A geração de calor para os processos de queima realizada pela combustão de hidrocarbonetos, é em síntese, a oxidação de carbono e hidrogênio com oxigênio, produzindo como resultado a liberação calor e a produção de gases de combustão, vapor de água e material particulado.
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| Imagem de mundoeducação |
Os hidrocarbonetos apresentam composição predominante de compostos à base de hidrogênio e carbono, abundantes na natureza como madeira de eucalipto, pinus, bagaço de cana, bambu, capim elefante e raramente gás natural ou óleo BPF (combustíveis de origem fóssil).
É importante conhecer as reações de oxidação que ocorrem na combustão e suas conseqüências, observando que cada componente químico do combustível apresenta mecanismos específicos de oxidação.
1. COMPOSIÇÃO DA MADEIRA:
A análise da composição química elementar da madeira, proveniente de diversas espécies, obteve a seguinte composição média na base seca:
CARBONO (C) : 49 a 50 % (combustível)
HIDROGÊNIO (H) : 6 % (combustível)
OXIGÊNIO (O): 44 %
NITROGÊNIO (N) : 0,1 A 1 %
CINZAS: 0,2 % produzidos por substâncias incombustíveis.
Encontram-se outros elementos químicos em pequenas quantidades tais como: cálcio, potássio, sódio e magnésio.
Relacionamos abaixo os mecanismos de oxidação dos componentes da madeira:
1.1 CARBONO:
REAÇÃO N. 1: C + O2 = CO2 + 8.050 Kcal /kg de C
A reação completa de oxidação do carbono ocorre quando há disponibilidade de oxigênio suficiente.
Observamos que nesta reação ocorre a maior liberação de calor por Kg de C. Portanto, ao oxidar um átomo de carbono será inevitavelmente produzida uma molécula de gás carbônico ou dióxido de carbono.
No entanto quando não há oxigênio em quantidade suficiente ocorre a combustão incompleta do carbono que libera uma quantidade reduzida de calor, como podemos observar na reação abaixo:
REAÇÃO N. 2: 2C + O2 --> 2CO + 2.380 Kcal/kg de C
Comparando a reação n. 2 com a n.1, observamos as seguintes diferenças:
• Disponibilização de apenas 29,6% do calor liberado em relação à reação n. 1, aumentando o consumo de
combustível;
• O monóxido de carbono é inflamável, portanto passível de uma nova combustão;
• O monóxido de carbono CO é um gás insípido, inodoro, incolor. Daí se conclui que é impossível detectar sua presença em um ambiente sem a utilização de analisadores eletrônicos de gases. Além de elevar o consumo para gerar o calor necessário ao processo, o monóxido de carbono é extremamente tóxico. Ao ser inalado tem o poder de impedir a troca de gases pelo sangue, provocando a intoxicação. A exposição de um indivíduo a uma concentração de 2.000 PPM por uma hora provoca desmaio e perda de consciência, se este período for prolongado causará a morte.
1.2 HIDROGÊNIO:
A queima de hidrogênio libera alta carga de calor e resulta em vapor de água.
REAÇÃO N. 3: 2H2 + O2 --> 2H2O + 29.060 Kcal/kg de H2
1.3 UMIDADE:
A umidade é um fator muito importante na combustão de madeira. Após o corte, a madeira contém em média 50 a 60 % de umidade. Estocada em local coberto após seis a oito meses sofre uma redução para 15 a 20 %.
Para observar a importância da umidade no poder calorífico do cavaco picado de madeira tomamos como base a geração de 1.000.000 Kcal, comparando o consumo de madeira nas diversas faixas de umidade.
1.4 EXCESSO DE AR PARA COMBUSTÃO:
A combustão é o processo de reações químicas produzidas durante a oxidação completa ou parcial do carbono, hidrogênio e enxofre contidos em um combustível. A análise destas reações é calculada através de balanço de massas e de balanço térmico. No balanço de massas leva-se em consideração a quantidade de ar empregada para a combustão, sendo a referência a quantidade mínima exata para reagir completamente com o combustível, chamada de quantidade estequiométrica.
1.5 QUALIDADE DA COMBUSTÃO:
Como demonstramos acima, a qualidade da combustão e o controle da umidade são fatores importantes para a redução do consumo específico de madeira por tonelada de argila queimada. A qualidade da combustão somente pode ser mensurada com a utilização de analisadores dos gases, que definem a eficiência da combustão através da análise da composição química dos gases, que varia em função dos equipamentos utilizados para a
queima, e que apresenta rendimento variável entre 60 a 93%.
Os gases de combustão são compostos por:
CO2 - gás carbônico ou dióxido de carbono. A redução na emissão é desejável em virtude do efeito estufa
provocado pelo excesso deste gás na atmosfera.
CO - monóxido de carbono, que apesar de combustível poderia ser requeimado, no entanto como se encontra misturado aos gases a requeima não é possível tecnicamente.
