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:
éá
éá

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:
  1. Calculando o termo do carbono:
  1. Calculando o termo do hidrogênio:
  1. 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.

Exercícios relacionados

Uma mistura gasosa de propano e butano é queimada com excesso de ar. A análise de Orsat dos fumos revelou a seguinte composição: e . Determinar a porcentagem de ar em excesso utilizada.
Uma mistura gasosa combustível apresenta a seguinte composição em volume: , C2H6 40% e O2 10% a CNTP. Considerando a combustão desta mistura gasosa com de ar em excesso, determinar o volume de fumos total (contendo vapor de água) medido a e 700 mmHg , e a composição percentual dos fumos na base seca (correspondente à análise de Orsat) e na base úmida, correspondente à combustão de da mistura gasosa a CNTP.
Determinar o poder calorífico inferior de uma mistura gasosa de em volume de propano e em volume de n-butano, a partir dos calores de combustão seguintes:

Um carvão mineral apresenta a seguinte análise elementar: ; ; umidade ; cinza . Utilizando os calores de combustão das frações combustíveis, determinar o poder calorífico superior e o poder calorífico inferior desse carvão.