Serviços / Queimadores, combustão e emissões

Projeto de queimadores, análise de combustão e suas emissões

Q: O CFD consegue prever o NOx antes de construir um queimador?

Sim, com um mecanismo cinético reduzido acoplado ao escoamento. Na Samarco o projeto em CFD++ foi para um único protótipo, e o teste em campo mediu até 37% menos NOx com a mesma cadência de produção.

Q: Vocês testam na nossa planta?

Sim. Especificamos o protótipo e o cavalete de medição, planejamos o teste com a sua equipe e comparamos as medições com as previsões.

Q: Quais combustíveis vocês modelam?

Gás natural, óleo pesado, carvão mineral e vegetal, bio-óleo, GLP e misturas com hidrogênio, escolhendo o mecanismo cinético para cada combustível.

Q: Vocês emitem ART?

Sim. A ATS pode emitir ART (CREA) para os seus serviços de engenharia, registrada com o relatório técnico.

Q: Vocês fazem estudos de dispersão para o licenciamento ambiental?

Sim. Usamos AERMOD e AERMET, e CALPUFF para áreas maiores. Nossos relatórios de dispersão para termelétricas foram aprovados pelos órgãos ambientais do Espírito Santo e do Rio de Janeiro.

Q: Nossos dados ficam confidenciais?

Sim. Trabalhamos sob NDA, e seus dados de processo e projetos ficam com você.

Queimadores de baixo NOx, troca de combustível e controle de emissões, com CFD acoplado a cinética química. Projetamos, especificamos o protótipo e o cavalete de medição, e validamos o resultado na sua planta.

Solicitar proposta técnica Ver as evidências

Prêmio Aço Verde do Brasil, ABM 2026, com a Samarco, pelo queimador Low NOx para fornos de pelotização: até 37% menos NOx medido em testes industriais, com um único protótipo validado em uma semana de testes.

Experiência em combustão e emissões

Prêmio Aço Verde do Brasil, ABM 2026Categoria Sustentabilidade, com a Samarco. ABM Proceedings, DOI 10.5151/2594-5327-41876.
Até 37% menos NOxMedido em testes industriais no forno de pelotização, com a mesma cadência de produção.
Um protótipo, uma semana de testesO projeto em CFD++ foi direto para um único protótipo validado na planta.
Duas soluções patenteadas por clientesDeflexão de chama em forno de pelotização e ejetor para gás natural sintetizado.
Relatórios de dispersão aprovadosEstudos de dispersão de poluentes para termelétricas aprovados pelos órgãos ambientais do Espírito Santo e do Rio de Janeiro.
Certificado CTF/AIDACapacitação para uso do AERMOD, AERMET e CALPUFF.

Prêmio Aço Verde do Brasil, ABM Week 2026

O queimador Low NOx para fornos de pelotização, projetado com CFD++, recebeu o Prêmio Aço Verde do Brasil, categoria Sustentabilidade, no Reconhecimento Técnico da ABM Week 2026: até 37 % menos NOx medido em testes industriais, com um único protótipo validado em uma semana de testes.

Ler sobre o prêmio Artigo no ABM Proceedings (DOI)

Soluções completas, do diagnóstico à validação em campo

Preferimos projetos inteiros a simulações isoladas: a ATS responsável pelo projeto, pela especificação do protótipo, pelo teste em campo e pelo relatório.

Uma solução turnkey, de ponta a ponta

Diagnóstico na planta, projeto do queimador ou da câmara, cinética química, CFD das configurações, especificação do protótipo, cavalete de medição, teste em campo e o relatório técnico final. Uma única empresa, em vez de consultores, fornecedores de software e laboratórios de ensaio separados.

Validado na sua planta

O resultado é medido no equipamento real, na sua cadência de produção. Nossos relatórios podem ser emitidos com ART (CREA) como registro de responsabilidade técnica.

Um exemplo: queimador Low NOx da Samarco

Quinze configurações estudadas com CFD++ e um modelo cinético reduzido validado com dados da literatura. Um protótipo construído a partir da melhor configuração, um cavalete de medição especificado e construído, e um teste na planta: meta de NOx atingida com a mesma cadência de produção do forno.

Precisa só de uma parte? Definimos o escopo com você.

O que você recebe

Projeto do queimador ou da câmara

Geometria, orifícios, resfriamento e parâmetros de operação, comparados com o seu equipamento atual.

Previsão de emissões

NOx térmico e CO com mecanismo cinético reduzido, para cada configuração e combustível.

Chama, fluxo de calor e refratário

Forma e deflexão da chama, carga térmica por radiação e temperaturas de parede frente aos limites do refratário.

Protótipo e cavalete de medição

Especificação do protótipo e do cavalete para o teste em campo.

