USOS DO BIODIESEL: Ensaios Dinamométricos de Desempenho e Emissões ABNT – Seminário BIODIESEL - do Campo ao Uso USOS DO BIODIESEL: Ensaios Dinamométricos de Desempenho e Emissões Francisco E. B. Nigro 11/outubro/2005

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; B5MM; B5EM; D; B20MM; B20EM; D; B50MS; B50ES; B100MS; B100ES; D

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

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

Emissão de CO e HC

Emissão de NOx e Fuligem Apesar da fuligem ser cerca de 4 X menor, o MP é 1,8 X menor

Propriedades importantes dos ésteres para uso em motores diesel: 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 dos ésteres para uso em motores diesel :

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

Resultados de Literatura • Ref. “A Comprehensive Analysis of Biodiesel Impacts on Exhaust Emissions” EPA 420 p- 02- 001, 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)

Variação da Emissão de Poluentes pelo Uso do Biodiesel (valores médios de mais de 600 observações, referentes principalmente a caminhões pesados)

Variação porcentual do NOx para diferentes fontes de biodiesel

Variação do Material Particulado para diferentes fontes de biodiesel

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%.

Efeito do tipo de diesel na variação de Material Particulado

Efeito do tipo de diesel na variação do teor de HC

Efeito do tipo de diesel na variação do teor de CO

Comparação da soma dos materiais tóxicos não regulamentados e HC

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.

CONCLUSÕES (continuação) 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.