08 uso do biodiesel

5/10/2018 08 Uso Do Biodiesel - slidepdf.com

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Testes em motores e veículos; sistemas de injeção e seuscomponentes; aplicações “off road” e em comunidadesisoladas.

U B



Uso do Biodiesel | 951

Análise de emissões e desempenho de trêstipos diferentes de Biodiesel mistUrAdos

Ao diesel em motor de Um grUpo-gerAdor.

rca B.C. Cua¹*, ra A. pa n²

[email protected]

Palavras Chave: Biodiesel, emissões, desempenho, grupo-gerador

iu

A comunidade científica e tecnológica internacional,em conjunto com o meio industrial, tem buscado novas tecnologias para suprir a demanda de energia, que vemcrescendo constantemente, bem mais que a oferta. Nestesentido, o uso de energias alternativas renováveis, tem semostrado como uma excelente opção para diversificar a matriz energética, de acordo com a disponibilidadelocal de recursos, e ainda, reduzir as emissões de gases tóxicos na atmosfera [1]. O presente trabalho faz umaanálise de desempenho e emissões de um motor deum grupo-gerador de ciclo Diesel, utilizando óleodiesel puro e biodieseis de soja, palma e óleo de frango

misturados ao diesel nas proporções B20, B30, B50,B80 e B100. O projeto foi realizado no Laboratório deEmissões Veiculares (LEME) do Instituto de Tecnologiapara o Desenvolvimento (LACTEC). Para os ensaios dedesempenho, foram coletados dados de torque, potênciae consumo específico e, para as emissões, os dados deCO, NOx, HC e material particulado.

maa mé

Os ensaios de desempenho foram conduzidosconforme a norma “ABNT 1585 - Veículos rodoviários -

Código de ensaio de motores - Potência líquida efetiva”,e para os ensaios de emissões, foi utilizada como base, aNorma “ISO 8178 - Reciprocating internal combustion

engines - Exhaust emission measurement ”. Esta normapadroniza os procedimentos e ciclos de ensaio paramotores estacionários, equipamentos industriais, motoresmarinhos e ferroviários, de utilidade doméstica, veículosoff-road , e outros que não se enquadram nas normas ABNT6601 e ABNT 1585, uma vez que ainda não se encontradisponível no cenário técnico - cientifico nacional umanorma para o referido ensaio.

Para os ensaios de desempenho, foram traçadas ascurvas de torque e potência em cinco condições diferentesde carga a uma mesma rotação. Para os ensaios deemissões, foram analisados os gases legislados oriundosda combustão.

Para a realização desse trabalho, foi utilizado o motor de um grupo-gerador a diesel, da marca MWM, modelo

D229-4 com potência de 44 kW a 1800 rpm.

rua dcu

Os gráficos a seguir, mostram os resultados obtidosna bancada dinamométrica para os testes de desempenhoe emissões do referido motor.

A figura 1 apresenta as variações na potência quandoadicionado biodiesel à mistura.

fua 1 - Valores relativos de potência na carga máxima em relaçãoao diesel (DM1).

Nesse caso, o que se percebe, é que o biodiesel deóleo de frango, até a mistura B80, apresentou um ligeiroaumento na potência em relação ao diesel, porém, obiodiesel de palma apresentou ligeira redução, portanto,como a variação foi muito pequena, considera-se que ouso do biodiesel não trouxe prejuízos ao desempenhodo motor.

A figura 2 mostra os resultados relativos ao consumoespecífico do combustível, medido em g/kWh. Neste gráfico é possível observar o aumento no consumoconforme aumento na porcentagem de biodiesel namistura, atribuído ao menor poder calorífico do biodiesel,chegando a um aumento da ordem de 13% para o B100das três fontes.



952 | Uso do Biodiesel

fua 2 – Valores relativos de consumo específico em 75% da cargamáxima em relação ao diesel.

A figura 3 mostra o comportamento do monóxidode carbono de acordo com o aumento da concentraçãode biodiesel na mistura.

fua 3 – Emissões relativas de monóxido de carbono emcomparação com o diesel.

Conforme é possível observar no gráfico da figura3, os biodieseis de soja e frango não apresentam uma tendência linear, mas, ainda assim, o de soja e o de palmaapresentaram resultados menores que o diesel para todasas misturas, com ênfase ao de palma.

A figura 4 mostra os resultados relativos às emissõesde hidrocarbonetos. Conforme é possível observar, todas as misturas apresentaram uma grande tendência deredução com o aumento da porcentagem de biodiesel.O B100 apresentou redução de 50% para os três tiposde biodiesel.

fua 4– Emissões relativas de hidrocarbonetos em comparaçãocom o diesel.

A figura 5 apresenta os resultados obtidos para osóxidos de nitrogênio, porém, os resultados se encontramum pouco fora do que a literatura normalmente aponta[2], visto que o uso de biodiesel geralmente traz como

conseqüências o aumento desse componente. Nesse caso,por motivos que ainda necessitam de maiores estudos, oNOx apresentou resultados inferiores aos encontradospara o diesel, exceto para o B80 e B100 de soja, queapresentaram resultados ligeiramente superiores ao dodiesel.

fua 5 – Emissões relativas de óxidos de nitrogênio em comparaçãocom o diesel.

A figura 6 exibe os resultados de fuligem. Osresultados mostram uma clara tendência de redução dafuligem com o aumento da participação do biodiesel namistura confirmando outros trabalhos sobre o tema.

fua 6– Emissões relativas de fuligem em comparação com odiesel.

Os autores concluem que o uso do biodiesel tendea reduzir as emissões, com especial ênfase ao HC eao material particulado. Não há perda significativa nodesempenho do motor e não foram detectados problemasacentuados de caráter operacional ao grupo-gerador.

Aac

Os autores agradecem à ELETRONORTE pelo aportefinanceiro e ao LACTEC pela realização dos ensaios.

Bbaa

[1] ENERGIAS ALTERNATIVAS. Disponível em: http:// veja.abril.com.br/idade/exclusivo/energias_alternativas/index.html Acesso em: 10-08-2009[2] PENTEADO, R.A.N.; CUNHA, R.B.D. O ProgramaBrasileiro de Biocombustíveis e as Tendências para oFuturo. Revista Espaço Energia. Edição 8, 2008.




Análise do desempenho de motor dieselde peqUeno porte UtilizAndo diferentes

ConCentrAções de mistUrAs

de diesel-Biodiesel Aé f. ova1, ec V. naa1, da s. sua1, f A. t1*,

fak s. fa1, e A. t1 (*[email protected])

1 Laboratório de Energia e Gás - Escola Politécnica – Universidade Federal da Bahia, Escola Politécnica, RuaProf. Aristides Novis, nº 2, Federação, CEP: 40210-630, Salvador-BA, Brasil

Palavras Chave: Motor diesel; Biodiesel; Dinamômetro de chassi.

iuObserva-se nos últimos anos uma preocupação

crescente com o problema do aquecimento do planeta.Inovações têm surgido no mundo todo para substituir os combustíveis fósseis de duas maneiras, tentandosubstituir a combustão por outros processos na obtençãode energia, como a força dos ventos e os movimentosdas marés, além do aproveitamento da energia solar,além dos investimentos em combustíveis renováveis,retirados fontes vegetais ou animais, os biocombustíveis.Um exemplo é o biodiesel, que aparece como alternativa

para abastecer motores de ignição por compressão, oschamados motores diesel. Segundo a Associação Nacionalde Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), aadição de 3% de biodiesel ao diesel de petróleo nãoexigirá alteração nos motores, assim como não exigiu nospaíses que já utilizam o biocombustível.

maa mé

Para este trabalho serão realizados diversos testes,porém os resultados serão apresentados em valoresmédios dos 5 (cinco) melhores testes. O B3 analisado foiproveniente de um posto comercial localizado na cidadede Salvador, Bahia. O biodiesel a ser adicionado paraproduzir as misturas é produzido através de OGR (óleode gordura residual), e é produzido na Planta Piloto deBiodiesel da Escola Politécnica, que tem capacidade deproduzir de 5.000.000 L/ano de biodiesel. O veículo foisubmetido a um dinamômetro de chassis, onde foramrealizados diferentes tipos de testes, sendo eles: avaliaçãode desempenho: medição de torque, potência de roda,potência do motor e acelerações de retomada em 3ª e4ª marcha (40-80 km/h e 40-100 km/h), em condiçõessimuladas de condução urbana; avaliação de emissões:

medição dos níveis de emissão dos gases de combustão(CO, CO2, NOx, O2 e HC). Simulação em regime decondução urbana ideal (velocidade de 90 km/h em 5ªmarcha).

rua dcuOs valores de torque e potência observados nos

testes com B3, B50 e B100, apresentaram valores muitopróximos. Através da análise dos resultados, levando emconsideração o valor a partir de uma média de 5 testes dedesempenho, pode-se inferir que houve uma diminuiçãoda potência do motor de 2,4% para o B50 em relação aoB3 e de 7,6% para o B100 em relação ao B3.

Potência do Motor

95,0

100,0

105,0

110,0

115,0

120,0

125,0

1 2 3 4 5

Medições

P o t ê n c i a ( k W )

B3 B50 B100

fua 1. Gráfico da potência do motor

Os resultados para a potência de roda apresentaram

uma diferença um pouco maior, de 1,9% para o B50 emrelação ao B3 e de 7,9% para o B100 em relação ao B3.

Potência de Roda

72,0

74,0

76,0

78,0

80,0

82,0

84,0

86,0

88,0

90,0

92,0

94,0

1 2 3 4 5Medições


B3 B50 B100

fua 2. Gráfico da potência de roda




Já para o torque apresentado pelo motor a umarotação de 3000 RPM, foi observada uma diferença de3,7% para o B50 e 4,8% para o B100.

Potência do Motor

95,0

100,0

105,0

110,0

115,0

120,0

125,0

1 2 3 4 5

Medições


B3 B50 B100

fua 3. Gráfico da potência do motor

Nos testes de aceleração de retomada, o tempoO B3 apresenta valores melhores de 5,88% e 11,11%respectivamente, para a aceleração de retomada em 3ªmarcha e valores de 6,7% e 10% respectivamente, para4ª marcha.

taba 1. Gráfico da potência do motor

ComBUstÍVeltempo de

retomAdA 40-80 k/ ()

tempo deretomAdA 40-

100 k/ ()B3 1,6 3,0B50 1,7 3,1B100 1,8 3,3

Emissões CO

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 12 13 14 15

Tempo (min)

P P M

B3 B100

fua 4. Gráfico das emissões de CO

Emissões CO2 (B3)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tempo (min)

%

B3 B100

fua 5. Gráfico das emissões de CO2

Emissões NOx

0,0

100,0

200,0

300,0

400,0

500,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tempo (min)

P P M

B3 B100

fua 6. Gráfico das emissões de NOx

Emissões SOx

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Tempo (min)

P P M

B3 B100

fua 7. Gráfico das emissões de SOx

Os resultados de emissões obtidos nos testesmostram coerência dos resultados quando comparadosà revisão bibliográfica.

Embora os testes sejam de caráter preliminar, é

possível identificar a tendência dos resultados de B3,B50 e B100. Esse trabalho pode ser continuado e coma continuação dos testes e mantendo os padrões derepetibilidade dos mesmo, sempre acompanhado dametodologia para a execução dos testes.

Aac

Ao professor orientador, a toda a equipe do LEN eque colaboraram direta e indiretamente para a realizaçãodeste trabalho.

Bbaa

1 Agência Nacional do Petróleo, Gás e Biocombustíveis.Publicação. (2009)2 Ma, F.; Hanna, M. A. Biodiesel production: a review.Bioresource Technology, v. 70, p. 1-15 (1999).3 Van Basshuyssen, R.; Schäfer, F. InternationalCombustion Engine Handbook. Warrendale: SAEInternational, 825p. (2004).




AVAliAção dA tAxA de ConsUmo doBiodiesel de óleo de peixe e

mistUrAs BináriAs.

Aéa s. guva Ca p1(pg)*, ia m.g. sa1 (pq) A g. sua1 (pq), Aa K. Ba f2(pq),

pô f. Aay f1(pq), fa Cava sva2(pq)

(1) Universidade Federal da Paraíba, Campus I, Departamento de Química, Laboratório de combustíveis emateriais, LACOM, João Pessoa-PB, Brasil.

(2) Universidade Federal do Maranhão, São Luis – MA, BrasilEmail: [email protected]

Palavras Chave: viscosidade, motor estacionário.

iu

A indústria de transformação do pescado gera grandesquantidades de tecido e derivados de resíduos que tendema ser descartados ou utilizado para retalho de baixo valor para o fertilizante ou ração animal. Atividades deprocessamento de peixe podem gerar subprodutos como:cabeças, vísceras pele. Segundo pesquisadores elevados volumes de peles e vísceras têm um potencial para ser uma fonte de obtenção de gordura como conseqüência

essa gordura pode ser utilizada para a produção dobiodiesel1. Alquil ésteres de ácidos graxos (FAME), queé chamado de biodiesel, é preparado a partir de óleos vegetais e gorduras animais, através da transesterificaçãode triacilglicerídeos. Sendo o mesmo uma alternativa viável economicamente, e ambientalmente aceitável. Alémdisso, a queima do biodiesel não produz hidrocarbonetospoliaromáticos compostos, que são suspeitas de seremcancerígenos.

O biodiesel é considerado um combustível alternativorenovável ou aditivo de combustível2. Como o biodieselé completamente miscível com o diesel, mistura deambos em qualquer proporção é recomendável, a fim demelhorar os seus parâmetros, térmicos, fluidodinâmicose oxidativos3.

Desde 1º de julho de 2009, o óleo diesel comercializadoem todo Brasil contem 4% de biodiesel. É obrigatória em todos os postos que revendem óleo diesel, sujeitos àfiscalização pela ANP4. [ANP n° 07/2008].

A viscosidade é uma das propriedades maisimportantes dos combustíveis, pois influencia a circulaçãoe a injeção do combustível no funcionamento demotores de injeção. A eficiência do motor no processo

de combustão depende da sua viscosidade. Uma alta viscosidade diminui a sua volatilização implicando assimem uma combustão incompleta. É neste sentido que este trabalho foi desenvolvido, a fim de verificar a viscosidade

do biodiesel e de suas misturas binárias em altas e baixas temperaturas bem como testar essas misturas em motor estacionário.

maa mé

O processo de produção do biodiesel a partir do óleode peixe foi realizado pela transesterificação utilizando arota metílica, na presença de KOH como catalisador.

Foram preparados 100 mL de cada mistura biodiesel/diesel, nas seguintes proporções: B5, B10, B15, B20 e B25(em que B5 equivale a 5% de biodiesel e 95% de diesel,assim sucessivamente para as demais misturas).

As amostras foram avaliadas por medidas de viscosidade, utilizando um viscosímetro marca Brookfield,modelo LV-DVII, na temperatura de 25°C, usando umadaptador para quantidades pequenas de amostras,acoplado a um controlador de temperatura.

Testes de consumo foram realizados em um motor gerador de energia de marca/modelo Toyana-T6000-CXE3/Rot. 6000/Hz 60, mantido sob as mesmascondições de operação. O diesel puro, biodiesel e

misturas de B5, B20 e B25, em quantidade estabelecidaao gerador de energia em funcionamento e o tempo deconsumo dos mesmos foram monitorados. O consumomédio determinado e expresso em L/h de funcionamentodo equipamento.

rua dcu

As misturas binárias apresentaram um perfilsemelhante ao diesel, com o mesmo intervalo de

viscosidade, como visto na Figura 1. No intervalo deaquecimento de 5 - 15 °C, a variação de viscosidade entreas misturas foi muito semelhante, com queda brusca na viscosidade, com o aumento da temperatura.




fua 1: (a) e (b) Variação da viscosidade em função da temperaturapara as amostras de diesel metropolitano, óleo de peixe, biodiesel depeixe e misturas binárias.

