análise de desempenho e emissões de um motor gerador operando

1

ANÁLISE DE DESEMPENHO E EMISSÕES DE UM MOTOR GERADOR OPERANDO COM

BIOGÁS

Victor Vasconcelos Barreto

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Mecânica da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte

dos requisitos necessários à obtenção do título de

Engenheiro Mecânico.

Orientador: Prof. Sílvio Carlos Aníbal de Almeida,

D.Sc.

Rio de Janeiro

Março de 2016

2

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

Departamento de Engenharia Mecânica

DEM/POLI/UFRJ

ANÁLISE DE DESEMPENHO E EMISSÕES DE UM MOTOR GERADOR OPERANDO COM

BIOGÁS


PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE

ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL

DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A

OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO MECÂNICO.

Aprovado por:

______________________________________

Prof. Sílvio Carlos Aníbal de Almeida, D.Sc

______________________________________

Prof. Carlos Rodrigues Pereira Belchior, D.Sc

______________________________________

Prof. Gustavo Cesar Rachid Bodstein, D. Sc

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

MARÇO DE 2016

3

Barreto, Victor Vasconcelos

Análise de Desempenho e Emissões de um Motor Gerador

Operando com Biogás/ Victor Vasconcelos Barreto. – Rio de

Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2016.

VI, 58 p.: il.; 29,7 cm.

Orientadores: Silvio Carlos Aníbal de Almeida.

Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso

de Engenharia Mecânica, 2016.

Referências Bibliográficas: p. 51-52.

1. Uso de biogás em motor ciclo Otto. 2.

Biocombustíveis. 3. Biogás. 4. Análise de Desempenho. 5.

Análise de Emissões. I. De Almeida, Sílvio Carlos Anibal. II.

Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica,

Curso de Engenharia Mecânica. III. Análise de Desempenho

e Emissões de um Motor Gerador Operando com Biogás.

4

AGRADECIMENTOS

Aos meus familiares, em especial os meus pais e minhas duas irmãs, pelo carinho,

compreensão e apoio incondicional.

Ao meu orientador Silvio Carlos pelo permanente apoio, e sobretudo, pela inteligência e

sabedoria com que encaminhou a execução deste trabalho.

Aos meus amigos que sempre estiveram presentes nessa recente jornada.

5

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Mecânico.

Análise de Desempenho e Emissões de um Motor Gerador Operando com Biogás


Março/2016

Orientadores: Sílvio Carlos Anibal de Almeida

Curso: Engenharia Mecânica

O presente trabalho tem como objetivo otimizar o desempenho de um motor de combustão

interna alimentado com biogás gerado numa Estação de Tratamento de Esgotos. Foram feitos

ensaios em um grupo motor-gerador ciclo Otto modelo B4T 5000 Bio 4 kW, operando inicialmente

com três combustíveis distintos: gasolina, GNV e biogás. As medições de emissões e consumo

foram feitas para o grupo motor-gerador operando em quatro cargas distintas, que correspondem a

25%, 50%, 75% e 100% da potência nominal do motor. As emissões de CO2, CO, HC e NOx do

motor foram feitas utilizando-se um analisador de gases NAPRO.

Para diminuir a concentração de H2S presente no biogás gerado na ETE foi utilizado

um utilizado um filtro de limalha de ferro.

Numa segunda fase, ensaios mais detalhados, operando apenas com biogás. Uma vez que o

biogás apresenta características específicas, foram alterados alguns parâmetros de forma a

determinar a sua influência no desempenho e emissões. Os parâmetros estudados, além da carga,

foram a relação ar-combustível e o avanço de ignição do motor.

Palavras-chave: Motor Otto, Biocombustível, Biogás, Análise de Desempenho

6

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Mechanical Engineer.

Performance and Emission Analysis of Motor Generator Operating with Biogas


March/2016

Advisor: Sílvio Carlos Anibal de Almeida

Course: Mechanical Engineering

This work aims to optimize the performance of an internal combustion engine fueled with

biogas generated in Sewage Treatment Plant. Tests were performed on an engine-generator set Otto

cycle model B4T 5000 Bio 4 kW, operating initially with three different fuels: gasoline, CNG and

biogas. Measurements of emissions and consumption were made to the engine-generator set

operating on four separate charges, which correspond to 25%, 50%, 75% and 100% of the nominal

motor power. A NaPro gas analyzer took the emissions of CO2, CO, HC and NOx from the engine.

To reduce the concentration of H2S present in the biogas generated in the sewage it was

used an iron powder filter.

In a second stage, more detailed tests were performed, operating only with biogas. Once

the biogas has specific characteristics, some parameters were changed in order to determine their

influence on performance and emissions. The parameters studied in addition to the load, were the

air-fuel ratio and the engine ignition advance.

Key-words: Otto Engine, Biofuel, Biogas, Performance Analysis

7

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................... 8

NOMENCLATURA .......................................................................................................................... 10

1. INTRODUÇÃO .......................................................................................................................... 11

1.1. O BIOGÁS .......................................................................................................................... 11

1.2. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 11

2. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................................... 12

2.1. TRABALHOS ..................................................................................................................... 12

2.2. EMISSÕES .......................................................................................................................... 12

2.3. RESUMO BIBLIOGRÁFICO ............................................................................................ 13

3. APARATO EXPERIMENTAL E METODOLOGIA DOS TESTES ........................................ 20

3.1. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO ALEGRIA .............................................. 20

3.2. APARATO EXPERIMENTAL .......................................................................................... 22

3.3. COMBUSTÍVEIS UTILIZADOS ....................................................................................... 26

3.4. CÁLCULO DA MASSA ESPECÍFICA ............................................................................. 26

3.5. CÁLCULO DA RAZÃO A/C ............................................................................................. 27

3.6. CÁLCULO DO CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL E EFICIÊNCIA DE

CONVERSÃO ENERGÉTICA ..................................................................................................... 30

4. ENSAIOS E MODIFICAÇÕES ................................................................................................. 31

4.1. ENSAIOS ............................................................................................................................ 31

4.2. VARIAÇÃO DO AVANÇO DE IGNIÇÃO ....................................................................... 32

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................................................. 34

5.1. ENSAIOS COM GASOLINA, GNV E BIOGÁS............................................................... 34

5.1.1. EMISSÕES DE CO2 .................................................................................................... 34

5.1.2. EMISSÕES DE CO ..................................................................................................... 35

5.1.3. EMISSÕES DE HC ..................................................................................................... 36

5.1.4. EMISSÕES DE NOₓ .................................................................................................... 37

5.1.5. CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL E EFICIÊNCIA GLOBAL........... 38

5.2. ENSAIOS COM BIOGÁS – INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DA RELAÇÃO AR-

COMBUSTÍVEL............................................................................................................................ 40

5.2.1. EMISSÕES DE CO2 .................................................................................................... 40

5.2.2. EMISSÕES DE CO ..................................................................................................... 41

5.2.3. EMISSÕES DE HC ..................................................................................................... 42

5.2.4. EMISSÕES DE NOₓ .................................................................................................... 43

8


5.3. ENSAIOS COM BIOGÁS – INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DO AVANÇO DE

IGNIÇÃO ....................................................................................................................................... 45

5.3.1. EMISSÕES DE CO2 .................................................................................................... 45

5.3.2. EMISSÕES DE CO ..................................................................................................... 46

5.3.3. EMISSÕES DE HC ..................................................................................................... 47

5.3.4. EMISSÕES DE NOₓ .................................................................................................... 48


6. CONCLUSÕES .......................................................................................................................... 50

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................................... 51

APÊNDICE A – TABELA gasolina .................................................................................................. 53

APÊNDICE B – TABELA gnv ......................................................................................................... 54

APÊNDICE C – TABELA biogás ..................................................................................................... 55

APÊNDICE D – TABELA variação da razão a/c .............................................................................. 56

APÊNDICE E – TABELA avanço de ignição ................................................................................... 58

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Potência gerada em função da eficiência para todos os ensaios [5] .................................. 14

Figura 2 - Potência em função da razão de equivalência e diferentes concentrações de CO2 [6] ...... 14

