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22/05/2019 UNIP - Universidade Paulista : DisciplinaOnline - Sistemas de conteúdo online para Alunos.
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Controle da Combustão
 O objetivo é verificar se uma combustão está sendo efetuada com a porcentagem correta de ar em excesso, de acordo com
o combustível queimado e demais condições do processo.Os fumos são analisados no aparelho de Orsat, obtendo-se as
porcentagens volumétricas de CO2, O2, CO e N2 em base seca (isenta do vapor de água).
O excesso adequado de ar e fatores como o tipo de queimador, a atomização do combustível e o efetivo controle do
processo, contribui para o aumento da eficiência na geração de calor.
 
Observações práticas:
Na combustão com insuficiência de comburente a fumaça geralmente apresenta coloração negra e contém fuligem, em
conseqüência da queima incompleta do carbono.Quando o excesso de ar é adequado a coloração oscila entre cinza e
marrom claro, na maior parte das vezes.Quando a quantidade de ar é excessiva, a fumaça apresenta normalmente coloração
branca.
 
O teste da fornalha consiste em jogar uma bola de papel ou um pedaço de pano ou estopa embebido em óleo, logo acima
das chamas.Se
- o material vai carbonizando e fica negro, solta fumaça e não forma chama, o que indica insuficiência de ar;
- houver queima do material com chama viva, acima do normal, o que indica excesso exagerado de ar;
- houver queima normal do material, o que indica excesso ideal de ar.
 
 
 
Análise dos Fumos de uma Combustão (aparelho de Orsat)
Destina-se a análise quantitativa de misturas gasosas, das quais se conhece previamente os constituintes prováveis
qualitativamente.
princípio
Absorção seletiva dos gases componentes dos fumos de uma combustão por soluções absorvedoras adequadas.
Deve ser conhecida previamente a composição do combustível; para poder prever quais componentes gasosos que se
formam pela oxidação deste, e assim selecionar soluções que absorvam, cada uma, um determinado componente gasoso.
A mistura de gases da amostra é posta sucessivamente em contato com soluções absorventes adequadas. A diferença de
volume após cada absorção, sob pressão constante, fornece o volume do componente absorvido.
Sendo a amostra de 100 ml de fumos aos volumes absorvidos já indicam a porcentagem volumétrica (ou molar) dos
componentes.
soluções absorventes gás absorvido
 
1) hidróxido de potássio ( a 30%) CO2 , SO2
2) H2SO4 fumegante ou água de bromo CnHm
 (hidrocarbonetos insaturados)
3) pirogalato de potássio O2
4) cloreto cuproso amoniacal CO
 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
1) Os fumos provenientes da queima de um hidrocarboneto gasoso, analisados no Aparelho de Orsat, seguindo os mesmos
procedimentos usados no laboratório, deram os dados abaixo, em volume de fumos secos lidos no eudiômetro, após
absorção total de cada um dos componentes gasosos dos fumos:
 
 
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 CO2 O2 CO N2 C
CO2 
O2 
 
volume lido no eudiômetro após a absorção total pela solução de hidróxido de
potássio........................................................................
 
92 ml
volume lido no eudiômetro após a absorção total pela solução de pirogalato de
potássio........................................................................
 
 
84 ml
volume lido no eudiômetro após a absorção total pela solução de cloreto cuproso
amoniacal ................................................................
 
81 ml
 
a) determinar a porcentagem de ar em excesso utilizada na combustão;
b) a porcentagem de ar em excesso é adequada ao estado físico do combustível?
c) está havendo perda de calor? De que tipo?
d) o que deve ser corrigido no processo para que não haja a perda de calor verificada?
 
a) Inicialmente, deve-se obter os resultados da análise, a partir das leituras fornecidas. Para tanto, deve-se levar em conta
que foram coletados 100 mL de fumos.
 
Desta forma, se após absorção total pela solução de hidróxido de potássio restaram 92 mL de mistura, pode-se concluir que
havia 8 mL de CO2 na mistura inicial.
 
