AULA COMBUST VEIS 2017 2

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Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
MÁQUINAS TÉRMICAS
Profa. Dra. Josedite Saraiva
Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
Seção 2
Seção 3
Seção 4
Seção 5
COMBUSTÍVEIS
Importância dos combustíveis nos Motores de 
Combustão e Verificação dos padrões de qualidade.
Combustíveis
Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
Seção 3
Seção 4
Combustíveis
Seção 5
Combustão/Caldeiras
COMBUSTÃO - Importância nos projetos visando 
máquinas com maior eficiência.
Combustão
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Seção 4
Seção 5
Motores de combustão
Combustão 
Interna- MCI;Motores
Combustão 
Externa- MCE;
Combustíveis
Combustão
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Seção 5
Turbinas
Turbinas 
Turbinas à Vapor;
Turbinas à Gás.
Combustíveis
Combustíveis
Combustão
Motores
Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
Compressores 
Lubrificação dos Compressores e 
Refrigeração dos Compressores;
Compressores
Combustíveis
Combustão
Motores
Turbinas
Prof. Dra. JOSEDITE SARAIVAUNIDADE I
EMENTA:
 Conceitos e propriedades fundamentais de Máquinas Térmicas.
 Leis da Termodinâmica e Cálculos Termodinâmicos
Combustíveis- Importância dos combustíveis nos Motores de
Combustão e Verificação dos padrões de qualidade;
Combustão-Gerador de Vapor - Caldeiras: Conceitos, Aplicações .
Motores: motores de Combustão interna e externa, Análise de
Desempenho, .
Compressores tipos e classificação, Refrigeração, Lubrificação.
Turbinas: Tipos, Classificação e Aplicação Industrial.
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PROVAS ESCRITAS (DUAS)
NP1 = 100% (PROVA)
NP2 = 100% (PROVA)
MEDIA = (NP1+NP2)/2
CALENDÁRIO DE AVALIAÇÕES
PROVAS DATAS
1ª 03 Outubro
2ª 05 Dezembro
REPOSIÇÃO 19 Dezembro
FINAL 26 Dezembro
MÉTODOS DE AVALIAÇÃO
Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
ANTON S MAZURENCO; ZULCY DE
SOUZA; ELECTO E S LORA. MÁQUINAS
TÉRMICA DE FLUXO Cálculo
Termodinâmicos e Estruturais Editora
Interciência.
FRANCO BRUNETTI MOTORES DE
COMBUSTÃO INTERNA - VOL. 1 e EDITORA:
BLUCHER
Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
GUILHERME FILIPPO FILHO MAQUINAS
TÉRMICAS ESTÁTICAS E DINÂMICAS
Editora Erica-Saraiva
HEINZ P. BLOCH FRED K. GEITNER
COMPRESSORES. UM GUIA PRÁTICO
PARA A CONFIABILIDADE E A
DISPONIBILIDADE Editora Bookman
Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
MANOEL HENRIQUE CAMPOS
BOTELHO,HERCULES MARCELLO
BIFANO, OPERAÇÃO DE
CALDEIRAS. GERENCIAMENTO,
CONTROLE E MANUTENÇÃO.
EDITORA. BLUCHER.
VIRGÍLIO LARGEMANN ,
COMBUSTÃO EM CALDEIRAS
INDUSTRIAIS. EDITORA.
INTERCIENCIA.
TURNS, STEPHEN R. INTRODUÇÃO 
À COMBUSTÃO - CONCEITOS E 
APLICAÇÕES Editora Bookman
Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
REVISÃO: LEIS E CÁLCULOS
TERMODINÂMICOS
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Motores de Combustão Interna – vol. 1 
Profª Dra. Josedite Saraiva
COMBUSTÍVEIS AUTOMOTIVOS
Franco Brunetti
UNIDADE I Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
Seção 6
Seção 2
Seção 3
Seção 4
Seção 5
CombustíveisCombustíveis
Combustão/Caldeiras
Motores de combustão
Turbinas
Compressores 
Artigo Científico
UNIDADE I Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
Seção 3
Seção 4
Seção 2
Aula de hoje
COMBUSTÍVEIS
Seção 5
Conceitos
Especificações NR 20
Produção
Combustíveis
Testes
Poder Calorífico
Taxa de consumo
Atividade Orientada
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Seção 2
Seção 3
Seção 4
Seção 5
COMBUSTÍVEIS
Importância dos combustíveis nos Motores de 
Combustão e Verificação dos padrões de qualidade.
Combustíveis
UNIDADE I Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA 17
Profª Dra. Josedite Saraiva
COMBUSTÍVEIS AUTOMOTIVOS
 Qual a importância de estudar combustíveis?
 Qual a importância do poder calorífico nos Motores 
de Combustão Interna - MCI ?
 Qual a relação entre densidade (kg/m3) e o consumo 
de combustível no motor?
 Quão limpos serão os combustíveis?
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Combustíveis – Conceitos fundamentais
Conceito
 Todo material que pode ser queimado para liberar energia térmica (calor) é denominado
combustível (Bagaço de cana, carvão, gasolina, álcool etc..)
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Combustíveis - Um compromisso de desempenho e proteção ambiental
Especificações
 Representam compromisso entre os requisitos de qualidade, desempenho e proteção
ambiental. Cabendo aos ENGENHEIROS (Fabricantes) dos MCI adequar os motores ao
