/kg
ou J/m3
O poder calorífico superior (PCS) é a quantidade de energia térmica
que pode ser liberada pela queima completa de uma unidade de
combustível, considerando a energia liberada pela condensação da
água produzida durante a combustão. Normalmente expresso em J/kg
ou J/m3
Introdução
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
Introdução
Poder Calorífico de diversos combustíveis
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
A importância do conhecimento do Poder Calorífico de um combustível
permite, por exemplo, determinar a quantidade desse combustível
necessária para o fornecimento de energia para um determinado
processo.
Introdução
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
Introdução
BTU/lbMcal/kgMJ/kgCombustível
6100033,9141,9Hidrogênio
2040011,347Gasolina
1930010,745Diesel
128007,129,8Etanol
2150011,949,9Propano
2120011,819,2Butano
65003,615Madeira
8000-140004,4-7,815-27Carvão Mineral
230001354Gás Natural
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
Introdução
1 kcal = 4,186 kJ
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
Introdução
1 kcal = 4,186 kJ
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
Exercício exemplo 1:
Deseja-se gerar 400 kW de energia elétrica utilizando-se um motor
Diesel, com eficiência de 40%, acoplado a um gerador elétrico, com
eficiência de 98%. Os dados do óleo Diesel são os seguintes:
PCIDiesel = 45.000 kJ/kg, 
Diesel = 0,83 kg/L, 
Preço do Diesel = 6,80 R$/L
Determine o consumo de combustível 
em L/h e o valor pago pelo 
combustível em R$/h.
Introdução
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior - PCS
Exercício exemplo 2:
Considerando os dados dos combustíveis apresentados na
Tabela abaixo, determinar o consumo em litros por hora de cada
combustível para acionar um motor de 80,1 kW (110 CV).
Combustível PCI Massa específica Eficiência
kJ/kg kg/L -
Diesel 45.000 0,830 0,40
Gasolina 47.000 0,825 0,27
Álcool 29.800 0,789 0,32
Introdução
• Poder Calorífico Inferior – PCI e Poder Calorífico Superior – PCS
Na literatura podem ser encontradas equações para determinação do 
PCS e do PCI.
Introdução
Obs: valores dos elementos em %/100
( )4 186 82
kJ
PCS , CF A MV
kg
 