Figura 3 - Emissões em função da razão de equivalência [4] ............................................................ 15

Figura 4 - Potência e Eficiência térmica em função da fração de CO2 adicionada [11] .................... 16

Figura 5 - Potência em função da razão de equivalência e diferentes concentrações de H2 [7] ........ 17

Figura 6 - Emissões de HC em função da razão de equivalência e diferentes concentrações de H2 [7]

............................................................................................................................................................ 17

Figura 7 - Eficiência em função da razão de equivalência e diferentes taxas de compressão [10] ... 18

Figura 8 - Temperatura dos gases de exaustão em função da razão de equivalência [10] ................. 19

Figura 9 - Fluxograma do tratamento primário realizado na ETE Alegria (Fonte: CEDAE) ............ 20

Figura 10 - Fluxograma do tratamento secundário (Fonte: CEDAE) ................................................ 21

Figura 11 - Fluxograma Projeto Biogás ETE Alegria ........................................................................ 21

Figura 12 - Aparato experimental ...................................................................................................... 22

9

Figura 13 - Grupo motor-gerador ....................................................................................................... 23

Figura 14 - Banco de resistência para simulação de carga ................................................................ 24

Figura 15 - Consumo de gasolina ...................................................................................................... 24

Figura 16 Medidor de vazão de gás natural e biogás ......................................................................... 25

Figura 17 - Analisador de gases NAPRO .......................................................................................... 25

Figura 18 - Pressão do cilindro versus avanço de ignição [1] ........................................................... 32

Figura 19 - Modificação do ponto de ignição - detalhe da chaveta ................................................... 33

Figura 20 - Emissões de CO2 para os combustíveis utilizados .......................................................... 34

Figura 21 - Emissões de CO para os combustíveis utilizados ........................................................... 35

Figura 22 - Emissões de HC para os combustíveis utilizados ........................................................... 36

Figura 23 - Influência da relação ar-combustível na geração de gases poluentes [16] ...................... 37

Figura 24 - Emissões de NOₓ para os combustíveis utilizados .......................................................... 38

Figura 25 - Consumo específico para os combustíveis utilizados ..................................................... 39

Figura 26 - Eficiência global para os combustíveis utilizados........................................................... 39

Figura 27 - Emissões de CO2 em função da relação ar-combustível (λ) ........................................... 40

Figura 28 - Emissões de CO em função da relação ar-combustível (λ) ............................................. 41

Figura 29 - Emissões de HC em função da relação ar-combustível (λ) ............................................. 42

Figura 30 - Emissões de NOx em função da relação ar-combustível (λ) ........................................... 43

Figura 31 - Consumo específico em função da relação ar-combustível (λ) ....................................... 44

Figura 32 - Eficiência global em função da relação ar-combustível (λ) ............................................ 44

Figura 33 - Emissões de CO2 em função do avanço de ignição ........................................................ 45

Figura 34 - Emissões de CO em função do avanço de ignição .......................................................... 46

Figura 35 - Emissões de HC em função do avanço de ignição .......................................................... 47

Figura 36 - Emissões de NOx em função do avanço de ignição ........................................................ 48

Figura 37 - Consumo específico em função do avanço de ignição .................................................... 49

Figura 38 - Eficiência global em função do avanço de ignição ......................................................... 49

10

NOMENCLATURA

GNV Gás Natural Veicular

𝐶𝐸𝐶 Consumo Específico de Combustível. [g / kWh]

𝑃𝐶𝐼 Poder Calorífico Inferior. [MJ/kg]

𝑃𝑖 Potência indicada do motor. [kW]

�̇�𝑐𝑜𝑚𝑏. Vazão mássica de combustível. [g/h]

�̇�𝑣 Vazão volumétrica de combustível. [cm3/h]

(𝐴

𝐶)𝑒𝑠𝑡.

Razão ar-combustível estequiométrica.

(𝐴

𝐶)𝑟𝑒𝑎𝑙

Razão ar-combustível real.

° apms Graus antes do ponto morto superior.

𝜆 Razão de equivalência.

𝜂𝑔 Eficiência global do motor.

𝜌 Massa específica. [Kg/m³]

𝑛𝐶𝑂2 Número de moles de CO2. [kmol]

𝑛𝐶𝑂 Número de moles de CO. [kmol]

𝑛𝑂2 Número de moles de O2. [kmol]

𝑛𝐻𝐶 Número de moles de HC. [kmol]

𝑛𝑁𝑂𝑥 Número de moles de NOx. [kmol]

𝑛𝑁2 Número de moles de N2. [kmol]

𝑛𝐻2𝑂 Número de moles de H2O. [kmol]

𝑛𝐵𝐼𝑂𝐺Á𝑆 Número de moles de biogás. [kmol]

𝑛𝐴𝑅 Número de moles de ar. [kmol]

11

1. INTRODUÇÃO

A busca de novas fontes energéticas, bem como a diminuição da poluição ambiental e a

sustentabilidade nos sistemas de produção, fornece uma nova visão sobre a produção de energia

elétrica a partir do biogás.

A vantagem do biogás em relação ao gás natural é o fato de ser renovável e poder ser produzido

em diferentes locais onde haja biomassa. A desvantagem seria seu menor poder calorífico e a

presenças de sulfeto de hidrogênio e umidade [17].

1.1. O BIOGÁS

O biogás é um dos biocombustíveis que pode ser utilizado em motores de ignição por centelha.

Composto basicamente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Entretanto, o biogás pode ser

utilizado como uma forma de gerar energia e contribuir para redução da quantidade de biogás sem

uso direcionado aos queimadores.

A presença de substâncias não combustíveis no biogás, como água e o dióxido de carbono,

prejudicam o processo de queima, tornando-o menos eficiente. A presença de CO2 em grandes

concentrações resulta em um baixo poder calorífico do biogás. Além destas impurezas, destaca-se o

sulfeto de hidrogênio (H2S), gás altamente corrosivo e que confere um odor característico ao biogás.

Para que o seu uso seja viável é necessário reduzir a concentração de H2S, através da utilização de

um filtro de limalha de ferro.

Por ser proveniente de uma matriz energética renovável cuja produção está atrelada a processos

contínuos, como no caso de tratamento de esgoto, o biogás é uma alternativa aos combustíveis

fósseis. Entretanto é necessário modificar o motor para que o mesmo possa operar de forma

eficiente e apresente níveis de emissões e consumo específico adequados.

1.2. OBJETIVOS

O presente trabalho teve como objetivo analisar a viabilidade de se utilizar o biogás em um

motor gerador. Esta análise foi realizada através de um ensaio, no qual foi comparado o

desempenho e emissões de um motor gerador ignição por centelha operando com três combustíveis

distintos: gasolina, GNV e biogás, e outros dois ensaios onde o mesmo motor, operando apenas

com biogás, para analisar a influência de parâmetros operacionais (razão ar-combustível e avanço

de ignição) na combustão do biogás.

O trabalho foi organizado em mais cinco capítulos, nos quais serão apresentados outros

trabalhos relacionados, o aparato experimental detalhado, metodologia dos testes, os experimentos

que foram conduzidos e por fim as conclusões.

12

2. REVISÃO DE LITERATURA

O presente capítulo apresentará alguns trabalhos que serviram de referência para a realização

dos ensaios, análise dos resultados, e também como fonte de consulta para reste projeto de

graduação.

2.1. TRABALHOS

Diversos autores tem estudado o emprego de biogás em motores de combustão interna.

Porpatham et. al. [6] e [7] utilizaram um motor de ignição por centelha operando à biogás simulado,

ou seja, reduzindo a concentração de gás carbônico (CO2) ou adicionando hidrogênio (H2) ao

combustível. Porpatham et. al. [10] utilizou um motor diesel adaptado para operar como ciclo otto

usando biogás variando a taxa de compressão. Huang and Crookes [11] e Crookes [4] utilizaram

também um motor de ignição por centelha e uma mistura simulada de biogás, formada pela mistura

de gás natural com CO2.

