Mariana Brito Alves Queimadores para Combustíveis Gasosos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ 
Instituto de Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
Queimadores para Combustíveis 
Gasosos 
 
 
 
 
Disciplina: EEN602 – Combustíveis e Combustão 
Curso: Engenharia de Energia 
Aluno: Mariana Brito Alves 
Matrícula: 2016006573 
Professora: Dra. Lucilene de Oliveira Rodrigues 
 
 
 
Novembro, 2018 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................ 3 
2 QUEIMADORES PARA COMBUSTÍVEIS GASOSOS ............................................. 3 
2.1 Queimadores de chama de difusão ............................................................................. 4 
2.2 Queimadores com chama pré-mistura ........................................................................ 4 
2.3 Queimadores de queima direta ................................................................................... 5 
2.4 Queimadores aspirantes .............................................................................................. 5 
2.5 Queimadores com bicos de mistura ............................................................................ 6 
2.5.1 Tipo registro ......................................................................................................... 6 
2.5.2 Tipo túnel .............................................................................................................. 7 
2.6 Queimadores por radiação infravermelha ................................................................... 7 
3 SEGURANÇA ................................................................................................................... 8 
4 CONCLUSÕES ................................................................................................................. 8 
5 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 9 
 
 
 
Universidade Federal de Itajubá Combustíveis e Combustão – EEN602 
Instituto de Engenharia Mecânica – IEM Profa. Dra. Lucilene de Oliveira Rodrigues 
 
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1 INTRODUÇÃO 
A combustão é um processo termoquímico utilizado para gerar calor em diversos 
processos, como por exemplo, gerar vapor a ser utilizado em turbinas que produzem 
eletricidade ou para aquecer algum ambiente, produto ou processo. 
Assim, melhorar essa tecnologia garante o maior aproveitamento energético do 
combustível, a diminuição das emissões de poluentes oriundos da reação, garantindo um 
menor gasto e vantagens ambientais. 
Uma das formas de melhorar o processo de combustão é o uso do melhor tipo de 
queimador para determinado combustível, pois esse tem como função promover uma boa 
mistura ar combustível dentro dos limites de inflamabilidade e permitir que o combustível e o 
oxidante fiquem em contato. Se todos esses aspectos forem satisfeitos haverá uma chama 
estável sem que ocorra o retorno e o deslocamento da chama. 
2 QUEIMADORES PARA COMBUSTÍVEIS GASOSOS 
O queimador é o equipamento responsável por processar a queima de uma mistura 
ar/combustível em uma câmara de combustão (VLASSOV, 2001 apud DANTAS, 2010). Ou 
seja, sua função é garantir que o oxidante e o combustível tenham os melhores fatores de 
tempo, temperatura e turbulência para que ocorra uma combustão eficiente (BIZZO, 2008 
apud DANTAS, 2010). 
A construção desse equipamento depende do combustível utilizado, pressão de ar, 
temperatura, velocidade, entre outros. 
Segundo Bizzo (2008?) os queimadores de gases podem ser classificados conforme a 
maneira com que é misturado o ar e o gás combustível em três tipos: 
 Queimadores de chama de difusão; 
 Queimadores com pré-mistura; 
 Queimadores com bicos de mistura (ou de mistura direta). 
 De registro; 
 De túnel. 
Porém, conforme outros autores os queimadores são divididos em apenas dois tipos: 
 Queimadores aspirantes; 
 
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 Queimadores de queima direta. 
Além desses, há os queimadores a gás por radiação. 
2.1 Queimadores de chama de difusão 
Chamas de difusão são obtidas ao liberar o combustível e o ar separadamente na 
região de combustão. Assim, “num queimador de chama de difusão o gás sai do bico para a 
zona de combustão com velocidade suficiente para arrastar dos arredores seu ar de combustão 
e dar uma chama da intensidade exigida.” (BIZZO, 2008?). 
Os queimadores de menores dimensões fornecem uma chama intensa, pois oferecem 
uma grande área para a difusão. 
Quando gases que possuem velocidade de chama baixa (grupo 2 e 3 do índice de 
Wobbe) são queimados com esse tipo de queimador, o esperado é que a chama se apague, 
pois eles não conseguem arrastar a quantidade ideal de ar. Assim, é necessário que tenha uma 
chama piloto ou outros meios para garantir a estabilidade da chama (BIZZO, 2008?). 
A figura abaixo mostra alguns tipos de queimadores de chama de difusão: 
 
Figura 1 - Queimadores de chama de difusão 
Fonte: Bizzo, 2008? 
2.2 Queimadores com chama pré-mistura 
Chamas pré-misturadas são obtidas ao se misturar o combustível e o ar dentro dos 
limites de inflamabilidade antes de ocorrer a descarga da mistura na câmara de combustão. 
 
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Esses queimadores geralmente estão disponíveis em pequenos tamanhos e são 
utilizados em fogões domésticos e industriais, mas também podem ser dimensionados para 
serem utilizados em caldeiras, fornos de fundição de metal, etc. 
2.3 Queimadores de queima direta 
Nos queimadores de queima direta o gás é injetado puro, diretamente na zona de 
combustão, através de bicos injetores com orifícios de pequeno diâmetro, como mostra a 
figura abaixo. 
 
