Lista exercícios combustão e combustíveis - 2013.2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
QUÍMICA TECNOLÓGICA 
Lista de Exercícios – Combustão e combustíveis 2013.2 
Parte teórica: 
1. Observando a figura abaixo, cite exemplos de tipos de combustíveis correspondentes às porções 
“biomassa”, “petróleo”, “carvão” e “gás”, classificando-os como primários e secundários. Quais 
desses combustíveis preenchem os requisitos técnicos e econômicos para serem utilizados 
industrialmente? 
 
 
 
2. O petróleo pode ser refinado por diversas etapas. Descreva os processamentos para o refino do 
petróleo. 
 
3. Considere um sistema de combustão, no qual o combustível é o etanol (C3H5OH) e o comburente 
é o ar atmosférico seco. Responda aos itens abaixo: 
a) Escreva a equação química balanceada que representa a reação de combustão completa do etanol. 
b) Haverá a formação de cinzas? Por quê? 
c) Nessas condições (combustão teoricamente completa), é possível encontrar substâncias como 
monóxido de carbono e oxigênio nos fumos da combustão? Explique sua resposta. 
d) Em que condições o calor produzido seria máximo? 
e) No caso de utilizar no lugar do etanol um combustível sólido, como carvão, por exemplo, quais 
seriam as implicações gerais no processo? 
 
4. O biodiesel é um biocombustível derivado de óleos vegetais ou gorduras animais e que vem 
sendo a grande aposta como substituinte ao óleo diesel. Sabendo que o poder calorífico do biodiesel 
varia de 9000 a 9600 kcal.kg-1 (aproximadamente), e que seu poder antidetonante encontra-se na 
faixa de 57,5 a 65, compare as vantagens e desvantagens do uso do diesel e do biodiesel (B100), 
incluindo as questões ambientais. 
 
5. Compare a gasolina e o etanol combustível, quanto aos poderes calorífico e antidetonante, 
estabelecendo vantagens e desvantagens no uso de cada um, inclusive quanto ao impacto ambiental. 
 
6. Cite e explique os dois principais tipos de processamento da hulha para obtenção de combustíveis 
secundários. 
 
7. De acordo com a definição de poder calorífico responda: 
a) Quem possui maior poder calorífico: metanol ou etanol, explique. 
b) Coloque em ordem crescente de poder calorífico os seguintes combustíveis: óleo diesel, gasolina 
e querosene. Explique a sua sequência. 
 
8. Explique o por que o antracito e a hulha são reconhecidos como carvão de alta qualidade. 
 
9. O cálculo da temperatura teórica de combustão para determinado combustível gasoso revelou 
um valor inferior ao obtido na prática. Explique possíveis causas para o valor encontrado, sabendo 
que foi empregado um excesso de 70% de ar. Quais seriam as alternativas para elevar essa 
temperatura e, assim, melhorar o aproveitamento do calor liberado na combustão? Qual a 
importância do cálculo da temperatura teórica de combustão, uma vez que o aproveitamento 
energético é feito a partir da temperatura real dos fumos? 
 
10. O metano é o principal constituinte do gás natural veicular. Quais são as condições favoráveis 
de temperatura e pressão para uso desse combustível? Quais são os fatores que afetam os limites de 
inflamabilidade? 
 
11. Quais são as vantagens dos combustíveis gasosos em relação aos demais. 
 
 
 
 
 
 
 
Parte prática: 
 
12. São dadas as composições em massa dos combustíveis A, B e C, tomando-se como base 1000g 
de cada combustível 
Combustível Carbono Hidrogênio Oxigênio Enxofre Umidade Cinza 
A 780 60 48 48 36 28 
B 660 60 40 64 92 84 
C 720 60 64 32 90 34 
 
a) Qual dos combustíveis apresentará maior massa de água nos fumos? 
b) Qual dos combustíveis apresenta maior massa de hidrogênio livre? 
c) Qual a massa de água combinada no combustível C? 
d) Qual a massa de água do combustível na composição A? 
e) Qual a massa capaz de gerar calor no combustível B? 
 