=   +   
 
( )
100
100
MV " MV
U Z
 
=   
− +  
Modelo de Gouthal para determinação do PCS
Onde:
PCS – Poder calorífico Superior (kJ/kg)
CF – Carbono Fixo (%)
A – Fator que depende da matéria volátil sem cinzas
MV – Material Volátil (%)
U – umidade (%)
Z – cinzas (%)
Com a composição de um combustível é possível avaliar teoricamente a combustão e 
determinar estequiometricamente as condições mais adequadas de queima.
A composição pode ser apresentada por:
- Análise elementar (Ultimate Analysis),
- Análise imediata (Proximate Analysis).
Introdução
• Análise elementar e análise imediata
A análise química elementar apresenta os elementos químicos que formam parte da 
composição química do combustível , ou seja:
- Carbono - Nitrogênio, 
- Hidrogênio, - Umidade,
- Enxofre, - cinzas e outros componentes de menor importância.
Introdução
• Análise elementar (Ultimate Analysis)
• Análise imediata (Proximate Analysis)
A análise imediata de uma amostra de combustível define o conteúdo em percentagem 
de massa ou volume, de:
- Carbono fixo - Umidade
- Voláteis - Cinzas.
• Materiais Voláteis
A parte que se separa na forma de gases quando o combustível é submetido a um 
teste padrão de aquecimento. 
A quantidade de material volátil indica:
- a mecânica de acendimento,
- o volume da fornalha,
- o arranjo das superfícies de troca térmica.
Introdução
• Cinzas
É determinada pela combustão completa do combustível e engloba todos os 
constituintes minerais do combustível. Estes constituintes aparecem praticamente só 
nos combustíveis sólidos e compreendem compostos de: 
- Óxido de alumínio (Al2O3); - Óxido férrico (Fe2O3); 
- Óxido de silício (SiO2); - Óxido de Potássio (K20); 
- Óxido de Calcio(CaO); - Óxido de Magnésio (MgO); etc.
• Umidade
Representa a perda em peso do combustível sólido quando aquecido em estufa a
110 °C e corresponde a água retida mecanicamente. A avaliação deve ser realizada
com uma pequena quantidade de combustível (100g) finamente dividido.
Vale salientar que o conteúdo de água aqui medido representa a água que reside no
combustível e que varia conforme a umidade relativa do ar (condição de equilíbrio).
Assim, a água que entra na composição química do combustível (que faz parte das
moléculas dos seus constituintes) não se acha incluída nesta umidade e nem aquela
adquirida pela exposição à chuva.
Esta última pode ser eliminada facilmente por ventilação natural ou pelo
aquecimento em estufa a 50 °C.
O elevado teor de umidade tem uma grande influência no processo de combustão e
afeta o Poder calorífico do combustível.
Introdução
A composição do combustível pode ser apresentada na base seca ou na base úmida.
É importante que seja definido claramente se a composição está sendo apresentada em 
base seca ou em base úmida, pois os valores resultantes são diferentes. Exemplo:
Base úmida: 100g total, (32g de carbono, 20g de umidade, 48g outros)
32/100 = 0,32 (32% de carbono)
Base seca: 80g, pois tirou 20g da umidade, (32g de carbono, 48g outros)
32/80 = 0,40 (40% de carbono)
Introdução
• Base seca e base úmida
- Análise Elementar: 
%C + %H + %O + %N + %S + %cinzas = 100%
- Análise Imediata: 
%carbono fixo + %cinzas + %voláteis = 100%
Introdução
• Base seca
• Base úmida
- Análise Elementar: 
%C + %H + %O + %N + %S + %cinzas + %umidade = 100%
- Análise Imediata: 
%carbono fixo + %cinzas + %voláteis + %umidade = 100%
RELAÇÃO ENTRE A ANÁLISE IMEDIATA E A ANÁLISE 
ELEMENTAR
% C = 0,97·FC + 0,7(VM - 0,1·A) - M(0,6 - 0,01·M)
% H = 0,036·FC + 0,086 (VM - 0,1·A) – 0,0035·M2 (1- 0,02·M) 
% N2 = 2,10 - 0,020· VM 
FC = % de Carbono Fixo
A = % de cinzas
VM = % de Matéria Volátil
M = % de Umidade
NOTA: As equações são válidas para carvão contendo mais de 15% de umidade.
Introdução
Relação entre a análise imediata e a análise elementar
Introdução
Exemplo de aplicação da relação entre a análise imediata e a análise elementar
para o carvão Colombiano Interlab200
Introdução
Exemplo de aplicação da relação entre a análise imediata e a análise elementar
para o carvão Colombiano Interlab200
Cálculo do Carvão Colombiano Interlab 200
% C = 0,9739,29 + 0,7 (37,67 - 0,1 21,34) - 1,7 (0,6 - 0,01 1,7) = 62,00 %
% H = 0,03639,29 + 0,086(37,67 - 0,1 21,34) - 0,0035 (1,72)(1 - 0,02 1,7) = 4,46 %
% N = 2,10 - 0,020 37,67 = 1,35 %
Subtraindo de 100%, a Umidade, as Cinzas, Hidrogênio, Carbono, Nitrogênio, Enxofre 
obtém-se o teor aproximado de Oxigênio.
% O = 100 – 1,70 – 21,34 – 4,46 – 62,00 – 1,35 – 5,12 = 4,04 %
Introdução
Componente %
Umidade (M) 1,70 %
Material volátil (VM) 37,67 %
Carbono Fixo (FC) 39,29 %
Cinzas (A) 21,34 %
Enxofre (S) 5,12%
Exemplo de aplicação do modelo de Gouthal na determinação do PCS para
o carvão Colombiano IGM 0074C
Introdução
Exemplo de aplicação do modelode Gouthal na determinação do PCS para
o carvão Colombiano IGM 0074C
Introdução
Componente %
C 73,82
H 5,13
S 0,33
O 11,31
N 1,15
Umidade (H2O) 3,99
CF 53,02
MV 38,72
Cinzas 4,27
( )4 186 82
kJ
PCS , CF A MV
kg
 