A adição de biodiesel metílico de peixe ao dieselconfere um aumento linear da viscosidade medida a40°C, como pode ser visto em seguida na tabela 1. Nosaspectos moleculares da viscosidade, grupos funcionaisoxigenados, principalmente ésteres e ácidos graxos,aumentam consideravelmente a viscosidade de umaamostra por aumentarem as interações intermolecularesdo tipo dipolo-dipolo, mais fortes que as interações de Vander Waals, que são predominantes no diesel. A viscosidadecinemática comprova o êxito da transesterificação, pois oóleo de peixe diminui em dez vezes a sua viscosidade

taba 1: Viscosidade Cinemática das amostras

AaVcaCca

(2 /)

ecca Anp (2 /)

Diesel 3,34

3,0-6,0

B5 3,35B10 3,37B15 3,40B25 3,40

B100 4,61Óleo de Peixe 33,11

O consumo do motor é expresso em L/h e mostraque as misturas de B5, B20, B25 e o B100 apresentam umperfil abaixo ao óleo diesel puro que apresentou 0,6 L/hde consumo, como mostrado na figura 2 seguinte.

fua 2: Consumo do motor estacionário para as amostras.

Aac

Convenio Nº 01.06.1021.00 Rede de ARMAZBIODI/FINEP-MCT/CNPq/CAPES

Bbaa

1 Alberta, N.A.; pc Bcy , 21,111, 44(2009) 401–4052 Cherng-Yuan; pc tcy, 20224,(2009) 130 –1363 Candeia, R.A.; fu, 88 (2009) 738–7434 ANP, Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural eBiocombustíveis. Resolução ANP nº 7 de 19 de 03 2008




AVAliAção do desempenho e dAs emissõesde Biodiesel e mistUrAs em motor do

CiClo diesel pArA ApliCAção emgerAção de energiA elÉtriCA

*ha m. W1 [email protected], ra A. n. pa1,ev l. sva1, ea A. Ku1, d r1;, rca B. C. Cua1,

Aa Kc1, sé s2, Ca r. Aaúj2, lu p. ra3,p r. Ca n4

1 Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento (LACTEC), Caixa Postal 19067, CEP 81531-980;Curitiba – PR;

2 Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento de Tecnologia, Rua Emiliano Perneta, 174;CEP 80010-050; Curitiba – PR;

3 Universidade Federal do Paraná, Centro Politécnico, Jardim das Américas, CEP - 81531-980; Curitiba – PR;4 Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Av. Sete de Setembro, 3165; CEP 80230-901; Curitiba – PR.

Palavras Chave: Biodiesel, Rede Bioenerg, Grupo-gerador, Emissões.

iu

A utilização de combustíveis de origem agrícolaem motores do ciclo diesel é bastante atrativa. Nesseaspecto, o biodiesel apresenta algumas vantagens sobre oscombustíveis derivados do petróleo, como ser virtualmentelivre de enxofre e de compostos aromáticos, ter altonúmero de cetano, ser oxigenado, ter maior ponto de

fulgor, possuir caráter não tóxico e ser biodegradável, masé o caráter renovável que o torna mais interessante comocombustível (Ferrari et. al, 2005; Knothe et al, 2006a).

Uma característica importante do uso de biodieselem motores é a massa de oxigênio em sua composição. A qual, por um lado, representa menor poder energético,mas por outro, contribui para o aumento do número decetano e a redução nas concentrações dos gases poluentesemitidos, em relação ao uso de óleo diesel (Maziero et. al,2006; Schäfer et. al., 1995; Lu et. al., 2008).

Várias concessionárias de energia elétrica temmanifestado interesse na utilização de biodiesel em grupos geradores emergenciais, devido principalmente, ao seuaspecto biodegradável. O que implica em custos menosonerosos em relação ao óleo diesel, no caso da remediaçãode sistemas impactados, decorrente de derramamentos e vazamentos (Ferrari et. al, 2005).

Segundo Schäfer e col. (1995) a combustão de biodieselrequer a avaliação de parâmetros como, a eficiência doprocesso de combustão, a durabilidade do motor, bemcomo de seus componentes (sistema de injeção, turbocompressor e filtros). A durabilidade e a degradação decomponentes impactam, na redução da sua vida útil e noaumento da periodicidade das manutenções técnicas. Taisfatores decorrem principalmente dos efeitos negativos doenvelhecimento do biodiesel, como a formação de depósitospor precipitação, o acúmulo de produtos de polimerização,corrosão e formação de sabão. Para misturas com até 5%de biodiesel (B5), não são esperados danos significativos,mas misturas com porcentagem maior poderão comportar-se diferentemente (Maziero et. al, 2006).

O objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho embancada dinamométrica e as emissões gasosas geradas apartir do uso de biodiesel metílico de óleo de soja (B100) ede suas misturas com óleo diesel metropolitano (500 ppmde enxofre), nas proporções de 60 e 80 % (B60 e B80,respectivamente).

O presente estudo fez parte do projeto de pesquisaintitulado “AVALIAÇÃO DA COMBUSTÃO DE BIODIESELE MISTURAS BIODIESEL/DIESEL EM GRUPOS-

GERADORES: CRIAÇÃO DA REDE BIOENERG”,fomentado pelo CNPq e pela Companhia Paranaense deEnergia (COPEL).

maa mé

Os dados apresentados nesse trabalho se referem àavaliação preliminar, em bancada dinanométrica do biodieselpuro (B100), bem como das misturas com óleo dieselmetropolitano, usando um motor novo do ciclo diesel, antesda sua utilização na produção de energia elétrica.

O biodiesel metílico utilizado neste estudo foi fornecido

pela empresa Brasil Ecodiesel, sendo caracterizado emlaboratórios do LACTEC. Foram utilizadas misturas debiodiesel metílico e óleo diesel metropolitano (padrão,500 ppm de enxofre, isento da adição de biodiesel), nasproporções de 60 e 80% (B60 e B80, respectivamente).

O motor usado nesses ensaios faz parte de um sistemade Grupo Gerador de Energia Elétrica, fabricado pela MWMpara apresentar potência nominal de 132 kW a 1780 rpm.Este motor foi acoplado a uma bancada dinamométricado tipo AVL Euro 3 para avaliação de seus parâmetros dedesempenho com biodiesel, diesel e com suas respectivasmisturas binárias, B60 e B80.

Os testes de desempenho do motor foram realizados

segundo as normas ABNT NBR 1585 e ISO 8178. Nos testesde motor, a potência e o torque foram analisados em regimede 1850 rpm. Em seguida, foram verificadas as mesmas variáveis para duas misturas de biodiesel metílico com óleodiesel metropolitano (B60 e B80) e para o B100.




rua dcu

Os resultados da variação de torque do motor emdiferentes condições de carga, obtidos respectivamentecom aplicação de óleo diesel, B100 e das misturas B60e B80, indicaram que em plena carga, o torque máximofoi de 699,4 Nm para o diesel e 623,63 Nm para o B100.Considerando todo o regime de carga, a redução média de torque para o biodiesel foi de 10,94%. Segundo Utlu e col.(2008) a viscosidade e a densidade, geralmente superior do biodiesel em relação ao diesel, contribuem para essaredução, devido à diminuição da eficiência da combustão.Por outro lado, as misturas B80 e B60 apresentaramrespectivamente 7,20 e 7,79 % de redução média do torque nas condições do experimento.

Os ensaios de variação de potência do motor emdiferentes condições de carga, com aplicação de óleo dieselmetropolitano, em plena carga, mostraram uma potênciamáxima de 128,10 kw para o diesel e de 116,05 kw parao B100. Considerando todo o regime de carga, a redução

média de potência para o B100 foi de 10,16% e para asmisturas (B80 e B60), foi 7,26 e 8,27% respectivamente.Segundo Utlu e col. (2008), a viscosidade e a densidadesuperior do biodiesel, em relação ao diesel, contribuempara diminuição das eficiências térmica e de combustãodevido à dificuldade de atomização do biocombustível.

Observou-se uma redução significativa nos valoresdo índice de fumaça para B100, B80 e B60 em relação aodiesel, mas não houve grande diferença entre o B100 eestas misturas. Considerando todo o regime de carga, asreduções médias de fumaça foram de 72,73 e 74,43% paraB100 e B80 respectivamente e, de 68,75% para B60. Esseperfil está em concordância com resultados relatados na

literatura (Maziero et. al, 2006).Quanto ao consumo específico em diversas condiçõesde carga, obtidos para cada um dos combustíveis testados,observou-se que, em regime de carga inferior a 50%, oconsumo foi significativamente superior ao regime de cargaalta. É importante ressaltar que a condição consideradaadequada e usualmente recomendada para um grupo gerador de energia elétrica é que esse opere continuamenteem 75% de sua carga máxima. Verificou-se que nessascondições, o consumo específico do B100 foi superior aodo óleo diesel em 18,35%, o B60 em 11,76 % e o B80 em12,93%. No entanto, considerando todo o regime de cargade operação do motor, o aumento médio no consumo foi

de 15,92% para o B100, 22,67% para o B80 e 16,93% parao B60. Esse acréscimo de consumo é justificado pelo menor poder calorífico e maior densidade do biodiesel em relaçãoao óleo diesel (Uu Kak, 2008). Segundo Al-Widyan(2002) misturas biodiesel/diesel queimam com maior eficácia, resultando em maior eficiência térmica do motor,mesmo provocando um pequeno aumento no consumo decombustível. Um aumento de 2,5% na eficiência térmicae substancial redução nos teores de fumaça foi obtido por Agarwal (2001) com misturas B20.

Para as emissões dos gases de combustão, monitoradasde forma durante os testes com os combustíveis(diesel padrão, biodiesel puro e misturas), verificou-se que, em média, houve redução superior a 20% de

Hidrocarbonetos totais para B100, B80 e B60 em relaçãoao diesel. No entanto, a redução com B100 foi de apenas20,55%. A fuligem MIRA apresentou para o B100 e suasrespectivas misturas uma redução média de 75% em

relação ao óleo diesel padrão. A emissão de gases NO x, tanto do B100 quanto de suas misturas, foi superior aodiesel em mais de 10%. Estes resultados estão coerentescom os valores descritos na literatura, que em geral citaum aumento médio de 10% para o B100 (Knothe et.al., 2006b). Deve-se considerar que, neste trabalho, osresultados das medidas de NOx foram realizadas emregime de carga constante a 1850 rpm e com avanço de

injeção nas condições originais do motor. Segundo Zhange Boehman (2003), a emissão de NOx de biodiesel ede suas misturas com diesel depende das condições deoperação do motor. Ou seja, em condições de baixa carga,a emissão de NOx é levemente inferior ao diesel e emalta carga, superior. Segundo o mesmo autor, o ajuste deparâmetros do sistema de injeção, como, por exemplo, oretardo de injeção, pode diminuir a emissão de gases NOxdo biodiesel e de suas misturas quando usados em motor do ciclo diesel.

Concluindo, o motor submetido aos experimentosfoi considerado apto para ser utilizado em grupo gerador,para geração de energia elétrica em regime parcial de

carga, em condições similares às utilizadas em campo.Considerando que muitos grupos geradores funcionam emcentros urbanos e ambientes de difícil dispersão de gases,por exemplo, estabelecimentos gastronômicos, comerciaisou de saúde, recomenda-se que sua operação, seja baseadano abastecimento com B100 ou misturas com óleo diesel,contendo no mínimo 60 % de biodiesel.

Aac

Ao CNPq - Conselho Nacional de DesenvolvimentoCientífico e Tecnológico pelo apoio e financiamento

desse trabalho e pela concessão de bolsa produtividadede desenvolvimento tecnológico e extensão inovadorapara H. M. Wilhelm; e a COPEL Transmissão, pelo apoiofinanceiro.

Bbaa

1. Agarwal, A. K.; Das, L. M.; J. Eng. Gas Turb. Power-T. ASME. 2001, 123 , 440.2. Al-Widyan, M. I.; Tashtoush, G.; Abu-Qudais, M.; Fuel Process. Technol. 2002, 76 , 91.3. Ferrari, R. A.; Oliveira, V. S. e Scabio, A.; Quím. Nova.

2005, 28, 19.4. Knothe, G.; Gerpen, J. V.; Krhal, J.; Ramos, L. P.; maua B. Tradução Luiz Pereira Ramos. São Paulo.Edgard Blücher. 2006a.5. Knothe, G.; Sharp, C. A. and Ryan, T. W.; Energy Fuels.2006b, 20, 403.6. Lu, X. C.; Ma, J. J.; Ji, L. B.; Huang, Z.; J. of Automobile Eng . 2008, 222, 101.7. Maziero, J. V. G.; Corrêa, I. M.; Trielle, M. A.; Bernardi, J. A.; D’Agostini, M. F.; Eng. Agricultura . 2006, 14, (4),287.8. Schäfer, F.; Basshuysen, R.; ruc e afu Cu Aub e. Springer-

Verlag, Wien, New York, ISBN 3-211-82718-8, 1995.9. Uu, z. a Kak, m. s.; Renewable Energy. 2008,33, 1936.10. Zhang, Y. and Boehman, A. L.; Energy Fuel. 2007,21, 2003.




Composição liqUidA de BioComBUstÍVeispArA motores do CiClo diesel UtilizAndoBiodiesel, etAnol e AditiVo melhorAdor

de CetAno e de ACidezJé m. Baba f1*, eéa C. s. t. sua2, Bu f. la3,

Aô g. sua4, pô f. Aay f5

1 UFPB/LTF; [email protected] UFPB/DQ; [email protected] UFPB/LTF; [email protected] UFPB/DQ; [email protected] UFPB/DQ, [email protected]

Palavras Chave: Nitrato de tetraidrofurfurila, Aditivos, melhorador de cetano, biodieselde mamona

iu

Devido aos altos níveis de emissão de gases poluenteslançados pela combustão do óleo diesel na atmosfera,aumentando a temperatura media da superfície da terra devido principalmente ao efeito estufa, há grandeinteresse de buscar alternativas visando à substituiçãoparcial ou total do óleo diesel. As alternativas propostas

estão direcionadas para os materiais de fontes renováveis, tais como os óleos vegetais, metanol e o etanol. Diversosésteres metílicos e etílicos de ácidos graxos superioresestão sendo propostos para substituir o óleo dieselcom a finalidade de reduzir a quantidade de emissãode gás carbônico, enxofre, matérias particulados, etc..Estes ésteres metílicos ou etílicos são denominados“BIODIESEL”. O biodiesel, dependendo da fonte de óleo vegetal ou gordura animal, possui números de cetanoelevados, maiores que 42. Um dos critérios que certificaa viabilidade do combustível para o uso em motores deignição por compressão é o número de cetano.

O Biodiesel é um biocombustível com propriedadessemelhantes ao óleo Diesel mineral, assim sendo, podeser usado pelos veículos equipados com motores deignição por compressão sem a necessidade de alteraçõesmecânicas no motor. A demanda atual de biodiesel éinsuficiente para suprir as necessidades do mercado emrelação à substituição completa do óleo diesel, destaforma está ocorrendo à adição de pequenas quantidadesde biodiesel ao óleo diesel. Inicialmente a mistura debiodiesel ao óleo diesel foi de 2%, o B2, agora a meta échegar ao B5.

Tendo em vista a oferta atual de biodiesel no mercadoe pequena e que a mistura com o óleo diesel não eliminasatisfatoriamente os efeitos poluentes e nocivos doóleo diesel ao ecossistema, buscamos a possibilidade demisturar o biodiesel ao álcool. O álcool é um combustívelecologicamente correto e possui uma tecnologia totalmente consolidada. O uso do álcool nos motores deignição por compressão é um grande desafio por que estes

bicombustíveis possuem número de cetano muito baixo.O metanol possui número de cetano aproximadamente três e o do etanol é de aproximadamente oito enquantoque os combustíveis apropriados apresentam valoresde número de cetano maiores que 42. Desta forma aadição de álcool ao biodiesel pode contribuir para umadiminuição considerável do número de cetano da misturacomburente, entretanto essa diminuição do númerode cetano pode ser corrigida pela adição de aditivos

conhecidos como “melhoradores de cetano” (MC). Em geral os MC são substâncias pertencentes à função dosésteres nítricos (nitratos).