Sabe-se que a solução de hidróxido de potássio também absorve o SO2 além do CO2, porém a informação do enunciado,
que o combustível era um hidrocarboneto, permite concluir que não havia SO2 na mistura inicial.
 
Assim, obtém-se o primeiro resultado da análise:
 
Porcentagem em volume de CO2 = 8 %
 
A leitura realizada após absorção total pela solução de pirogalato de potássio permite conhecer a quantidade de O2 na
mistura analisada.
 
Porcentagem em volume de O2 = 92 − 84 = 8 %
 
A leitura realizada após absorção total pela solução de cloreto cuproso amoniacal permite conhecer a quantidade de CO na
mistura coletada.
 
Porcentagem em volume de CO = 84 − 81 = 3 %
 
Subtraindo-se de 100 a quantidade dos componentes determinados, obtém-se a quantidade de N2 na mistura.
 
Porcentagem em volume de N2 = 100 − (8 + 8 + 3) = 81 %
 
Os cálculos podem ser feitos com auxílio de uma tabela auxiliar, na qual, na primeira linha são colocados os componentes
dos fumos, na ordem em que foram absorvidos, acrescentando-se uma coluna para o carbono. 
 
Na primeira coluna são colocados os componentes dos fumos, na mesma ordem, acrescentando-se uma linha para os totais.
 
 
 
 
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CO
N2 
S 
 
 
 
 
 
Os cálculos são feitos adotando-se uma base de cálculos de 100 mol de fumos, já que os resultados foram obtidos em
porcentagens volumétricas, as quais são numericamente iguais às porcentagens molares, para misturas gasosas mantidas a
pressão e temperatura constantes, como no caso.
Inicialmente coloca-se na diagonal principal da tabela, os resultados da análise.
 
 CO2 O2 CO N2 C
CO2 8 
O2 8 
CO 3 
N2 81 
S 
 
 
A seguir completa-se a tabela com informações obtidas nas reações de formação dos componentes dos fumos.
C + O2 → CO2
 
De acordo com a reação, se foram formados 8 mol de CO2 é porque reagiram 8 mol de carbono e 8 mol de O2.
C + ½ O2 → CO
 
Der acordo com a reação, se formaram-se 3 mol de CO nos fumos, é porque reagiram 3 mol de carbono e 1,5 mol de O2.
Tais informações são colocadas na tabela, na linha e coluna correspondentes, procedendo-se a soma de cada coluna.
 
 
 CO2 O2 CO N2 C
CO2 8 8 8
O2 8 
CO 1,5 3 3
N2 81 
S 8 17,5 3 81 11
 
 
1) O cálculo do numero de mols de O2 alimentado (ou real) é feito com base na proporção de O2 e N2 existente no ar e ainda
com base na quantidade de N2 encontrada nos fumos.
 
 n O2 real = 81 X 21 / 79 = 21,5 mol
 
21 mol de O2 → 79 mol de N2
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 assim:
 n O2 real → 81 mol de N2
2) O cálculo do número de mols de oxigênio teórico é feito levando-se em conta que o combustível é um hidrocarboneto.
 
Assim, deve-se somar a quantidade de oxigênio necessária para queimar totalmente todo o carbono que aparece na tabela,
mais a quantidade necessária para queimar totalmente todo o hidrogênio.
 
A quantidade necessária para o carbono é calculada com base na reação a seguir.
 
C + O2 → CO2
 
Na tabela pode-se notar a existência de 11 mol decarbono, e pela reação são necessários 11 mol de oxigênio.
 
