Embora não seja nenhuma novidade, este tema ressurge periodicamente. No Brasil houve uma grande ênfase durante a segunda crise do petróleo, em 1979, permanecendo acima de 80 dólares por barril até 1982, com o objetivo de economizar combustível. Posteriormente, com a ISO 14001 – Sistema de Gestão Ambiental, o objetivo era mais amplo englobando todas as emissões da queima. E agora com a ISO 50001 – Gestão de Energia, o tema retorna com mais importância ainda.
O procedimento para se otimizar a regulagem dos queimadores não é nada complexo. Primeiramente é necessário definir o objetivo da regulagem: priorizar a economia de combustível, minimizar as emissões ou gerar uma atmosfera específica (neutra, redutora ou oxidante) exigida pelo processo térmico. Cabe afirmar que nem sempre é possível atender à condição desejada com uma simples regulagem, pois atingir o objetivo também depende do projeto do queimador e do seu estado de conservação.
Para a regulagem de queimadores é necessário dispor de analisadores de produtos da combustão, existindo uma ampla gama disponível no mercado. Os mais comuns são os analisadores portáteis de células eletroquímicas que indicam os teores em base seca de oxigênio (%), dióxido de carbono (%), monóxido de carbono (% ou ppm) e óxidos de nitrogênio (ppm).
“Muitos analisadores informam a eficiência de combustão, cujas sondas dispõem ainda de sensores de temperatura.”
Os analisadores vêm acompanhados de sondas para coleta e condicionamento das amostras quando estão sendo analisados produtos da combustão razoavelmente limpos e temperaturas não muito elevadas. Casos especiais, como produtos da combustão com temperaturas elevadas, geralmente acima de 800°C, e elevados teores de materiais particulados exigem sistemas especiais de condicionamento da amostra para não danificar o analisador. Muitos analisadores informam a eficiência de combustão, cujas sondas dispõem ainda de sensores de temperatura.
Muitas vezes, a maior dificuldade é o posicionamento da sonda no ponto adequado à obtenção de uma amostra significativa dos produtos da combustão. O ponto ideal para a tomada da amostra dos gases, nem sempre acessível, seria após o final da chama em zona de pressão positiva de forma a evitar sua diluição com a infiltração de ar do ambiente externo que não participou da combustão. Já o ponto da tomada de temperatura para o cálculo da eficiência seria no plano transversal ao fluxo
de produtos da combustão, a partir do qual os gases não mais trocariam calor com o processo térmico.
Assim seria possível obter o que poderia se definir com “eficiência de combustão”, ou seja, a parcela do calor fornecido pelo combustível que seria absorvido pelo equipamento térmico. Note-se que devido às perdas térmicas do equipamento, apenas parte desse calor seria incorporado pelo produto.
Existem ainda analisadores que indicam a presença de partículas de carbono não queimado, onde o mais comum é o “smoke tester” conhecido como “bomba de fumaça”. O deslocamento de determinado volume dos produtos da combustão por êmbolo através de papel de filtro deixa uma impressão circular, cuja concentração pode ser estimada por comparação da sua cor com uma escala padrão (índice Bacharach), desde branca, passando por matizes de cinza progressivos até atingir a cor negra na intensidade mais elevada. Este analisador de fumaça deve ser usado principalmente quando se trata de combustíveis líquidos e sólidos, complementando a análise dos produtos da combustão.
Também é possível a utilização de processos analíticos de laboratório, mais utilizados quando a finalidade é a emissão de laudos para os órgãos ambientais. Porém os analisadores
portáteis apresentam maior versatilidade para uma imediata regulagem de queimadores.
Em linhas gerais, para se obter uma boa regulagem de queimadores é necessário: reduzir ao máximo o excesso de ar de combustão, desde que se mantenha os teores de frações não queimadas (monóxido de carbono – CO, hidrocarbonetos – HC e fuligem – C) dentro dos limites aceitáveis. Este excesso de ar se refere ao ar excedente que ultrapassa a necessidade de ar teórico para a queima do combustível, conhecido como ar estequiométrico.
As economias que podem ser obtidas com a regulagem de queimadores tornam-se mais significativas na medida em que a temperatura dos produtos da combustão, no ponto “P” onde deixem de trocar calor com o processo, seja mais elevada. Processos de baixa temperatura como caldeiras de vapor saturado e aquecedores de água apresentam um potencial muito mais baixo do que fornos de fusão e de tratamento térmico que não tenham recuperação de calor.
A Tabela 1 mostra os valores teóricos que podem ser obtidos, considerando-se apenas a redução do excesso de ar de combustão, desde que as perdas com as emissões de CO, HC e C se mantenham nos limites aceitáveis para cada combustível.
Os valores indicados na Tabela 1 servem apenas como exercício de referência, pois na prática existem outros fatores que influenciam nos resultados como a tecnologia do queimador, fator de carga e manutenção do sistema de queima.
Mas a conclusão, sem sombra de dúvida, indica a necessidade de se manter um programa contínuo de monitoramento da regulagem de queimadores de forma a minimizar o consumo de combustíveis e suas emissões para o meio ambiente, além dos ganhos em competitividade, notadamente em processos de média e alta temperatura.
Nome do Autor: Fernando Cörner da Costa
Doutor em Energia pela USP, Mestre em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos pela Mauá, Eng. de Segurança pela UERJ e Eng. Mecânico pela PUC-RJ, consultor sênior da ULTRAGAZ.