O estado da arte, descrita na BR PatentePI0108703-71 nos mostra misturas de diesel, ésteres dehidroximonocarboxílico e álcool como combustível paramotores de ignição por compressão. A Patente PI8304389-62, igualmente, descreve a composição de combustívellíquido adaptada para uso em um motor diesel, em queo combustível é selecionado de hidrocarboneto líquido,álcool e suas misturas e um nitrato orgânico.

O presente trabalho se deferência do estado da artepor se tratar de uma composição liquida de biocombustível

utilizando biodiesel de mamona, álcool etílico, um aditivocorretor de acidez e de cetano. O aditivo corretor decetano usado e o nitrato de tetraídrofurfurila (NTHF). ONTHF é um aditivo adequado para a finalidade proposta,por ser obtido de matéria prima renovável, solúvel emetanol, estruturalmente estável e baixo teor na mistura,não é explosivo, baixa toxicidade, baixa emissão depoluentes, além do mais, o NTHF pode ser obtido deresíduos agrícolas, em particular a partir do bagaço de canaque é gerado em toneladas pelas usinas de açúcar e deálcool (Esquema 1). Como publicado no artigo “O Álcoolentra no Diesel”, Química e Derivados de Junho 1982, asnossas pesquisas confirmaram que etanol aditivado com oNTHF, que tem a propriedade de corrigir o baixo índicede cetano do álcool, em concentrações variando entre 3a 7%, e capaz de funcionar um motor do ciclo diesel semalterações mecânicas.




maa mé

A metodologia para a obtenção do NTHF a partir dobagaço é bastante simples e basicamente ocorre em três

etapas: (1) obtenção do furfural por digestão do bagaçode cana e desidratação das pentoses; (2) hidrogenaçãodo furfural a álcool tetraidofurfurilico (ATHF) e (3)Esterificação do ATHF a nitrato de tetraidrofurfurila(NTHF) (Esquema 1).

paa nthf - Em um balão de vidrocontendo 24,48 g de anidrido acético a -5 °C, foiadicionado 15,43 mL de ácido nítrico 98%. A esta misturafoi adicionado 26,4 g de álcool tetraidrofurfurilico (ATHF)a 10 °C por durante 20 minutos. Após a total adição do ATHF, 100 mL de água gelada foi adicionada a misturareacional e a fase orgânica obtida foi separada. A soluçãoaquosa restante foi neutralizada com bicarbonato de sódio

e uma nova fase orgânica foi obtida e separada. O produtoliquido obtido foi caracterizado, como sendo o nitratode tetraídrofurfurila, pelas técnicas de espectroscopia deinfravermelho e RMN 1H e 13C.

paa B maa (Bm) – A obtenção do biodiesel de mamona foi via clássica decatálise homogênea com hidróxido de sódio em etanol.

fua lua ba ca - A formulação liquida de baixo cetano foi obtida pelacomposição de etanol, biodiesel de mamona, NTHF emorfolina. Uma formulação dos aditivos experimental-ideal e mostrada nas tabelas abaixo.

taba 1 – Formulação do Aditivo

Componentes Quantidade em volume (mL)NTHF 99,68Morfolina 0,32Total (mL) 100

taba 2 - Exemplos de Composições liquidas.

Entrada Composição liquidaBM Álcool Aditivo Total

1 900 93 7,0 10002 500 465 35,0 10003 100 837 63,0 1000

Avaa pa c cbuív aa

Os testes preliminares de ignição foram realizadosem um gerador de energia de marca/modelo Toyana-T6000-CXE3/ Rot. 6000/ Hz 60. A mistura combustívelem quantidades estabelecidas foi submetida à ignição no gerador de energia em funcionamento bem como foiavaliado a capacidade de dar a partida a frio.

rua dcu

Os resultados mostram que:• OetanoladitivadocomNTHFemconcentração

de 3 – 7% é capaz de funcionar o motor diesel;• Amistura combustível debaixocetano,álcool/

NTHF é miscível em proporções variadas nobiodiesel de mamona (BM);

• Amisturacombustível,álcool/NTHF/BM emdiversas proporções é apropriada para funcionar motores do ciclo diesel;

• Amistura combustível debaixocetano,álcool/NTHF, poderá ser agregada ao biodiesel demamona para aumentar a oferta de biocombustívelem curto e médio prazo;

• Acomposiçãoliquidadobiocombustíveldebaixocetano associado ao biodiesel de mamona poderáser uma alternativa plausível para substituir o óleodiesel;

Aac

Agradecemos ao CNPq pelo auxilio financeiro; Agradecemos a UFPB, LTF, LPBS e LACOM pelo

apoio técnico e desenvolvimento das pesquisas.

Bbaa

1 Alan Rae, BR PI0108703-7; Composição combustível,método de operar um motor de combustão interna e usode ácido oleico ou um derivado do mesmo. Inventor;

2 Alan Rae, BR PI8304389-6, Composição de combustívellíquido, b) US Patent 2003/0159339 A1

Esquema 1 – Visão geral do processo para a obtenção do NTHF a partir do bagaço da cana-de-açúcar




efeito dA Adição de Biodiesel nospArâmetros fÍsiCo-qUÍmiCos do diesel

ComerCiAl metropolitAno

Céa A. g. a sva1*. [email protected], s q. Aa1, lucs. Cava1, p B. Aa1*, mc l. Ca1, pau r. B. gua1,

lu A. m. p1, da r. ma2, la s. g. ta2

1 Universidade Salvador – UNIFACS – Departamento de Engenharia e Arquitetura2 Universidade Federal da Bahia – UFBA – Departamento de Química Analítica

Palavras Chave: Biodiesel, Qualidade, Parâmetros físico-químicos.

iuO biodiesel é considerado uma alternativa aos

combustíveis de origem fóssil derivados do petróleo, por ser proveniente de uma fonte de energia renovável e jáestá em pleno uso1-3. A utilização desse biocombustível vem se tornando cada vez mais eficiente para a diminuiçãodo efeito estufa, podendo reduzir cerca de 78% os níveisde emissão de CO2. Cerca de 90% dos níveis de fumaçae de óxido de enxofre são praticamente eliminados4-5. Obiodiesel é obtido através da reação de transesterificaçãoentre um óleo ou uma gordura e um álcool de cadeia curta

(metanol ou etanol), a qual é normalmente catalisadapor uma base forte (hidróxido de sódio ou de potássio). Após a reação, o glicerol e o biodiesel são separados, geralmente, por gravidade (decantação). Após a remoçãodo glicerol, ainda faz-se necessário um processo final paraa purificação do biodiesel. O biodiesel tem característicasfísico-químicas semelhantes ao diesel do petróleo. Jáexistem estudos e pesquisas comparando parâmetrosdo óleo diesel aos diversos tipos de B1006. No entanto,a literatura, mostra-se insuficiente no que diz respeitoa comparações do óleo diesel com adições parciais debiodiesel, os chamados blends2.

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito da adiçãode diferentes tipos de biodiesel metílico (biodieselmetílico de sebo bovino, de soja, de mamona, de algodãoe de algodão e girassol) sobre as características físico-químicas do diesel comercial metropolitano. Para isso,foram preparados blends entre os dois combustíveis nasproporções B5, B7 e B10. As características físico-quimícasinvestigadas foram viscosidade cinemática (mm2 /s), massaespecífica (g/L), ponto de fulgor (ºC) e corrosividade aocobre a 50 ºC, conforme as normas ASTM e a verificaçãode sua conformidade com as especificações da ANP.

maa méra. Metanol (99,5%), hidróxido de potássio

(min. 85%), n-heptano P.A. (99,8%), sebo bovino,

biodiesel metílico de algodão, algodão (80%) e girassol(20%), mamona e soja e diesel metropolitano.

taca íca b bv.O biodiesel de sebo bovino foi produzido em nossolaboratório empregando-se um reator LabMax de2 L (Mettler Toledo), munido de agitação mecânica(350 RPM), controle de temperatura (PID), dosador automático de soluções e condensador de refluxo.Inicialmente, uma massa do sebo bovino foi carregadano reator. A temperatura de aquecimento foi de 65ºCe o catalisador empregado foi o hidróxido de potássio. A mistura permaneceu reagindo durante 1 hora e aofinal da reação, a mistura foi separada por decantaçãoe neutralizada com uma solução de cloreto de amônio(5% p/p).

A b. O biodiesel de sebo bovinofoi analisado por cromatografia gasosa (CG), empregando-se um instrumento Varian CP–3800 GC equipado comum sistema de injeção capilar on column operandoinicialmente a 90 °C até 380 ºC (100ºC/min) e volumede amostra de 1 μL.

paa B. As misturas (blends)foram preparadas a partir do diesel metropolitano,misturando-se fisicamente os biocombustiveis ao dieselcomercial, sendo empregados blends com percentuais de5%, 7% e 10% de biodiesel.

A fíc-uíca. As análises físico-químicas realizadas com as amostras preparadasanteriormente foram realizadas de acordo com asseguintes normas ASTM: Viscosidade Cinemática - ASTMD445; Massa Especifica - ASTM D4052, Corrosividade aoCobre - ASTM D130 e Ponto de Fulgor – ASTM D93.

rua dcu

Os resultados das análises de caracterização físico-

química obtidos para as diferentes amostras testadasestão apresentados nas Tabelas a seguir (1 a 3). A Tabela1 traz os valores de todas as analises efetuadas com odiesel metropolitano. As Tabelas 2 e 3 apresentam os




resultados da viscosidade cinemática e do ponto de fulgor,respectivamente, dos blends. Esses valores foram obtidosatravés de analises segundo as normas ASTM.

taba 1 - Parâmetros físico-químicos do dieselcomercial

d mamaa ecca (/l) 826,2

p fu (ºC) 54

e () 408

Cva a Cb 1B

Vca (²/)* 34.274

taba 2 - Viscosidade Cinemática dos Blends

Vca CcaB B5 B7 B10

Sebo bovino 3,48 3,52 3,53

Soja 3,45 3,45 3,39Mamona 3,48 3,51 3,63 Algodão 3,48 3,48 3,52 Algodão e Girassol 3,47 3,47 3,49

Com exceção da Soja, em todas as amostrasanalisadas, verificou-se um aumento da viscosidadecinemática à medida que foi aumentada a concentraçãode biodiesel nos blends.

Observa-se que a ordem crescente de viscosidadecinemática para as misturas que possuem um teor de 5%em biodiesel é: soja < algodão e girassol < mamona =sebo bovino = algodão.

taba 3 - Ponto de Fulgor dos Blends

p fu (ºC)B B5 B7 B10

Sebo bovino 55,0 55,0 59,0Soja 54,0 55,0 56,0Mamona 53,0 55,0 55,0 Algodão 47,0 57,0 60,0 Algodão e Girassol 57,0 56,0 56,0

Em relação ao ponto de fulgor, pode-se observar

que excluindo os blends de algodão, as demais analisespouco sofreram alterações à medida que se aumentou aconcentração de biodiesel no diesel metropolitano.

3, 3

3 , 35

3, 4

3 , 45

3, 5

3 , 55

3, 6

3 , 65

3, 7

B 5 B 7 B 10

B len ds

Sebo Soja M amon a A lgodã o A lgodã o e Gir assol

fua 1. Análise da Viscosidade Cinemática dos Blends

40,0

45,0

50,0

55,0

60,0

65,0

70,0

B5 B7 B10

Bl ends

Sebo bovi no

Soj a

Mamona

Al godão

Al godão e Gi r assol

fua 2. Análise do Ponto de Fulgor dos Blends

Aac

Agradecemos ao PRH/CTC/ANP, CTPetro/FINEP/MCT, CNPq, FAPESB, Departamento de Engenharia e

Arquitetura – UNIFACS, Comanche Biocombustiveisda Bahia e sobretudo a Deus por terem possibilitado arealização desse trabalho

Bbaa

1 KAUL, S.; SAXENA, C.R.; KUMAR, A.; Et al.; 2007.“Corrosion behavior of biodiesel from seed oils of Indian origin on diesel engine parts”; Fuel ProcessingTechnology, v.88, pp.303-307.2 BIODIESEL. “Caacíca íc-uíca b a ”. Acessadono site: http://www.facabiodiesel.com.br/biodiesel/arquivos/caracteristicas-fisico-quimicas-de-biodiesel-ao-oleo-diesel-de-petroleo.htm. Disponível: 20/05/2009;3 GOYAL, M.; “Biodiesel research- deere power-dieselengine durability issues using biodiesel, presented atcommercialization of biodiesel: establishment of engine warranties”, University of Idaho, National Center for Advanced Transportation Technology, 1994;4 “Biodiesel, nova arma no combate ao efeito estufa”.Revista Brasileira de Bioenergia v.4, pp. 27-28;5 FERREIRA, C.V.;”Otimização do processo de produção

de Biodiesel a partir de óleos de mamona e algodão”,Universidade Federal de Pernambuco, Dissertação deMestrado, 2007;6 OLIVEIRA, J.F; LEITE, P. M.; SOUZA, L.B.; Et al.“Avaliação Preliminar de parâmetros físico-químicosdo Óleo e Biodiesel de Pinhão Roxo”. Acessado nosite: http://sec.sbq.org.br/cd29ra/resumos/T0777-1.pdf.Disponível: 20/05/1009;




emissões de ACroleÍnA nA UtilizAçãode Biodiesel em motores dieseis -

mistUrAs B0 A B100

Ba C. Av*, sé p. [email protected]

1 Universidade de Pernambuco - UPE, Escola Politécnica de Pernambuco, Laboratório de Combustíveis - POLICOM,Rua do Benfica, 455, Recife, PE, 50750-410

Palavras Chave: acroleína, biodiesel, emissões aéreas, efeitos da exposição à acroleína.

iu

A acroleína, aldeído α,β-insaturado, é produzida

pela combustão incompleta de material orgânico, comoa glicerina. À temperatura ambiente, é encontrada sob aforma de um líquido transparente, de odor ácido. Sua massamolar é 56 g/mol e a temperatura de ebulição é de 53 ºCna pressão de 1 atm, caracterizando-se bastante volátil[1,2]. Algumas características da acroleína são encontradasna Tabela 1.

taba 1. Características da acroleína.

fua cua CHOCHCH2

euua uíca

maa a 56.06 g/mol Aaca

(. ab)Líquido transparente

p bu(1 a)

52.1 – 53.5 ºC

ou aldeído acrílicoaldeído alílico

Fonte: CICADS 43 [2]

A queima da mistura diesel-biodiesel em um motor de

combustão, por exemplo, libera acroleína de acordo coma quantidade de glicerina presente na mistura. Guarieiro et al (2008), afirma que a exaustão de acroleína é quatro vezes maior na mistura B100 (biodiesel puro) do que como diesel puro. A Tabela 2 ilustra as emissões de acroleínanas misturas BX (X% de biodiesel) –

taba 2. Emissão de acroleína nas misturas deBiodiesel

mua Bx e Acía (em ppb)B0 13,93B2 37,60

B5 40,98B10 44,36B20 54,50

B50 30,83B75 51,12B100 61,26

Fonte: Guarieiro et al., 2008 [3]

A EPA (U.S. Environmental Protection Agency)acredita que a combustão das fontes fixas e móveis, sejaa principal emissora da acroleína na atmosfera. E, a EPA estima que 75% do aldeído insaturado encontrado no ar atmosférico são originados das fontes automotivas, daqueima do tabaco e de óleos de fritura [4,5].

Com a exposição cada vez mais freqüente à acroleína,começaram a haver indagações sobre os seus efeitosnocivos ao ser humano. Neste ponto, há duas linhas depensamento: -a primeira defende que a acroleína é umaextremamente tóxica, perigosa, causadora de mutações genéticas que podem levar ao desenvolvimento de câncer;- a segunda afirma que os efeitos da exposição à acroleínaexistem, mas são mais brandos.

Para a primeira linha de pensamento, pesa o fatocomprovado da acroleína ter provocado alterações nomaterial genético da bactéria Salmonella typhimurium [6,7]. Acrescenta-se, ainda, a reação da acroleína comas bases nitrogenadas do DNA adulto [7,8], causando omau funcionamento de algumas enzimas e uma queda dadefesa do organismo a nível pulmonar [1,5]. Se tais ligações vão tornar propício o desenvolvimento de câncer ainda éincerto [5]. Esta afirmativa tem sustentação em organizaçõescomo a EPA, OSHA (Occupacional Safety and Health Administration) e FDA (Food and Drug Administration),

que afirmam que a acroleína não é classificável quanto acarcinogenicidade em humanos [1,5]. De fato, os sintomasda exposição à acroleína são semelhantes àqueles de umairritação por substância tóxica particulada. A acroleína éirritante das vias respiratórias e dos olhos [5].

