UMA INVESTIGAÇÃO TEÓRICO-EXPERIMENTAL
DA COMBUSTÃO DE MADEIRA
André de Castro
Dissertação de Mestrado do Curso de Pós-Graduação em Engenharia e
Tecnologia Espaciais/Combustão e Propulsão, orientada pelo Dr. Fernando de
Souza Costa, aprovada em 1º de março de 2005.
INPE
São José dos Campos
2005
XX.XXX.XX(XXX.X)
CASTRO, A.
Uma investigação Teórico-Experimental da Combustão
de Madeira / A. Castro. – Cachoeira Paulista: INPE, 2005.
374p. - (INPE-XXXX-TDI/XXX).
1. Combustão. 2. Madeira. 3. Biomassa. 4. Emissões.
5. Calorímetro. 6. Modelamento. 7. Pirólise.
8. Incandescência
FOLHA DE APROVAÇÃO
“Há três maneiras de agir sabiamente:
a primeira pela meditação, que é a mais sábia,
a segunda pela imitação, que é a mais fácil,
a terceira pela experiência, que é a mais amarga”
CONFÚCIO
À minha mãe,
Nercy Aparecida Braz
AGRADECIMENTOS
Agradeço a todos os que tornaram possível este trabalho, em especial àqueles que
estiveram presentes a todo momento (Ely, Luiz Carlos, Rodrigo e Alexandre Flügel).
Ao meu orientador Prof. Dr. Fernando Costa, pelo conhecimento passado, pela
orientação e apoio na realização deste trabalho e por toda colaboração em favor de
minha formação, tanto humana como profissional.
À FAPESP pela concessão de uma bolsa de estudos para a realização do curso de
mestrado em Engenharia e Tecnologia Espaciais no INPE e pela concessão de um
projeto de auxílio à pesquisa que tornou possível a construção do equipamento
experimental.
Ao Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais/Laboratório Associado de Combustão
e Propulsão (INPE/LCP), pela oportunidade de estudos e utilização de suas
instalações.
Aos professores do INPE pelo conhecimento compartilhado.
Agradeço a minha mãe, sem a qual eu não chegaria onde cheguei até o presente
momento.
Agradeço aos amigos que sempre estiveram ao meu lado e me apoiaram nas horas
mais difíceis (Camila, Beto, Rosana, Samira, Lianna, Luciano, Paulo Presotto e João
Andrade).
Agradeço também aos colegas de estudo que me acompanharam durante os meses
de conclusão dos trabalhos, em especial, Sandro e Alexandre Flügel.
Agradeço ao Anton por ter sido muito prestativo na realização dos trabalhos de
emissões espectrais, sem ele teria sido impossível a obtenção de tais dados.
Agradeço ao povo do Brasil.
Agradeço a Deus.
RESUMO
Este trabalho apresenta uma análise experimental e teórico-numérica das
características de combustão de madeiras brasileiras: pinho (Pinus elliot), ipê branco
(Tabebuia roseo-alba), embaúba (Cecropia pachystachya) e eucalipto (Eucalyptus
citriodora). Medidas de todas as fases de queima são apresentadas para amostras
selecionadas das diversas madeiras. Cilindros e placas de madeira são testados
para fluxos de calor especificados em calorímetros cilíndrico e cônico. São
analisados os efeitos da orientação das fibras sobre a queima de placas planas em
calorímetro cônico. A evolução das massas, as taxas de consumo, as taxas de
consumo percentual instantâneo, tempos de ignição, tempos de fim de pirólise ou de
fim da chama, emissões de gases (CO, CO2, NO), concentrações de O2 e
temperaturas de exaustão são determinadas para amostras cilíndricas das quatro
espécies com diferentes teores de umidade e para amostras planas de pinho secas.
Os efeitos do diâmetro das amostras e da potência irradiada são analisados, bem
como são medidas as temperaturas dentro de amostras cilíndricas e planas de
pinho. Resultados de formação de carvão em laboratório e em queimadas
experimentais são apresentados. Foram determinadas as velocidades de
propagação das frentes de secagem, de pirólise e de incandescência em amostras
cilíndricas e planas de pinho. São mostradas as imagens espectrais das chamas
produzidas pela queima de cilindros das quatro espécies de madeira, sob uma
potência de aquecimento de 2000 W. As imagens permitem avaliar e comparar as
distribuições de alguns radicais dentro das chamas. Um modelo teórico-numérico
simplificado é apresentado e os resultados dele são comparados a alguns dados
experimentais. Os dados e resultados obtidos são úteis para aplicações em
prevenção e controle de incêndios, determinação de riscos de incêndios, análise da
resistência de materiais ao fogo, utilização em modelos de propagação de incêndios,
comparação com outros modelos teóricos e numéricos de queima de madeira e
biomassa, comparação com medidas experimentais de madeiras e materiais
celulósicos de outros países, em estudos de queimadas, incêndios florestais e
incêndios em geral.
A THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION
OF WOOD COMBUSTION
ABSTRACT
This work presents an experimental and theoretical analysis of the combustion
characteristics of Brazilian woods: pinus (Pinus elliot), ipê branco (Tabebuia
roseo-alba), embaúba (Cecropia pachystachya) e eucalyptus (Eucalyptus
citriodora). Experimental results of all phases of burning are presented for
selected samples of the different woods. Cylinders and slabs of woods are
tested for given input heat fluxes in cylinder and cone calorimeters. The effects
of orientation of the wood fibers on the burning of slabs in the cone calorimeter
are analysed. Mass evolution, mass consumption rates, instantaneous mass
consumption rates, ignition times, end of pyrolysis times, fractions of consumed
mass, emissions of gases (CO, CO2, NO), O2 concentrations and exhaustion
temperatures in all phases are determined for different moisture contents for
cylinders and for dry pinus slabs. The effects of sample diameter and input heat
flux are analyzed and the temperatures inside the samples are measured for
pinus wood. Studies of charcoal formation in the laboratory and in prescribed
burns in the Amazon region are presented. The propagation velocities of drying,
pyrolysis and smoldering in cylinders and slabs of pinus were determined.
Spectral images of the flames produced by the burning of cylinders of the four
wood species are presented, for a heat input of 2000 W. The images allow to
evaluate and to compare the distributions of some radicals inside the flames. A
simplified numerical model is developed and the numerical results are
compared to some of the experimental data. The data and results here obtained
are useful for application in prevention and control of fires, assessment of risk of
fires; analysis of propensity of materials to fire; modeling of flame spread;
comparison to other theoretical and numerical models; comparison to
experimental data of woods of other countries; related studies of forest fires,
prescribed burns and fires, in general.
SUMÁRIO
Pág.
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
LISTA DE SÍMBOLOS
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO..................................................................................... 39
1.1 Pesquisa Realizada no LCP/INPE sobre Combustão de Biomassa.................................... 40
1.2 Descrição da Composição e Estrutura da Madeira .............................................................. 41
1.3 Fases da Queima da Madeira ............................................................................................... 42
1.4 Revisão Bibliográfica............................................................................................................. 46
1.5 Objetivos................................................................................................................................ 50
CAPÍTULO 2 - METODOLOGIA .................................................................................. 53
2.1 Calorímetros Cônico e Cilíndrico e Bancada Experimental .................................................. 53
2.2 Preparação dos Corpos de Prova......................................................................................... 65
2.3 Realização dos Ensaios ........................................................................................................ 70
CAPÍTULO 3 - EVOLUÇÃO DE MASSAS, TAXAS DE CONSUMO E TEMPOS
CARACTERÍSTICOS DE AMOSTRAS CILÍNDRICAS .................. 81
3.1 Evolução de Massas e Taxas de Consumo.......................................................................... 81
3.2 Tempos Característicos ...................................................................................................... 110
CAPÍTULO 4 - EMISSÕES DE GASES E TEMPERATURAS DE EXAUSTÃO
DURANTE A QUEIMA DE AMOSTRAS CILÍNDRICAS ........ 115
4.1 Emissões de CO, CO2 e NO e Temperaturas de Exaustão................................................ 115
CAPÍTULO 5 - EFEITOS DOS DIÂMETROS E DAS POTÊNCIAS DE
AQUECIMENTO SOBRE A QUEIMA DE CILINDROS DE
MADEIRA...................................................................................... 171
5.1 Evolução de Massas e Taxas de Consumo........................................................................ 171
5.2 Emissões de CO, CO2 e NO e Temperaturas de Exaustão................................................ 179
5.3 Tempos Característicos ...................................................................................................... 198
CAPÍTULO 6 - ENSAIOS DE PLACAS PLANAS EM CALORÍMETRO CÔNICO.... 201
6.1 Evolução de Massas e Taxas de Consumo........................................................................ 201
6.2 Emissões de CO, CO2 e NO e Temperaturas de Exaustão................................................ 208
CAPÍTULO 7 - EVOLUÇÃO DE TEMPERATURAS EM CILINDROS E PLACAS
PLANAS E MEDIDAS DE CARVÃO EM CAMPO ....................... 215
7.1 Evolução de Temperaturas em Cilindros e Placas planas ................................................. 215
7.2 Medidas da Formação de Carvão em Queimadas ............................................................. 228
CAPÍTULO 8 - EMISSÃO ESPECTRAL DE RADICAIS EM CHAMAS DE
AMOSTRAS CILÍNDRICAS.......................................................... 233
8.1 Sistema de Aquisição de Imagem....................................................................................... 233
8.2 Imagens Espectrais............................................................................................................. 234
CAPÍTULO 9 - MODELO NUMÉRICO....................................................................... 249
9.1 Equações do Modelo........................................................................................................... 249
9.1.1 Balanço de massa............................................................................................................250
9.1.2 Balanço de Energia..........................................................................................................253
9.1.3 Taxas de reação...............................................................................................................253
9.1.4 Condições de Contorno e Propriedades Térmicas...........................................................254
9.1.5 Simplificação da Equação de Energia..............................................................................255
9.2 Discretização das Equações Simplificadas......................................................................... 256
9.3 Resultados Numéricos ........................................................................................................ 258
CAPÍTULO 10 - CONCLUSÕES................................................................................ 275
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 283
APÊNDICE A - EVOLUÇÕES DE MASSAS, MASSAS NORMALIZADAS,
TAXAS DE CONSUMO E TAXAS DE CONSUMO
PERCENTUAL INSTANTÂNEO DE MASSA DE AMOSTRAS
CILÍNDRICAS ............................................................................... 288
APÊNDICE B - EMISSÕES DE O2 DURANTE A QUEIMA DE CILINDROS SOB
DIFERENTES CONDIÇÕES DE UMIDADE, DIÂMETRO E
POTÊNCIA DE AQUECIMENTO E EMISSÕES DE O2
DURANTE A QUEIMA DE PLACAS PLANAS ............................ 337
APÊNDICE C - EVOLUÇÕES DE MASSAS, MASSAS NORMALIZADAS,
TAXAS DE CONSUMO E TAXAS DE CONSUMO
PERCENTUAL INSTANTÂNEO DE MASSA DE AMOSTRAS
CILÍNDRICAS DE PINHO COM DIFERENTES DIÂMETROS E
SUBMETIDAS
A
DIFERENTES
POTÊNCIAS
DE
AQUECIMENTO ........................................................................... 355
APÊNDICE D - DESENHOS TÉCNICOS DE ALGUNS COMPONENTES DA
BANCADA EXPERIMENTAL ............................................. 371
LISTA DE FIGURAS
Pág.
1.1 – Fases da queima de um cilindro de madeira sujeito a um fluxo de calor
externo. .................................................................................................... 44
1.2 – Fotos das fases da queima de um cilindro de madeira sujeito a um
fluxo de calor externo. ........................................................................... 45
2.1 – Desenho técnico do calorímetro cilíndrico e do suporte de sustentação
da amostra............................................................................................. 55
2.2 – Desenho técnico do calorímetro cônico................................................... 56
2.3 – Montagem do calorímetro cilíndrico. ....................................................... 57
2.4 – Montagem do calorímetro cônico. ........................................................... 58
2.5 – Frascos lavadores. .................................................................................. 59
2.6 – Frascos lavadores, associação de filtros e banho de gelo. ..................... 59
2.7 – Bancada experimental montada.............................................................. 63
2.8 – Vista superior da bancada experimental, mostrando instalações
elétricas, anel de amostragem, placa de orifício e coifa. ....................... 63
2.9 – Da esquerda para a direita: computador para aquisição dos dados da
balança, controlador do analisador, mostrador de temperatura,
controlador PID, inversor de freqüência e caixa de disjuntores............. 64
2.10 – Detalhe da caixa de disjuntores. ........................................................... 64
2.11 – Usinagem dos corpos de prova em torno mecânico. ............................ 67
2.12 – Troncos e amostras armazenados em “freezer”.................................... 68
2.13 – Condicionamento das amostras em estufa para secagem.................... 68
2.14 – Pressurizador utilizado na reabsorção de água pelos corpos de
prova...................................................................................................... 69
2.15 – Suporte de sustentação das amostras cilíndricas. ................................ 71
2.16 – Suporte de sustentação das placas planas. .......................................... 72
2.17 – Peças do suporte de sustentação das placas planas e dos cilindros
de madeira............................................................................................. 72
2.18 – Vista frontal e superior da montagem do calorímetro cilíndrico e da
amostra. .............................................................................................. 73
2.19 – Montagem do calorímetro cônico. ......................................................... 74
2.20 – Tela de aquisição de dados em LabView para o calorímetro cilíndrico. 76
2.21 – Tela de aquisição de dados em LabView para o calorímetro cônico..... 77
2.22 – Imagens do calorímetro cilíndrico em funcionamento. .......................... 78
2.23 – Imagens do calorímetro cônico em funcionamento. .............................. 79
3.1 – Pontos onde ocorrem mudanças dos regimes de queima na curva de
massa normalizada de um cilindro de eucalipto com teor de 80% de
H2O........................................................................................................ 89
3.2 – Pontos onde ocorrem mudanças dos regimes de queima na curva de
taxa de consumo de um cilindro de eucalipto com teor de 80% de
H2O ilustrando os................................................................................... 89
3.3 – Pontos onde ocorrem mudanças dos regimes de queima.na curva de
taxa de consumo percentual instantâneo de um cilindro de eucalipto
com teor de 80% de H2O....................................................................... 90
3.4 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com teores de 0 a 100%
de H2O................................................................................................... 90
3.5 – Evolução de massa de cilindros de pinho com teores de 0 a 100% de
H2O........................................................................................................ 91
3.6 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com teores de 0 a
100% de H2O......................................................................................... 91
3.7 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com teores de 0 a 100%
de H2O................................................................................................... 92
3.8 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com teores
de 0 a 100% de H2O.............................................................................. 92
3.9 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com teores de 0
a 100% de H2O...................................................................................... 93
3.10 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com
teores de 0 a 100% de H2O................................................................... 93
3.11 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com teores
de 0 a 100% de H2O.............................................................................. 94
3.12 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com teores de
0 a 100% de H2O................................................................................... 94
3.13 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com teores de 0 a
100% de H2O......................................................................................... 95
3.14 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com teores de
0 a 100% de H2O................................................................................... 95
3.15 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com teores de
0 a 100% de H2O................................................................................... 96
3.16 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com teores de 0 a 100% de H2O. .......................................... 96
3.17 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com teores de 0 a 100% de H2O. ................................................ 97
3.18 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
ipê branco com teores de 0 a 100% de H2O. ........................................ 97
3.19 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 0 % H2O.......................................................................... 98
3.20 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 0 % de H2O..................................................................... 98
3.21 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 20 % de H2O................................................................... 99
3.22 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 40 % de H2O................................................................... 99
3.23 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 60 % de H2O................................................................. 100
3.24 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 80 % de H2O................................................................. 100
3.25 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 100 % de H2O............................................................... 101
3.26 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 0 % de H2O.................................................... 101
3.27 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 20 % de H2O.................................................. 102
3.28 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 40 % de H2O.................................................. 102
3.29 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 60 % de H2O.................................................. 103
3.30 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 80 % de H2O.................................................. 103
3.31 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 100 % de H2O................................................ 104
3.32 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 0 % de H2O.................................................... 104
3.33 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 20 % de H2O.................................................. 105
3.34 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 40 % de H2O.................................................. 105
3.35 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 60 % de H2O.................................................. 106
3.36 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 80 % de H2O.................................................. 106
3.37 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 100 % de H2O................................................ 107
3.38 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 0 % de H2O. ................. 107
3.39 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 20 % de H2O. ............... 108
3.40 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 40 % de H2O. ............... 108
3.41 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 60 % de H2O. ............... 109
3.42 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 80 % de H2O. ............... 109
3.43 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 100 % de H2O. ............. 110
3.44 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Pinho. .......................................................................... 112
3.45 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Embaúba. .................................................................... 112
3.46 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Ipê Branco. .................................................................. 113
3.47 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Eucalipto...................................................................... 113
4.1 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 0 % H2O.......................... 123
4.2 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 0 % H2O.................... 123
4.3 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 0 % H2O. ................. 124
4.4 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 0 % H2O. ................... 124
4.5 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 0 % H2O. .......................... 125
4.6 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 0 % H2O. .................... 125
4.7 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 0 % H2O. .................. 126
4.8 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 0 % H2O...................... 126
4.9 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 0 % H2O. .......................... 127
4.10 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 0 % H2O. .................. 127
4.11 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 0 % H2O. ................ 128
4.12 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.................... 128
4.13 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 0 % H2O. ...................................................................................... 129
4.14 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 0 % H2O. ...................................................................... 129
4.15 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 0 % H2O. .......................................................................... 130
4.16 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 0 % H2O........................................................................ 130
4.17 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 20 % H2O...................... 131
4.18 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 20 % H2O................ 131
4.19 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 20 % H2O. ............. 132
4.20 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 20 % H2O. ............... 132
4.21 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 20 % H2O. ...................... 133
4.22 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 20 % H2O. ................ 133
4.23 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 20 % H2O. .............. 134
4.24 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.................. 134
4.25 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 20 % H2O. ...................... 135
4.26 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 20 % H2O. ................ 135
4.27 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 20 % H2O. .............. 136
4.28 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.................. 136
4.29 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 20 % H2O. .................................................................................... 137
4.30 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 20 % H2O. .................................................................... 137
4.31 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 20 % H2O. ........................................................................ 138
4.32 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 20 % H2O...................................................................... 138
4.33 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 40 % H2O...................... 139
4.34 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 40 % H2O................ 139
4.35 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 40 % H2O. ............. 140
4.36 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 40 % H2O. ............... 140
4.37 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 40 % H2O. ...................... 141
4.38 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 40 % H2O. ................ 141
4.39 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 40 % H2O. .............. 142
4.40 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.................. 142
4.41 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 40 % H2O. ...................... 143
4.42 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 40 % H2O. ................ 143
4.43 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 40 % H2O. .............. 144
4.44 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.................. 144
4.45 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 40 % H2O. .................................................................................... 145
4.46 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 40 % H2O. .................................................................... 145
4.47 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 40 % H2O. ........................................................................ 146
4.48 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 40 % H2O...................................................................... 146
4.49 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 60% H2O....................... 147
4.50 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 60% H2O................. 147
4.51 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 60% H2O. .............. 148
4.52 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 60% H2O. ................ 148
4.53 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 60% H2O. ....................... 149
4.54 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 60% H2O. ................. 149
4.55 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 60% H2O. ............... 150
4.56 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 60% H2O................... 150
4.57 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 60% H2O. ....................... 151
4.58 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 60% H2O. ................. 151
4.59 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 60% H2O. ............... 152
4.60 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 60% H2O................... 152
4.61 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 60% H2O. ..................................................................................... 153
4.62 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 60% H2O. ..................................................................... 153
4.63 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 60% H2O. ......................................................................... 154
4.64 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 60% H2O....................................................................... 154
4.65 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 80% H2O....................... 155
4.66 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 80% H2O................. 155
4.67 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 80% H2O. .............. 156
4.68 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 80% H2O. ................ 156
4.69 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 80% H2O. ....................... 157
4.70 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 80% H2O. ................. 157
4.71 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 80% H2O. ............... 158
4.72 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 80% H2O................... 158
4.73 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 80% H2O. ....................... 159
4.74 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 80% H2O. ................. 159
4.75 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 80% H2O. ............... 160
4.76 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 80% H2O................... 160
4.77 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 80% H2O. ..................................................................................... 161
4.78 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 80% H2O. ..................................................................... 161
4.79 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 80% H2O. ......................................................................... 162
4.80 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 80% H2O....................................................................... 162
4.81 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 100 % H2O. ................... 163
4.82 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 100% H2O............... 163
4.83 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 100% H2O. ............ 164
4.84 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 100% H2O. .............. 164
4.85 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 100% H2O. ..................... 165
4.86 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 100% H2O. ............... 165
4.87 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 100% H2O. ............. 166
4.88 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 100% H2O................. 166
4.89 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 100% H2O. ..................... 167
4.90 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 100% H2O. ............... 167
4.91 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 100% H2O. ............. 168
4.92 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 100% H2O................. 168
4.93 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 100% H2O. ................................................................................... 169
4.94 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 100% H2O. ................................................................... 169
4.95 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 100% H2O. ....................................................................... 170
4.96 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 100% H2O..................................................................... 170
5.1 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm de
diâmetro............................................................................................... 175
5.2 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 15, 20, 25
e 30 mm de diâmetro........................................................................... 175
5.3 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 15, 20, 25 e
30 mm de diâmetro.............................................................................. 176
5.4 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 15 mm de diâmetro. ........................................................... 176
5.5 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W de potência de
aquecimento. ....................................................................................... 177
5.6 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W de potência de
aquecimento. ....................................................................................... 177
5.7 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W de potência de
aquecimento. ....................................................................................... 178
5.8 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e
2000 W de potência de aquecimento. ................................................. 178
5.9 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro. ........ 182
5.10 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro. ...... 183
5.11 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro. ...... 183
5.12 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro. ...... 184
5.13 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro. ....... 184
5.14 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro. ....... 185
5.15 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro. ....... 185
5.16 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro. ....... 186
5.17 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro. ....... 186
5.18 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro. ....... 187
5.19 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro. ....... 187
5.20 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro. ....... 188
5.21 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 15 mm de diâmetro. ..................................................................... 188
5.22 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 20 mm de diâmetro. ..................................................................... 189
5.23 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 25 mm de diâmetro. ..................................................................... 189
5.24 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 30 mm de diâmetro. ..................................................................... 190
5.25 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento. ........................... 190
5.26 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento. ........................... 191
5.27 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento. ........................... 191
5.28 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento. ........................... 192
5.29 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento. ........................... 192
5.30 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento. ........................... 193
5.31 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento. ........................... 193
5.32 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento. ........................... 194
5.33 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento. ........................... 194
5.34 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento. ........................... 195
5.35 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento. ........................... 195
5.36 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento. ........................... 196
5.37 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250 W de potência de
aquecimento. ....................................................................................... 196
5.38 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1500 W de potência de
aquecimento. ....................................................................................... 197
5.39 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1750 W de potência de
aquecimento. ....................................................................................... 197
5.40 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de pinho
com 30 mm de diâmetro e submetidos a 2000 W de potência de
aquecimento. ....................................................................................... 198
5.41 – Efeitos do diâmetro de cilindros secos de Pinho sobre os tempos de
auto-ignição e de fim de pirólise com chama sob uma potência de
aquecimento de 2000 W...................................................................... 200
5.42 – Efeitos da potência de aquecimento sobre os tempos de autoignição (ou início de pirólise) e de fim de pirólise (com ou sem
chama) de cilindros secos de pinho de 30 mm de diâmetro................ 200
6.1 – Evolução de massa de placa plana de pinho orientada paralelamente
ao sentido dos grãos. .......................................................................... 204
6.2 – Evolução de massa de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 204
6.3 – Evolução de massa normalizada de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.................................................... 205
6.4 – Evolução de massa normalizada de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 205
6.5 – Taxa de consumo de massa de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.................................................... 206
6.6 – Taxa de consumo de massa de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 206
6.7 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de placa plana
de pinho orientada paralelamente ao sentido dos grãos. .................... 207
6.8 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de placa plana
de pinho orientada perpendicularmente ao sentido dos grãos. ........... 207
6.9 – Emissões de CO2 de placa plana de pinho orientada paralelamente
ao sentido dos grãos. .......................................................................... 210
6.10 – Emissões de CO2 de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 211
6.11 – Emissões de CO de placa plana de pinho orientada paralelamente
ao sentido dos grãos. .......................................................................... 211
6.12 – Emissões de CO de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 212
6.13 – Emissões de NO de placa plana de pinho orientada paralelamente
ao sentido dos grãos. .......................................................................... 212
6.14
– Emissões de NO de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 213
6.15 – Temperaturas de exaustão durante a queima de placa plana de
pinho orientada paralelamente ao sentido dos grãos. ......................... 213
6.16 – Temperaturas de exaustão durante a queima de placa plana de
pinho orientada perpendicularmente ao sentido dos grãos. ............. 214
7.1 – Montagem dos termopares nos cilindros............................................... 216
7.2 – Montagem dos termopares nas placas planas. ..................................... 217
7.3 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 0% de H2O. ........ 220
7.4 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 0% de H2O. ........ 221
7.5 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 25% de H2O. ...... 221
7.6 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 25% de H2O. ...... 222
7.7 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 50% de H2O. ...... 222
7.8 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 50% de H2O. ...... 223
7.9 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.................................................... 223
7.10 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.................................................... 224
7.11 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 224
7.12 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 225
7.13 – Desenho esquemático das áreas de medida de carvão residual. ....... 225
7.14 – Desenho esquemático de tronco parcialmente carbonizado. .............. 226
7.15 – Evolução de temperaturas em placa plana de pino com a superfície
aquecida da amostra orientada paralelamente aos grãos de madeira..226
7.16 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho com a
superficie aquecida da amostra orientada perpendicularmente aos
grãos de madeira................................................................................. 227
7.17 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho com a
superficie aquecida da amostra orientada perpendicularmente aos
grãos de madeira................................................................................. 227
7.18 – Desenho esquematico das areas de mudança de medidas de
carvão residual. ................................................................................... 229
7.19 – Desenho esquematico de tronco parcialmente carbonizado ............... 229
8.1 - Esquema do sistema de aquisição de imagens. 1 - chama a ser
estudada; 2 – filtro ótico; 3 – câmera CCD; 4 – computador. ............. 233
8.2 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de pinho secos para
diversos comprimentos de onda. ......................................................... 236
8.3 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de embaúba secos para
diversos comprimentos de onda. ......................................................... 237
8.4 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de ipê branco secos
para diversos comprimentos de onda.................................................. 238
8.5 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de eucalipto secos para
diversos comprimentos de onda. ......................................................... 239
8.6 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de pinho, no início da queima.................................................. 240
8.7 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de pinho, no fim da queima. .................................................... 240
8.8 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de pinho. ................................................................................. 241
8.9 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de embaúba. ........................................................................... 241
8.10 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de embaúba, no início da queima. .......................................... 242
8.11 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de embaúba, no fim da queima. .............................................. 242
8.12 – Perfis de intensidade média das emissões de 432 nm em chamas
de um cilindro de ipê branco................................................................ 243
8.13 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de ipê branco........................................................................... 243
8.14 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de ipê branco........................................................................... 244
8.15 – Perfis de intensidade média das emissões de 801 nm em chamas
de um cilindro de ipê branco................................................................ 244
8.16 – Perfis de intensidade das emissões de 392 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto. ............................................................................ 245
8.17 – Perfis de intensidade das emissões de 432 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto. ............................................................................ 245
8.18 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto. ............................................................................ 246
8.19 – Perfis de intensidade média das emissões de 515 nm em chamas
de um cilindro de eucalipto. ................................................................. 246
8.20 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto. ............................................................................ 247
9.1 – Anel cilíndrico de espessura dr. ............................................................ 250
9.2 – Divisão de um cilindro de madeira em elementos discretos.................. 257
9.3 – Discretização em diversos pontos do cilindro de madeira..................... 257
9.4 – Evolução da massa de um cilindro de pinho com 20% de H2O. ........... 264
9.5 – Evolução da massa de um cilindro de pinho com 40% de H2O. ........... 265
9.6 – Taxas de consumo de massa de um cilindro de pinho com 20% de
H2O. .................................................................................................... 265
9.7 – Taxas de consumo de massa de um cilindro de pinho com 40% de
H2O. .................................................................................................... 266
9.8 – Taxas de consumo percentual instantâneo de massa de um cilindro
de pinho com 20% de H2O. ................................................................... 266
9.9 – Taxas de consumo percentual instantâneo de massa de um cilindro
de pinho com 40% de H2O.................................................................. 267
9.10 – Perfis de densidade de um cilindro de pinho com 20% de H2O, de
30 em 30 s........................................................................................... 267
9.11 – Perfis de densidade de um cilindro de pinho com 40% de H2O, de
30 em 30 s........................................................................................... 268
9.12 – Perfis de densidade aparente de água em um cilindro de pinho com
20% de H2O, de 30 em 30 s. .............................................................. 268
9.13 – Perfis de densidade aparente de água em um cilindro de pinho com
40% de H2O, de 30 em 30 s. .............................................................. 269
9.14 – Perfis de densidade aparente de pirolisáveis em um cilindro de
pinho com 20% de H2O, de 30 em 30 s. ............................................. 269
9.15 – Perfis de densidade aparente de pirolisáveis em um cilindro de
pinho com 40% de H2O, de 30 em 30 s. ............................................. 270
9.16 – Perfis de densidade aparente de carvão em um cilindro de pinho
com 20% de H2O, de 30 em 30 s........................................................ 270
9.17 – Perfis de densidade aparente de carvão em um cilindro de pinho
com 40% de H2O, de 30 em 30 s........................................................ 271
9.18 – Evolução de temperaturas em um cilindro de pinho com 20% de
H2O. .................................................................................................... 271
9.19 – Evolução de temperaturas em um cilindro de pinho com 40% de
H2O. .................................................................................................... 272
9.20 – Perfis de temperatura em um cilindro de pinho com 20% H2O, de 30
em 30 s................................................................................................ 272
9.21 – Perfis de temperatura em um cilindro de pinho com 40% H2O, de 30
em 30 s................................................................................................ 273
A.1 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 0 % H2O. ..................... 288
A.2 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 0 % H2O. ............... 288
A.3 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 0 % H2O. ............. 289
A.4 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 0 % H2O................. 289
A.5 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 0 % H2O. . 290
A.6 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 0 %
H2O...................................................................................................... 290
A.7 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 0 %
H2O...................................................................................................... 291
A.8 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 0 %
H2O...................................................................................................... 291
A.9 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 0 % H2O......... 292
A.10 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 0 %
H2O...................................................................................................... 292
A.11 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 0 %
H2O...................................................................................................... 293
A.12 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 0 % H2O. 293
A.13 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 0 % H2O. ............................................................................ 294
A.14 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 0 % H2O. ...................................................................... 294
A.15 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
ipê branco com 0 % H2O. .................................................................... 295
A.16 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 0 % H2O........................................................................ 295
A.17 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 20 % H2O. ................. 296
A.18 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 20 % H2O. ........... 296
A.19 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 20 % H2O. ......... 297
A.20 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 20 % H2O............. 297
A.21 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 20 %
H2O...................................................................................................... 298
A.22 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 20
% H2O.................................................................................................. 298
A.23 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 20
% H2O.................................................................................................. 299
A.24 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 20 %
H2O...................................................................................................... 299
A.25 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 20 % H2O..... 300
A.26 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 20 %
H2O...................................................................................................... 300
A.27 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 20 %
H2O...................................................................................................... 301
A.28 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 20 %
H2O...................................................................................................... 301
A.29 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 20 % H2O. .......................................................................... 302
A.30 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 20 % H2O. .................................................................... 302
A.31 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
ipê branco com 20 % H2O. .................................................................. 303
A.32 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 20 % H2O...................................................................... 303
A.33 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 40 % H2O. ................. 304
A.34 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 40 % H2O. ........... 304
A.35 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 40 % H2O. ......... 305
A.36 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 40 % H2O............. 305
A.37 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 40 %
H2O...................................................................................................... 306
A.38 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 40
% H2O.................................................................................................. 306
A.39 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 40
% H2O.................................................................................................. 307
A.40 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 40 %
H2O...................................................................................................... 307
A.41 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 40 % H2O..... 308
A.42 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 40 %
H2O...................................................................................................... 308
A.43 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 40 %
H2O...................................................................................................... 309
A.44 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 40 %
H2O...................................................................................................... 309
A.45 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 40 % H2O. .......................................................................... 310
A.46 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 40 % H2O. .................................................................... 310
A.47 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
ipê branco com 40 % H2O. .................................................................. 311
A.48 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 40 % H2O...................................................................... 311
A.49 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 60% H2O. .................. 312
A.50 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 60% H2O. ............ 312
A.51 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 60% H2O. .......... 313
A.52 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 60% H2O.............. 313
A.53 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 60%
H2O...................................................................................................... 314
A.54 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 60%
H2O...................................................................................................... 314
A.55 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com
60% H2O.............................................................................................. 315
A.56 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 60%
H2O...................................................................................................... 315
A.57 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 60% H2O...... 316
A.58 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 60%
H2O...................................................................................................... 316
A.59 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 60%
H2O...................................................................................................... 317
A.60 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 60%
H2O...................................................................................................... 317
A.61 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 60% H2O. ........................................................................... 318
A.62 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 60% H2O. ..................................................................... 318
A.63 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
ipê branco com 60% H2O. ................................................................... 319
A.64 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 60% H2O....................................................................... 319
A.65 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 80% H2O. .................. 320
A.66 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 80% H2O. ............ 320
A.67 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 80% H2O. .......... 321
A.68 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 80% H2O.............. 321
A.69 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 80%
H2O...................................................................................................... 322
A.70 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 80%
H2O...................................................................................................... 322
A.71 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com
80% H2O.............................................................................................. 323
A.72 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 80%
H2O...................................................................................................... 323
A.73 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 80% H2O...... 324
A.74 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 80%
H2O...................................................................................................... 324
A.75 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 80%
H2O...................................................................................................... 325
A.76 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 80%
H2O...................................................................................................... 325
A.77 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 80% H2O. ........................................................................... 326
A.78 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 80% H2O. ..................................................................... 326
A.79 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
ipê branco com 80% H2O. ................................................................... 327
A.80 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 80% H2O....................................................................... 327
A.81 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 100 % H2O. ............... 328
A.82 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 100% H2O. .......... 328
A.83 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 100% H2O. ........ 329
A.84 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 100% H2O............ 329
A.85 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 100%
H2O...................................................................................................... 330
A.86 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com
100% H2O............................................................................................ 330
A.87 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com
100% H2O............................................................................................ 331
A.88 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com
100% H2O............................................................................................ 331
A.89 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 100% H2O.... 332
A.90 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 100%
H2O...................................................................................................... 332
A.91 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 100%
H2O...................................................................................................... 333
A.92 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 100%
H2O...................................................................................................... 333
A.93 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 100% H2O. ......................................................................... 334
A.94 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 100% H2O. ................................................................... 334
A.95 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
ipê branco com 100% H2O. ................................................................. 335
A.96 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 100% H2O..................................................................... 335
B.1 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 0 % H2O...................... 337
B.2 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 20 % H2O.................... 337
B.3 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 40 % H2O.................... 338
B.4 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 60 % H2O.................... 338
B.5 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 80 % H2O.................... 339
B.6 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 100 % H2O. ................. 339
B.7 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 0 % H2O. ........................... 340
B.8 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 20 % H2O. ......................... 340
B.9 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 40 % H2O. ......................... 340
B.10 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 60 % H2O. ....................... 341
B.11 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 80 % H2O. ....................... 342
B.12 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 100 % H2O. ..................... 342
B.13 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 0 % H2O. ................. 343
B.14 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 20 % H2O. ............... 343
B.15 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 40 % H2O. ............... 344
B.16 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 60 % H2O. ............... 344
B.17 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 80 % H2O. ............... 345
B.18 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 100 % H2O. ............. 345
B.19 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 0 % H2O. ................... 346
B.20 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 20 % H2O. ................. 346
B.21 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 40 % H2O. ................. 347
B.22 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 60 % H2O. ................. 347
B.23 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 80 % H2O. ................. 348
B.24 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 100 % H2O. ............... 348
B.25 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro. ........ 349
B.26 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro. ........ 349
B.27 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro. ........ 350
B.28 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro. ........ 350
B.29 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento. ........................... 351
B.30 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento. ........................... 351
B.31 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento. ........................... 352
B.32 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento. ........................... 352
B.33 – Emissões de O2 de placa plana de pinho orientada paralelamente
ao sentido dos grãos. .......................................................................... 353
B.34 – Emissões de O2 de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos........................................... 353
C.1 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro. .... 355
C.2 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro. .... 355
C.3 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro. .... 356
C.4 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro. .... 356
C.5 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 15 mm
de diâmetro.......................................................................................... 357
C.6 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 20 mm
de diâmetro.......................................................................................... 357
C.7 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 25 mm
de diâmetro.......................................................................................... 358
C.8 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm
de diâmetro.......................................................................................... 358
C.9 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 15 mm de
diâmetro............................................................................................... 359
C.10 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 20 mm de
diâmetro............................................................................................... 359
C.11 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 25 mm de
diâmetro............................................................................................... 360
C.12 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro............................................................................................... 360
C.13 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 15 mm de diâmetro. ........................................................... 361
C.14 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 20 mm de diâmetro. ........................................................... 361
C.15 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 25 mm de diâmetro. ........................................................... 362
C.16 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro. ........................................................... 362
C.17 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento. ........................... 363
C.18 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento. ........................... 363
C.19 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento. ........................... 364
C.20 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento. ........................... 364
C.21 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm
de diâmetro e submetidos a 1250 W de potência de aquecimento. .... 365
C.22 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm
de diâmetro e submetidos a 1500 W de potência de aquecimento. .... 365
C.23 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm
de diâmetro e submetidos a 1750 W de potência de aquecimento. .... 366
C.24 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm
de diâmetro e submetidos a 2000 W de potência de aquecimento. .... 366
C.25 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1250 W de potência de aquecimento. ......... 367
C.26 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1500 W de potência de aquecimento. ......... 367
C.27 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1750 W de potência de aquecimento. ......... 368
C.28 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 2000 W de potência de aquecimento. ......... 368
C.29 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250 W de potência
de aquecimento. .................................................................................. 369
C.30 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1500 W de potência
de aquecimento. .................................................................................. 369
C.31 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1750 W de potência
de aquecimento. .................................................................................. 370
C.32 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 2000 W de potência
de aquecimento. .................................................................................. 370
D.1 – Anel de amostragem de gases. ............................................................ 373
D.2 – Hastes de sustentação das placas refletoras de radiação (proteção
da balança).......................................................................................... 374
D.3 – Conjunto: calorímetro cônico, balança e suporte dos calorímetros. ..... 375
D.4 – Base de sustentação dos calorímetros. ................................................ 376
D.5 – Coifa de exaustão. ................................................................................ 377
D.6 – Flange das tubulações.......................................................................... 378
D.7 – Frasco lavador de gases....................................................................... 379
D.8 – Mancais da haste roscada que movimenta os calorímetros, placa de
orifício e bico de tomada de pressão na placa de orifício . .................. 380
LISTA DE TABELAS
2.1 – Características operacionais do analisador de gases Greenline 8000. ... 62
3.1 – Dados comparativos entre as espécies de madeira com 0% de H2O..... 86
3.2 – Dados comparativos entre as espécies de madeira com 20% de H2O... 86
3.3 – Dados comparativos entre as espécies de madeira com 40% de H2O... 87
3.4 – Dados comparativos entre as espécies de madeira com 60% de H2O... 87
3.5 – Dados comparativos entre as espécies de madeira com 80% de H2O... 87
3.6 – Dados comparativos entre as espécies de madeira com 100% de
H2O. ...................................................................................................... 87
4.1 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para amostras com 0 % H2O em base seca. ...................................... 121
4.2 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para amostras com 20 % H2O em base seca. .................................... 121
4.3 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para amostras com 40 % H2O em base seca. .................................... 121
4.4 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para amostras com 60 % H2O em base seca. .................................... 121
4.5 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para amostras com 80 % H2O em base seca. .................................... 121
4.6 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para amostras com 100 % H2O em base seca. .................................. 121
5.1 – Dados comparativos entre diferentes potências e diferentes
diâmetros............................................................................................. 174
5.2 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para a queima de cilindros de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm de
diâmetro sob aquecimento de 2000 W e para a queima de cilindros
de pinho com 30 mm de diâmetro sob potências de aquecimento de
1250, 1500, 1750 e 2000 W. ............................................................... 174
5.3 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para a queima de cilindros de pinho com diferentes diâmetros e
submetidos a potência de aquecimento de 2000 W. ........................... 181
5.4 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para a queima de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a diferentes potências de aquecimento W. ...................... 184
6.1 – Dados comparativos entre diferentes orientações das fibras. ............... 198
6.2 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para placas planas de pinho com fibras paralelas e perpendiculares
à superfície aquecida........................................................................... 209
7.1 – Valores médios de velocidades das frentes de secagem, pirólise e
carbonização em cilindros e placas planas de pinho (Pinus elliot). ..... 215
7.2 – Formação de carvão em 7 áreas de 10x10 m2 escolhidas
aleatoriamente na área de queimada de 1 hectare. ............................ 231
8.1 – Comprimentos de ondas emitidas por radicais...................................... 234
9.1 – Listagem do Programa Principal em Matlab.......................................... 261
LISTA DE SÍMBOLOS
Ai
– fator pré-exponencial, i = l, p, c
ci
– calor específico da espécie i = a, c, l, p, v, w
hc
– coeficiente de convecção na superfície do cilindro com efeito de sopro
hc,o
– coeficiente de convecção na superfície do cilindro sem efeito de sopro
kw
– constante de Arrhenius de vaporização
kp
– constante de Arrhenius de pirólise
kc
– constante de Arrhenius de calcinação
ml
– massa de água no cilindro de madeira
Lw
– calor de vaporização da água
Lp
– calor de pirólise
m&v′′
– fluxo de massa de voláteis
m&′w′
– fluxo de massa de vapor d’água
m&c′′
– fluxo de massa de gases da calcinação (CO, CO2)
Qc
– calor de calcinação ou incandescência (oxidação do carvão)
q&h′′
– calor externo (do aquecedor)
T
– temperatura
Ta,i
– temperatura de ativação, i = l, p, c
To
– temperatura inicial do cilindro
T∞
– temperatura ambiente ou do escoamento livre
t
– tempo
Xi
– fração de massa da espécie i = l, p, c
λ
– condutividade térmica da madeira
ρf
– densidade da madeira
ρa
– densidade das cinzas
ρc
– densidade aparente do carvão
ρl
– densidade aparente da água
ρp
– densidade do material pirolisável
ρv
– densidade dos voláteis da madeira
ρw
– densidade do vapor d’água
Subscritos
a
– cinzas ou indica ativação
c
– carvão
l
– água
p
– material pirolisável
v
– voláteis
w
– vapor d’água
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
ASTM - American Society for Testing and Materials
BFRL - Building and Fire Research Laboratoty
INPE
- Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
LCP
- Laboratório Associado de Combustão e Propulsão
NIST
- National Institute of Standards and Technology
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
O uso crescente da madeira e de aglomerados, fibras e compensados na
construção civil, como material estrutural, em acabamento, como isolamento
térmico e em mobiliário, produz um aumento no risco de incêndios. As perdas
materiais e humanas causadas pelos incêndios podem ser significativas.