=   +   
 
( )
100
100
MV " MV
U Z
 
=   
− +  
Onde:
PCS – Poder calorífico Superior (kJ/kg)
CF – Carbono Fixo (%)
A – Fator que depende da matéria volátil sem cinzas
MV – Material Volátil (%)
U – umidade (%)
Z – cinzas (%)
Exemplo de aplicação da equação de Dulong para combustíveis úmidos na
determinação do PCI para o carvão Colombiano IGM 0074C
Introdução
Elemento %
C 73,82
H 5,13
S 0,33
O 11,31
N 1,15
Umidade (H2O) 3,99
CF 53,02
MV 38,72
Cinzas 4,27
Obs: valores dos elementos em %/100
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a carvão
Introdução
• Usina Termelétrica Porto de Itaqui
Potência = 360 MW
Eficiência = 40%
- Composição do carvão
Elemento %
C 73,82
H 5,13
S 0,33
O 11,31
N 1,15
Umidade (H2O) 3,99
Cinzas 4,27
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a carvão
Introdução
• Preço do carvão da África do Sul em abril de 2023
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a carvão
Introdução
• Preço do carvão da África do Sul em fevereiro de 2024
Introdução
- Potência de uma turbina a gás: 446 MW
- Eficiência: 43,1 %
- Potência operando em ciclo combinado: 661 MW
- Eficiência operando em ciclo combinado: 63,5 %
- Obs.: 1 kcal = 4,186 kJ
- Temperatura do ar 750 K
- Vazão de ar 671 m3/s
- Temperatura de saída dos
gases da Turbina a Gás 892 K
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
Introdução
Dados
Tabela 1: Composição do gás natural do Qatar
3
PCI_Qatar = 4,186 (%Metano PCI_Metano +%Etano PCI_Etano +
 +%Propano PCI_Propano +%Butano PCI_Butano) kJ/m
  
    
Elemento % (Vol) PCI
[kcal/m3]
Metano (CH4) 90,1 7.994
Etano (C2H6) 6,2 14.225
Propano (C3H8) 2,3 20.363
Butano (C4H10) 1,0 26.386
Nitrogênio (N2) 0,1 -
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
Introdução
• Determinação da potência a ser liberada pelo combustível para
atender a potência requerida pela planta.
ciclo
ciclo
W
Q
 =
Q V PCI= 
Q 1.040.945 kW =
• Determinação da vazão de gás natural
3V 28,20 m / s =
ciclo
ciclo
W
Q =

 661.000 kW
0,635
=
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
3
kJ
1.040.945
Q s
V
kJPCI
36.906,9
m
 
 
  = =
 
 
 
Introdução
• Como a composição do gás natural difere de fonte para fonte, ele é 
comercializado em dólares por Milhões de Unidades Térmicas Britânicas 
[US$/MMBtu]
• A relação entre MMBtu e kJ é a seguinte:
1 MMBtu = 1.055.000 kJ
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
Introdução
 
 
 
 gás
3600 s 1 MMBtuMMBtu kJ
Consumo Q
h s 1 h 1.055.000 kJ
   
=     
   
• Taxa de energia liberada pelo combustível em [ MMBtu/h ]
MMBtu MMBtu
Consumo 3.552,04
h h
   
=   
   
 
 
 
 
3600 s 1 MMBtuMMBtu kJ
Consumo 1.040.945
h s 1 h 1.055.000 kJ
   
=     
   
Introdução
• Taxa de energia liberada pelo combustível em MMBtu/h
MMBtu MMBtu
Consumo 3.552,04
h h
   
=   
   
• Determinação do custo considerando o preço do gás natural na 
Europa a 16,54 [ US$ / MMBtu ]
US$ MMBtu US$
Custo Consumo Preço
h h MMBtu
     
=      
     
US$ MMBtu US$
Custo 3.552,04 16,54
h h MMBtu
     
=      
     
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
Introdução
• Determinação do custo considerando o preço do gás natural na 
Europa a 16,54 [ US$ / MMBtu ]
US$ MMBtu US$
Custo 3.552,04 16,54
h h MMBtu
     
=      
     
US$ US$
Custo 58.750,08
h h
   
=   
   
• Determinação do custo em [ US$ / MWh ] para a planta em ciclo 
combinado gerando uma potência de 661 [ MW ]
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
Introdução
US$ US$
Custo 88,88
MWh MWh
   