Coelho et. al. [9] analisaram as impurezas presentes no biogás, o sistema de purificação

necessário e Souza et. al. [5] utilizaram um motor gerador original a gasolina, realizando

modificações no carburador e avanço de ignição para operar com biogás.

Em todos os trabalhos foi observado uma diminuição do rendimento devido ao baixo PCI do

biogás e alteração das emissões devido a presença de CO2 na composição do biogás e alteração da

temperatura da câmara.

2.2. EMISSÕES

O monóxido de carbono (CO) é um gás inodoro e incolor que pode ser proveniente de fontes

naturais ou da combustão incompleta de combustíveis que possuem carbono em sua formulação,

seguindo a reação apresentada pela equação 1. É um gás extremamente tóxico e no organismo

humano reage com a hemoglobina presente no sangue causando redução dos níveis de O2

transportado para as células. A formação deste tipo de poluente é influenciada pela turbulência na

câmara de combustão, a temperatura e o excesso de oxigênio existente na mistura [18]. O CO é o

resultado de um baixo tempo de residência do combustível em altas temperaturas, deste modo, a sua

oxidação para dióxido de carbono é impedida.

1) (Eq. 22 2 COOC

O dióxido de carbono (CO2) é um gás inodoro e pouco mais denso que o ar. Emissões deste gás

contaminam o ar, contribuindo para o aumento do efeito estufa e do aquecimento global.

13

2) (Eq. 22 COOC

Os hidrocarbonetos (HC) são constituídos de carbono e hidrogênio. Em motores de combustão

interna, grande parte dos hidrocarbonetos emitidos na exaustão dos veículos é resultado da queima

parcial e da não queima dos combustíveis fósseis que foram admitidos na câmara de combustão [1].

Diferentes cadeias de hidrocarbonetos podem ser formadas.

Óxidos de nitrogênio (NOx) encontram-se em porcentagem relativamente pequena e são

produzidos na câmara de combustão devido à reação química entre o nitrogênio presente no

combustível e no ar atmosférico, apresentada na equação 3. É uma reação que ocorre com absorção

do calor, (são endotérmicas) por isso, o fator principal que influi sobre a intensidade dessas reações

é a temperatura interna da câmara de combustão [1].

3) (Eq. 2 NNONO

2.3. RESUMO BIBLIOGRÁFICO

Coelho et al. [9] utilizaram um grupo motor-gerador operando a biogás para geração de

energia elétrica. O biogás foi produzido através do processo de digestão anaeróbia do esgoto

proveniente do conjunto residencial da USP, bem como do principal restaurante universitário do

campus. O gás produzido no biodigestor era encaminhado a um sistema de purificação, cujo

principal objetivo era remover o ácido sulfídrico (H₂S) presente no combustível, além de diminuir o

teor de água no mesmo. O sistema de purificação possibilitou a diminuição da concentração de H₂S.

O grupo gerador consistiu num motor de ignição por centelha de 18 kW que alimentou um painel de

teste de potência requerida de 2,4 kW. Constatou-se um nível elevado de hidrocarbonetos não

queimados na análise dos gases de descarga, o que pode ser explicado pela baixa carga a que o

motor estava submetido (15% de sua potência nominal).

Souza et. al. [5] realizaram ensaios num conjunto motor gerador operando originalmente à

gasolina e, posteriormente a biogás com carburador dimensionado, adaptado e com avanço de

ignição. Os resultados mostraram aumento de potência média gerada, porém houve diminuição da

eficiência do conjunto quando comparado ao uso da gasolina.

14

Figura 1 - Potência gerada em função da eficiência para todos os ensaios [5]

Porpatham et. al. [6] utilizaram um motor de ignição por centelha acoplado a um dinamômetro

para analisar a influência da concentração de CO2 no desempenho e nas emissões do motor

operando com biogás. O CO2 é retirado do biogás utilizando-se uma solução de Hidróxido de cálcio

(Ca(OH)2). Assim, o CO2 presente no gás reage com hidróxido de cálcio formando carbonato de

cálcio (CaCO3) e diminuindo deste modo sua concentração no combustível.

Figura 2 - Potência em função da razão de equivalência e diferentes concentrações de CO2 [6]

Potê

nci

a [k

W]

Relação Ar/Combustível (λ)

15

Foi constatado um aumento do PCI do biogás e da potência gerada pelo motor com a

diminuição dos níveis de CO₂, bem como o aumento da faixa de operação para misturas ricas de ar-

combustível (excesso de ar). Houve também aumento da eficiência térmica com o decréscimo da

concentração de CO₂, porém fez-se necessário retardar a ignição na câmara de combustão para se

evitar a detonação. No que diz respeito às emissões, houve diminuição dos níveis de HC, atingindo

o valor mínimo na razão ar-combustível de 0.95 e concentração de CO₂ de 20%. Para misturas

muito pobres, como era de se esperar, houve acréscimo nas emissões de HC, já que o efeito da

combustão incompleta é predominante. Os níveis de NOₓ aumentaram para níveis menores de CO₂,

o que pode ser explicado pela maior admissão de CH4 e O₂, o que leva a combustão a atingir

maiores temperaturas.

Crookes [4] realizou testes em motores de ignição por centelha e por compressão (ambos com

velocidade e carga variáveis, tendo ainda o primeiro taxa de compressão variável) utilizando biogás

simulado (houve variação na concentração de CO₂ no mesmo) e óleos vegetais, monitorando o

desempenho do motor (potência e consumo específico) e as emissões.

Figura 3 - Emissões em função da razão de equivalência [4]

Os resultados obtidos com o motor de ignição por centelha indicaram diminuição das emissões

específicas (massa do componente emitida por unidade de potência) de NOₓ para maiores frações de

CO₂ no biogás, enquanto houve aumento das emissões específicas de HC. Para o monóxido de

carbono, as emissões se mostraram governadas principalmente pela variação da relação A/C,

havendo pouca influência da concentração de dióxido de carbono no combustível. Os resultados

mostraram diminuição das emissões de CO com o afastamento do ponto de operação da zona de

mistura pobre (escassez de ar na mistura), o que se deve à combustão incompleta que ocorre nessa

região. Aumentos na taxa de compressão elevaram as emissões de NOₓ e HC, já que maiores

temperaturas de combustão são alcançadas nessa condição.


Em

issõ

es [

ppm

]

Em

issõ

es [

%]

16

Huang and Crookes [11] utilizaram um motor de ignição por centelha operando com biogás

simulado (uma mistura de gás natural doméstico e dióxido de carbono) para analisar a influência da

concentração de CO₂ neste combustível no que diz respeito às emissões de CO, HC, NOₓ, bem

como em dados de performance como eficiência térmica e potência medida no eixo (brake power).

Primeiramente os testes foram conduzidos para dois tipos de misturas ar-combustível: pobres, com

razão A/C relativa (λ) de 0.98, e ricas, com razão λ de 1.05, enquanto a taxa de compressão foi

fixada em 13:1. Foi constatada, para ambas as misturas, a diminuição da potência obtida com o

aumento da concentração de CO₂ adicionado ao gás natural, fato explicado pela diminuição da

entalpia de combustão do biogás, e ainda a diminuição da eficiência térmica, justificado pela

diminuição da velocidade de chama na câmara de combustão e consequentemente, maior tempo de

combustão e menores pressões atingidas no cilindro do motor.

Figura 4 - Potência e Eficiência térmica em função da fração de CO2 adicionada [11]

No que diz respeito às emissões de NOₓ, houve diminuição com o acréscimo de CO₂, já que as

temperaturas de combustão atingidas são inversamente proporcionais a concentração de dióxido de

carbono. Quanto ao CO e HC, ocorre aumento de emissão para misturas pobres, já que uma maior

concentração de CO₂ ocasiona menor velocidade de chama, que somado a baixa disponibilidade de

oxigênio neste tipo de mistura leva a uma combustão incompleta.