A queima de biomassa em incêndios florestais e queimadas responde por
parcela importante da emissão de poluentes na atmosfera, causando
problemas sérios à saúde das populações e contribuindo para o efeito estufa,
através da liberação de CO e CO2, chuva ácida, desequilíbrio ecológico,
redução na biodiversidade, piora nas condições de visibilidade e outros danos
aos ciclos biogeoquímicos da Terra (Crutzen e Andreae, 1990).
Queimadas em florestas tropicais liberam de 30 a 100 toneladas de carbono
por hectare (Carvalho et al., 2001), quantidade que depende da área do terreno
queimado e de quanto tempo a biomassa é deixada curando antes da queima.
O fogo acelera o ciclo de carbono na atmosfera consumindo em horas a
biomassa que poderia levar anos ou décadas para ser reciclada naturalmente
na ausência do fogo.
Um mecanismo importante, mas pouco entendido, do seqüestro de carbono é a
produção de carvão em queimadas ou incêndios florestais. O carvão formado
pela pirólise da madeira pode ficar em camadas ao redor dos troncos ou ficar
espalhado sobre o solo. A quantidade de carvão produzida depende da taxa e
da temperatura de aquecimento, do teor de umidade e da composição da
madeira.
39
O carvão é extremamente estável no meio ambiente, ficando por décadas ou
séculos
no
solo,
após
o
fogo.
Este
armazenamento
pode
reduzir
substancialmente a taxa de gases liberada pela vegetação para a atmosfera e
pode, em alguns casos, cancelar a contribuição do fogo. Não há consenso
sobre o que este seqüestro representa no balanço de carbono.
Torna-se, assim, imperativo estudar, em detalhe, as queimadas e os incêndios
florestais, para se determinar precisamente os seus efeitos e assim identificar a
sua influência efetiva sobre o clima, a ecologia e a saúde humana.
1.1 Pesquisa Realizada no LCP/INPE sobre Combustão de Biomassa
O grupo de pesquisa em combustão de biomassa do Laboratório Associado de
Combustão e Propulsão (LCP) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
(INPE) vem pesquisando ao longo dos últimos anos diferentes aspectos da
queima de biomassa, cabendo destacar:
•
Estudo dos efeitos da umidade na combustão de amostras de
madeira (Castro et al., 2001, 2004; Costa et al., 2003).
•
Determinação do consumo de biomassa em queimadas na
Amazônia (Carvalho et al., 1995, 1998, 2001; Araújo et al., 1999).
•
Realização de medidas de temperaturas em troncos durante
queimadas (Costa et al., 2000).
•
Investigação de processos de incandescência em madeira e
cigarros (Carvalho, 2002, 2003, 2004; Costa, 2001; Costa e
Sandberg, 2002, 2004).
A pesquisa do grupo de combustão de biomassa tem contado com o apoio de
diversos projetos de pesquisa:
40
•
Combustão de Material de Diferentes Tamanhos em Queimadas
de Florestas Tropicais, Projeto FAPESP 98/00104-9;
•
Características de Ignição e Queima de Amostras de Biomassa,
Projeto de Iniciação Científica FAPESP 99/10363-4;
•
Investigating Fire Severity in Tropical Ecosystems, Projeto FSUSDA PNW 99-5147-1-CA;
•
Investigação de Processos de Combustão Incandescente, Projeto
de Pós-doutorado FAPESP 00/04723-7;
•
Características de Combustão de Biomassa, Bolsa de Mestrado
FAPESP 02/12220-0;
•
Investigação Teórico-Experimental da Combustão de Madeira,
Projeto FAPESP 02/13221-0.
1.2 Descrição da Composição e Estrutura da Madeira
Em base seca, a madeira é constituída de 88% a 99,9% de componentes
orgânicos, às vezes denominados carbono fixo e volátil. Celulose, hemicelulose
e lignina formam esta parte orgânica, distribuídos em 20 a 28% de lignina, 42 a
45% de celulose e 27 a 30% de hemicelulose (Salazar e Connor, 1983).
A lignina funciona como um ligante plástico entre os constituintes da biomassa.
É facilmente destruída por ácidos. Tem uma massa molecular em torno de
1000 g/gmol, e sua composição é C47H52O16, ou C42H32O6(OH)5(CH3O)5. É
removida da madeira durante o processo de fabricação da polpa de celulose, e
usada na indústria química como estabilizante de asfalto, dispersantes, aditivos
em óleos, na fabricação da baunilha, e outros (The Condensed Chemical
Dictionary, 1971).
A celulose é um carboidrato natural, isômero do amido (C6H10O5), altamente
polimerizado (grau de polimerização 1000 para polpas e troncos e até 10000
para fibras de algodão). Não reage com ácidos e bases, sua massa molecular
41
é da ordem de 106 g/g-mol e sua massa específica é da ordem de 1,5 g/cm3. É
combustível, com ponto de ignição de aproximadamente 240 °C. Em algumas
formas pode ser auto-inflamável.
A hemicelulose consiste em alguns carboidratos da madeira e acompanha a
celulose “in natura”. Alguns a tratam como celulose com um grau de
polimerização de 150 ou menos. É solúvel em bases e facilmente transformada
em sacarose por diluição em ácidos minerais.
A hemicelulose é o mais reativo componente da madeira e a lignina o menos
reativo, mas a cinética da pirólise da madeira é principalmente influenciada
pelo maior constituinte, a celulose.
Os componentes acima estão dispostos em forma de células e fibras. Algumas
dessas células possibilitam o transporte de água e ar e as fibras, formadas por
celulose e aglutinadas por lignina, dão resistência mecânica à madeira. Outras
células acumulam amido, resinas, gorduras, etc.
1.3 Fases da Queima da Madeira
A combustão da madeira apresenta diversas fases: pré-aquecimento,
secagem, pirólise, ignição, queima com chama, extinção da chama e
incandescência. A incandescência é um processo de queima sem chama,
também chamada de calcinação ou “smoldering”.
A Figura 1.1 a seguir mostra um diagrama esquemático das diversas fases do
processo de queima de um cilindro de madeira sujeito a um fluxo de calor
externo. Primeiramente ocorre o pré-aquecimento do cilindro de madeira até a
sua superfície atingir a temperatura de vaporização da água contida na
madeira. Forma-se então uma frente de vaporização que se propaga em
direção ao centro do cilindro. À medida que o cilindro continua a ser aquecido,
a sua superfície atinge uma temperatura acima da qual forma-se uma frente de
42
reação de decomposição térmica chamada pirólise, com a consequente
liberação de voláteis (uma mistura de hidrocarbonetos leves) e alcatrão
(hidrocarbonetos pesados). Se a taxa de liberação de voláteis durante a pirólise
for grande o suficiente para formar uma mistura combustível acima do seu
limite inferior de flamabilidade, então vai existir uma fase de queima com
chama, caso contrário somente ocorrerá a pirólise e, ao fim desta, a
incandescência. Após a saída dos voláteis a madeira transforma-se em carvão
cuja composição depende da madeira e do fluxo de calor incidente.
O carvão em contato com o ar a alta temperatura passa então a sofrer um
processo de oxidação (incandescência), formando principalmente CO e CO2. A
oxidação pode ocorrer na superfície externa do carvão ou também no seu
interior, dependendo das taxas de reação heterogênea e de difusão do
oxigênio dentro da estrutura porosa do carvão.
As diferenças de constituição física (grau de porosidade, densidade,
alinhamento das fibras, inclusões, etc) e química (teores de umidade, resinas,
aditivos, sais minerais, celulose, hemicelulose, lignina, etc) podem afetar
significativamente as características de queima dos materiais celulósicos em
suas várias fases.
A Figura 1.2 mostra fotos da evolução do processo completo de queima de um
cilindro de ipê branco. Na Figura 1.2 mostra-se a evolução do processo no
tempo da esquerda para a direita e de cima para baixo. Pode-se verificar que
ocorrem na seqüência as fases de pré-aquecimento, secagem, pirólise, ignição,
queima com chama, extinção da chama e incandescência.
43
Voláteis + H2O + alcatrão
H2O
Material virgem
Início da frente de secagem
Voláteis + H2O + alcatrão + CO + CO2
CO + CO2 + H2O
Zona incandescente fina segue as frentes
de pirólise e secagem
Chama homogênea
Material virgem
Zona de secagem
Início da frente de pirólise
CO + CO2
Combustão incandescente
Zona de pirólise
Zona incandescente
Figura 2.1 – Fases da queima de um cilindro de madeira sujeito a um fluxo de calor externo.
44
Figura 2.2 – Fotos das fases da queima de um cilindro de madeira sujeito a um
fluxo de calor externo.
45
1.4 Revisão Bibliográfica
Não se pretende fazer aqui uma revisão bibliográfica completa, incluindo todos os
aspectos da combustão de materiais celulósicos, visto existir uma quantidade
volumosa de trabalho nesta área e um número grande de revistas científicas com
artigos dessa área.
Alguns estudos relevantes foram selecionados contendo dados de propriedades de
materiais celulósicos, descrições de técnicas de modelamento e comparações de
resultados.
Kanury (1995) deu uma visão geral sobre a ignição de sólidos por radiação térmica
ou convecção. Tinney (1965) comparou resultados numéricos simplificados, usando
um modelo térmico, com resultados experimentais obtidos na queima de amostras
cilíndricas de madeira sob ar aquecido. Roberts (1970) fez uma revisão da influência
da cinética na pirólise da madeira e materiais celulósicos. Simms (1962) examinou o
dano causado pela radiação térmica em materiais celulósicos considerando a
evolução química e térmica do material. Kanury (1972) realizou trabalhos sobre a
taxa de carbonização de madeira usando cinética de Arrhenius para a pirólise.
Schaffer (1967) também examinou as taxas de carbonização de várias espécies de
madeira. Atreya (1983) fez observações experimentais sobre a ignição pilotada de
madeira e identificou vários fatores importantes. Trabaud (1976) determinou
experimentalmente tempos de ignição e de queima de amostras de arbustos
oriundos da região mediterrânea da França. Tzeng e Atreya (1991) desenvolveram
um modelo detalhado de diferenças finitas para o processo de ignição para
quantificar suas observações experimentais. Abu-Zaid e Atreya (1989) consideraram
o efeito da umidade na ignição de materiais celulósicos. Atreya, Carpentier e
Harkleroad (1986) examinaram os efeitos da orientação das amostras sobre a
ignição e o espalhamento da chama na queima de madeira. Suuberg, Milosavljevic e
Lilly (1994) realizaram um estudo detalhado da cinética de pirólise da celulose. A
celulose foi escolhida por ser um material relativamente bem caracterizado e por
formar a maioria dos componentes na estrutura da madeira.
Vários modelos para determinação da taxa de queima de materiais sólidos, incluindo
os materiais carbonizáveis e não carbonizáveis vêm sendo desenvolvidos.
46
Delichatsios e de Ris (1983), Chen et al. (1993), Wichman e Atreya (1987), Yuen et
al. (1997) e Parker (1988) desenvolveram modelos. Estes modelos variam de
simples tratamentos do processo de ignição e queima e abordagens de modelos
integrais até uma análise da cinética química complexa que ocorre na queima dos
materiais carbonizáveis. Muitos dos modelos consistem de códigos computacionais
complexos que necessitam de um grande número de valores de propriedades para
serem executados. Este fator pode limitar o uso desses modelos, visto que muitas
das propriedades são de difícil obtenção e, por isso, esses códigos podem não ser
adequados para serem usados em modelos mais gerais de determinação de riscos
de incêndios.
Quintiere (1992) desenvolveu um modelo unidimensional integral de pirólise.
Quintiere e Iqbal (1994) estenderam o modelo de Quintiere (1992) e resolveram por
um método integral as equações de troca de calor transiente durante os períodos de
pré-aquecimento e gaseificação. Anderson (1997) estudou as soluções de Quintiere
(1992) e comparou a solução integral com a solução exata. Kanury (1994)
desenvolveu uma análise teórica simplificada concernente às diversas fases da
queima de biomassa. Hopkins (1995) comparou o modelo de Quintiere (1992) com
dados experimentais para termo-plásticos não carbonizáveis ensaiados em
calorímetro cônico. Saastamonien e Richard (1996) apresentaram simulações
numéricas detalhadas de secagem e pirólise simultâneas de biomassa.
A abordagem integral para a queima de materiais carbonizáveis foi utilizada de
forma bem sucedida por Moghtaderi, Novozhilov, Fletcher e Kent (1997) usando um
modelo de dinâmica dos fluidos computacional. Tempos de simulação de até oito
horas foram citados pelos autores.
Janssens (1991), (1993), (1994) testaram várias espécies de madeira em
calorímetro cônico. As amostras foram colocadas na posição vertical com a
orientação dos grãos perpendicular ao fluxo de calor incidente. Os parâmetros
obtidos foram fluxos de calor críticos, temperaturas de ignição e taxas de liberação
de calor.
Yokelson et al. (1996) apresentaram uma comparação das emissões produzidas nas
diversas fases de queima para vários tipos de biomassa.
47
Tran e White (1992) mediram as taxas de queima de madeiras usando o
equipamento da OSU (Ohio State University). Quatro tipos de madeira foram
ensaiadas sob fluxos de calor variando de 17 a 56 kW/m2. Os parâmetros medidos
incluíram tempos de ignição, taxas de queima médias e as taxas de carbonização. O
estudo também forneceu propriedades do carvão residual para cada espécie de
madeira.
Parker (1988), Dietenberger (1996) e Hopkins (1995) obtiveram dados sobre
madeiras de climas temperados, sem análise ou comparação detalhada com
modelos integrais. Spearpoint (1999) comparou medidas de ignição e taxa de
queima de madeira em um calorímetro cônico com um modelo integral
unidimensional que descreve a pirólise transiente de um sólido carbonizável semiinfinito sujeito a um fluxo de calor radiante constante. Quatro espécies de madeira
foram expostas a vários fluxos de calor incidentes nas direções perpendicular e
paralela à orientação dos grãos. Os tempos de ignição e as medidas de taxa de
queima foram usados para obter propriedades dos materiais testados.
Urbas e Parker (1993) mediram a temperatura superficial de amostras de pinheiro
Douglas em um calorímetro cônico utilizando termopares e um pirômetro
infravermelho. Obtiveram uma boa concordância entre as medidas com termopares
e com o pirômetro quando a emissividade foi assumida ser 1.0 e os termopares
colocados em bom contato com a superfície e não colocados perto de fissuras
geradas na biomassa durante a queima. A maior parte das fissuras ocorriam na
direção normal à orientação dos grãos da madeira e os voláteis saíam através das
fissuras. A oxidação do carvão na região entre as fissuras verticais resultou em
temperaturas superficiais mais elevadas.
Jones et al. (2000) discutiram e compararam um modelo de combustão para palha
de trigo com um modelo para carvão betuminoso. Os resultados indicaram que,
devido ao baixo poder calorífico dos voláteis da palha de trigo, a combustão ocorre
em baixas temperaturas, mas com rápida ignição e rápida devolatilização. O carvão
proveniente da palha tem um grande número de microporos e conteúdos de cinza e
oxigênio relativamente altos; consequentemente, a sua queima é mais rápida que a
do carvão mineral.
48
Bilbao et al. (2001) apresentaram um estudo teórico e experimental da ignição de
madeira, incluindo efeitos convectivos; o estudo experimental incluiu testes com
ignição espontânea e com ignição pilotada, ambos com fluxos de ar de diferentes
velocidades sobre a amostra.
Di Blasi et al. (2001) pirolisaram cilindros de madeira com a aplicação de radiação
térmica entre 28 e 80 kW/m2 para investigar o comportamento de diferentes
espécies de madeira quanto às características de degradação (temperatura e perda
de massa dinâmica), geração de produtos (carvão, gás e líquido) e composição
gasosa. Eles verificaram que todas as variedades apresentavam um mesmo
comportamento qualitativo, especialmente para a aplicação de fluxos de calor acima
de 40 kW/m2, quando a transferência de calor interna é o mecanismo controlador do
processo de queima.
Grotkjaer et al. (2003) conduziram estudos experimentais (termogravimetria) para
determinar a temperatura de ignição de três tipos diferentes de biomassa (palha de
trigo, álamo e eucalipto), sob condições de ignição pulsada. As temperaturas de
ignição encontradas para as biomassas são significativamente menores do que
aquela encontrada para o carvão sob as mesmas condições de teste. Os autores
propõem que a ignição da biomassa se dá por reações de oxidação na superfície.
Essas reações por sua vez aumentam a temperatura superficial a um valor maior
que a temperatura do gás nas proximidades, promovendo, assim, a ignição da
mistura gasosa (voláteis e ar).
Yang et al. (2003) estudaram o efeito da radiação térmica sobre a pirólise e a
combustão de materiais carbonizáveis usando um calorímetro cônico e uma
plataforma irradiante. Propuseram um modelo modificado de pirólise considerando a
perda de massa por convecção e pela radiação causada pelo aumento da
temperatura superficial e os efeitos do encolhimento da superfície externa de carvão.
Di Blasi et al. (2003) investigaram experimentalmente a secagem de cilindros de
Pinus em um leito fixo sob uma corrente de contra fluxo de ar aquecido (ar vindo de
cima para baixo); um modelo simplificado da secagem destes corpos de prova foi
proposto, apresentando boa concordância com os dados experimentais.
49
Uma revisão dos modelos matemáticos existentes de propagação de incêndios foi
feita por Pastor et al. (2003). Rothermel (1972) desenvolveu um modelo matemático
de propagação de incêndios florestais. Ottmar et al. (1993) desenvolveram o
programa CONSUME para definir as condições de realização de queimadas
prescritas (prescribed fires) e evitar a ocorrência de incêndios de grandes
proporções. Os modelos de Rothermel e de Ottmar et al. são utilizados atualmente
pelos engenheiros florestais e bombeiros dos EUA.
Morvan e Dupuy (2004) apresentaram um novo modelo multifásico de propagação
de incêndios florestais. Neste modelo foram utilizados dados de análise
termogravimétrica de diferentes espécies de madeira existentes na Europa,
colocadas em estufa e mantidas a temperaturas pré-fixadas de até 900 K.
1.5 Objetivos
Tendo em vista que as características de combustão das madeiras nacionais são,
em geral, desconhecidas, o objetivo deste trabalho é fazer uma análise teóricoexperimental das características de combustão de algumas madeiras nacionais
selecionadas: pinho (Pinus elliot), ipê branco (Tabebuia roseo-alba), embaúba
(Cecropia pachystachya) e eucalipto (Eucalyptus citriodora).
Os dados obtidos serão úteis para:
•
Aplicações em prevenção e controle de incêndios.
•
Determinação de riscos de incêndios.
•
Propensão de materiais ao fogo.
•
Utilização em modelos de propagação de incêndios.
•
Comparação com outros modelos teóricos e numéricos de queima de
madeira e biomassa.
•
Comparação com medidas experimentais de madeiras e materiais
celulósicos de outros países.
•
Em estudos de queimadas, de incêndios florestais e de incêndios em
geral.
50
Foram feitas medidas experimentais de todas as fases da queima de amostras
selecionadas. As amostras serão sujeitas a taxas de calor pré-fixadas, empregandose um calorímetro cilíndrico para as amostras cilíndricas e um calorímetro cônico
para as amostras planas.
Serão apresentados os seguintes resultados:
• Taxas de consumo e durações das fases de secagem, queima com
chama e incandescência para amostras de madeiras nacionais.
• Estudo dos efeitos do teor de umidade, diâmetros das amostras e dos
níveis de potência de aquecimento sobre a queima de amostras de
madeira.
• Medidas de emissões de gases (CO, CO2 e NOx) e temperaturas nas
amostras de madeira.
• Imagens espectrais das chamas em cilindros de madeira.
• Medida da formação de carvão no processo de pirólise e de queima da
madeira.
• Modelamento numérico do processo de queima.
No Capítulo 2 a seguir são descritos a metodologia e os equipamentos utilizados nos
experimentos. No Capítulo 3 são apresentados os dados relativos às massas e aos
tempos característicos de queima para amostras de madeiras com teores de
umidade de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 % em base seca.
No Capítulo 4 são
apresentados os dados de emissões de CO, CO2 e NO para as amostras descritas
do Capítulo anterior. No Capítulo 5 são apresentados os dados de efeitos de
variações de diâmetros e potências de aquecimento sobre amostras de Pinho. No
Capítulo 6 são apresentados os dados de massa, emissões e temperaturas obtidas
com amostras planas de Pinho. Medidas de temperaturas nas amostras planas e
cilíndricas são apresentadas no Capítulo 7. No Capítulo 8 são mostradas as
imagens espectrais das chamas produzidas pela queima de cilindros das quatro
espécies de madeira, sob uma potência de aquecimento de 2000 W. No Capítulo 9
são apresentados o modelo numérico e algumas comparações entre resultados
51
numéricos e dados experimentais. No Capítulo 10 são apresentadas as conclusões
do trabalho.
52
CAPÍTULO 2
METODOLOGIA
Neste Capítulo é descrita a metodologia e apresentada a bancada experimental
utilizada nos testes de queima de corpos de prova de madeira. São apresentadas
informações sobre os calorímetros cilíndrico e cônico que foram projetados e
construídos para a realização dos testes de queima de cilindros e placas de
madeira, respectivamente. São apresentados os sistemas de medidas e de
aquisição de dados, os métodos empregados na seleção e na manipulação dos
corpos de prova e os procedimentos adotados antes e durante os ensaios.
2.1 Calorímetros Cônico e Cilíndrico e Bancada Experimental
Os testes e a metodologia dos testes em calorímetro cônico são normalizados pela
norma ASTM E1354–03
“Standard Test Method for Heat and Visible Smoke
Release Rates for Materials and Products Using an Oxygen Consumption
Calorimeter” ou, em português, “Método Padrão de Medidas das Taxas de Liberação
de Calor e de Fumaça para Materiais e Produtos Empregando-se um Calorímetro de
Consumo de Oxigênio”.
Esta norma visa a medir a resposta de materiais expostos a níveis controlados de
calor radiante com ou sem um ignitor externo. O teste é usado para determinar a
ignitabilidade, taxas de liberação de calor, taxas de perdas de massa, calor efetivo
de combustão e a liberação de fumaça visível de materiais e produtos.
O calorímetro cônico representa o estado da arte na medida do comportamento de
materiais
em
incêndios,
conforme
demonstram
resultados
publicados
por
pesquisadores de diversos centros de pesquisa de incêndios e materiais ao redor do
mundo.
Por exemplo, o Laboratório de Incêndios e Construção Civil (Building and Fire
Research Laboratory) do National Institute of Standards and Technology (NIST) é
provavelmente o principal centro de pesquisas de incêndios dos EUA. Em seu site
53
na Internet (www.nist.gov) encontra-se uma lista de publicações dos seus
pesquisadores, na forma de relatórios e de artigos em congressos e revistas
científicas, contendo dados obtidos com calorímetros cônicos. Estes dados são
relevantes para qualificar o comportamento de materiais em incêndios, bem como
para utilização em modelos numéricos ou teóricos de propagação de incêndios ou
de queima de materiais.
Geralmente em incêndios, e particularmente em queimadas ou incêndios florestais,
os materiais queimando dificilmente apresentam a geometria plana das placas de
seção quadrada queimadas nos calorímetros cônicos. Torna-se necessário assim a
medida das características de flamabilidade de materiais com outras geometrias, por
exemplo, de materiais de geometria cilíndrica.
Portanto, foram projetados e construídos um calorímetro cilíndrico para a realização
de estudos da queima de corpos de prova cilíndricos de madeira e um calorímetro
cônico, baseado na norma ASTM E1354–03, para a realização de estudos da
queima de placas planas de madeira.
A Figura 2.1 a seguir mostra desenhos do calorímetro cilíndrico e do suporte do
corpo de prova cilíndrico, e a Figura 2.2 mostra o desenho do calorímetro cônico.
O projeto do calorímetro cilíndrico possibilitou obter uma boa uniformidade e uma
razoável axissimetria do escoamento ao redor do corpo de prova cilíndrico, permitiu
obter uma vazão de ar induzida por efeito convectivo (efeito chaminé) suficiente para
manter a queima da amostra e reduzir as perdas de calor, e permitiu também um
aquecimento uniforme da amostra com o controle preciso da potência incidente no
corpo de prova. Pretende-se, em futuro próximo, patentear o equipamento.