13. Um combustível sólido apresenta a seguinte composição em porcentagem em massa: 
 
Carbono Hidrogênio Oxigênio Nitrogênio Enxofre Umidade Cinza 
72 4,8 9,6 2,8 3,2 5,4 2,2 
 
Tomando-se como base de cálculo 1000g de carvão, e considerando-se a queima com 50% de ar em 
excesso, pergunta-se: 
a) A quantidade de matéria de oxigênio teórico. 
b) A quantidade de matéria de ar real. 
c) A massa de oxigênio nos fumos. 
d) A massa de nitrogênio nos fumos. 
e) O volume de fumos liberados a 227 °C e 1 atm. 
 
14. Um gás apresenta a seguinte composição volumétrica H2 = 50%, CH4 = 30%, CO = 9%, C2H2 = 
4%, N2 = 5%, CO2 = 2%. Deve-se ser queimado com 16% de ar em excesso. Considerando a 
queima de 1 m3 desse gás medidos na CNTP calcular: 
a) O volume de ar teoricamente necessário a CNTP. 
b) O volume de ar real captado a 27°C e 710 mmHg. 
c) Volume de fumos liberados nas CNTP. 
d) Volume de fumos liberado a 127 °C e 720 mmHg. 
 
 
15. Um combustível líquido derivado de petróleo apresenta a seguinte composição em massa: 
carbono = 85,7%, hidrogênio = 12,1%, nitrogênio = 0,9%, enxofre = 0,3%, umidade = 1%. 
Determinar: 
a) O volume de ar teoricamente necessário para a queima completa de 1 Kg desse combustível 
líquido, sendo o ar medido nas CNTP. 
b) Considerando a queima completa com 30% de excesso de ar na temperatura de 25°C e 760 
mmHg, determinar o volume de ar real. 
c) Considerando as mesmas condições da letra b) para o ar, calcule o volume de fumos 
desprendidos a 200 °C e 720 mmHg. 
 
16. Um gás natural é constituído de 90% de CH4 e 10% de C2H6, em volume. Esse gás deve ser 
queimado, estando na temperatura de 20°C e 700 mmHg, com 10% de ar em excesso. O ar 
atmosférico encontra-se a 27°C e 700 mmHg. Determinar considerando a combustão 
completa: 
a) O volume de ar real necessário para a combustão de 1 m3 da mistura gasosa combustível. 
b) O volume de fumos totais desprendidos e medido a 250°C e 700 mmHg. 
 
17. Um combustível líquido oxigenado apresenta a seguinte composição (% em massa): 
Carbono Hidrogênio Oxigênio 
64,8 13,6 21,6 
 
Deve-se efetuar a queima completa de 1 kg desse combustível, utilizando oxigênio puro com 30% 
de excesso. Pede-se: 
a) A massa de oxigênio puro necessária. 
b) O volume de fumos desprendidos a 187°C e 1,3 atm. 
 
18. Considere um carvão com a seguinte composição em porcentagens em massa: 
Carbono Hidrogênio Oxigênio Enxofre Nitrogênio Umidade Cinza 
690 80 72 48 14 36 60 
 
Calcular: 
a) O PCS e o PCI pelos calores de combustão. 
b) O PCS pela relação entre PCS e PCI. 
 
19. Um gás de hulha apresenta a seguinte composição volumétrica: 
H2 = 50%, CH4 = 30%, CO = 9%, N2 = 9% e C2H2 = 2% 
Considerando os calores de combustão da tabela, estimar o PCS e o PCI em kcal/m3 (CNTP) desse 
gás combustível. 
 
20. Estimar o PCS e o PCI do propano gasoso (C3H8) sabendo-se que o calor de combustão do 
propano é 530,6 kcal/mol (para H2O líquida). 
 
21. Utilizando as formulas de empíricas calcule o PCS e PCI do seguinte combustível sólido: 
Carbono Hidrogênio Oxigênio Nitrogênio Enxofre Cinza 
79,2% 8% 3,2% 2% 3,2% 4,4% 
 
 
 
Boa Sorte!