Aula 12 - Cálculos de combustão

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Cálculos Estequiométricos 
da Combustão 
 
PROCESSO DA COMBUSTÃO 
Componentes e reações do sistema de combustão 
 
 
 
REAÇÕES DE COMBUSTÃO 
(1) C (grafite) + O2  CO2 + 94,03 kcal 
(2) H2 (gás) + ½O2  H2O (vapor) + 57,80 kcal 
(3) H2 (gás) + ½O2  H2O (líquido) + 68,32 kcal 
(4) S (sólido) + O2  SO2 (gás) + 72,0 kcal 
 C (grafite) + CO2  2CO - 40,79 kcal 
 CO (gás) + ½O2  CO2 + 69,91 kcal 
Combustível 
Comburente 
Cinzas 
Fumos 
CO2, SO2, 
CO e vapor 
de H2O Resíduos 
sólidos 
Considerando a reação de combustão com ar 
atmosférico seco, pode-se escrever as reações anteriores 
da seguinte forma: 
(1) C + (O2 +3,76N2)  CO2 + 3,76 N2 
(2) H2 + ½(O2 + 3,76 N2)  H2O + (3,76/2) N2 
(3) S + (O2 + 3,76 N2)  SO2 + 3,76 N2 
 
 
PROCESSO DA COMBUSTÃO 
Procedimentos para o Cálculo 
Estequiométrico 
Para se efetuar o cálculo estequiométrico de uma combustão, 
deve-se: 
 
1. Escolher um sistema que, em geral, é o local em que se realiza a 
combustão; 
2. Adotar uma base de cálculo; 
3. Estabelecer balanços materiais em número suficiente para a 
determinação necessária. 
Geralmente os cálculos estequiométricos da combustão 
correspondem a três tipos: 
 
1. Cálculo da quantidade de ar teoricamente necessário (ar teórico) 
e de ar real para a combustão completa do combustível; 
2. Cálculo da composição e do volume dos fumos da combustão; 
3. Cálculo da porcentagem de ar em excesso utilizada em uma 
combustão, em razão da análise de Orsat dos fumos da 
combustão. 
Procedimentos para o Cálculo 
Estequiométrico 
Oxigênio teórico 
Em síntese, a quantidade de oxigênio teórico pode ser 
expressa por: 
O2 teórico = O2 combustão completa - O2 do combustível 
Ar teórico 
Quantidade de ar que contenha a quantidade de oxigênio 
teórico. 
100 L (moles) ar  21 L (moles) O2 
V (ou n) ar teórico  V (ou n) O2 teórico 
 
21,0
).(
).( 2
teóricoOV
teóricoarV 
Ar em excesso 
Estimativa de acordo com o estado físico do 
combustível: 
1.Combustíveis gasosos: 5-30% ar em excesso. 
2.Combustíveis líquidos: 20-40% ar em excesso. 
3.Combustíveis sólidos: 30-100% ar em excesso. 
Ar real 
Pode ser expresso por: 
Var real = Var teórico + Var excesso 
• Combustíveis gasosos: utilizar estequiometria em 
volume. 
– Equações dos gases ideais (Clausius-Clapeyron): 
 
 
É importante considerar que as proporções volumétricas dadas pelo 
coeficiente da reação de combustão somente serão válidas para 
volumes nas mesmas condições de pressão e temperatura. 
– A transformação de qualquer volume pode ser efetuada por: 
 
Critérios de Cálculo 
Critérios de Cálculo 
• Combustíveis líquidos e sólidos: utilizar estequiometria 
em quantidades molares: 
A determinação de volumes de oxigênio, de ar ou de fumos 
pode ser efetuada de duas formas: 
(1) Multiplicar a quantidade molar obtida por 22,4 litros (volume 
molar de gases na CNTP) e depois transformar para outra 
condição de T e P utilizando 
 
 
 
(2) Utilizar a equação de Clapeyron 
 
Critérios de Cálculo 
Exemplo de Cálculo 
FIM DA AULA!!