54
Figura 2.1 – Desenho técnico do calorímetro cilíndrico e do suporte de
sustentação da amostra.
55
Figura 2.2 – Desenho técnico do calorímetro cônico.
56
Para acoplar os calorímetros a uma estrutura capaz de suportá-los, foi
construída uma bancada experimental, também embasada na norma ASTM
E1354-03, constituída de instalações elétricas, uma coifa para a exaustão dos
gases, ventilador centrífugo para induzir o escoamento dos gases de
combustão pela coifa, controladores de potência elétrica, analisador de gases,
microcomputador para aquisição de dados, banho de gelo e filtros para prétratamento dos gases de combustão antes de entrarem no analisador,
termopares e mostradores digitais de temperatura.
A Figura 2.3 a seguir mostra uma foto da montagem do calorímetro cilíndrico
em sua estrutura de sustentação. Os fios observados nesta figura fornecem a
tensão e corrente para alimentá-lo até a potência de 2000 W.
Figura 2.3 – Montagem do calorímetro cilíndrico.
57
A Figura 2.4 a seguir mostra uma foto da montagem do calorímetro cônico em
sua estrutura de sustentação. Os fios observados nesta Figura fornecem a
tensão e corrente para alimentá-lo até a potência de 5000 W.
Figura 2.4 – Montagem do calorímetro cônico.
Para realizar o pré-tratamento dos gases de combustão antes da análise dos
mesmos, projetaram-se dois frascos lavadores e uma seqüência de filtros
associados a um banho de gelo, como mostram as Figuras 2.5 e 2.6 a seguir.
58
Figura 2.5 – Frascos lavadores.
Figura 2.6 – Frascos lavadores, associação de filtros e banho de gelo.
59
Os filtros mostrados na Figura 2.6 estão montados na seguinte seqüência:
1) frascos lavadores, onde a umidade e o excesso de alcatrão dos
produtos gasosos da queima são retirados;
2)
filtro de 40 µm, onde particulados de tamanho igual ou superior a
40 µm são filtrados (filtro preto localizado à direita);
3)
filtro de 0.8 µm, onde particulados de tamanho igual ou superior a
0.8 µm são filtrados (filtro de aço inox localizado à esquerda);
4)
filtro de 0.1 µm, que filtra particulados com tamanhos a partir de
0.1 µm e pequenas partículas de alcatrão que podem danificar os
sensores do analisador (filtro de acrílico transparente localizado
ao centro).
Para realizar a aquisição dos dados de evolução de massa, utilizou-se uma
balança digital Gehaka BG 4000 com precisão de ± 0,005 g e tempo de
resposta de 1 s, acoplada a um microcomputador que através da plataforma
LabView realizava a aquisição dos sinais da balança através de protocolo serial
RS 232.
A potência dos aquecedores é ajustada por um controlador PID (proporcional,
integrativo e derivativo) que manda um sinal de 4 a 20 mA para um retificador
de corrente tipo SCR (Silicon Controller Retifier, em português, controlador
retificador de silício), que opera com correntes de até 30 A.
Termopares e placa de orifício foram instalados na tubulação de exaustão dos
gases para se acompanhar temperaturas e vazões durante o experimento.
Para controlar a vazão dos gases se utilizou um inversor de freqüência
associado ao motor de um ventilador centrífugo. O inversor possibilita o
controle da freqüência da energia elétrica proveniente da rede, permitindo o
controle da rotação do motor do ventilador com uma precisão de centésimo de
Hertz, o que tornou possível a escolha de uma vazão ideal (0.143 m3/s) dos
60
gases de combustão para que não ocorresse seu acúmulo na coifa e não
ocorrese sua diluição demasiada, dificultando a análise contínua.
O analisador de gases utilizado foi o analisador portátil multifuncional, modelo
Greenline 8000 da Eurotron, que realiza análises contínuas. Seu princípio de
funcionamento
se
baseia
em
sinais
elétricos
emitidos
por
células
eletroquímicas para a análise de O2, CO e NO e por um sistema de
infravermelho não dispersivo, NDIR, para a análise de CO2 e UHC. O
equipamento também possui alguns outros opcionais como entrada de
termopares para a medida da temperatura do escoamento, sensores para
medidas de pressão diferencial, sonda para medida de temperatura e umidade
relativa ambientes, dois canais auxiliares para a aquisição ou envio de sinais
de 4 a 20 mA.
As características de alguns opcionais e os limites de medida e a precisão das
células de cada espécie são mostrados na Tabela 2.1.
Após a construção dos periféricos e acessórios, montou-se uma bancada para
realizar o acoplamento dos equipamentos de medição e de controle dos
parâmetros do experimento. Na bancada podem ser observados todos os
instrumentos e aparelhos mencionados acima e uma caixa de disjuntores que
habilita a alimentação elétrica de cada equipamento, segundo circuitos de
corrente estabilizada e de alta potência. Para se acompanhar a temperatura
dentro do calorímetro cilíndrico e dos gases de exaustão na altura da placa de
orifício (a jusante do ventilador), se instalou na bancada dois mostradores de
temperaturas para termopares tipo K. Fotos desta bancada são mostradas nas
Figuras 2.7 a 2.10.
61
Tabela 2.1 – Características operacionais do analisador de gases Greenline
8000.
Resolução
Tempo
de
resposta
máximo
Precisão
0 – 25 %
0,1%
20 s
±0.1% volume
0 – 20000
ppm
1 ppm
40 s
± 10 ppm <300 ppm ±4%
leitura até 2000 ppm
Parâmetro
Tipo de
sensor
Limites
O2
Eletroquímico
CO
Eletroquímico
± 10% leitura > 2000 ppm
±0,3% abs < 10%
CO2
NDIR
0 – 20 %
0,01%
NO
Eletroquímico
0 – 4000 ppm
1 ppm
CxHy
NDIR
0 – 50000
ppm
1 ppm
Tamb
Pt100
-10 – 100 °C
0,1 °C
±(0,2% leitura +0.15°C)
Tgascomb
Termopar
tipo K
0 – 1000 °C
0,1 °C
±(0,3% leitura +0.3°C)
Pressão
Ponte
± 150,00 hPa
0,01 hPa
2 canais
4 – 20 mA
Entradas
Auxiliares
±3% leitura > 10%
40 s
±5 ppm < 100 ppm
± 4% rdg. até 3000 ppm
±100ppm <2500 (metano)
±4% leitura >2500 (metano)
±3 Pa < 300 Pa
±1% leitura >300Pa
Na Figura 2.8 pode ser visto outro termopar do tipo K (conector amarelo) que
registra a temperatura dos gases de exaustão junto ao anel de amostragem de
gases. Esta temperatura é retratada mais adiante nas curvas do Capítulo 4,
sendo chamada de temperatura de exaustão (Tex). O anel de amostragem foi
construído em tubo de aço inox 316 de ¼ de polegada, apresentando diâmetro
externo (diâmetro do anel) de 80 mm e instalado concentricamente à tubulação
dos gases de exaustão, que tem 114 mm de diâmetro interno.
Desenhos técnicos dos principais constituintes da bancada são apresentados
no Apêndice D.
62
Figura 2.7 – Bancada experimental montada.
Figura 2.8 – Vista superior da bancada experimental, mostrando instalações
elétricas, anel de amostragem, placa de orifício e coifa.
63
Figura 2.9 – Da esquerda para a direita: computador para aquisição dos dados
da balança, controlador do analisador, mostrador de temperatura,
controlador PID, inversor de freqüência e caixa de disjuntores.
Figura 2.10 – Detalhe da caixa de disjuntores.
64
2.2 Preparação dos Corpos de Prova
Os corpos de prova para a realização dos testes foram obtidos da madeira
disponível na própria área do INPE (área de 1162 hectares). As madeiras
utilizadas neste trabalho foram: Pinho (Pinus Elliot), Ipê Branco (Tabebuia
roseo-alba), Embaúba (Cecropia pachystachya) e Eucalipto (Eucalyptus
citriodora).
Os troncos derrubados eram cortados em pedaços de 30 cm de comprimento,
embalados em sacos plásticos bem selados e em seguida congelados, para
garantir que não ocorresse deterioração da madeira nem perda de umidade.
Isto proporcionava um aumento da resistência mecânica, melhorando as
condições de usinagem da madeira, sem desfiá-la, conforme mostra a Figura
2.12. O congelamento permitia o armazenamento por longos períodos das
amostras e assim podiam ser feitos diversos testes com as amostras de
madeira.
Os pedaços congelados eram usinados em torno comum para obtenção das
amostras cilíndricas, garantindo-se que todas as amostras mantivessem a
mesma dimensão. As amostras usinadas para os ensaios com variação do teor
de umidade e variação de potência eram cilindros com 30 mm de diâmetro e
100 mm de altura. Para os ensaios com variação dos diâmetros os corpos de
prova foram usinados com 15, 20, 25 e 30 mm de diâmetro e 100 mm de altura.
As placas planas foram preparadas a partir de pedaços de troncos de Pinus
Elliot secos, empregando-se plaina e serra de fita, nas dimensões de 10x10x5
cm3. As placas foram cortadas com a face em que incide a radiação térmica na
direção paralela ou perpendicular à orientação das fibras da madeira.
Depois de torneadas, as amostras cilíndricas eram embaladas e congeladas
novamente, para depois serem utilizadas com a umidade desejada. As
amostras planas eram deixadas ao ar livre e deixadas em estufa por 24 horas
antes do início dos testes.
65
Para controlar o teor de umidade das amostras cilíndricas, utilizou-se uma
estufa com a temperatura fixa em 103 oC e com um sistema de circulação
interna de ar, conforme mostra a Figura 2.13. As amostras eram algumas horas
antes retiradas do “freezer” até atingirem a temperatura ambiente, para depois
serem levadas à estufa. A balança de precisão foi utilizada para se medir a
massa da amostra antes de entrar na estufa.
A massa da amostra é dada por:
m = ms + mH20
onde
m = massa da amostra a cada instante
mH20 = massa de água contida na amostra
ms = massa sólida presente na amostra.
Dividindo a expressão anterior por ms, obtêm-se:
m/ms = 1 + M
M = mH20/ms
onde M é o teor de umidade.
Depois de alguns experimentos, para secar totalmente a madeira e obter o
valor da massa seca ms, verificou-se que o tempo necessário para tal poderia
ser adotado como sendo 24 horas. Foram preparadas amostras com teores de
umidade de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 %, em base seca. Por exemplo: para se
obter uma amostra cilíndrica com 40% de umidade, tem-se M = 0,40 e, com o
valor ms medido, calcula-se m/ms. Como a massa ms é conhecida, pode-se
então estimar a massa final da amostra, que neste caso, supondo ms igual a 60
gramas, será de 84 gramas. Para não haver problemas com a identificação das
amostras, elas são codificadas com números.
66
Depois de as amostras cilíndricas estarem completamente secas, elas eram
introduzidas em uma câmara com água pressurizada (1,5 atm) para
absorverem os teores de umidade requeridos. As amostras permaneciam 24
horas na câmara, reabsorviam água até aproximadamente o dobro de sua
massa (100 % de H2O em base seca) e eram novamente secas em estufa até
atingirem o teor de umidade desejado. Após atingir a percentagem de água
prescrita, as amostras cilíndricas eram embaladas em sacos plásticos
hermeticamente fechados e eram deixadas em repouso por pelo menos 12
horas para que toda a água se distribuísse uniformemente pelo interior da
madeira. A Figura 2.14 a seguir mostra a câmara de pressurização.
Figura 2.11 – Usinagem dos corpos de prova em torno mecânico.
67
Figura 2.12 – Troncos e amostras armazenados em “freezer”.
Figura 2.13 – Condicionamento das amostras em estufa para secagem.
68
Figura 2.14 – Pressurizador utilizado na reabsorção de água pelos corpos de
prova.
Foram escolhidos 4 corpos de prova cilíndricos para cada condição:
dimensões, teores de umidade e potência irradiada. As massas secas de cada
um dos grupos de 4 corpos de prova possuíam massas médias dentro de 3%
da massa média de todos os grupos a serem testados. Para se conseguir esse
pequeno desvio eram necessários a usinagem e a secagem de pelo menos 50
amostras para a escolha dos vários grupos de 4 elementos, devido à grande
variação verificada nas massas das amostras das madeiras utilizadas.
Foram escolhidas 10 placas quadradas de 10x10x5 cm3 para queima no
calorímetro cônico: 5 placas com a face exposta à radiação térmica paralela ao
sentido de orientação dos grãos e 5 placas com a face exposta à radiação
térmica perpendicular ao sentido de orientação dos grãos. Para os ensaios de
perda de massa e análise de gases foram utilizadas 3 placas e para os ensaios
de medida de temperatura foram utilizadas 2 placas para cada orientação de
69
grão. O critério de escolha das massas das placas é o mesmo citado para as
amostras cilíndricas.
2.3 Realização dos Ensaios
Preparados os corpos de prova com os teores e dimensões especificados,
procedia-se então à realização dos ensaios experimentais.
Para o posicionamento de uma amostra dentro do calorímetro cilíndrico foi
utilizado um suporte de sustentação, mostrado no desenho técnico na Figura
2.1. A Figura 2.15 a seguir mostra a montagem do suporte. O pino em bronze
localizado abaixo do suporte se encaixa na balança. Com a utilização de um
nível de bolha preciso promove-se concentricidade e alinhamento de todo o
conjunto: balança, suporte da amostra, amostra e aquecedor. No calorímetro
cilíndrico a amostra fica posicionada no centro e a 75 mm da base do cilindro
aquecedor.
O suporte de sustentação das placas planas aproveita a mesma estrutura
daquele para os cilindros, trocando-se o cilindro de sustentação da amostra por
uma pequena bandeja que apóia a placa. O fundo da bandeja é isolado
termicamente com uma placa de amianto de 10 mm de espessura. No
calorímetro cônico a amostra fica posicionada no centro e a 25 mm da base do
cone aquecedor. A Figura 2.16 a seguir mostra o suporte do calorímetro cônico
e a Figura 2.17 mostra peças dos suportes dos calorímetros cônico e cilíndrico.
70
Figura 2.15 – Suporte de sustentação das amostras cilíndricas.
71
Figura 2.16 – Suporte de sustentação das placas planas.
Figura 2.17 – Peças do suporte de sustentação das placas planas e dos
cilindros de madeira.
O disco de alumínio localizado à esquerda da Figura 2.17 é utilizado para
limitar o fluxo de ar induzido dentro do aquecedor cilíndrico por convecção
natural (efeito chaminé) e fica localizado abaixo do cilindro de aço que sustenta
a amostra, veja Figura 2.15 acima.
72
Depois de montada a balança e o aquecedor cilíndrico têm-se a configuração
mostrada na Figura 2.18 a seguir. A placa de aço polida localizada acima da
balança tem por função protegê-la da radiação proveniente do aquecedor.
A montagem do calorímetro cônico é mostrada na Figura 2.19 a seguir. A
porção da bancada localizada atrás do calorímetro foi coberta com papel
alumínio para evitar o aquecimento da região interna da bancada, onde se
encontra o microcomputador, controles de aquecimento e do analisador e o
painel de disjuntores, visto que a chapa foi pintada de cor preta e fosca para se
realizar medições espectrográficas das chamas das madeiras utilizadas.
A amostra plana é recoberta com papel alumínio nas laterais para se eviatar
perdas de calor por radiação através de suas fronteiras durante o ensaio.
Figura 2.18 – Vista frontal e superior da montagem do calorímetro cilíndrico e
da amostra.
73
Figura 2.19 – Montagem do calorímetro cônico.
Para proceder aos ensaios primeiramente liga-se o banho de gelo e aguardase até que ele atinja a temperatura de 1,5 ºC, temperatura esta que garante a
completa condensação da água e do alcatrão mais denso nos frascos
lavadores.
Depois se ajusta a potência de aquecimento através do controlador PID, que
realiza o controle de forma linear (0 a 100%) da potência liberada pelo circuito
de aquecimento. A escolha da percentagem é feita em função da potência
máxima liberada pelo circuito, que no caso das resistências cilíndricas é de
93,8%, visto que o par de resistências tem potência máxima de 2132,15 W,
valor este calculado a partir da medida da resistência (22,7 Ω) trabalhando a
220 V. Para o calorímetro cônico a percentagem é de 39,3%, visto que sua
potência máxima é de 5089,38 W, com resistência de 9,51 Ω trabalhando a
220V.
74
Ajustada a potência, liga-se então o aquecedor e aguarda-se que ele entre em
equilíbrio térmico. O equilíbrio é verificado quando a temperatura dentro do
aquecedor se estabiliza. Esta temperatura (aproximadamente 470 ºC) é medida
por um termopar tipo K localizado dentro do aquecedor (na metade da altura e
a 15 mm da parede para o calorímetro cilíndrico; e no plano inferior e no centro
da base do cone para o calorímetro cônico).
Liga-se então o programa de aquisição de dados (LabView), cuja tela é
mostrada a seguir para os calorímetros cilíndrico e cônico, nas Figuras 2.20 e
2.21 respectivamente. Para o calorímetro cilíndrico define-se uma massa de
“gatilho” para disparar a leituras das massas. E para o calorímetro cônico existe
um botão de liga/desliga para o início das leituras. Este software gera uma
planilha de dados com todas as variáveis em estudo: massa, tempo, massa
normalizada, taxa de consumo de massa (dm/dt) e taxa de consumo percentual
instantâneo de massa ((1/m)(dm/dt)).
O gatilho definido no programa permite que se evitem flutuações de massa ao
colocar a amostra dentro do calorímetro cilíndrico, visto que os dados
começam a ser armazenados somente depois que um determinado valor de
massa for lido pelo programa. Para o calorímetro cônico foi programado um
botão de liga e desliga, visto que o início e interrupção do ensaio se dão por
meio da retirada e colocação de uma placa metálica polida logo abaixo do cone
aquecedor, liberando e cessando o fluxo de calor sobre a placa plana.
Pouco antes de se iniciar a aquisição dos dados de massa, liga-se o analisador
e espera-se que ele entre em operação. Sua memória interna é préprogramada com as informações referentes a cada ensaio, como por exemplo,
o número da amostra, o teor de umidade e a espécie.
Depois de cumpridas as etapas anteriormente descritas disparam-se as leituras
de massa e gases simultaneamente. Como para o calorímetro cilíndrico os
dados só começam a ser registrados após a amostra tocar o suporte,
cronometra-se então o tempo de atraso da leitura do analisador com relação ao
75
primeiro valor de massa registrado para que posteriormente se faça o
acoplamento temporal das leituras de massas e de gases.
Para o calorímetro cônico as leituras de gases e de massa podem ser
disparadas ao mesmo tempo, visto que o ensaio só se inicia após a retirada da
placa refletora de radiação localizada acima da amostra. Simultaneamente à
retirada da placa refletora disparam-se então as aquisições de dados.
Planilhas em papel são colocadas sobre a bancada para se anotarem os
tempos de auto-ignição e de extinção da chama e para se fazerem
observações experimentais adicionais.
As Figuras 2.22 e 2.23 a seguir mostram os calorímetros cônico e cilíndrico em
operação.
Figura 2.20 – Tela de aquisição de dados em LabView para o calorímetro
cilíndrico.
76
Figura 2.21 – Tela de aquisição de dados em LabView para o calorímetro
cônico.
77
Figura 2.22 – Imagens do calorímetro cilíndrico em funcionamento.
78
Figura 2.23 – Imagens do calorímetro cônico em funcionamento.
79
80
CAPÍTULO 3
EVOLUÇÃO DE MASSAS, TAXAS DE CONSUMO E TEMPOS
CARACTERÍSTICOS DE AMOSTRAS CILÍNDRICAS
Neste Capítulo são apresentados os dados de evolução de massas, taxas de
consumo, tempos de auto-ignição, tempos de fim de pirólise ou de fim de
chama de cilindros de madeira (3 cm de diâmetro x 10 cm de altura) com
teores de umidade de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 % em base seca, aquecidos no
calorímetro cilíndrico irradiando 2000 W.
3.1 Evolução de Massas e Taxas de Consumo
Nas Figuras que se seguem são apresentadas as variações de massa dos
corpos de prova ao longo do tempo para os quatro tipos de madeiras
estudadas (embaúba, ipê branco, pinho, eucalipto), assim como as variações
das massas normalizadas ao longo do tempo, as taxas de consumo de massa
e as taxas de consumo percentual instantâneo de massa.
Como indicado no capítulo anterior seis níveis percentuais de H2O são
considerados para cada tipo de madeira: 0, 20, 40, 60, 80 e 100% de H2O em
base seca.
As Figuras 3.1, 3.2, 3.3 e 3.4 apresentam as evoluções de massa de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo de 0 a
100% de H2O.
As Figuras 3.5, 3.6, 3.7 e 3.8 apresentam as massas normalizadas de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo de 0 a
100% de H2O.
81
As Figuras 3.9, 3.10, 3.11 e 3.12 apresentam as taxas de consumo de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo de 0 a
100% de H2O.
As Figuras 3.13, 3.14, 3.15 e 3.16 apresentam as taxas de consumo percentual
instantâneo de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto,
respectivamente, contendo de 0 a 100% de H2O.
As Figuras 3.17, 3.18, 3.19, 3.20, 3.21 e 3.22 apresentam as evoluções de
massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto; contendo de 0 a
100% de H2O, respectivamente. Essas curvas mostram dados entre as
espécies.
As Figuras 3.23, 3.24, 3.25, 3.26, 3.27 e 3.28 apresentam as massas
normalizadas de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto; contendo
de 0 a 100% de H2O, respectivamente. Essas curvas mostram dados entre as
espécies.
As Figuras 3.29, 3.30, 3.31, 3.32, 3.33 e 3.34 apresentam as taxas de consumo
de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto; contendo de 0 a 100%
de H2O, respectivamente. Essas curvas mostram dados entre as espécies.
As Figuras 3.35 3.36, 3.37, 3.38, 3.39 e 3.40 apresentam as taxas de consumo
percentual instantâneo de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto;
contendo de 0 a 100% de H2O, respectivamente. Essas curvas mostram dados
entre as espécies.
As amostras utilizadas nas Figuras 3.1 a 3.16 representam um comportamento
“médio” de cada grupo de 4 amostras com um dado teor de umidade. Estas
amostras foram também utilizadas para comparações entre as espécies nas
Figuras 3.17 a 3.40.
No Apêndice A se encontram todas as curvas para cada teor de umidade, ou
seja, 4 amostras para cada teor e para cada espécie. A partir destas curvas
82
pode-se verificar qual amostra foi escolhida como sendo representativa do teor
de umidade em questão.
Nota-se que as curvas de evolução de massa e de massa normalizada
apresentam, em geral, pontos de mudança de curvatura, indicando os
momentos da auto-ignição e de extinção da chama, ou caso não haja ignição,
os pontos de início e de fim da pirólise. Após a extinção da chama ou o fim da
pirólise, quando não houver chama, ocorre o processo de incandescência. Os
pontos de auto-ignição e de extinção da chama são identificados mais
claramente observando-se os picos existentes nas curvas de taxa de consumo
e de taxa de consumo percentual instantâneo. Quando não ocorre a autoignição estas curvas não apresentam picos, porém o ponto de início de pirólise
pode ser identificado pelo fim do aumento inicial das taxas de consumo e o
ponto de fim de pirólise pode ser identificado pelo início da região de taxa de
consumo relativamente baixa e constante indicativa do processo de
incandescência. Na região entre a ignição e a extinção da chama as curvas de
taxa de consumo percentual instantâneo tomam um perfil aproximadamente
parabólico. As Figuras 3.1, 3.2 e 3.3 mostram os pontos de mudança de
curvatura nas curvas de massa normalizada, nas curvas de taxas de consumo
e taxas de consumo percentual instantâneo de massa, respectivmente, para
uma mostra de eucalipto com 80% de H2O.
Observa-se que as curvas de evolução de massas das amostras apresentam
dispersão pequena, mas que aumenta com o aumento do teor de umidade. As
curvas de massa normalizada obedecem também a essa tendência, porém
numa escala bem menor. As curvas de taxa de consumo e de consumo
percentual instantâneo apresentam uma maior dispersão. Verifica-se que o teor
de umidade influencia, reduzindo, as taxas de liberação de voláteis, porém não
afeta as massas e as taxas de consumo durante a fase de incandescência.
As curvas de taxa de consumo percentual instantâneo apresentam fortes
oscilações no caso de amostras com massa final muito pequena, durante a
83
incandescência, devido à flutuações nas medidas da balança de precisão. A
partir dos dados de evolução de massa, pode ser feita uma interpolação
polinomial e depois obtido um perfil aproximado sem as oscilações para esta
fase.
As Tabelas 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5 e 3.6 a seguir mostram dados comparativos
entre as amostras das diferentes espécies. São apresentadas as massas
iniciais, as massas no fim da pirólise e a percentagem de carvão formado nas
amostras, em relação à massa úmida, e também as taxas de consumo durante
o início e fim de pirólise e o início da incandescência para amostras com 0 a
100% de umidade em base seca. Esses dados foram obtidos a partir das
curvas que mostram 4 amostras por teor (Apêndice A) e representam a média
dos comportamentos de cada teor de umidade para cada espécie. A taxa de
início de pirólise foi determinada como sendo a primeira mudança de curvatura
nas curvas de taxa de consumo, garantindo-se que a partir deste ponto esteja
ocorrendo pirólise de maneira significativa. Para os teores de 0 e 20% todas as
amostras apresentam o “início” de pirólise próximo ao ponto de auto-ignição.
Para o teor de 40% apenas as amostras de embaúba e eucalipto apresentaram
o ponto de início de pirólise próximo ao ponto de ignição, sendo verificados
maiores valores no início de pirólise. Para as amostras que apresentam tal
concordância, os valores de início de pirólise estão marcados com um asterisco
nas tabelas. Para os demais teores, essa concordância não é observada,
apesar de se verificarem períodos com chama durante a fase de pirólise.
Observando-se as curvas do Apêndice A, para teores elevados de umidade
(acima de 40% de H2O), encontram-se, às vezes, picos nas taxas de consumo
de apenas uma amostra do grupo de 4 amostras, indicando que a mesma
sofreu processo de auto-ignição. Nesse caso, esta única amostra que sofreu
ignição é desconsiderada na obtenção dos dados médios mostrados nas
tabelas a seguir.
84
Dessas Tabelas pode-se concluir que o aumento da umidade aumenta a
densidade das amostras, o que era esperado, pois o volume das amostras é
mantido aproximadamente constante. A fração de carvão apresenta redução
com o aumento de umidade, o que era esperado, visto que as amostras têm
aumento de massa em função do teor de água. No entanto, as frações de
carvão apresentadas por todas as espécies para cada teor de umidade são
relativamente próximas e seriam praticamente iguais se o cálculo fosse em
base seca. As taxas de consumo no início e fim de pirólise para todas as
espécies apresentam redução com o aumento do teor de umidade.
Como se pode ver nas tabelas a fração de carvão formado entre as espécies é
similar, em torno de 10 a 20 %. Pode-se observar nas Figuras de evolução de
massa normalizada que a fração de carvão é aproximadamente a mesma,
independente do teor de umidade inicial da amostra. Note-se que este
resultado é válido para as condições de aquecimento dadas.
As taxas de consumo durante a pirólise são bem maiores para as amostras que
ignitam, com picos de 0,16 a 0,21 g/s nas amostras secas. As amostras de
pinho, embaúba e ipê branco com 60 % de H2O não ignitaram em sua maior
parte e apresentaram taxas de pirólise baixas, variando de 0,02 a 0,075 g/s,
porém todas as amostras de eucalipto ignitaram para todos os teores de água,
apresentando picos de taxa de consumo durante a queima com chama, como
pode ser visto nas Figuras apresentadas a seguir e nas Figuras do Apêndice A.
85
Tabela 3.1 – Dados comparativos entre cilindros de madeira com 0% de H2O
sob 2000 W.
Espécie
Massa
inicial (g)
Massa ao fim
da pirólise (g)
Fração de
Carvão (%)
Embaúba
16
3
Pinho
26
Ipê
Eucalipto
Taxas de consumo (g/s)
Início de
pirólise
Fim de
pirólise
Início da
incandescência
18,5
0,18*
0,06
0,01
5
19
0,16*
0,04
0,01
35
8
22
0,21*
0,11
0,01
38
7
18,4
0,18*
0,09
0,01
*OBS: ponto de início de pirólise próximo ao ponto de auto-ignição.
Tabela 3.2 – Dados comparativos entre cilindros de madeira com 20% de H2O
sob 2000 W.
Espécie
Massa
inicial (g)
Massa ao fim
da pirólise (g)
Fração de
Carvão (%)
Embaúba
20
3
Pinho
32
Ipê
Eucalipto
Taxas de consumo (g/s)
Início de
pirólise
Fim de
pirólise
Início da
incandescência
18
0,12*
0,06
0,005
4
10
0,14*
0,04
0,005
42,5
7,5
18
0,18*
0,03
0,01
47,5
7,5
18
0,16*
0,04
0,01
*OBS: ponto de início de pirólise próximo ao ponto de auto-ignição.
86
Tabela 3.3 – Dados comparativos entre cilindros de madeira com 40% de H2O
sob 2000 W.
Espécie
Massa
inicial (g)
Massa ao fim
da pirólise (g)
Fração de
Carvão (%)
Embaúba
27,5
2,5
Pinho
37,5
Ipê
Eucalipto
Taxas de consumo (g/s)
Início de
pirólise
Fim de
pirólise
Início da
incandescência
10
0,12*
0,04
0,005
5
15
0,05
0,02
0,05
48
9
18
0,08
0,04
0,01
55
7,5
15
0,16*
0,05
0,01
*OBS: ponto início de pirólise próximo ao ponto de auto-ignição.
Tabela 3.4 – Dados comparativos entre cilindros de madeira com 60% de H2O
sob 2000 W.
Espécie
Massa
inicial (g)
Massa ao fim
da pirólise (g)
Fração de
Carvão (%)
Embaúba
26
2,5
Pinho
42,5
Ipê
Eucalipto
Taxas de consumo (g/s)
Início de
pirólise
Fim de
pirólise
Início da
incandescência
10
0,07
0,02
0,005
6
15
0,05
0,02
0,005
55
10
18
0,07
0,04
0,01
60
7,5
15
0,06
0,05
0,01
87
Tabela 3.5 – Dados comparativos entre cilindros de madeira com 80% de H2O
sob 2000 W.
Espécie
Massa
inicial (g)
Massa ao fim
da pirólise (g)
Fração de
Carvão (%)
Embaúba
28
2,5
Pinho
50
Ipê
Eucalipto
Taxas de consumo (g/s)
Início de
pirólise
Fim de
pirólise
Início da
incandescência
8
0,07
0,01
0,0025
7,5
10
0,07
0,02
0,005
62,5
10
15
0,06
0,04
0,01
68
7,5
10
0,065
0,04
0,005
Tabela 3.6 – Dados comparativos entre as espécies de madeira com 100% de
H2O sob 2000 W.
Espécie
Massa
inicial (g)
Massa ao fim
da pirólise (g)
Fração de
Carvão (%)
Embaúba
32
2,5
Pinho
53
Ipê
Eucalipto
Taxas de consumo (g/s)
Início de
pirólise
Fim de
pirólise
Início da
incandescência
7
0,06
0,01
0,003
5
10
0,075
0,025
0,005
70
10
15
0,07
0,04
0,01
75
10
8
0,07
0,045
0,01
88
1.0
Saída de voláteis + água
0.8
0.6
m/m0
Ignição
0.4
Queima com chama
Fim da queima com
chama e início da
incandescência
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.1 – Pontos onde ocorrem mudanças dos regimes de queima na curva
de massa normalizada de um cilindro de eucalipto com teor de
80% de H2O.
0.16
0.14
Ignição
-dm/dt (g/s)
0.12
Início de
pirólise
0.10
Fim da
chama
0.08
0.06
0.04
Início da
incandescência
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.2 – Pontos onde ocorrem mudanças dos regimes de queima na curva
de taxa de consumo de um cilindro de eucalipto com teor de 80%
de H2O.
89
1.0
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
0.6
Fim da
chama
Ignição
0.4
Início de
pirólise
Início da
incandescência
0.2
Perfil parabólico
durante a queima
com chama
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.3 – Pontos onde ocorrem mudanças dos regimes de queima na curva
de taxa de consumo percentual instantâneo de um cilindro de
eucalipto com teor de 80% de H2O.
35
Eb30 (0%H2O)
Eb42 (20%H2O)
Eb21 (40%H2O)
Eb53 (60%H2O)
Eb31 (80%H2O)
Eb33 (100%H2O)
30
massa (g)
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.4 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com teores de 0 a
100% de H2O.
90
55
Pn59 (0%H2O)
Pn84 (20%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn64 (60%H2O)
Pn71 (80%H2O)
Pn03 (100%H2O)
50
45
massa (g)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.5 – Evolução de massa de cilindros de pinho com teores de 0 a 100%
de H2O.
70
Ip02 (0%H2O)
Ip73 (20%H2O)
Ip47 (40%H2O)
Ip38 (60%H2O)
Ip34 (80%H2O)
Ip44 (100%H2O)
60
massa (g)
50
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.6 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com teores de 0 a
100% de H2O.
91
80
Ec25 (0%H2O)
Ec30 (20%H2O)
Ec13 (40%H2O)
Ec37 (60%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec29 (100%H2O)
70
massa (g)
60
50
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.7 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com teores de 0 a
100% de H2O.
1.0
Eb30 (0%H2O)
Eb42 (20%H2O)
Eb21 (40%H2O)
Eb53 (60%H2O)
Eb31 (80%H2O)
Eb33 (100%H2O)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.8 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com
teores de 0 a 100% de H2O.