combustível. Leis mais rígidas significa mais investimentos na produção.
Leis mais rígidas
 .
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Combustíveis – Norma Regulamentadora NR 20
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Combustíveis - Hidrocarbonetos
Composição
São compostos formados majoritariamente por Hidrocarbonetos (Carbonos e Hidrogênio)
e impurezas. - Fórmula : Cn Hm
Pirrol
Impurezas
Compostos nitrogenados- Provoca
escurecimento (oxidação), gera
espuma durante o abastecimento de
diesel nos veículos.
Compostos oxigenados – confere um carácter
ácido aos derivados.
Compostos sulfurados – os principais 
causadores de corrosão, gás sulfídrico (H2S), 
mercptans (R-SH). 
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Características – Famílias de hidrocarbonetos
Combustíveis - Hidrocarbonetos
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O benzeno tem alta octanagem (NO = 120) e 
alto poder calorífico (10.000 kcal/kg), o que o 
tornaria muito indicado para ser usado nos 
motores de ignição por centelha.
Parafinas CnH(2n+2) cadeias abertas, normais 
ou ramificadas, ligações simples, baixa 
reatividade química (Bons óleos lubrificantes)
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Combustíveis - Produção
Destilação atmosférica 
 Processo físico de separação por diferentes pontos de
ebulição.
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Destilação atmosférica e a vácuo:
Combustíveis - Produção
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UNIDADE I Profª. Dra. JOSEDITE SARAIVA
Destilação atmosférica e a vácuo:
Combustíveis - Produção
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A gasolina é um combustível constituído basicamente por hidrocarbonetos e, em menor
quantidade, por produtos oxigenados.
Esses hidrocarbonetos são, em geral, mais "leves" do que aqueles que
compõem o óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbônica
(normalmente de 4 a 12 átomos de carbono).
A faixa de destilação da gasolina automotiva varia de 30 a 220°C.
Combustíveis - Gasolina
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No brasil são comercializado basicamente três tipos de gasolina para uso em automóveis,
embarcações aquáticas, motos e etc.: Tipo A, Tipo C e Aditivada.
Combustíveis – Tipos de Gasolina
Tipos de Gasolina:
 GASOLINA AUTOMOTIVA TIPO A, Esta gasolina constitui-se basicamente de uma
mistura de naftas numa proporção tal que enquadre o produto na especificação prevista,
(isenta de álcool etílico anidro), sua comercialização é restrita a refinador e distribuidor .
 GASOLINA TIPO C - Adiciona-se álcool etílico anidro à gasolina tipo A . O teor de álcool
na gasolina final atinge à faixa de 18 a 25 % em volume, mediante as normas vigentes.
A octanagem no mínimo igual a 80 (MON).
 GASOLINA ADITIVADA
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Combustíveis – Tipos de Gasolina
Tipos de Gasolina:
 GASOLINA ADITIVADA
• Processo
Gasolina tipo A ComumAditivo
+ 
Álcool etílico
Gasolina Aditivada
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Combustíveis – Tipos de Gasolina
Tipos de Gasolina:
 GASOLINA ADITIVADA
• Finalidade
Detergentese dispersante
Melhorar o desempenho
Minimiza a formação
de depósitos nos 
carburadores e bicos
injetores
Assim como no coletor
e hastes das válvulas 
de admissão. 
Gasolina
A
+
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Combustíveis – Tipos de Gasolina
Tipos de Gasolina:
 GASOLINA ADITIVADA
• Aspectos
Causas:
• reduzir a vida útil dos filtros de 
combustível dos veículos 
• prejudicar o funcionamento dos 
motores
Límpida,sem 
materiais em 
suspensão
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Combustíveis – Testes de Gasolina
Testes de coloração:
 O teste é realizado observando-se, contra a luz natural, uma amostra contendo 0,9 litro
do produto contida em recipiente de vidro transparente e com capacidade total de 1 litro.
Cor:
 Gasolina azul (reservada para a gasolina de aviação).
 Gasolina aditivada comercializada pela PETROBRAS DISTRIBUIDORA (BR), apresenta
cor verde.
 Gasolina Rosa (reservada para a mistura formada por Metanol, Etanol e aditivos).
 Gasolina tipo A e tipo C
 Pode variar de incolor a amarelo
 .
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Combustíveis – Testes de Gasolina
Importância da Cor:
 Alterações na cor da gasolina podem ocorrer devido à presença de contaminantes ou
devido à oxidação de compostos instáveis nela presentes (olefinas e compostos
nitrogenados).
Teste de densidade:
 A densidade da gasolina A varia entre 0,710 kg/L e 0,760 kg/L
 Quanto maior a densidade menor é o consumo em volume.