A exposição à acroleína pode ocasionar dificuldadesrespiratórias, tosse e dores no peito. Concentrações de0,13 mg/Nm3 (0,108 ppm) causam irritações nos olhos,enquanto que em concentrações de 0,34 mg/Nm³ (0,282ppm) provocam irritação nas vias respiratórias [2]. Por estarazão a OSHA, organização ligada ao governo americano,estabeleceu o limite máximo de 0,12 mg/Nm3 (0,10 ppm)de acroleína no ar do ambiente de trabalho [9]. Para

efeitos ilustrativos, o limite de 0,1 ppm é o mesmo que ode 100 ppb.Estudos da EPA apontam para níveis baixos de acroleína

no ar atmosférico: em ambiente urbano, a concentração




é de aproximadamente 0,20 ppb [5]. A Tabela 3 mostraconcentrações do aldeído em diferentes ambientes.

taba 3. Concentração de acroleína em diferentesambientes.

Ambiente Concentração (em ppb)

Meio urbano 0,20Meio rural 0,12Cidade grande 5,60Dentro de casa 0,02 a 12

Fonte: EPA: Toxicological Review of Acrolein, 2007 [5]

Acidentes com exposição direta de acroleína sobre apele, olhos ou até a ingestão de concentrações elevadas também acontecem. E causam problemas mais graves.Foi observado o aparecimento de dermatite, bronquite,edema pulmonar, respiração curta ou até mesmo a mortepor intoxicação [2]. Diarréia, náuseas e vômitos tambémestão associados à exposição.

As duas linhas de pensamento apresentadas são,portanto, contraditórias. Portanto, o objetivo deste artigoé ilustrar os riscos associados a utilização das diversasmisturas do biodiesel com o diesel (de B4 a B100) quantoàs emissões de acroleína. E, mostrar os seus efeitos daacroleína no ser humano. De tal maneira, que sendo medidaa concentração de acroleína na exaustão dos motores diesele outros equipamentos que possam utilizar o biodiesel(e até mesmo a glicerina) como combustível, os riscosassociados à sua exposição sejam conhecidos.

mé

Foi realizada uma pesquisa bibliográfica abrangente,de tal modo a obter uma coletânea de trabalhosconsubstanciados para realmente se conhecer os efeitosdanosos da acroleína e o montante de emissões quantoutilizando o biodiesel.

dc a Acía

São vários os métodos para detecção da acroleína noar seco, no ar úmido na água de chuva, em resíduos líquidose sólidos, em amostras biológicas. Porém, de acordocom Roy, M. M. o melhor método de detecção de todosos aldeídos presentes nos gases de exaustão de veículos

automotivos (diesel e asolina) é o HPLC (High pressureLiquid Chromatography). Deste modo, o HPLC-UV,equipado com detector ultravioleta é geralmente utilizadopara identificação e medição de aldeídos em gases deexaustão [11]. Nishiwara et al desenvolveram um métodopara determinação de pequenos teores de acroleína no ar usando GC-ECD [12]. Não é objetivo deste artigo indicar as metodologias para detecção de acroleína.

rua dcu

As agências americanas EPA, OSHA e FDA afirmam que

a acroleína não é classificável quanto à carcinogenicidade emhumanos e, ainda não foi comprovado cientificamente que aexposição à acroleína leva ao desenvolvimento de tumores.

Porém, a acroleína deve ser tratada como uma substância toxina causadora de problemas de natureza alérgica einflamatória. E, devido ao fato das emissões de B100 emmotores dieseis atingirem a concentração de 61,26 ppb,portanto, inferiores ao limite de 100 ppb estabelecido pelaOSHA para o ar do ambiente de trabalho. Portanto, no quese refere às emissões de acroleína, pode-se afirmar que ésegura a queima de biodiesel nas misturas de B4 a B100.

Aac

Este artigo teve o apoio do Ministério de Ciências eTecnologia e dos órgãos de fomento à pesquisa: CNPqe FINEP. Agradecimentos especiais ao engenheiro M.Sc.Carlos Almeida e aos demais companheiros do POLICOMpelas instruções e treinamentos dos bolsistas CNPq noPOLICOM-UPE.

Bbaa

[1] Fernandes, J.; Silva, S. Acroleína. Faculdade de Farmáciada Universidade do Porto. 2005. Disponível em: www.ff.up.pt/toxicologia/monografias/acroleina. Visita em setembrode 2009.[2] CICADS 43 – Concise International Chemical Assessment Documents, 2002.[3]Guarieiro, L. L. N.; Pereira, P. A.; Torres, E. A.; Rocha,G. O. Andrade, J. B. Carbonyl compounds emitted by adiesel engine fuelled with diesel and biodiesel–diesel blends:Sampling optimization and emissions profile. AtmosphericEnvironment. 2008. Volume 42.

[4] Seaman, V.; Bennett, D.; Cahill, T. M. Origin, Occurrence,and Source Emission Rate of Acrolein in Residential Indoor Air. Environ. Sci. Technol. 2007. Volume 41.[5] EPA: United States Agency of Environment: ToxicologicalReview of Acrolein, 2007.[6] He, C.; Ge, Y.; Tan, J.; You, K.; Xunkun Han, X.; Wang, J.; You, Q.; Shah, A. N. Comparison of carbonyl compoundsemissions from diesel engine fueled with biodiesel anddiesel. Atmospheric Environment. 2009. Volume 43.[7] VanderVeen, L. A.; Hashim, M. F.; Nechev, L. V.;Harris, T. M.; Harris, C. M.; Marnett, L. J. Evaluation of the Mutagenic Potential of the Principal DNA Adductof Acrolein. The Journal of Biological Chemistry. 2001. Vol 276.

[8] Lovell, M. A.; Liu, X. Lynn, B. C. Development of aMethod for Quantification of Acrolein Deoxyguanosine Adducts in DNA Using Isotope Dilution-Capillary LC/MS/MS and Its Application to Human Brain Tissue. Anal. Chem.2005. Volume 77.[9] OSHA: Occupational Safety and Healthy Administration.oshA pb eu l (pel) Cuc iuy.[10] Seaman, V. Y.; Charles, M. J.; Cahill, T. M. A SensitiveMethod for the Quantification of Acrolein and Other Volatile Carbonyls in Ambient Air. Anal. Chem. 2006. Volume 78.[11] Roy, M.M., Energy Conversion & Management, 49

(2008), 1111-1118.[12] Nishikawa, H., Hayakawa, T. e Sakai, T, Journal of Chromatography A, 1986, vol 370, 327-332.




estUdo dA lUBriCidAde Após Adições emConCentrAções CresCentes de

Biodiesel em diesel

maa m. s. sua*1, Ka f. Cavaca1, luaa C. nv1, áva J. B. Ba1 da Aaa2

(1) Instituto Nacional de Tecnologia – Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes. Av. Venezuela, 82, sala716 – Centro - Praça Mauá – RJ . Email: [email protected]

(2) Green Tec - Laboratório de Tecnologias Verdes - Escola de Química, Universidade Federal do Rio deJaneiro.

Palavras Chave: Lubricidade, Diesel, Biodiesel, Misturas.

iu

Os sistemas de injeção dos motores diesel exigemque o combustível possua características adequadas àperfeita atomização do mesmo na câmara de combustão,objetivando maior contato possível entre as gotículas docombustível e o ar admitido.

Com o desenvolvimento de bombas injetorasrotativas e sistemas Common Rail para melhoria dacombustão e conseqüentemente da eficiência dosmotores diesel, as exigências se tornaram mais críticas emrelação à ausência de contaminantes e principalmente emrelação à lubricidade do combustível para evitar desgastes

prematuros de componentes, problemas funcionais ea redução da vida útil destes sistemas de injeção(1). Oscompostos nitrogenados, oxigenados e di/poliaromáticos,seguidos pelos compostos sulfurados, mesmo em baixasconcentrações, atuam como precursores naturais queconferem lubricidade necessária ao bom desempenho doóleo diesel(1). Por outro lado, apelos ambientais nacionaise internacionais exigem medidas de redução do teor deenxofre para diminuição nas emissões de SOx (causador das chuvas ácidas)(2). Para atendimento a essas exigências,uma rota muito utilizada de produção de combustíveis debaixo teor de enxofre é o hidrorrefino (hidrotratamentoprofundo / hidrocraqueamento), que tende a diminuir a

maioria dos compostos polares que conferem lubricidadenatural ao óleo diesel, podendo resultar em combustívelcom baixa lubricidade(3). Já foi confirmado através deestudos realizados pela Petrobrás, que a redução doenxofre para 50 ppm pode comprometer a lubricidadedo óleo diesel, sendo necessária a aditivação(1). Portantocria-se um impasse entre as pretendidas melhoriasnas condições ambientais e o funcionamento corretodos motores diesel em função das características docombustível a ser utilizado.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a influência nalubricidade após a adição em concentrações crescentesdo biodiesel B100 ao óleo diesel, para demonstrar e

justificar sua valorização em função das melhorias técnicas,econômicas e ambientais decorrentes do uso das misturascomo combustível de motores diesel.

maa mé

O método utilizado foi o HFRR para ensaios delubricidade, conforme a norma ASTM D6079-04(Standard Test Method for Evaluating Lubricity of Diesel Fuels by the High-Frequency Reciprocating Rig ) para temperatura de 60 °C.

O equipamento de lubricidade utilizado foi High- Frequency Reciprocating Rig, PCS Instruments – Fuelsand Lubricants Test Equipment, conforme especificaçõespresentes na norma ASTM D6079-04.

rua dcu

A Tabela 1 apresenta os resultados de caracterizaçãodo Diesel S50 isento de biodiesel, que posteriormente foiutilizado no preparo das misturas B2, B5, B10 e B15 paraos ensaios de lubricidade.

taba 1: Caracterização do Diesel S 50, conformeespecificação da ANP, Resolução n° 15.

Determinações Métodos Resultados

Cor ASTM ABNT NBR-14483 L 1,0

Aspecto Visual LIIDestilação 10 % vol. Recupe-

rado (°C) ABNT NBR-9619 230

Destilação 50 % vol. Recupe-rado (°C)

ABNT NBR-9619 287


ABNT NBR-9619 339


ABNT NBR-9619 352

Massa específica a 20 °C (kg/m3) ABNT NBR-14065 8334

Massa específ ica a 15 °C (g/mL) ABNT NBR-14065 0,839

Índice de cetano calculado ABNT NBR-14759 56

Ponto de fulgor Pensky-Martens

(°C)

ABNT NBR-14598 80

Ponto de entupimento a filtrofrio (°C)

ABNT NBR-14747 2




Ponto de fluidez (°C) ABNT NBR-11349 7

Resíduo de carbono Ramsbot- ton nos 10 % finais da destila-

ção (%m/m) ABNT NBR-14318 0,07

Teor de cinzas (%m/m) ABNT NBR-9842 0,002

Corrosividade ao cobtre, 3h a50 °C

ABNT NBR-14236 1A

Teor de água e sedimentos

(%v/v) ABNT NBR-14359

Não

observadoObs.: O teor de enxofre e viscosidade cinemática serão apresentadosno congresso.

Na Tabela 2, são apresentados os ensaios decaracterização do Biodiesel B100 utilizado para compor as misturas com o Diesel.

taba 2: Caracterização do Biodiesel B100 obtidoa partir de óleo de soja e rota metílica, conformeespecificação ANP, Resolução n° 07

Determinações Resultados Res. ANP Métodos

Aspecto LII LII VisualMassa específica a 20°C(kg/m3)

882,7 850 a 900 ASTM D-4052

Viscosidade cinemática40°C (mm2 /s)

4,158 3,0 a 6,0 ASTM D– 445

Teor de água Karl-Fischer (mg/kg)

405,5 Max. 500 ASTM D-6304

Teor de contaminação total (mg/kg)

3,2 Max. 24,0 EN ISO12662

Ponto de fulgor Pensky Martens (°C)

178 Mín. 100 ASTM D-93

Teor de éster (% m/m) 96,9 Mín. 96,5 EN 14103Resíduo de carbono

(micro método) (% m/m)0,028 Max. 0,050 ASTM D 4530

Teor de cinzas sulfatadas(% m/m)

0,002 Max. 0,02 ASTM D-874

Teor de enxofre total(mg/kg)

2,55 Max. 50 ASTM D 5453

Sódio + Potássio (mg/kg) 4,7 Max. 5 ABNT NBR 15553

Cálcio + magnésio (mg/kg) 3,8 Máx. 5 ABNT NBR 15553

Teor de fósforo (mg/kg) 1,70 Max. 10 ABNT NBR 15553

Corosividade ao cobre (3ha 50 °C)

1a 1 ASTM D 130

Ponto de entupimento afiltro frio (°C)

1,0 19,0 ASTM D 6371

Índice de acidez(mgKOH/g)

0,41 MÁX. 0,50 ASTM D 664

Glicerina livre (% m/m) 0,002 MÁX. 0,02 EN 14105

Glicerina total (% m/m) 0,169 Máx. 0,25 EN 14105Monoglicerídeos (% m/m) 0,546 Anotar EN 14105Diglicerídeos (% m/m) 0,153 Anotar EN 14105Triglicerídeos (% m/m) 0,057 Anotar EN 14105

Metanol (% m/m) < 0,01 Max. 0,20 EN 14110Índice de Iodo 129 Anotar EN 14111

Estabilidade à oxidação a110 °C (h)

6,19 Mín. 6 EN 14112

taba 3: Determinação da lubricidade conformenorma ASTM 6079 do Diesel S50 e misturas B2,B5, B10 e B15.

Conc. do

Biodieselno Diesel(%v/v)

1ª Repl.

WSD(μm)

1ª Repl.

WSD(μm)

1ª Repl.

WSD(μm)

Média Desvio

padrão

Desvio

padrãorelativo(%)

0 388 382 395 388 6,5 1,7

2 204 212 - 208 5,7 2,7

5 165 165 179 170 8,1 4,8

10 185 180 175 180 5,0 2,8

15 159 165 - 162 4,2 2,6

B 100 176 172 - 174 2,8 1,6

fua 1. Gráfico da cicatriz de desgaste (WSD – Wear Scar Diameter)obtida conforme as concentrações de biodiesel no diesel.

No método HFRR, a lubricidade do óleo diesel éavaliada a partir da ranhura (WSD – Wear Scar Diameter )obtida em uma esfera de aço oscilante em contato comum disco de aço fixo, imerso no combustível. Quantomaior o desgaste, ou seja, a ranhura, pior a lubricidadedo combustível e menor o seu potencial de proteger superfícies metálicas em movimento relativo sob carga.

A Figura 1 mostra o gráfico dos resultados médios(presente na Tabela 3) obtidos após triplicata de análises,com exceção dos pontos 2 e 15, realizados em duplicata. Verificou-se que após a adição de 2 % de biodiesel, o WSD teve uma redução de 46 % e o B5 apresentou umaredução de 56 %. Esses resultados confirmam a eficiência doBiodiesel como aditivo de lubricidade para o Diesel. A partir de concentrações maiores (B10 e B15) não houve aumentosignificativo da lubricidade, como pode ser visto visualmentepelo gráfico da Figura 1, isso era esperado, uma vez que a WSD obtida para o B100 foi de 174 μm, valor este já muitopróximo ao obtido para o B5 (170 μm). A caracterização dasmisturas será apresentada posteriormente no Congresso.

Aac

Os autores agradecem à FAPERJ, CNPq e FINEP.