92
1.0
Pn59 (0%H2O)
Pn84 (20%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn64 (60%H2O)
Pn71 (80%H2O)
Pn03 (100%H2O)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.9 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com teores
de 0 a 100% de H2O.
1.0
Ip02 (0%H2O)
Ip43 (20%H2O)
Ip47 (40%H2O)
Ip38 (60%H2O)
Ip34 (80%H2O)
Ip44 (100%H2O)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.10 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com
teores de 0 a 100% de H2O.
93
1.0
Ec25 (0%H2O)
Ec30 (20%H2O)
Ec13 (40%H2O)
Ec37 (60%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec29 (100%H2O)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.11 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com
teores de 0 a 100% de H2O.
0.18
Eb30 (0%H2O)
Eb42 (20%H2O)
Eb21 (40%H2O)
Eb53 (60%H2O)
Eb31 (80%H2O)
Eb33(100%H2O)
0.16
0.14
-dm/dt (g/s)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.12 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com teores
de 0 a 100% de H2O.
94
0.16
Pn59 (0%H2O)
Pn84 (20%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn64 (60%H2O)
Pn71 (80%H2O)
Pn03 (100%H2O)
0.14
-dm/dt (g/s)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.13 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com teores de
0 a 100% de H2O.
0.22
Ip02 (0%H2O)
Ip43 (20%H2O)
Ip47 (40%H2O)
Ip38 (60%H2O)
Ip34 (80%H2O)
Ip44 (100%H2O)
0.20
0.18
-dm/dt (g/s)
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.14 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com
teores de 0 a 100% de H2O.
95
0.18
Ec25 (0%H2O)
Ec30 (20%H2O)
Ec13 (40%H2O)
Ec37 (60%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec29 (100%H2O)
0.16
0.14
-dm/dt (g/s)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.15 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com teores
de 0 a 100% de H2O.
1.4
Eb30 (0%H2O)
Eb42 (20%H2O)
Eb21 (40%H2O)
Eb53 (60%H2O)
Eb31 (80%H2O)
Eb33 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.16 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de embaúba com teores de 0 a 100% de H2O.
96
1.0
Pn59 (0%H2O)
Pn84 (20%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn64 (60%H2O)
Pn71 (80%H2O)
Pn03 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.17 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de pinho com teores de 0 a 100% de H2O.
1.0
Ip02 (0%H2O)
Ip43 (20%H2O)
Ip47 (40%H2O)
Ip38 (60%H2O)
Ip34 (80%H2O)
Ip44 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.18 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de ipê branco com teores de 0 a 100% de H2O.
97
1.0
Ec25 (0%H2O)
Ec30 (20%H2O)
Ec13 (40%H2O)
Ec37 (60%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec29 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.19 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de eucalipto com 0 % H2O.
massa (g)
55
50
Eb30 (0%H2O)
45
Pn59 (0%H2O)
40
Ip02 (0%H2O)
35
Ec25 (0%H2O)
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.20 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 0 % de H2O.
98
massa (g)
55
50
Eb42 (20%H2O)
45
Pn84 (20%H2O)
40
Ip43 (20%H2O)
35
Ec30 (20%H2O)
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.21 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 20 % de H2O.
60
Eb21 (40%H2O)
50
Pn70 (40%H2O)
Ip47 (40%H2O)
massa (g)
40
Ec13 (40%H2O)
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.22 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 40 % de H2O.
99
60
Eb53 (60%H2O)
50
Pn64 (60%H2O)
Ip38 (60%H2O)
massa (g)
40
Ec37 (60%H2O)
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.23 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 60 % de H2O.
80
Eb31 (80%H2O)
massa (g)
70
Pn71 (80%H2O)
60
Ip34 (80%H2O)
50
Ec34 (80%H2O)
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.24 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 80 % de H2O.
100
80
Eb33 (100%H2O)
massa (g)
70
Pn03 (100%H2O)
60
Ip44 (100%H2O)
50
Ec29 (100%H2O)
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.25 – Evolução de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê branco e
eucalipto com 100 % de H2O.
1.0
Eb30 (0%H2O)
Pn59 (0%H2O)
0.8
Ip02 (0%H2O)
Ec25 (0%H2O)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.26 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho,
ipê branco e eucalipto com 0 % de H2O.
101
1.0
Eb42 (20%H2O)
Pn84 (20%H2O)
0.8
Ip43 (20%H2O)
Ec30 (20%H2O)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.27 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho,
ipê branco e eucalipto com 20 % de H2O.
1.0
Eb21 (40%H2O)
Pn70 (40%H2O)
0.8
Ip47 (40%H2O)
Ec13 (40%H2O)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.28 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho,
ipê branco e eucalipto com 40 % de H2O.
102
1.0
Eb53 (60%H2O)
Pn64 (60%H2O)
0.8
Ip38 (60%H2O)
Ec37 (60%H2O)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.29 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho,
ipê branco e eucalipto com 60 % de H2O.
1.0
Eb31 (80%H2O)
Pn71 (80%H2O)
0.8
Ip34 (80%H2O)
Ec34 (80%H2O)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.30 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho,
ipê branco e eucalipto com 80 % de H2O.
103
1.0
Eb33 (100%H2O)
Pn03 (100%H2O)
0.8
Ip44 (100%H2O)
Ec29 (100%H2O)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.31 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba, pinho,
ipê branco e eucalipto com 100 % de H2O.
-dm/dt (g/s)
0.22
0.20
Eb30 (0%H2O)
0.18
Pn59 (0%H2O)
0.16
Ip02 (0%H2O)
0.14
Ec25 (0%H2O)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.32 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 0 % de H2O.
104
-dm/dt (g/s)
0.22
0.20
Eb42 (20%H2O)
0.18
Pn84 (20%H2O)
0.16
Ip43 (20%H2O)
0.14
Ec30 (20%H2O)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.33 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 20 % de H2O.
-dm/dt (g/s)
0.22
0.20
Eb21 (40%H2O)
0.18
Pn70 (40%H2O)
0.16
Ip47 (40%H2O)
0.14
Ec13 (40%H2O)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.34 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 40 % de H2O.
105
-dm/dt (g/s)
0.22
0.20
Eb53 (60%H2O)
0.18
Pn64 (60%H2O)
0.16
Ip38 (60%H2O)
0.14
Ec37 (60%H2O)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.35 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 60 % de H2O.
-dm/dt (g/s)
0.22
0.20
Eb31 (80%H2O)
0.18
Pn71 (80%H2O)
0.16
Ip34 (80%H2O)
0.14
Ec34 (80%H2O)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.36 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 80 % de H2O.
106
-dm/dt (g/s)
0.22
0.20
Eb33 (100%H2O)
0.18
Pn03 (100%H2O)
0.16
Ip44 (100%H2O)
0.14
Ec29 (100%H2O)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.37 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba, pinho, ipê
branco e eucalipto com 100 % de H2O.
1.4
Eb30 (0%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.2
Pn59 (0%H2O)
Ip02 (0%H2O)
1.0
Ec25 (0%H2O)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.38 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 0 % de H2O.
107
1.4
Eb42 (20%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.2
Pn84 (20%H2O)
Ip43 (20%H2O)
1.0
Ec30 (20%H2O)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.39 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 20 % de H2O.
1.4
Eb21 (40%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.2
Pn70 (40%H2O)
Ip47 (40%H2O)
1.0
Ec13 (40%H2O)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.40 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 40 % de H2O.
108
1.4
Eb53 (60%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.2
Pn64 (60%H2O)
Ip38 (60%H2O)
1.0
Ec37 (60%H2O)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.41 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 60 % de H2O.
1.4
Eb31 (80%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.2
Pn71 (80%H2O)
Ip34 (80%H2O)
1.0
Ec34 (80%H2O)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.42 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 80 % de H2O.
109
1.4
Eb33 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.2
Pn03 (100%H2O)
Ip44 (100%H2O)
1.0
Ec29 (100%H2O)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 3.43 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros
de embaúba, pinho, ipê branco e eucalipto com 100 % de H2O.
3.2 Tempos Característicos
As Figuras 3.41, 3.42, 3.43 e 3.44 mostram os tempos de auto-ignição e de fim
de pirólise (com ou sem chama) de cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e
eucalipto, respectivamente, para teores de umidade variando de 0 a 100 %, em
base seca.
Observa-se que os tempos de auto-ignição e de fim de pirólise são
grandemente influenciados pelo teor de umidade, enquanto os tempos de
pirólise (= tempo de fim de pirólise menos o tempo de auto-ignição quando há
ignição) são afetados em menor escala pelo teor de umidade. A dispersão dos
tempos característicos é pequena para amostras secas ou com teor baixo de
umidade enquanto as amostras mais úmidas apresentam grande dispersão de
tempos.
110
Os tempos de fim de pirólise ou de extinção da chama aumentam
significativamente com o teor de água. Conforme já mencionado anteriormente
as amostras muito úmidas, com teores acima de 40 %, em geral não
apresentam auto-ignição, com exceção das amostras de eucalipto. As
amostras de eucalipto apresentam os maiores tempos de ignição e de fim de
pirólise, com um crescimento quase linear dos tempos de fim de pirólise com o
teor de umidade.
A dispersão dos tempos de auto-ignição e de fim de chama é pequena para
amostras secas ou com teor baixo de umidade enquanto as amostras mais
úmidas apresentam grande dispersão de tempos.
Algumas amostras, especialmente de ipê branco, ignitaram com teores maiores
de umidade, porém o período com chama foi bastante curto, não afetando de
forma significativas as curvas de taxa de consumo.
Deve-se notar que os resultados apresentados não indicam que amostras de
uma dada espécie deixarão de ignitar sempre acima de um dado teor de
umidade. Deve-se ter em conta que podem ocorrer variações de densidade e
de composição significativas entre madeiras de uma mesma espécie,
dependendo da idade da árvore, do diâmetro do tronco, do solo e de variantes
genéticas.
111
1400
tig
tp
1200
tempo [s]
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
teor de umidade, base seca (%)
80
100
Figura 3.44 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Pinho.
1400
tig
tp
1200
tempo [s]
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
teor de umidade, base seca (%)
80
100
Figura 3.45 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Embaúba.
112
1400
tig
tp
1200
tempo (s)
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
80
teor de umidade, base seca (%)
100
Figura 3.46 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Ipê Branco.
1400
tig
tp
1200
tempo [s]
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
teor de umidade, base seca (%)
80
100
Figura 3.47 – Tempos de auto-ignição e de fim de pirólise (com ou sem chama)
de cilindros de Eucalipto.
113
114
CAPÍTULO 4
EMISSÕES DE GASES E TEMPERATURAS DE EXAUSTÃO DURANTE A
QUEIMA DE AMOSTRAS CILÍNDRICAS
Neste Capítulo são apresentados os dados de emissões de CO, CO2 e NO,
bem como as temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
madeira (3 cm de diâmetro x 10 cm de altura) com teores de umidade de 0, 20,
40, 60, 80 e 100 % em base seca, dissipando-se 2000 W no calorímetro
cilíndrico.
4.1 Emissões de CO, CO2 e NO e Temperaturas de Exaustão
Nas Figuras que se seguem são apresentadas as emissões de CO, CO2 e NO
dos corpos de prova ao longo do tempo para os quatro tipos de madeiras
estudadas, assim como temperaturas dos gases de exaustão ao longo do
tempo.
Como indicado no capítulo anterior seis níveis percentuais de H2O são
considerados para cada tipo de madeira: 0, 20, 40, 60, 80 e 100% de H2O em
base seca.
As Figuras 4.1, 4.2, 4.3 e 4.4 apresentam as emissões de CO2 de cilindros de
pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 0% de
H2O.
As Figuras 4.5, 4.6, 4.7 e 4.8 apresentam as emissões de CO de cilindros de
pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 0% de
H2O.
115
As Figuras 4.9, 4.10, 4.11 e 4.12 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 0% de
H2O.
As Figuras 4.10, 4.11, 4.12 e 4.13 apresentam as temperaturas de exaustão
durante a queima de cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto,
respectivamente, contendo 0% de H2O.
As Figuras 4.17, 4.18, 4.19 e 4.20 apresentam as emissões de CO2 de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 20% de
H2O.
As Figuras 4.21, 4.22, 4.23 e 4.24 apresentam as emissões de CO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 20% de
H2O.
As Figuras 4.25, 4.26, 4.27 e 4.28 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 20% de
H2O.
As Figuras 4.29, 4.30, 4.31 e 4.32 apresentam as temperaturas de exaustão
durante a queima de cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto,
respectivamente, contendo 20% de H2O.
As Figuras 4.33, 4.34, 4.35 e 4.36 apresentam as emissões de CO2 de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 40% de
H2O.
As Figuras 4.37, 4.38, 4.39 e 4.40 apresentam as emissões de CO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 40% de
H2O.
116
As Figuras 4.41, 4.42, 4.43 e 4.44 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 40% de
H2O.
As Figuras 4.45, 4.46, 4.47 e 4.48 apresentam as temperaturas de exaustão
durante a queima de cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto,
respectivamente, contendo 40% de H2O.
As Figuras 4.49, 4.50, 4.51 e 4.52 apresentam as emissões de CO2 de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 60% de
H2O.
As Figuras 4.53, 4.54, 4.55 e 4.56 apresentam as emissões de CO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 60% de
H2O.
As Figuras 4.57, 4.58, 4.59 e 4.60 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 60% de
H2O.
As Figuras 4.61, 4.62, 4.63 e 4.64 apresentam as temperaturas de exaustão
durante a queima de cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto,
respectivamente, contendo 60% de H2O.
As Figuras 4.65, 4.66, 4.67 e 4.68 apresentam as emissões de CO2 de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 80% de
H2O.
As Figuras 4.69, 4.70, 4.71 e 4.72 apresentam as emissões de CO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 80% de
H2O.
117
As Figuras 4.73, 4.74, 4.75 e 4.76 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 80% de
H2O.
As Figuras 4.77, 4.78, 4.79 e 4.80 apresentam as temperaturas de exaustão
durante a queima de cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto,
respectivamente, contendo 80% de H2O.
As Figuras 4.81, 4.82, 4.83 e 4.84 apresentam as emissões de CO2 de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 100%
de H2O.
As Figuras 4.85, 4.86, 4.87 e 4.88 apresentam as emissões de CO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 100%
de H2O.
As Figuras 4.89, 4.90, 4.91 e 4.92 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto, respectivamente, contendo 100%
de H2O.
Finalmente, as Figuras 4.93, 4.94, 4.95 e 4.96 apresentam as temperaturas de
exaustão durante a queima de cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e
eucalipto, respectivamente, contendo 100% de H2O.
Observa-se que durante o período com chamas ocorre a formação de CO2 e de
CO.
As amostras que não sofrem ignição não apresentam formação total
significativa de CO2, embora possam apresentar picos durante chamas
residuais curtas.
As Tabelas 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5 e 4.6 apresentam os valores de pico de
formação de CO2, CO e de NO, bem como de temperaturas máximas de
exaustão para as diferentes espécies de madeira.
118
As concentrações de CO atingem picos no momento da ignição e apresentam
um crescimento no fim da queima com chama e depois se mantêm em
patamares aproximadamente constantes que caem ao longo do tempo até o
consumo total do carvão.
Para
a
elaboração
dessas
curvas
de
emissões
foram
escolhidas
aleatoriamente duas amostras, e em alguns casos três amostras, para a coleta
dos dados durante os ensaios de evolução de massa
Nota-se que quando o momento de extinção da chama vai se aproximando
ocorre um aumento súbito do comprimento (altura) da chama, provavelmente
porque todo o cilindro de madeira atingiu uma temperatura elevada e também
devido ao alargamento dos poros da madeira.
As temperaturas de exaustão apresentam um perfil similar aos perfis das
curvas de taxa de consumo de massa, conforme se poderia esperar, pois
quanto maior a quantidade de combustível maior a taxa de calor liberado e em
conseqüência maiores são as temperaturas alcançadas.
Com o aumento do teor de umidade, as amostras de pinho, ipê branco e
eucalipto apresentam crescimento nas concentrações de CO na forma de
patamares bem definidos. Isso pode ser devido à liberação gradual de água
nos anéis e fibras da madeira em função do aumento da temperatura interna do
cilindro, fazendo com que se tenha um aumento gradual de sua pressão
interna, interferindo na liberação e formação do CO.
Nota-se que os picos de NO acompanham os picos de CO2, ou seja, ocorrem
maiores
concentrações
de
NO
em
amostras
que
sofrem
ignição.
Provavelmente esse NO é formado através do mecanismo de NO imediato
(“NO prompt”), o qual tem a característica de se formar logo após a frente de
chama, sendo sua formação resultante da presença do radical CH.
119
A presença de radical CH favorece a formação de NO imediato para as
amostras de ipê branco, fato este que será confirmado a seguir no Capítulo 8
através das emissões espectrais de radical CH das amostras de ipê branco.
No Apêndice B são apresentadas as curvas de evolução das concentrações de
O2 que podem ser úteis na estimativa do calor liberado e na estimativa do
tempo e do instante em que se inicia a queima com chama das amostras que
sofreram ignição. O tempo de queima com chama pode ser estimado pelo
intervalo durante o qual a concentração de O2 cai do valor ambiente (21%) e
retorna novamente a este valor. O calor liberado pode ser calculado a partir da
quantidade de O2 consumida (dada pelo valor do ponto em questão menos a
concentração ambiente,de 21%), da fórmula molecular média do combustível e
das leituras de CO e CO2.
O calor liberado pode também ser calculado a partir dos dados de
temperaturas de exaustão, tendo-se em mente que a temperatura dos gases
sem a queima da amostra é aquele verificada no início no experimento.
Notou-se que o consumo de oxigênio diminui com o aumento da umidade,
provavelmente devido ao fato de ocorrerem períodos menores de queima com
chama ou simplesmente não ocorrer chama. Também, a água presente na
amostra diminui a fração dos voláteis combustíveis na mistura que alimenta a
chama, diminuindo assim sua intensidade.
Também ocorre um maior consumo de oxigênio com o aumento da densidade
das madeiras estudadas, o que é razoável, pois há maior disponibilidade de
combustível a ser queimado.
120
Tabela 4.1 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para cilindros de madeira com 0 % H2O em base seca.
Picos de
CO2
(ppm)
Picos de
CO
(ppm)
Picos de
NO
(ppm)
Texaustão
máxima
(oC)
Pinho
3000
120
7
103
Embaúba
3000
220
7
112
Ipê branco
3000
200
6
105
Eucalipto
5000
105
6
110
Espécie
Tabela 4.2 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para cilindros de madeira com 20 % H2O em base seca.
Picos de
CO2
(ppm)
Picos de
CO
(ppm)
Picos de
NO
(ppm)
Texaustão
máxima
(oC)
Pinho
2000
70
0
96
Embaúba
3000
440
2
107
Ipê branco
1000
270
6
105
Eucalipto
3000
103
6
100
Espécie
Tabela 4.3 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para cilindros de madeira com 40 % H2O em base seca.
Picos de
CO2
(ppm)
Picos de
CO
(ppm)
Picos de
NO
(ppm)
Texaustão
máxima
(oC)
Pinho
1000
270
2
87
Embaúba
1000
110
4
93
Ipê branco
1000
330
7
98
Eucalipto
2000
105
1
93
Espécie
121
Tabela 4.4 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para cilindros de madeira com 60 % H2O em base seca.
Picos de
CO2
(ppm)
Picos de
CO
(ppm)
Picos de
NO
(ppm)
Texaustão
máxima
(oC)
0
195
5
82
Embaúba
1000
175
1
83
Ipê branco
2000
300
6
97
Eucalipto
2000
237
1
95
Espécie
Pinho
Tabela 4.5 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para cilindros de madeira com 80 % H2O em base seca.
Picos de
CO2
(ppm)
Picos de
CO
(ppm)
Picos de
NO
(ppm)
Texaustão
máxima
(oC)
Pinho
0
210
0
78
Embaúba
0
170
0
87
Ipê branco
1000
255
8
97
Eucalipto
2000
200
0
110
Espécie
Tabela 4.6 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para cilindros de madeira com 100 % H2O em base seca.
Picos de
CO2
(ppm)
Picos de
CO
(ppm)
Picos de
NO
(ppm)
Texaustão
máxima
(oC)
Pinho
0
300
0
75
Embaúba
0
140
3
92
Ipê branco
1000
270
8
100
Eucalipto
1000
210
4
103
Espécie
122
3500
CO2 (Pn59-0%H2O)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Pn76-0%H2O)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.1 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 0 % H2O.
concentração (ppm)
5500
5000
CO2 (Eb43-0%H2O)
4500
CO2 (Eb19-0%H2O)
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.2 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 0 % H2O.
123
3500
CO2 (Ip46-0%H2O)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Ip06-0%H2O)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.3 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 0 % H2O.
5500
CO2 (Ec21-0%H2O)
CO2 (Ec25-0%H2O)
CO2 (Ec28-0%H2O)
5000
concentração (ppm)
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.4 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.
124
150
CO (Pn59-0%H20)
concentração (ppm)
120
CO (Pn76-0%H20)
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.5 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 0 % H2O.
240
220
CO (Eb43-0%H20)
concentração (ppm)
200
CO (Eb19-0%H20)
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.6 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 0 % H2O.
125
concentração (ppm)
220
200
CO (Ip46-0%H20)
180
CO (Ip06-0%H20)
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.7 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 0 % H2O.
120
CO (Ec21-0%H20)
CO (Ec25-0%H20)
CO (Ec28-0%H20)
concentração (ppm)
105
90
75
60
45
30
15
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.8 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.
126
10
NO (Pn59-0%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Pn76-0%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.9 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 0 % H2O.
10
NO (Eb43-0%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Eb19-0%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.10 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 0 % H2O.
127
10
NO (Ip46-0%H2O)
NO (Ip06-0%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.11 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 0 % H2O.
10
NO (Ec21-0%H2O)
NO (Ec25-0%H2O)
NO (Ec28-0%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.12 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.
128
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn59-0%H2O)
100
Tex (Pn76-0%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.13 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 0 % H2O.
115
Tex (Eb43-0%H2O)
Tex (Eb19-0%H2O)
110
temperatura (ºC)
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.14 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 0 % H2O.
129
110
Tex (Ip46-0%H2O)
105
Tex (Ip06-0%H2O)
temperatura (ºC)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.15 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 0 % H2O.
110
Tex (Ec21-0%H2O)
105
Tex (Ec25-0%H2O)
temperatura (ºC)
100
Tex (Ec28-0%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.16 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 0 % H2O.
130
3500
CO2 (Pn73-20%H2O)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Pn23-20%H2O)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.17 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 20 % H2O.
concentração (ppm)
5500
5000
CO2 (Eb13-20%H2O)
4500
CO2 (Eb42-20%H2O)
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.18 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 20 % H2O.
131
2000
concentração (ppm)
CO2 (Ip30-20%H2O)
CO2 (Ip33-20%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.19 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 20 % H2O.
3500
CO2 (Ec30-20%H2O)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Ec09-20%H2O)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.20 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.
132
150
CO (Pn73-20%H20)
concentração (ppm)
120
CO (Pn23-20%H20)
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.21 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 20 % H2O.
480
440
CO (Eb13-20%H20)
concentração (ppm)
400
CO (Eb42-20%H20)
360
320
280
240
200
160
120
80
40
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.22 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 20 % H2O.
133
concentração (ppm)
270
240
CO (Ip30-20%H20)
210
CO (Ip33-20%H20)
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.23 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 20 % H2O.
concentração (ppm)
120
105
CO (Ec30-20%H20)
90
CO (Ec09-20%H20)
75
60
45
30
15
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.24 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.
134
10
NO (Pn73-20%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Pn23-20%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.25 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 20 % H2O.
10
NO (Eb13-20%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Eb42-20%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.26 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 20 % H2O.
135
10
NO (Ip30-20%H2O)
NO (Ip33-20%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.27 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 20 % H2O.
10
NO (Ec30-20%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Ec09-20%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.28 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.
136
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn73-20%H2O)
100
Tex (Pn23-20%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.29 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 20 % H2O.
115
110
temperatura (ºC)
105
100
Tex (Eb13-20%H2O)
Tex (Eb42-20%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.30 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 20 % H2O.
137
110
Tex (Ip30-20%H2O)
105
Tex (Ip33-20%H2O)
temperatura (ºC)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.31 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 20 % H2O.
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Ec30-20%H2O)
100
Tex (Ec09-20%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.32 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 20 % H2O.
138
3500
CO2 (Pn61-40%H2O)
CO2 (Pn62-40%H2O)
CO2 (Pn70-40%H2O)
concentração (ppm)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.33 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 40 % H2O.
2000
concentração (ppm)
CO2 (Eb02-40%H2O)
CO2 (Eb46-40%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.34 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 40 % H2O.
139
2000
concentração (ppm)
CO2 (Ip29-40%H2O)
CO2 (Ip25-40%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.35 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 40 % H2O.
2500
CO2 (Ec13-40%H2O)
concentração (ppm)
2000
CO2 (Ec27-40%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.36 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.
140
270
CO (Pn61-40%H20)
CO (Pn62-40%H20)
CO (Pn70-40%H20)
240
concentração (ppm)
210
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.37 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 40 % H2O.
120
CO (Eb02-40%H20)
concentração (ppm)
100
CO (Eb46-40%H20)
80
60
40
20
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.38 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 40 % H2O.
141
360
330
CO (Ip29-40%H20)
concentração (ppm)
300
CO (Ip25-40%H20)
270
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.39 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 40 % H2O.
concentração (ppm)
120
105
CO (Ec13-40%H20)
90
CO (Ec27-40%H20)
75
60
45
30
15
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.40 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.
142
10
NO (Pn61-40%H2O)
NO (Pn62-40%H2O)
NO (Pn70-40%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.41 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 40 % H2O.
10
NO (Eb02-40%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Eb46-40%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.42 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 40 % H2O.
143
10
NO (Ip29-40%H2O)
NO (Ip25-40%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.43 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 40 % H2O.
10
NO (Ec13-40%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Ec27-40%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.44 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.
144
110
Tex (Pn61-40%H2O)
105
Tex (Pn62-40%H2O)
temperatura (ºC)
100
Tex (Pn70-40%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.45 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 40 % H2O.
115
110
temperatura (ºC)
105
100
Tex (Eb02-40%H2O)
Tex (Eb46-40%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.46 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 40 % H2O.
145
110
Tex (Ip29-40%H2O)
105
Tex (Ip25-40%H2O)
temperatura (ºC)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.47 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 40 % H2O.
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Ec13-40%H2O)
100
Tex (Ec27-40%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.48 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 40 % H2O.
146
3500
CO2 (Pn64-60%H2O)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Pn75-60%H2O)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo [s]
1200
1400
1600
Figura 4.49 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 60% H2O.
2000
concentração (ppm)
CO2 (Eb01-60%H2O)
CO2 (Eb49-60%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.50 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 60% H2O.
147
2500
CO2 (Ip28-60%H2O)
concentração (ppm)
2000
CO2 (Ip31-60%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.51 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 60% H2O.
2500
CO2 (Ec23-60%H2O)
CO2 (Ec10-60%H2O)
CO2 (Ec36-60%H2O)
concentração (ppm)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.52 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 60% H2O.
148
240
CO (Pn64-60%H20)
concentração (ppm)
210
CO (Pn75-60%H20)
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo [s]
1200
1400
1600
Figura 4.53 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 60% H2O.
concentração (ppm)
200
180
CO (Eb01-60%H20)
160
CO (Eb49-60%H20)
140
120
100
80
60
40
20
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.54 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 60% H2O.
149
concentração (ppm)
330
300
CO (Ip28-60%H20)
270
CO (Ip31-60%H20)
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.55 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 60% H2O.
250
CO (Ec23-60%H20)
CO (Ec10-60%H20)
CO (Ec36-60%H20)
225
concentração (ppm)
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.56 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 60% H2O.
150
10
NO (Pn64-60%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Pn75-60%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo [s]
1200
1400
1600
Figura 4.57 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 60% H2O.
3
NO (Eb01-60%H2O)
concentração (ppm)
NO (Eb49-60%H2O)
2
1
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.58 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 60% H2O.
151
10
NO (Ip28-60%H2O)
NO (Ip31-60%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.59 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 60% H2O.
10
NO (Ec23-60%H2O)
NO (Ec10-60%H2O)
NO (Ec36-60%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.60 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 60% H2O.
152
110
105
Tex (Pn64-60%H2O)
temperatura (ºC)
100
Tex (Pn75-60%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.61 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 60% H2O.
115
Tex (Eb01-60%H2O)
Tex (Eb49-60%H2O)
110
temperatura (ºC)
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.62 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 60% H2O.
153
110
Tex (Ip28-60%H2O)
105
Tex (Ip31-60%H2O)
temperatura (ºC)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.63 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 60% H2O.
110
Tex (Ec23-60%H2O)
105
Tex (Ec10-60%H2O)
temperatura (ºC)
100
Tex (Ec36-60%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.64 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 60% H2O.
154
3500
CO2 (Pn07-80%H2O)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Pn19-80%H2O)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.65 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 80% H2O.
2000
concentração (ppm)
CO2 (Eb31-80%H2O)
CO2 (Eb34-80%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.66 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 80% H2O.
155
2500
CO2 (Ip40-80%H2O)
concentração (ppm)
2000
CO2 (Ip37-80%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.67 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 80% H2O.
2500
CO2 (Ec34-80%H2O)
CO2 (Ec33-80%H2O)
CO2 (Ec05-80%H2O)
concentração (ppm)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.68 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 80% H2O.
156
240
concentração (ppm)
210
180
150
120
90
60
CO(Pn07-80%H20)
30
CO(Pn19-80%H20)
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.69 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 80% H2O.
concentração (ppm)
200
180
CO (Eb31-80%H20)
160
CO (Eb34-80%H20)
140
120
100
80
60
40
20
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.70 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 80% H2O.
157
concentração (ppm)
330
300
CO (Ip40-80%H20)
270
CO (Ip37-80%H20)
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.71 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 80% H2O.
250
CO (Ec34-80%H20)
CO (Ec33-80%H20)
CO (Ec05-80%H20)
225
concentração (ppm)
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.72 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 80% H2O.
158
10
NO (Pn07-80%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Pn19-80%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.73 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 80% H2O.
3
NO (Eb31-80%H2O)
concentração (ppm)
NO (Eb34-80%H2O)
2
1
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.74 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 80% H2O.
159
10
NO (Ip40-80%H2O)
NO (Ip37-80%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.75 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 80% H2O.
10
NO (Ec34-80%H2O)
NO (Ec33-80%H2O)
NO (Ec05-80%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.76 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 80% H2O.
160
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn07-80%H2O)
100
Tex (Pn19-80%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.77 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 80% H2O.
115
Tex (Eb31-80%H2O)
Tex (Eb34-80%H2O)
110
temperatura (ºC)
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.78 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 80% H2O.
161
110
Tex (Ip40-80%H2O)
105
Tex (Ip37-80%H2O)
temperatura (ºC)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.79 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 80% H2O.
110
Tex (Ec34-80%H2O)
105
Tex (Ec33-80%H2O)
temperatura (ºC)
100
Tex (Ec05-80%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.80 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 80% H2O.
162
3500
CO2 (Pn68-100%H2O)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Pn06-100%H2O)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo [s]
1200
1400
1600
Figura 4.81 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 100 % H2O.
concentração (ppm)
2000
CO2 (Eb16-100%H2O)
CO2 (Eb33-100%H2O)
CO2 (Eb54-100%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.82 – Emissões de CO2 de cilindros de embaúba com 100% H2O.
163
2500
CO2 (Ip27-100%H2O)
concentração (ppm)
2000
CO2 (Ip45-100%H2O)
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.83 – Emissões de CO2 de cilindros de ipê branco com 100% H2O.
2500
CO2 (Ec34-80%H2O)
CO2 (Ec33-80%H2O)
CO2 (Ec05-80%H2O)
concentração (ppm)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.84 – Emissões de CO2 de cilindros de eucalipto com 100% H2O.
164
concentração (ppm)
330
300
CO(Pn68-100%H20)
270
CO(Pn06-100%H20)
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo [s]
1200
1400
1600
Figura 4.85 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 100% H2O.
160
CO (Eb16-100%H20)
CO (Eb33-100%H20)
CO (Eb54-100%H20)
concentração (ppm)
140
120
100
80
60
40
20
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.86 – Emissões de CO de cilindros de embaúba com 100% H2O.
165
330
CO (Ip27-100%H20)
CO (Ip45-100%H20)
300
concentração (ppm)
270
240
210
180
150
120
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.87 – Emissões de CO de cilindros de ipê branco com 100% H2O.
250
CO (Ec03-100%H20)
CO (Ec29-100%H20)
CO (Ec06-100%H20)
225
concentração (ppm)
200
175
150
125
100
75
50
25
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.88 – Emissões de CO de cilindros de eucalipto com 100% H2O.
166
10
NO (Pn68-100%H2O)
concentração (ppm)
8
NO (Pn06-100%H2O)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo [s]
1200
1400
1600
Figura 4.89 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 100% H2O.
6
NO (Eb16-100%H2O)
NO (Eb33-100%H2O)
NO (Eb54-100%H2O)
concentração (ppm)
5
4
3
2
1
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.90 – Emissões de NO de cilindros de embaúba com 100% H2O.
167
10
NO (Ip27-100%H2O)
NO (Ip45-100%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.91 – Emissões de NO de cilindros de ipê branco com 100% H2O.
10
NO (Ec34-80%H2O)
NO (Ec33-80%H2O)
NO (Ec05-80%H2O)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.92 – Emissões de NO de cilindros de eucalipto com 100% H2O.
168
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn68-100%H2O)
100
Tex (Pn06-100%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.93 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 100% H2O.
115
Tex (Eb16-100%H2O)
Tex (Eb33-100%H2O)
Tex (Eb54-100%H2O)
110
temperatura (ºC)
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.94 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
embaúba com 100% H2O.