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Combustíveis – Testes de Gasolina
Testes % de Álcool na gasolina:
Este teste é realizado visando determinar a quantidade (%) de álcool anidro (seco)
presente na gasolina. Descrição:
 Coloca-se 50 ml de gasolina em uma proveta de 100 ml;
 Adiciona-se 50 ml de água (mistura-se);
Sabe-se que o álcool presente na gasolina combinam-se com as moléculas da água
aumentando-se o volume de água.
O aumento do volume de água na proveta não deve exceder 64 ml. Caso contrário a
gasolina encontra-se adulterada.
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Combustíveis – Testes de Gasolina
Testes para aferição da bomba de combustível:
O teste de vazão é utilizado para verificar a quantidade de combustível liberado no
bombeamento. Descrição:
 Preencher um balde aferidor de 20 L de gasolina diretamente da bomba ;
 A diferença máxima aceitável entre o valor medido e bombeado é de 100ml para mais
ou para menos. Acima desse valor limite, a gasolina ou o bico injetor estão adulterados.
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Poder calorífico de um combustível:
Podemos definir como poder calorífico de um combustível a quantidade de energia
térmica (calor) liberada na combustão completa. [Joule/kg] gasoso ou por m3 de
combustível líquido.
Como vimos, um combustível é constituído, sobretudo de hidrogênio e carbono,
sendo que o hidrogênio tem o poder calorífico de 28.700 kcal/kg enquanto que o carbono
é de 8.140 kcal/kg, então, quanto mais rico em hidrogênio for o combustível, maior será o
seu poder calorífico.
O poder calorífico pode ser especificado em dois tipos:
a) Poder calorífico superior
b) Poder calorífico inferior
Combustíveis - Poder calorífico (PC)
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Poder calorífico superior:
É a quantidade de calor produzido por 1kg de combustível, quando este entra em
combustão, com excesso de ar, e os gases da descarga são resfriados de modo que o
vapor de água contido neles seja condensado. Isto é, quando a água dos produtos
encontra-se na fase líquida.
Combustíveis - Poder calorífico (PC)
Poder calorífico inferior:
É a quantidade de calor que pode produzir 1 kg de combustível, quando este entra em
combustão com excesso de ar e os gases de descarga são resfriados até o ponto de
ebulição da água, evitando assim que vapor de água contida na combustão seja
condensada. Isto é, a água dos produtos encontra-se na fase vapor.
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Poder calorífico Inferior PCI:
O poder calorífico inferior (PCI) de um combustível pode ser obtido por aproximação,
determinando-se inicialmente o poder calorífico superior (PCS) através da bomba
calorimétrica, e usando as fórmulas abaixo.
Para o óleo Diesel: PCI = PCS - 3052 kJ/kg
Para a gasolina: PCI = PCS - 3262 kJ/kg
Para o álcool etílico: PCI = PCS – 2927 kJ/kg
Para o álcool metílico: PCI = PCS – 2823 kJ/kg
PCI = Poder Calorífico Inferior
PCS = Poder Calorífico Superior
Combustíveis - Poder calorífico (PC)
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Combustíveis - Poder calorífico (PC)
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Combustíveis - Poder calorífico (PC)
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O poder calorífico de um combustível é definido como a quantidade de calor
liberado quando um combustível é completamente queimado em um processo
de combustão em regime permanente e quando os produtos voltam ao estado
dos reagentes.
O poder calorífico de um combustível é igual ao valor absoluto da entalpia de
combustão do combustível
Poder calorífico – Entalpia de Combustão
Pr Re , , 
o o
odutos agentes f P f RPoder caloríco hc H H Nh Nh     
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O poder calorífico inferior (PCI) de um combustível pode ser calculado pela
Equação empírica (Mendellev), conhecendo-se a composição elementar do
combustível:
Poder calorífico – Entalpia de Combustão
PCI = Poder Calorífico Inferior, PCS = Poder Calorífico Superior, W unidade do
combustível.
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Poder calorífico – Entalpia de Combustão
O poder calorífico depende da fase da H2O nos produtos, o poder calorífico é
chamado de poder calorífico superior, (PCS), quando a água nos produtos
esta na forma líquida. O poder calorífico inferior , (PCI), quando a água nos
produtos está na forma de vapor.
O poder calorífico superior de um combustível é igual à soma do poder
calorífico inferior do combustível e do calor latente de vaporização da H2O nos
produtos.
 