Figura 2 - Queimador de queima direta 
Fonte: Garcia, 2002 apud Dantas, 2010. 
Segundo Dantas (2010), esses queimadores possuem chamas longas, baixo ruído e 
manutenção constante, pois a vazão do ar é realizada em função de tiragem. 
2.4 Queimadores aspirantes 
“Nos queimadores aspirantes a maior parte do ar da combustão é aspirado pela 
expansão do gás combustível em um venturi, onde se misturam o ar e o gás combustível” 
(DANTAS, 2010), como mostra a Figura 3. 
O ar utilizado no inicio da queima é devido apenas da vazão do combustível gasoso. 
Assim, esse queimador apresenta uma chama curta e de baixa capacidade. 
 
 
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Figura 3 - Queimador aspirante 
Fonte: Garcia, 2002 apud Dantas, 2010. 
2.5 Queimadores com bicos de mistura 
Nesses queimadores o gás e o ar são misturados no ponto em que ocorre a combustão, 
Figura 4. E podem ser do tipo registro ou túnel. 
 
Figura 4 - Queimador com bico de mistura 
Fonte: Bizzo, 2008? 
2.5.1 Tipo registro 
Esse queimador “consiste um injetor de gás rodeado por uma entrada de ar e a 
combustão ocorre na frente do queimador” (BIZZO, 2008?), como mostra a Figura 5. 
 
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Figura 5 - Queimador tipo registro 
Fonte: Bizzo, 2008? 
Normalmente é preciso que haja dispositivos deestabilização de chama. 
2.5.2 Tipo túnel 
Nos queimadores de túnel a combustão ocorre dentro de um túnel refratário e se 
assemelha ao queimador de pré-mistura, pois opera em uma condição permanente de retorno 
de chama (BIZZO, 2008?). 
 
Figura 6 - Queimador tipo túnel 
Fonte: Bizzo, 2008? 
A vantagem desse queimador é a minimização da perda de calor que intensifica a 
combustão, devido à sua geometria 
2.6 Queimadores por radiação infravermelha 
“De acordo com Espinoza (2004), o queimador infravermelho é um equipamento em que 
a combustão desenvolve-se na saída da tela cerâmica refratária porosa, a chama produzida aquece 
 
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a superfície da tela e o calor é transmitido principalmente por radiação infravermelha” (DANTE, 
2010). 
Nesse tipo de queimador o ar e o combustível pré-misturados são aquecidos ao 
entrarem no queimador por convecção, à medida que passam pelos furos do leito de cerâmico, 
uma vez que esse já se encontra em uma temperatura maior, pois é aquecida por radiação 
emitida pela matriz cerâmica para jusante (MALICO, 1999 apud DANTE 2010). 
3 SEGURANÇA 
Alguns cuidados são necessários quando se utiliza combustíveis gasosos, 
principalmente se o gás for tóxico, devido ao risco de ocorrer vazamentos. 
As principais precauções estão relacionadas ao armazenamento do combustível, da 
mistura desses com o ar antes da queima e com a velocidade de queima. 
Pois, quando se utiliza uma mistura pré-misturada deve se atentar aos limites de 
inflamabilidade do combustível, uma vez que se a proporção da mistura ultrapassar esses 
limites pode ocorrer ignição e explosões indesejáveis. 
Outro ponto importante é que a velocidade de chama tenha a mesma velocidade de 
saída da mistura, uma vez que se a velocidade de saída for maior do que a de chama ocorre o 
deslocamento da chama, que altera o gradiente de temperatura e a quantidade de poluentes 
gerados no final da câmara. Já se o contrário ocorrer, velocidade de chama maior que a de 
saída, ocorre o flashback, que é o retorno da chama, que pode danificar o equipamento. 
4 CONCLUSÕES 
A combustão por ser um processo muito utilizado necessita de melhorias constantes 
para aproveitar o máximo do poder do combustível e diminuir as emissões de poluentes. 
Uma maneira de realizar essa otimização é utilizando o queimador adequado para cada 
tipo combustível e processo. 
Com a pesquisa, percebe-se que a classificação dos queimadores de gases em dois 
tipos engloba a de três tipos. Se resumindo em queimadores com queimadores com mistura de 
ar e combustível e queimadores sem essa mistura. Além de haver os queimadores por radiação 
que ainda não são muito utilizados devido a fatores tecnológicos e econômicos. 
 
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A qualidade da combustão aumenta com o uso da chama pré-misturada, pois essa é 
mais estável. Porém seu uso traz riscos de explosões, devido aos limites de inflamabilidade 
dos combustíveis. 
Além de melhorar o queimador, outros aspectos são importantes para garantir a 
queima mais eficiente, como por exemplo, a aerodinâmica da câmara de combustão e do 
escoamento de jatos de gás, que pode ser com e sem rotação “swirl”, e também a perturbação 
do jato na presença de obstáculos. 
Assim, conclui-se que é necessário estudar não só o tipo de queimador adequado, mas 
também todos os outros equipamentos inclusos na combustão. Essa análise deve considerar 
não só fatores técnicos, mas também econômicos. 
 
5 BIBLIOGRAFIA 
DANTAS, Marcello Araújo. Análise do desempenho de um queimador infravermelho 
funcionando com gás liquefeito de petróleo e glicerina. 2010. Dissertação de Mestrado. 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte. 
BIZZO, Waldir A.. Queimadores – Capítulo 3 2008?. Disponível em: 
<http://www.fem.unicamp.br/~em672/GERVAP3.pdf>. Acesso em: 16 nov. 2018. 
AUTOR DESCONHECIDO. Queimadores Industriais. Disponível em: 
<https://www.ebah.com.br/content/ABAAAAHDwAL/queimadores-combustiveis-gasosos>. 
Acesso em: 15 nov. 2018.