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Análise imediata

Lance as pesagens dos cadinhos dos ensaios de umidade, cinzas e voláteis para ter o carbono fixo por diferença em todas as bases, ou a perda ao fogo de um mineral, com uma estimativa do poder calorífico.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Verificação
Material
Umidade (estufa a 105 °C)
Cinzas (mufla com ar)
Matéria volátil (cadinho tampado, sem ar)
Base como recebida

Pesagens em balança analítica (0,1 mg), com cerca de 1 g de amostra moída. Na mufla a 900–950 °C use pinça longa, luvas térmicas e protetor facial; os voláteis saem como gás inflamável.

—Carbono fixo, base seca
—

Composição em cada base

Umidade, cinzas, matéria volátil e carbono fixo, somando 100% em cada base.

Toque no gráfico para ver os valores.

Resultados nas quatro bases

Conversões pela ASTM D3180: os ensaios medem na base como analisada.

Próximo passo

Leve os resultados desta página para outra calculadora, com os campos já preenchidos.

O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. O relatório completo traz também os gráficos e as interpretações, em cores. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Umidade M = (m₁ − m₂) ÷ (m₁ − m₀) × 100; cinzas A = (m₅ − m₃) ÷ (m₄ − m₃) × 100; voláteis MV = (m₇ − m₈) ÷ (m₇ − m₆) × 100 − M; CF = 100 − M − A − MV
Bases (ASTM D3180): seca X_d = X_ad · 100 ÷ (100 − M_ad); isenta de cinzas X_daf = X_ad · 100 ÷ (100 − M_ad − A_ad); como recebida X_ar = X_d · (100 − M_ar) ÷ 100
PCS estimado, base seca (Parikh et al., 2005): PCS = 0,3536 · CF + 0,1559 · MV − 0,0078 · A (MJ/kg, % em base seca)
Perda ao fogo (amostra seca): PF = (m₁ − m₂) ÷ (m₁ − m₀) × 100

Hipóteses e limites

  • Os três ensaios usam a mesma amostra de análise, moída e seca ao ar; a umidade medida é a dessa amostra. A umidade total do lote vem de ensaio próprio e só serve para a base como recebida.
  • Temperaturas, tempos e granulometria seguem a norma do material (ASTM D3173/D3174/D3175 para carvão e coque, ASTM D1762 e ABNT NBR 8112 para carvão vegetal, ISO 18134/18122/18123 para biomassa). Normas diferentes dão voláteis diferentes: informe sempre a norma usada.
  • O PCS pela correlação de Parikh é estimativa (erro médio de 3% a 4% nos dados dos autores) e não substitui a bomba calorimétrica (ASTM D5865, ISO 1928, ISO 18125). A perda ao fogo supõe amostra seca e não corrige ganho por oxidação.

Normas e documentos técnicos

  • ASTM D3172: Standard Practice for Proximate Analysis of Coal and Coke
  • ASTM D3173: Moisture in the Analysis Sample of Coal and Coke; ASTM D3174: Ash in the Analysis Sample of Coal and Coke from Coal; ASTM D3175: Volatile Matter in the Analysis Sample of Coal and Coke
  • ASTM D3180: Standard Practice for Calculating Coal and Coke Analyses from As-Determined to Different Bases
  • ASTM D1762: Standard Test Method for Chemical Analysis of Wood Charcoal
  • ISO 17246: Coal — Proximate analysis; ISO 562 (volatile matter); ISO 1171 (ash); ISO 11722 (moisture)
  • ISO 18134-3, ISO 18122 and ISO 18123: Solid biofuels — moisture, ash and volatile matter
  • Parikh, J.; Channiwala, S. A.; Ghosal, G. K. A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel 84 (2005) 487–494

Legislação e regulamentos no Brasil

  • ABNT NBR 8112: Carvão vegetal — Análise imediata
  • ABNT NBR 8289, NBR 8290 e NBR 8293: carvão mineral — determinação de cinzas, matérias voláteis e umidade
  • ABNT NBR ISO/IEC 17025:2017: competência de laboratórios de ensaio
  • NR-6: equipamento de proteção individual (luvas térmicas e protetor facial na mufla)

Perguntas frequentes

O que é análise imediata?

É a divisão de um combustível sólido em quatro partes: umidade, cinzas, matéria volátil e carbono fixo. As três primeiras são medidas pela perda ou pelo resíduo de massa em estufa e mufla; o carbono fixo é o que falta para 100%. Serve para comparar carvões, coques e biomassas, controlar carbonização e comprar combustível pela qualidade.

Como interpretar o resultado do exemplo?

O carvão vegetal do exemplo tem 5,30% de umidade na amostra de análise, 1,04% de cinzas, 24,32% de voláteis e 74,63% de carbono fixo em base seca. O carbono fixo está na faixa usual do carvão para siderurgia, de 70% a 80% em base seca. Como recebido, com 7% de umidade, o carbono fixo cai para 69,41%.

Qual a diferença entre base seca, como recebida e isenta de cinzas?

A base como recebida inclui toda a umidade do lote, a seca exclui a água e a seca isenta de cinzas exclui também as cinzas. O mesmo material tem números diferentes em cada base, por isso um laudo sem a base não pode ser comparado. Para comparar lotes e fornecedores, use a base seca.

Por que o carbono fixo é calculado por diferença?

Porque é o que sobra depois de saírem a água e os voláteis, menos as cinzas, e não há um ensaio direto simples para ele. Por isso, qualquer erro nas outras três medidas vai inteiro para o carbono fixo. Pesagens em balança de 0,1 mg e cadinhos frios no dessecador são essenciais.

Quais temperaturas e normas usar?

Umidade a 104–110 °C. Cinzas a 700–750 °C para carvão (ASTM D3174), 550 °C para biomassa (ISO 18122) e 750 °C para carvão vegetal (ASTM D1762). Voláteis em cadinho tampado por 7 minutos a 950 °C (ASTM D3175) ou 900 °C (ISO 562). Para carvão vegetal no Brasil, a referência é a ABNT NBR 8112; registre sempre a norma no laudo.

Dá para saber o poder calorífico pela análise imediata?

Dá para estimar. A calculadora usa a correlação de Parikh, que no exemplo dá 30,2 MJ/kg em base seca para o carvão vegetal, com erro típico de 3% a 4%. Para contrato, compra ou balanço de energia, meça na bomba calorimétrica.

Quais erros mais comuns na análise imediata?

Deixar o cadinho esfriar fora do dessecador (ele absorve umidade), abrir a mufla durante o ensaio de voláteis (o ar queima carbono e aumenta a perda), usar amostra pouco moída ou mal homogeneizada e misturar resultados de normas diferentes. Na perda ao fogo de minérios com ferro, a oxidação pode até aumentar a massa.