2 0
lv H
PCS PCI mh 
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Aplicação: Poder calorífico – Entalpia de Combustão
Ex 15-5. Determine a entalpia da combustão do octano líquido (C8H8) a 25 °C
e 1 atm, usando dados de entalpia de formação (Tab. A-26). Admita que a
água dos produtos esta na faze líquida.
2 2 2
, ,
2 2 8 18
 
 
o o
f P f R
o o o
co f h o f h o f
Poder caloríco hc Nh Nh
Poder caloríco hc N h co N h H o N h C H
  
   
 
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Aplicação: Poder calorífico – Entalpia de Combustão
Prob 15-51. Calcule o PCs e PCI do combustível propano líquido (C3H8) a 25
°C e 1 atm, compare com os valores (Tab. A-27).
2 2 2
, ,
2 2 3 8
 
 
o o
f P f R
o o o
co f h o f h o f
Poder caloríco hc Nh Nh
Poder caloríco hc N h co N h H o N h C H
  
   
 
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Aplicação: Poder calorífico – Entalpia de Combustão
Prob 15-52. Calcule o PCs e PCI do combustível propano líquido (C8H18) a
25 °C e 1 atm, compare com os valores (Tab. A-27).
2 2 2
, ,
2 2 8 18
 
 
o o
f P f R
o o o
co f h o f h o f
Poder caloríco hc Nh Nh
Poder caloríco hc N h co N h H o N h C H
  
   
 
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Anexo:
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Combustíveis – Taxa de consumo
A taxa de consumo de combustível em um motor automotivo é dado pela razão entre a
quantidade de energia fornecida e o poder calorífico do combustível
 
 
 
eqQuantidade de energia fornecidaTaxa de consumo
Poder Calorífico PC 
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Combustíveis - Octanagem
É a grandeza que representa a resistência da mistura do combustível com ar à
autoignição, responsável pela detonação
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Combustíveis - Octanagem
Método MON (Motor Octane Number) ou Método MOTOR-ASTM D2700
Esse método avalia a resistência da gasolina à detonação quando está sendo queimada
em condições de funcionamento mais exigentes e em rotações mais elevadas, como
acontece nas subidas de ladeira com marcha reduzida e velocidade alta e nas
ultrapassagens (quando a aceleração é aumentada mesmo já estando o carro em alta
velocidade).
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Combustíveis - Octanagem
Motor CFR utilizado para teste de octanagem no laboratório da REGAP
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Combustíveis – Requerimento de Octanagem
Aumento da octanagem em função da quilometragem percorrida pelo veículo,
estabilizando em torno de 5000 km rodados.
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BIBLIOGRAFIA
1 –Franco Brunetti, Motores de Combustão Interna Vol. 1, Editora Blucher. 
2016.
2 – Ferguson, Colin R.: “Internal Combustion Engines”, John Wiley & Sons, 
Inc, New York – USA, 1986, ISBN 0-471-83705-9.
3 – Taylor, Charles F.: “Análise dos Motores de Combustão Interna”, Edgard 
Blucher Ltda, S. Paulo – BR, 1976.
4 – Penido Filho, Paulo: “Os motores a combustão interna”, Ed. LEMI, Belo 
Horizonte – BR, 1983.
5 – Heywood, John B.: “Internal Combustion Engine Fundamentals”, 
McGraw-Hill, Inc, New York – USA, 1988, ISBN 0-07-028637-X.
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Combustão