Porpatham et al. [7] investigaram o efeito da adição de H₂ ao biogás utilizado para alimentar um

motor de ignição por centelha com diferentes razões λ. O biogás apresenta algumas propriedades

desfavoráveis à utilização em motores de combustão interna, como seu baixo PCI e baixa

velocidade de chama. Sendo assim, foram utilizadas 4 misturas, a primeira contendo somente

biogás e as três restantes com diferentes concentrações em volume de H₂ como combustível.

Fração de CO2 [%]

Potê

nci

a [k

W]

Efi

ciên

cia

Tér

mic

a

17

Figura 5 - Potência em função da razão de equivalência e diferentes concentrações de H2 [7]

Os resultados apontaram o aumento da faixa de operação do motor devido as melhores

propriedades do H₂ enquanto combustível, permitindo a combustão numa faixa de λ abaixo do lean

limit (mistura com a quantidade mínima de ar necessária para que ocorra combustão), o que se

refletiu ainda no aumento progressivo da potência no eixo acompanhando o aumento da

concentração de hidrogênio no biogás.

Figura 6 - Emissões de HC em função da razão de equivalência e diferentes concentrações de H2 [7]



Em

issõ

es d

e H

C [

ppm

] P

otê

nci

a [k

W]

18

Para as emissões de HC observou-se a diminuição dos níveis para todas as razões λ, o que pode

ser explicado tanto pela menor admissão de hidrocarbonetos na mistura, mas, principalmente pela

melhora da combustão nas regiões de mistura com escassez de ar.

Porpatham et al. [10] adaptaram um motor original a diesel para operar como motor de ciclo

Otto utilizando biogás. O estudo foi realizado para analisar a influência da taxa de compressão no

desempenho do motor. Usualmente, o biogás apresenta altas temperaturas de auto-ignição, o que

aumenta o seu poder anti-detonante e, por consequência, permite a sua utilização em maiores taxas

de compressão. Os resultados apresentaram aumento da potência indicada para maiores taxas de

compressão, o que pode ser explicado pela melhor eficiência térmica alcançada.

Figura 7 - Eficiência em função da razão de equivalência e diferentes taxas de compressão [10]

Para a carga correspondente a 25% da carga máxima do motor, foi constatada uma sensível

diminuição na potência para misturas muito pobres (próximas ao lean limit), o que pode ser

explicado pela diminuição da quantidade de combustível queimado (aumento nas emissões de HC)

como também pela diminuição da eficiência térmica da combustão. Para esta situação, o efeito do

aumento da taxa de compressão não se mostrou significativo.


Efi

ciên

cia

[%]

19

Figura 8 - Temperatura dos gases de exaustão em função da razão de equivalência [10]

Pode se observar a diminuição da temperatura dos gases de exaustão com o aumento das taxas

de compressão, além do aumento da massa de hidrocarbonetos não queimados. Este comportamento

foi potencializado para o motor operando com 100% da carga máxima, já que baixas temperaturas

de combustão e cargas altas levam a um declínio da qualidade do processo. Este fato se refletiu no

aumento nos níveis de emissão de HC.


Tem

per

atura

dos

gas

es d

e ex

aust

ão [

ºC]

20

3. APARATO EXPERIMENTAL E METODOLOGIA DOS TESTES

Neste capítulo será feita a descrição de todo aparato experimental utilizado para realização dos

ensaios, bem como os cálculos necessários para processar os dados adquiridos pelo analisador de

gases e obter os resultados de desempenho e emissões.

3.1. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO ALEGRIA

A Estação de Tratamento de Esgoto Alegria (ETE Alegria) é um dos projetos mais importantes

do Programa de Despoluição da Baia de Guanabara. Projetada para receber e tratar até 5.000 litros

de esgoto por segundo. A ETE Alegria possui unidades de tratamento preliminar, primário e

secundário. Um processo completo de tratamento de esgoto.

O tratamento preliminar é composto por grades mecanizadas de sólidos grosseiros, elevatória de

esgotos brutos, grades de sólidos finos e desarenadores.

Figura 9 - Fluxograma do tratamento primário realizado na ETE Alegria (Fonte: CEDAE)

21

No total são cinco biodigestores, cada um com capacidade volumétrica de 7.400 m³. Nestes

equipamentos acontece a digestão anaeróbica do lodo, gerando biogás, água e lodo estabilizado

(sem compostos orgânicos voláteis).

O lodo usado nos biodigestores tem origem no fundo dos tanques de decantação, onde acontece

o tratamento primário. Esse lodo, que repousa no fundo do tanque, é bombeado para um adensador,

onde ocorre o aumento da concentração de sólidos da mistura antes da admissão ao biodigestor.

Figura 10 - Fluxograma do tratamento secundário (Fonte: CEDAE)

Inicialmente, todo o biogás gerado era destinado aos queimadores de gás, sem uso. Atualmente

29% do biogás gerado ainda é mandado para os queimadores e o restante passou a ser aproveitado

pela usina de biogás desenvolvida na ETE Alegria.

A usina de biogás possui um sistema composto pelo processo de filtragem de biogás, conforme

figura 11.

Figura 11 - Fluxograma Projeto Biogás ETE Alegria

22

3.2. APARATO EXPERIMENTAL

O grupo motor gerador foi instalado em uma sala apropriada ao lado da planta produtora de

biogás na ETE Alegria, para que o motor fosse abastecido direto pela fonte, sem a necessidade de

armazenar e transportar o biogás para outro local. Na figura abaixo será apresentado o conjunto

motor-gerador e todo o aparato utilizado.

Figura 12 - Aparato experimental

O aparato experimental consiste em:

Medidor de vazão;

Um motor gerador;

Analisador de gases;

Banco de resistência.

Antes de ser admitido pelo motor, o biogás utilizado nos testes era direcionado para um

sistema de filtragem de H2S, composto por um filtro de limalha de ferro, e ainda um

desumidificador, a fim de diminuir a umidade do combustível. Foi utilizado um redutor de pressão

para que a admissão do combustível fosse feita à pressão atmosférica e um medidor de vazão

23

volumétrica, que foi convertida em vazão mássica multiplicando-se pela densidade dos

combustíveis, cujos valores serão calculados mais adiante.

Figura 13 - Grupo motor-gerador

Utilizou-se o grupo motor-gerador ciclo Otto modelo B4T 5000 Bio, fabricado pela empresa

Branco. A Tabela 1 abaixo contém as suas principais características:

Tabela 1 - Características do motor [12]

Potência Máxima (kW) 4 Cilindrada (cc) 389

Potência Nominal (kW) 3,6 Comprimento (mm) 695

Voltagem (V) 110/220 Largura (mm) 555

Frequência (Hz) 60 Altura (mm) 580

Voltagem de carga (V) 12 Peso líquido (kg) 80

Corrente de carga (A) 8,3 Tipo Monofásico

As medições de emissões e consumo foram feitas para o grupo motor gerador operando em

quatro cargas distintas, que correspondem a 25%, 50%, 75% e 100% da potência nominal do motor.

A fim de medirem-se as cargas elétricas do conjunto em operação, foi utilizado um banco de

resistor simples composto de um chuveiro eletrônico com resistência variável (LORENZETTI,

5500 W).

24

Figura 14 - Banco de resistência para simulação de carga

Como a rotação do grupo permanece constante ao longo de sua operação, varia-se somente a

carga elétrica e o torque do motor. O controlador de potência utiliza um TRIAC como componente

principal, o que torna sua operação trivial.

Quando operado com gasolina, o abastecimento do motor é realizado por um tanque colocado

sobre uma balança digital, a fim de medir-se o consumo de combustível em diferentes cargas. A

vazão em massa foi obtida pela diferença na medição da balança, descontando-se o peso do

recipiente.

Figura 15 - Consumo de gasolina

25

Para o gás natural e o biogás foi utilizado um medidor de gás diafragma, do fabricante LAO,

para monitorar o consumo, conforme figura 16.

Figura 16 Medidor de vazão de gás natural e biogás

Os gases de descarga do motor estão ligados a um analisador de gases NAPRO PC-

MULTIGÁS, a fim de medir as emissões de CO2, CO, HC (hidrocarbonetos totais não queimados)

e NOₓ. Todos os dados foram obtidos de [19].

