Combustíveis Líquidos

Os combustíveis líquidos também podem ser minerais ou não minerais.

Os minerais são obtidos pelo refino do petróleo, destilação do xisto betuminoso ou hidrogenação do carvão.

Os combustíveis minerais mais usados são a gasolina, o óleo diesel e o óleo combustível. Estes combustíveis são formados de hidrocarbonetos, sendo o óleo diesel aproximado por C₁₂H₂₆, C₁₃H₂₈ ou C₁₄H₃₀, conforme a classificação leve, médio ou pesado e a gasolina por C₈H₁₇.

Os combustíveis líquidos não minerais são os álcoois e os óleos vegetais. Entre os álcoois, temos o Metanol -CH₄O - e o Etanol - C₂H₆O, enquanto que os óleos vegetais são formados de C, H₂, O₂ e N₂.

Os combustíveis líquidos mais empregados são os:

• hidrocarbonetos;

• benzóis;

• álcoois.

Os combustíveis se dividem, segundo a sua volatilidade em:

• carburantes,

• óleo combustíveis

Os carburantes possuem elevada volatilidade e são usados nos motores à ignição por centelha e os principais exemplos são:

• Gasolina;

• Benzol;

• Álcool.

Os Óleos combustíveis se dividem em:

• óleos destilados - Diesel

• óleos residuais - Óleo Combustível ou Óleo Pesado

O óleo diesel é empregado em motores de combustão interna de médias e altas rotações, enquanto que os residuais são utilizados em motores de grande porte e de baixa rotação ou em caldeiras.

Na geração de energia elétrica, o diesel é normalmente utilizado em instalações de emergência porque seu preço é mais elevado do que o preço dos óleos residuais.

Características dos Combustíveis Líquidos

1. Massa Específica e Densidade Relativa

A densidade dos combustíveis líquidos é importante para determinar o projeto dos separadores de combustível, para calcular o poder calorífico do combustível e para converter grandezas em unidades de volume para unidades de massa. Ela é normalmente expressa em kg/m³ @ 15°C e deve ser dividida por 1000 para convertê-la de m3 para litro.

Ela é medida de acordo com a ISO 3675 ou NBR 14065 e NBR 7148. A norma ISO especifica que a medição pode ser feita em qualquer temperatura mas os resultados devem ser convertidos para apresentação em 15°C. Por outro lado, as normas ABNT exigem a apresentação dos resultados a 20°C.

A densidade é a relação entre o peso de uma substância e o de um volume igual de água destilada, a uma temperatura de 4ºC.

2. Ponto de Fulgor

O ponto de fulgor ou de ignição é um indicador do perigo de incêndio de um combustível.

3. Viscosidade

A viscosidade é uma importante características dos combustíveis líquidos porque determina a temperatura de armazenamento do combustível e a temperatura necessária para a injeção nos motores. A viscosidade dos combustíveis destilados é normalmente fornecida em centistokes (cSt)a 40°C e a dos combustíveis residuais é normalmente fornecida a 50 ou 60°C.

The actual viscosity measurement is more usually carried out at higher temperatures, e.g. 80°C or 100°C, particularly with the more viscous and/or higher pour point fuels. The equivalent viscosity at 50°C is then calculated using the Shell conversion method. This gives results that are the same as those given by the viscosity / temperature chart in the "Shell Book of Useful Tables", and Annex C of the ISO 8217 : 1996 Specification.

In the event of any query or complaint, viscosity measurements are carried out at the original control measurement temperature with any subsequent conversion to an equivalent at 50°C calculated using the method described above.

In many new fuel specifications tables, viscosity is being quoted with reference to the unit mm2/sec, but in practice, reference is constantly made to centistokes. 1 mm²/sec is equivalent to 1 cSt.

3. Qualidade de Ignição

A qualidade do combustível explodir é fundamental para o funcionamento dos motores de combustão interna. O número de Cetano é o índice que mede esta qualidade em relação a um combustível referência.

No caso de óleos residuais pesados, a qualidade é mais difícil de ser medida pelo número de Cetano porque normalmente são misturas de diversos componentes. Nestes casos, utiliza-se um outro índice chamado CCAI.

Calculated Carbon Dromaticity Index (CCAI)

The viscosity and density of a fuel oil can be used to calculate its Calculated Carbon Aromaticity Index (CCAI) value, which allows ranking of its ignition performance. CCAI is calculated by using the following formula:

CCAI = D-81-141 Log10Log10 (Vk + 0.85) - 483 Log10 ((T + 273)/323)

where
Vk = Kinematic Viscosity (mm²/s) at temperature T °C:
D = Density kg/m³ at 15 °C

Pour Point, Cloud Point & Cold Filter Plugging Point (CFPP)

These characterisitics are used to assess the performance of a fuel in cold operating conditions, and to determine the temperature at which fuel filters may begin to become blocked.