169
110
Tex (Ip27-100%H2O)
105
Tex (Ip45-100%H2O)
temperatura (ºC)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.95 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de ipê
branco com 100% H2O.
110
Tex (Ec34-80%H2O)
105
Tex (Ec33-80%H2O)
temperatura (ºC)
100
Tex (Ec05-80%H2O)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 4.96 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
eucalipto com 100% H2O.
170
CAPÍTULO 5
EFEITOS DOS DIÂMETROS E DAS POTÊNCIAS DE AQUECIMENTO
SOBRE A QUEIMA DE CILINDROS DE MADEIRA
Neste Capítulo são apresentados os dados obtidos de evolução de massas,
massas normalizadas, taxas instantâneas de consumo de massa, tempos de
auto-ignição e tempos de fim de pirólise ou fim de chama para cilindros secos
de madeira (pinho) com diferentes diâmetros (15, 20, 25 e 30 mm, com 100
mm de altura e submetidos a uma potência de aquecimento de 2000W) e para
cilindros secos de pinho de 30 mm de diâmetro e 100 mm de altura submetidos
a diferentes potências de aquecimento (1250, 1500, 1750 e 2000 W).
5.1 Evolução de Massas e Taxas de Consumo
Nas Figuras que se seguem são apresentadas as variações de massa dos
corpos de prova ao longo do tempo para amostras de pinho (Pinus elliot),
assim como as variações de massas normalizadas ao longo do tempo, as taxas
de consumo de massa e as taxas de consumo percentual instantâneo de
massa.
Neste capítulo são considerados quatro valores de diâmetro (15, 20, 25 e 30
mm) e quatro níveis de potência de aquecimento (1250, 1500, 1750 e 2000 W).
As Figuras 5.1, 5.2, 5.3 e 5.4 apresentam as evoluções de massa, as massas
normalizadas, as taxas de consumo de massa e as taxas de consumo
percentual instantâneo de massa de cilindros de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm
de diâmetro, respectivamente, sob aquecimento de 2000 W.
As Figuras 5.5, 5.6, 5.7 e 5.8 apresentam as evoluções de massa, as massas
normalizadas, as taxas de consumo de massa e as taxas de consumo
171
percentual instantâneo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro, aquecidos sob as potências de 1250, 1500, 1750 e 2000 W,
respectivamente.
Para a obtenção das curvas citadas anteriormente (Figuras 5.1 a 5.8) foi
escolhida uma amostra com comportamento médio entre aquelas que
compõem cada grupo de 4 amostras para cada diâmetro e entre aquelas que
compõem cada grupo de 3 amostras para cada potência de aquecimento. Feita
esta escolha foram traçadas as curvas para se analisar a diversificação de
comportamento entre diâmetros e potências.
No Apêndice C se encontram todas as curvas para cada diâmetro e potência,
ou seja, 4 amostras para cada diâmetro e 3 amostras para cada potência. A
partir destas curvas pode-se verificar qual amostra foi escolhida como sendo
representativa do diâmetro ou da potência em questão.
As mesmas observações feitas no Capítulo 3 referentes aos pontos de
mudança de curvatura podem ser aqui feitas. Os pontos de mudança de
curvatura nas curvas de evolução de massa indicam os momentos da autoignição e de extinção da chama, ou caso não haja ignição, os pontos de início e
de fim da pirólise. Após a extinção da chama ou o fim da pirólise, quando não
houver chama, ocorre o processo de incandescência. Os pontos de autoignição e de extinção da chama são identificados mais claramente observandose os picos existentes nas curvas de taxa de consumo e de taxa de consumo
percentual instantâneo. Quando não ocorre a auto-ignição estas curvas não
apresentam picos, porém o ponto de início de pirólise pode ser identificado pelo
fim do aumento inicial das taxas de consumo e o ponto de fim de pirólise pode
ser identificado pelo início da região de taxa de consumo relativamente baixa e
constante indicativa do processo de incandescência. Na região entre a ignição
e a extinção da chama as curvas de taxa de consumo tomam um perfil
aproximadamente parabólico, conforme já observado no Capítulo 3.
172
Observa-se que as curvas de evolução de massas das amostras apresentam
dispersão pequena, que não aumenta com o aumento do diâmetro ou da
potência, visto que se trata de amostras secas. As curvas de massa
normalizada obedecem também a essa tendência, porém numa escala bem
menor. As curvas de taxa de consumo e de consumo percentual instantâneo
apresentam uma maior dispersão. Verifica-se que o aumento do diâmetro ou
de potência aumentam as taxas de consumo (taxas de liberação de voláteis).
As massas durante a fase de incandescência aumentam com o diâmetro e
diminuem com o aumento da potência irradiada.
As curvas de taxa de consumo percentual instantâneo apresentam fortes
oscilações no caso de amostras com massa final muito pequena, durante a
incandescência, devido à flutuações nas medidas pela balança de precisão. A
partir dos dados de evolução de massa, pode ser feita uma interpolação
polinomial e depois obtido um perfil aproximado sem as oscilações para esta
fase.
As Tabela 5.1 e 5.2 mostram valores médios observados nas amostras das
diferentes diâmetros e potências. São apresentadas as massas iniciais, as
massas no fim da pirólise e a percentagem de carvão formado nas amostras e
também as taxas de consumo durante a pirólise.
Como se pode ver nas Tabelas 5.1 e 5.2 a fração de carvão formado entre os
diferentes diâmetros e potências aumenta com o crescimento do diâmetro (de
17 para 20%) e diminui com o crescimento da potência (de 30 paraa 20%).
Aumentando-se o diâmetro é razoável que se tenha uma maior quantidade de
carvão formada, visto que se tem mais material a ser pirolizado. O aumento da
potência aumenta taxa de pirólise da amostra, resultando em menor
quantidade de carvão formada.
173
Tabela 5.1 – Dados comparativos entre amostras de diferentes diâmetros para
a potência de 2000 W.
Diâmetro
(mm)
Massa
inicial
(g)
Massa ao
fim da
pirólise
(g)
Fração
de
carvão
(%)
Taxas de consumo (g/s)
Início de Fim de Início da
pirólise
pirólise incandes
-cência
0,10
0,06
0,005
0,13
0,07
0,005
15
20
9
15
1,6
3,2
17
20
25
25
5,3
20
0,16
0,07
0,005
30
27,5
5,8
20
0,16
0,05
0,005
Tabela 5.2 – Dados comparativos entre diferentes potências para o diâmetro de
30 mm.
Potência
(W)
Massa
inicial
(g)
Massa ao
fim da
pirólise
(g)
Fração
de
carvão
(%)
Taxas de consumo (g/s)
Início de Fim de Início da
pirólise
pirólise incandes
-cência
0,025
0,04
0,005
1250
25
7,5
30
1500
25
6,3
25
0,035
0,05
0,005
1750
25
6
23
0,05
0,06
0,005
2000
25
5
20
0,16
0,05
0,005
As taxas de consumo durante a pirólise são bem maiores para as amostras que
sofrem ignição, com picos de 0,16 g/s nas amostras aquecidas a 2000 W. As
amostras aquecidas sob as potências menores não ignitaram apresentando
taxas de consumo bem menores durante a pirólise, de 0,025 a 0,06 g/s. O
aumento da potência, para amostras que permanecem somente em pirólise,
sem ignição, promove um aumento praticamente linear da taxa de consumo,
como pode ser visto nas Tabelas 5.1 e 5.2.
O aumento do diâmetro promove o aumento de todas as variáveis da tabela
(massa ao fim da pirólise, fração de carvão e taxas de consumo). O aumento
da potência promove redução das variáveis, com exceção à taxa de consumo,
que é aumentada.
174
30
Pn58 (15mm)
Pn39 (20mm)
Pn56 (25mm)
Pn72 (30mm)
25
massa (g)
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.1 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm
de diâmetro.
1.0
Pn58 (15mm)
Pn39 (20mm)
Pn56 (25mm)
Pn72 (30mm)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.2 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 15, 20,
25 e 30 mm de diâmetro.
175
0.18
Pn58 (15mm)
-dm/dt (g/s)
0.16
Pn39 (20mm)
0.14
Pn56 (25mm)
0.12
Pn72 (30mm)
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.3 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 15, 20, 25 e
30 mm de diâmetro.
2.0
Pn58 (15mm)
Pn39 (20mm)
Pn56 (25mm)
Pn72 (30mm)
1.8
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.4 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 15 mm de diâmetro.
176
25
Pn103 (1250 W)
Pn86 (1500 W)
Pn98 (1750 W)
Pn101 (2000 W)
massa (g)
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.5 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro
e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W de potência de
aquecimento.
1.0
Pn103 (1250 W)
Pn86 (1500 W)
Pn98 (1750 W)
Pn101 (2000 W)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.6 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm
de diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W de
potência de aquecimento.
177
0.18
Pn103 (1250 W)
-dm/dt (g/s)
0.16
Pn86 (1500 W)
0.14
Pn98 (1750 W)
0.12
Pn101 (2000 W)
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.7 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W de potência
de aquecimento.
1.0
Pn103 (1250 W)
Pn86 (1500 W)
Pn98 (1750 W)
Pn101 (2000 W)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.8 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750
e 2000 W de potência de aquecimento.
178
5.2 Emissões de CO, CO2 e NO e Temperaturas de Exaustão
As Figuras 5.9, 5.10, 5.11 e 5.12 apresentam as emissões de CO2 de cilindros
de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm de diâmetro, respectivamente, sob
aquecimento de 2000 W.
As Figuras 5.13, 5.14, 5.15 e 5.16 apresentam as emissões de CO de cilindros
de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm de diâmetro, respectivamente, sob
aquecimento de 2000 W.
As Figuras 5.17, 5.18, 5.19 e 5.20 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm de diâmetro, respectivamente, sob
aquecimento de 2000 W.
As Figuras 5.21, 5.22, 5.23 e 5.24 apresentam as temperaturas de exaustão
durante a queima de cilindros de pinho com 15, 20, 25 e 30 mm de diâmetro,
respectivamente, sob aquecimento de 2000 W.
As Figuras 5.25, 5.26, 5.27 e 5.28 apresentam as emissões de CO2 de cilindros
de pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W
de potência de aquecimento, respectivamente.
As Figuras 5.29, 5.30, 5.31 e 5.32 apresentam as emissões de CO de cilindros
de pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W
de potência de aquecimento, respectivamente.
As Figuras 5.33, 5.34, 5.35 e 5.36 apresentam as emissões de NO de cilindros
de pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W
de potência de aquecimento, respectivamente.
Finalmente, as Figuras 5.37, 5.38, 5.39 e 5.40 apresentam as temperaturas de
exaustão durante a queima de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250, 1500, 1750 e 2000 W de potência de aquecimento,
respectivamente.
179
Para
a
elaboração
dessas
curvas
de
emissões
foram
escolhidas
aleatoriamente duas amostras para a coleta dos dados durante os ensaios de
massa.
Observa-se que durante o período com chamas ocorre a formação de CO2 e de
CO.
As amostras que não sofrem ignição não apresentam formação total
significativa de CO2, embora possam apresentar picos durante chamas
residuais curtas.
As Tabelas 5.3 e 5.4 apresentam os valores de pico de formação de CO2, CO e
de NO, bem como de temperaturas máximas de exaustão para os diferentes
diâmetros e potências de aquecimento.
As concentrações de CO atingem picos no momento da ignição e apresentam
um crescimento no fim da queima com chama e depois se mantêm em
patamares aproximadamente constantes que caem ao longo do tempo até o
consumo total do carvão. As amostras que não sofrem ignição apresentam um
crescimento na concentração de CO na forma de patamares até atingirem um
máximo, onde termina a pirólise e começa a queima por incandescência.
Quanto maior o nível de potência incidido sobre a amostra maiores são os
picos de CO, os patamares vão deixando de existir e a curva de concentração
de CO vai sendo suavizada, observações estas válidas para as amostras que
não sofrem ignição.
Nota-se que quando o momento de extinção da chama vai se aproximando
ocorre um aumento súbito do comprimento (altura) da chama, provavelmente
porque todo o cilindro de madeira atingiu uma temperatura elevada e também
devido ao alargamento dos poros da madeira.
As temperaturas de exaustão das amostras que sofrem ignição apresentam um
perfil similar aos perfis das curvas de taxa de consumo de massa, conforme se
poderia esperar, pois quanto maior a quantidade de combustível consumido
180
maior a taxa de calor liberado e, em conseqüência, maiores são as
temperaturas alcançadas.
Pode-se observar nas curvas de evolução das concentrações de CO que
independentemente do diâmetro ou da potência aplicada, durante a
incandescência essas concentrações assumem patamares entre 30 e 105 ppm.
Tabela 5.3 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para a queima de cilindros de pinho com diferentes diâmetros e
submetidos à potência de aquecimento de 2000 W.
Picos de
Picos de
Texaustão
Picos de
CO
NO
Diâmetro
CO2
máxima
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(mm)
(oC)
15
2000
65
0
98
20
2000
98
2
104
25
4000
103
6
108
30
3000
123
7
102
Tabela 5.4 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para a queima de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos à diferentes potências de aquecimento.
Picos de
Picos de
Picos de
Texaustão
Potência (W)
CO2
CO
NO
mãxima
(ppm)
(ppm)
(ppm)
(oC)
1250
0
200
0
65,5
1500
0
271
6
69
1750
1000
340
6
73
2000
3000
61
7
101.5
As concentrações de O2 para os ensaios com diferentes diâmetros e diferentes
potências foram também medidas e se encontram no Apêndice B.
Observou-se um consumo máximo de O2 para as amostras com 25 mm de
diâmetro.
181
Observou-se também para as diferentes potências que somente ocorre
consumo de oxigênio significativo para as potências de 1750 e 2000 W, visto
que as taxas de pirólise são bem reduzidas para as potências menores.
Para a potência de 1750 W somente uma amostra ignitou e para 2000 W todas
as amostras ignitaram.
3000
CO2 (Pn69-15mm)
concentração (ppm)
2500
CO2 (Pn66-15mm)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.9 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro.
182
3000
CO2 (Pn55-20mm)
concentração (ppm)
2500
CO2 (Pn51-20mm)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.10 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro.
concentração (ppm)
4500
4000
CO2 (Pn20-25mm)
3500
CO2 (Pn57-25mm)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.11 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro.
183
3500
CO2 (Pn59-30mm)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Pn76-30mm)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.12 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro.
concentração (ppm)
120
105
CO (Pn69-15mm)
90
CO (Pn66-15mm)
75
60
45
30
15
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.13 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro.
184
concentração (ppm)
120
105
CO (Pn55-20mm)
90
CO (Pn51-20mm)
75
60
45
30
15
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.14 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro.
concentração (ppm)
120
105
CO (Pn20-25mm)
90
CO (Pn57-25mm)
75
60
45
30
15
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.15 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro.
185
150
CO (Pn59-30mm)
concentração (ppm)
120
CO (Pn76-30mm)
90
60
30
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.16 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro.
10
NO (Pn69-15mm)
concentração (ppm)
8
NO (Pn66-15mm)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.17 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro.
186
10
NO (Pn55-20mm)
concentração (ppm)
8
NO (Pn51-20mm)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.18 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro.
10
NO (Pn20-25mm)
concentração (ppm)
8
NO (Pn57-25mm)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.19 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro.
187
10
NO (Pn59-30mm)
concentração (ppm)
8
NO (Pn76-30mm)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.20 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro.
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn69-15mm)
100
Tex (Pn66-15mm)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.21 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 15 mm de diâmetro.
188
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn55-20mm)
100
Tex (Pn51-20mm)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.22 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 20 mm de diâmetro.
110
Tex (Pn20-25mm)
105
Tex (Pn57-25mm)
temperatura (ºC)
100
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.23 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 25 mm de diâmetro.
189
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn59-30mm)
100
Tex (Pn76-30mm)
95
90
85
80
75
70
65
60
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.24 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro.
3000
CO2 (Pn100-1250 W)
concentração (ppm)
2500
CO2 (Pn102-1250 W)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.25 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento.
190
3000
CO2 (Pn94-1500 W)
concentração (ppm)
2500
CO2 (Pn104-1500 W)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.26 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento.
3000
CO2 (Pn78-1750 W)
concentração (ppm)
2500
CO2 (Pn92-1750 W)
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.27 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento.
191
3500
CO2 (Pn99-2000 W)
3000
concentração (ppm)
CO2 (Pn105-2000 W)
2500
2000
1500
1000
500
0
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.28 – Emissões de CO2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento.
240
CO (Pn100-1250 W)
concentração (ppm)
200
CO (Pn102-1250 W)
160
120
80
40
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.29 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento.
192
280
CO (Pn94-1500 W)
240
concentração (ppm)
CO (Pn104-1500 W)
200
160
120
80
40
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.30 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento.
concentração (ppm)
360
320
CO (Pn78-1750 W)
280
CO (Pn92-1750 W)
240
200
160
120
80
40
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.31 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento.
193
80
concentração (ppm)
CO (Pn99-2000 W)
CO (Pn105-2000 W)
60
40
20
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.32 – Emissões de CO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento.
10
NO (Pn100-1250 W)
concentração (ppm)
8
NO (Pn102-1250 W)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.33 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento.
194
10
NO (Pn94-1500 W)
concentração (ppm)
8
NO (Pn104-1500 W)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.34 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento.
10
NO (Pn78-1750 W)
concentração (ppm)
8
NO (Pn92-1750 W)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.35 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento.
195
10
NO (Pn99-2000 W)
concentração (ppm)
8
NO (Pn105-2000 W)
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.36 – Emissões de NO de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento.
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn100-1250 W)
100
Tex (Pn102-1250 W)
95
90
85
80
75
70
65
60
55
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.37 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250 W de
potência de aquecimento.
196
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn94-1500 W)
100
Tex (Pn104-1500 W)
95
90
85
80
75
70
65
60
55
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.38 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1500 W de
potência de aquecimento.
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn78-1750 W)
100
Tex (Pn92-1750 W)
95
90
85
80
75
70
65
60
55
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.39 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1750 W de
potência de aquecimento.
197
temperatura (ºC)
110
105
Tex (Pn99-2000 W)
100
Tex (Pn105-2000 W)
95
90
85
80
75
70
65
60
55
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura 5.40 – Temperaturas de exaustão durante a queima de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 2000 W de
potência de aquecimento.
5.3 Tempos Característicos
As Figuras 5.41 e 5.42 mostram os tempos de auto-ignição e de fim de pirólise
(com ou sem chama) de cilindros de Pinho com diferentes diâmetros sob
aquecimento de 2000 W e cilindros de 30 mm de diâmetro submetidos a
diferentes potências de aquecimento.
Observa-se que os tempos de fim de pirólise são grandemente influenciados
por alterações do diâmetro e da potência de aquecimento. Os tempos de
pirólise (= tempo de fim de pirólise menos o tempo de auto-ignição quando há
ignição) são também afetados. A dispersão dos tempos característicos
verificada é pequena, pois os ensaios foram realizados com amostras secas.
Para potências menores que 2000 W, somente uma amostra com a potência
de 1750 W apresentou ignição, mostrando um período de chamas
relativamente curto.
198
Os tempos de fim de pirólise ou de extinção da chama aumentam
significativamente com o aumento dos diâmetros (praticamente dobram com o
dobro do diâmetro) e diminuem significativamente com o aumento das
potências (diminuem à metade com o aumento de 60% da potência).
Ocorre um crescimento praticamente linear do tempo de fim de pirólise com o
aumento dos diâmetros. Com o aumento das potências este tempo decai
linearmente.
Deve-se notar que os resultados apresentados não indicam que amostras
submetidas a uma determinada potência deixarão de ignitar. Deve-se ter em
conta que podem ocorrer variações de densidade e de composição
significativas entre madeiras de uma mesma espécie, dependendo da idade da
árvore, do diâmetro do tronco, do solo e de variantes genéticas.
199
400
tig
tp
tempo (s)
300
200
100
0
15
20
diâmetro (mm)
25
30
Figura 5.41 – Efeitos do diâmetro de cilindros secos de Pinho sobre os tempos
de auto-ignição e de fim de pirólise com chama sob uma
potência de aquecimento de 2000 W.
800
700
tig
tp
tempo (s)
600
500
400
300
200
100
0
1250
1500
potência (W)
1750
2000
Figura 5.42 – Efeitos da potência de aquecimento sobre os tempos de autoignição (ou início de pirólise) e de fim de pirólise (com ou sem
chama) de cilindros secos de pinho de 30 mm de diâmetro.
200
CAPÍTULO 6
ENSAIOS DE PLACAS PLANAS EM CALORÍMETRO CÔNICO
Neste Capítulo são apresentados os dados obtidos de evolução de massas,
massas normalizadas, taxas de consumo de massa, tempos de auto-ignição,
tempos de fim de pirólise ou fim de chama, emissões de gases e temperaturas
de exaustão para placas planas de madeira (pinho) com área de 100x100 mm2,
50 mm de espessura e 0 % de H2O. São realizados experimentos com duas
situações diferentes: com a superfície aquecida da amostra orientada
paralelamente e perpendicularmente aos grãos da madeira.
6.1 Evolução de Massas e Taxas de Consumo
As Figuras 6.1 e 6.2 apresentam as evoluções de massa de placas planas de
pinho com as superfícies sob aquecimento orientadas paralelamente e
perpendicularmente ao sentido dos grãos, respectivamente.
As Figuras 6.3 e 6.4 apresentam as massas normalizadas de placas planas de
pinho com as superfícies sob aquecimento orientadas paralelamente e
perpendicularmente ao sentido dos grãos, respectivamente.
As Figuras 6.5 e 6.6 apresentam as taxas de consumo de placas planas de
pinho com as superfícies sob aquecimento orientadas paralelamente e
perpendicularmente ao sentido dos grãos, respectivamente.
As Figuras 6.7 e 6.8 apresentam as taxas de consumo percentual instantâneo
de placas planas de pinho com as superfícies sob aquecimento orientadas
paralelamente e perpendicularmente ao sentido dos grãos, respectivamente.
As curvas obtidas para placas planas são similares às obtidas para cilindros de
madeira. Do mesmo modo que nos cilindros de madeira, ocorrem também
201
mudanças de curvatura nas curvas de evolução de massa das placas planas,
denotando pontos de início de pirólise, ignição, fim de chama e início de
incandescência.
Na região entre a ignição e a extinção da chama as curvas de taxa de consumo
das placas planas tomam um perfil aproximadamente parabólico para as
amostras orientadas perpendicularmente aos grãos e semi-parabólico para as
amostras orientadas paralelamente aos grãos.
Observa-se que as curvas de evolução de massas das amostras apresentam
dispersão pequena para as amostras paralelas, o que não é verificado para as
amostras perpendiculares.
As curvas de massa normalizada obedecem
também a essa tendência. As curvas de taxa de consumo e de consumo
percentual instantâneo apresentam uma maior dispersão, devido à presença ou
não de chama e aos tempos de auto-ignição. Verifica-se que a orientação das
amostras influencia nas taxas de liberação de voláteis, sendo esta taxa maior,
durante o período de pirólise, para as amostras paralelas. Tal observação pode
estar associada às diferentes permeabilidades à passagem dos gases, que no
caso perpendicular é maior que no caso paralelo, e também devido às
diferentes condutividades térmicas que a madeira apresenta em função da
orientação dos grãos, que no caso perpendicular é em média o dobro do
paralelo. Possuindo a orientação paralela condutividade menor, é razoável que
a taxa de liberação de voláteis neste caso seja maior devido ao aumento local
da temperatura do corpo de prova, em decorrência da maior dificuldade de se
propagar o calor pelo interior da amostra.
As curvas de taxa de consumo percentual instantâneo também apresentam
oscilações no período de incandescência, porém de magnitude menor do que o
verificado para as amostras cilíndricas, devido à maior massa que as placas
planas apresentam durante a incandescência, o que minimiza as flutuações
nas medidas da balança de precisão. A partir dos dados de evolução de
202
massa, pode ser feita uma interpolação polinomial e depois obtido um perfil
aproximado sem as oscilações para esta fase.
A Tabela 6.1 a seguir mostra valores médios observados nas amostras com
fibras paralelas e perpendiculares à superfície aquecida. São apresentadas as
massas iniciais, as massas no fim da pirólise e a percentagem de carvão
formado nas amostras e também as taxas de consumo durante a pirólise.
Tabela 6.1 – Dados comparativos da queima de placas planas de pinho com
diferentes orientações das fibras.
paralela
180
Massa ao
fim da
pirólise
(g)
40
perpendicular
180
43,5
Orientação
Massa inicial
(0% H2O)
(g)
Fração de
Carvão
(%)
Taxas de
consumo
(g/s)
24,5
0,095 -0,03
24,5
0,09 -0,03
Como se pode ver na Tabela 6.1 a fração de carvão formado não é alterada
pela orientação das fibras.
As taxas de consumo durante a pirólise também são próximas para as duas
orientações.
A tabela acima não mostra grandes diferenças entre os comportamentos
dessas duas orientações. No entanto, os tempos característicos apresentados
são diferentes. O tempo médio até o fim de pirólise para a orientação paralela é
de cerca de 2700 segundos, enquanto que para a orientação perpendicular é
de cerca de 3100 segundos, quase 15 % maior. Os perfis de temperaturas
dentro das amostras também são diferentes, como pode ser visto adiante no
Capítulo 7.
203
massa (g)
200
180
Paralelo 1
160
Paralelo 2
140
Paralelo 3
120
100
80
60
40
20
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.1 – Evolução de massa de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.
massa (g)
200
180
Perpendicular 1
160
Perpendicular 2
140
Perpendicular 3
120
100
80
60
40
20
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.2 – Evolução de massa de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos.
204
1.0
Paralelo 1
Paralelo 2
0.8
Paralelo 3
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.3 – Evolução de massa normalizada de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.
1.0
Perpendicular 1
Perpendicular 2
0.8
Perpendicular 3
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.4 – Evolução de massa normalizada de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos.
205
0.18
Paralelo 1
0.16
Paralelo 2
0.14
Paralelo 3
-dm/dt (g/s)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.5 – Taxa de consumo de massa de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.
0.18
Perpendicular 1
0.16
Perpendicular 2
0.14
Perpendicular 3
-dm/dt (g/s)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.6 – Taxa de consumo de massa de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos.
206
0.10
Paralelo 1
Paralelo 2
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.08
Paralelo 3
0.06
0.04
0.02
0.00
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.7 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de placa plana
de pinho orientada paralelamente ao sentido dos grãos.
0.10
Perpendicular 1
Perpendicular 2
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.08
Perpendicular 3
0.06
0.04
0.02
0.00
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.8 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de placa plana
de pinho orientada perpendicularmente ao sentido dos grãos.
207
6.2 Emissões de CO, CO2 e NO e temperaturas de exaustão
As Figuras 6.9 e 6.10 apresentam as emissões de CO2 de placas planas de
pinho com as superfícies sob aquecimento orientadas paralelamente e
perpendicularmente ao sentido dos grãos, respectivamente.
As Figuras 6.11 e 6.12 apresentam as emissões de CO de placas planas de
pinho com as superfícies sob aquecimento orientadas paralelamente e
perpendicularmente ao sentido dos grãos, respectivamente.
As Figuras 6.13 e 6.14 apresentam as emissões de NO de placas planas de
pinho com as superfícies sob aquecimento orientadas paralelamente e
perpendicularmente ao sentido dos grãos, respectivamente.
As Figuras 6.15 e 6.16 apresentam as temperaturas de exaustão durante a
queima de placas planas de pinho com as superfícies sob aquecimento
orientadas paralelamente e perpendicularmente ao sentido dos grãos,
respectivamente.
Observa-se que durante o período com chamas ocorre a formação de CO2 e de
CO.
As amostras que não sofrem ignição não apresentam formação total
significativa de CO2, embora possam apresentar picos durante chamas
residuais curtas.
A Tabela 6.2 apresenta os valores de pico de formação de CO2, CO e de NO,
bem como de temperaturas máximas de exaustão para as diferentes
orientações.
As concentrações de CO atingem picos no momento da ignição e no final da
pirólise, apresentando um crescimento no fim da queima com chama e depois
se
mantêm
em
patamares
aproximadamente
constantes,
durante
a
incandescência, que caem ao longo do tempo até o consumo total do carvão.
As amostras paralelas que sofrem ignição tardiamente apresentam um
crescimento na concentração de CO na forma de patamares até atingirem um
208
máximo, onde ocorre a ignição. No ponto onde termina a pirólise e começa a
queima por incandescência, as concentrações de CO voltam a subir
novamente na forma de patamares. Os patamares vão diminuindo seus valores
à medida que vai acabando o material combustível (carvão) durante o final da
incandescência, como pode ser visto na Figura 6.11. Já para as amostras
perpendiculares que sofrem ignição tardia, também ocorre a mesma forma de
comportamento em patamares, mas neste caso os patamares estão
distribuídos de forma parabólica, havendo um crescimento inicial da
concentração, seguido de uma redução e um aumento parabólicos, como pode
ser visto na Figura 6.12.
Notou-se que quando o momento de extinção da chama vai se aproximando
ocorre um aumento súbito do comprimento (altura) da chama, provavelmente
porque toda a placa de madeira atingiu uma temperatura elevada e também
devido ao alargamento dos poros da madeira. Quando a chama se extingue,
ocorre aumento nas concentrações de CO, pois se inicia a fase de
incandescência, processo que favorece maior formação de CO do que de CO2,
visto que a incandescência é um processo de combustão heterogênea (reação
entre as fases sólida e gasosa).
Tabela 6.2 – Picos de concentração (ppm) e de temperatura de exaustão (oC)
para placas planas de pinho com fibras paralelas e
perpendiculares à superfície aquecida.
Orientação
Picos de
CO2
(ppm)
Picos de
CO
(ppm)
Picos de
NO
(ppm)
Texaustão
máxima
(oC)
paralela
3000
480
8
102
perpendicular
3000
550
6
105
209
As temperaturas de exaustão das amostras que sofrem ignição apresentam um
perfil similar aos perfis das curvas de taxa de consumo de massa, conforme se
poderia esperar, pois quanto maior a quantidade de combustível maior a taxa
de calor liberado e em conseqüência maiores são as temperaturas alcançadas.
3500
CO2 (Paralelo 1)
CO2 (Paralelo 2)
CO2 (Paralelo 3)
concentração (ppm)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.9 – Emissões de CO2 de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.
210
3500
CO2 (Perpendicular 1)
CO2 (Perpendicular 2)
CO2 (Perpendicular 3)
concentração (ppm)
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.10 – Emissões de CO2 de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos.
500
CO (Paralelo 1)
CO (Paralelo 2)
CO (Paralelo 3)
concentração (ppm)
400
300
200
100
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.11 – Emissões de CO de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.
211
600
CO (Perpendicular 1)
CO (Perpendicular 2)
CO (Perpendicular 3)
concentração (ppm)
500
400
300
200
100
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.12 – Emissões de CO de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos.
10
NO (Paralelo 1)
NO (Paralelo 2)
NO (Paralelo 3)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.13 – Emissões de NO de placa plana de pinho orientada
paralelamente ao sentido dos grãos.
212
10
NO (Perpendicular 1)
NO (Perpendicular 2)
NO (Perpendicular 3)
concentração (ppm)
8
6
4
2
0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.14 – Emissões de NO de placa plana de pinho orientada
perpendicularmente ao sentido dos grãos.
110
100
temperatura (ºC)
90
80
70
Tex (Paralelo 1)
Tex (Paralelo 2)
Tex (Paralelo 3)
60
50
40
30
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
FIGURA 6.15 – Temperaturas de exaustão durante a queima de placa plana de
pinho orientada paralelamente ao sentido dos grãos.
213
110
100
temperatura (ºC)
90
80
70
Tex (Perpendicular 1)
Tex (Perpendicular 2)
Tex (Perpendicular 3)
60
50
40
30
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura 6.16 – Temperaturas de exaustão durante a queima de placa plana de
pinho orientada perpendicularmente ao sentido dos grãos.
214
CAPÍTULO 7
EVOLUÇÃO DE TEMPERATURAS EM CILINDROS E PLACAS PLANAS E
MEDIDAS DE CARVÃO EM CAMPO
Neste Capítulo são apresentados os dados obtidos para a evolução de
temperaturas em cilindros e placas planas de pinho (Pinus elliot), ensaiados em
calorímetros cilíndrico e cônico, respectivamente, sob uma potência de
aquecimento de 2000 W. Para os cilindros, foram utilizados teores de umidade
de 0, 25 e 50% e para as placas planas foram utilizadas amostras secas.
São também apresentados dados referentes à formação de carvão residual
durante uma queimada experimental realizada na Floresta Amazônica na
região de Alta Floresta, no estado de Mato Grosso, em agosto de 2003. Uma
estimativa da produção anual de carvão residual após as queimadas em toda a
Amazônia legal é apresentada.
7.1 Evolução de Temperaturas em Cilindros e Placas Planas
A fim de medir as temperaturas foram posicionados termopares em pontos
interiores dos corpos de prova de madeira. Foram utilizados 9 termopares
dentro dos cilindros e 9 termopares dentro das placas planas.
Nas amostras cilíndricas os termopares foram colocados no centro, no raio de
5 mm e no raio de 10 mm, em 30, 50 e 70 mm de altura, empregando três
termopares por altura e 3 por profundidade de raio. Nas placas planas os
termopares foram colocados a 30 mm da borda frontal da amostra e a 10, 20 e
30 mm de profundidade, a partir do plano onde a radiação térmica é incidida,
empregando 3 termopares por profundidade. Foram ensaiadas duas amostras
para cada teor de umidade nas amostras cilíndricas e duas amostras
215
perpendiculares para cada orientação de grão. As Figuras 7.1 e 7.2 a seguir
mostram a montagem dessas configurações de termopares.
Figura 7.1 – Montagem dos termopares nos cilindros.