Figura 17 - Analisador de gases NAPRO

26

3.3. COMBUSTÍVEIS UTILIZADOS

Foram utilizados ao todo três combustíveis: Gasolina, GNV e biogás. Na tabela 2 é apresentado

a composição do biogás produzido na ETE Alegria em três pontos de amostragem:

Tabela 2 - Laudo Biogás produzido na ETE Alegria [19]

Biogás: Laudo Biogás

Entrada Gerador

Saída do 2° Leito Limalha deFerro

Tubulação GNV

CH4 [%] 67,5 72,1 88

CO2 [%] 24,1 26 7,8

N2 [%] 6,7 1,6 4,2

O2 [%] 1,68 0,35 0

Massa Específica (Calculada) [kg/m3] 1,0633 1,0507 0,6481

PCImássico [MJ/Kg] 24,59 22,69 37,69

Sendo utilizado para os cálculos a composição da entrada do gerador. A tabela 2 aponta somente

os componentes com maior participação na composição do gás, porém há ainda alguns

componentes minoritários, como o H2S, extremamente nocivo ao motor, que é filtrado antes da

entrada do biogás no misturador.

3.4. CÁLCULO DA MASSA ESPECÍFICA

A massa específica ( ) do biogás foi calculada a partir dos valores encontrados para cada

componente do biogás [8]:

volume

massaespecíficaMassa

Calculando com base molar:

4) (Eq. ] /³4,22[

% %% % 2224 2224

CNTPkmolm

MMOMMNMMCOMMCH oNcoCH

Foi utilizado a composição do biogás na entrada do gerador, tabela 2, e os valores das massas

molares são apresentados na tabela 3:

27

Tabela 3 - Massa Molar dos principais componentes do biogás

Massa Molar [g/mol]

CH4 16

CO2 44

N2 28

O2 32

Desta forma temos,

kg/m³ 1,0633

A massa específica calculada e poder calorífico da Gasolina, GNV e biogás são apresentados na

tabela 4:

Tabela 4 - Propriedades da Gasolina, Biogás e GNV [19]

Combustível Massa específica [kg/m³] PCI [mJ/kg]

Gasolina 0,7200 45,00

GNV 0,6481 37,69

Biogás 1,0633 24,59

3.5. CÁLCULO DA RAZÃO A/C

A razão A/C é um parâmetro importante para estudar o desempenho e as emissões de motores

de combustão interna, turbinas a gás. Este indica a quantidade de ar utilizada por unidade de massa

ou por unidade molar de combustível. Outro parâmetro utilizado é a razão de equivalência λ, que é

a razão entre a relação A/C real e a estequiométrica: A razão de equivalência é definida por:

5) (Eq.

.esteq

real

C

A

C

A

Temos que:

=1: Temos uma mistura estequiométrica;

>1: Temos uma mistura pobre, ou seja, com alta concentração de O2;

<1: Temos uma mistura rica, ou seja, com baixa concentração de O2;

28

Korakianatis et al. [13] descreveu a seguinte fórmula de combustão estequiométrica de

hidrocarbonetos:

6) (Eq. 4

773,3) 773,3(4

22222 Nb

aObHaCONOb

aHC ba

Esta equação permite o balanceamento da combustão de um hidrocarboneto qualquer,

considerando a composição do ar de 21% de O2 e 79% de N2. Chegamos à razão A/C

estequiométrica pela seguinte equação [13]:

7) (Eq. 008,1011,12

)4(559,34

. y

y

C

A

est

Sendo a

by . Consideraram-se as seguintes massas molares para a equação acima:

- C: 12,011 g/mol

- H2: 2,016 g/mol

- O2: 31,998 g/mol

- N2: 28,157 g/mol

De maneira análoga podemos chegar à razão A/Cest. para o combustível especificado [14]

através da seguinte equação de balanceamento:

8) (Eq. )76,3()68,17,61,245,67( 222222224 222NnOHnCOnNOnONCOCH NOHcoar

Onde n é o número de moles. Pelo cálculo da massa do biogás e da massa molar do ar

chegamos à seguinte fórmula para a razão A/C:

9) (Eq. 0,2386

9,137

.

ar

est

n

C

A

Balanceando a equação (8) chegamos ao valor de 133,32 kmol de ar para a combustão

estequiométrica do combustível utilizado nos ensaios. Esse valor nos dá a seguinte razão A/C:

29

biogás de kg

ar de kg7,7

.

estC

A

Para o biogás com 60% CH4 , Bedoya et. al [15] calcularam em seu estudo a razão A/C de 6,1,

enquanto Porpatham et. al [6] calcularam a razão de 5,7 para o biogás contendo 57% de metano. O

valor encontrado nesse estudo se mostrou coerente, já que uma maior quantidade de metano

necessita de maior quantidade de ar para que ocorra a combustão completa [11].

Para o cálculo da razão A/C real seguimos o caminho inverso. Partimos da concentração dos

gases de descarga medida pelo analisador de gases NAPRO, e balanceamos a seguinte equação:

)76,3()68,17,61,245,67( 222224 NOnONCOCHn arbiogás

10) (Eq. CO 2222 2222HCnNOnOHnnOnNnCOn HCxNOOHCOONco x

A combustão de hidrocarbonetos a baixas temperaturas tem como principais gases de descarga

N2, H2O, CO2 e O2, ou ainda CO e H2 [1]. O biogás, por ser um gás de baixo PCI, apresenta

menores temperaturas e pressões na câmara de combustão, o que pode ser comprovado pela

composição dos gases de exaustão apresentada pelo analisador de gases NAPRO. Os valores de

HCn e xNOn [ver Eq. 10] correspondem a menos de 100ppm (0,01%) e 900ppm (0,09%)

respectivamente. Sendo assim, para efeitos de balanceamento da equação de combustão real, e

consequentemente para o cálculo da razão A/C, os mesmos foram desprezados.

Temos abaixo as equações para o balanceamento da quantidade de combustível, de ar e para a

razão A/Creal, respectivamente:

11) (Eq. 6,91

2 COCO

BIOGÁS

nnn

12) (Eq. 95,045,122 OCOCOAR nnnn

13) (Eq. 95,045,1

3,5

2

22

COCO

OCOCO

real nn

nnn

C

A

30

Sendo assim, podemos chegar à razão A/Creal inserindo-se as concentrações dos gases de

descarga medidos pelo analisador NAPRO, na equação 13.

3.6. CÁLCULO DO CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL E EFICIÊNCIA DE

CONVERSÃO ENERGÉTICA

O consumo específico de combustível (CEC), é a medida da eficiência de um motor [1]. Pode

ser definido como o consumo de combustível por unidade de potência, conforme a seguinte

equação:

14) (Eq. ][

]/[]/[ .

kWP

hkgmkWhkgCEC

n

comb

Como a medição da vazão de biogás foi realizada em base volumétrica, fez-se necessário o uso

da seguinte equação para a conversão em vazão mássica:

15) (Eq. ³]/[*[m³/h]]/[. mkgmhkgm vcomb

Durante a operação do motor, é desejável que se obtenha baixos valores de CEC , tendo em

vista que estes resultarão em ganho de eficiência. A eficiência de conversão energética, ou

eficiência global, é definida como a razão entre a quantidade de energia produzida por ciclo do

motor e a quantidade de energia fornecida, medida pelo PCI do combustível [1]. A eficiência

global, de agora em diante g , é definida pela seguinte equação:

16) (Eq. ]/[ *]/[

3600

kgmJPCIkWhkgCECg

31

4. ENSAIOS E MODIFICAÇÕES

Neste presente capítulo será explicado cada um dos três ensaios, bem como a modificação

necessária para realizar o avanço de ignição.

4.1. ENSAIOS

Como mencionado anteriormente, os testes foram realizados em 3 etapas, sendo elas:

1. Testes de desempenho e emissões para o motor operando com Gasolina, GNV e Biogás;

2. Testes de desempenho e emissões para o motor operando somente com biogás, variando-se a

razão A/Creal;

3. Testes de desempenho e emissões para o motor operando somente com biogás, variando-se

o avanço de ignição.

