Poder calorífico do gás natural e do propano

O propano tem um poder calorífico inferior de 12,93 kWh/kg e o butano de 12,78 kWh/kg, enquanto o gás natural da rede portuguesa é publicado como poder calorífico superior de 11,8 a 12,0 kWh/m³(n). Os dois primeiros são energia por quilograma, o terceiro é energia por metro cúbico, e por isso não podem ser comparados tal como estão impressos.

Diagrama: Poder calorífico do gás natural e do propano

A comparação entre gás natural, propano e butano é pedida quase sempre pela mesma razão prática: saber se uma botija rende mais ou menos do que o gás canalizado. A resposta honesta começa por arrumar as unidades, porque cada combustível é vendido e cotado na unidade que convém ao seu modo de distribuição, e a diferença entre um número por quilograma e um número por metro cúbico é maior do que qualquer diferença real entre os combustíveis.

A tabela comparativa, com a convenção declarada

A tabela comparativa abaixo mostra cada combustível no valor em que é efetivamente publicado, com a convenção e a base indicadas em colunas próprias. Ler apenas a coluna do meio é a origem de quase todos os enganos nesta matéria.

CombustívelValor publicadoConvençãoBase
Gás natural da rede11,8 a 12,0 kWh/m³(n), mediana 11,9PCSVolume em condições normais
Gás natural, fator da fatura11,19 a 11,54 kWh/m³PCS × FcvVolume medido no contador
Propano12,93 kWh/kgPCIMassa
Butano12,78 kWh/kgPCIMassa
Gasóleo de aquecimento9,98 kWh/litroPCIVolume de líquido
Pellets5,23 kWh/kgPCIMassa

Entre o propano e o butano, a diferença é de 0,15 kWh/kg a favor do propano, ou seja pouco mais de 1%. É uma diferença pequena, e nenhuma decisão doméstica se decide por ela: o que separa os dois gases na prática é o comportamento a baixas temperaturas e o tipo de instalação, não o conteúdo energético.

Comparar com a mesma base

Para comparar com a mesma base, é preciso escolher uma unidade e converter tudo para ela, aceitando que a conversão traz incerteza. O gás natural pode ser expresso por quilograma dividindo o valor por metro cúbico pela sua densidade, cerca de 0,78 kg/m³, o que coloca o seu PCS perto de 15,3 kWh/kg no valor mediano. Esse número é maior do que os 12,93 kWh/kg do propano, mas continua a não ser comparável, por dois motivos.

  • Convenção diferente. O valor do gás natural é poder calorífico superior e os valores do propano e do butano são poder calorífico inferior. O superior é sempre o maior dos dois, porque conta o calor latente da água formada na combustão.
  • Densidade aproximada. A densidade do gás natural varia com o lote entregue e 0,78 kg/m³ é um valor aproximado, pelo que os 15,3 kWh/kg herdam essa margem.

A comparação útil não é por quilograma nem por metro cúbico: é por euro. Energia por euro obtém-se dividindo o preço pago pela energia obtida, e exige o preço real do contrato de gás canalizado, incluindo o termo fixo, e o preço real da botija, incluindo o custo de a ir buscar. Este sítio não imprime preços, porque nenhum preço aqui seria uma tarifa publicada, e um preço inventado torna a comparação pior do que não a fazer.

Quanto consome o mesmo equipamento em cada gás

O mesmo equipamento consome quantidades diferentes conforme o gás, e a conta faz-se dividindo a potência pelo poder calorífico. Uma caldeira mural de 24 kW, tomada como potência de exemplo e não como medição, dá os valores seguintes.

GásDivisorConsumo a plena potência
Gás natural11,2 kWh/m³2,14 m³/h
Propano12,93 kWh/kg1,86 kg/h
Butano12,78 kWh/kg1,88 kg/h

Um esquentador de 11 litros, com cerca de 19 kW, dá 1,70 m³/h em gás natural e 1,47 kg/h em propano, também a título ilustrativo. As unidades das duas últimas linhas são quilogramas por hora, e é por isso que o rendimento de uma botija se calcula a partir do peso líquido impresso no seu corpo: multiplicado por 12,78 kWh/kg, no caso do butano, dá a energia total que ela contém.

Trocar de gás não é apenas trocar a fonte

Trocar de gás obriga a intervir no aparelho, porque os injetores e a regulação são calculados para um gás específico. A grandeza que governa essa compatibilidade é o índice de Wobbe, definido como o poder calorífico superior dividido pela raiz quadrada da densidade relativa, e não o poder calorífico isolado. Gases com índices de Wobbe próximos podem alimentar o mesmo queimador; gases com índices afastados, como o gás natural e o propano, não podem sem substituição dos injetores e nova regulação por técnico habilitado.

O erro mais comum: comparar kWh/kg com kWh/m³

O erro mais comum é colocar 12,93 kWh/kg ao lado de 11,9 kWh/m³(n) e concluir que o propano tem mais energia. Os denominadores são diferentes, um é massa e o outro é volume, e a conclusão obtida assim vale tanto como comparar velocidade com distância. O erro repete-se quando alguém compara o preço por quilograma de uma botija com o preço por metro cúbico do gás canalizado.

O segundo erro, mais discreto, é ignorar a coluna da convenção: PCS de um lado, PCI do outro. Convertidos para a mesma base e para a mesma convenção, os combustíveis aproximam-se muito mais do que as tabelas soltas sugerem. A distinção entre as duas convenções está em Poder calorífico inferior e superior, e os valores do gás natural em todas as unidades estão em Poder calorífico do gás natural.

Esta comparação termina em kWh, depois de cada combustível ter sido reduzido à energia que efetivamente entrega. É a única unidade em que gás natural, propano, butano, gasóleo de aquecimento e pellets podem estar na mesma coluna sem que a comparação seja falsa.

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