Combustíveis líquidos e gasosos

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GNE427 - Combustão e Geração de Vapor 
Combustíveis líquidos e gasosos 
Ighor Felipe de Melo Queiroz 201710572 
29/06/2020 
 Resumo 
Entre os conteúdos já abordados na disciplina GNE427 Combustão e Geração de 
Vapor tem-se os princípios de combustão e os combustíveis sólidos, sendo assim, neste 
módulo, os objetos de estudo serão os combustíveis sólidos e gasosos. Com a finalidade 
de aprofundar o conhecimento neste assunto, foram elaboradas algumas perguntas para 
entender propriedades dos combustíveis e o cenário atual dessa fonte de energia no Brasil. 
Espera-se que após realizar as pesquisas e concluir este módulo, o discente seja capaz de 
reconhecer qual combustível tipo deve ser utilizado em cada situação. 
Introdução 
 Antes de voltar o estudo para determinados combustíveis, deve-se entender 
primeiro o que está palavra quer dizer, segundo a EPE, Empresa de Pesquisa Energética, 
Combustíveis são substâncias que são queimaods para produzir calor, sendo assim, 
existem vários tipos de combustíveis, que são definidos de acordo com seu estado físico. 
 Como dito anteriormente, os objetos de estudo serão os combustíveis líquidos e 
gasosos, o primeiro, ideal para a utilização em motores de combustão interna e geralmente 
obtido a partir da destilação do petróleo, gasolina e diesel são exemplos. Já o segundo é 
utilizado em câmaras de combustão e geralmente são mistura de duas ou mais substâncias 
gasosas, como por exemplo, gás natural e metano. [2] 
 É fácil relacionar os combustíveis líquidos com o petróleo, essa matéria prima é 
refinada e transformada em vários produtos, para este estudo, será discutido com mais 
atenção a gasolina e o diesel, além do etanol, combustíveis que são utilizados diariamente 
em grandes quantidades. Os combustíveis gasosos também podem ser obtidos a partir do 
refino do petróleo, resultando em propano e butano, entretanto, o mais popular desse tipo 
de combustível é o gás natural, considerado mais limpo em relação aos derivados do 
petróleo. 
 Para entender melhor os conceitos a respeito desses tipos de combustíveis, será 
seguido um Roteiro de Estudos Orientados organizado pelo docente da disciplina 
seguindo a ementa do curso. Este tipo de trabalho estimula o discente a procurar 
informações para entender de forma clara e de acordo com suas necessidades os conceitos 
sobre o assunto além de ser fundamental na formação de um profissional graduado na 
área de Engenharia Mecânica. 
 
 
 
Resultados e discussões 
Nesse tópico, serão respondidas as perguntas do Roteiro de Estudos Orientados e 
posteriormente será discutido os resultados obtidos. A resposta estará logo em sequência 
da pergunta. As perguntas são voltadas para o objeto de estudo, combustíveis líquidos e 
gasosos. 
1. Segundo o último informe disponível, como está repartida a produção de 
combustível no brasil? 
 
 
Figura 1:Produção Nacional de combustível no Brasil [13] 
 
 
 
 
 
2. Descreva como é realizado o processo de refinamento do petróleo para a 
produção de combustíveis líquidos? 
Nas refinarias, os processos físicos e químicos mais utilizados para o refinamento do 
petróleo são: destilação fracionada, destilação a vácuo, craqueamento térmico e reforma 
catalítica. 
A destilação fracionada acontece baseada na temperatura de ebulição das frações 
do petróleo. A matéria prima é colocada em um forno ou fornalha e ligado a uma torre de 
destilação, os hidrocarbonetos com moléculas maiores permanecem líquidos na base da 
torre. Os mais leves são vaporizados e vão subindo pela coluna até atingirem níveis de 
temperaturas menores que o seu ponto de ebulição, e assim se condensam e saem da 
coluna. [3] 
A figura 2 facilita o entendimento do que acontece na torre de destilação. 
 