Shell Marine Fuels are manufactured so that they will be suitable for the environment in which they will be used, and their characterisitics may vary slightly at different locations to ensure that they are suitable for different climatic conditions.

For this reason, the specifications for MFO up to 80 cSt at 50°C give two maximum levels for Pour Point, and the specifications for GO and MDF give two maximum levels for Cloud Point or Cold Filter Plugging Point (CFPP) as appropriate.

Pour Point, Cloud Point & Cold Filter Plugging Point (CFPP) are controlled according to the International Load Line Zone in which any particular port is located. This is done on the basis that load line zones have a reasonable relationship to ambient temperature conditions. The acceptability of the higher levels in deliveries at ports in summer and tropical load line zones should be assessed if vessels are proceeding to colder zones, particularly during winter months.

Specific Energy / Calorific Value
(Ref. ISO 8217:1996 - Annex A - Informative)

Heat of combustion, specific energy or calorific value, is a measure of the energy content of the fuel. It decreases as density, sulphur, water and ash content increase.

Specific Energy is not controlled in the manufacture of fuel except in a secondary manner by the specification of other properties.

Specific energy can be calculated with a degree of accuracy acceptable for normal purposes from the equations given below :-

Specific Energy (Gross) MJ/kg
Qg = (52.190 - 8.802 p2 10-6) [1 - 0.01 (x+y+s)] + 9.420 (0.01s)

Specific Energy (Net) MJ/kg
Qn = (46.704 - 8.802p210-6 + 3.167p10-3) [1-0.01(x+y+s)] + 0.01 (9.420s - 2.449x)
p = the density at 15 °C, kg/m³
x = the water content, % (m/m)
y = the ash content, % (m/m)
s = the sulphur content, % m/m

Viscosity Conversion Table
(Ref. ISO 8217:1996 - Annex C - Informative)

The ISO 8217 : 1996 Standard specifies limiting values of kinematic viscosity at 100 °C for the fuel categories contained in the Residual Fuel Table, but as described above, in some cases kinematic viscosity is measured or quoted at other temperatures.

The table below gives approximate relationships of fuel viscosity at different temperatures.

The data should be used with caution :-

• Firstly since measurements at temperatures other than 100 °C may have precision that is different

• Secondly because of variations in the 'viscosity - temperature' relationships due to the variability of residual fuel composition.

Viscosities estimated from those measured at 100 °C

(1) 1 mm²/sec = 1 cSt

Catalyst Fines

(Ref. ISO 8217:1996 - Annex D - Informative)

Catalyst Fines are the main source of potentially abrasive material in bunker fuels.

Measurement of aluminium plus silicon, with limiting values for all fuels in the Shell Specification and ISO 8217 : 1996 Fuel Tables, is intended to limit catalyst fines contamination to a level that will ensure minimum risk of abrasive wear, providing that adequate fuel pre-treatment is carried out.

The proportions of aluminium and silicon compounds that comprise catalyst fines, varies significantly from refinery to refinery, and the combined aluminium and silicon limit value of 80 mg/kg is intended to ensure that catalyst contamination will be no higher on average than has previously been implied by the limit of 30 mg/kg aluminium, that has been used in the Shell Marine Fuel Specifications for over 10 years. The aluminium plus silicon requirement of max. 80 mg/kg is therefore to be used in place of, not in combination with, the 30 mg/kg aluminium limit.

The lower aluminium plus silicon control applied to grade ISO 8217 : 1996 - Grade DMC (25 mg/kg) is based on the proportion of residual fuel that may be expected to be part of this product.

PROPRIEDADE DOS COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS

Volatilidade

Pode ser definida como a porcentagem de um combustível a uma data temperatura, quando a pressão atuante for de uma atmosfera.

Um combustível é tanto mais volátil quanto:

• menor for a pressão interna

• maior for a temperatura externa

• Para um bom funcionamento de um motor, a volatilidade de um combustível não deve ser nem muito elevada e nem muito baixa.

- Se for muito elevada:

• haverá perdas no reservatório pelo tubo de equilíbrio

• formarão bolhas de vapor no circuito de alimentação, principalmente durante o verão

• formarão gelo no carburador durante o inverno, impedindo o funcionamento do motor.

- Se for muito baixa teremos:

• dificuldade na partida do motor

• alimentação não uniforme nos cilindros

• diminuição da aceleração

• maior tempo para que o motor atinja a temperatura ideal de funcionamento

• diluição do óleo lubrificante, porque os combustíveis menos voláteis não são capazes de serem queimados na combustão

• maior formação de carvão nas câmaras de combustão e no céu do pistão.