Apoio ao teste em campo

Plano de teste e comparação das medições com as previsões.

Relatório técnico e estudo de dispersão

Relatório final com ART e estudos de dispersão para o licenciamento ambiental.

Combustão, queimadores e cinética

Sistemas de combustão

Os sistemas de combustão são chave para a geração de gases quentes, aquecimento em fornos e geração de energia em termoelétricas. Pela sua peculiaridade, o Brasil produz combustíveis muito pesados, que são mais viscosos a temperatura ambiente do que os existentes em mercados no exterior. Outra coisa é que a utilização do gás natural é uma tendência, pois não produz SOx nem particulados, o que é uma vantagem para o meio ambiente. Outros combustíveis como biomassa e hidrogênio estão sendo estudados como alternativa aos combustíveis fósseis. Em menor proporção, combustíveis como coque e carvão vegetal ou mineral ainda são utilizados em alguns processos industriais específicos.

Queimadores

Os queimadores podem ser bastante simples, como uma lança, mas podem ter um sistema de resfriamento próprio para reduzir a temperatura principalmente nas áreas expostas à radiação da caldeira ou do forno. Esses sistemas usam gases, vapor d’água ou colchões de ar estagnado. Temperaturas mais altas podem causar craqueamento do combustível e até entupimento ou mudança da área de descarga. A taxa de mistura turbulenta do combustível com o comburente é fundamental para o desenvolvimento da chama, na qual, geralmente, as reações químicas são mais rápidas que a taxa de mistura turbulenta. Portanto a mistura turbulenta controla a forma e o comprimento da chama na câmara de combustão.

Modelagem CFD

A modelagem de CFD de queimadores e câmaras de combustão é bem desafiadora, já que envolve a presença simultânea de escoamentos em regime transônico na lança (Mach entre 0,7 e 1) e em regime subsônico baixo (Mach muito abaixo de 0,3) na câmara, caldeira ou forno. Para isso é necessária uma ferramenta robusta e precisa como o CFD++, que tem o mesmo conjunto de equações nos diferentes regimes. Além desses dois regimes, há também o escoamento de baixo número de Reynolds perto das paredes, onde ocorre a transferência de calor e de quantidade de movimento. O CFD++ pode usar funções de parede (10 < y+ < 300), com ou sem rugosidade, ou resolver o escoamento até a parede, indo ao início da subcamada viscosa (y+ < 1).

Cinética química

Quando se trata da cinética química, podem ser usados coeficientes experimentais encontrados na literatura aberta, ou um código de cinética química como o Cantera, onde são consideradas a evolução das temperaturas e pressões locais para achar os coeficientes da equação de Arrhenius, de modo a gerar as taxas de aparecimento ou de desaparecimento de componentes químicos. Ele pode também ser utilizado na redução de mecanismos de reação, que viabilizam o uso acoplado com o CFD++. Por exemplo, um mecanismo completo de queima de metano pode ter mais de 300 reações, mas um mecanismo reduzido pode ter algumas dezenas de reações. Tudo depende de qual é o objetivo da análise química. Para cada reação haverá uma equação adicional a ser resolvida pelo CFD++.

Ferramentas, e onde cada uma entra

As ferramentas servem ao trabalho de engenharia. Dizemos o que cada uma faz no projeto.

Ferramenta	Papel no projeto	Situação
CFD++	Escoamento reativo em queimadores, câmaras, caldeiras e fornos, com radiação e transferência de calor conjugada.	Licenciada
Cantera (Python)	Seleção e redução de mecanismos, temperatura de chama, metas de NOx e CO.	Em uso
WRF, AERMET, AERMOD, CALPUFF	Meteorologia (WRF) e dispersão para qualidade do ar até cerca de 50 km (AERMOD) e 200 km (CALPUFF).	Certificada
Lakes AERMOD View e AERMET View	Interface gráfica da Lakes Environmental para o AERMOD e o AERMET, com a meteorologia do WRF (via MMIF).	Por projeto

Evidências que você pode conferir

Projetos de clientes em mineração, óleo e gás e outras indústrias.