Figura 2: Torre de destilação fracionada [12] 
 
Na segunda etapa a destilação a vácuo as frações que não foram separadas na etapa 
anterior são colocadas em outro tipo de torre de destilação; a diferença consiste na 
pressão, que é inferior à pressão atmosférica. Isso possibilita que as frações mais pesadas 
entrem em ebulição em temperaturas mais baixas. Com isso, suas moléculas de cadeia 
longa não se quebram. [3] 
Na terceira etapa, cracking, as moléculas longas de hidrocarboneto de elevada 
massa são quebradas em cadeia menores e massa molar mais baixa. Desse processo é 
possível que, a partir de um único composto se obtenham vários compostos menores. O 
 
craqueamento pode ser térmico em elevadas temperatura ou catalítico na presença de 
catalisadores e ausência de oxigênio. [3] 
Na última etapa, a reforma catalítica, as moléculas são reestruturadas e reformuladas 
podendo transformar os hidrocarbonetos de cadeia normal em cadeia ramificada ou 
cíclica. 
3. Porque é adicionado etanol à gasolina que é comercializada no Brasil? Qual é 
a porcentagem atual? 
Segundo a ANP, Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, a 
legislação estabeleceu que é obrigatório adicionar cerca de 25% de etanol anidro à 
gasolina, pois apresenta algumas vantagens como: Aumento do índice de octanagem da 
gasolina e diminuição da emissão de monóxido de carbono para a atmosfera. [3] 
O aumento do índice de octanagem é a medida de resistência a compressão sofrida 
pela gasolina no motor de explosão interna do automóvel. Quanto maior esse índice 
melhor para a combustão pois ela só ocorrerá no momento adequado. [3] 
A segunda vantagem envolve questões ambientais, para reduzir a emissão de gases 
poluentes do efeito estufa. 
4. O que é o índice de Octanos e porque ele é importante? 
Como dito na resposta anterior, o índice de octanos mede a resistência de um 
combustível de se alto inflamar, quanto maior esse índice mais resistente é o combustível 
à detonação, fenômeno denominado autodetonância. A detonação da gasolina acontece 
nos cilindros de motores de combustão interna, ela corresponde à combustão prematura 
durante a compressão exercida pelo pistão [1]. 
Esse índice é importante pois, com um baixo índice, o motor pode ser prejudicado, 
diminuindo potência e barulho, causando maiores gastos com combustíveis além de 
aumentar a emissão de gases poluentes. Por outro lado, com um alto índice, o combustível 
tem um melhor desempenho.[1] 
5. O que é o índice de Cetanos e porque ele é importante? 
O número de cetano de um óleo combustível corresponde ao percentual volumétrico 
de cetano e alfametilnaftaleno contidos neste óleo. É a medida da qualidade de combustão 
dos combustíveis diesel. Esse índice está relacionado com a velocidade de ignição. Uma 
combustão de qualidade acontece com uma ignição rápida seguida de uma combustão 
suave e completa. O índice de cetano alto permite um bom funcionamento do motor, 
reduzindo a possibilidade de erosão dos pistões, aquecimento mais rápido do motor e 
minimiza a emissão de poluente.[1] 
6. Quais são as vantagem e desvantagens do etanol? 
Vantagens: Menor emissão de gases poluentes, mais barato que a combustíveis fosséis 
(visto que tem um menor custo de produção), é renovável e solúvel em água.[9] 
 
Desvantagens: Menor eficiente, preço variável, prejudicial a motores não adaptados, não 
é eficiente no frio, precisa de grandes áreas para cultivo. [9] 
7. Indique e explique a classificação dos combustíveis gasosos; 
Os combustíveis gasosos são classificados principalmente com base no seu modo de 
obtenção, podem ser classificados em: gases que ocorrem naturalmente, gases 
sintetizados, subprodutos. A primeira classificação, tem como exemplo o gás natural, que 
por sua vez, é encontrado em poços de gás e como gás dissolvido em poços de petróleo, 
outros exemplos são GPL, gás liquefeito do petróleo entre outros. [8] 
Os gases sintetizados, são produtos da combustão parcial de biomassa ou carvão 
com ar ou mistura de ar e vapor. Esse processo acontece em um reator chamada 
gaseificador e é chamado de gaseificação. Estes gases possuembaixo valor calórico 
devido a grande quantidade de dióxido de carbono e nitrogênio.[8] 
Por fim, os subprodutos, são o resultado da reação de craqueamento secundário 
dos vapores de alcatrão primário à alta temperatura, para o gás de forno de coque. Para o 
gás de forno alto, quando os gases de combustão no alto forno se movem para cima 
através da mistura descendente de coque, minério de ferro e fluxo, nesses processos, o 
dióxido de carbono é reduzido à monóxido de carbono. [8] 
8. O que é o índice de Metanos e porque ele é importante? 
O índice de metanos ou número de metanos é um dos fatores analisado para avaliar a 
qualidade dos combustíveis gasosos. Assim com o índice de octanagem e de cetanos, é a 
característica calculada com base na composição do gás que determina a tendência de 
detonação. Sendo assim, um maior número de metano implica em um melhor 
desempenho na combustão [8] 
9. Qual é a importância do Valor Calorífico da Mistura nos combustíveis 
gasosos? 
O Poder Calorífico de um combustível é definido como a quantidade de calor 
desprendido pela combustão completa do combustível, em outras palavras, é a quantidade 
de energia interna contida no combustível. Quando se trata de produtos da combustão na 
fase gasosa, o poder calorífico tratado é o inferior. Esse valor é importante pare medir o 
rendimento da combustão. É importante ter conhecimento desse valor para determinar a 
qualidade do combustível (identificação de adulterações) além de ser possível selecionar 
o melhor combustível para determinada aplicação. [1] 
10. Defina o que é o biogás e como é realizada sua produção. 
O biogás é uma mistura gasosa produzida a partir da decomposição anaeróbia de 
matérias orgânicos, composto de 55-70% de metano, e 30-45% de dióxido de carbono, 
com pequenas quantidades de ácido sulfúrico e amônia, traços de hidrogênio, nitrogênio, 
monóxido de carbono, carboidratos e oxigênio. [9] 
 