Bbaa

(1) Oliveira, J.F. e Gomes, H. O.; Metodologia deavaliação da lubricidade do óleo diesel. Boletim Técnicoda Petrobrás, 48 (1/Use o espaço abaixo para referências,seguindo o): 37-52, 2005.(2) Rangel, C. Diesel com menos enxofre reduz poluição,2009. Disponível em: http://invertia.terra.com.br/carbono/interna/. Acesso em 15 de setembro de 2009.(3) Tucker, R. F. et al. The Lubricity of Deeply Hydrogenated Diesel Fuels. The Swedish Esperience. Warrendale: Society of Automotive Engineers, 1994.




estUdo nUmÉriCo dA ApliCAção deeqUilÍBrio qUÍmiCo nA ComBUstão de

Biodiesel de Algodão e pinhão-mAnso

ra W. s. Ba1*, ra J.A. Ca2, J r. híu2, Jé. C. C. [email protected]

1. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Campus Pesqueira, Rodovia BR 232km 214 – Prado, CEP: 55.200-000- Pesqueira – PE, Brasil

2. Universidade Federal de Pernambuco, Depto. de Engenharia Mecânica, Av. Acadêmico Helio Ramos s/n,Cid. Universitária, CEP: 50740-530, Recife-PE, [email protected].

Palavras Chave: Biodiesel, Combustão, Equilíbrio Químico

iu

Um combustível quando é oxidado numa reação decombustão gera uma série de compostos químicos cujacomposição final obedece a condições termodinâmicas doprocesso. O conhecimento da composição dos produtosda combustão possibilita avaliar aspectos de eficiênciada combustão, disponibilidade energética na câmara decombustão, eficiência ecológica [1] e comparação dessesefeitos para diferentes tipos de combustíveis utilizadoscomo seria no caso de estudos da utilização de diesel e

biodiesel em motores de combustão interna [2,3,4].No presente trabalho foi realizado um estudo teóricoenvolvendo reações de combustão de biodiesel de pinhãomanso e algodão, incluindo condições de equilíbrioquímico para determinar a formação de compostos comoNO, CO, H, OH, entre outros. São discutidas curvascomparativas da temperatura adiabática de chama paraambos combustíveis analisados, assim como tambéma composição final dos produtos da combustão e ocalor específico da mistura, tendo como parâmetro dereferência a razão de equivalência.

maa mé

As equações de equilíbrio químico que representamas dissociações dos elementos do produto da combustãoconsiderados são apresentadas a seguir.

A partir dessas equações de equilíbrio e da reaçãode combustão do biodiesel foi constituído um sistema deequações não-lineares para obtenção das frações molaresdos elementos obtidos na dissociação dos gases da

combustão. A resolução desse sistema foi obtida atravésde um código computacional aberto desenvolvido por Olikara e Borman[5] e disponibilizado por Turns[6].

A utilização da porcentagem da composição em massado biodiesel de algodão e de pinhão-manso, indicada na tabela 1, proporcionou a obtenção das moléculas decada biodiesel, que respectivamente foram aplicadasnas equações de reação de combustão, apresentadas aseguir.

C6,629 H12,334O0,958+A(O2+3,76N2) → aCO2+bH2)+cN2C6,374H11,926O0,723+A(O2+3,76N2) → aCO2+bH2)+cN2

A Primeira Lei da termodinâmica foi aplicada paraa obtenção da entalpia de formação de cada biodiesel,conhecendo-se os valores de poder calorífico dobiodiesel de algodão, 39831kJ/kg, e de pinhão-manso,40700kJ/kg [7,8].

taba 1. Composição do biodiesel de algodão epinhão-manso.

Composição(ácido

graxo)

Fórmula Percentagem na composiçãoem massa do Biodiesel

Algodão Pinhão-

mansoMirístico C14H28O2 1,5 -Palmítico C16H32O2 21,6 16,4

Palmitoléico C16H30O2 2,0 0,9Estárico C18H36O2 1,5 5,4Oléico C18H34O2 27,5 40,3

Linoléico C18H32O2 50,0 37,0

rua dcu

Com o modelo foi determinada a temperatura

adiabática de chama, as concentrações dos produtosda combustão sob condições de equilíbrio químico e ocalor específico da mistura dos produtos em função darazão de equivalência da combustão. As variações da




temperatura adiabática de chama, No gráfico da figura1, observa-se para os dois tipos de biodiesel (algodãoe pinhão-manso), que os valores máximos de Cp, e deTac, ocorrem numa condição de mistura ar combustívellevemente rica, condição já esperada para o caso da temperatura adiabática de chama. Devido à influência daenergia liberada pelas substâncias dos gases de combustão,

as curvas que expressam esses dois parâmetros tendemao máximo, mesmo após o valor onde Ø>1, para emseguida, tender a diminuir devido à falta de ar.

fua 1. Temperatura adiabática de chama e calor específico emfunção da razão de equivalência: biodiesel de algodão e de pinhão-manso.

fua 2. Fração molar dos produtos da combustão do biodiesel dealgodão em função da razão de equivalência.

Na figura 3, são observados os valores das fraçõesmolares dos produtos da combustão do pinhão- manso,cujos valores são praticamente iguais que as produzidasna queima do biodiesel de algodão.

fua 3. Fração molar dos produtos da combustão do biodiesel depinhão-manso em função da razão de equivalência.

O uso de equilíbrio químico se mostrou adequadopara a determinação da composição final dos produtosda combustão sob diferentes condições de relaçãoar-combustível. Esta metodologia, junto com umaquantificação da eficiência ecológica [1] pode ser umaferramenta de análise comparativa entre diferentes tiposde biodiesel e misturas diesel/biodiesel. A próxima etapa

deste trabalho é uma abordagem deste tipo.

Aac

Os autores agradecem ao CNPq pelo suportefinanceiro do projeto de pesquisa CT- Energ/MCT/CNPq Proc. 550967/2005-2 e a FACEPE pelas bolsas deDoutorado e Mestrado para o primeiro e segundo autor respectivamente.

Bbaa

1 Coronado, C.R.*, Carvalho Jr, J.A., Yoshioka, J.T.,Silveira, J.L.; Determination of ecological efficiency in internal combustion engines: The use of biodiesel. Applied Thermal Engineering, 29, (2009), 1887– 1892.2 Dorado,M.P., Ballesteros, E., Arnal, J.M., Gomez,J.,Lopez,F.J.; Exhaust emissions from a Diesel engine fueled with transesterified waste olive oil; Fuel, 82, (2003),1311–1315.3 Kalam,M.A., Husnawan,M., Masjuki,H.H.; Exhaustemission and combustion evaluation of coconut oil-

powered indirect injection diesel engine; RenewableEnergy, 28, (2003), 2405–2415.4 Velasquez, J.A.; Cálculo rápido da composição deequilíbrio dos produtos de combustão para a modelagemmatemática de motores de combustão interna, Perú,Cusco (2007)5 Olikara, C., Borman, G.L., A Computer Programfor Calculating Properties of Equilibrium CombustionProducts with some Applications to I. Engines, SAEPaper 750468,(1975).6 Turns,S.R.; An introduction to Combustion Conceptsand Applications, 2nd ed., (2000).

7 Crippa T. M.; A Inserção do biodiesel no Brasil: Aspectos Regulatórios e Técnico-econômicos. DEI-POLI/UFRJ, Engenharia de Produção,RJ (2005).8 Melo, J.C.; Brander Jr, W.; Campos, R.J.A.; Pacheco, J.G.A.; Schuler, A.R.P.; Stragevitch, L.; “AvaliaçãoPreliminar do Potencial do Pinhão Manso para aProdução de Biodisel”, I Congresso da Rede Brasileirade Tecnologia de Biodiesel, Brasília, Brasil.(2006).




impACto eCológiCo de emissõeslegislAdAs de Biodiesel de soJA

prodUzido pelA rotA metÍliCA

d Vav 1)*, ha m. W1), ra pa1), rca Cua1),[email protected]

1) Instituto de Tecnologia para Desenvolvimento – LACTEC, Laboratório de Emissões, Centro Politécnico deUFPR, c/p 19067, CEP 81530-980, Curitiba, PR.

Palavras Chave: Impacto ecológico, emissões legisladas, biodiesel, éter metílico de óleode soja, bancada dinamométrica, diesel-gerador.

iuUma das principais vantagens da utilização do

biodiesel em motores (no caso éster metílico de óleode soja - BMS) é a ausência de enxofre, associada ao fatode tratar-se de um combustível renovável, que durantea combustão tende a emitir dióxido de carbono (CO2)à atmosfera, que por sua vez, é absorvido no processode fotossíntese. O biodiesel, ainda tem propriedadesfísico-químicas que se aproximam ao óleo diesel[Devianin et al, 2005; Liotko et al, 2000], podendoser injetado nos cilindros do motor, usando o sistema

original de alimentação, sem demandar alteraçõesmecânicas. A presença do oxigênio nos ésteres (~10%pela massa) permite reduzir a emissão de produtos decombustão incompleta do combustível. Os poluentes gasosos legislados no Brasil, resultantes da combustãoem motores são: monóxido de carbono - CO , óxidosde nitrogênio - NOx, hidrocarbonetos - HC e materialparticulado – C .

A ação tóxica de gases de escape impacta sobre ocorpo humano de diversas maneiras. Pode provocar desdeuma ligeira irritação da mucosa das vias respiratórias, atéo inicio de um câncer ou mesmo provocar mudanças genéticas no organismo humano. Por esta razão algunsmétodos de Engenharia foram desenvolvidos para adeterminação exata da toxicidade total do conjuntode componentes legislados de um combustível. Paraavaliar a toxicidade relativa de componentes tóxicoslegislados em gases de escape, é recomendado usar a toxicidade relativa (coeficiente de agressividade) - A

i de

cada um de componentes tóxicos [Kulchinsky et al, 2000;Kutenev , 2000], que mostra em quantas vezes o i-jésimocomponente é mais perigoso, se comparado ao CO . Esta toxicidade relativa de componentes de gases de escapepode ser calculada por:

(1)

onde: - concentração máxima admissível de COdeterminada por normas, em g/kWh;

- concentração máxima admissível de i-jésimocomponente tóxico legislado em gases de escape, em g/kWh.

Há de se notar, que as normas e seus limites, tornam-se cada vez mais rigorosos. A contribuição decada i-jésimo componente tóxico é avaliada por emissãomássica reduzida - m

i . A emissão total de gases de escape

(impacto ambiental) é calculada como produto de emissãoespecífica de i-jésimo componente - e

i [g/kWh] e pelo

coeficiente de agressividade A i , pois m

i = e

i A

i [Markov et

al, 2008]. A toxicidade total de emissões de componenteslegislados de gases de escape – m é calculada como:

m = (2)

Os valores numéricos de coeficientes de agressividadede componentes tóxicos de motores diesel, determinadosa partir de normas européias EURO lll: R83 (veículos commassa inferior a 3,5 t) e R49 (veículos com massa superior a 3,5 t) são apresentados na Tabela 1.

taba 1 Toxicidade relativa de componentes degases de escape – Ai.

Componente tóxico legislado

A i ; veículo de

massa menor de

3,5 t. R 83

A i ; veículo de

massa maior de

3,5 t. R49CO 1,0 1,0

NOx 15,3 0,44

HC 11,5 4

fuligem – C 46,0 20,0

Uma comparação quantitativa de índices ecológicosde dois combustíveis (p. ex. biodiesel e óleo diesel) podeser feita a partir de toxicidade total relativa de emissõesde cada um desses combustíveis, pois:

, (3)

onde: M - índice numérico de toxicidade comparativade biodiesel em relação ao óleo diesel;- toxicidade total de emissões de biodiesel;- toxicidade total do diesel fóssil.




maa mé

No presente trabalho foram analisadas as emissões deum grupo-gerador equipado com o motor diesel da marcaMWM, série 10, modelo - MWM 610T (turbo alimentado).O motor tem 6 cilindros em linha, injeção direta pelabomba de alta pressão mecânica, cilindrada - 6,45 litros,

taxa de compressão - 15,8:1. A potência máxima é de132 kW em regime de 1800 rpm. O motor possui umregulador centrífugo mecânico, para manter rotaçõesconstantes em toda a faixa de variação da potência.

O ensaio do grupo-gerador foi realizado no Laboratóriode Emissões Veiculares (LEME) do LACTEC. Os testescom o motor foram realizados no dinamômetro AVLSistema Puma 5.53 (Áustria) Os testes foram realizadossegundo as normas ABNT NBR 1585 e ISO 8178 que visam à determinação de desempenho e de emissões depoluentes legislados de motores a combustão interna deêmbolos. Para cada parâmetro a ser determinado, foramrealizadas três leituras de levantamento de dados e delas

extraída a média aritmética. É importante acrescentar que, antes da realização do ensaio em bancada, o grupo- gerador funcionou 1650 horas no campo, gerando energiaelétrica, sendo abastecido com B100 de BMS.

O regime de funcionamento do motor na bancadafoi o de potência nominal a 100% de carga. As emissõesespecíficas de cada poluente foram calculadas em g/kWh.No teste na bancada o óleo diesel metropolitano (DM) esuas emissões poluentes em gases de escape foram usadoscomo referência. Para fazer as misturas com biodiesel foiutilizado o DM, misturado com BMS nas proporções B0(DM puro), B60, B80 e B100 (BMS puro).

rua dcu

Os resultados obtidos mostram que, com o usodo B60, B80 e B100, não foram registradas variaçõessignificativas nas emissões de CO e de NOx, emcomparação com o DM (Figura 1).

fua 1 - Emissão de poluentes legislados consumindo biodiesel.

A existência de oxigênio na composição química doBMS não impactou de forma importante sobre o processo

de combustão porque o motor, mesmo na potênciamáxima, funcionou com excesso de ar próximo de 1,4.Isto se explica pela existência constante de ar suficientena câmara de combustão, durante a operação do motor.O oxigênio do biodiesel facilitou a formação de misturaestequiométrica do combustível, em torno das gotículasdo combustível pulverizado.

Os dados da Tabela 2 mostram que os motoresconsumindo biodiesel são menos perigosos para oambiente em comparação com o consumo de óleo dieselpuro. A vantagem do biodiesel cresce com o aumento desua participação na mistura. A vantagem está vinculadaao fato de ser um combustível isento de enxofre e ser renovável, dentre outras.

taba 2 Impacto ambiental relativo diesel x biodiesel.

Combustível

B0 - (óleo diesel DM) 1,0B60 0,85B80 0,81B100 – (BMS) 0,81

Aac

Os autores agradecem à Copel, à Fundação Araucária,à Eletronorte, à Maquigeral e ao CNPq pelo apoiofinanceiro ao trabalho.

