Combustíveis: definição e características

1) Definição de combustíveis

De modo geral denomina-se combustível qualquer corpo cuja combinação química
com outro seja exotérmica. Entretanto, as condições de baixo preço, a existência na
natureza ou o processo de fabricação em grande quantidade limitam o número de
combustíveis usados.

Tendo por base o seu estado físico, eles podem classificar-se em sólidos, líquidos e
gasosos.
2) Classificação
2.1) Sólidos
São formados de C, H2, O2, S, H2O e cinzas, sendo combustíveis somente o C, O2,
H2 e o S. Entre os combustíveis sólidos, temos os minerais como lenha, serragem, bagaço
de cana, etc.

 
Os combustíveis sólidos para serem usados devem estar sob forma de pó muito
fino, ele é pulverizado com o ar durante a alimentação do cilindro. O grande problema que
apresentam os combustíveis sólidos, é a inaceitável erosão provocada nos pistões, válvulas,
cilindros, etc. Isto acontece porque os produtos da combustão contêm partes muito duras,
que ao depositarem nestes órgãos, causam estes inconvenientes.
2.3) Líquido
Também podem ser minerais ou não minerais. Os minerais são obtidos pela
refinação do petróleo, destilação do xisto betuminoso ou hidrogenação do carvão. Os mais
usados são a gasolina, o óleo diesel e o óleo combustível. Estes combustíveis são formados
de hidrocarbonetos, sendo o óleo diesel C8H17 e a gasolina C8H18. Os combustíveis
líquidos não minerais são os álcoois e os óleos vegetais. Entre os álcoois, temos o álcool
metílico e o etílico, enquanto que os óleos vegetais são formados de C, H2, O2 e N2.
2.3) Gasoso
Além de terem um baixo custo, porque geralmente são gases obtidos como
subprodutos, são combustíveis que formam com o ar uma mistura mais homogênea.
Esta característica, contribui para uma melhor distribuição nos cilindros,
aumentando o rendimento do motor. Aumenta também a facilidade da partida a frio do
motor.
Os combustíveis gasosos, segundo o seu processo de fabricação podem ser:
ÞGás natural - é encontrado em locais arenosos que contêm petróleo em várias
profundidades do subsolo.
Os principais gases naturais são:
· Metano CH4
· Etano C2H6
· Dióxido de carbono CO2
· Nitrogênio N2
Os gases naturais obtidos através da refinaria de petróleo são:
· Propano
· Butano
ÞGás do gasogênio - estes gases são obtidos através da combustão do carbono.
O emprego dos gases do gasogênio na automobilística, foi muito usado no tempo
da guerra, devido a inexistência de outros combustíveis. Hoje em dia não é muito utilizado,
por apresentarem os seguintes inconvenientes:
· Alta percentagem de poluição
· Baixo poder calorífico
· Para serem produzidos, são necessários equipamentos de grande porte.
ÞGás do subproduto - pode ser obtido pelos seguintes processos:
· Processo destinado a produzir coque. A parte volátil do carbono é liberada com
o aquecimento dos hidrocarbonetos mais pesados, obtendo assim um gás em H2
e CH4
· Processo de produção de aço, onde se tem a formação essencialmente do CO e
N2.
3) Combustível Líquido
Os combustíveis líquidos empregados nos motores são constituídos de:
· hidrocarboneto,
· benzol ou
· álcoois
Hidrocarbonetos
São agrupados em quatro classes:
· parafinas
· olefinas
· aromáticos
· naftenos
- Família Parafínica
A séries parafinica dos hidrocarbonetos começa com o CH4 (metano) e os termos
sucessivos têm um átomo a mais de carbono ligados a dois átomos de hidrogênio e
recebem os seguintes nomes de acordo com o número de cabono:
1 carbono - METANO
2 carbonos - ETANO
3 carbonos - PROPANO
4 carbonos - BUTANO
5 carbonos - PENTANO
6 carbonos - HEXANO
7 carbonos - HEPTANO
8 carbonos - OCTANO
9 carbonos - NONANO
10 carbonos - DECANO
- Família das Olefinas
A série das olefinas tem a cadeia aberta como a série parafínica, mas têm uma
dupla ligação entre os átomos de carbono. Esta família é caracterizada pela terminação
“ENO” e tem a fórmula geral CnH2n. As olefinas podem unir-se com facilidade com o
hidrogênio, formando a parafina, ou também pode se unir com o oxigênio, que neste caso
formará resíduos indesejáveis comumente chamados de borras.
- Família dos Aromáticos
Possuem a fórmula geral CnH2n-6 para a série benzênica e C2H2(n-6) para a série dos
naftalênicos.
- Família dos Naftenos
A fórmula geral é, evidentemente, CnH2n. É uma família de compostos saturados
com estruturas sólidas.
Cada átomo de carbono é ligado a outros dois átomos de carbono, formando assim
uma estrutura em anel. Cada carbono tem dois outros elementos ligados a este, que podem
ser o hidrogênio, outro carbono ou ambos. Os compostos são denominados, adicionando o
prefixo “CICLO” ao nome da parafina correspondente.
Benzol
O benzol é obtido da destilação dos catrames de carbono.
Devido a sua alta octonagem (NO = 120) e alto poder calorífico (10000 kcal/kg), é
muito indicado para ser usado nos motores à combustão interna.
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A sua principal desvantagem é o alto ponto de solidificação (5ºC), que limita o seu
emprego, principalmente em países frios.
Este inconveniente pode ser minimizado adicionando ao benzol alguns produtos
químicos, como por exemplo, a gasolina.
Outro inconveniente é a dificuldade de se evaporar, portanto para que haja uma
formação homogênea da mistura ar mais combustível, é necessário que esta sofra um
preaquecimento.
Divisão dos combustíveis líquidos segundo a sua volatilidade
Os combustíveis se dividem em:
· carburantes,
· óleo combustíveis
- Carburantes
Possuem elevada volatilidade e são usados nos motores à ignição por centelha.
Os principais combustíveis que pertencem à classe dos carburantes são:
· gasolina
· benzol
· álcool
- Óleos combustíveis
Se dividem em:
· óleos combustíveis leves
· óleos combustíveis pesados
Os primeiros chamam-se óleo diesel e são empregados em motores de combustão
por compressão de médias e altas rotações, enquanto que os segundos são os óleos APF
(alto ponto de fluidez) e BPF (baixo ponto de fluidez), utilizados em motores de grande
porte e de baixa rotação.
A diferença que existe entre os óleos combustíveis pesados e leves é sobretudo sua
viscosidade, sendo a do óleo menor do que a do pesado.
Em linhas gerais, a características principal de um óleo combustível é o “retardo de
ignição”, e, quando menor for, melhor será o óleo combustível.
Retardo de ignição é o tempo decorrido entre o início do combustível na câmara de
combustão e o início da ignição do óleo de combustível.
Álcool
Podem ser obtidos de produtos agrícolas ou da oxidação parcial do petróleo.
Eles são compostos orgânicos que podem considerar-se divididos de um
hidrocarboneto, saturado ou insaturado, mediante substituição de um ou mais átomos de
hidrogênio com uma mais oxidrilas OH, quando os álcoois contém um ou mais oxidrilas,
distinguem-se em monovalentes, bivalentes, etc.