Em cada etapa realizada, o motor era submetido a quatro cargas diferentes, impostas pelo banco

de resistência mostrado anteriormente. As cargas correspondem a 25, 50, 75 e 100% da potência

nominal do motor de 3,6 kW. Para cada uma das cargas foram realizadas cinco medições.

Na segunda etapa de testes, o motor operou apenas com biogás e além da variação de carga,

variou-se também a razão λ, tendo percorrido valores de 0,95 (mistura rica) até 1,07 (mistura

pobre).

Na terceira etapa houve ainda a mudança no ponto de ignição. Os testes foram conduzidos para

quatro avanços diferentes de ignição, sendo eles 21º apms (atraso da ignição), 31º apms (avanço

original), 42º apms e 53º apms.

Vale ainda ressaltar que para um avanço de 21° apms, a operação do motor quando submetido a

100% da carga máxima se mostrou extremamente instável, o que tornou impossível a tomada de

qualquer dado de emissões e consumo.

32

4.2. VARIAÇÃO DO AVANÇO DE IGNIÇÃO

A qualidade da combustão depende também do avanço de ignição. Este consiste em adiantar o

ponto de ignição do motor, para que o pico de pressão seja atingido na posição do pistão desejada.

A modificação do ponto de ignição pode ser utilizada também como ferramenta para evitar a

detonação nos cilindros dos motores, como pode ser visto no estudo de Porpatham et al. [10], onde

o aumento da taxa de compressão para a combustão com misturas ricas foi associado a um maior

atraso na ignição do motor, para que o mesmo pudesse operar sem problemas relacionados a

detonação.

A figura 18 a seguir demonstra a variação do avanço da ignição com as máximas pressões

resultantes no cilindro, para um motor típico.

Figura 18 - Pressão do cilindro versus avanço de ignição [1]

A figura 19 mostra a adaptação realizada no motor para que o mesmo pudesse operar com

diferentes avanços de ignição:

33

Figura 19 - Modificação do ponto de ignição - detalhe da chaveta

Pode-se observar que foi realizada uma intervenção mecânica no motor. Foram fabricadas

chavetas adicionais, que acopladas ao virabrequim, posicionavam os pistões em diferentes ângulos

no momento em que era disparada a centelha. O avanço original deste motor é de 31º apms.

34

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os dados medidos pelo analisador de gases NAPRO foram convertidos em um arquivo para

leitura no software EXCEL, onde também foram inseridas as equações obtidas no capítulo 3. Os

gráficos apresentados neste capítulo foram gerados no mesmo software. As tabelas com os dados de

emissões e consumo são apresentadas nos apêndices A, B e C.

5.1. ENSAIOS COM GASOLINA, GNV E BIOGÁS

Foram medidas as emissões e o consumo do motor operando com três combustíveis diferentes:

gasolina, GNV e biogás. Foram realizados ensaios de desempenho e emissões do grupo motor

gerador operando com estes três combustíveis.

5.1.1. EMISSÕES DE CO2

As emissões de CO2 obtidas pelo analisador de gases NAPRO são apresentadas na tabela 5:

Tabela 5 - Comparação das emissões de CO2

Emissões CO₂ [%]

Carga [%] Biogás Gasolina GNV

25 13,96 8,9 9,28

50 14 9,44 10,32

75 13,86 9,56 10,56

100 13,92 9,12 10,14

Figura 20 - Emissões de CO2 para os combustíveis utilizados

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 20 40 60 80 100 120

CO₂

[%]

Carga [%]

Emissões CO₂ [%]

Biogás

Gasolina

GNV

35

Quando operando com biogás, o motor apresentou emissões de CO2 superiores, resultado já

esperado. Sua explicação está principalmente no fato de que o biogás já possui em sua composição

valores de aproximadamente 25% deste gás, o que irá refletir também nas emissões

5.1.2. EMISSÕES DE CO

Segundo Korakianitis et al. [13], motores operando com gás natural geralmente apresentam

redução de 50 a 90% das emissões de CO quando operam com gasolina. Este fato se deve

principalmente a menor razão de equivalência com que o primeiro motor funciona. Na tabela 6 é

apresentado os valores obtidos para os diferentes combustíveis utilizados neste experimento:

Tabela 6 - Comparação das emissões de CO

Emissões CO [%]


25 2,056 8,502 2,688

50 2,408 9,152 1,99

75 2,724 9,118 1,64

100 2,674 9,81 2,136

Figura 21 - Emissões de CO para os combustíveis utilizados

0

2

4

6

8

10

12

0 20 40 60 80 100 120

CO

[%

]

Carga [%]

Emissões CO [%]

Biogás

Gasolina

GNV

36

Os resultados indicam que com o motor funcionando tanto com GNV quanto com biogás, as

emissões de CO foram inferiores às do motor com gasolina. Isso pode ser explicado pelo fato do

GNV e o biogás apresentarem uma mistura mais homogênea com o ar que a gasolina, propiciando

uma queima mais eficiente.

5.1.3. EMISSÕES DE HC

Assim como o CO, uma combustão mais completa leva a menores níveis de emissão de

hidrocarbonetos. Porpatham et al. [6] mostraram em seu estudo a relação das emissões de HC com a

razão A/C.

A tabela 7 apresenta os valores obtidos pelo analisador de gases NAPRO para as emissões

de HC para os diferentes combustíveis utilizados neste ensaio. Os mesmos resultados são

apresentados na figura 22.

Tabela 7 - Comparação das emissões de HC

Emissões HC [ppm]


25 43 152,6 92,2

50 45 183,4 62,2

75 44,4 166,6 59,6

100 77,8 176,6 55,8

Figura 22 - Emissões de HC para os combustíveis utilizados

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 20 40 60 80 100 120

HC

[p

pm

]

Carga [%]

Emissões HC [ppm]

Biogás

Gasolina

GNV

37

Note-se que, quando o motor está operando com gasolina, as emissões de HC são mais

elevadas. Isso pode ser explicado pelo fato da gasolina apresentar uma mistura menos homogênea

com o ar, causando o afastamento da razão A/C estequiométrica para este combustível.

5.1.4. EMISSÕES DE NOₓ

As emissões de óxidos de nitrogênio estão relacionadas à concentração de oxigênio no

combustível, bem como a altas temperaturas e pressões atingidas durante o processo de combustão,

conforme figura 23.

A figura 23 mostra a influência da relação A/C na geração de gases poluentes em um motor.

Figura 23 - Influência da relação ar-combustível na geração de gases poluentes [16]

A tabela 8 apresenta as taxas de emissões de NOx obtidas nesse ensaio:

Tabela 8 - Comparação das emissões de NOₓ

Emissões NOₓ [ppm]


25 120,6 119,6 191

50 197,8 175,4 500,4

75 258,2 218,2 801,6

100 424,2 221,4 984

38

Figura 24 - Emissões de NOₓ para os combustíveis utilizados

Temperaturas elevadas na câmara de combustão aumentam a formação de NOx. No caso,

motores operando com GNV possuem maior temperatura de câmara de combustão, o que explica a

formação de maiores concentrações de NOx. Para o biogás, o fato de apresentar alta concentração

de CO2 e, portanto, baixo poder calorífico, a temperatura de combustão na câmara é menor, o que

explica os menores níveis de emissões de NOx [4].

5.1.5. CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL E EFICIÊNCIA GLOBAL

O consumo específico obtido para os combustíveis utilizados através das equações (14) e

(15), são apresentados na tabela 9.

Tabela 9 - Comparação de consumo específico para os combustíveis utilizados

Consumo Específico [m³/kWh]


25 2,45 2,08 1,75

50 1,61 1,31 0,93

75 1,24 0,98 0,75

100 1,15 0,88 0,71

0

200

400

600

800

1000

1200

0 20 40 60 80 100 120

NOₓ

[pp

m]

Carga [%]

Emissões NOₓ [ppm]

Biogás

Gasolina

GNV

39

Figura 25 - Consumo específico para os combustíveis utilizados

A eficiência global é calculada pela Eq. 16 e é apresentada na figura 26.

