Temperaturas Características da Combustão obtidas através da

O desempenho da combustão pode ser medido por meio da análise das temperaturas de: pico, ignição e a temperatura de burnout (combustão completa).

2.5.2.1 Temperatura de Pico

A temperatura de pico corresponde à temperatura na qual a taxa de perda de massa é máxima (dW/dtmáx). Esta é obtida a partir da termogravimetria derivada (DTG) e pode

ser definida para diferentes faixas de decomposição da biomassa.A temperatura de pico e sua taxa máxima de perda de massa são correspondentes às medidas de combustibilidade e de reatividade da biomassa, respectivamente (VAROL et al., 2010; IDRIS et al., 2012).

Idris et al. (2012) avaliaram as temperaturas de pico para diferentes partes do óleo de palma: casca da amêndoa de palma, parte externa do fruto (mesocarpo) e cacho de fruto fresco mediante termogravimetrias em meio oxidante (ar sintético) considerando taxas de aquecimento de 10, 20, 40 e 60 °C/min e partículas de diâmetros menores que 212 µm. Nas curvas DTG foram identificados três picos, sendo dois destes correspondentes à pirólise oxidativa e à combustão. Para o caso da casca da amêndoa de palma, observou-se um pico a mais, o primeiro e o segundo pico equivalentes à pirólise oxidativa da hemicelulose e celulose, respectivamente, e o terceiro pico equivalente à combustão do material carbonoso. A Tabela 2.4 apresenta estas temperaturas, onde se observou que a primeira temperatura de pico (Tp1) não seguiu uma tendência com a taxa de aquecimento, já para a segunda (Tp2) e a terceira (Tp3) temperaturas de pico observou-

se que estas aumentaram com o aumento da taxa de aquecimento. Além disso, observa- se que as temperaturas de pico apresentaram diferenças significativas entre as biomassas avaliadas, mostrando que estas são características da composição da biomassa.

Tabela 2.4 - Temperaturas de pico obtidas paras diferentes partes da palma, 212 µm, considerando diferentes taxas de aquecimento

Amostra Taxa de Aquecimento (°C/min) Tp1 (°C) Tp2 (°C) Tp3 (°C) Casca da amêndoa de palma 10 321,01 466,93 698,18 20 332,26 488,11 719,65 40 345,63 555,78 748,22 60 317,03 610,35 758,67 Mesocarpo da palma 10 291,05 375,95 20 303,91 490,63 40 290,70 499,68 60 297,13 572,43 Cacho de fruto fresco 10 263,58 393,81 20 278,33 394,44 40 279,20 387,71 60 295,89 964,11

Fonte: Adaptado de Idris et al. (2012) 2.5.2.2 Temperatura de Ignição

A temperatura de ignição define a mínima temperatura necessária para o combustível sofrer ignição espontaneamente em um determinado ambiente sem necessidade de uma fonte externa de ignição. Para biomassas, esta temperatura está relacionada com a segurança de armazenagem do combustível nas indústrias (LU e CHEN, 2015).

Na literatura são encontrados alguns métodos para definir a temperatura de ignição, entre eles encontram-se: método da intersecção (LI et al., 2011; LU e CHEN, 2015) e método do desvio (LU e CHEN, 2015), apresentados na Figura 2.12.

Li et al. (2011) determinaram a temperatura de ignição através do método da intersecção para o resíduo de tabaco de 80 µm para taxa de aquecimento de 10 °C/min, sendo esta de 455 °C.

Figura 2.12 - Métodos para obtenção da temperatura de ignição do bambu de 420 µm e taxa de aquecimento de 40 °C/min (a) método da intersecção, (b) método do desvio

Fonte: Adaptado de Lu e Chen (2015)

Lu e Chen (2015) avaliaram a temperatura de ignição para o bambu e bagaço de cana-de-açúcar de partículas de 420 µm considerando cinco taxas de aquecimento 5, 10, 20, 30, e 40 °C/min. Para isso, os autores consideraram os dois métodos: intersecção e desvio, exemplificados na Figura 2.12 para a taxa de aquecimento de 40 °C/min. Na Figura 2.12, o ponto A equivale o ponto na qual a linha vertical obtida a partir do pico da curva DTG cruza a curva TG. O ponto B corresponde ao ponto no qual inicia a volatilização (Lu e Chen, 2015).

A Tabela 2.5 apresenta as temperaturas de ignição obtidas para as diferentes metodologias, sendo estas para o bambu variando entre 241 °C a 265 °C para o método da intersecção e de 172 °C a 233 °C para o método do desvio. Para o bagaço de cana observou-se uma variação de 281 °C a 316 °C e 201 °C a 243 °C, para os métodos da intersecção e desvio, respectivamente. A diferença entre as metodologias foi de até 40% e para o bagaço de cana foi de 46%. Segundo os autores, estes resultados ocorreram devido a composição da biomassa, uma vez que a temperatura de ignição obtidas pelo método de intersecção é baseada na reação de decomposição da celulose, enquanto que a temperatura obtida pelo método do desvio é baseada principalmente na reação de decomposição da hemicelulose.

Tabela 2.5- Temperaturas de ignição do bambu e do bagaço de cana obtidas pelos métodos da intersecção e do desvio para diferentes taxas de aquecimento

Método Taxas de aquecimento (°C/min)

5 10 20 30 40 Bambu Desvio (hemicelulose) 200 172 190 233 199 Intersecção (celulose) 241 243 254 263 265 Bagaço de cana Desvio (hemicelulose) 229 201 211 217 243 Intersecção (celulose) 281 294 302 302 316

Fonte: Adaptado de Lu e Chen (2015) 2.5.2.3 Temperatura Burnout (combustão completa)

A temperatura de burnout refere-se à temperatura na qual o combustível foi totalmente consumido (LU e CHEN, 2015). A temperatura de burnout é obtida a partir da curva DTG e corresponde à temperatura na qual a taxa de perda de massa (dW/dt) retorna a zero ou, por definição, onde a variação da taxa de perda de massa torna-se menor que 1% por minuto (NORTON, 1993; IDRIS et al., 2012; EL-SAYED e MOSTAFA, 2014). A temperatura de burnout também pode ser definida por meio do método da intersecção, conforme apresentado na Figura 2.12.

Na Figura 2.12, o ponto C corresponde ao ponto na qual a linha vertical obtida a partir do segundo pico da curva DTG cruza a curva TG. O ponto D equivale ao ponto no qual a curva TG se torna constante (LU e CHEN, 2015).

Li et al. (2011) também estabeleceu a temperatura de burnout do resíduo de tabaco (80 µm) através do método da intersecção, considerando a taxa de aquecimento de 10 °C/min, sendo esta de 610 °C.

No trabalho realizado por Lu e Chen (2015), as temperaturas de burnout foram obtidas para o bambu e para o bagaço de cana (5-40ºC/min) considerando o método de intersecção (Tabela 2.6).

De acordo com a Tabela 2.6 as temperaturas de burnout do bambu variaram de 456 °C a 512 °C e para o bagaço de cana observou-se uma variação de 462 °C a 512 °C e 201 °C a 243 °C, para os métodos da intersecção e desvio respectivamente

Tabela 2.6 - Temperaturas de burnout do bambu e do bagaço de cana obtidas pelo método da intersecção para diferentes taxas de aquecimento

Biomassa

Taxas de aquecimento (°C/min)

5 10 20 30 40

Bambu 456 470 492 501 512

Bagaço de cana 462 481 494 498 512

Fonte: Adaptado de Lu e Chen (2015)