Bbaa

1 Devianin S.N., Markov V.A., Korshunov D.A., Uso decombustíveis misturados em motores dieseis, Coletânea deartigos científicos dedicados à construção de motores, Ed.de Universidade Técnica Superior de Moscou, 2005.2 Kulchinsky A. R., Toxicidade de motores de automóveis e tratores, Ed. Universidade de Vladimir, Rússia, 2000.3 Kutenev V.F. e outr. Aspectos ecológicos de uso decombustíveis em transporte, Ed. de Universidade auto-

mecânica de Moscou, N 18, p. 150 -160, 1998.4 Kutenev V.F. e outr., Sobre uma metodologia deavaliação de nível de segurança ecológica de automóvelem ciclo de vida, Ed. de Universidade auto-mecânica deMoscou, N 19, p. 88 -96, 1999.5 Liotko V., Lukanin V.N., Uso de combustíveisalternativos em motores de combustão interna, Ed. deUniversidade Automotiva de Moscou, 20006 Markov V.A. e outros., O funcionamento de dieseisconsumindo combustíveis alternativos, Ed. Legion-autodada, Moscou, p. 464, 2008.




inflUênCiA do horário, temperAtUrA AmBiente e proporção de Biodiesel de

soJA nA opACidAde dA fUmAçA de trAtor

la pau la1, A l2, mu Jau dabub3,f ta a Caaa4, Jé ga a sva m Jú5,

Ca eua A fua6

1 Licenciado em Ciências Agrícolas, Prof. Assistente, Campus Uberlândia, IFTM, Uberlândia – MG, DoutorandoFCAV/UNESP Jaboticabal – SP, [email protected]

2 Engº Agrícola, Prof. Adjunto, Departamento de Engenharia Rural, FCAV/UNESP, Jaboticabal – SP, Bolsistade Produtividade do CNPq

3 Químico Industrial, Prof. Adjunto, Departamento de Química, USP, Ribeirão Preto - SP4 Engº Agrônomo, Prof. Assistente, Campus Cariri, UFC, Juazeiro do Norte - CE, Doutorando FCAV/UNESP

Jaboticabal - SP5

Engº Agrônomo, FCAV/UNESP, Jaboticabal – SP6 Engº Agrônomo, Prof. Adjunto, Departamento de Engenharia Rural, FCAV/UNESP, Jaboticabal – SP,Bolsista de Produtividade do CNPq

Palavras Chave: biocombustíveis, emissão de gases, ensaio de trator.

iu

Algumas vantagens do Biodiesel em relação aoóleo diesel são apresentadas por ALMEIDA (2000),que enfatiza o fato de ser combustível renovável com a

grande vantagem de que, na formação dos grãos, o gáscarbônico do ar é absorvido pela planta, compensandoo gás carbônico emitido na queima do Biodiesel. Produzmenor emissão de partículas de carvão e, por ser uméster, constitui-se de dois átomos de oxigênio na molécula,resultando em combustão mais completa quandocomparado à combustão do diesel. É possível saber acomposição da fumaça com base na coloração da mesma,ressalta-se que a cor preta é composta principalmente por carbono resultante do processo de combustão e a branca,implica maior quantidade de vapor d’água condensada ecombustível não queimado. Dessa forma, a opacidade da

fumaça, característica indicadora de qualidade, consistena absorção de luz e tem valor crescente à medida queescurece o fluxo de emissão (TECNOMOTOR, 2006).Pressupõe-se que o aumento na proporção de Biodiesel,bem como a diminuição na temperatura ambientereduza a opacidade da fumaça. Diante disso, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a opacidade da fumaçade um trator agrícola em função do horário de execuçãodo ensaio (temperatura ambiente) e da proporção deBiodiesel no diesel.

maa mé

O trabalho foi conduzido nas dependências doLaboratório de Máquinas e Mecanização Agrícola(LAMMA), do Departamento de Engenharia Rural,

UNESP, Câmpus de Jaboticabal – SP, cuja localização geográfica é definida pelas coordenadas 21º15’ latitude sule 48º18’ longitude oeste, sendo a altitude média de 570m, apresentando clima temperado chuvoso com invernoseco subtropical (Cwa), de acordo com a classificação deKöeppen. A temperatura média é de 22,2ºC, precipitação

média anual de 1.425 mm, umidade relativa média de 71%e pressão atmosférica de 94, 3 kPa. Utilizou-se Biodiesel desoja etílico destilado, produzido e fornecido por LADETEL– USP de Ribeirão Preto, SP. Foi utilizado um trator demarca Valtra, modelo BM100, 4X2 TDA, potência de74 kW (100 cv) a 2.300 rpm no motor, instrumentadoconforme LOPES et al., (2003). A opacidade da fumaçafoi determinada por meio de um opacímetro TM 133,pelo método de aceleração livre, conforme descrito por TECNOMOTOR (2006). O delineamento experimentalfoi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 8 x 3,com 24 tratamentos e três repetições, porém, em cada

repetição, realizaram-se sete amostragens, totalizando504 observações. Os fatores foram compostos por oitohorários de execução do ensaio (1, 4, 7, 10 13, 16, 19 e22 h) e três proporções de mistura Biodiesel/diesel (B0, B50 e B

100). Os dados foram submetidos à análise de variância

e ao teste de comparação de médias de Tukey, a 5% deprobabilidade, conforme recomendação de BANZATTO& KRONKA (1995).

rua dcu

Nas tabelas as médias seguidas de mesma letra

minúscula nas linhas não deferem estatisticamenteentre si, pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade. A ausência de letras nas tabelas mostra que a interação entreproporção de Biodiesel e horário de execução do ensaio




foi significativa, e neste caso a discussão dos resultados seráembasada numa tabela de desdobramento da interação.Na Tabela 1 encontra-se a síntese da análise de variância,onde os dados referentes aos fatores proporção demistura e horários de execução do ensaio representarammédias de 24 e 9 0bservações, respectivamente. Deacordo com a Tabela 1, verifica-se que ocorreu interação

entre os fatores proporção de Biodiesel e horário deexecução do ensaio, sendo os resultados desta interaçãoapresentados na Tabela 2.

taba 1. Síntese dos valores da análise de variânciado teste de médias para a variável opacidade dafumaça.

fAtoresopACidAde

-1

horário ()1 h 0,92

4 h 0,907 h 0,8610 h 1,0013 h 1,0616 h 1,1219 h 0,9822 h 0,94

proporção (B)B

01,32

B50

0,87B

1000,73

t f

H 106,3**B 3721,4**

H x B 2,2*C.V. % 2,6

* significativo (P<0,05);** significativo (P<0,01); eC.V.: coeficiente de variação.

taba 2. Interação entre os fatores horários deexecução do ensaio e proporções de mistura paraa variável opacidade da fumaça.

horA proporção de Biodiesel

B0 B50 B100

1 h 1,25 CD a 0,82 CD b 0,67 CD c

4 h 1,22 D a 0,81 CD b 0,67 CD c

7 h 1,21 D a 0,75 D b 0,61 D c

10 h 1,37 B a 0,87 C b 0,75 B c

13 h 1,41 AB a 0,94 B b 0,82 A c

16 h 1,48 A a 1,03 A b 0,86 A c

19 h 1,37 A a 0,86 C b 0,72 BC c

22 h 1,28 C a 0,84 C b 0,71 BC c- Médias seguidas de mesma letra maiúscula não diferem entre si nas

colunas e mesma letra minúscula não difere entre si nas linhas, pelo

teste de Tukey, a 5% de probabilidade.

Verifica-se na Tabela 2 que para todos os horáriosensaiados, a opacidade da fumaça foi menor à medida

que se aumentou a quantidade de Biodiesel. Tal fatoaconteceu em virtude do Biodiesel favorecer o processode combustão no motor. Esses resultados contemplama expectativa de BRASIL (2002) e equivalem-se aosencontrados por LOPES (2006). Na Tabela 2, nota-seque a uma, as 4 e às 7 horas a opacidade da fumaçafoi menor em todas as proporções. Pressupõe-se que

esse comportamento aconteceu em função da menor temperatura ambiente e da maior umidade relativa,evidencia-se tais fatores naturais também contribuempara melhorar a combustão no motor. Verifica-se, ainda,que a maior opacidade para as proporções B

0e B

100foi as

13 e 16 horas, e para B50 foi às 16 horas, ressalta-se quenesse segundo caso os fatores naturais tiveram influênciainversa ao ocorrido no primeiro, conforme ilustrado naFigura 1.

fua 1. Opacidade da fumaça em função do horário de execuçãodo ensaio [temperatura ambiente (T) e umidade relativa (UR)] paraB0, B50 e B100.

ConClUsões: A opacidade da fumaça foi reduzidanos horários de menor temperatura ambiente e maior umidade relativa do ar. A adição de Biodiesel no dieselse mostrou como procedimento eficiente para reduzir aopacidade da fumaça do trator.

Bbaa

1 Almeida, R. Biodiesel: caminhão com mostarda. Folha

de S. Paulo, São Paulo, 17 out. 2000. Resumão/Química,p. 7.2 Banzatto, D. A.; Kronka, S. N. Experimentação agrícola. Jaboticabal: Funep, 1995. 247 p.3 Brasil. Agência Nacional de Petróleo. Biodiesel: novasperspectivas de sustentabilidade. Rio de Janeiro, 2002.27 p.4 Lopes, A.; Furlani, C. E. A.; Silva, R. P. Desempenhode um protótipo para medição de combustíveis em tratores, Revista Brasileira de Agroinformática , v. 5, n.1. p. 24-31, 2003.5 Lopes, A. Biodiesel em trator agrícola. Desempenho

e Opacidade. 2006, 158 f. Tese (Livre Docênciaem Agronomia) – Faculdade de Ciências Agrárias e

Veterinárias de Jaboticabal, Universidade EstadualPaulista, Jaboticabal, 2006.6 Tecnomotor Eletrônica do Brasil Ltda. Manual de

operação. São Carlos, 2006. 26 p.




qUAntifiCAção do mAteriAl pArtiCUlAdoemitido por Um motor de CiClo

diesel AlimentAdo Com mistUrAs

ternáriAs Contendo Biodiesel,etAnol e óleo VegetAl

mc tua áva2 ([email protected]), Jé lu Ba B1,rca rac1, mu da m ic3, Ca sac faa4,

nac Ca ru3.

1 Universidade Estadual de Londrina, Rodovia Celso Garcia Cid, s/no, Caixa Postal 6001, CEP 86051-990,Londrina-Pr.

2 Embrapa Soja, Rodovia Carlos João Strass – Distrito de Warta, Caixa Postal 231, CEP 86001-970, Londrina-Pr.3

Universidade de Ribeirão Preto, Av. Costábile Romano, 2201, Ribeirânia, CEP 14096-900, Ribeirão Preto-SP.4 Embrapa Instrumentação Agropecuária, Rua XV de Novembro, 1452, CEP 13560-970, São Carlos, SP.

Palavras Chave: biocombustíveis, motores, emissões, poluentes.

iu

Os compostos de emissão, tanto dos motores deciclo Diesel como aqueles de ciclo Otto, podem ser classificados em dois tipos: os que não causam danos àsaúde (O

2, CO

2, H

2O e N

2) e os que apresentam perigos

à saúde (CO, HC, NO x, SO x e MP).8

Dentre esses últimos, o material particulado (MP)é o poluente atmosférico mais comumente associado aefeitos adversos à saúde humana.1

Nas últimas décadas, um grande esforço tem sidofeito para reduzir a utilização de combustíveis derivadosde petróleo para geração de energia e transporte em todo o mundo. Entre as recentes alternativas propostas,biodiesel e etanol, além de misturas contendo biodiesel/diesel e álcool/diesel, têm chamado muita atenção para ouso em motores de ciclo Diesel, apresentando-se comouma das soluções, em diversos países, para redução desuas importações de petróleo e diminuição das emissões

de poluentes.Nesse contexto, o objetivo deste trabalho fixou-se em quantificar a emissão de material particulado demisturas ternárias6 compostas de álcool etílico, biodiesele óleo vegetal em um motor de ciclo Diesel, tendo comocondição padrão um motor idêntico funcionando comdiesel convencional.

maa mé

Para a realização dos testes, foram utilizados doismotores estacionários, de ciclo Diesel a 4 tempos, damarca Toyama, modelo T70f, refrigerados a ar, com injeçãodireta e 6 HP de potência nominal, sendo que um delesfoi abastecido somente com óleo diesel convencional,e o outro com as misturas ternárias. Assim sendo, cada

motor pôde ser avaliado individualmente de acordo como combustível empregado. Para imprimir carga ao motor,foi empregado um gerador elétrico da marca Bambozzi,de 10 kVA, com rotação nominal de 1.800 rpm.

Para a comparação da emissão produzida, foi realizadaa coleta do material particulado proveniente dos gases deescape dos motores através do uso de um filtro circular,

com diâmetro de 5 cm, confeccionado a partir de fibrade vidro. As três misturas volumétricas de biocombustíveis,

usadas nos testes, eram compostas de:a) 60% de biodiesel, 20% de etanol anidro e 20%

de óleo vegetal (mistura 1);b) 60% de biodiesel, 30% de etanol anidro e 10%

de óleo vegetal (mistura 2);c) 50% de biodiesel, 40% de etanol anidro e 10%

de óleo vegetal (mistura 3). Além dessas, houve emprego do combustível padrão

(óleo diesel derivado do petróleo) para estabelecimentode um referencial.

A sistemática de trabalho utilizada foi a seguinte:primeiramente, os filtros foram desidratados em estufaa 105ºC e pesados; posteriormente, foram acoplados naextremidade do escapamento, onde permaneceram por 2,5, 8 e 10 minutos. Em seguida, os filtros foram novamentedesidratados e pesados, o que permitiu registrar a massado material retido.

Para a determinação do tempo ideal de coleta, foramrealizados diversos testes nos quais se notou diferençaexpressiva de quantidade de material particulado entreos filtros expostos aos gases de escape por 2 e 5 minutos(com maior concentração de partículas no filtro de maior tempo de exposição).

Com 8 e 10 minutos de coleta, não se verificoudiferença entre o material retido nos mesmos e no filtrocom 5 minutos de exposição. Assim, para a coleta dematerial particulado, adotou-se o tempo padrão de 5minutos.




rua dcu

fua 1. Emissão de material particulado, num intervalo de 5minutos de coleta, em função da carga aplicada pelo gerador aomotor.

Conforme pode ser verificado na Figura 1, osresultados obtidos com a utilização das misturas ternáriasde biocombustíveis indicaram uma redução expressiva

no nível de material particulado emitido pelo motor narotação de 3.600 rpm (rotação máxima), em relação aodiesel convencional. Esse comportamento das emissõesde particulados dos motores ocorreu em decorrência dasubstituição de um combustível de cadeia carbônica longa(óleo diesel), com 13 átomos de carbono, em média, e altoponto de ebulição (de 190ºC a 330ºC), por uma mistura decombustíveis contendo etanol, de cadeia carbônica maissimples e menor temperatura de ebulição.

Enquanto a carga demandada pelo gerador nãoultrapassava 1800 watts, a emissão de MP entre oscombustíveis era semelhante, porém, na medida em quese elevava a carga até 2.700 watts (o que exigia maior

volume de combustível injetado na câmara de combustão),a quantidade de MP emitido pelo uso de óleo dieselfoi bastante superior àquela proveniente da queima de todas as misturas. Em termos numéricos, observaram-se 28 mg emitidos pelo diesel, enquanto as misturas ternárias produziram de 10 a 13 mg, para a carga máximaestabelecida. Observou-se, também, que o aumento daproporção de etanol na mistura ternária favoreceu a quedana emissão de MP, fato que, segundo Dietrich & Bindel(1983)2, pode ser explicado pela capacidade do etanol emproporcionar uma combustão mais eficiente, o que implicaem redução no teor de carbono não queimado.

A diminuição na emissão de particulados também

foi verificada nos experimentos de Holmer et al. (1980)5

que realizaram substituições de até 32% do óleo dieselpor etanol através do uso do artifício da microemulsão.Resultados similares foram obtidos por Goering et al.(1992)4 que notaram supressão na emissão de fumaçaquando utilizaram injeção de etanol no coletor deadmissão ou no injetor do cilindro. Nessa mesma linha depesquisa, Feitosa (2003)3 conseguiu expressiva diminuiçãode emissão de particulados com substituição de até 50%de diesel por etanol.

Além do etanol, a presença de biodiesel na mistura também influenciou positivamente a redução daemissão de MP, visto que, na literatura, diversos autoresdemonstraram tal fato. Misturas de biodiesel de girassol/diesel (B25, B50, B75 e B100) foram utilizadas por Muñoz et al. (2004)7, em motor Diesel automotivo, paradeterminação dos níveis de emissão de poluentes. A redução do grau de enegrecimento e da emissão específica

de material particulado foi bastante representativa efavorável ao uso do biodiesel, o que, em parte, é causadopela ausência de enxofre no biodiesel.

O enxofre compartilha o oxigênio disponível na fase tardia da combustão com o carbono resultante da queimaparcial, em algumas condições de funcionamento do motor,aumentando a produção de material particulado8.

Como conclusão final, pode-se dizer que os resultadosdo presente trabalho levaram à confirmação de que autilização das misturas ternárias de biocombustíveis, nascondições e métodos de realização do experimento, foieficiente na redução de emissão de material particuladopresente nos gases de exaustão do motor de ciclo Dieselestudado.

Aac

Universidade Estadual de Londrina – CCA,Departamento de Agronomia.

Embrapa Soja – Área de Agroenergia.CAPES – Instituição de fomento.