=   
   
• Determinação do custo em [ US$ / MWh ] para a planta em ciclo 
combinado gerando uma potência de 661 [ MW ]
US$
58.750,08
US$ h
Custo
MWh 661[ MW ]
 
    = 
 
US$
Custo
US$ h
Custo
MWh Potência da Planta [ MW ]
 
    = 
 
Exemplo do cálculo de custo de geração em US$/MWh de uma central
termelétrica a gás – Ciclo combinado operando com gás do Qatar
• Recordando os Ciclos Termodinâmicos
- Ciclo Brayton – Turbina a gás
- Ciclo Rankine – Turbina a vapor
- Ciclo Otto – Motor de combustão interna alternativo
- Ciclo Diesel – Motor de combustão interna alternativo
Introdução
• Ciclo Brayton – Turbina a Gás 
Compressor Turbina de expansão
Câmara de combustão
Introdução
• Turbina a Gás
Turbojato
Introdução
• Turbina a Gás
General Electric 
J85-GE-17A 
Turbojet Engine
Introdução
Introdução
• Turbina a Gás
General Electric 
J85-GE-17A 
Turbojet Engine
Introdução
• Turbina a Gás
General Electric 
J85-GE-17A 
Turbojet Engine
Introdução
• Turbina a Gás
General Electric 
J85-GE-17A 
Turbojet Engine
Introdução
• Turbina a Gás
General Electric 
J85-GE-17A 
Turbojet Engine
Introdução
• Turbina a Gás
General Electric 
J85-GE-17A 
Turbojet Engine
Introdução
• Turbina a Gás
Introdução
• Turbinas a Gás Aeronáuticas
Turbojato
Turbohélice
Turbofan
Turbojato
Introdução
• Turbinas a Gás Aeronáuticas
Turbofan
Introdução
• Turbinas a Gás Aeronáuticas
Turbofan - Sistema de freio utilizando o ar de Bypass (Reverso)
Introdução
• Turbinas a Gás Aeronáuticas
Turbofan - Sistema de freio utilizando o ar de Bypass (Reverso)
Introdução
• Turbinas a Gás Aeronáuticas
Turbohélice
Introdução
• Turbinas a Gás Aeronáuticas
Turbohélice – Avião Búfalo
2 motores Turbohélice GE CT64-820-1
Introdução
• Turbinas a Gás Aeronáuticas
Turbina a gás industrial - GE TM2500
Introdução
• Turbinas a Gás Industriais
Turbina a gás industrial - GE TM2500
Introdução
• Turbinas a Gás Industriais
- LM6000 da GE
- 40,7 MW
- Eficiência Térmica: 42,3%
• Turbina a Gás Industrial Aeroderivativa
Introdução
• Turbinas a Gás Industriais
- GT13E da ABB
- 148 MW
- Eficiência Térmica: 34,6%
Turbina a Gás Industrial Heavy-duty
Introdução
• Turbinas a Gás Industriais
Ciclo Brayton
Compressor Turbina de expansão
Câmara de combustão
Introdução
• Turbinas a Gás Industriais
• Ciclo Rankine
Introdução
• Ciclo Rankine - Caldeira aquatubular
Introdução
• Ciclo Rankine - Caldeira aquatubular
Introdução
Caldeira de 
recuperação
• Ciclo Rankine - Caldeira aquatubular
Introdução
Parede de tubos 
aletados externamente 
e com água no interior 
• Ciclo Rankine - Caldeira aquatubular
Introdução
Parede de tubos 
aletados externamente 
e com água no interior 
Introdução
• Ciclo Rankine - Turbina a vapor
• Ciclo Rankine - Condensador
Introdução
• Ciclo Rankine - Bomba de água Introdução
• Ciclo Rankine
Introdução
• Ciclo Combinado – Brayton / Rankine
Introdução
• Motor de Combustão Interna Alternativo – Ciclos Otto e Diesel
Introdução
• Motor de Combustão Interna Alternativo
Introdução
Introdução
• Motor de combustão 
interna alternativo, 
4 tempos, de igniçãopor centelha
Primeiro Tempo: 
Admissão
Segundo Tempo: 