H2O - Água.
Cinzas - As cinzas são produzidas pela presença de elementos na madeira que são incombustíveis,
apresentam características específicas e se apresentam sob a forma de material particulado (MP).
Fuligem - Além das cinzas produzidas pela combustão normal, a combustão incompleta promove condições para a geração de fuligem, em muitas vezes sob a forma de carbono não queimado, apresentando-se sob a forma de material particulado de coloração negra ou acinzentada, com composição granulométrica da ordem de 1 a 30 mícron (1 mícron corresponde a um milésimo de mm).
Compostos de NOx: Os equipamentos para queima do combustível podem produzir óxidos de nitrogênio que liberados na atmosfera se recombinam a outros compostos, produzindo elementos altamente corrosivos, ocorrendo com mais freqüência na queima de combustíveis líquidos.
Em termos generalistas existem dois tipos de combustão, a completa e a incompleta, veja os produtos de cada uma:
- Combustão completa: Os produtos formados são dióxido de carbono (CO2(g)) e água (H2O(g)). Esse tipo de reação ocorre quando há um suprimento suficiente de oxigênio. No caso da combustão de hidrocarbonetos, ocorrem a ruptura total da cadeia carbônica e a oxidação total dos átomos de carbono. Isso significa que o Nox (número de oxidação dos átomos de carbono) aumenta, atingindo o valor máximo.
- Combustão incompleta: Os produtos formados podem ser monóxido de carbono (CO(g)), água (H2O(g)) ou fuligem (C(s)). O suprimento de oxigênio é insuficiente para consumir todo combustível.
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E a fogueira junina??
História da fogueira
A fogueira, característica das festas de São João, tem seu fundamento na história do nascimento de João Batista. A fogueira era um sinal de Santa Isabel, mãe de São João, para Maria, mãe de Jesus. Abaixo segue uma sinopse da história, adaptada pela pesquisadora Lúcia Rangel:
Dizem que Santa Isabel era muito amiga de Nossa Senhora e, por isso, costumavam visitar-se. Uma tarde, Santa Isabel foi à casa de Nossa Senhora e aproveitou para contar-lhe que dentro de algum tempo nasceria seu filho, que se chamaria João Batista.
Nossa Senhora então perguntou:
— Como poderei saber do nascimento dessa criança?
— Vou acender uma fogueira bem grande; assim você poderá vê-la de longe e saberá que João nasceu. Mandarei também erguer um mastro com uma boneca sobre ele.
Santa Isabel cumpriu a promessa. Certo dia Nossa Senhora viu ao longe uma fumaceira e depois umas chamas bem vermelhas. Foi à casa de Isabel e encontrou o menino João Batista, que mais tarde seria um dos santos mais importantes da religião católica. (“A lenda do surgimento da fogueira de São João”. In: RANGEL, Lúcia H. V. Festas juninas, festas de São João: origens, tradições e história. São Paulo: Publishing Solutions, 2008. p. 35).
No caso específico do Brasil, a prática do acendimento da fogueira na noite de 23 para 24 de junho foi trazida pelos jesuítas. Tal prática foi com o tempo associada a outras tradições populares, como o forrobodó africano (espécie de dança de arrasta-pé), que daria no forró nordestino, e a quadrilha caipira, que herdou elementos de bailes populares da Europa – palavras como “anarriê”, “alavantú” e “balancê”, por exemplo, são adaptações de termos de bailes populares da França.
E além dos tópicos mostrados anteriormente, ainda existem os compostos aromáticos policíclicos (HPAs) liberados no ar na queima da madeira onde um deles destaca-se por ser cancerígeno, o BENZOPIRENO!
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| Benzopireno |
O benzopireno é um hidrocarboneto aromático, que é um grupo de compostos que possui pelo menos um anel benzênico ou núcleo aromático. Mais exclusivamente, ele faz parte de um grupo denominado de HPAs (hidrocarbonetos policíclicos aromáticos), que possuem dois ou mais anéis aromáticos condensados. No caso do Benzopireno, são cinco anéis condensados, como mostra a estrutura acima.
Assim como a grande maioria dos HPAs, o benzopireno é comprovadamente agente carcinogênico e mutagênico, o que significa que ele é capaz de reagir com nosso DNA e interferir na reprodução celular.
Essa substância é lipofílica, isto é, é solúvel em gorduras, fator que facilita ele ser absorvido pela pele, por ingestão ou por inalação e ser rapidamente distribuído pelo organismo.
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| Imagem de brasilescola.uol.com.br |
Para citar outro exemplo, carnes grelhadas (demais) e peixes defumados possuem esses HPAs, que são provenientes tanto da queima do carvão quanto da queima da própria carne, que é basicamente proteínas e gorduras. Frituras (em excesso) também são perigosas nesse sentido, pois a queima do óleo produz tais compostos.
FONTEs:
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