Bbaa

1 Abbey, D. E.; Nishino, N.; McDonnell, W. F.; Burchette,R. J.; Knutsen, S. F.; Beeson, W. L.; Yang, J. X. Long- term inhalable particles and other air pollutants related to mortality in nonsmokers. Aca Jua ray a Cca Ca mc 159, n.373-382, 1999.2dc, W.; B, h. W. h. O dvva “j ” para u c cc d. In: SIMPÓSIO DE ENGENHARIA AUTOMOTIVA 1.; ENCONTRO DOS CENTROS DE APOIO TECNOLÓGICO, 11, 1983, Brasília, DF. Aa.1983. p. 515-533.3 Feitosa, M. V. dvv c aa j a a vaa c a. 2003. 217p.Tese (Doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos- Universidade de São Paulo, São Carlos.4 Goering, C. E.; Crowell, T. J.; Griffith, D. R.; Jarrett,M. W.; Savage, L. D. Compression-ignition, flexible-fuelengine. taac AsAe, v. 35, n. 2, p.423-428, 1992.5 Holmer, E.; Berg, P. S; Bertilsson, B. I. The utilizationof alternative fuels in a Diesel engine using differentmethods. scy Auv e, SAEpaper 800544. 1980.6 Kwanchareon, P.; Luengnaruemitchai, A.; Jai-in, S.Solubility of a diesel–biodiesel–ethanol blend, its fuelproperties, and its emission characteristics from dieselengine. fu, v. 10, p. 1053-1061, 2006.7 Muñhoz, M.; Moreno, F.; Morea, J. Emissions of anautomobile diesel engine fueled with sunflower methylester. taac AsAe. v. 47, n. 1, p. 5-11,2004.8 Neeft, J. P. A.; Makkee, M.; Moulijn, J. A. Dieselparticulate emission control. fu pctcy, v. 47, p.1-69, 1996.




testes em motores de Biodiesel prodUzido A pArtir de óleo de fritUrA

Kaa ru 1, ra s. a Ca 2 *, Ja duu 2, saa m. e 2,

sé B. ra1

, Ca A. sa1

. [email protected]

Faculdade de Engenharia - FENG, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul - PUCRS.Faculdade de Química - FAQUI, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul - PUCRS.

Palavras Chave: Biodiesel, Óleo de Fritura Usado, Motores Diesel, Dinamômetro

iu

Laboratórios do Brasil desenvolvem pesquisasrelacionadas à obtenção de biodiesel a partir de diversasfontes [1]. Entre estes, o Laboratório de Organometálicos eResinas da Faculdade de Química da PUCRS possui infra-estrutura e experiência na área de síntese de biodiesel apartir de diversas fontes, inclusive de resíduos com baixo valor agregado, como óleo de fritura, gordura animal,farelos de cereais, como o arroz, com alto teor de ácidos graxos livres, entre outros. Até o momento a experiênciado grupo concentra-se no emprego de processos queutilizam catalisadores homogêneos clássicos (hidróxido

de potássio, hidróxido de sódio) e compostos a base deestanho, para o mesmo fim. Além disso, desenvolve oprojeto “Desenvolvimento de Processos de Produção deBiodiesel a partir de Resíduos de Óleos Vegetais”.

Nesta etapa do trabalho objetiva-se a realização de testes do biodiesel em motor instalado em equipamentodinamômetro do laboratório de Motores e Componentes Automotivos da PUCRS. Nos ensaios serão analisadosparâmetros como potência efetiva, torque, consumoespecífico de combustível, avaliados os níveis de emissõesde gases de descarga e o desgaste dos componentes por meio de análises no óleo lubrificante. As análises durante

e após a realização dos testes com diferentes misturas(B0, B2, B10 e B100) permitem a construção das curvasde potência e de consumo específico; investigação dascondições do motor em relação aos bicos injetores ea presença de depósitos; análises dos lubrificantes efiltros em relação à contaminação por partículas sólidas,depósitos carbonáceos, umidade; análises das peças ecomponentes do motor em relação ao desgaste, corrosãoe alteração das propriedades originais.

maa mé

A produção do biodiesel por alcoólise consistiuem uma reação de transesterificação do óleo de friturausado na presença de álcoois (relação molar de 6:1) e umcatalisador e controlador do PH. Normalmente utilizam-

se catalisadores como a soda caustica ou hidróxido

de sódio (NaOH) ou o hidróxido de potássio (KOH),aproximadamente 1% em massa de óleo, que mantêmum PH básico para a reação realizada a 60oC. No processooptou-se pela rota metílica (uso de metanol). Do pontode vista de rendimento e facilidade do processo, a rotametílica apresenta vantagens em relação à etílica devido àalta quantidade de água encontrado no etanol comum (em torno de 5%), o que retarda a reação de transesterificaçãono reator da usina. A separação do rejeito do processo(glicerina) também se torna mais fácil para a rota metílica. A Figura 1 apresenta uma foto da mini usina de produçãode biodiesel construída pela empresa RSBIO em parceriacom o CESMAR (Centro Social Marista) e a PUCRS.

fua 1. Mini usina de produção de biodiesel instalada noCESMAR.

Para os testes foi utilizado um motor ciclo dieselde 2800 cm3, 4 cilindros em linha, taxa de compressão17,8:1, potência máxima 97kW a 3600 rpm e torquemáximo 333 N.m a 1800 rpm. Antes de todos os testes,o motor passou por uma inspeção visual nos principaiscomponentes, bem como foi realizada a troca do filtroe do óleo lubrificante. Foi utilizado um dinamômetro tipo Froude da MotorPower, com potência máxima de447 kW a 9000 rpm, e equipado com sistema eletrônico




de aquisição de dados. O consumo de combustível foideterminado por meio da massa do reservatório decombustível antes e após os ensaios, representado emmassa por tempo.

A metodologia adotada para os testes consistiu dasseguintes etapas: acionamento do motor e estabilizaçãoem marcha lenta (720 a 780 rpm), aplicação gradativa da

carga até a carga de ensaio, acompanhado de aumento daaceleração até a objetivada. Os testes são realizados emperíodos de 8 horas durante 5 dias para cada condiçãode mistura, sendo os gases emitidos empregando umopacímetro SAGEM – Modelo 5040 para: CO, O, NO x,CO2 e hidrocarbonetos, bem como o fator k que indicao grau de desempenho do motor em função da mistura. A Figura 2 apresenta imagens do motor e do bancodinamométrico utilizado nos testes.

fua 2. Fotos do motor instalado no dinamômetro e detalhesdos mostradores do equipamento e do software de controle emonitoramento.

Após os ensaios, amostras do óleo lubrificante docarter e do filtro de óleo são coletadas, filtradas em papelfiltro e analisadas por microscopia eletrônica de varredurae análises por EDS, identificando os materiais e associandoàs condições dos componentes do motor. As análisespermitem correlacionar os desgaste sofrido pelo motor em função das diferentes misturas.

rua dcu

Resultados preliminares de desempenho de motor

diesel instrumentado foram obtidos em pesquisa realizadarecentemente com as misturas B0, B2, B10 e B100 de escalalaboratorial [2]. O foco da pesquisa foi o desgaste sofridopelos componentes do motor em função do emprego

de diferentes misturas, onde se analisou a presença departículas metálicas no óleo e no filtro por meio de coletade amostras em observação em microscopia eletrônica.Foi realizado um mapeamento das possíveis peças quesofreram dano em função dos elementos metálicosencontrados, como cobre, alumínio, silício e magnésio,oriundos provavelmente de componentes como bomba

de óleo, pistões e cilindros, respectivamente. A Figura3 apresenta um exemplo de imagem obtido em MEV,bem como a identificação dos elementos encontrados ea quantidade de partículas medidas.

Elemento % Al 13,58Ca 1,23Cu 13,58Fe 8,64K 3,70

Mg 24,69

Si 30,86Ti 2,47Zn 1,23

fua 3. Partículas encontradas no óleo lubrificante.

Como principal conclusão do trabalho destaca-se oaumento na quantidade de partículas metálicas no óleolubrificante em função do aumento da quantidade debiodiesel nas misturas analisadas, indicando a necessidadede maiores estudos e desenvolvimento de novosmateriais/componentes para motores que operam commisturas de biodiesel.

Como perspectivas futuras objetiva-se a realizaçãode novos testes em misturas segundo padrão ANP e arealização dos ensaios novamente seguindo normas deSAE com condições variáveis de carga e tempo de testese suas influências no desempenho do motor, consumo eemissão de gases.

Aac

Os autores gostariam de agradecer a PUCRS, e suasFaculdades de Química (FAQUI) e Engenharia (FENG),além do Centro Social Marista (CESMAR), Prefeitura de

Porto Alegre, a empresa RSBIO, o CNPq e ao técnicoCarlos Alberto Cunha.

Bbaa

1. Einloft, S., Magalhães, T., Donato, A., Dullius, J., Ligabue,R., Biodiesel from Rice Bran Oil: Transesterification by Tin Compounds. Energy & Fuels. 22, 671-674, (2008).2. Rahde, S.B.; Ruschel, K.; Analysis of CompromisingDegree of an Internal Combustion Engine UsingBiodiesel; SAE International , 9-2009-01-0895, (2009).




Uso de Biodiesel B-20 em VeÍCUlodiesel de pAsseio

p. msc. Jé Ca lau ([email protected])

Instituto de Tecnologia do Paraná – TECPAR, Centro Brasileiro de Referência em Biocombustíveis –CERBIORua Prof. Algacyr Munhoz Mader , 3775 CIC, CEP:-81350-010 Curitiba PR.

Palavras Chave: Biocombustível, Biodiesel, Motores Diesel .

iu

Apesar de que no Brasil o uso de Diesel de petróleoé proibido em veículos de passeio as montadoras, aquiinstaladas, produzem tais veículos exclusivamente paraatender seus mercados de exportação.

A Volkswagen do Brasil, na sua planta de São Josédos Pinhais PR, produz estes veículos e disponibilizouum destes para ser testado, em campo, com uma mistura volumétrica contendo 20% Biodiesel etílico de óleo desoja e 80% de Diesel comercial brasileiro, denominadade B-20.

O objetivo do teste é realizar uma avaliação defuncionalidade do veículo ao longo de 160.000 km ou

(100.000milhas), para tanto o mesmo recebeu placasde fabricante, viabilizando sua rodagem territóriobrasileiro.

A escolha do veículo foi devida ao fato de se tratar de um pequeno motor Diesel do tipo “Hi Speed” e também possuir eletrônica embarcada para o controledo sistema de injeção Diesel, que na época estava sendointroduzido nos veículos comerciais a Diesel produzidospara o mercado brasileiro.

Já quanto à escolha do Biodiesel, foi o etílico desoja, pois já havíamos tido notícias deste mesmo tipode veículo ter rodado com B-20 e até B-100, porém de

natureza metílica.Desta forma achamos que estávamos realizando um teste com certo ineditismo, tendo em vista que os testesjá realizados não contemplavam biodiesel via rota etílicaque é uma vocação brasileira dada a larga produção deálcool etílico anidro carburante.

maa mé

O teste foi executado num veículo, sem nenhumamodificação, operando com a mistura B-20 desde 2003

sendo monitorado pelo CERBIO - Centro Brasileiro deReferência em Biocombustíveis do TECPAR – Institutode Tecnologia do Paraná.

O veículo em teste é um VW GOLF TDI 1.9 equipadocom um motor a Diesel turbo super alimentado e com

resfriamento intermediário “Inter Cooler” que fornece90 CV a 3750 rpm e transmissão automática de quatro velocidades.

O sistema de injeção de combustível é mecânico, combomba injetora rotativa, comandada eletronicamente nosistema “EDC-Electronic Diesel Control” e os gases deescapamento, são tratados por catalizador.

A mistura B-20, efetuada diretamente no abastecimentodo veículo, sendo constituída de BIODIESEL da ECOMATe Petrodiesel comercial.

Tanto o Biodiesel como o Petrodiesel comercialeram analisados com certa freqüência para verificar ascaracterísticas físico-químicas da mistura B-20.

Durante todo teste, foram registrados os consumosde combustível e a quilometragem correspondente,com a finalidade de estabelecer o consumo médio decombustível, além de se efetuar o monitoramento da vidaútil do filtro de combustível, pela verificação da perda decarga indicada por vacuômetro de linha.

Também foram acompanhadas as características doóleo lubrificante, através de análises efetuadas a cadaperíodo de troca.

O sistema de injeção de combustível foi inspecionado,pela BOSCH, após rodagem de 62.000 km ao final do teste com 160.000 km.

Quando o veículo estava com 115.000 km foirealizado o ensaio de emissões US 75, no laboratório deemissões da VW em São Paulo.

rua dcu

O veículo rodou normalmente usando B-20 comdirigibilidade e consumo similares a rodagem comDiesel. As medidas de consumo em cidade e estradasão respectivamente 12 e 15 km/litro para qualquer doscombustíveis.

O acompanhamento das características do óleolubrificante mostrou que são similares às do Diesel, nãoevidenciando problemas de diluição ou qualquer outro




que indicasse troca de cargas com maior freqüênciadaquela especificada para o combustível original.

No início do testes notou-se problema de entupimentoprematuro do filtro de combustível, que foi substituídopor outro compatível com o diesel brasileiro.

As inspeções no sistema de injeção mostraram queapesar do acúmulo de depósitos em certos pontos,

encontrava-se funcionando normalmente.O ensaio de emissões US 75 usando Diesel dereferência mostrou que, apenas o NOx aumentou 2%enquanto que as demais emissões regulamentadas tiveram valores menores para a mistura B-20.

Já com relação às emissões não regulamentadas,a mistura B-20 emitiu 13% menos formaldeído, 11%menos acetaldeido e 25% menos acroleína.

A mistura de 20% de Biodiesel Etílico de Óleode Soja mostrou-se perfeitamente compatível com afuncionalidade do motor a Diesel do veículo GOLFTDI 1.9, produzido no Brasil exclusivamente paraexportação.

Durante todo o teste, não foram observados fatosrelevantes que pudessem ser atribuídos ao uso da misturaB-20, exceto o entupimento inicial do filtro de combustívelque era original do veículo e previsto para operar comDiesel ASTM no 2, portando diferente do diesel comercialbrasileiro.

fua 1. Veículo utilizado no teste.

fua 2. Bombonas usadas para fazer a mistura.

fua 3. Vacuômetro e Motor Diesel 1.9.

Aac

Agradecemos a UFPR - Universidade Federal doParaná, que viabilizou o convênio de comodato, permitindoo uso do veículo para os testes, ao Instituto de Tecnologiado Paraná – TECPAR pelo apoio operacional para a

realização dos testes, ao Programa PROBIODIESEL doMinistério da Ciência e Tecnologia – MCT e a Financiadorade Estudos e projetos – FINEP que viabilizaram oLaboratório de combustíveis do TECPAR-CERBIO e aaquisição Biodiesel utilizado no teste, ao Gerente da VW AUDI Unidade de Curitiba pelo empenho pessoal para viabilizar este trabalho e aos técnicos do CTV da VW- AUDI – Planta de São José dos Pinhais, que efetuarammanutenções programadas garantindo a funcionalidadedo veículo, a equipe técnica do Laboratório de Emissõesda VW do Brasil e finalmente a Robert BOSCH Ltda –Sistemas Diesel que analisou o sistema de injeção do

veículo.

Bbaa

1. Óleos Vegetais - Experiência de uso automotivodesenvolvida pelo Programa OVEG I Ministério daIndústria e do Comércio. Secretaria de TecnologiaIndustrial. Brasília. 1985.2. Laurindo, J. C. & Bussyguin, G.. Estudo preliminar comparativo entre os combustíveis óleo diesel e éster metílico de óleo de Soja. Congresso Brasileiro de Soja-

Embrapa.Curitiba. 1999.3. Taylor C. F. Análise dos Motores de CombustãoInterna 1971.4. Domschke, A. G. e Landi, F. R. Motores de CombustãoInterna de Êmbolos –1963.5. Obert, E. F Motores de Combustão Interna 1971.6. Lorenzo, A. F. R. Curso de Termodinâmica - 19767. Laurindo, J. C. Motor Diesel com BIODIESEL B-100 –Relatório 16.090 e 22.185 LEME/LACTEC 2007.




