Olá e bem-vindo a este artigo onde discutirei um conceito crucial no campo da ciência da combustão, "Autoignição".
Neste artigo, abordarei vários aspectos da autoignição, incluindo a definição, temperatura de autoignição de diferentes substâncias, como papel, diesel, etanol, hidrogênio, avgas e muito mais.
Também discutirei a diferença entre ponto de fulgor, ponto de ignição e temperatura de autoignição, e como a pressão afeta a temperatura de autoignição.
Ao final deste artigo, você terá uma compreensão abrangente da autoignição e suas implicações. Então vamos começar!
O que é Autoignição?
A definição formal é:
Ignição espontânea de parte ou de toda a mistura ar-combustível na câmara de combustão de um motor de combustão interna. Também conhecida como combustão espontânea.
A autoignição é quando uma substância começa a queimar por conta própria, sem qualquer ajuda de uma fonte externa. O calor dentro da substância faz com que ela pegue fogo por conta própria.
Qual é a temperatura de autoignição?
A temperatura de autoignição é a temperatura mais baixa na qual uma substância começará a queimar em uma atmosfera normal. Essa temperatura é afetada por coisas como pressão, concentração de oxigênio e quantidade de combustível no ar. É importante lembrar que a temperatura na qual uma substância começará a queimar por conta própria depende do tipo e composição da substância.
Autoignição em Motores de Combustão Interna
Os motores de combustão interna podem entrar em ignição devido apenas ao calor da compressão ou quando esse calor é combinado com a injeção de combustível. A autoignição também é chamada de combustão espontânea e pode acontecer na câmara de combustão do motor.
Ao trabalhar com materiais inflamáveis, a temperatura de autoignição é um fator chave para descobrir o risco de incêndio ou explosão. É usado para descobrir a probabilidade de uma substância pegar fogo sozinha em uma atmosfera normal, sem uma faísca ou chama externa.
Vídeo
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Temperatura de Autoignição de Diferentes Substâncias
Madeira:
A temperatura na qual a madeira começa a queimar sozinha é de cerca de 482°F (250°C). A 700°F (371°C), pode pegar fogo imediatamente, mas leva alguns minutos entre 450°F (232°C) e 500°F (260°C).
No fluxo de calor mínimo necessário para iniciar uma chama direta, a temperatura da superfície está entre 300 e 365°C (572 e 689°F).
Avgas (gasolina de aviação):
A temperatura na qual ele começa a queimar sozinho é de 280°C (536°F). Avgas é um tipo de gasolina feita para motores de avião.
Tem um ponto de inflamação de -43°C (-45°F). É como o querosene, que também tem uma temperatura de 280°C (536°F) na qual pode começar a queimar sozinho.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanol:
A temperatura de autoignição do etanol é de 365°C (689°F), inferior à do éter dietílico (160°C ou 320°F) e superior à da gasolina (247-280°C ou 477-536°F). ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Hidrogênio:
A temperatura na qual o hidrogênio começará a queimar sozinho é 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Óxido de etileno:
A temperatura na qual o óxido de etileno começa a queimar sozinho é de 429°C (804,2°F). Mas se houver ferrugem, pode ser tão baixa quanto 140°C (284°F).
Em temperaturas acima de 51,3°F (10,7°C), o óxido de etileno é um gás incolor que pode pegar fogo por conta própria.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Ponto de autoignição: aproximadamente 210°C.
Aço:
Ponto de autoignição: aproximadamente 1315°C (2399°F).
Papel:
Ponto de autoignição: Aproximadamente 218 - 248°C.
Uma vez que um incêndio de papel começa, o calor no centro pode chegar a 815°C.
Outros gases:
- Metano: 580 °C
- Propano: 493 °C
- Etileno: 425 °C
- Acetileno: 305 °C
- Nafta: 290 °C
- Dissulfeto de carbono: 102 °C
Como saber as diferenças entre autoignição, ponto de fulgor e ponto de incêndio
Em resumo, o ponto de fulgor, o ponto de ignição e a temperatura de auto-ignição estão todos relacionados ao quão inflamável é uma substância, mas cada termo se refere a um aspecto diferente de como a substância age quando exposta ao calor e ao fogo.
Autoignição
A autoignição é a temperatura mais baixa na qual um material inflamável começará a queimar por conta própria, sem uma faísca ou outra fonte de ignição externa.
Isso acontece quando a temperatura do material atinge sua temperatura de autoignição, transformando-o em um gás inflamável que começa a queimar sozinho.
