aula_04

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Combustíveis Fósseis de Petróleo 
Os  principais  combustíveis  automotivos  derivados  do  petróleo  são  a 
gasolina  e  o  diesel.  A  gasolina  é  utilizada  em  motores  de  ignição  por 
centelha  (ICE)  e  o  diesel  é  utilizado  em  motores  de  ignição  por 
compressão (ICO). 
Gasolina 
A gasolina é uma mistura bastante complexa, constituída de mais de uma 
centena  de  diferentes  hidrocarbonetos,  sendo  a  maior  parte  de 
compostos saturados  (somente com  ligações simples) e contendo de 4 a 
12  átomos  de  carbono  por  molécula.  A  fórmula  química  para  gasolina 
comum é C8H15. A  faixa de ebulição da gasolina utilizada em automóveis 
varia  de  30oC  a  220oC;  para  aviões,  a  gasolina  contém  componentes 
menos  voláteis,  pois  a  pressão  atmosférica  nas  alturas  é  menor  e, 
portanto,  a  temperatura  de  ebulição  também  diminui.  A  densidade  da 
gasolina  é  de  0,72  kg/L  (0,026  lb/in3;  719,7  kg/m3;  6,073  lb/US  gal;  
7,29  lb/gal).  A  gasolina  apresenta  uma  densidade  de  energia  de 
aproximadamente 32 MJ/L (9,67 kWh/L; 132 MJ/US gal; 36,6 kWh/US gal). 
A  formulação  da  gasolina  pode  demandar  a  utilização  de  diversas 
correntes oriundas do processamento do petróleo: nafta virgem, produto 
obtido  a  partir  da  destilação  direta  do  petróleo  e,  em  geral,  de  baixa 
octanagem;  nafta  craqueada,  que  é  obtida  a  partir  da  quebra  de 
moléculas de hidrocarbonetos mais pesados  (gasóleos); nafta reformada, 
obtida  de  um  processo  que  aumenta  a  quantidade  de  substâncias 
aromáticas, com baixo teor de olefinas (alquenos) e com alto número de 
octano; nafta de coque, obtida em processo de coqueamento de  frações 
pesadas  oriundas  da  destilação  a  vácuo  do  petróleo,  constituída 
principalmente de olefinas e quantidades moderadas de aromáticos, com 
números de octano de moderados para baixos; e nafta alquilada, obtida 
em um processo que produz  iso‐parafinas de alta octanagem a partir de 
iso‐butanos e olefinas. Em média, aproximadamente 74 L (16,2 gal ou 19,5 
US gal) de gasolina são produzidos de um barril de 160 L (35 gal ou 42 US‐
gal) de petróleo (aproximadamente 46% em volume), variando de acordo 
com a qualidade do petróleo e o grau da gasolina. 
A característica antidetonante  (“antiknock”) de uma gasolina,  isto é,  sua 
compressibilidade,  que  indica  se  a  mistura  combustível  gasolina‐ar  não 
está explodindo muito rapidamente (antes de o pistão chegar ao fundo do 
cilindro),  é  expressa  em  termos  de  "número  de  octano". O  número  de 
octano  é  uma  medida  da  resistência  à  detonação  espontânea.  Este 
número  refere‐se,  na  verdade,  à  quantidade  relativa  do  composto  iso‐
octano,  que  é,  dentre  os  compostos  presentes  na  gasolina,  o  que 
apresenta a maior compressibilidade e, também, um dos menores pontos 
de  fulgor  (temperatura na qual o  líquido  já  liberou vapor suficiente para 
formar uma mistura  inflamável com o ar): apenas 2,2oC. Quanto maior o 
número de octano da gasolina maior  será a  sua  resistência à detonação 
espontânea. É possível, entretanto, aumentar o número de octano de uma 
gasolina  pela  adição  de  aditivos.  Um  dos  primeiros  utilizados  foi  o 
tetraetilchumbo. Este aditivo é capaz de retardar a combustão da mistura, 
mas foi proibido, na maioria dos países, na década de 1980, devido a sua 
extrema  toxicidade.  No  Brasil,  atualmente,  utiliza‐se  o  etanol  (23%  em 
volume) como antidetonante (número de octano da ordem de 110), que, 
além de ser de fonte renovável, é oriundo do processamento de vegetais 
(cana‐de‐açúcar,  milho  e  outros)  que  podem  reabsorver  parte  do  CO2 
liberado  na  queima  do  combustível,  reduzindo,  portanto,  os  níveis  de 
poluição atmosférica. 