Figura 26 - Eficiência global para os combustíveis utilizados

As figuras 25 e 26 mostram que, operando com GNV, o motor apresenta valores inferiores de

consumo específico, e superiores de eficiência, em relação ao motor utilizando gasolina. Já

operando com biogás o motor apresentou maior consumo. Isto é devido ao baixo poder calorífico

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 20 40 60 80 100 120

Co

nsu

mo

Esp

ecíf

ico

[m

³/kW

h]

Carga [%]

Consumo Específico [m³/kWh]

Biogás

Gasolina

GNV

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

0 20 40 60 80 100 120

Efi

ciê

ncia

[%

]

Carga [%]

Eficiência Global

Biogás

Gasolina

GNV

40

deste combustível em relação aos demais. Os resultados se mostraram semelhantes aos obtidos em

Crookes [4], o que pode ser explicado pela melhor relação consumo/potência obtida pelo gás

natural.

5.2. ENSAIOS COM BIOGÁS – INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DA RELAÇÃO AR-

COMBUSTÍVEL

As figuras a seguir mostram as variações das emissões e do consumo específico de combustível

apresentadas pelo motor operando com biogás em função da razão de equivalência (λ). Os dados

ilustrados nos ensaios apresentados neste capítulo mostram os resultados em função da carga do

motor e com a razão de equivalência variando numa faixa de 0,95 a 1,07.


A figura 27 mostra um aumento das emissões de CO2 com o aumento da razão de

equivalência (λ) até valores próximos a 1. A partir desse valor (para misturas levemente pobres), a

tendência observada foi de decréscimo nas emissões de CO2, devido à alta concentração de

oxigênio, o que coincide com os resultados encontrados na literatura [1].

Figura 27 - Emissões de CO2 em função da relação ar-combustível (λ)

Pode-se afirmar também que as emissões de CO2 aumentaram com o aumento da carga.

14,0

14,2

14,4

14,6

14,8

15,0

15,2

15,4

0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

%C

O2

λ

Emissões de CO2

Carga 100%

Carga 75%

Carga 50%

Carga 25%

41


A figura 28 mostra que há uma redução das emissões de CO nos gases de descarga com o

aumento da razão ar-combustível e, consequentemente, da razão de equivalência (λ).

Figura 28 - Emissões de CO em função da relação ar-combustível (λ)

A diminuição das emissões de CO em função do empobrecimento da mistura era esperada e

está de acordo com os dados reportados na literatura [1]. Em misturas ricas (λ<1) não há ar

suficiente para queima completa da mistura, o que explica a elevada concentração de CO. Ao

contrário, o excesso de ar (mistura pobre), facilita a combustão de uma maior massa de

combustível e a consequente diminuição da concentração de CO.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

%C

O

λ

Emissões de CO

Carga 100%

Carga 75%

Carga 50%

Carga 25%

42


O mesmo comportamento das emissões de CO acontece com a de HC, como será

apresentado na figura 29. Embora os dados estejam sobrepostos, pode-se dizer que as emissões

de hidrocarbonetos aumentam com o aumento da carga.

Figura 29 - Emissões de HC em função da relação ar-combustível (λ)

A figura 29 apresenta o decréscimo nas emissões de HC com o aumento da razão de

equivalência (λ). Comportamento idêntico pode ser observado no estudo desenvolvido por Crookes

[4].

0

10

20

30

40

50

60

70

0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

HC

[p

pm

]

λ

Emissões de HC

Carga 100%

Carga 75%

Carga 50%

Carga 25%

43


A figura 30 apresenta as emissões de NOx em função de λ para diferentes cargas de

operação.

Figura 30 - Emissões de NOx em função da relação ar-combustível (λ)

A figura 30 mostra o aumento nas emissões de NOx com o aumento da razão de

equivalência. Isso se deve a maior quantidade de oxigênio livre (O2) que irá se combinar com o

nitrogênio (N2) presente no ar devido ao excesso de ar (consequência da diminuição da vazão de

combustível).

De acordo com os dados da figura 30, pode-se afirmar que as emissões de NOx aumentam

com o aumento da carga.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

NO

x [p

pm

]

λ

Emissões de NOx

Carga 100%

Carga 75%

Carga 50%

Carga 25%

44


O consumo específico obtido para o biogás através das equações (14) e (15), é apresentado

na figura 31.

Figura 31 - Consumo específico em função da relação ar-combustível (λ)


Figura 32 - Eficiência global em função da relação ar-combustível (λ)

As figuras 31 e 32 mostram, respectivamente, a diminuição do consumo específico, e

consequentemente, o aumento da eficiência do motor, com o aumento da razão de equivalência (λ).

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

m³/

kWh

λ

Consumo Específico

Carga 100%

Carga 75%

Carga 50%

Carga 25%

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

0,90 0,95 1,00 1,05 1,10

Efic

iên

cia

[%]

λ

Eficiência Global

Carga 100%

Carga 75%

Carga 50%

Carga 25%

45

Embora o consumo de combustível aumente com o aumento da carga, o consumo específico de

combustível (m³/kWh) diminui com o aumento da carga. Isso se deve ao fato de que o aumento da

potência é maior do que o aumento do consumo de combustível [6].

A tendência mostrada na figura 31 é de diminuir o consumo de combustível à medida que

empobrecemos a mistura. Como a vazão de ar é fixa, o empobrecimento da mistura ocorre através

da diminuição da vazão de combustível.

5.3. ENSAIOS COM BIOGÁS – INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DO AVANÇO DE

IGNIÇÃO

O presente capítulo tem como objetivo analisar a influência do avanço de ignição nas emissões

de CO2, CO, HC e NOx e desempenho do motor quando operando com biogás, em diferentes cargas

e λ constante.


A figura 33 apresenta as emissões de CO2 em função do avanço de ignição, e para diferentes

cargas de operação.

Figura 33 - Emissões de CO2 em função do avanço de ignição

Podemos perceber que para o motor operando em 25, 50 e 75% da carga máxima, as maiores

emissões de CO2 se encontram no avanço de ignição de 31° apms, indicando a melhor combustão

do biogás para esse ponto.

14,6

14,7

14,8

14,9

15,0

15,1

15,2

15,3

15,4

15,5

15,6

15,7

0 10 20 30 40 50 60

CO₂

[%]

Avanço de Ignição

Emissões CO2 [%]

25%

50%

75%

100%

46


Como já mencionado anteriormente, as emissões de CO2 e CO seguem tendências inversas,

sendo que ambas indicam o quão completa está sendo a queima do combustível. Percebemos na

figura 34 que para todas as cargas, com exceção da carga máxima (100%), os menores níveis de

emissões de CO são encontrados para o avanço de 31° apms.

Figura 34 - Emissões de CO em função do avanço de ignição

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

0 10 20 30 40 50 60

CO

[%

]


Emissões CO [%]

25%

50%

75%

100%

47


A figura 35 apresenta a evolução das emissões de HC conforme aumentamos o avanço de

ignição. Podemos observar que os maiores níveis de HC são encontrados para o ponto de ignição de

53°.

Figura 35 - Emissões de HC em função do avanço de ignição

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

0 10 20 30 40 50 60

HC

[%

]


Emissões HC [%]

25%

50%

75%

100%

48


Podemos observar na figura 36 o aumento das emissões de NOx para maiores avanços de

ignição. Por ser um gás com baixa velocidade de propagação de chama [10], o biogás usualmente

apresenta maiores temperaturas de combustão para pontos de ignição adiantados, o que causará o

aumento nos níveis de NOx.

Figura 36 - Emissões de NOx em função do avanço de ignição


O biogás apresenta baixa velocidade de propagação de chama, logo, maiores avanços tendem a

minimizar os efeitos dessa propriedade, levando a ganhos no desempenho do motor.

