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SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO USOS DO BIODIESEL: Ensaios Dinamométricos de Desempenho e Emissões Francisco E. B.

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1 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO USOS DO BIODIESEL: Ensaios Dinamométricos de Desempenho e Emissões Francisco E. B. Nigro 11/outubro/2005 ABNT – Seminário BIODIESEL - do Campo ao Uso

2 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Ensaios de Desempenho, Consumo e Emissão de Poluentes (HC, CO, NOx, MP) -Diesel Metropolitano como Referência -Biodiesel Metílico X Etílico de Soja e Mamona -Dois Tipos de Motores Veiculares (um rápido) -Percentuais de Biodiesel na ordem seguinte : D; B5MS; B5ES; B20MS; B20ES; D; B2MM; B2EM; D; B5MS; B5ES; B20MS; B20ES; D; B2MM; B2EM; B5MM; B5EM; D; B20MM; B20EM; D; B50MS; B50ES; B5MM; B5EM; D; B20MM; B20EM; D; B50MS; B50ES; B100MS; B100ES; D B100MS; B100ES; D

3 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Ensaios de Durabilidade de 1000 horas -Dois Tipos de Motores Veiculares (um rápido) -Dois Motores de cada Tipo, um com Biodiesel Etílico de Soja e o outro com BE de Mamona -Percentuais a Serem Definidos nos Ensaios de Emissão -Protocolamento do Motor e Sistema de Injeção -Acompanhamento de Desempenho e Consumo, Temperaturas e Pressões, Desempenho do Lubrificante -Avaliação Final dos Motores e Sistemas de Injeção

4 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Que Resultados Esperar? Com base em extensos estudos realizados no Brasil na década de 80, ensaios recentes, dados da literatura internacional e nas propriedades fisico-químicas dos ésteres, espera-se, sem qualquer alteração da calibração dos motores: – Perda de ~6% no torque e potência para substituição completa do diesel por biodiesel (B100) – Aumento de 11% do consumo mássico de combustível para B100 – Variações proporcionalmente menores para outros percentuais – Alterações toleráveis do processo de combustão

5 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Emissão de CO e HC

6 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Emissão de NOx e Fuligem Apesar da fuligem ser cerca de 4 X menor, o MP é 1,8 X menor

7 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO –Nº de cetano mais elevado que o diesel (> 50) –Oxigenado (~ 11% em peso) redução de CO e fumaça –Teores de enxofre e de aromáticos praticamente nulos (redução de emissões não regulamentadas). –Lubricidade mais elevada que o diesel (1% de biodiesel melhora a lubricidade do diesel em até 65%). –Viscosidade na mesma faixa do diesel (exceto mamona) Propriedades importantes dos ésteres para uso em motores diesel:

8 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Propriedades dos ésteres para uso em motores diesel :

9 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO

10 - Medição da pressão na câmara em função da posição do virabrequim permite cálculos de diversos parâmetros relativos à combustão:

11 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Resultados de Literatura Ref. A Comprehensive Analysis of Biodiesel Impacts on Exhaust Emissions EPA 420 p , october 2002; – Redução dos poluentes regulamentados com exceção do NOx – Redução dos principais poluentes não regulamentados – Redução de 50% no potencial de orgânicos de gerar ozônio – Baixa toxicidade (ingestão, absorção pela pele) – Elevada biodegradabilidade em água (20% de éster faz o diesel degradar-se 2 vezes mais rápido)

12 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Variação da Emissão de Poluentes pelo Uso do Biodiesel (valores médios de mais de 600 observações, referentes principalmente a caminhões pesados)

13 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Variação porcentual do NOx para diferentes fontes de biodiesel

14 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Variação do Material Particulado para diferentes fontes de biodiesel

15 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Efeito do tipo de diesel na variação porcentual do NOx Diesel regular: Número cetano - 44; Enxofre – 333 ppm; Aromáticos – 35%. Diesel Limpo: Número cetano > 52; Densidade < 0,84; Aromáticos < 25%.

16 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Efeito do tipo de diesel na variação de Material Particulado

17 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Efeito do tipo de diesel na variação do teor de HC

18 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Efeito do tipo de diesel na variação do teor de CO

19 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO Comparação da soma dos materiais tóxicos não regulamentados e HC

20 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO CONCLUSÕES: -Os ensaios comparativos de desempenho, emissões e durabilidade entre os ésteres etílico e metílico de soja deverão permitir extender a experiência internacional de uso de éster metílico de óleo de soja, para o etílico. -Os ensaios de desempenho, emissões e durabilidade de motores operando com ésteres de óleo de mamona, e a comparação de resultados com os obtidos com diesel e ésteres de soja, permitirão avaliar o potencial de uso daqueles ésteres.

21 SECRETARIA DACIÊNCIA, TECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E TURISMO - As experiências, tanto antigas quanto recentes, indicam que os ésteres de óleos vegetais são combustíveis alternativos adequados a motores Diesel. Entretanto, aqueles com Índices de Iodo mais elevados apresentam menores vantagens (maior risco de depósitos e menores benefícios ambientais). -Os benefícios ambientais do uso do biodiesel parecem ser tanto maiores quanto menos limpo for o óleo diesel de referência, mesmo considerando-se uma mesma tecnologia de motores. CONCLUSÕES (continuação)


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