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Os Principais Gases Combustíveis utilizados no Brasil para Processamento Térmico

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  • 09/12/2013

Muitas vezes somos questionados sobre as características dos gases mais comuns utilizados para geração de energia na indústria brasileira: GN (Gás Natural) e GLP (Gás Liquefeito de Petróleo). Neste artigo tentaremos abordar de uma forma simples as suas principais diferenças entre estes dois gases a fim de facilitar o entendimento de operadores e mantenedores. Não temos aqui a pretensão de discorrer uma tese acadêmica sobre este assunto.

O GLP seria o gás que se compra em botijões ou à granel via caminhões abastecedores e é processado nas refinarias de petróleo. É o famoso "gás de cozinha," aquele que se compra em qualquer esquina. Na indústria, na grande maioria das vezes, é fornecido à granel, sendo que os fornecedores encarregam-se de abastecer o tanque que é instalado normalmente em comodato na planta através de caminhões. Os principais vasilhames de GLP são: P-2 (2 kg), P-5 (5 kg), P-13 (13 kg), P-20 (20 kg), P-45 (45 kg) e P-90 (90 kg). Para o recebimento à granel, estes são os principais tanques: P-190 (190 kg), 500 kg Vertical, 500 kg Horizontal, 1000 kg Horizontal, 2000 kg Horizontal, 2000 kg Vertical, 4000 kg Horizontal, 4000 kg Vertical, 20 t Horizontal e 60 t Horizontal. Não é raro encontramos instalações provisórias de GLP para consumo industrial feitas com botijões. Neste caso é muito importante lembrar que o critério de seleção não pode estar limitado à quantidade de GLP contido nos botijões mas também na vazão máxima oferecida pelos mesmos. Para exemplificar, imaginemos a instalação de um forno de fusão de alumínio tipo cadinho cujo queimador é de GLP e com 100.000 kcal/h de potência (116 kW). Esta potência requer 9 kg GLP/h. Se para fundir o alumínio são necessárias 4 horas, teoricamente um botijão P-45 (45 kg GLP) seria adequado. No entanto, um botijão P-45 oferece uma vazão de apenas 1 kg/h. Portanto, seriam necessários 9 botijões.

Quimicamente este gás é uma mistura de alguns gases contendo três e quatro carbonos tais como: propeno, propano e butano. Este é o motivo pelo qual em muitas plantas encontramos queimadores que foram importados para trabalhar com propano ou butano. Para aqueles que ajustam queimadores com leve excesso de ar, como recomendado, estas são as porcentagens dos componentes encontrados no efluente (chaminé) pós condensador (base seca): 

GLP + AR (5% de excesso) -> 13,46% CO2 + 85,47% de N2 + 1,08% de O2. 

GLP + AR (10% de excesso) -> 12,80% CO2 + 85,15% de N2 + 2,05% de O2.

GLP + AR (15% de excesso) -> 12,20% CO2 + 84,87% de N2 + 2,93% de O2.

Ou seja, uma regra simples: 5% de excesso = 1% de O2 na saída, 10% de excesso = 2% de O2 na saída, 15% de excesso = 3% de O2 na saída.

O poder calorífico do GLP é elevado, sendo:

Superior (PCS): 25.239 kcal/m3 = 105,6  MJ/m3 = 29,3 kWh/m3

Inferior (PCI): 23.709 kcal/m3 = 99,2 MJ/m3 = 27,5 kWh/m3

 O GN é o gás canalizado proveniente de reservas naturais. Sua disponibilidade está portanto vinculada a presença da rede de distribuição de gás natural, sendo que cada Estado conta com uma distribuidora (Por exemplo: COMPAGAS no PR, SC GAS em SC, COMGAS em SP). Sua aquisição é feita via contrato de fornecimento, sendo a cobrança através de medidor de vazão, semelhante a energia elétrica. O gás natural tem o metano como seu componente principal, que é o mais simples hidrocarboneto. A combustão do GN com excesso de ar produz:

GN + AR (5% de excesso) -> 11,30% CO2 + 87,60% de N2 + 1,10% de O2.

GN + AR (10% de excesso) -> 10,73% CO2 + 87,18% de N2 + 2,09% de O2.

GN + AR (15% de excesso) -> 10,22% CO2 + 86,60% de N2 + 2,98% de O2.

Portanto, a mesma regra de 5/1,10/2,15/3 utilizada no GLP pode ser utilizada também para o gás natural.

Uma das características físicas que mais diferenciam estes gases é sua densidade. O gás GLP por ser composto de moléculas maiores É MAIS DENSO. Ou seja, um mesmo volume de GLP pesa mais do que o mesmo volume de GN. Considerando os gases à mesma pressão (atmosférica) temos que o GLP pesa 2,16 kg/m3 enquanto o GN pesa 0,77 kg/m3, ou seja, quase três vezes mais. Esta diferença traz uma consequência importante principalmente quanto a segurança: o GN tende a subir (por ser mais leve do que o ar) e o GLP tende a descer (por sem mais pesado do que o ar). Portanto, havendo um vazamento, o GN tende a se acumular no teto da planta enquanto que o GLP tende a se acumular no piso ou abaixo dele no caso de haver poços, eletrocalhas, dutos, etc. A combinação de oxigênio, contido no ar e gás combustível proveniente deste vazamento e uma eventual faísca pode trazer danos muito significativos à pessoas e patrimônio.