216
Figura 7.2 – Montagem dos termopares nas placas planas.
As Figuras 7.3 e 7.4 a seguir apresentam as evoluções de temperatura em
cilindros de pinho com 0 % de H2O.
As Figuras 7.5 e 7.6 apresentam as evoluções de temperatura em pontos em
cilindros de pinho com 25 % de H2O.
As Figuras 7.7 e 7.8 apresentam as evoluções de temperatura em cilindros de
pinho com 50 % de H2O.
As Figuras 7.9 e 7.10 apresentam as evoluções de temperatura em placas
planas de pinho orientadas paralelamente ao sentido dos grãos.
As Figuras 7.11 e 7.12 apresentam as evoluções de temperatura em placas
planas de pinho orientadas perpendicularmente ao sentido dos grãos.
217
Pode-se observar nas curvas para os cilindros secos dois comportamentos de
pirólise, através da mudança de curvatura das linhas de temperatura, o que
condiz com aquilo encontrado na literatura de pirólise de biomassa.
Por volta de 400 segundos, para cilindros secos, as curvas de temperatura se
encontram e se estabilizam em um patamar (entre 700 e 800 ºC), momento em
que a frente de incandescência atingiu todos os termopares. Com esta
informação é possível calcular a velocidade da frente de carbonização da
amostra, através do registro da posição e do tempo que faz com que o
termopar atinja de 700 a 800 ºC (em média 750 ºC), que é a temperatura média
de incandescência; o encontro das curvas facilita a localização do ponto pelo
qual passa a frente de incandescência. Também é possível calcular a
velocidade da frente de pirólise na amostra, através do registro da posição e do
tempo em que o termopar atinge 300 ºC, que é a temperatura média de
pirólise. Para o cálculo da frente de secagem, o procedimento é o mesmo,
porém utilizando-se a temperatura de 100 º.
Para as amostras cilíndricas com teores mais elevados de umidade, verifica-se
um deslocamento dos pontos de inflexão dos comportamentos pirolíticos e um
primeiro ponto de mudança de curvatura que indica a passagem da frente de
secagem (100 ºC). Veja-se que também é verificado um patamar durante a
fase de incandescência, não havendo a mudança da temperatura de
“incandescência” (750 ºC) com o aumento do teor de umidade. O aumento da
umidade apenas atrasa o aumento do valor das temperaturas até se chegar à
incandescência e suaviza a evolução das temperaturas durante o período de
pirólise.
É importante notar o diferente comportamento das temperaturas durante a
incandescência para os teores extremos de umidade das amostras cilíndricas,
0 e 50% de H2O. Para o teor de 0% a região de incandescência segue um perfil
constante, enquanto que para o teor de 50% essa região toma um perfil
aproximadamente parabólico. Essa diferença pode ser explicada pela
218
existência de dois regimes de incandescência: combustão dentro dos poros e
combustão somente na superfície, de acordo com o proposto por Kanury
(1994). A ocorrência de combustão superficial ou dentro dos poros depende da
taxa de oxidação heterogênea e da difusão de oxigênio dentro dos poros. A
taxa de reação depende da composição do carvão e a difusão de oxigênio
depende da geometria e da distribuição dos poros. Ambas dependem também
das temperaturas e das pressões nos poros.
As placas planas têm um comportamento semelhante ao dos cilindros secos,
porém em uma escala de tempo muito maior. Nas placas também fica mais
fácil visualizar a passagem da frente de secagem, visto que apesar de ter sido
seca em estufa, a madeira ainda apresenta certa umidade residual dentro das
paredes das células.
As Figuras 7.3 a 7.7 mostram valores médios das velocidades das frentes de
temperaturas de 100, 250 e 500 ºC em função do tempo para amostras
cilíndricas e planas de pinho. Todos os cilindros e todas as placas planas com
fibras paralelas à superfície de incidência da radiação sofreram ignição, para
todos os teores de umidade. Note-se que a densidade inicial dos cilindros de
pinho para estes ensaios de temperatura eram maiores que as densidades dos
cilindros de pinho utilizados nos testes de variação de massa descritos no
Capítulo 3. As amostras que ignitaram mais cedo apresentam um aumento
mais rápido das temperaturas.
Observando-se as Figuras 7.3 a 7.7 verifica-se que há uma diminuição das
velocidades das frentes de temperaturas e das suas taxas de variação com o
tempo (derivadas) com o aumento dos teores de umidade nos cilindros. A
orientação das fibras também afeta as velocidades das frentes de secagem e
reação, sendo essas velocidades maiores para as amostras com orientação
das fibras paralelas à superfície de incidência da radiação do que para aquelas
com orientação das fibras perpendicular à superfície de incidência da radiação.
Isso pode estar associado à maior facilidade de propagação de voláteis e vapor
219
de água no interior da amostra quando a superfície de incidência da radiação
está orientada perpendicularmente ao sentido das fibras, resfriando os
termopares e aumentando o tempo para que se atinjam as temperaturas das
frentes.
Os resultados obtidos para placas planas de Pinus elliot apresentaram valores
bastante próximos dos obtidos por Spearpoint (1999) para Douglas fir, com as
mesmas orientações e fluxos de calor similares (~75 kW/m2). As duas espécies
apresentam densidades similares (450 a 550 kg/m3).
0.35
Frente de 100 ºC - Amostra 1
Frente de 100 ºC - Amostra 2
Frente de 250 ºC - Amostra 1
Frente de 250 ºC - Amostra 2
Frente de 500 ºC - Amostra 1
Frente de 500 ºC - Amostra 2
velocidade (mm/s)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0
100
200
300
400 500
tempo (s)
600
700
800
900
Figura 7.3 – Velocidades das frentes de 100, 250 e 500 ºC em função do tempo
para cilindros com 0 % de H2O.
220
0.35
Frente de 100 ºC - Amostra 1
Frente de 100 ºC - Amostra 2
Frente de 250 ºC - Amostra 1
Frente de 250 ºC - Amostra 2
Frente de 500 ºC - Amostra 1
Frente de 500 ºC - Amostra 2
velocidade (mm/s)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0
100
200
300
400 500
tempo (s)
600
700
800
900
Figura 7.4 – Velocidades das frentes de 100, 250 e 500 ºC em função do tempo
para cilindros com 25 % de H2O.
0.35
Frente de 100 ºC - Amostra 1
Frente de 100 ºC - Amostra 2
Frente de 250 ºC - Amostra 1
Frente de 250 ºC - Amostra 2
Frente de 500 ºC - Amostra 1
Frente de 500 ºC - Amostra 2
velocidade (mm/s)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0
100
200
300
400 500
tempo (s)
600
700
800
900
Figura 7.5 – Velocidades das frentes de 100, 250 e 500 ºC em função do tempo
para cilindros com 50 % de H2O.
221
0.35
Frente de 100 ºC - Amostra 1
Frente de 100 ºC - Amostra 2
Frente de 250 ºC - Amostra 1
Frente de 250 ºC - Amostra 2
Frente de 500 ºC - Amostra 1
Frente de 500 ºC - Amostra 2
velocidade (mm/s)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0
400
800
1200
1600 2000
tempo (s)
2400
2800
3200
Figura 7.6 – Velocidades das frentes de 100, 250 e 500 ºC em função do tempo
para placas planas com a superfície aquecida da amostra
orientada paralelamente aos grãos da madeira.
0.35
Frente de 100 ºC - Amostra 1
Frente de 100 ºC - Amostra 2
Frente de 250 ºC - Amostra 1
Frente de 250 ºC - Amostra 2
Frente de 500 ºC - Amostra 1
Frente de 500 ºC - Amostra 2
velocidade (mm/s)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0
400
800
1200
1600 2000
tempo (s)
2400
2800
3200
Figura 7.7 – Velocidades das frentes de 100, 250 e 500 ºC em função do tempo
para placas planas com a superfície aquecida da amostra
orientada perpendicularmente aos grãos da madeira.
222
900
Pinus - 0% H2O
800
temperatura (ºC)
700
600
500
T1(2r/3)(z=30mm)
T2(2r/3)(z=50mm)
T3(2r/3)(z=70mm)
T4(r/3) (z=30mm)
T5(r/3) (z=50mm)
T6(r/3) (z=70mm)
T7(r=0) (z=30mm)
T8(r=0) (z=50mm)
T9(r=0) (z=70mm)
400
300
200
100
0
0
100
200
300
400
500
tempo (s)
600
700
800
Figura 7.8 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 0% de H2O.
900
Pinus - 0% H2O
800
temperatura ºC
700
600
500
T1(2r/3)(z=30mm)
T2(2r/3)(z=50mm)
T3(2r/3)(z=70mm)
T4(r/3) (z=30mm)
T5(r/3) (z=50mm)
T6(r/3) (z=70mm)
T7(r=0) (z=30mm)
T8(r=0) (z=50mm)
T9(r=0) (z=70mm)
400
300
200
100
0
0
100
200
300
400
500
tempo (s)
600
700
800
Figura 7.9 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 0% de H2O.
223
900
Pinus - 25% H2O
800
temperatura (ºC)
700
600
500
T1(2r/3)(z=30mm)
T2(2r/3)(z=50mm)
T3(2r/3)(z=70mm)
T4(r/3) (z=30mm)
T5(r/3) (z=50mm)
T6(r/3) (z=70mm)
T7(r=0) (z=30mm)
T8(r=0) (z=50mm)
T9(r=0) (z=70mm)
400
300
200
100
0
0
200
400
600
tempo (s)
800
1000
1200
Figura 7.10 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 25% de H2O.
900
Pinus - 25% H2O
800
temperatura (ºC)
700
600
500
T1(2r/3)(z=30mm)
T2(2r/3)(z=50mm)
T3(2r/3)(z=70mm)
T4(r/3) (z=30mm)
T5(r/3) (z=50mm)
T6(r/3) (z=70mm)
T7(r=0) (z=30mm)
T8(r=0) (z=50mm)
T9(r=0) (z=70mm)
400
300
200
100
0
0
200
400
600
tempo (s)
800
1000
1200
Figura 7.11 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 25% de H2O.
224
900
Pinus - 50% H2O
800
temperatura (ºC)
700
600
500
T1(2r/3)(z=30mm)
T2(2r/3)(z=50mm)
T3(2r/3)(z=70mm)
T4(r/3) (z=30mm)
T5(r/3) (z=50mm)
T6(r/3) (z=70mm)
T7(r=0) (z=30mm)
T8(r=0) (z=50mm)
T9(r=0) (z=70mm)
400
300
200
100
0
0
200
400
600
tempo (s)
800
1000
1200
Figura 7.12 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 50% de H2O.
900
T1(2r/3)(z=30mm)
T2(2r/3)(z=50mm)
T3(2r/3)(z=70mm)
T4(r/3) (z=30mm)
T5(r/3) (z=50mm)
T6(r/3) (z=70mm)
T7(r=0) (z=30mm)
T8(r=0) (z=50mm)
T9(r=0) (z=70mm)
800
temperatura (ºC)
700
600
500
Pinus - 50% H2O
400
300
200
100
0
0
200
400
600
tempo (s)
800
1000
1200
Figura 7.13 – Evolução de temperaturas em cilindro de pinho com 50% de H2O.
225
900
Paralelo
800
temperatura (ºC)
700
600
500
400
T1 (z=10mm)
T2 (z=10mm)
T3 (z=10mm)
T4 (z=20mm)
T5 (z=20mm)
T6 (z=20mm)
T7 (z=30mm)
T8 (z=30mm)
T9 (z=30mm)
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
tempo (s)
5000
6000
7000
Figura 7.14 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho com a
superfície aquecida da amostra orientada paralelamente aos
grãos da madeira.
900
Paralelo
800
temperatura (ºC)
700
600
500
400
T1 (z=10mm)
T2 (z=10mm)
T3 (z=10mm)
T4 (z=20mm)
T5 (z=20mm)
T6 (z=20mm)
T7 (z=30mm)
T8 (z=30mm)
T9 (z=30mm)
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
tempo (s)
5000
6000
7000
Figura 7.15 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho com a
superfície aquecida da amostra orientada paralelamente aos
grãos da madeira.
226
900
Perpendicular
800
temperatura (ºC)
700
600
500
400
T1 (z=10mm)
T2 (z=10mm)
T3 (z=10mm)
T4 (z=20mm)
T5 (z=20mm)
T6 (z=20mm)
T7 (z=30mm)
T8 (z=30mm)
T9 (z=30mm)
300
200
100
0
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
tempo (s)
Figura 7.16 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho com a
superfície aquecida da amostra orientada perpendicularmente
aos grãos da madeira.
900
Perpendicular
800
temperatura (ºC)
700
600
500
400
T1 (z=10mm)
T2 (z=10mm)
T3 (z=10mm)
T4 (z=20mm)
T5 (z=20mm)
T6 (z=20mm)
T7 (z=30mm)
T8 (z=30mm)
T9 (z=30mm)
300
200
100
0
0
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
tempo (s)
Figura 7.17 – Evolução de temperaturas em placa plana de pinho com a
superfície aquecida da amostra orientada perpendicularmente
aos grãos da madeira.
227
7.2 Medidas da Formação de Carvão em Queimadas
Um dos objetivos do trabalho era a determinação da quantidade de carvão
formada durante a queima de madeira. Em uma queimada experimental
realizada em Alta Floresta (MT) em agosto de 2003, foram feitas medidas da
formação de carvão residual após a queimada. O carvão residual é a biomassa
que não é convertida em gases e permanece ao redor de troncos queimados e
no solo na forma de carbono fixo.
O experimento foi realizado sobre uma área de 100×100 m2 (1 hectare) dividida
em áreas menores de 10×10 m2. Dentre as 100 áreas de 10×10 m2 foram
escolhidas, aleatoriamente, 7 áreas para recolhimento e pesagem do carvão
residual.
Foram contados cerca de 540 troncos na área de 100×100 m2, estimando-se
então uma média de 5,4 troncos em cada área de 10×10 m2 (certamente não
totalmente contidos).
As áreas de 10×10 m2 foram utilizadas para a medida do carvão residual de
troncos de grande porte. Em cada uma das áreas de 10×10 m2 foi demarcada
uma área de 2×2 m2, para a medida do carvão residual do material de pequeno
porte deixado no solo. A Figura 7.13 mostra um esquema destas áreas.
Nas áreas de 10×10 m2 foram medidos os resíduos de carvão deixados no solo
pelos troncos totalmente ou parcialmente queimados, o carvão residual sobre
os troncos parcialmente queimados e o carvão residual sobre os troncos
incandescentes.
Nas áreas de 2×2 m2 foram coletados resíduos de galhos, troncos pequenos e
folhas. Se porventura não houvesse condições de se escolher uma área de
2×2 m2 livre de resíduos dos troncos de grande porte, seria descontada então a
porção de cinzas referente a este tronco e a área ocupada pelo mesmo.
228
10 m
10 m
100 m
10 m
2m
2m
10 m
100 m
Figura 7.18 – Desenho esquemático das áreas de medida de carvão residual.
A formação de carvão nos troncos parcialmente queimados ou incandescentes
pode ocorrer de forma isolada (como “manchas” ao longo do mesmo) ou de
forma contínua, junto à frente de pirólise, conforme o esquema mostrado na
Figura 7.14.
carvão
cinzas
frente de pirólise
carvão formado em
regiões isoladas
Figura 7.19 – Desenho esquemático de tronco parcialmente carbonizado.
O recolhimento do material residual no solo foi feito por meio de pás. O
armazenamento do carvão e de outras substâncias que porventura foram
229
recolhidas em campo foi feito em sacos plásticos. O material foi então
peneirado em peneiras de diferentes granas.
Para se medir a profundidade da camada de carvão formada nos troncos foram
utilizados medidores da espessura das cascas das árvores ("bark gages") e
aqueles troncos em que não foi possível utilizar este instrumento foi adotada a
técnica de raspagem e coleta do carvão da superfície dos mesmos. A pesagem
do carvão no solo foi feita em balanças com precisão de gramas.
Os resultados obtidos em 7 áreas de 10x10 m2 são mostrados a seguir na
Tabela 7.2. Os comprimentos de seções de troncos dentro das áreas, as
espessuras carbonizadas e os diâmetros de tronco são mostrados na Tabela
7.2.
Para a estimativa da massa de carvão ao redor dos troncos adotou-se uma
densidade média D=100 kg/m3. Deve-se notar, no entanto, que a densidade do
carvão depende da taxa de aquecimento da área carbonizada e da espécie
vegetal. O histórico de aquecimento de cada tronco individualmente não é
conhecido.
A massa total calculada de carvão nas 7 áreas de 10x10 m2 foi de 151,6 kg,
portanto a massa total em 1 hectare é de 151,6x10000/700 = 21,657 toneladas.
Contabilizando-se 20000 km2 ao ano de floresta amazônica queimada, tem-se
uma estimativa de 43,3x106 toneladas de carvão residual produzido por ano na
região amazônica.
230
Tabela 7.1 – Formação de carvão em 7 áreas de 10x10 m2 escolhidas
aleatoriamente na área de queimada de 1 hectare.
Seção
1
2
3
4
Área 1
Comprimento na área
Diâmetro
(m)
(cm)
10
13,4
2,44
14,3
4,36
24
8,1
11,5
espessura
(mm)
inestimável
4
3
1
Massa de carvão coletada no solo e galhos (kg)
Seção
1
2
3
4
Área 2
Comprimento na área
Diâmetro
(m)
(cm)
5,3
23,5
5,03
43,5
7,2
16,5
9,8
24
espessura
(mm)
6
1
7
1
Massa de carvão coletada no solo e galhos (kg)
Seção
1
2
3
4
Área 3
Comprimento na área
Diâmetro
(m)
(cm)
4,9
38,5
5,2
26
2,53
10,7
2,9
33
espessura
(mm)
4
3
3
2
Massa de carvão coletada no solo e galhos (kg)
Seção
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Área 4
Comprimento na área
Diâmetro
(m)
(cm)
8,9
23,8
3,85
21,2
9,2
26
9,8
15,6
3,3
18
9,16
16,5
5,6
8
5,48
10,7
5,25
21,4
Massa de carvão coletada no solo e galhos (kg)
Espessura
(mm)
13
4
5
4
6
14
7
7
9
Carbono
V = π.D.e.L (mm3)
(kg)
inestimável
inestimável
4,38E+06
0,44
9,86E+06
0,99
2,93E+06
0,29
Massa troncos (kg) =
1,72
Massa solo (kg) =
3,60
Total (kg) =
5,32
V = π.D.e.L (mm3)
2,35E+07
6,87E+06
2,61E+07
7,39E+06
Massa troncos (kg) =
Massa solo (kg) =
Total (kg) =
Carbono
(kg)
2,35
0,69
2,61
0,74
6,39
7,70
14,09
V = π.D.e.L (mm3)
2,37E+07
1,27E+07
2,55E+06
6,01E+06
Massa troncos (kg) =
Massa solo (kg) =
Total (kg) =
Carbono
(kg)
2,37
1,27
0,26
0,60
4,50
0,70
5,20
V = π.D.e.L (mm3)
8,65E+07
1,03E+07
3,76E+07
1,92E+07
1,12E+07
6,65E+07
9,85E+06
1,29E+07
3,18E+07
Massa troncos (kg) =
Massa solo (kg) =
Total (kg) =
Carbono
(kg)
8,65
1,03
3,76
1,92
1,12
6,65
0,99
1,29
3,18
28,57
6,60
35,17
(continua)
231
(continuação)
Seção
1
2
3
4
5
6
7
Área 5
Comprimento na área
Diâmetro
(m)
(cm)
8,59
19,4
2,32
42
9,52
31
6,2
14,5
5,3
24
5,1
16,5
6,2
28,6
Espessura
(mm)
5
9
9
6
8
5
8
Massa de carvão coletada no solo e galhos (kg)
Seção
1
2
3
4
5
Área 6
Comprimento na área
Diâmetro
(m)
(cm)
1,18
34,9
2,3
11,1
2,08
35,2
3,01
18,1
9,7
13,4
Espessura
(mm)
1
1
3
9
1
Massa de carvão coletada no solo e galhos (kg)
Seção
1
2
3
Área 7
Comprimento na área
Diâmetro
(m)
(cm)
4,7
26
1,9
17
5,8
20
Massa de carvão coletada no solo e galhos (kg)
Espessura
(mm)
6
6
5
V = π.D.e.L (mm3)
2,62E+07
2,76E+07
8,34E+07
1,69E+07
3,20E+07
1,32E+07
4,46E+07
Massa troncos (kg) =
Massa solo (kg) =
Total (kg) =
Carbono
(kg)
2,62
2,76
8,34
1,69
3,20
1,32
4,46
24,39
43,25
67,64
V = π.D.e.L (mm3)
1,29E+06
8,02E+05
6,90E+06
1,54E+07
4,08E+06
Massa troncos (kg) =
Massa solo (kg) =
Total (kg) =
Carbono
(kg)
0,13
0,08
0,69
1,54
0,41
2,85
9,00
11,85
V = π.D.e.L (mm3)
2,30E+07
6,09E+06
1,82E+07
Massa troncos (kg) =
Massa solo (kg) =
Total (kg) =
Carbono
(kg)
2,30
0,61
1,82
4,73
7,60
12,33
`
(conclusão)
232
CAPÍTULO 8
EMISSÃO ESPECTRAL DE RADICAIS EM CHAMAS DE AMOSTRAS
CILÍNDRICAS
Neste Capítulo são apresentadas imagens espectrais das emissões de radicais
presentes nas chamas dos cilindros de madeira (3 cm diâmetro x 10 cm de
comprimento) irradiados com 2000 Watts. As imagens foram obtidas através de
uma câmera CCD acoplada a um computador para registro dos dados,
empregando-se filtros em diversos comprimentos de onda.
8.1 Sistema de Aquisição de Imagem
Um esquema do sistema de aquisição de imagens é mostrado na Figura 8.1 a
seguir.
4
2
3
1
Figura 8.1 - Esquema do sistema de aquisição de imagens. 1 - chama a ser
estudada; 2 – filtro ótico; 3 – câmera CCD; 4 – computador.
Os radicais nas chamas emitem fótons em determinados comprimentos de
onda. Os filtros óticos deixam passar a luz dentro de um intervalo de
233
comprimento de onda especificado. Assim, selecionando o comprimento de
onda do filtro ótico, pode ser identificada a presença e a distribuição dos
radicais existentes nas chamas. A Tabela 8.1 a seguir mostra os comprimentos
das ondas emitidas por alguns radicais.
Tabela 8.1 – Comprimentos de ondas emitidas por radicais.
Radical
Comprimento de
onda (nm)
CN
359 - 422
CH
420 - 440
C2
438 - 516
OH
306 – 330
280 – 287
NH
320 – 340
fuligem*
800 – 900
* a fuligem não é radical e emite em todos os comprimentos de onda
8.2 Imagens Espectrais
As Figuras 8.2, 8.3, 8.4, 8.5 mostram imagens espectrais das chamas
resultantes da queima dos cilindros de pinho, embaúba, ipê branco e eucalipto,
respectivamente, em escala de cinza. Cada píxel na imagem corresponde a
aproximadamente 0,51 mm da chama.
As Figuras 8.6, 8.7 e 8.8 mostram os perfis das intensidades para diversas
linhas das imagens espectrais obtidas, permitindo observar em detalhe a
distribuição dos radicais nas chamas ao redor de cilindros de pinho. As Figuras
8.9, 8.10 e 8.11 mostram os perfis das intensidades para diversas linhas das
imagens espectrais obtidas, permitindo observar em detalhe a distribuição dos
radicais nas chamas ao redor de cilindros de embaúba. As Figuras 8.12, 8.13,
8.14 e 8.15 mostram os perfis das intensidades para diversas linhas das
imagens espectrais obtidas, permitindo observar em detalhe a distribuição dos
234
radicais nas chamas ao redor de cilindros de ipê branco. As Figuras 8.16, 8.17,
8.18, 8.19 e 8.20 mostram os perfis das intensidades para diversas linhas das
imagens espectrais obtidas, permitindo observar em detalhe a distribuição dos
radicais nas chamas ao redor de cilindros de eucalipto.
Alguns dos perfis obtidos para o comprimento de 801 nm apresentaram
patamares na intensidade de 250 em escala de cinza. Isso se deve à saturação
do sensor CCD da câmera em virtude da grande quantidade de luz que o filtro
deixou passar naquela situação. Esse problema poderá ser corrigido
futuramente ajustando-se o obturador da lente objetiva da câmera e permitindo
a passagem de uma menor quantidade de luz durante as situações de
saturação.
Como dito acima, cada píxel tem altura e largura correspondente a 0,51 mm,
portanto cada linha de píxeis possuirá também a 0,51 mm de espessura. A
referência para a posição de cada linha mostrada nas figuras abaixo é a
extremidade superior esquerda da imagem. Para fazer a localização em
milímetros da linha dentro da chama, multiplica-se a sua posição por 0,51 mm,
que é altura do píxel. Assim pode-se saber o perfil de concentrações em cada
altura da chama.
235
515 nm – C2
Início da queima
515 nm - C2
Final da queima
801 nm - fuligem
Início da queima
Figura 8.2 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de pinho secos para
diversos comprimentos de onda.
236
432 nm – CH
Início da queima
515 nm - C2
Início da queima
801 nm - fuligem
Início da queima
801 nm fuligem
Fim da
queima
Figura 8.3 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de embaúba secos
para diversos comprimentos de onda.
237
432 nm – CH
Início da queima
Média 20 imagens
515 nm - C2
Início da
queima
801 nm - fuligem
Início da queima
Média 100
imagens
801 nm fuligem
Início da
queima
Figura 8.4 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de ipê branco secos
para diversos comprimentos de onda.
238
392 nm – CN
Início da
queima
515 nm – C2
Início da queima
Média 50 imagens
515 nm - C2
Início da queima
801 nm fuligem
Início da queima
Figura 8.5 – Imagens espectrais das chamas de cilindros de eucalipto secos
para diversos comprimentos de onda.
239
250
Pinus - 515 nm
intensidade
200
150
linha 77
linha 155
linha 234
linha 311
linha 389
linha 467
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.6 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de pinho, no início da queima.
120
Pinus - 515 nm
intensidade
100
80
60
linha 49
linha 97
linha 146
linha 194
linha 243
linha 291
40
20
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.7 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de pinho, no fim da queima.
240
300
Pinus - 801 nm
intensidade
250
200
150
linha 79
linha 158
linha 238
linha 317
linha 397
linha 476
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.8 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de pinho.
250
Embaúba - 515 nm
intensidade
200
150
linha 30
linha 60
linha 90
linha 120
linha 150
linha 180
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.9 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de embaúba.
241
250
Embaúba - 801 nm
intensidade
200
150
linha 80
linha 160
linha 240
linha 320
linha 400
linha 480
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.10 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de embaúba, no início da queima.
300
Embaúba - 801 nm
final da queima
intensidade
250
200
150
linha 60
linha 120
linha 179
linha 239
linha 398
linha 458
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.11 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de embaúba, no fim da queima.
242
160
Ipe - 432 nm
média de 20 Frames
140
intensidade
120
100
80
linha 79
linha 159
linha 239
linha 318
linha 398
linha 477
60
40
20
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.12 – Perfis de intensidade média das emissões de 432 nm em chamas
de um cilindro de ipê branco.
120
Ipe - 515 nm
intensidade
100
80
60
linha 52
linha 103
linha 155
linha 206
linha 258
linha 308
40
20
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.13 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de ipê branco.
243
300
Ipe - 801 nm
intensidade
250
200
150
linha 80
linha 160
linha 240
linha 320
linha 400
linha 480
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.14 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de ipê branco.
300
Ipe - 801 nm
média de 100
Frames
intensidade
250
200
150
linha 80
linha 160
linha 240
linha 320
linha 400
linha 480
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.15 – Perfis de intensidade média das emissões de 801 nm em chamas
de um cilindro de ipê branco.
244
16
Eucalípto - 392 nm
14
intensidade
12
10
8
linha 30
linha 61
linha 91
linha 121
linha 152
linha 182
6
4
2
0
1
11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151
píxel
Figura 8.16 – Perfis de intensidade das emissões de 392 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto.
45
Eucalípto - 432 nm
40
intensidade
35
30
25
linha 76
linha 151
linha 227
linha 302
linha 378
linha 452
20
15
10
5
0
1
11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151
píxel
Figura 8.17 – Perfis de intensidade das emissões de 432 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto.
245
90
Eucalípto - 515 nm
80
intensidade
70
60
50
linha 78
linha 157
linha 235
linha 313
linha 392
linha 468
40
30
20
10
0
1
11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151
píxel
Figura 8.18 – Perfis de intensidade das emissões de 515 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto.
300
Eucalípto - 515 nm
intensidade
250
200
150
linha 78
linha 157
linha 235
linha 313
linha 392
linha 468
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.19 – Perfis de intensidade média das emissões de 515 nm em chamas
de um cilindro de eucalipto.
246
300
Eucalípto - 801 nm
intensidade
250
200
150
linha 79
linha 158
linha 237
linha 316
linha 395
linha 473
100
50
0
1
12
23
34
45
56
67
78 89 100 111 122 133 144 155
píxel
Figura 8.20 – Perfis de intensidade das emissões de 801 nm em chamas de um
cilindro de eucalipto.
247
248
CAPÍTULO 9
MODELO NUMÉRICO
O processo de queima de madeira compreende diversas fases: préaquecimento, vaporização da água, pirólise, ignição, queima com chama,
extinção da chama, calcinação, incandescência, extinção da incandescência. É
um processo físico-químico complexo envolvendo reações químicas e
transferência de calor por condução, convecção e radiação em um meio
poroso. Um modelo numérico simplificado de todo o processo é apresentado a
seguir, inspirado nos modelos de Tinney (1965) e Di Blasi (2003).
9.1 Equações do Modelo
Considera-se que a madeira seja constituída por quatro componentes
principais: cinzas, água, material pirolisável e carvão. Portanto,
ρ f = ρ a + ρc + ρl + ρ p
(9.1)
onde ρi é a massa específica aparente da fase i e os subscritos f, a, c, l e p
designam, respectivamente, a madeira, as cinzas, o carvão, a água e o
material pirolisável.
A Figura 9.1 mostra um anel cilíndrico de espessura dr em um cilindro de
madeira de raio a, a uma distância r do centro.
Notar que ρ i é a razão entre a massa do componente i contido no anel
cilíndrico e o volume deste.
249
9.1.1 – Balanços de Massa
Fazendo-se um balanço de massa da água no anel de espessura dr, resulta
em:
∂ρ l 1 ∂ (rm&l′′)
+
= m&l′′′
∂t
r ∂r
(9.2)
onde m&l′′′ é a taxa de consumo (< 0) de água no elemento de volume e m&l′′ é o
fluxo radial de água através do elemento de volume.
dr
r
a
Figura 9.1 – Anel cilíndrico de espessura dr.
Admitindo-se que não haja transporte de líquido nos poros, então m&l′′ = 0 ,
permitindo escrever:
∂ρ l
= m&l′′′
∂t
(9.3)
250
O balanço de massa de vapor d’água no elemento de volume é
∂ρ w 1 ∂ (rm&′w′ )
+
= m&′w′′
∂t
r ∂r
(9.4)
onde m&′w′′ é a taxa de formação (> 0) de vapor d’água no elemento de volume e
m&′w′ é o fluxo radial de vapor através do elemento de volume. Tem-se que
m&l′′ = − m&′w′
(9.5)
∂ρ
∂ρ w 1 ∂ (rm&′w′ )
=− l
+
r ∂r
∂t
∂t
(9.6)
logo
Tendo-se em conta que
∂ρ w
∂ρ
<< l , obtem-se a equação:
∂t
∂t
∂ρ l 1 ∂ (rm&′w′ )
≅0
+
∂t r ∂r
(9.7)
Similarmente, para o material pirolisável, obtem-se:
∂ρ p
∂t
+
1 ∂ (rm&v′′ )
≅0
r ∂r
(9.8)
Para o carvão tem-se:
251
∂ρ c
= m&c′′′
∂t
(9.9)
Admitindo que somente CO e CO2 (= COx) sejam gerados pela oxidação do
′′′ , onde s é um coeficiente estequiométrico.
carvão, tem-se que m&c′′′ = − sm&COx
Substituindo na equação anterior, resulta:
∂ρ c
′′′
= − sm&COx
∂t
(9.10)
O balanço de massa de COx formados durante a oxidação do carvão dá
′′ )
∂ρ COx 1 ∂ (rm&COx
′′′
= m&COx
+
r
∂r
∂t
(9.11)
substituindo então a Eq. (8.10), fica:
′′ )
∂ρ COx 1 ∂ (rm&COx
1 ∂ρ c
=−
+
r
∂r
s ∂t
∂t
e admitindo que
(9.12)
∂ρ COx
1 ∂ρ c
<<
, pode-se escrever:
∂t
s ∂t
′′ )
∂ρ c s ∂ (rm&COx
+
≅0
∂t r
∂r
(9.13)
252
9.1.2 – Balanço de Energia
Um balanço de energia no volume de controle de espessura dr resulta em:
(ρ c
a a
+ ρ l cl + ρ p c p + ρ c c c )
∂T 1 ∂ ⎛ ∂T ⎞
1 ∂ (rT )
′′ )
=
+
⎜ rλ
⎟ − (cv m&v′′ + c w m&′w′ + cc m&COx
r ∂r
∂t r ∂r ⎝ ∂r ⎠
− Ll
∂ρ p
∂ρ l
∂ρ
− Lp
− Qc c
∂t
∂t
∂t
(9.14)
Nesta Equação o termo da esquerda representa a variação de energia interna
do volume de controle, o primeiro termo do lado direito representa a condução
de calor, o segundo representa o fluxo de energia por convecção, o terceiro
representa o fluxo de calor para vaporização da água, o quarto representa o
fluxo de calor para pirolisar a madeira e o quinto termo da direita representa o
calor liberado na oxidação do carvão (calcinação). Admitiu-se que os gases e a
fase sólida encontram-se em equilíbrio térmico.