A gasolina pode  receber compostos adicionais para prevenir a  formação 
de depósitos de  sujeira no motor  (moléculas detergentes), para evitar o 
congelamento  no  carburador,  em  dias  frios  (anticongelantes)  e  para 
reduzir a oxidação da gasolina e do motor (antioxidantes). 
Diesel 
O diesel de petróleo ou diesel fóssil é produzido da destilação fracional do 
petróleo  entre  200°C  (392°F)  e  350°C  (662°F),  à  pressão  atmosférica, 
resultando em uma cadeia carbônica que contém tipicamente entre 8 e 21 
átomos  de  carbono  por  molécula.  O  diesel  é  composto  de 
aproximadamente  75%  de  hidrocarbonetos  saturados  (principalmente 
parafinas  incluindo  n,  iso,  e  cicloparafinas)  e  25%  de  hidrocarbonetos 
aromáticos (incluindo naftalenos e alkilbenzenos). A fórmula química para 
o diesel combustível comum é C12H23, variando de C10H20 a C15H28. O diesel 
é imiscível com água. 
A densidade do diesel é de aproximadamente 0.85 kg/L  (7.09 lb/US gal), 
em  torno de 18% maior que  a da  gasolina. Quando queimado, o diesel 
libera  em  torno  de  38.6 MJ/L  (138,700 BTU/US gal),  ao  passo  que  a 
gasolina libera 34.9 MJ/L (125,000 BTU/US gal), 10% menor em densidade 
de  energia,  mas  45.41 MJ/kg  and  48.47 MJ/kg,  6.7%  maior  em  energia 
específica.  O  diesel  é  mais  fácil  de  destilar  que  a  gasolina.  Entretanto, 
devido  às  mudanças  recentes  na  regulamentação  internacional  de 
qualidade de combustíveis, um refino adicional é requerido para remover 
o enxofre do diesel, contribuindo para elevar o preço deste combustível. 
Os motores a diesel não utilizam  ignição por centelha, como no caso da 
gasolina. O motor a diesel comprime o ar dentro do cilindro elevando a 
pressão  e  a  temperatura  (taxas  de  compressão  de  15:1  to  21:1  são 
comuns).  O  diesel  é  injetado  diretamente  no  cilindro,  próximo  ao  final 
deste,  e  as  temperaturas  elevadas  no  interior  do  cilindro  promovem  a 
reação do diesel com o oxigênio na mistura, aquecendo e expandindo a 
mistura  que  queima  de  modo  a  converter  as  diferenças  de 
temperatura/pressão  em  trabalho  mecânico  (movimento  do  pistão).  As 
elevadas  taxas  de  compressão  utilizadas  em  motores  diesel  resultam 
nestes  serem mais  eficientes  que  os motores  a  gasolina.  Esta  eficiência 
mais alta e o fornecimento de um maior torque pelo motor a diesel são as 
razões  principais  para  se  utilizar motores  a  diesel  em  veículos  pesados, 
tais como ônibus e caminhões. 
Veículos com motores a diesel em geral apresentam uma maior economia 
de  combustível  e  produzem  menos  gases  de  efeito  estufa  que  os 
equivalentes  a  gasolina.  A  maior  economia  de  combustível  é  devido  a 
maior densidade de energia do diesel combustível e a eficiência intrínseca 
do motor a diesel. Embora a maior densidade de energia do diesel resulta 
em  emissões  mais  intensivas  de  gases  de  efeito  estufa  por  litro  que  a 
gasolina,  os  20  a  40  %  de  economia  alcançados  por  motores  a  diesel 
compensam  as  emissões mais  altas  por  litro  e  produzem  de  10  a  20 % 
menos gases de efeito estufa que os veículos a gasolina equivalentes.