Compressão
Terceiro Tempo: 
Expansão
Quarto Tempo: 
Escape
Primeiro Tempo: 
Admissão
Segundo Tempo: 
Compressão
Terceiro Tempo: 
Expansão
Quarto Tempo: 
Escape
Introdução
• Motor de combustão 
interna alternativo, 
4 tempos, de ignição 
por compressão
Introdução
• Motor de Combustão 
Interna Alternativo 
Ecoboost, 1.0, 3 cilindros
Introdução
• Motor de Combustão 
Interna Alternativo 
4 cilindros em linha
Introdução
Motor Diesel 
para navios
• Motor de 
Combustão Interna 
Alternativo
Motor Diesel 
para navios
Introdução
• Motor de 
Combustão Interna 
Alternativo
Motor Diesel 
para geração de 
eletricidade
Introdução
• Motor de 
Combustão Interna 
Alternativo
Introdução
• Exemplo de Balanceamento de equações de combustão
- Exercício 1:
Balancear a equação da combustão estequiométrica do Octano C8H18 com oxigênio.
- Exercício 2:
Balancear a equação da combustão estequiométrica do Octano C8H18 com o ar.
Obs.: MM_C8H18 = 114 g/mol
MM_O2 = 32 g/mol
MM_N2 = 28 g/mol
MM_C = 12 g/mol
Introdução
Sites úteis
• https://www.ons.org.br
• https://www.ons.org.br/paginas/energia-agora/balanco-de-energia
• https://www.ons.org.br/paginas/energia-agora/carga-e-geracao
• https://www.ons.org.br/paginas/energia-agora/reservatorios
• https://www.ons.org.br/paginas/energia-no-futuro/programacao-da-operacao
• https://www.megawhat.energy/verbetes/69701/custo-variavel-unitario-cvu
• https://app.powerbi.com/view?r=eyJrIjoiNjc4OGYyYjQtYWM2ZC00YjllLWJlYmEtYzdkN
TQ1MTc1NjM2IiwidCI6IjQwZDZmOWI4LWVjYTctNDZhMi05MmQ0LWVhNGU5YzAxNzBl
MSIsImMiOjR9
https://www.ons.org.br/
https://www.ons.org.br/paginas/energia-agora/balanco-de-energia
https://www.ons.org.br/paginas/energia-agora/carga-e-geracao
https://www.ons.org.br/paginas/energia-agora/reservatorios
https://www.ons.org.br/paginas/energia-no-futuro/programacao-da-operacao
https://www.megawhat.energy/verbetes/69701/custo-variavel-unitario-cvu
https://app.powerbi.com/view?r=eyJrIjoiNjc4OGYyYjQtYWM2ZC00YjllLWJlYmEtYzdkNTQ1MTc1NjM2IiwidCI6IjQwZDZmOWI4LWVjYTctNDZhMi05MmQ0LWVhNGU5YzAxNzBlMSIsImMiOjR9
https://app.powerbi.com/view?r=eyJrIjoiNjc4OGYyYjQtYWM2ZC00YjllLWJlYmEtYzdkNTQ1MTc1NjM2IiwidCI6IjQwZDZmOWI4LWVjYTctNDZhMi05MmQ0LWVhNGU5YzAxNzBlMSIsImMiOjR9
https://app.powerbi.com/view?r=eyJrIjoiNjc4OGYyYjQtYWM2ZC00YjllLWJlYmEtYzdkNTQ1MTc1NjM2IiwidCI6IjQwZDZmOWI4LWVjYTctNDZhMi05MmQ0LWVhNGU5YzAxNzBlMSIsImMiOjR9
Introdução
Sites úteis
• https://www.worldbank.org/en/research/commodity-markets
• https://oilprice.com/oil-price-charts/#Brent-Crude
• https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-
nacional-ben
• https://experience.arcgis.com/experience/04322ce89e844fd3b6f6a28bcb178f34
https://www.worldbank.org/en/research/commodity-markets
https://oilprice.com/oil-price-charts/#Brent-Crude
https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-ben
https://www.epe.gov.br/pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-ben
https://experience.arcgis.com/experience/04322ce89e844fd3b6f6a28bcb178f34
https://www.worldbank.org/en/research/commodity-markets
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