9.1.3 – Taxas de Reação
As taxas de secagem, pirólise e de oxidação do carvão podem ser descritas
por equações cinéticas da forma de Arrhenius, isto é:
∂ρ l
= −k l ρ l
∂t
⎛ Ta , l
onde k l = Al exp⎜⎜ −
⎝ T
∂ρ p
⎛ Ta , p
onde k p = A p exp⎜⎜ −
⎝ T
∂t
= −k p ρ p
∂ρ C
= − k c ρ c YO 2
∂t
⎛ T
onde k c = Ac exp⎜⎜ − a ,c
⎝ T
253
⎞
⎟⎟
⎠
⎞
⎟⎟
⎠
(9.15)
⎞
⎟
⎟
⎠
(9.16)
(9.17)
9.1.4 – Condições de Contorno e Propriedades Térmicas
As condições de contorno para o problema são:
∂T
= m&v′′ = m&′w′ = m&c′′ = 0 em r = 0
∂r
(9.18)
λ
∂T
= hc (Ta − T ) + q&h′′ em r = R (sem chama)
∂r
(9.19)
λ
∂T
= hc (Ta − T ) + q&h′′ + εσ T f4 − T 4
∂r
(9.20)
ou
(
)
em r = R (com chama)
O efluxo de voláteis, CO, CO2 e de vapor d’água reduz o coeficiente de
convecção na parede do cilindro, hc, de acordo com a expressão:
hc
B
= B
hc ,o e − 1
(9.21)
com
B=
′′
cv m&v′′ + c w m&′w′ + cc m&COx
,
hc ,o
(9.22)
onde B é o fator de sopro. Definem-se as frações de água Xl, de material
pirolisável Xp e de carvão Xc em um elemento de volume por:
Xl =
ρl
ρf
;
Xp =
ρp
ρf
;
254
Xc =
ρc
ρf
(9.23a,b,c)
A condutividade térmica λ e os calores específicos ci , i = l,p,c, são calculados
pelas expressões aproximadas:
ρ ⎛T ⎞
λ = λ0 f ⎜⎜ ⎟⎟
ρ f , 0 ⎝ T0 ⎠
0,5
⎛T
c i = c i 0 ⎜⎜
⎝ T0
⎞
⎟⎟
⎠
0,5
, i = l,p,c
(8.24a,b)
9.1.5 – Simplificação da Equação da Energia
Desprezando-se os efeitos convectivos, similarmente ao feito por Tinney
(1965), obtem-se a seguinte equação simplificada para o balanço de energia:
ρc
∂ρ p
∂ρ c
∂ρ l
∂T 1 ∂ ⎛ ∂T ⎞
− Qc
=
− Lp
⎜ rλ
⎟ − Ll
∂t
∂t
∂t r ∂r ⎝ ∂r ⎠
∂t
(9.25)
onde ρc = ρ a c a + ρ c cc + ρ l cl + ρ p c p é a capacidade calorífica média da madeira.
As condições de contorno são reescritas como:
∂T ∂ρ f ∂ρ l ∂ρ p ∂ρ c
=0
=
=
=
=
∂r
∂r
∂r
∂r
∂r
λ
em r = 0
dT
= h(T∞ − T ) em r = R
dr
(9.26)
(9.27)
onde h é um coeficiente efetivo de troca de calor que inclui uma parcela de
convecção e outra de radiação e T∞ é a temperatura do ambiente, da chama
ou do escoamento livre ao redor do cilindro.
O processo de oxidação do carvão pode ser controlado pela difusão de
oxigênio ou pela taxa de oxidação dentro da matriz porosa de carvão, a
depender das temperaturas em cada ponto da madeira. A difusão do oxigênio
depende da geometria e da distribuição dos poros, da convecção de voláteis e
255
do vapor d’água, da temperatura e da pressão. Além destes, a taxa de reação
depende também da composição do carvão. Em vista disso, para simplificar a
análise, adotou-se um perfil linear de fração de massa de oxigênio dentro do
carvão:
⎛
ρp ⎞
⎟Y
YO 2 ≅ ⎜1 −
⎜ ρ ⎟ O 2 ,∞
p ,0 ⎠
⎝
(9.28)
onde YO2,∞ é a fração de massa de oxigênio no ambiente.
Considera-se que a ignição ocorra quando a razão de mistura entre voláteis e o
ar atingir o limite inferior de flamabilidade da mistura combustível. Ao final da
pirólise, a razão de mistura diminui com exaustão dos voláteis e ocorre a
extinção da chama, novamente ao se atingir o limite inferior de flamabilidade.
Este limite depende da composição dos voláteis e do teor de umidade da
madeira.
Enquanto ocorre a queima com chama, admite-se que não haja difusão de
oxigênio dentro da madeira e, por conseguinte, não ocorre a calcinação do
carvão.
9.2 Discretização das equações simplificadas
A fim de facilitar a integração numérica adotou-se um método explícito com
diferenças finitas centrais ao longo do raio e diferença finita avante no tempo.
Considerou-se uma discretização espacial com M pontos radiais e uma
discretização temporal com N pontos no tempo: i = 1, ..., M e j = 1, ..., N,
onde i = 1 corresponde ao centro e i = M corresponde à superfície do cilindro.
O instante inicial é dado por j = 1. As Figuras 8.2 e 8.3 mostram esquemas da
discretização espacial realizada.
256
∆r/2 ∆r ∆r
∆r ∆r/2
a
1
2
3
ambiente
N-1 N
Figura 9.2 – Divisão de um cilindro de madeira em elementos discretos.
raio interior
raio superficial
ponto central
1
2
i-1
i
i+1
M-1 M
Figura 9.3 – Discretização em diversos pontos do cilindro de madeira.
Assim, a temperatura nos pontos interiores, i = 2, ..., M–1, é dada por:
Ti
j +1
∆t
= Ti + j j
ρ i ci
j
(
)
(
)
j
j
⎛ j ⎛ 2i − 1 ⎞ Ti +j1 − Ti j
⎛ 2i − 3 ⎞ Ti − Ti −1
j
⎜ λi +1 / 2 ⎜
− λi −1 / 2 ⎜
+
⎟
⎟
2
2
⎜
⎝ 2i − 2 ⎠ ∆r
⎝ 2i − 2 ⎠ ∆r
⎝
257
+ Ll k l j,i ρ l j,i + L p k pj ,i ρ pj ,i + Qc k cj,i ρ cj,i YOj2,i
)
(9.29)
A temperatura no centro do cilindro, i = 1, obtida por um balanço de energia no
círculo de raio ∆r/2 no centro do cilindro, é :
T1
j +1
∆t
= T1 + j j
ρ1 c1
j
⎞
⎛ j
(T j − T j )
⎜⎜ (λ1 + λ 2j ) 2 2 1 + Ll k l j,1 ρ l j,1 + L p k pj ,1 ρ pj ,1 + Qc k cj,1 ρ cj,1YOj2,1 ⎟⎟
∆r
⎠
⎝
e a temperatura na superfície do cilindro, i = M, obtida por um balanço de
energia no anel de espessura ∆r/2 junto à superfície, é dada por:
j +1
M
T
∆t
=T + j j
ρ N cN
j
M
⎛ 2h ⎛ 2 M − 2 ⎞
λ Mj −1 / 2 j
j
j
⎜ ⎜
⎜ ∆r ⎝ 2 M − 3 ⎟⎠(Ta − TM ) − ∆r 2 (TM − TM −1 ) +
⎝
+ Ll k l j,M ρ l j, M + L p k pj , M ρ pj , M + Qc k cj, M ρ cj, M YOj2, M
)
(9.30)
As massas específicas das parcelas da madeira são dadas por:
ρ l j,i+1 = ρ l j,i (1 − ∆tk l j,i )
(9.31)
ρ pj +,i1 = ρ pj ,i (1 − ∆tk pj ,i )
(9.32)
ρ cj,+i 1 = ρ cj,i (1 − ∆tk cj,i YOj2,i )
(9.33)
9.3 Resultados Numéricos
Escreveu-se um programa em Matlab 6.5 com as equações discretizadas
acima, adotando-se incrementos de tempo de 0,02 s e 13 pontos radiais. A
258
listagem do mesmo encontra-se na Tabela 8.1 a seguir. Os dados utilizados
foram os do cilindro de pinho de raio inicial 15 mm, para teores de umidade de
20 % e 40 % em base seca. Considerou-se uma densidade da amostra seca de
387 kg/m3, Os demais dados utilizados podem ser vistos na Tabela 8.1,
contendo a listagem do programa.
As Figuras 9.4 e 9.5 mostram as evoluções de massa teóricas para cilindros de
pinho com 20 % e 40 % de H2O, respectivamente.
As Figuras 9.6 e 9.7 mostram as curvas teóricas de taxas de consumo de
massa de cilindros de pinho com 20 % e 40 % de H2O, respectivamente.
As Figuras 9.8 e 9.9 mostram as curvas teóricas de taxas de consumo
percentual instantâneo de massa de cilindros de pinho com 20 % e 40 % de
H2O, respectivamente.
As Figuras 9.10 e 9.11 mostram os perfis de densidade teóricos de cilindros de
pinho com 20 % e 40 % de H2O, respectivamente.
As Figuras 9.12 e 9.13 mostram os perfis teóricos da densidade aparente da
água em cilindros de pinho com 20 % e 40 % de H2O, respectivamente.
As Figuras 9.14 e 9.15 mostram os perfis teóricos de densidade aparente de
pirolisáveis de cilindros de pinho com 20 % e 40 % de H2O, respectivamente.
As Figuras 9.16 e 9.17 mostram os perfis teóricos de densidade aparente de
carvão de cilindros de pinho com 20 % e 40 % de H2O, respectivamente.
As Figuras 9.18 e 9.19 mostram os perfis teóricos de temperatura em cilindros
de pinho com 20 % e 40 % de H20, respectivamente.
As Figuras 9.20 e 9.21 mostram a evolução de temperaturas em cilindros de
pinho com 20 % e 40 % de H20, respectivamente.
259
Comparando-se as curvas obtidas pelo modelo numérico com os resultados
experimentais de cilindros de pinho com 20 % e 40 % de H2O apresentados
nos
capítulos
anteriores,
verifica-se
que
elas
apresentam
um
boa
concordância. As curvas teóricas indicam de forma aproximadamente correta a
evolução de massa e as taxas de consumo, exceto durante a fase de
incandescência, quando as taxas de consumo de massa numéricas mostradas
são menores que os valores experimentais. Os perfis de temperatura
numéricos apresentam um aumento abrupto após o fim da queima dos
pirolisáveis.e depois um período de estabilização de temperaturas, embora a
um patamar mais baixo que o encontrado experimentalmente. A adoção de
energias de ativação de oxidação do carvão mais baixas permitiria obter
temperaturas mais elevadas durante a incandescência, todavia isto requeriria a
utilização de incrementos de tempo bem menores.
Deve-se notar também que existem, na verdade, duas regiões de pirólise na
queima de madeira (Kanury, 1977), uma região endotérmica e uma região
exotérmica, mas que não foram consideradas no modelo, o que também pode
ser uma causa da má reprodutibilidade dos perfis de temperatura.
Embora o modelo seja muito simplificado ele correspondeu satisfatoriamente
dentro de suas limitações. Ele permite verificar a ocorrência simultânea dos
processos de secagem, pirólise e incandescência da madeira. Pretende-se
prosseguir aprimorando o modelo e investigando quais os parâmetros cinéticos
mais adequados para representar todas as fases a queima dos cilindros para
todos os teores de umidade e para todas as demais espécies de madeira. A
incorporação dos termos convectivos nas equações discretizadas bem como
das duas fases de pirólise permitiriam a obtenção de resultados teóricos mais
aproximados aos experimentos. A utilização de modelos implícitos de
integração numérica permitiria a utilização de valores maiores de ∆t , com
melhores propriedades de convergência, mas à custa de uma maior
complexidade computacional.
260
Tabela 9.1 – Listagem do Programa Principal em Matlab.
clear; format compact;
% dados do problema
% Pinus elliot (valores medios):
% mo=26,0 g; mc/mo=0,181; df(0%H2O)=368 kg/m3; dc=67 kg/m3
M = 13 ;
%(no. pontos radiais)
N = 16001;
%(no. instantes de tempo)
ro = 0.015;
%m
(raio do cilindro)
Tf = 800 ;
%K
(temp. do escoamento livre)
To = 300 ;
%K
(temp. inicial cilindro)
dc0= 67 ;
% kg/m3
(dens. inicial apar. carvao)
dp0= 301 ;
% kg/m3
(dens. inicial apar. pirolisaveis)
Xl0= 0.2 ;
%(fracao de agua inicial)
Al = 6.7E3;
% 1/s
(fator pre-expon. vapor.)
Ap = 6.0E3;
% 1/s
(fator pre-expon. pirolise)
Ac = 7.5E1;
% 1/s
(fator pre-expon. calcinacao)
Tal= 5500 ;
%K
(temp. ativ. de vaporizacao)
Tap= 7000 ;
%K
(temp. ativ. de pirolise)
Tac= 10500;
%K
(temp. ativ. de oxidação carvao)
h = 100 ;
% W/m2/K (coefic. de conveccao)
ql = -2.245E6;
% J/kg
(calor de vapor. da agua)
qp = -0.300E6;
% J/kg
(calor de pirolise)
qc = 20.000E6;
% J/kg
(calor de oxidacao do carvao)
lf0 = 0.14;
% W/mK
(condut. term. inicial da madeira)
cp = 1500 ;
% J/kg/K
(calor especifico dos pirolisaveis)
cc = 670 ;
% J/kg/K
(calor especifico do carvao)
cl = 4170 ;
% J/kg/K
(calor especifico da agua)
% condicoes iniciais
dd = dc0 + dp0;
% kg/m3
(dens. madeira seca)
dl0= 0.2*dd ;
% kg/m3
(dens. inicial liq. apar.)
Xp0= dp0/dd ;
Xc0= dc0/dd ;
df0 = dd + dl0;
qco= qc;
tp(1:N) = 0;
%s
(tempos)
T(1:M,1:N) = To;
%K
(temperaturas)
dl(1:M,1:N) = dl0;
% kg/m3
(dens. aparente da agua)
dp(1:M,1:N) = dp0; % kg/m3
(dens. aparente dos pirolisaveis)
dc(1:M,1:N) = dc0; % kg/m3
(dens. aparente do carvao)
df = dc + dp + dl;
% kg/m3
(dens. aparente da madeira)
% incrementos
dr = ro/(M-1);
%m
(incremento radial)
dt = 0.05;
%s
(incremento temporal)
% posicoes radiais
for i = 1:M
261
r(i)= (i-1)*dr;
% mm
(posicao radial)
end
for j = 1:N-1
% incrementador de tempo
% calculo do tempo
tp(j+1)=j*dt;
disp(['tempo(',num2str(j+1),')= ',num2str(tp(j+1)),' s'])
mp1 = 0; mp2 = 0; % zera a massa de volateis
% Ponto no centro
lm1 = lf0*(df(1,j)/df0)*(T(1,j)/298);
lm2 = lf0*(df(2,j)/df0)*(T(2,j)/298);
f1 = 2*(lm1+lm2)*(T(2,j)-T(1,j));
kl = Al*exp(-Tal/T(1,j));
kp = Ap*exp(-Tap/T(1,j));
kc = Ac*exp(-Tac/T(1,j));
YO2 = 0.233*(1 - dp(1,j)/dp0);
f2 = ql*kl*dl(1,j);
f3 = qp*kp*dp(1,j);
f4 = qc*kc*dc(1,j)*YO2
dmcm = (dc(1,j)*cc + dl(1,j)*cl + dp(1,j)*cp)*(T(1,j)/298)^.5;
T(1,j+1) = T(1,j)+(dt/dmcm)*(f1/dr/dr + f2 + f3 + f4);
dc(1,j+1) = dc(1,j)*(1-kc*dt*YO2);
dl(1,j+1) = dl(1,j)*(1-kl*dt);
dp(1,j+1) = dp(1,j)*(1-kp*dt);
df(1,j+1) = dc(1,j) + dl(1,j) + dp(1,j);
dmp1 = 2*pi*0.1*r(1)*dp(1,j)*dr;
mp1 = mp1 + dmp1;
dmp2 = 2*pi*0.1*r(1)*dp(1,j+1)*dr;
mp2 = mp2 + dmp2;
% Pontos interiores
for i = 2:M-1 % incrementos radiais
lm1 = lf0*(df(i-1,j)/df0)*(T(i-1,j)/298);
lm2 = lf0*(df(i,j)/df0)*(T(i,j)/298);
lm3 = lf0*(df(i+1,j)/df0)*(T(i+1,j)/298);
lf1 = 0.5*(lm2+lm3);
lf2 = 0.5*(lm1+lm2);
lbd1 = lf1*(2*i-1)/(2*i-2);
lbd2 = lf2*(2*i-3)/(2*i-2);
f1 = lbd1*(T(i+1,j)-T(i,j))-lbd2*(T(i,j)-T(i-1,j));
kl = Al*exp(-Tal/T(i,j));
kp = Ap*exp(-Tap/T(i,j));
kc = Ac*exp(-Tac/T(i,j));
YO2 = 0.233*(1 - dp(i,j)/dp0);
f2 = ql*kl*dl(i,j);
f3 = qp*kp*dp(i,j);
f4 = qc*kc*dc(i,j)*YO2;
dmcm = (dc(i,j)*cc + dl(i,j)*cl + dp(i,j)*cp)*(T(i,j)/298)^.5;
262
T(i,j+1) = T(i,j)+(dt/dmcm)*(f1/dr/dr + f2 + f3 + f4);
dc(i,j+1) = dc(i,j)*(1-kc*dt*YO2);
dl(i,j+1) = dl(i,j)*(1-kl*dt);
dp(i,j+1) = dp(i,j)*(1-kp*dt);
df(i,j+1) = dc(i,j) + dl(i,j) + dp(i,j);
dmp1 = 2*pi*0.1*r(i)*dp(i,j)*dr;
mp1 = mp1 + dmp1;
dmp2 = 2*pi*0.1*r(i)*dp(i,j+1)*dr;
mp2 = mp2 + dmp2;
end
% Ponto na superficie
lm1 = lf0*(df(M-1,j)/df0)*(T(M-1,j)/298);
lm2 = lf0*(df(M,j)/df0)*(T(M,j)/298);
f0 = -(lm1+lm2)*(T(M,j)-T(M-1,j))/dr/dr;
f1 = 2*(h/dr)*((2*M-2)/(2*M-3))*(Tf-T(M,j));
kl = Al*exp(-Tal/T(M,j));
kp = Ap*exp(-Tap/T(M,j));
YO2 = 0.233*(1 - dp(M,j)/dp0);
f2 = ql*kl*dl(M,j);
f3 = qp*kp*dp(M,j);
f4 = qc*kc*dc(M,j)*YO2;
dmcm = (dc(M,j)*cc + dl(M,j)*cl + dp(M,j)*cp)*(T(M,j)/298)^.5;
T(M,j+1) = T(M,j)+(dt/dmcm)*(f0 + f1 + f2 + f3 + f4);
dc(M,j+1) = dc(M,j)*(1-kc*dt*YO2);
dl(M,j+1) = dl(M,j)*(1-kl*dt);
dp(M,j+1) = dp(M,j)*(1-kp*dt);
df(M,j+1) = dc(M,j) + dl(M,j) + dp(M,j);
%disp(['T(',num2str(M),',',num2str(j+1),')=',num2str(T(M,j+1))]);
dmp_dta = 1000*(mp1-mp2)/dt; % abs(dmp_dt) > 0
% disp(['-dmp_dt = ',num2str(dmp_dta),' g/s']);
if dmp_dta > 0.03
disp(['-dmp_dt > 0.03 g/s'])
Tf = 1060; flame(j+1)=1; qc = 0;
else
Tf = 800; qc = qco;
end
end
r = 1000*r;
% posicao radial (mm)
ro = 1000*ro;
% raio do cilindro (mm)
nk = floor(30/dt);
% indice para plotar de 30 em 30 s
figure(1)
plot(r,T(:,1:nk:N)); AXIS([0 ro To 1100]);
xlabel('posicao radial (mm)'); ylabel('Temperatura (K)')
figure(2)
plot(r,df(:,1:nk:N)); AXIS([0 ro 0 df0]);
xlabel('posicao radial (mm)'); ylabel('densidade da madeira (kg/m3)')
263
figure(3)
plot(r,dl(:,1:nk:N)*100/dd); AXIS([0 ro 0 Xl0*100])
xlabel('posicao radial (mm)'); ylabel('teor de agua (%)')
figure(4)
plot(r,dp(:,1:nk:N)*100/dd); AXIS([0 ro 0 Xp0*100])
xlabel('posicao radial (mm)'); ylabel('teor de material pirolisavel (%)')
figure(5)
plot(r,dc(:,1:nk:N)*100/dd); AXIS([0 ro 0 Xc0*100])
xlabel('posicao radial (mm)'); ylabel('teor de carvao (%)')
Figura 9.4 – Evolução da massa de um cilindro de pinho com 20% de H2O.
264
Figura 9.5 – Evolução da massa de um cilindro de pinho com 40% de H2O.
Figura 9.6 – Taxas de consumo de massa de um cilindro de pinho com 20% de
H2O.
265
Figura 9.7 – Taxas de consumo de massa de um cilindro de pinho com 40% de
H2O.
Figura 9.8 – Taxas de consumo percentual instantâneo de massa de um
cilindro de pinho com 20% de H2O.
266
Figura 9.9 – Taxas de consumo percentual instantâneo de massa de um
cilindro de pinho com 40% de H2O.
Figura 9.10 – Perfis de densidade de um cilindro de pinho com 20% de H2O,
de 30 em 30 s.
267
Figura 9.11 – Perfis de densidade de um cilindro de pinho com 40% de H2O,
de 30 em 30 s.
Figura 9.12 – Perfis de densidade aparente de água em um cilindro de pinho
com 20% de H2O, de 30 em 30 s.
268
Figura 9.13 – Perfis de densidade aparente de água em um cilindro de pinho
com 40% de H2O, de 30 em 30 s.
Figura 9.14 – Perfis de densidade aparente de pirolisáveis em um cilindro de
pinho com 20% de H2O, de 30 em 30 s.
269
Figura 9.15 – Perfis de densidade aparente de pirolisáveis em um cilindro de
pinho com 40% de H2O, de 30 em 30 s.
Figura 9.16 – Perfis de densidade aparente de carvão em um cilindro de pinho
com 20% de H2O, de 30 em 30 s.
270
Figura 9.17 – Perfis de densidade aparente de carvão em um cilindro de pinho
com 40% de H2O, de 30 em 30 s.
Figura 9.18 – Evolução de temperaturas em um cilindro de pinho com 20% de
H2O.
271
Figura 9.19 – Evolução de temperaturas em um cilindro de pinho com 40% de
H2O.
Figura 9.20 – Perfis de temperatura em um cilindro de pinho com 20% H2O, de
30 em 30 s.
272
Figura 9.21 – Perfis de temperatura em um cilindro de pinho com 40% H2O, de
30 em 30 s.
273
274
CAPÍTULO 10
CONCLUSÕES
Foi projetada e construída uma bancada experimental contendo dois
calorímetros (um cônico e um cilíndrico) e um sistema de coleta e registro de
dados, para a determinação das características de queima de cilindros e placas
planas de madeiras. Com esta bancada foram obtidos diversos dados
experimentais:
1) Dados de evolução de massas, massas normalizadas, taxas
instantâneas de consumo de massa, tempos de auto-ignição, tempos
de fim de pirólise ou fim de chama, emissões de CO, CO2 e NO, bem
como as temperaturas de exaustão para cilindros (3 cm de diâmetro
x 10 cm de altura) de quatro espécies de madeira nacional ((pinho Pinus Elliot -, embaúba - Cecropia pachystachya -, ipê branco Tabebuia roseo-alba - e eucalipto - Eucalyptus citriodora -) com
teores de umidade de 0, 20, 40, 60, 80 e 100 % em base seca,
irradiando-se 2000 W no calorímetro cilíndrico.
2) Dados de evolução de massas, massas normalizadas, taxas
instantâneas de consumo de massa, tempos de auto-ignição, tempos
de fim de pirólise ou fim de chama para cilindros secos de pinho
(Pinus elliot) com diferentes diâmetros (15, 20, 25 e 30 mm e 100
mm de altura, submetidos a uma potência de aquecimento de
2000W) e submetidos a diferentes potências de aquecimento
(cilindros com 30 mm de diâmetro e 100 mm de altura submetidos a
1250, 1500, 1750 e 2000 W).
3) Dados de evolução de massas, massas normalizadas, taxas
instantâneas de consumo de massa, tempos de auto-ignição, tempos
de fim de pirólise ou fim de chama para placas planas e secas de
275
pinho (Pinus elliot) com área de 100x100 mm2 e 50 mm de
espessura. Foram realizados experimentos com duas situações
diferentes: com a superfície da amostra que recebe a radiação
proveniente
do
cone
aquecedor
orientada
paralelamente
e
perpendicularmente aos grãos da madeira.
4) Dados da evolução de temperaturas em cilindros e placas planas de
pinho (Pinus elliot), ensaiados em calorímetros cilíndrico e cônico,
respectivamente, sob a potência de 2000 W. Para os cilindros, foram
escolhidos os teores de 0, 25 e 50% de H2O, e para as placas planas
foi escolhido o teor de 0% de H2O, ou seja, amostras secas.
5) Imagens espectrais das emissões de radicais presentes nas chamas
dos cilindros de madeira (3 cm diâmetro x 10 cm de comprimento) de
quatro espécies (pinho - Pinus Elliot, embaúba - Cecropia
pachystachya, ipê branco - Tabebuia roseo-alba e eucalipto Eucalyptus citriodora) irradiados com 2000 Watts. As imagens foram
obtidas através de uma câmera CCD acoplada a um computador
para registro dos dados, empregando-se filtros em diversos
comprimentos de onda.
Foram também apresentados dados referentes à formação de carvão em
campo durante queimadas em floresta tropical na região de Alta Floresta, no
estado de Mato Grosso.
Um modelo numérico simplificado de todo o processo foi apresentado,
descrevendo os processos de secagem, pirólise com ou sem chama e
carbonização de cilindros de madeira.
Alguns comentários importantes feitos sobre os resultados obtidos são
reapresentados a seguir:
276
As curvas de evolução de massa e de massa normalizada apresentam, em
geral, pontos de mudança de curvatura, indicando os momentos da autoignição e de extinção da chama, ou caso não haja ignição, os pontos de início e
de fim da pirólise. Após a extinção da chama ou o fim da pirólise, quando não
houver chama, ocorre o processo de incandescência. Os pontos de autoignição e de extinção da chama são identificados mais claramente observandose os picos existentes nas curvas de taxa de consumo e de taxa de consumo
percentual instantâneo. Quando não ocorre a auto-ignição estas curvas não
apresentam picos, porém o ponto de início de pirólise pode ser identificado pelo
fim do aumento inicial das taxas de consumo e o ponto de fim de pirólise pode
ser identificado pelo início da região de taxa de consumo relativamente baixa e
constante indicativa do processo de incandescência. Na região entre a ignição
e a extinção da chama as curvas de taxa de consumo tomam um perfil
aproximadamente parabólico.
As curvas de evolução de massas das amostras apresentam dispersão
pequena, mas que aumenta com o aumento do teor de umidade. As curvas de
massa normalizada obedecem também à essa tendência, porém numa escala
bem menor. As curvas de taxa de consumo e de consumo percentual
instantâneo apresentam uma maior dispersão. Verifica-se que o teor de
umidade influencia, reduzindo, as taxas de liberação de voláteis, porém não
afeta as massas e as taxas de consumo durante a fase de incandescência.
As curvas de taxa de consumo percentual instantâneo apresentam fortes
oscilações no caso de amostras com massa final muito pequena, durante a
incandescência, devido à flutuações nas medidas da balança de precisão. A
partir dos dados de evolução de massa, pode ser feita uma interpolação
polinomial e depois obtido um perfil aproximado sem as oscilações para esta
fase.
A presença de umidade influencia todas as fases da queima de amostras de
madeira, aquecidas a uma taxa constante. Embora o tempo total de secagem e
277
de queima, até uma dada percentagem da massa inicial, não seja afetado
significativamente pelo teor de umidade, a fração consumida e a duração de
cada fase são modificados.
Observou-se que durante o período com chamas ocorre a formação de CO2 e
de CO. As amostras que não sofrem ignição não apresentam formação total
significativa de CO2, embora possam apresentar picos durante chamas
residuais curtas.
As concentrações de CO atingiram picos no momento da ignição e
apresentaram um crescimento no fim da queima com chama e depois se
mantiveram em patamares aproximadamente constantes que caíam ao longo
do tempo até o consumo total do carvão.
Notou-se que quando o momento de extinção da chama ia se aproximando
ocorria um aumento súbito do comprimento (altura) da chama, provavelmente
porque todo o cilindro de madeira atingia uma temperatura elevada e também
devido ao alargamento dos poros da madeira.
As temperaturas de exaustão apresentaram um perfil similar aos perfis das
curvas de taxa de consumo de massa, conforme se poderia esperar, pois
quanto maior a quantidade de combustível consumido maior a taxa de calor
liberado e em conseqüência maiores são as temperaturas alcançadas.
Nos ensaios com diâmetros e potências diferentes observou-se que as curvas
de evolução de massas das amostras apresentaram dispersão pequena, que
não aumenta com o aumento do diâmetro ou da potência, visto que se tratava
de amostras secas. As curvas de massa normalizada obedecem também a
essa tendência, porém numa escala de dispersão bem menor. As curvas de
taxa de consumo e de consumo percentual instantâneo apresentaram uma
maior dispersão. Verificou-se que os aumentos do diâmetro e da potência do
aquecedor aumentaram as taxas de liberação de voláteis, e aumentaram as
massas e as taxas de consumo durante a fase de incandescência.
278
As placas planas apresentaram curvas de evolução de massa similares às dos
cilindros de madeira, com pontos de mudança de curvatura indicando transição
de regimes de secagem e pirólise para regime de queima com chama e deste
para regime de queima incandescente. Observou-se que as curvas de
evolução de massas das amostras apresentaram dispersão pequena para as
amostras paralelas, o que não é verificado para as amostras perpendiculares.
As curvas de massa normalizada obedeceram também a essa tendência. As
curvas de taxa de consumo e de consumo percentual instantâneo
apresentaram uma maior dispersão, devido à presença ou não de chama e aos
tempos de auto-ignição. Verificou-se que a orientação das amostras influencia
nas taxas de liberação de voláteis, sendo esta taxa maior, durante o período de
pirólise, para as amostras com a face onde incide o fluxo de calor paralela ao
sentido das fibras. Tal observação pode estar associada às diferentes
condutividades térmicas que a madeira apresenta em função da orientação das
fibras, que no caso perpendicular é em média o dobro do paralelo. Possuindo a
orientação paralela condutividade menor, é razoável que a taxa de liberação de
voláteis neste caso seja maior devido ao aumento local da temperatura do
corpo de prova, em decorrência da maior dificuldade de se propagar o calor
pelo interior da amostra.
As curvas de taxa de consumo percentual instantâneo para as placas planas
também apresentaram oscilações no período de incandescência, porém de
magnitude menor do que o verificado para as amostras cilíndricas, devido à
maior massa que as placas planas apresentavam durante a incandescência, o
que minimiza as flutuações nas medidas da balança de precisão.
Observou-se que a fração de carvão formado não era significativamente
alterada pela orientação das placas planas. As taxas de consumo durante a
pirólise também foram próximas para as duas orientações.
As curvas de evolução de massa das placas planas com orientações de grãos
diferentes foram similares na forma, porém com diferenças entre os tempos
279
característicos apresentados. O tempo médio até o fim de pirólise para a
orientação paralela foi de cerca de 2700 segundos, enquanto que para a
orientação perpendicular foi de cerca de 3100 segundos, quase 15 % maior. Os
perfis de temperaturas medidos dentro das amostras também foram diferentes,
devido às diferenças de condutividade e permeabilidade para as diferentes
orientações de grãos. A temperatura de incandescência, no entanto, foi
praticamente igual, em torno de 750 oC.
Pôde-se observar nas curvas de evolução de temperatura para os cilindros
secos dois comportamentos de pirólise, através da mudança de curvatura das
linhas de temperatura, o que condiz com aquilo encontrado na literatura de
pirólise de biomassa.
Verificou-se que por volta de 400 segundos, para cilindros secos, as curvas de
temperatura se encontraram e se estabilizaram em um patamar (entre 700 e
800 ºC), momento este que significou que a frente de incandescência atingiu
todos os termopares. Com esta informação é possível calcular a velocidade da
frente de carbonização da amostra, através do registro da posição e do tempo
que faz com que o termopar atinja uma temperatura de 700 a 800 ºC (750 ºC
em média), que é a temperatura média de incandescência; o encontro das
curvas facilitou a localização do ponto pelo qual passa a frente de
incandescência. Também é possível calcular a velocidade da frente de pirólise
na amostra, através do registro da posição e do tempo que faz com que o
termopar atinja 300 ºC, que é a temperatura média de pirólise. Para o cálculo
da frente de secagem, o procedimento é o mesmo, porém utilizando-se a
temperatura de 100 º.
Para as amostras cilíndricas com teores mais elevados de umidade, verificouse um deslocamento dos pontos de inflexão dos comportamentos pirolíticos e
um primeiro ponto de mudança de curvatura que indicou a passagem da frente
de secagem (100 ºC). Também foi verificado um patamar durante a fase de
incandescência, não havendo a mudança da temperatura de “smoldering” (750
280
ºC em média) com o aumento do teor de umidade. O aumento da umidade
apenas atrasa o aumento das temperaturas até se chegar à incandescência e
suaviza a evolução das temperaturas durante o período de pirólise.