Ponto de inflamação
O ponto de inflamação, por outro lado, é a temperatura mais baixa na qual um líquido que pode pegar fogo libera vapor suficiente para pegar fogo quando entra em contato com uma fonte de ignição.
Para cada líquido inflamável, a quantidade de vapor no ar necessária para manter um incêndio é diferente, e a temperatura do ponto de fulgor mostra a temperatura mais baixa na qual um líquido inflamável pegará fogo quando estiver próximo a uma fonte de ignição.
Ponto de inflamação vs Ponto de autoignição:
O ponto de inflamação e o ponto de autoignição são duas maneiras importantes de medir a facilidade com que uma substância pega fogo.
Ambos os termos se referem à temperatura na qual algo pode começar a queimar, mas se referem a diferentes partes do processo.
O ponto de fulgor é a temperatura na qual uma substância pode pegar fogo de uma fonte externa, e o ponto de autoignição é a temperatura na qual ela pegará fogo por conta própria.
Ponto de Fogo
O ponto de incêndio é a temperatura na qual o vapor de um líquido inflamável continua queimando depois de ter sido incendiado.
É maior que a temperatura do ponto de fulgor e mostra a temperatura mais baixa na qual uma substância continuará queimando depois de pegar fogo.
A Expeltec fez um infográfico muito legal para explicar visualmente algumas diferenças:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Autoignição vs Outros Processos
A combustão espontânea é diferente da autoignição porque não precisa de uma fonte externa de energia para começar.
A temperatura de autoignição é a temperatura mais baixa na qual uma substância pega fogo em uma atmosfera normal sem uma faísca externa.
Autoignição e autoexposição também são processos diferentes. A autoexposição é quando um incêndio se espalha de um andar para outro em um prédio com mais de um andar, e a autoignição é a temperatura mais baixa na qual um material inflamável começa a queimar sozinho.
Medidas de Resistência do Combustível à Autoignição
Classificação de octanas
Resumindo, a octanagem é uma medida de quão bem um combustível pode resistir à detonação e à pré-ignição, e também mostra o quão bem ele pode resistir à partida por conta própria.
A classificação de octanagem é uma maneira padrão de medir a dureza de combustíveis como gasolina e diesel para começar a queimar por conta própria em motores de ignição por faísca.
Essa classificação é baseada na pressão na qual o combustível entrará em combustão automática (começará a queimar por conta própria) em um ambiente controlado.
A classificação de octanagem é escrita como o número de octanagem de pesquisa (RON) ou o número de octanagem do motor (MON).
Quanto maior a octanagem, mais resistente o combustível é à auto-ignição e menos provável é que um motor SI bata ou sibile durante a compressão.
Autoignição e suas características
Em graus de ângulo de manivela, o atraso de autoignição é a quantidade de tempo entre o início da injeção de combustível (SOI) e o início da combustão (SOC) (CADs).
Também é chamado de tempo de atraso de ignição (IDT) e mostra quanto tempo leva para uma mistura de combustível e ar reagir a uma determinada temperatura e pressão.
Temperatura de Autoignição
O etanol pode começar a queimar a uma temperatura de 685°F (363°C). É a temperatura na qual uma mistura de combustível e ar acenderá sozinha, sem qualquer ajuda de uma fonte externa.
Uma maneira de descobrir a temperatura de autoignição é medir o aumento da temperatura entre o final do curso de compressão e o início do evento de autoignição.
Outra maneira é encontrar as temperaturas de autoignição do 1-propanol e do 2-propanol.
Autoignição e transferência de calor por radiação
Isso acontece quando um líquido inflamável é aquecido acima de sua temperatura de ignição e os vapores liberados se auto-inflamam quando expostos a radiação como radiação infravermelha de objetos quentes ou plumas de fogo.
Existem dois tipos diferentes de ignição: ignição pilotada e ignição automática. O material inflamável precisa de uma fonte externa de calor, como uma faísca ou chama, para iniciar uma ignição pilotada.
A autoignição, por outro lado, não precisa de uma fonte externa de calor. Em vez disso, usa a própria energia do material para iniciar um incêndio.
Temperatura de Autoignição
A temperatura de autoignição de uma substância é a temperatura mais baixa na qual ela começa a queimar. É a temperatura na qual algo pode começar a queimar por conta própria.
Compreendendo a importância da temperatura de autoignição
A temperatura de autoignição é um conceito chave na ciência da combustão. Significa a temperatura mais baixa na qual uma substância se auto-inflama e pega fogo sem uma faísca externa.