Trabalho em projetos

Projeto	O que fizemos	Ferramentas e ensaios	Resultado ou local
Samarco: queimador Low NOxProjeto	Novo queimador Low NOx para forno de pelotização.	CFD++ com modelo cinético reduzido, 15 configurações, protótipo, cavalete de medição, teste na planta.	Até 37% menos NOx com a mesma cadência de produção. Prêmio Aço Verde do Brasil, ABM 2026.
Samarco: combustão do metano e CanteraProjeto	Substâncias e processos com potencial de reduzir NOx em fornos de pelotização.	Seleção e redução de mecanismos em Python-Cantera, depois CFD com o mecanismo reduzido.	Redução de NOx prevista na teoria e comprovada por testes.
Samarco: injeção de água no queimadorProjeto	Emissões do queimador de gás natural do forno.	CFD do queimador atual com 250 l/h de água.	29% menos NOx para a mesma potência na simulação, e de 22% a 27% medidos nos testes.
Samarco: deflexão de chama, forno de pelotizaçãoProjeto	Deflexão do jato na câmara de combustão, erodindo o piso da câmara.	Seis configurações simuladas, depois inclinação e posição do queimador para um segundo forno.	Menor custo de manutenção. Solução patenteada e validada pelo cliente.
Samarco: temperaturas do refratárioProjeto	Tijolos refratários erodindo e quebrando, má distribuição do ar de resfriamento.	Temperaturas de parede frente aos limites dos tijolos, escoamento no coletor de ar de resfriamento.	Refratários redistribuídos ao longo do forno conforme a temperatura de parede.
Braskem: degradação do bico do queimadorProjeto	Acúmulo de particulado de carvão e entupimento do bocal do queimador após troca de combustível.	Análise de causa raiz e novo projeto de bocal.	Chama afastada do bocal. Solução testada com sucesso.
Braskem: caldeira tangencial, planta petroquímicaProjeto	Queimador de vinil-acetileno em caldeira que também queima óleo e carvão.	Resfriamento do queimador, carga por radiação com fatores de forma, escoamento da bola de fogo com combustão.	Mudanças implementadas pelo cliente. Previsões e segurança confirmadas.
Ultragaz: forno de reciclagem de chumboProjeto	Queimador para forno de reciclagem de chumbo.	Quantidade de movimento do jato e penetração da chama, modelo completo de transferência de calor na carga.	Aumento da taxa de produção.
Ultragaz: ejetor para gás natural sintetizadoProjeto	Ejetor para misturar um GLP específico com ar e gerar gás natural sintetizado.	Abordagem analítica, CFD e ensaios.	Projeto inovador. Patente para o cliente.
Tevisa: dispersão de poluentesProjeto	Estudos de dispersão para termelétricas no Espírito Santo e no Rio de Janeiro.	AERMET e AERMOD. NO2, SO2 e CO para 1 h, 8 h, 24 h e 1 ano.	Relatórios aprovados pelos órgãos ambientais estaduais. Local da estação de monitoramento definido.

Exemplos

Selecione uma imagem para ver cada exemplo.

NOx no queimador original e no queimador Low NOx

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Original × Low NOx

NOx no queimador original e no queimador Low NOx do forno de pelotização.

Solicitar proposta técnica

Artigos e reconhecimento

Estratégias para redução de NOx na pelotização através de nova tecnologia de queimadores. ABM Proceedings. Prêmio Aço Verde do Brasil, ABM 2026.

Validado em campo, com responsabilidade técnica

Validação em campo

Todo projeto termina numa medição no equipamento real: protótipo, cavalete de medição, teste na planta e comparação com a previsão.

Responsabilidade técnica e aprovações

Relatórios com ART (CREA). Estudos de dispersão aprovados por órgãos ambientais estaduais. Certificado CTF/AIDA.

Resultados que ficam com o cliente

Duas soluções viraram patentes dos nossos clientes, e o queimador Low NOx recebeu o Prêmio Aço Verde do Brasil.

Como um projeto acontece

Problema na planta
Emissões, chama, refratário ou meta de produção, com os seus dados de operação.
Geometria e combustíveis
Queimador, câmara e combustíveis: gás natural, óleo pesado, carvão, bio-óleo ou hidrogênio.
Cinética
Seleção e redução do mecanismo, conferida com dados da literatura.
Configurações em CFD
Primeiro o equipamento atual, depois os projetos candidatos, com emissões e carga térmica.
Protótipo e teste em campo
Protótipo e cavalete de medição especificados, teste na sua planta, medições comparadas com as previsões.
Relatório com ART
Relatório técnico final e, quando necessário, o estudo de dispersão para o órgão ambiental. Tudo sob NDA.

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Perguntas que engenheiros fazem antes de nos contratar

O CFD consegue prever o NOx antes de construir um queimador?

Sim, com um mecanismo cinético reduzido acoplado ao escoamento. Na Samarco o projeto em CFD++ foi para um único protótipo, e o teste em campo mediu até 37% menos NOx com a mesma cadência de produção.

Vocês testam na nossa planta?

Sim. Especificamos o protótipo e o cavalete de medição, planejamos o teste com a sua equipe e comparamos as medições com as previsões.

Quais combustíveis vocês modelam?

Gás natural, óleo pesado, carvão mineral e vegetal, bio-óleo, GLP e misturas com hidrogênio, escolhendo o mecanismo cinético para cada combustível.

Vocês emitem ART?