A produção de Biogás ocorre através da digestão anaeróbia de matéria orgânica, e 
esta digestão ocorre em quatro etapas básicas: Hidrólise, Fermentação, Oxidação 
Anaeróbica e Formação de Metano e subprodutos (Biogás). A figura 3 ilustra as etapas 
desde a matéria prima até o resultado final. [9] 
 
Figura 3: Etapas da produção do biogás [9] 
 Na hidrólise, ocorre a quebra da matéria orgânica em moléculas menores, para 
que, na etapa seguinte, as bactérias possam realizar a fermentação, em sequência 
acontecer o rompimento das moléculas formadas nas etapas anteriores em moléculas 
ainda menores, e há a conversão do material degradado nas etapas anteriores 
formando ácido acético, hidrogênio e CO2. E por fim acontece a metanogenêse, a 
formação do metano. [10] 
Com os resultados das perguntas, pode-se dizer que todos os combustíveis 
estudados nesse relatório possuem um índice para avaliar a sua qualidade de detonação, 
além disso, deve-se avaliar qual a finalidade desejada para empregar o melhor tipo de 
combustível. [10] 
É fácil notar que são poucos os combustíveis que são utilizados em seu estado 
natural, ou seja, na forma de matéria prima. A maioria deles precisa passar por processos 
para que possam ser utilizados nas mais diversas aplicações, o petróleo, por exemplo, 
precisa passar por uma torre de destilação que consegue separar em vários grupos os 
produtos dessa matéria prima, como gasolina, diesel, querosene, propano e butano entre 
outros, além do petróleo, o biogás também passa por uma série de etapas antes de chegar 
no seu estado utilizável. 
https://www.infoescola.com/reacoes-quimicas/hidrolise/
https://www.infoescola.com/biologia/fermentacao/
https://www.infoescola.com/quimica/acido-acetico/
 
A utilização dos combustíveis também obedece a normas regulamentadoras, que 
se preocupam com o meio ambiente, para reduzir a emissão dos gases do efeito estufa. 
Entretanto, essa não é a única estratégia para combater o aquecimento global, existem 
fontes alternativas de energia que são consideradas limpas, como o biogás. 
Apesar de somente o etanol possuir uma pergunta direta a respeito das vantagens 
e desvantagens, em diversos assuntos pode-se separar vantagens e desvantagens a cerca 
do tema. Nos índices por exemplo, é possível elencar as vantagens de se possuir um índice 
alto e as desvantagens de o índice ser alto. Também existem desvantagens na adição de 
etanol anidro na gasolina como o aumento do consumo de combustível. 
 