Uso de Biodiesel de soJA ComoComBUstÍVel pArA grUpo-gerAdor

d. Vav1)

*, ha m. W1)

, ra pa1)

,rca Cua1). - [email protected]

1) Instituto de Tecnologia para Desenvolvimento – LACTEC, Laboratório de Emissões, Centro Politécnico deUFPR, c/p 19067, CEP 81530-980, Curitiba, PR.

Palavras Chave: Emissões legisladas, biodiesel, éster metílico/etílico de óleo de soja,bancada dinamométrica, diesel-gerador.

iu

O éster metílico de soja (BMS) apresenta-se comouma opção para a alimentação de motores do ciclo diesel.Em regiões de difícil acesso, em que a energia elétrica éproduzida por grupos-geradores, o biodiesel pode ser produzido a partir de matéria prima local prescindindoda necessidade de transporte do óleo diesel tradicionalde locais distantes. As vantagens principais do BMS sãoa ausência de enxofre, o fato de ser um combustívelrenovável, além de possuir propriedades físico-químicas

similares as do óleo diesel [Devianin et al, 2005;Certificados da Petrobras, 2009].O processo de combustão de ésteres é muito

parecido com o do óleo diesel. A presença do oxigênio(~10% pela massa) permite reduzir significativamente aemissão dos gases de escape gerados, principalmente, pelacombustão incompleta do combustível. Os componentespoluentes legislados são: monóxido de carbono (CO) ,óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HC) ematerial particulado ou fuligem (C) .

A Volkswagen [Smailis et al, 2005] investigou o uso debiodiesel de colza (BMC), produzido pela rota metílica.O teste do motor revelou que, consumindo BMC, asemissões de CO e de HC diminuíram, enquanto houveum acréscimo na emissão de NOx . Foi, ainda, registradauma queda de emissão da fuligem em todos os regimesde funcionamento.

Em seu trabalho, Braun relatou os testes realizadosem um caminhão equipado com motor diesel Isuzu 17TD/TC 4 EE de potência de Ne = 60 kW, abastecidocom BMC. O caminhão já tinha percorrido 61444 kmconsumindo, em média, 6,1 litros de diesel por 100 km.Depois de adequar o motor para consumir o BMC ocaminhão percorreu ainda 11400 km, sendo observadauma elevação no consumo para 6,3 litros por 100 km, euma queda de emissões de fuligem e de HC.

Um resultado similar foi registrado no trabalhorealizado por Smailis e col., no qual foi testado um motor diesel F2L511 de arrefecimento com ar, consumindoBMC. Foram medidas as emissões de componentes tóxicos legislados em função da porcentagem de BMC

no diesel convencional [Camobreco et al, 2000], sendoregistrada uma diminuição significativa nas emissões deCO , HC e de material particulado.

maa mé

No presente trabalho foi testado um grupo-gerador modelo - MWM 610T (turbo alimentado) da Maquigeral.O motor possui 6 cilindros em linha, injeção direta pelabomba de alta pressão mecânica, com volume de cilindrosde 6,45 litros, taxa de compressão - 15,8:1. A potênciamáxima do gerador é de 132 kW com rotação nominalde 1800 rpm.

O ensaio do diesel foi realizado em 3 etapas. A primeira e a terceira etapas de ensaio foram realizadas noLaboratório de Emissões Veiculares (LEME) do LACTEC.Os testes foram realizados no dinamômetro ALV SistemaPuma 5.53 (Áustria), segundo as normas ABNT NBR 1585e ISO 8178. Foi utilizada esta norma ISO, pelo fato de nãoexistir no Brasil uma normativa que atenda tal condição. Oóleo diesel metropolitano (DM) com 500 ppm de enxofre,e suas emissões em gases de escape foram usadas comoreferência. Durante o teste em bancada, a potência domotor foi gradualmente reduzida de 100 para 75, 50, 25

e 10% da potência nominal. O mesmo procedimento foiusado quando foi utilizado o biodiesel.

Nos testes o motor funcionou com débito máximoe avanço de injeção nas condições originais de fábrica. Omotor não teve seu débito e ângulo de avanço de injeçãoajustado ao tipo de combustível. Ao agir dessa maneira,procurou-se reproduzir as condições nas quais um usuáriocomum utilizaria o grupo-gerador consumindo biodiesel.

Na primeira e terceira etapas do ensaio foram usadasdiferentes misturas de BMS (fornecido pela BrasilEcodiesel)com o DM nas seguintes porcentagens volumétricas: B0 -(DM puro), B60, B80 e B100 (BMS puro).

Na segunda etapa, o grupo -gerador funcionou 1650horas no campo (o que equivale a cerca de 66000 kmrodados em um caminhão), consumindo B100. O grupo- gerador funcionou no seu regime normal, produzindo aenergia elétrica conforme a necessidade do local.




rua dcu

Como foi comentado, os parâmetros do motor, taiscomo débito máximo e o ângulo de avanço de injeçãonão foram ajustados quando houve a substituição docombustível. Este fato provocou uma redução em ~10%na potência máxima do motor quando este operou com oB100. A queda da potência pode ser atribuída ao menor poder calorífico inferior do (36980 MJ/kg) se comparadocom o DM (42618 MJ/kg).

No campo, consumindo B100, o grupo-gerador funcionou sem quaisquer restrições. O motor nãoapresentou nenhum problema, e seu desempenho na terceira etapa foi um pouco melhor, se comparando como da primeira.

fua 1 Variação de consumo específico de mistura combustívelde diesel – DM com biodiesel – B60, B80, B100.

Na Figura 1 são apresentados resultados de medição

de consumo específico do combustível paraos diferentes combustíveis testados em função deporcentagem de carga do motor. O gráfico mostra queas curvas de consumo específico têm pontos mínimos. A

redução de carga provocou um aumento no coeficientede excesso do ar. Consumindo o DM, a curva de variaçãode consumo específico apresentou um mínimo a ~75%da potência máxima do motor. Em carga máxima, oconsumo específico tende a aumentar um pouco devidoà diminuição do coeficiente de enchimento do cilindro eda redução de rendimento interno do motor.

A particularidade do grupo-gerador é que a potênciadevida às perdas mecânicas do motor é constante, porqueesta depende da velocidade média do êmbolo que, também, é constante. Por isso com a redução da potênciaefetiva do motor, o rendimento mecânico diminuiu e,

como conseqüência, houve um acréscimo do consumoespecífico. Utilizando o BMS, o consumo específicoaumentou, em função da redução da potência máxima,se comparado com o desempenho do DM.

fua 2 Emissão de poluentes legislados consumindo biodieseis

O grupo-gerador consumindo BMS apresentousignificativa redução nas emissões em comparaçãocom o DM (Figura 2). As emissões de CO, NOx e HC( , , ) foram medidas em g/kWh. As emissõesrelativas, apresentadas na Figura 2, foram calculadas como

100%, etc.

Os resultados mostram que com o consumo do B60,B80 e B100 não foi registrada uma variação regular nasemissões de CO em comparação com o DM. A emissãode NOx comportou-se de modo semelhante à de CO.Entretanto, no que tange à emissão de NOx, os valoresforam superiores a 100% mostrando ligeiro aumentoquando comparado com o DM. Uma explicação para estefenômeno é que a presença do oxigênio na composiçãodo BMS não influenciou de forma expressiva o processode combustão, pois o motor, mesmo na potência máxima,funcionou com excesso de ~ 1,4. O oxigênio presenteno BMS facilitou a formação de uma mistura homogêneanas gotículas do combustível pulverizado.

O uso do biodiesel provocou significativa redução deemissões de (HC) e de material particulado. Os dados demedições apresentaram diminuição sensível na emissãode fuligem. Para o B100 a redução foi de ~70%.

Aac

Os autores agradecem à Copel, à Fundação Araucária,à Eletronorte, à Maquigeral e ao CNPq pelo apoiofinanceiro ao trabalho.

Bbaa

1 Braun F., Biodiesel Ein Nitzer Erzahit // KZF Anzienger. –1996. –Jg. 49. – N2. – P. 12 – 15.2 Camobreco V., Sheehan J., Dufield J., et. al. Understanding the Life-Cycle Costs and Environmental Profile of Biodieseland Petroleum Diesel Fuel // SAE Technical Paper Series. -2000. – N 2000-01-1487. P. 1 -.3 Certificados da Petrobras, Brasilecodiesel, Tecpar eEcomat, 2008 - 2009.4 Devianin S.N., Markov V.A., Korshunov D.A., Uso de combustíveis misturadas em motores diesel, Coletânea deartigos científicos dedicados à construção de motores, Ed.de Universidade Técnica Superior de Moscou, 2005.5 Smailis V., Senchila V., Bereishene K.,Teste no motor diesel

rápido de arrefecimento ao ar de uso de biodiesel de colzade rota metílica // Construção de motores – 2005 - N4.P. 45-49.6 Weidman K., Menzad H., Rapsoel-Methylester inDieselmotor // MTZ, - 1989. – Jg. 50. – N2. – S. 69 – 73.

B%




Uso de mistUrA de Biodiesel de seBoBoVino em motor diesel

(Jé Vaa g. ma*1, ia maa Ca1,

mé s1

. [email protected])

1 Centro de Engenharia e Automação/IAC, Rod. D. Gabriel P. B. Couto km 65, CEP 13212-240 Jundiaí, SP.

Palavras Chave: Biodiesel, combustível alternativo

iu

O uso de biodiesel já é uma realidade no Brasil, masdevido à enorme diversidade de matérias primas disponíveisos estudos ainda não estão esgotados. Dentre as fontes paraprodução de biodiesel o sebo bovino tem grande potencialde utilização, uma vez que tem alta produção comosubproduto da carne e baixo custo de comercialização(Mansini et al., 2007). Este custo chega a 30% do custodo óleo vegetal, segundo Dorileo (2007).

Os trabalhos científicos encontrados abordam em geral a avaliação físico-química do sebo bovino (Moura etal., 2007; Mansini et al., 2007, Betto et al., 2008) e não suaaplicação em motores. Assim, o objetivo deste trabalho foicomparar o desempenho de um motor diesel utilizandobiodiesel de sebo bovino e mistura de biodiesel de sebobovino em ensaios de curta duração.

maa mé

Os ensaios foram realizados em bancada dinamométricautilizando-se um trator Valmet 68 ano 1983 equipado commotor MWM D229.3. Para os ensaios o trator foi acopladoao dinamômetro (Schenck W 400) por meio da tomadade potência do trator (ver Figura 1). As misturas utilizadasforam: Diesel comercial (B3), biodiesel de sebo bovino(B100) e mistura de biodiesel de sebo bovino com diesel

comercial (B5), cujo poder calorífico é apresentado noQuadro 1.O biodiesel adquirido para este trabalho era composto

de 70% de biodiesel de sebo bovino e 30 % debiodiesel de algodão. No Quadro 1 constam algumas dascaracterísticas do biodiesel, apresentadas pelo fornecedor e as determinadas em laboratório contratado.

Ensaios de curta duração (levantamento das curvas dedesempenho e ensaios de duas horas à rotação nominal depotência máxima) foram realizados, primeiramente com odiesel comercial, a seguir com o B100 de sebo bovino epor último com a mistura B5.

Para avaliação do desempenho do motor com osdiferentes combustíveis foram realizados ensaios de curta

duração (2 horas), com o motor operando à plena carga,porém, na condição de rotação nominal do motor. Duranteas duas horas de ensaio, leituras de torque, rotação domotor, consumo de combustível e de temperaturas foram

feitas a intervalos de 10 minutos. O padrão de ensaio seguiua norma ABNT (1995)¹.

fua 1 – Trator instalado na bancada dinamométrica.

qua 1 – Poder calorífico dos combsutíveis

Poder calorífico CombustívelB3 B5 B100

_______ MJ/kg _______Superior 45,4 44,56 39,84Inferior 42,34 41,88 37,13

qua 2 – Características do biodiesel de sebobovino (B100) utilizado

Característica Unidade Resultados

FOR-NEC. MEDI-DO Resol. nº7/2008Massa espec. a

20ºCkg/m³ 872,6 874,1 850-900

Viscos. Cinem. a40ºC

mm²/s 4,512 4,87 3,0 - 6,0

Teor de água mg/kg 430 400 500 (máx)Contaminação

totalmg/kg 14 ND 24 (máx)

Ponto de fulgor ºC 160,0 165 100 (mín)Teor de éster % massa 96,7 93,9 ± 0,5 96,6 (mín)

Cinzassulfatadas

% massa 0,005 <0,005 0,020 (máx)

Enxofre total mg/kg 3 7,9 50Nº de Cetano - NI 65,7 ± 4,8 Anotar

Índice de acidez mgKOH/g 0,49 0,41 0,50 (máx)Índice de iodo g/100g 60,8 62,9 ± 0,1 Anotar Estabilidade à

oxidaçãoh 0,01 6 6 (mín)

Nota: ND = Não determinado; NI = Não informad




rua cu

Com exceção do teor de éster, as característicasapresentadas no Quadro 2 mostram que o biodieselutilizado encontra-se dentro das especificações daResolução nº7/2008. As diferenças nos valores fornecidos

pela empresa produtora biodiesel e os valores determinadosem laboratório contratado talvez se devam ao fato dobiodiesel estar com mais de um mês quando da análiseem laboratório.

Nas Figuras 2 e 3 são representadas as curvasde desempenho e no Quadro 3 são apresentados osresultados dos ensaios de duas horas com cada um dos três combustíveis.

0

10

20

30

40

50

60

1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800

Rotação do motor, rpm

P o t ê n c i a n a T D P , c

DIESEL B100 B5

fua 2. Curvas de potência na TDP do trator com os diferentescombustíveis.

100

200

300

400

500

1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800

Rotação do motor, rpm

C o n s u m o e s p e c . , g / c v .

DIESEL B100 B5

fua 3 – Curvas de consumo específico com os diferentes

combustíveis.

qua 3 – Resultados do ensaio de duas horas àrotação nominal de potência máxima.

Bio-diesel

Rotação domotor

Potênciada TDP

Consumo de com-bustível

r/min kW (cv) g/kW.h (g/cv.h)

B3 2399 a 37,6 (51,2) a 289 (212) b

B5 2390 a 37,5 (51,0) a 287 (211) b

B100 2399 a 36,2 (49,2) b 302 (222) a

Nota : Médias de mesma letra, nas colunas, não diferem estatisticamentepelo teste Tukey , a 5 % de significância.

Pelo Quadro 3 observa-se que o motor apresentouo mesmo desempenho tanto com o diesel comercialquanto com a mistura de biodiesel de sebo bovino e dieselcomercial na proporção de 5%. Redução de 3,9% napotência e aumento de 4,7% no consumo de combustívelforam encontradas quando se compara o desempenhodo biodiesel de sebo bovino B100 em relação ao dieselcomercial, o que é coerente quando se analisa o poder

calorífico dos combustíveis. CORREA et al. (2008) tambémencontraram redução de potência (+2,2%) e aumento deconsumo de combustível (-7,3%) com o uso de misturasde biodiesel de girassol.

Ccu

O uso das misturas B5 de sebo bovino ao dieselcomercial B3 não apresentou alteração no desempenhodo motor;

O uso de biodiesel de sebo bovino B100 apresentoudiferenças significativas em relação ao Diesel comercial B3,ocorrendo uma redução de 3,9% na potência e aumentode 4,7% no consumo de combustível.

Aac

À FAPESP pe lo apo io f inance iro (Proc .2007/05005-0).

Bbaa

1 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS– NBR 13400 – Tratores agrícolas – determinação dodesempenho na tomada de potência. ABNT, Rio de Janeiro,1995. 7p.2 Corrêa, I.M.; Maziero, J. V. G; Ungaro, M.R.; Bernardi, J.A.; Storino, M. Desempenho de motor diesel commisturas de biodiesel de óleo de girassol. Ciênc. Agrotec .Lavras. V32, n3, p.923-928. mai-junho, 2008.3 Mansini, Z.A.C., Silva, M., BenignI, M. L, Pires, N. J. Oestudo da reação de transesterificação etílica do sebobovino na obtenção de biodiesel, em diferentes condiçõesde catálise. In: XXI Encontro Regional da SBQ-MG.Uberlândia. 2007. Disponível em: http://docs.google.

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