Um carvão nacional apresenta a seguinte análise imediata: umidade
; matéria volátil
; carbono
; cinza
. Utilizando a fórmula de Gouthal, estimar o PCS desse carvão.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que o enunciado está nos dizendo! Temos um carvão com a seguinte composição:
- Umidade: 2,2%
- Matéria volátil: 26,8%
- Carbono: 53,3%
- Cinza: 17,7%
O objetivo aqui é calcular o PCS desse carvão usando a fórmula de Gouthal. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre a fórmula e como aplicar cada parte da composição do carvão nela. Vamos lá!
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a fórmula de Gouthal. Essa fórmula é usada para estimar o Poder Calorífico Superior (PCS) do carvão, que basicamente nos diz quanta energia o carvão pode liberar quando queimado completamente.
A fórmula de Gouthal é geralmente expressa assim:
Onde:
-
é o teor de carbono (%) -
é o teor de hidrogênio (%) -
é o teor de oxigênio (%) -
é o teor de nitrogênio (%) -
é o teor de enxofre (%)
Mas peraí! No nosso enunciado, só temos os valores de umidade, matéria volátil, carbono e cinza. Então, precisamos ajustar a fórmula de acordo com as informações que temos.
Passo 3
Vamos adaptar a fórmula considerando que:
- Matéria volátil geralmente contém hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre. Porém, como não temos esses valores separados, vamos simplificar assumindo que a matéria volátil contribui principalmente para o hidrogênio e oxigênio.
- Cinza não contribui para o PCS, então podemos ignorar esse valor na fórmula.
Então, nossa fórmula simplificada ficará assim:
Agora, precisamos estimar os valores de
e
. Uma maneira de fazer isso é usar as seguintes aproximações:
Passo 4
Vamos calcular
e
com base na matéria volátil de 26,8%.
Agora, substituímos esses valores na nossa fórmula simplificada:
Passo 5
Vamos fazer as contas passo a passo:
- Calculando o termo do carbono:
- Calculando o termo do hidrogênio:
- Calculando o termo do oxigênio:
Passo 6
Agora, somamos todos os termos para obter o PCS:
Arredondando, temos:
Resposta
O Poder Calorífico Superior (PCS) estimado para esse carvão, usando a fórmula de Gouthal, é de aproximadamente 23,28 MJ/kg.
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e
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;
; umidade
; cinza
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