Fórmulas para determinar o poder calorifico inferior.

Para a gasolina: Para o benzol:

PCI = PCS - 780 Kcal/Kg PCI = PCS - 415

Para álcool etílico: Para o óleo diesel:

PCI = PCS - 700 PCI =PCS - 730

Para álcool metílico:

PCI = PCS - 675

Calor latente :

A demora ou rapidez com o qual os corpos se fundem ou liquefazem, tem sua explicação no calor latente, que e a quantidade de calor absorvido pelos corpos na sua mudança de estado, sem que haja aumento aparentemente de temperatura.

O calor latente necessário à fusão ou liquefação varia com sua natureza. Na passagem do estado líquido ao gasoso, o líquido não muda de temperatura enquanto dura sua transformação, e todo calor empregado é absorvido para produzir mudança de estado.

Viscosidade:

A viscosidade se explica pela força de coesão das moléculas do fluido. Ao se tentar deslocar uma camada de água sobre outra, por exemplo, é necessário vencer a força de resistência provocada pela atração entre as moléculas das duas camadas. Para os óleos lubrificantes há uma escala arbitrária estabelecida pela Society of Automotive Engineers, os graus SAE, que são expressos por dezenas inteiras, sendo o óleo mais fino ou menos viscoso de grau igual a 10.

GASOLINA

É o carburante mais utilizado atualmente nos motores endotérmicos, sendo uma mistura de hidrocarbonetos obtidos do petróleo bruto, por intermédio de vários processos como o "cracking", destilação e outros. É um líquido volátil e inflamável.

No Brasil, atualmente encontram-se no comércio vários tipos de gasolina que são:

gasolina do tipo A ( 73 octanas - gasolina amarela )

gasolina do tipo B ( 82 octanas - gasolina azul)

gasolina do tipo C ( 76 octanas - gasolina + álcool )

gasolina verde - cujo NO = 110 - 130

Esta última é somente utilizada na aeronáutica. A gasolina empregada nos motores endotérmicos, deve possuir os seguintes requisitos:

• volatilidade média

• ausência de impurezas

• alto poder calorífico

• alta resistência à detonação

PODER ANTIDETONANTE

Octano (autodetonância) :

O combustível é classificado segundo seu poder antidetonante, em número de octanagem (NO). Quanto maior for o "NO", mais antidetonante será o combustível e, por conseguinte maior será a sua capacidade de suporte as altas compressões sem sofrer a detonação.

O número de octano de um combustível represente o percentual de isoctano (C8H18) e de heptanio (C7H16) contidos nele.

 Aditivos Utilizados :

Em alguns casos, o NO de um combustível pode ser aumentado, adicionando-se uma pequena quantidade de aditivos de grande poder antidetonante.

Os aditivos geralmente são:

• chumbo tretametila Pb (C2H5) e

• chumbo tretaetila Pb (CH3)4

Entre os dois aditivos, o mais eficaz é o chumbo tretaetila.

A adição destes aditivos ao combustível causa os seguintes inconvenientes:

• Produz formação de depósitos de óxido de chumbo, ocasionando corrosão nas paredes dos cilindros

• São tóxicos

• Não podem ser utilizados nos combustíveis empregados para alimentar motores com catalisadores no tubo de descarga.

A percentagem adicionada destes aditivos no combustível, com a finalidade de aumentar o número de octanas, varia na ordem de 0,08 cm3/litro a 0,9 cm3/litro.

ÓLEO DIESEL

Cetano :

O número de cetano de um óleo combustível corresponde ao percentual volumétrico de cetano e alfametilnaftaleno contido neste óleo.
Quando maior for o número de cetano, menor será o retardo de ignição o por conseguinte melhor será sua capacidade de incendiar-se.
Um óleo diesel comumente empregado em motores térmicos tem o número de cetano compreendido entre 40 e 60.
Os melhores óleos diesel são encontrados nas frações perto do querosene.

Aditivos usados para melhor o "NC" :

Os aditivos mais usados para melhorar o NC de um combustível são:

• tionitrito de amila

• tionitrito de butila

• tiontrito de etila

• nitrito de amila

• peróxido de acetila

• nitrato de amila

• nitrato de etila

PS. MAIS INFORMAÇÃO SOBRE COMPOSTOS ORGÂNICOS - CONSULTE NOSSO SISTEMA DE BUSCA POR - QUÍMICA ORGÂNICA

Dependendo da constituição do óleo combustível, pode-se elevar até 13 pontos o "NC".

No quadro são apresentadas as características de um óleo combustível leve e pesado: