Índice de Wobbe

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Índice de Wobbe (IW) é uma medida do conteúdo energético de um gás, medido com base no seu poder calorífico por unidade de volume à pressão e temperatura padrão, utilizada como indicador da interoperabilidade de equipamentos, em geral queimadores, face à mudança do gás combustível que os alimente. O índice recebe o nome do engenheiro de gás e inventor Goffredo Wobbe, director da Officina del Gas di Bologna (Departamento do Gás de Bolonha), que o desenvolveu em 1927.[1]

Definição e usos[editar | editar código-fonte]

O índice de Wobbe é utilizado para determinar as características técnicas dos equipamentos e a sua regulação face ao gás que os alimentará (gás natural, gás de petróleo liquefeito (GPL) ou gás de cidade) razão pela qual aparece em geral definido nas especificações dos fornecedores de gases combustíveis e nas características dos equipamentos que os utilizam. Se V_C for o poder calorífico superior, ou valor calorífico, e G_S a densidade relativa, o índice de Wobbe, I_W, é definido como:

I_W = \frac {V_C} {\sqrt{G_S}}.

ou seja, o índice de Wobbe = valor calorífico superior/(raiz quadrada da densidade relativa do gás).[2]

O índice de Wobbe é usado para comparar a energia produzida pela combustão de diferentes gases num determinado equipamento (queimador de um fogão, esquentador, etc.). Se dois gases combustíveis tiverem idêntico valor do índice de Wobbe, então, para uma dada pressão e caudal de alimentação, a energia térmica libertada será a mesma.[3] Em geral permitem-se variações de até 5%, já que elas não alteram de forma sensível o rendimento do equipamento.

O índice de Wobbe é um factor crítico na análise da substituição de um gás por outro e na selecção de equipamentos para utilizar um determinado gás.

Valor do índice de Wobbe para alguns gases[editar | editar código-fonte]

Gás combustível         Índice superior
Kcal/Nm3
        Índice inferior
Kcal/Nm3
        Índice superior
MJ/Nm3
        Índice inferior
MJ/Nm3
Hidrogénio 11,528 9,715 48.23 40.65
Metano 12,735 11,452 53.28 47.91
Etano 16,298 14,931 68.19 62.47
Etileno 15,253 14,344 63.82 60.01
Gás natural 12,837 11,597 53.71 48.52
Propano 19,376 17,817 81.07 74.54
Propileno 18,413 17,180 77.04 71.88
n-Butano 22,066 20,336 92.32 85.08
iso-Butano 21,980 20,247 91.96 84.71
Butileno-1 21,142 19,728 88.46 82.54
GPL 20,755 19,106 86.84 79.94
Acetileno 14,655 14,141 61.32 59.16
Monóxido de carbono 3,060 3,060 12.80 12.80
Nota: 1 Joule = 2,3901 10-4 kcal.

Utilização[editar | editar código-fonte]

O índice de Wobbe é geralmente expresso em megajoules por metro cúbico normal (Nm3), embora seja frequente o uso de British Thermal Units (BTU) por cúbico normal (1000 BTU/Ncf = 37.3 MJ/Nm3). No caso do gás natural (massa molar 17 g/mol), o valor calorífico tipo é aproximadamente 4200 kcal por metro cúbico e a densidade relativa é aproximadamente 0.59, o que dá um índice de Wobbe de 51 MJ/m3.

Os gases combustíveis são em geral agrupados em três "famílias", num uso internacional que encontra expressão nos valores do índice de Wobbe:

  • 1.ª família inclui os gases manufacturados;
  • 2.ª família inclui os gases naturais (em geral com subgrupos superior e inferior);
  • 3.ª família inclui os gases de petróleo liquefeito (GPL's).

Em função dessa repartição por famílias e pela similitude dos valores de Wobbe dentro de cada uma delas, os equipamentos de combustão são em geral projectados para cda uma das famílias, embora possam apresentar exclusões ou alargamentos. Assim os equipamentos são em geral concebidos para os seguintes valores base:

Família     Índice de Wobbe (MJ/Nm3)         Tipo de gás    
1 22.5 – 30 Gás de cidade / Syngas
2 L 39 – 45 Natural
2h 45.5 – 55
3 73.5 – 87.5 GPL

Apesar desta relativa similitude no índice de Wobbe, algumas características da combustão, como as características da chama e a sua composição, podem limitar o usos de um determinado gás, mesmo em equipamentos preparados para queimar um gás da mesma família.

Limitações[editar | editar código-fonte]

Embora o índice de Wobbe seja de muita utilidade, este por si sozinho não é um bom indicador da intercambiabilidade de dois ou mais gases, ou misturas deles. É então necessário levar em conta outros critérios e parâmetros enquanto é determinada a substituição completa de um combustível por outro, diferente do que foi usado para ajustar inicialmente o sistema. Esses outros métodos se reportam amplamente na literatura como métodos gráficos, métodos de índices simples e métodos de índices múltiplos. Outras características como a altura do cone da chama e as emissões de NOx devem ser comparadas.[4]


Notas

Ligações externas[editar | editar código-fonte]