| 62ª Reunião Anual da SBPC |
| B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica |
| DETERMINAÇÃO DO EXCESSO DE AR PARA A AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE UM FOGÃO À LENHA |
| Jordane Beltrão de Lima 1 Jaime Martins Oliveira Júnior 1 Bruno Cesar Cayres Andrade 1 Júlio Augusto da Silva Aviz 1 Valéria Pinheiro 1 |
| 1. Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Federal do Pará - FEM/UFPA |
| INTRODUÇÃO: |
A combustão requer proporções exatas de ar e combustível para que ocorra de forma completa. Quando os reagentes possuem misturas ricas ou pobres, a composição dos produtos é diferente dos de uma reação estequiométrica (CO2, H2O e N2). A falta oxigênio gera fumaça preta, poluindo o ar. Por outro lado, a presença do nitrogênio do ar em excesso reduz a temperatura da chama e dos gases resultantes da combustão, aumentando o consumo de combustível. Como referência, a combustão deve ser feita com aproximadamente 15% de excesso de ar. Desta forma é importante o monitoramento do processo de combustão para garantir maior eficiência e menor emissão de poluentes à atmosfera. O Ecofogão é um fogão a lenha, produzido industrialmente pela empresa Ecofogão. O modelo é composto por uma câmara de combustão de material cerâmico construída no estilo Rocket Stove, onde a biomassa é queimada e os gases de combustão são conduzidos ao longo de uma placa de ferro fundido seguindo um perfil helicoidal. Essa concepção permite obter diferentes regiões de temperatura ao longo da placa. Os gases então são expelidos pela chaminé. Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência do Ecofogão a partir da análise dos gases, focando no estudo do excesso de ar na câmara de combustão. |
| METODOLOGIA: |
| A primeira etapa do experimento consistiu na caracterização da biomassa a ser queimada no fogão. Com o objetivo de garantir a confiabilidade das informações obtidas através da caracterização, foram utilizadas amostras de biomassa da mesma espécie e origem, com dimensões padronizadas e sob as mesmas condições de armazenagem. Uma análise imediata foi realizada no Laboratório de Caracterização de Biomassa - LacBio, assim como foram determinados os poderes caloríficos superior e inferior. Nesta fase foi empregada uma bomba calorimétrica para determinar os poderes caloríficos, uma estufa para determinar e controlar a umidade da biomassa, uma mufla e um analisador elementar para fazer a caracterização dos componentes da biomassa. A segunda etapa do experimento consistiu da análise dos gases na saída da chaminé, as medidas foram realizadas utilizando o equipamento Tempest 100, em intervalos de 15 minutos. Finalmente, foi utilizada a equação do carbono para calcular o excesso de ar. |
| RESULTADOS: |
A análise dos gases da chaminé indicou uma elevada quantidade de gás oxigênio nos produtos da combustão, mesmo na faixa de regime permanente, que ocorreu entre as temperaturas de 300 °C e 350 °C, a quantidade de oxigênio variou de forma inversa com a temperatura. Foi evidenciado que apenas 30% do oxigênio estava reagindo no processo, enquanto os outros 70% estavam apenas atravessando o fogão. A presença de altas concentrações de oxigênio na chaminé indica que o sistema operou com um coeficiente de excesso de ar muito acima do recomendado, considerando que num processo real é recomendável adotar o coeficiente de excesso de ar para biomassa em suspensão de 1,2 e 1,3 para grelha (Nogueira, Lora, 2003), trazendo como conseqüência a perda de energia para os gases inertes presentes no ar, reduzindo a eficiência do fogão. A análise dos gases mostrou que a queima ocorreu com o CO2 sendo um produto abundante. Houve baixa concentração de CO, indicando que a combustão na câmara ocorreu de forma completa. |
| CONCLUSÃO: |
| A partir deste estudo, foi possível concluir que o fogão opera com excesso de ar, refletindo diretamente na sua eficiência, na medida em que impede o fogão de alcançar maiores temperaturas. A solução deste problema deve envolver ações conjuntas para tornar a mistura mais rica em combustível, a melhor alternativa deve ser obtida através de experimentos específicos para este fim. Os futuros estudos devem focar a restrição da entrada de oxigênio no sistema, e não o aumento do consumo de combustível para alimentação, visando o menor consumo de biomassa e geração de um volume menor de produtos, estes que por sua vez, possuem um potencial nocivo ao meio ambiente e à saúde dos usuários. |
| Palavras-chave: Excesso de ar, Fogão, Biomassa. |