A quantidade de oxigênio para a queima do hidrogênio é a que “desaparece” na análise. É a diferença entre o numero de
mols de oxigênio alimentado no processo (n O2 real) e o número de mols que aparece na tabela.
Assim:
 
n O2 p/H2 = 21,5 − 17,5 = 4 mol
 
 
n O2 teórico = 11 + 4 = 15 mol
 
 
3) A seguir, determina-se o número de mols de oxigênio em excesso. subtraindo-se o número de mols de oxigênio teórico do
número de mols de oxigênio real alimentado.
 
nO2 excesso = nO2 real − nO2 teórico = 21,5 – 15 = 6,5 mol
 
 
4) A porcentagem de ar em excesso é numericamente igual à porcentagem de oxigênio em excesso, devido a proporção fixa
de oxigênio e nitrogênio admitida para a composição do ar no estudo da combustão.
 
A seguir, calcula-se a porcentagem de ar em excesso.
 
 
%O2 excesso = 6,5 X 100 / 15 = 43,3% = %Ar excesso 
 
b) a porcentagem de ar em excesso não é adequada ao combustível. Trata-se de um combustível gasoso e assim, a
porcentagem de ar em excesso deverá estar na faixa de 5 a 30%
 
c) O excesso exagerado de ar “rouba” calor do processo diminuindo a temperatura na câmara de combustão. Nesta fase do
processo deve-se atingir a maior temperatura possível a fim de que a transferência do calor gerado se de com a maior
eficiência possível. Perde-se calor sensível.
 
d) A correção do processo implica na diminuição da insuflação de ar até que o excesso de ar situe-se na faixa recomendada.
 
2) Um manual de procedimentos sobre controle do processo de combustão está sendo elaborado por um engenheiro. No
manual o engenheiro mostra as razões do uso de ar em excesso no processo, quais os fatores de influência, suas
vantagens e desvantagens.Se o engenheiro desejar informar as faixas recomendadas de uso de ar em excesso no processo,
levando em conta somente o estado físico do combustível, deverá fazer constar do manual: 
a) 5a 30 % para combustíveis gasosos, 20 a 40 % para líquidos e 30 a 100% para sólidos
b) 20 a 40 % para combustíveis gasosos e líquidos e 30 a 100% para sólidos
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c) 5a 30 % para combustíveis gasosos e líquidos e 30 a 100% para sólidos
d) 5a 30 % para combustíveis gasosos, 20 a 40 % para e sólidos
e) 5a 30 % para combustíveis líquidos, 20 a 40 % para gasosos e 30 a 100% para sólidos
RESPOSTA: a
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Kotz.J.C. e Treichel, P.J. Química e Reações Químicas - 4° Edição – LTC 2002 
D.R. Askeland, P.P. Phulé, The Science andEngeneering of Materials, 4th Edition, Thomson, NewYork, 2003. 
Hinrichs, R.A.&Kleinback, M.Energia e Meio Ambiente Pioneira Thomson Learning Ltda. 2004 
W.D. Callister Jr., Materials Science and Engeneering: anintegrated approach, 2th Edition, John Willey, New York,2005. 
J.F. Shackelford - Materials Science for Engineers, 6thEdition, Prentice Hall, New York, 2005 
Callister, William D - Fundamentos da Ciência e Engenharia de Materiais - 2ª Edição - 2006 - isbn: 8521615159 
Costa M, Coelho P – Combustão – Orion – 2007 - ISBN: 9789728620103 
Kupta, T., Cieslik, M. and Weber, R.. (2006). Investigation on Ash Deposit Formation Rate During Co-Combustion of Coal with
Sewage Sludge, Proceedings of the 7th European Conference on Industrial Furnaces and Boilers, Porto, Portugal, 18-21April. 
R. Rinaldi, C. Garcia, L. L. Marciniuk, A. V. Rossi, U. Schuchardt, - Síntese de Biodiesel. Uma proposta Contextualizada de
Experimento para Laboratório de Química Geral - Química Nova, 30 (2007) 1374. 
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Balanço energético nacional 2007: ano base 2006. Rio de Janeiro: Empresa de
Pesquisa Energética, 2007. Disponívelem:<http://www.mme.gov.br/site/menu/select_main_menu_item.do?channelId=1432>.
Acesso em: 10 de abril de 2008 
Tassinari C.A. e outros Química Tecnológica Editora Pioneira Learning Thomsom 2003
 
Exercício 1:
Um engenheiro recebe do laboratório um relatório sobre o processo de combustão existente na empresa. São apresentados
os resultados da análise dos fumos da combustão indicando os seguintes resultados: dióxido de carbono – 11,2 %;
monóxido de carbono – 4,2% e oxigênio – 3,8%. O combustível é um hidrocarboneto gasoso. Após o devido tratamento dos
resultados, deve o engenheiro: 
 
A)
 corrigir a alimentação de ar até que o excesso de ar esteja dentro da faixa recomendada para esse tipo de combustível;
 
B)
diminuir a alimentação de ar já que o excesso de ar aplicado está muito acima da faixa recomendada para esse tipo de
combustível;
 
C)
aumentar a alimentação de ar até o máximo permitido de excesso para a queima desse tipo de combustível;
 
D)
 tendo em vista que a aplicação de excesso de ar não onera o processo de combustão, aplicar excesso exagerado de ar e
recomendar que novas análises não sejam realizadas;
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E)
tentar eliminar a presença de monóxido de carbono nos fumos, por meio de acréscimos controlados de excesso de ar, até o
limite recomendado para o tipo de combustível em questão.
 
 
 
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Exercício 2:
Um manual de procedimentos sobre controle do processo de combustão está sendo elaborado por um engenheiro. No
manual o engenheiro mostra as razões do uso de ar em excesso no processo, quais os fatores de influência, suas
vantagens e desvantagens.Se o engenheiro desejar informar as faixas recomendadas de uso de ar em excesso no
processo, levando em conta somente o estado físico do combustível, deverá fazer constar do manual: 
 
A)
5 a 30 % para combustíveis gasosos, 20 a 40 % para líquidos e 30 a 100% para sólidos
 
B)
20 a 40 % para combustíveis gasosos e líquidos e 30 a 100% para sólidos
 
C)
5 a 30 % para combustíveis gasosos e líquidos e 30 a 100% para sólidos
 
D)
5 a 30 % para combustíveis gasosos, 20 a 40 % para e sólidos
 
 
E)
5 a 30 % para combustíveis líquidos, 20 a 40 % para gasosos e 30 a 100% para sólidos
 
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Exercício 3:
As emissões automotivas são controladas na maior parte dos países do mundo. Na tabela a seguir são apresentados os
valores limites para os poluentes liberados pelos veículos.
Países 
(veículos
a gasolina)
emissão em gramas por 
 quilômetro rodado (g/km) 
 CO CxHy NOx 
USA 2,0 0,25 0,60
 Brasil 
veículos a álcool e
a gasolina 
 
 
2,0
 
 
0,3
 
 
0,60
Japão 2,7 0,39 0,48
Austrália 18,6 1,75 1,7
 Durante o funcionamento do motor do automóvel, o CO (monóxido de carbono) é formado pela queima incompleta do
carbono existente na composição do combustível. A queima incompleta é decorrente principalmente da insuficiência do ar
que é alimentado no processo por falta de adequado controle do mesmo. Forma-se também devido ao equilíbrio químico
que se estabelece nas reações.
CxHyé a representação genérica dos hidrocarbonetos. Constituem a base dos combustíveis derivados do petróleo. Misturas
desses compostos, com diferentes números de átomos de carbono formam os combustíveis mais usados como a gasolina, o
óleo diesel, o querosene etc. Em processos de combustão mal controlados (motores mal regulados, dentre outras causas)
parte das cadeias carbônicas não queima totalmente, algumas apenas são quebradas e expelidas na forma de cadeias
menores, constituindo esse grupo de poluentes. 
NOx é a representação genérica dos óxidos de nitrogênio que formam durante o funcionamento do motor e são jogados no
ambiente. Resultamda reação entre o oxigênio e o nitrogênio presentes no ar que é alimentado no motor. A reação não
ocorre sob pressão ambiente, mas dentro do motor, sob alta pressão e temperatura os componentes se combinam no
momento da explosão dando origem aos óxidos de nitrogênio.
 
O motor de determinado veículo movido a gasolina expele por litro de combustível queimado 18,3g de CO, 4,96g de
hidrocarbonetos e 6,48g de óxidos de nitrogênio. Qual deve ser o número mínimo aproximado de quilômetros rodados por
litro de combustível que o veículo deverá percorrer, para circular sem transgredir a lei, no Japão, nos Estados Unidos e no
Brasil respectivamente.
 
A)
9,3 ; 14,5 ; 9,2
 
B)
9,3 ; 11 ; 12,1
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C)
13,5 ; 14,5 ; 11
 
 
D)
13,5 ; 11 ; 11
 
 
E)
13,5 ; 19,9 ; 16,5 
 
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Exercício 4:
A solução do frasco nivelador do aparelfo de Orsat é saturada em cloreto de sódio. Tal saturação serve para:
 
A)
Impedir que gases presentes na mistura em análise se dissolvam na solução. 
 
B)
Retirar da mistura gasosa o gás amônea liberado pela soluçãoi que retira o CO da mistura.
 
C)
Retirar o oxigênio pesente na mistura.
 
D)
Retirar o nitrogêiio presente na mistura.
 
E)
Retirar o dióxido de carbono pesente na mistura.
 
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Exercício 5:
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A solução do frasco nivelador do aparelho de Orsat con tém gotas de ácido sulfúrico concentrado. O objetivo da presença do
ácido é: 
 
 
A)
Retirar o oxigênio da mistura gasosa em análse
 
 
 
B)
Retirar o nitrogênio da mistura gasosa em análse
 
C)
Retirar o gás amoniaco da mistura gasosa em análse
 
 
 
 
D)
Retirar o CO da mistura gasosa em análse
 
E)
Retirar o CO2 da mistura gasosa em análse
 
 
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Exercício 6:
 
Seguindo os mesmos procedimentos utilizados em laboratório, foram analisados os fumos da queima de um hidrocarboneto
líquido e realizadas as seguintes leituras:
volume lido após absorção total pela solução de KOH ............................................90,0 mL
volume lido após absorção total pela solução de pirogalato de potássio .............85,0 mL
volume lido após absorção total pela solução de cloreto cuproso amoniacal ......80,0, mL
 
São feitas as seguintes afirmações:
I - a porcentagem de ar em excesso aplicada é cerca de 23%
Ii - a porcentagem de ar em excesso é adequada ao estado físico do combustível;
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III – há perda de calor sensível no processo;
IV – há perda de calor latente no processo;
V - para aumentar a eficiência do processo, deve ser reduzido o fluxo de entrada de ar. 
 
Estão corretas
 
 
A)
I II e III
 
 
B)
III e IV
 
 
C)
Somente IV
 
 
D)
Somente V
 
E)
III e V
 
 
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Exercício 7:
 
Seguindo os mesmos procedimentos utilizados em laboratório, foram analisados os fumos da queima de um
hidrocarboneto líquido e realizadas as seguintes leituras:
volume lido após absorção total pela solução de KOH ............................................90,0 mL
volume lido após absorção total pela solução de pirogalato de potássio .............85,0 mL
volume lido após absorção total pela solução de cloreto cuproso amoniacal ......80,0, mL
 
São feitas as seguintes afirmações:
I - a porcentagem de ar em excesso aplicada é cerca de 23%
Ii - a porcentagem de ar em excesso é adequada ao estado físico do combustível;
III – há perda de calor sensível no processo;
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IV – há perda de calor latente no processo;
V - para aumentar a eficiência do processo, deve ser reduzido o fluxo de entrada de ar. 
 
Estão corretas
 
 
A)
I, II e III
 
 
B)
III e IV
 
 
C)
III e V
 
D)
Somente IV
 
 
E)
Somente III
 
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