COMBUSTÍVEL - Apostila

Generalidades:
 

Combustível é uma substância composta principalmente de hidrogênio e carbono, em proporções tais que, em presença de oxigênio queima liberando energia térmica. Queimando-se este combustível em um motor a combustão interna, a energia térmica pode ser transformada em energia mecânica.

Os combustíveis líquidos são os mais indicados para os motores de combustão interna, porque podem ser produzidos de forma econômica; possuem elevado poder calorífico; ponto de inflamação baixo e podem ser manejados e armazenados com facilidade.
Os combustíveis do motor a combustão interna mais comuns são:

• o álcool;
• o benzol;
• o óleo diesel;
• o querosene; e
• a gasolina

O Álcool é um excelente combustível e pode ser produzido com relativa facilidade. Dentre a infinidade de tipos os mais utilizados são:

1. O Álcool Etílico (C2H5OH) pode ser produzido por hidrólise do eteno (C2H4), pela síntese do carvão e pelo processo biológico (fermentação), sendo este o mais econômico atualmente.
2. O Álcool Metílico (CH3OH) pode ser produzido pela síntese do metano e retirado da madeira. É altamente venenoso, se ingerido ou absorvido, e queima com uma chama azulada, quase invisível nos ambientes claros.
3. Os Álcoois são diferentes da gasolina ou do Benzol pelo fato de não ser um hidrocarboneto puro, pois contém oxigênio em sua constituição molecular (hidroxila). Torna o arranque a frio mais difícil, pois sua vaporização é lenta em baixas temperaturas, porém permite maior compressão em mistura, compensando o menor poder calorífero.
   Queima-se sem desprender odores nocivos, não faz fumaça e não forma principalmente em motores de veículos.
   Existem estudos, em avançado progresso, tentando construir motores alimentados por álcool, adaptados a aviação, principalmente de pequeno porte.

O Benzol ou Benzina são nomes comerciais do Benzeno (C6H6), um Sub-produto da destilação do coque e alcatrão, era misturado a gasolina por sua qualidades anti-detonantes. Contudo é excessivamente tóxico, sobretudo para o coração. Altamente inflamável, era utilzado em pequenos motores automotivos, porém em virtude de sua toxidez e de seu alto ponto de congelamento (1° a 4°C) foi abandonada a utilização como combustível, sendo utilizado como dissolvente e substância de partida da síntese de corantes e remédios.

O óleo Diesel constitui a fração de petróleo que destila entre 200°C e 300°C. É empregado por injeção direta nas câmaras de combustão, micro pulverizado devendo apresentar gotículas de tamanho máximo de 14 micra, sendo também injetado ar, na proporção equivalente, devendo autoinflamar-se por compressão. Importante fator no Óleo Diesel é o índice de cetano que á taxa de compressão crítica avaliada em motor C.F.R. (Cooperativa Fuel Research) em que se estabeleceu uma relação entre a Cetana (C16H34) e o Alfa-Metil_Naftaleno, aos quais se estabeleceu índices 100 e 0 (zero) respectivamente, como para o índice de octanas na gasolina. Todo o combustível em exame no motor CFR é comparado com uma mistura dos Alfa-Metil-Naftalena e cetana e a proporção centesimal dos compostos determina o índice de cetana do combustível em exame.Outro fator de importância é o baixo poder de inflamação e para corrigir adicionamos alguns compostos químicos visando acelerar a combustão total.

O Querosene, em termos gerais, constitui a fração de Petróleo que destila entre 150 °C e 300°C. Foi o principal derivado do Petróleo no século passado e até a segunda década deste século, sendo muito empregado em inluminação, maçaricos, refrigeração, aquecimento e outros. Modernamente constitui combustível de importância para os motores de aviação de propulsão a jato com ligeiras modificações de suas características. O Querosene de aviação utilizado em nosso país e produzido pela PETROBRÁS, conforme o manual de pordutos desta companhia são:
QAV-1, conhecido internacionalmente pela sigla JET-A-1, está disponível em quase todos os aeroportos do país. Com o ponto de congelamento = - 50°C e densidade 20°C = 0,79 Kg/l.
QAV-4, de designação internacional JET-A-4, segundo informações da Petrobrás Distribuidora, só está disponível em Aeroportos internacionais do Brasil, sendo marcante a diferença do ponto de congelamento = -60°C e a densdidade = 0,75 Kg/l.

A gasolina em geral é produzida por três tipos:
1 - A obtida pelo processo de destilação fracionada;
2 - A originada pela decomposição dos hidrocarbonetos (processo cracking); e
3 - A obtida por absorção.

A maioria das gasolinas de aviação e automotiva resultam da mistura destes 3 tipos; esta característica tem por finalidade a obtenção de um combustível que apresente variada gama de flexibilidade na aplicação nos motores de combustão interna.

COMPOSIÇÃO DA GASOLINA

É composta de várias frações ou partículas, sendo que cada uma delas possui uma característica Física difenrente; algumas são leves e altamente voláteis e outras pesadas e menos votáteis.
Estas frações ou partículas se vaporizam entre 36°C e 220°C. Esta variação, que determina a volatibilidade da gasolina é chamada "limite dos pontos de ebulição" ou " limite de destilação".
Os limites dos pontos de ebulição são determinados, destilando-se uma certa quantidade de combuj]stível em um aparelho padrão, conforme a MB-45 ABNT-IBP. A primeira gota de gasolina vaporizada e condensada cairá num recipiente entre 36°C e 50°C; 10% da mamostra evaporará até 70°C; 50% da amostra evaporará até 140°C; 90% evaporará até 200°C e evaporará totalmente até 220°C.
As siglas nacionais das gasolinas de aviação são os seguintes:
AVGAS 100: para gasolina de aviação de 100/130 octanas
AVGAS 115: para gasolina de aviação de 115/145 octanas

ENERGIA CONTIDA NA GASOLINA

A energia térmica, contida num combustível, é o seu valor térmico ou poder calorífico e é medido pelo B.T.U. (Unidade Térmica Britânica) ou Kcal por litro. O motor a combustão interna tranforma o calor do coumbustível em força rotativa.
A energia potencial contida num litro de combustível poderia deslocar uma aeronave por 500 Km. Entretanto, apenas 5% em média da energia calorífica da gasolina é tranformada em força aproveitável pelos motores.
As perdas em média são:

• sistema de resfriamento.............................. 35%
• Gases de EScapamento................................ 35%
• Tubo de escape............................................. 2%
• Atrito do Motor............................................ 6%
• Atrito transmissão hélice............................ 4%
• Recuo da hélice............................................. 5%
• Resistência do ar e outros............................ 8%

TOTAL.......................................................... 95%

INDICE "OCTANA"

Na prática esta qualidade é designada pelo n° de Octanas (N.O.) ou octanagem do combustível. Para isso, desiganam-se combustíveis padróes de qualidades anti-detonantes. Antagônicas com a ISO-OCTANA a qual atribui-se valor 100 e a heptana valor 0 (zero)

Misturas destes combustíveis são ensaidas em um motor monocilindro padronizado C.F.R., cuja taxa de compressão é variável. Neste motor varia-se a taxa de compressão, até provocar a detonação da mistura com x% de iso-octana e (100-x) de heptana. O combustível que se comporta no C.F.R. como uma mistura acima terá um N.O.=x

               Identificação de Combustíveis
63 / 68     octanas.......................................... gasolina amarela
80             octanas.......................................... gasolina incolor
91 / 96     octanas.......................................... gasolina azul
100 / 130 octanas......................................... gasolina verde
115 / 145 octanas......................................... gasolina púrpura ou roxa
obs.: Quando a gasolina é identificada por dois índices o primeiro significa o n° de octanas em mistura pobre e o segundo em mistura rica.