Conclusões 
 Com a realização desse estudo, o discente foi capaz de adquirir conhecimentos 
acerca de combustíveis líquidos e gasosos, entretanto, somente o Roteiro de Estudos se 
mostra ineficiente para contemplar totalmente o assunto, de forma que se torna necessário 
utilizar matérias de apoio para adquirir conceitos que são necessário para responder todos 
os assunto. 
 Abordado os aspectos anteriores, pode-se dizer que o petróleo é uma fonte 
essencial de energia em âmbito mundial, seus subprodutos são amplamente utilizados em 
diversas aplicações, no foco do estudo, os combustíveis como gasolina e diesel, são 
utilizados em grandes quantidades diariamente, é importante se atentar aos índices de 
octanos e cetanos, respectivamente para os combustíveis citados anteriormente, pois é 
possível identificar a qualidade do combustível e evitar prejuízos ao motor. 
 Tratando sobre os combustíveis gasosos, eles são consideramos mais limpos que 
os combustíveis oriundos do petróleo, pois emitem menos gases poluentes. Assim como 
diesel e gasolina, os combustíveis gasosos também possuem seu índice para identificar a 
sua qualidade, o índice de metanos. Apesar de alguns gases serem produzidos 
sintaticamente, ou serem subprodutos de reações de combustão, o gás natural é 
encontrado em reservas nos subsolos, podendo estar ou não associados aos depósitos de 
petróleo. 
 Por fim, quando se trata de fontes de energia, uma característica muito importante 
de ser analisada é o Poder calorifico, pois este está relacionado a energia interna do 
combustível. Pode ser classificado em PCI (Poder calorifico inferior) e PCS (Poder 
calorifico superior), no objeto de estudo, foi tratado o PCI que considera a fase gasosa. 
 
 
 
 
 
Referências 
 
1) COSTA, A. B. D. et al. DETERMINAÇÃO DO PODER CALORÍFICO NO 
CONTROLE DE QUALIDADE DE COMBUSTÍVEIS PARA SISTEMAS 
DE GERAÇÃO DE ENERGIA E AQUECIMENTO INDUSTRIAL. 
UNISC. Salvador. 2009. 
2) DIAS, D. L. Combustíveis. Mundo educação. Disponivel em: 
<https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/combustiveis.htm#:~:text=2o)%20
L%C3%ADquidos%3A%20Combust%C3%ADveis%20ideais,%C3%81lcool>. 
Acesso em: 25 Junho 2020. 
3) FIGUEREDO, E. A. Refinaria de petróleo. InfoEscola, 2013. Disponivel em: 
<https://www.infoescola.com/quimica/refinaria-de-petroleo/>. Acesso em: 25 
Junho 2020. 
4) FOGAÇA, J. R. V. Refino do petróleo. Alunos Online. Disponivel em: 
<https://alunosonline.uol.com.br/quimica/refino-
petroleo.html#:~:text=Nas%20refinarias%2C%20os%20processos%20f%C3%A
Dsicos,Vejamos%20cada%20um%20desses%3A&text=O%20petr%C3%B3leo
%20%C3%A9%20aquecido%20at%C3%A9,compostos%20v%C3%A3o%20su
bindo%20pela%20torre.>. Acesso em: 25 Junho 2000. 
5) O que são combustíveis. Empresa de Pesquisa Energética. Disponivel em: 
<https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/o-que-sao-combustiveis>. Acesso em: 
25 Junho 2020. 
6) SOUZA, L. A. D. Índice de cetano. Brasil escola. Disponivel em: 
<https://brasilescola.uol.com.br/quimica/indice-cetano.htm>. Acesso em: 25 
junho 2020. 
7) SOUZA, L. A. D. ìndice de octano de combustíveis. Mundo Educação. 
Disponivel em: <https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/indice-octano-
combustiveis.htm>. Acesso em: 25 Junho 2020. 
8) C. E. Castilla Alvarez, Notas de aula, "Combustíveis Gasosos I e II" ed, 2020. 
9) C. E. Castilla Alvarez, Notas de aula, "Combustíveis Líquidos I e II" ed, 2020. 
10) CHAGAS, Bruna Santana das. Gases e líquidos na indústria de alimentos. 
2017. Trabalho acadêmico (Graduação) – Universidade Federaldo Ceará, Ceará, 
2017 
11) QUEVEDO, R. T. Biogás, 2016. Disponivel em: 
<https://www.infoescola.com/combustiveis/biogas/#:~:text=A%20produ%C3%
A7%C3%A3o%20de%20Biog%C3%A1s%20ocorre,Metano%20e%20subprodu
tos%20(Biog%C3%A1s).>. Acesso em: 25 Junho 2020. 
 
12) FIGUEREDO, E. A. Refinaria de petróleo. InfoEscola, 2013. Disponivel em: 
<https://www.infoescola.com/quimica/refinaria-de-petroleo/>. Acesso em: 25 
Junho 2020. 
13) ANP. Painel Dinâmico de Produção de Petróleo e Gás Natural. Agência 
Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, 2019. Disponivel em: 
<http://www.anp.gov.br/exploracao-e-producao-de-oleo-e-gas/painel-dinamico-
de-producao-de-petroleo-e-gas-natural>. Acesso em: 28 Junho 2020.