A temperatura na qual um material começará a queimar por conta própria pode mudar dependendo de coisas como o que mais estiver na área.
Quando se trata de misturas de combustível que podem pegar fogo, a temperatura de autoignição é a temperatura mais baixa na qual o combustível pode pegar fogo sozinho sem uma faísca externa.
Compreender a temperatura de autoignição de uma substância é importante para a segurança contra incêndio e para usar e armazenar com segurança coisas que podem pegar fogo.
Gás Hidrogênio e Autoignição
Quando o gás hidrogênio é colocado em um motor, ele muda a maneira como a ignição automática funciona de uma maneira única. A maneira como queima é afetada pelo fato de sua temperatura de autoignição e condutividade térmica serem superiores às de combustíveis como o metano.
Efeito do hidrogênio na autoignição
Quando o hidrogênio é misturado com outros combustíveis, a temperatura mais alta na qual ele se inflama acelera a taxa de combustão e aumenta a pressão no cilindro.
Mas o uso de hidrogênio também pode causar problemas como problemas de segurança, ignição prematura, tiro pela culatra e menos energia.
Quando certas cargas são colocadas em motores com ignição por faísca, a autoignição descontrolada pode causar a detonação do motor.
Em motores que podem usar tanto óleo diesel quanto hidrogênio, colocar hidrogênio no coletor de admissão pode fazer com que o óleo diesel comece a queimar sozinho.
Temperatura de Autoignição do Ar
O ar não é inflamável, portanto não tem uma temperatura na qual comece a queimar sozinho. Combustíveis e produtos químicos como butano, coque, hidrogênio e petróleo geralmente têm suas temperaturas de autoignição fornecidas.
Sua temperatura de autoignição é a temperatura mais baixa na qual um material começa a se autoaquecer, o que pode levar a um incêndio.
Pressão de Autoignição
A pressão na qual o hidrogênio começará a queimar está entre 3,5 e 7 Mpa (35-70 bar). A ignição espontânea é mais provável quando a pressão de liberação inicial é alta e o choque principal é forte.
A pressão necessária para iniciar um incêndio depende de quanto oxigênio e hélio estão no ar.
Efeito da pressão na autoignição
À medida que a pressão aumenta, a temperatura na qual uma mistura de gases ou vapores pode começar a queimar sozinha diminui.
Isso ocorre porque pressões mais altas aceleram a reação, o que reduz a temperatura na qual a reação começa.
Armazenamento de hidrogênio a bordo
A maioria dos sistemas de armazenamento de hidrogênio a bordo trabalha com pressões de até 700 bar. Pressões ainda mais altas são usadas em postos de abastecimento para esses tipos de armazenamento.
Gases inflamados internamente podem perder calor através de uma descarga de choque que faz com que a chama se apague antes que todo o volume esteja em chamas. Isso pode impedir que o gás se acenda.
Teste de Autoignição de Petróleo Bruto
O teste de autoignição é feito em petróleo bruto para descobrir a temperatura mais baixa na qual ele pegará fogo espontaneamente em temperatura ambiente normal.
A Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) estabeleceu padrões para testar a capacidade de auto-inflamação do petróleo bruto.
ASTM E659: Temperaturas nas quais uma substância começa a queimar por conta própria
ASTM E659 é o teste padrão usado para verificar se o petróleo bruto pega fogo por conta própria. Este método de teste mostra como encontrar as temperaturas de autoignição de chama quente e chama fria de um produto químico líquido no ar à pressão atmosférica em um recipiente aquecido uniformemente.
Os resultados deste teste mostram qual é a temperatura mais baixa na qual o petróleo bruto normalmente pega fogo.
Comparando ASTM E659 e ASTM D2155
ASTM E659 é uma maneira mais atualizada de testar petróleo bruto para autoignição do que ASTM D2155. Mesmo que as ferramentas para cada método sejam diferentes, os resultados são os mesmos.
ASTM D93A: Determinação do Ponto de Inflamação
ASTM D 93A é uma maneira de descobrir o ponto de inflamação do petróleo e produtos derivados do petróleo. Mas não abrange testes de auto-ignição.
O ponto de fulgor é a temperatura na qual um produto à base de petróleo libera vapor suficiente para que uma pequena chama inicie um incêndio e o mantenha aceso.
A temperatura do ponto de fulgor não é igual à temperatura de autoignição. A temperatura de autoignição é a temperatura na qual uma substância começará a queimar por conta própria sem uma faísca externa.
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