É importante notar o diferente comportamento das temperaturas durante a
incandescência para os teores extremos de umidade das amostras cilíndricas,
0 e 50% de H2O. Para o teor de 0% a região de incandescência segue um perfil
constante, enquanto que para o teor de 50% essa região toma um perfil
parabólico. Essa diferença pode ser explicada pela existência de dois regimes
de incandescência: combustão dentro dos poros e combustão somente na
superfície, de acordo com o proposto por Kanury (1994).
As placas planas tiveram um comportamento semelhante ao dos cilindros
secos, porém em uma escala de tempo muito maior.
Valores médios das velocidades das frentes de temperaturas de 100, 250 e
500 ºC foram calculados a partir das curvas de medidas de temperaturas.
Todos os cilindros e todas as placas paralelas sofreram ignição. Pôde-se
observar que ocorreu diminuição das velocidades das frentes com o aumento
dos teores de umidade nos cilindros.
A orientação das placas em relação às fibras afetou as velocidades das frentes
de secagem e reação, sendo essas velocidades maiores para as amostras com
orientação das fibras paralelas à superfície de incidência da radiação do que
para aquelas com orientação das fibras perpendicular à superfície de incidência
da radiação. Isso pode estar associado à maior facilidade de propagação de
voláteis e vapor de água no interior da amostra quando a superfície de
incidência da radiação está orientada perpendicularmente ao sentido das
fibras, resfriando os termopares e aumentando o tempo para que se atinjam as
temperaturas das frentes.
Imagens espectrais das chamas das quatro espécies madeira sob a potência
de aquecimento de 2000 W foram apresentadas, permitindo a avaliação da
281
distribuição de alguns radicais dentro das chamas produzidas pela queima de
cilindros. Alguns dos perfis obtidos para o comprimento de 801 nm (fuligem)
apresentaram patamares na intensidade de 250 em escala de cinza. Isso
deveu-se à
saturação do sensor CCD da câmera pela grande quantidade de
luz emitida pela fuligem.
Comparando-se o modelo numérico com os resultados experimentais verificase que a evolução de massas e as taxas de consumo tiveram boa
concordância enquanto as temperaturas alcançadas no modelo teórico são
baixas em relação às medidas experimentais, embora sigam tendências
similares. Pretende-se, posteriormente, investigar quais os parâmetros
cinéticos mais adequados para simular todos os teores de umidade e para as
demais espécies de madeira.
Um refinamento do algoritmo deverá ser implementado visando acelerar sua
convergência para taxas mais rápidas de pirólise e de incandescência o que
permitirá reproduzir mais precisamente os perfis de temperatura.
Deve-se notar também que existem duas regiões de pirólise na queima de
madeira, uma região endotérmica e uma região exotérmica, mas que não foram
consideradas no modelo, o que também causou a má reprodutibilidade dos
perfis de temperatura.
Finalmente, a construção da bancada experimental permitirá a realização de
medidas das características de queima de outros materiais, particularmente os
carbonizáveis que incluem os materiais poliméricos e os materiais celulósicos.
Os dados já obtidos serão úteis para diversas aplicações, como a prevenção e
o controle de incêndios e a validação de códigos numéricos de propagação de
fogo e de incêndios.
282
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287
APÊNDICE A
EVOLUÇÕES DE MASSAS, MASSAS NORMALIZADAS, TAXAS DE CONSUMO E
TAXAS DE CONSUMO PERCENTUAL INSTANTÂNEO DE MASSA DE
AMOSTRAS CILÍNDRICAS
30
Pn59 (0%H2O)
Pn76 (0%H2O)
Pn72 (0%H2O)
Pn87 (0%H2O)
25
massa (g)
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.1 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 0 % H2O.
20
Eb43 (0%H2O)
Eb30 (0%H2O)
Eb19 (0%H2O)
Eb29 (0%H2O)
massa (g)
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.2 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 0 % H2O.
288
40
Ip01 (0%H2O)
Ip02 (0%H2O)
Ip03 (0%H2O)
Ip04 (0%H2O)
35
massa (g)
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.3 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 0 % H2O.
45
Ec28 (0%H2O)
Ec25 (0%H2O)
Ec14 (0%H2O)
Ec21 (0%H2O)
40
35
massa (g)
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.4 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.
289
1,0
Pn59 (0%H2O)
Pn76 (0%H2O)
Pn72 (0%H2O)
Pn87 (0%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.5 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 0 % H2O.
1,0
Eb43 (0%H2O)
Eb30 (0%H2O)
Eb19 (0%H2O)
Eb29 (0%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.6 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 0 %
H2O.
290
1,0
Ip01 (0%H2O)
Ip02 (0%H2O)
Ip03 (0%H2O)
Ip04 (0%H2O)
0,8
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.7 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 0 %
H2O.
1,0
Ec28 (0%H2O)
Ec25 (0%H2O)
Ec14 (0%H2O)
Ec21 (0%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.8 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.
291
0,18
Pn59 (0%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,16
Pn76 (0%H2O)
0,14
Pn72 (0%H2O)
0,12
Pn87 (0%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.9 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 0 % H2O.
0,20
Eb43 (0%H2O)
0,18
Eb30 (0%H2O)
0,16
Eb19 (0%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,14
Eb29 (0%H2O)
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.10 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 0 % H2O.
292
0,22
Ip01 (0%H2O)
Ip02 (0%H2O)
Ip03 (0%H2O)
Ip04 (0%H2O)
0,20
0,18
-dm/dt (g/s)
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800 1000 1200 1400 1600 1800
tempo (s)
Figura A.11 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 0 % H2O.
0,20
Ec28 (0%H2O)
0,18
Ec25 (0%H2O)
0,16
Ec14 (0%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,14
Ec21 (0%H2O)
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.12 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.
293
1,0
Pn59 (0%H2O)
Pn76 (0%H2O)
Pn72 (0%H2O)
Pn87 (0%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.13 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 0 % H2O.
1,6
Eb43 (0%H2O)
Eb30 (0%H2O)
Eb19 (0%H2O)
Eb29 (0%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.14 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 0 % H2O.
294
1,0
Ip01 (0%H2O)
Ip02 (0%H2O)
Ip03 (0%H2O)
Ip04 (0%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800 1000 1200 1400 1600 1800
tempo (s)
Figura A.15 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de ipê
branco com 0 % H2O.
1,0
Ec28 (0%H2O)
Ec25 (0%H2O)
Ec14 (0%H2O)
Ec21 (0%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.16 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 0 % H2O.
295
35
Pn73 (20%H2O)
Pn23 (20%H2O)
Pn95 (20%H2O)
Pn84 (20%H2O)
30
massa (g)
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.17 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 20 % H2O.
24
Eb13 (20%H2O)
Eb50 (20%H2O)
Eb42 (20%H2O)
Eb45 (20%H2O)
20
massa (g)
16
12
8
4
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.18 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 20 % H2O.
296
45
Ip02' (20%H2O)
Ip07 (20%H2O)
Ip39 (20%H2O)
Ip43 (20%H2O)
40
35
massa (g)
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.19 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 20 % H2O.
50
Ec30 (20%H2O)
Ec26 (20%H2O)
Ec09 (20%H2O)
Ec08 (20%H2O)
45
40
massa (g)
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.20 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.
297
1,0
Pn73 (20%H2O)
Pn23 (20%H2O)
Pn95 (20%H2O)
Pn84 (20%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.21 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 20 % H2O.
1,0
Eb13 (20%H2O)
Eb50 (20%H2O)
Eb42 (20%H2O)
Eb45 (20%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.22 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 20 %
H2O.
298
1,0
Ip02 (20%H2O)
Ip07 (20%H2O)
0,8
Ip39 (20%H2O)
Ip43 (20%H2O)
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.23 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 20 %
H2O.
1,0
Ec30 (20%H2O)
Ec26 (20%H2O)
Ec90 (20%H2O)
Ec08 (20%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.24 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 20 %
H2O.
299
0,16
Pn73 (20%H2O)
0,14
Pn23 (20%H2O)
0,12
Pn95 (20%H2O)
-dm/dt (g/s)
Pn84 (20%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.25 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 20 % H2O.
0,16
Eb13 (20%H2O)
0,14
Eb50 (20%H2O)
0,12
Eb42 (20%H2O)
-dm/dt (g/s)
Eb45 (20%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.26 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 20 % H2O.
300
0,20
Ip02' (20%H2O)
Ip07 (20%H2O)
Ip39 (20%H2O)
Ip43 (20%H2O)
0,18
0,16
-dm/dt (g/s)
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.27 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 20 % H2O.
0,18
Ec30 (20%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,16
Ec26 (20%H2O)
0,14
Ec09 (20%H2O)
0,12
Ec08 (20%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.28 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.
301
1,0
Pn73 (20%H2O)
Pn23 (20%H2O)
Pn95 (20%H2O)
Pn84 (20%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.29 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 20 % H2O.
1,6
Eb13 (20%H2O)
Eb50 (20%H2O)
Eb42 (20%H2O)
Eb45 (20%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.30 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 20 % H2O.
302
1,0
Ip02' (20%H20)
Ip07 (10%H20)
Ip39 (20%H2O)
Ip43 (20%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.31 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de ipê
branco com 20 % H2O.
1,0
Ec30 (20%H2O)
Ec26 (20%H2O)
Ec09 (20%H2O)
Ec08 (20%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.32 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 20 % H2O.
303
40
Pn40 (40%H2O)
Pn61 (40%H2O)
Pn62 (40%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn80 (40%H2O)
35
massa (g)
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.33 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 40 % H2O.
25
Eb02 (40%H2O)
Eb21 (40%H2O)
Eb48 (40%H2O)
Eb46 (40%H2O)
massa (g)
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.34 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 40 % H2O.
304
55
Ip15 (40%H2O)
Ip22 (40%H2O)
Ip41 (40%H2O)
Ip47 (40%H2O)
50
45
massa (g)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.35 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 40 % H2O.
60
Ec16 (40%H2O)
Ec27 (40%H2O)
Ec13 (40%H2O)
Ec18 (40%H2O)
55
50
45
massa (g)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.36 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.
305
1,0
Pn40 (40%H2O)
Pn61 (40%H2O)
Pn62 (40%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn80 (40%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.37 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 40 % H2O.
1,0
Eb02 (40%H2O)
Eb21 (40%H2O)
Eb48 (40%H2O)
Eb46 (40%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.38 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 40 %
H2O.
306
1,0
Ip15 (40%H2O)
Ip22 (40%H2O)
Ip41 (40%H2O)
Ip47 (40%H2O)
0,8
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.39 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 40 %
H2O.
1,0
Ec16 (40%H2O)
Ec27 (40%H2O)
Ec13 (40%H2O)
Ec18 (40%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.40 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 40 %
H2O.
307
0,08
Pn40 (40%H2O)
Pn61 (40%H2O)
Pn62 (40%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn80 (40%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.41 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 40 % H2O.
0,16
Eb02 (40%H2O)
0,14
Eb21 (40%H2O)
0,12
Eb48 (40%H2O)
-dm/dt (g/s)
Eb46 (40%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.42 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 40 % H2O.
308
0,20
Ip15 (40%H2O)
0,18
Ip22 (40%H2O)
0,16
Ip41 (40%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,14
Ip47 (40%H2O)
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.43 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 40 % H2O.
0,18
Ec16 (40%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,16
Ec27 (40%H2O)
0,14
Ec13 (40%H2O)
0,12
Ec18 (40%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.44 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.
309
1,0
Pn40 (40%H2O)
Pn61 (40%H2O)
Pn62 (40%H2O)
Pn70 (40%H2O)
Pn80 (40%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (1/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.45 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 40 % H2O.
1,6
Eb02 (40%H2O)
Eb21 (40%H2O)
Eb48 (40%H2O)
Eb46 (40%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.46 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 40 % H2O.
310
1,0
Ip15 (40%H20)
Ip22 (40%H20)
Ip41 (40%H2O)
Ip47 (40%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
tempo (s)
Figura A.47 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de ipê
branco com 40 % H2O.
1,0
Ec16 (40%H2O)
Ec27 (40%H2O)
Ec13 (40%H2O)
Ec18 (40%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.48 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 40 % H2O.
311
50
Pn64 (60%H2O)
Pn65 (60%H2O)
Pn75 (60%H2O)
Pn24 (60%H2O)
Pn85 (60%H2O)
45
40
massa (g)
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.49 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 60% H2O.
30
Eb01 (60%H2O)
Eb53 (60%H2O)
Eb32 (60%H2O)
Eb49 (60%H2O)
25
massa (g)
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.50 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 60% H2O.
312
60
Ip9 (60%H2O)
Ip14 (60%H2O)
Ip23 (60%H2O)
Ip38 (60%H2O)
55
50
45
massa (g)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
massa (g)
Figura A.51 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 60% H2O.
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Ec23 (60%H2O)
Ec37 (60%H2O)
Ec10 (60%H2O)
Ec36 (60%H2O)
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.52 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 60% H2O.
313
1,0
Pn64 (60%H2O)
Pn65 (60%H2O)
Pn75 (60%H2O)
Pn24 (60%H2O)
Pn85 (60%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.53 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 60% H2O.
1,0
Eb01 (60%H2O)
Eb53 (60%H2O)
Eb32 (60%H2O)
Eb49 (60%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.54 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 60%
H2O.
314
1,0
Ip9 (60%H2O)
Ip14 (60%H2O)
0,8
Ip23 (60%H2O)
Ip38 (60%H2O)
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.55 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 60%
H2O.
1,0
Ec23 (60%H2O)
Ec37 (60%H2O)
Ec10 (60%H2O)
Ec36 (60%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.56 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 60%
H2O.
315
0,18
Pn64 (60%H2O)
Pn65 (60%H2O)
Pn75 (60%H2O)
Pn24 (60%H2O)
Pn85 (60%H2O)
0,16
0,14
-dm/dt (g/s)
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.57 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 60% H2O.
0,16
Eb01 (60%H2O)
0,14
Eb53 (60%H2O)
0,12
Eb32 (60%H2O)
-dm/dt (g/s)
Eb49 (60%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.58 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 60% H2O.
316
0,20
Ip9 (60%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,18
Ip14 (60%H2O)
0,16
Ip23 (60%H2O)
0,14
Ip38 (60%H2O)
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.59 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 60% H2O.
0,16
Ec23 (60%H2O)
0,14
Ec37 (60%H2O)
0,12
Ec10 (60%H2O)
-dm/dt (g/s)
Ec36 (60%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.60 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 60% H2O.
317
1,0
Pn64 (60%H2O)
Pn65 (60%H2O)
Pn75 (60%H2O)
Pn24 (60%H2O)
Pn85 (60%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (1/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.61 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 60% H2O.
1,6
Eb01 (60%H2O)
Eb53 (60%H2O)
Eb32 (60%H2O)
Eb49 (60%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.62 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 60% H2O.
318
1,0
Ip9 (30%H20)
Ip14 (60%H20)
Ip23 (60%H2O)
Ip38 (60%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.63 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de ipê
branco com 60% H2O.
1,0
Ec23 (60%H2O)
Ec37 (60%H2O)
Ec10 (60%H2O)
Ec36 (60%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.64 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 60% H2O.
319
55
Pn07 (80%H2O)
Pn71 (80%H2O)
Pn19 (80%H2O)
Pn30 (80%H2O)
Pn90 (80%H2O)
50
45
massa (g)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.65 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 80% H2O.
35
Eb04 (80%H2O)
Eb23 (80%H2O)
Eb31 (80%H2O)
Eb34 (80%H2O)
30
massa (g)
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.66 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 80% H2O.
320
massa (g)
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Ip10 (80%H2O)
Ip34 (80%H2O)
Ip35 (80%H2O)
Ip36 (80%H2O)
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
massa (g)
Figura A.67 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 80% H2O.
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Ec04 (80%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec33 (80%H2O)
Ec05 (80%H2O)
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.68 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 80% H2O.
321
1,0
Pn07 (80%H2O)
Pn71 (80%H2O)
Pn19 (80%H2O)
Pn30 (80%H2O)
Pn90 (80%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.69 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 80% H2O.
1,0
Eb04 (80%H2O)
Eb23 (80%H2O)
Eb31 (80%H2O)
Eb34 (80%H2O)
0,8
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.70 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 80%
H2O.
322
1,0
Ip10 (80%H2O)
Ip34 (80%H2O)
Ip35 (80%H2O)
Ip36 (80%H2O)
0,8
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Fugura A.71 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 80%
H2O.
1,0
Ec04 (80%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec33 (80%H2O)
Ec05 (80%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.72 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 80%
H2O.
323
0,12
Pn07 (80%H2O)
Pn71 (80%H2O)
Pn19 (80%H2O)
Pn30 (80%H2O)
Pn90 (80%H2O)
0,10
-dm/dt (g/s)
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.73 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 80% H2O.
0,10
Eb04 (80%H2O)
Eb23 (80%H2O)
0,08
Eb31 (80%H2O)
-dm/dt (g/s)
Eb34 (80%H2O)
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.74 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 80% H2O.
324
0,20
Ip10 (80%H2O)
Ip34 (80%H2O)
Ip35 (80%H2O)
Ip36 (80%H2O)
0,18
0,16
-dm/dt (g/s)
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.75 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 80% H2O.
0,16
Ec04 (80%H2O)
0,14
Ec34 (80%H2O)
0,12
Ec33 (80%H2O)
-dm/dt (g/s)
Ec05 (80%H2O)
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.76 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 80% H2O.
325
1,0
P07 (80%H2O)
P71 (80%H2O)
P19 (80%H2O)
P30 (80%H2O)
P90 (80%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (1/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.77 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 80% H2O.
1,6
Eb04 (80%H2O)
Eb23 (80%H2O)
Eb31 (80%H2O)
Eb34 (80%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.78 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 80% H2O.
326
1,0
Ip10 (80%H20)
Ip34 (80%H20)
Ip35 (80%H2O)
Ip36 (80%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.79 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de ipê
branco com 80% H2O.
1,0
Ec04 (80%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec33 (80%H2O)
Ec05 (80%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.80 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 80% H2O.
327
60
Pn03 (100%H2O)
Pn68 (100%H2O)
Pn13 (100%H2O)
Pn06 (100%H2O)
Pn96 (100%H2O)
55
50
45
massa (g)
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.81 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 100 % H2O.
35
Eb16 (100%H2O)
Eb33 (100%H2O)
Eb41 (100%H2O)
Eb54 (100%H2O)
30
massa (g)
25
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.82 – Evolução de massa de cilindros de embaúba com 100% H2O.
328
massa (g)
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Ip01' (100%H2O)
Ip17 (100%H2O)
Ip42 (100%H2O)
Ip44 (100%H2O)
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.83 – Evolução de massa de cilindros de ipê branco com 100% H2O.
80
Ec04 (80%H2O)
Ec34 (80%H2O)
Ec33 (80%H2O)
Ec05 (80%H2O)
70
massa (g)
60
50
40
30
20
10
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.84 – Evolução de massa de cilindros de eucalipto com 100% H2O.
329
1,0
Pn03 (100%H2O)
Pn68 (100%H2O)
Pn13 (100%H2O)
Pn06 (100%H2O)
Pn96 (100%H2O)
0,8
m/m0
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.85 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 100% H2O.
1,0
Eb16 (100%H2O)
Eb33 (100%H2O)
Eb41 (100%H2O)
Eb54 (100%H2O)
0,8
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.86 – Evolução de massa normalizada de cilindros de embaúba com 100%
H2O.
330
1,0
Ip01' (100%H2O)
Ip17 (100%H2O)
0,8
Ip42 (100%H2O)
Ip44 (100%H2O)
m/mo
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.87 – Evolução de massa normalizada de cilindros de ipê branco com 100%
H2O.
1.0
Ec32 (100%H2O)
Ec03 (100%H2O)
Ec29 (100%H2O)
Ec06 (100%H2O)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.88 – Evolução de massa normalizada de cilindros de eucalipto com 100%
H2O.
331
0,08
Pn03 (100%H2O)
Pn68 (100%H2O)
Pn13 (100%H2O)
Pn06 (100%H2O)
Pn96 (100%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.89 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 100% H2O.
0,08
Eb16 (100%H2O)
Eb33 (100%H2O)
Eb41 (100%H2O)
0,06
-dm/dt (g/s)
Eb54 (100%H2O)
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.90 – Taxa de consumo de massa de cilindros de embaúba com 100% H2O.
332
0.20
Ip01' (100%H2O)
0.18
Ip17 (100%H2O)
0.16
Ip42 (100%H2O)
-dm/dt (g/s)
0.14
Ip44 (100%H2O)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.91 – Taxa de consumo de massa de cilindros de ipê branco com 100%
H2O.
0,14
Ec32 (100%H2O)
0,12
Ec03 (100%H2O)
Ec29 (100%H2O)
-dm/dt (g/s)
0,10
Ec06 (100%H2O)
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.92 – Taxa de consumo de massa de cilindros de eucalipto com 100% H2O.
333
1,0
Pn03 (100%H2O)
Pn68 (100%H2O)
Pn13 (100%H2O)
Pn06 (100%H2O)
Pn96 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (1/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.93 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 100% H2O.
1,6
Eb16 (100%H2O)
Eb33 (100%H2O)
Eb41 (100%H2O)
Eb54 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.94 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
embaúba com 100% H2O.
334
1,0
Ip01' (100%H20)
Ip17 (100%H20)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
Ip42 (100%H2O)
Ip44 (100%H2O)
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.95 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de ipê
branco com 100% H2O.
1,0
Ec32 (100%H2O)
Ec03 (100%H2O)
Ec29 (100%H2O)
Ec06 (100%H2O)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura A.96 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
eucalipto com 100% H2O.
335
336
APÊNDICE B
EMISSÕES DE O2 DURANTE A QUEIMA DE CILINDROS SOB DIFERENTES
CONDIÇÕES DE UMIDADE, DIÂMETRO E POTÊNCIA DE AQUECIMENTO E
EMISSÕES DE O2 DURANTE A QUEIMA DE PLACAS PLANAS
22.0
O2 (Eb43-0%H2O)
O2 (Eb19-0%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.1 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 0 % H2O.
22.0
O2 (Eb13-20%H2O)
O2 (Eb42-20%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.2 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 20 % H2O.
337
22.0
O2 (Eb02-40%H2O)
O2 (Eb46-40%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.3 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 40 % H2O.
22.0
O2 (Eb01-60%H2O)
O2 (Eb49-60%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.4 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 60 % H2O.
338
22.0
O2 (Eb31-80%H2O)
O2 (Eb34-80%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.5 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 80 % H2O.
22.0
O2 (Eb16-100%H2O)
O2 (Eb33-100%H2O)
O2 (Eb54-100%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.6 – Emissões de O2 de cilindros de embaúba com 100 % H2O.
339
22.0
O2 (Pn59-0%H2O)
O2 (Pn76-0%H2O)
fração molar [%]
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.7 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 0 % H2O.
22.0
O2 (Pn73-20%H2O)
O2 (Pn23-20%H2O)
fração molar [%]
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.8 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 20 % H2O.
340
22.0
O2 (Pn61-40%H2O)
O2 (Pn62-40%H2O)
O2 (Pn70-40%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.9 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 40 % H2O.
22.0
O2 (Pn64-60%H2O)
O2 (Pn75-60%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.10 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 60 % H2O.
341
22.0
O2 (Pn07-80%H2O)
O2 (Pn19-80%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.11 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 80 % H2O.
22.0
O2 (Pn68-100%H2O)
O2 (Pn06-100%H2O)
fração molar [%]
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo [s]
1200
1400
1600
Figura B.12 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 100 % H2O.
342
22.0
O2 (Ip46-0%H2O)
O2 (Ip06-0%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.13 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 0 % H2O.
22.0
O2 (Ip30-20%H2O)
O2 (Ip33-20%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.14 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 20 % H2O.
343
22.0
O2 (Ip29-40%H2O)
O2 (Ip25-40%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.15 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 40 % H2O.
22.0
O2 (Ip28-60%H2O)
O2 (Ip31-60%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.16 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 60 % H2O.
344
22.0
O2 (Ip40-80%H2O)
O2 (Ip37-80%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.17 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 80 % H2O.
22.0
O2 (Ip27-100%H2O)
O2 (Ip45-100%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.18 – Emissões de O2 de cilindros de ipê branco com 100 % H2O.
345
22.0
O2 (Ec21-0%H2O)
O2 (Ec25-0%H2O)
O2 (Ec28-0%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.19 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 0 % H2O.
22.0
O2 (Ec30-20%H2O)
O2(Ec09-20%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.20 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 20 % H2O.
346
22.0
O2 (Ec13-40%H2O)
O2(Ec27-40%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.21 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 40 % H2O.
22.0
O2 (Ec23-60%H2O)
O2 (Ec10-60%H2O)
O2 (Ec36-60%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.22 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 60 % H2O.
347
22.0
O2 (Ec34-80%H2O)
O2 (Ec33-80%H2O)
O2 (Ec05-80%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.23 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 80 % H2O.
22.0
O2 (Ec03-100%H2O)
O2 (Ec29-100%H2O)
O2 (Ec06-100%H2O)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.24 – Emissões de O2 de cilindros de eucalipto com 100 % H2O.
348
22.0
O2 (Pn69-15mm)
O2 (Pn66-15mm)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.25 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro.
22.0
O2 (Pn55-20mm)
O2 (Pn51-20mm)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.26 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro.
349
22.0
O2 (Pn20-25mm)
O2 (Pn57-25mm)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.27 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro.
22.0
O2 (Pn59-30mm)
O2 (Pn76-30mm)
Fração molar [%]
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.28 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro.
350
22.0
O2 (Pn100-1250 W)
O2 (Pn102-1250 W)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.29 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento.
22.0
O2 (Pn94-1500 W)
O2 (Pn104-1500 W)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.30 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento.
351
22.0
O2 (Pn78-1750 W)
O2 (Pn92-1750 W)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.31 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento.
22.0
O2 (Pn99-2000 W)
O2 (Pn105-2000 W)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura B.32 – Emissões de O2 de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento.
352
22.0
O2 (Paralelo1)
O2 (Paralelo2)
O2 (Paralelo3)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
4200
Figura B.33 – Emissões de O2 de placa plana de pinho orientada paralelamente ao
sentido dos grãos.
22.0
O2 (Perpendicular1)
O2 (Perpendicular2)
O2 (Perpendicular3)
fração molar (%)
21.5
21.0
20.5
20.0
0
Figura
B.34
–
600
1200
1800
2400
tempo (s)
3000
3600
Emissões de O2 de placa plana de
perpendicularmente ao sentido dos grãos.
353
4200
pinho
orientada
354
APÊNDICE C
EVOLUÇÕES DE MASSAS, MASSAS NORMALISADAS, TAXAS DE CONSUMO
E TAXAS DE CONSUMO PERCENTUAL INSTANTÂNEO DE MASSA DE
AMOSTRAS CILÍNDRICAS DE PINHO COM DIFERENTES DIÂMETROS E
SUBMETIDAS A DIFERENTES POTÊNCIAS DE AQUECIMENTO
10
Pn58 (15mm)
Pn69 (15mm)
Pn48 (15mm)
Pn66 (15mm)
massa (g)
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.1 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 15 mm de diâmetro.
20
Pn60 (20mm)
Pn55 (20mm)
Pn39 (20mm)
Pn51 (20mm)
18
16
massa (g)
14
12
10
8
6
4
2
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.2 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 20 mm de diâmetro.
355
30
Pn53 (25mm)
Pn20 (25mm)
Pn56 (25mm)
Pn57 (25mm)
25
massa (g)
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.3 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 25 mm de diâmetro.
30
Pn59 (30mm)
Pn76 (30mm)
Pn72 (30mm)
Pn87 (30mm)
25
massa (g)
20
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.4 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro.
356
1.0
Pn58 (15mm)
Pn69 (15mm)
Pn48 (15mm)
Pn66 (15mm)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.5 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 15 mm de
diâmetro.
1.0
Pn60 (20mm)
Pn55 (20mm)
Pn39 (20mm)
Pn51 (20mm)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.6 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 20 mm de
diâmetro.
357
1.0
Pn53 (25mm)
Pn20 (25mm)
Pn56 (25mm)
Pn57 (25mm)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.7 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 25 mm de
diâmetro.
1.0
Pn59 (30mm)
Pn76 (30mm)
Pn72 (30mm)
Pn87 (30mm)
0.8
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.8 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro.
358
0.12
Pn58 (15mm)
Pn69 (15mm)
0.10
Pn48 (15mm)
Pn66 (15mm)
-dm/dt (g/s)
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.9 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 15 mm de
diâmetro.
0.16
Pn60 (20mm)
0.14
Pn55 (20mm)
0.12
Pn39 (20mm)
-dm/dt (g/s)
Pn51 (20mm)
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.10 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 20 mm de
diâmetro.
359
0.18
Pn53 (25mm)
-dm/dt (g/s)
0.16
Pn20 (25mm)
0.14
Pn56 (25mm)
0.12
Pn57 (25mm)
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.11 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 25 mm de
diâmetro.
0.18
Pn59 (30mm)
-dm/dt (g/s)
0.16
Pn76 (30mm)
0.14
Pn72 (30mm)
0.12
Pn87 (30mm)
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800 1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.12 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro.
360
2.0
Pn58 (15mm)
Pn69 (15mm)
Pn48 (15mm)
Pn66 (15mm)
1.8
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.13 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 15 mm de diâmetro.
2.0
Pn60 (20mm)
Pn55 (20mm)
Pn39 (20mm)
Pn51 (20mm)
1.8
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.14 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 20 mm de diâmetro.
361
2.0
Pn53 (25mm)
Pn20 (25mm)
Pn56 (25mm)
Pn57 (25mm)
1.8
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.15 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 25 mm de diâmetro.
1.0
Pn59 (30mm)
Pn76 (30mm)
Pn72 (30mm)
Pn87 (30mm)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.16 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro.
362
25
Pn100 (1250 W)
Pn103 (1250 W)
20
massa (g)
Pn102 (1250 W)
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.17 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1250 W de potência de aquecimento.
25
Pn94 (1500 W)
Pn86 (1500 W)
20
massa (g)
Pn104 (1500 W)
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.18 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1500 W de potência de aquecimento.
363
25
Pn78 (1750 W)
Pn98 (1750 W)
20
massa (g)
Pn92 (1750 W)
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.19 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 1750 W de potência de aquecimento.
25
Pn99 (2000 W)
Pn101 (2000 W)
20
massa (g)
Pn105 (2000 W)
15
10
5
0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.20 – Evolução de massa de cilindros de pinho com 30 mm de diâmetro e
submetidos a 2000 W de potência de aquecimento.
364
1.0
Pn100 (1250 W)
Pn103 (1250 W)
0.8
Pn102 (1250 W)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.21 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1250 W de potência de aquecimento.
1.0
Pn94 (1500 W)
Pn86 (1500 W)
0.8
Pn104 (1500 W)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.22 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1500 W de potência de aquecimento.
365
1.0
Pn78 (1750 W)
Pn98 (1750 W)
0.8
Pn92 (1750 W)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.23 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1750 W de potência de aquecimento.
1.0
Pn99 (2000 W)
Pn101 (2000 W)
0.8
Pn105 (2000 W)
m/m0
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.24 – Evolução de massa normalizada de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 2000 W de potência de aquecimento.
366
0.06
Pn100 (1250 W)
Pn103 (1250 W)
Pn102 (1250 W)
-dm/dt (g/s)
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.25 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1250 W de potência de aquecimento.
0.06
Pn94 (1500 W)
Pn86 (1500 W)
Pn104 (1500 W)
-dm/dt (g/s)
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.26 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1500 W de potência de aquecimento.
367
0.08
Pn78 (1750 W)
Pn98 (1750 W)
-dm/dt (g/s)
0.06
Pn92 (1750 W)
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.27 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 1750 W de potência de aquecimento.
0.18
Pn99 (2000 W)
0.16
Pn101 (2000 W)
0.14
Pn105 (2000 W)
-dm/dt (g/s)
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.28 – Taxa de consumo de massa de cilindros de pinho com 30 mm de
diâmetro e submetidos a 2000 W de potência de aquecimento.
368
1.0
Pn100 (1250 W)
Pn103 (1250 W)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
Pn102 (1250 W)
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.29 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1250 W de potência
de aquecimento.
1.0
Pn94 (1500 W)
Pn86 (1500 W)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
Pn104 (1500 W)
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.30 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1500 W de potência
de aquecimento.
369
1.0
Pn78 (1750 W)
Pn98 (1750 W)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
Pn92 (1750 W)
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.31 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 1750 W de potência
de aquecimento.
1.0
Pn99 (2000 W)
Pn101 (2000 W)
-(100/m)(dm/dt) (%/s)
0.8
Pn105 (2000 W)
0.6
0.4
0.2
0.0
0
200
400
600
800
1000
tempo (s)
1200
1400
1600
Figura C.32 – Taxa de consumo percentual instantâneo de massa de cilindros de
pinho com 30 mm de diâmetro e submetidos a 2000 W de potência
de aquecimento.
370
APÊNDICE D
DESENHOS TÉCNICOS DE ALGUNS COMPONENTES DA BANCADA
EXPERIMENTAL
Figura D.1 – Anel de amostragem de gases.
371
Figura D.2 – Hastes de sustentação das placas refletoras de radiação (proteção da
balança).
372
Figura D.3 – Conjunto: calorímetro cônico, balança e suporte dos calorímetros.
373
Figura D.4 – Base de sustentação dos calorímetros.
374
Figura D.5 – Coifa de exaustão.
375
Figura D.6 – Flange das tubulações.
376
Figura D.7 – Frasco lavador de gases.
377
Figura D.8 – Mancais da haste roscada que movimenta os calorímetros, placa de
orifício e bico de tomada de pressão na placa de orifício.
378