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

1400,00

1600,00

1800,00

2000,00

0 10 20 30 40 50 60

NO

x [

pp

m]


Emissões NOx [%]

25%

50%

75%

100%

49

Figura 37 - Consumo específico em função do avanço de ignição


Figura 38 - Eficiência global em função do avanço de ignição

As figuras 37 e 38 apresentam a variação do consumo específico para diferentes cargas do

motor variando-se o avanço de ignição. Pode-se afirmar que o consumo específico mínimo e

eficiência máxima são apresentados para o motor operando com o avanço de 53° apms, com

exceção para a operação em carga máxima.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

0 10 20 30 40 50 60

Co

ns

um

o E

sp

ecíf

ico

[m

³/kW

h]


Consumo Específico

25%

50%

75%

100%

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

0 10 20 30 40 50 60

Efi

ciê

nc

ia [

%]


Eficiência Global

25%

50%

75%

100%

50

6. CONCLUSÕES

O presente estudo, de modo geral, mostra que o biogás pode ser utilizado em um motor de

combustão interna para geração de energia, desde que percentagem de H2S em volume não exceda a

0,05 % (limite superior).

Foram feitos estudos para otimizar a performance do motor de combustão interna e as emissões,

por meio de alterações nos parâmetros operacionais do mesmo. Os parâmetros estudados foram a

relação ar/combustível e avanço de ignição.

Quando comparado com gasolina e GNV, os valores de emissões nos gases de exaustão nos

testes realizados com biogás foram inferiores aos do mesmo motor operando com gasolina e

semelhantes aos resultados obtidos com o gás natural. A exceção é o caso das emissões de CO2,

explicado pelas grandes concentrações já presentes no biogás. No caso do NOx, o gás natural

apresenta valores mais elevados devido as temperaturas mais altas atingidas durante seu processo de

queima, enquanto que se mantem praticamente constante para a gasolina e o biogás, uma vez que o

CO2 presente no gás de esgoto tem um efeito diluente, diminuindo a intensidade de sua combustão.

O biogás apresentou maior consumo de combustível em relação ao mesmo motor operando com

gasolina ou gás natural. O que já era esperado devido ao seu baixo poder calorífico (PCI) quando

comparado com os outros combustíveis.

Variando a relação A/C, as emissões de HC e de CO diminuem com a restrição à entrada de

combustível no misturador, ou seja, aumentando-se a razão λ. O fato pode ser explicado pela

melhora na qualidade da combustão, já que nessas condições o motor opera mais próximo da região

estequiométrica. As taxas de CO2 e NOx seguem tendência inversa, aumentando de valor.

Entretanto a taxa de CO2 diminui após λ=1.

Com relação ao avanço de ignição, o menor consumo específico de combustível é encontrado

para o maior avanço de ignição (53° apms), o que significa que para uma determinada potência, este

avanço implica em menor consumo. Já as emissões de CO e HC são otimizadas no ponto de avanço

original do motor, de 31° apms. Os valores mínimos de NOx são encontrados em 21° apms, onde a

combustão se apresenta ainda bastante incipiente, enquanto os níveis mais baixos de CO2 são

encontrados no avanço de 53° apms.

51

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] J. B. HEYWOOD, Internal Combustion Engine Fundamentals, 1ª ed., New York: McGraw-

Hill, Inc., 1988.

[2] B. GÖKALP, H. SOYHAN, I. H. SARAÇ, D. BOSTAN e Y. SENGÜN, “Biodiesel Addition

to Standard Diesel Fuels and Marine Fuels Used in a Diesel Engine: Effects on Emission

Characteristics and First and Second-Law Efficiencies,” Energy & Fuels, vol. 23, p. 1849–

1857, 2009.

[3] C. D. RAKOPOULOS, K. A. ANTONOPOULOS, D. C. RAKOPOULOS, D. T.

HOUNTALAS e E. G. GIAKOUMIS, “Comparative performance and emissions study of a

direct injection diesel engine using blends of diesel fuel with vegetable oils or bio-diesels of

various origins,” Energy Conversion and Management, vol. 47, p. 3272–3287, 2006.

[4] R. CROOKES, “Comparative bio-fuel performance in internal combustion engines,” Biomass

and Bioenergy, vol. 30, pp. 461-468, 2006.

[5] R. G. SOUZA, F. M. SILVA e A. C. BASTOS, “Desempenho de um conjunto motogerador

adaptado a biogás,” Ciência e Agrotecnologia, vol. 34, pp. 190-195, jan./fev. 2010.

[6] E. PORPATHAM, A. RAMESH e B. NAGALINGAM, “Investigation on the eff ect of

concentration of methane in biogas when used as a fuel for a spark ignition engine,” Fuel, vol.

87, pp. 1651-1659, 2008.

[7] E. PORPATHAM, A. RAMESH e B. NAGALINGAM, “Effect of hydrogen addition on the

performance of a biogas fuelled spark ignition engine,” International Journal of Hydrogen

Energy, vol. 32, pp. 2057-2065, 2007.

[8] MOTTA, KENIA UNFER, “Avaliação da geração de biogás de um biodigestor de dejetos

bovinos e suínos” – Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 2012.

[9] S. T. COELHO, S. M. VELÁZQUEZ, V. PECORA e F. C. DE ABREU, “Geração de energia

elétrica a partir do biogás proveniente do tratamento de esgoto,” em XI Congresso Brasileiro

de Energia, Rio de Janeiro, 2006.

[10] E. PORPATHAM, A. RAMESH e B. NAGALINGAM, “Effect of compression ratio on the

performance and combustion of a biogas fuelled spark ignition engine,” Fuel, vol. 95, pp. 247-

256, 2012.

[11] J. HUANG e R. CROOKES, “Assessment of simulated biogas as a fuel for the spark ignition

engine,” Fuel, vol. 77, pp. 1793-1801, 1998.

52

[12] Manual do motor Branco - B4T - 5000 BIO.

[13] T. KORAKIANITIS, A. NAMASIVAYAM e R. CROOKES, “Natural-gas fueled spark-

ignition (SI) and compression-ignition (CI) engine performance and emissions,” Progress in

Energy and Combustion Science, vol. 37, pp. 89-112, 2011.

[14] F. DANTAS e E. DE OLIVEIRA, “Relatório de ensaio Nº 345,” Instituto Nacional de

Tecnologia, Rio de Janeiro, 2011.

[15] I. D. BEDOYA, S. SAXENA, F. J. CADAVID, R. W. DIBBLE and M. WISSINK,

"Experimental study of biogas combustion in a HCCI engine for power generation with high

indicated efficiency and ultra-low NOx emissions," Energy Conversion and Management, vol.

53, pp. 154-162, 2012.

[16] OLANYK, LUCIANO ZART, “Avaliação das emissões gasosas de um motor monocilindro

ciclo otto utilizando diferentes misturas de gasolina com etanol e adulterante” – Guarapuava:

Universidade Estadual do Centro-Oeste, 2013.

[17] SALOMON, K. R. “Avaliação Técnico-econômica e ambiental da utilização do biogás

proveniente da vinhaça em tecnologias para geração de eletricidade” – Itajubá: Universidade

Federal de Itajubá, 2007.

[18] ONURSAL, B., GAUTAM. S. P., “Vehicular air pollution: Experience from seven latin

american” World Bank Technical Paper, no. 373, 1997.

[19] LEMOS, M. V. D. “Uso eficiente de biogás de esgoto em motores geradores” – Rio de Janeiro:

Universidade Federal do Rio de Janeiro 2013.

53

APÊNDICE A – TABELA gasolina

GASOLINA carga tempo Tensão corrente freq emissões p inicial p final consumo

minutos volts amperes Hz CO%

CO2%

HC ppm

Nox ppm

O2%

gramas gramas g/min

25% 1000 watts

1 122 7,6 60,2 8,23 9,1 150 112 1,5 769,28 747 23

2 122 7,5 59,8 8,48 9,0 153 122 1,5 739,87 717 22

3 122 7,5 59,9 8,46 8,9 154 123 1,5 712,02 690 22

4 122 7,5 60,0 8,79 8,8 151 120 1,4 684,51 662 22

5 122 7,5 59,8 8,55 8,7 155 121 1,5 657,71 635 22

50% 2000 watts

1 120 18,3 59,3 8,82 9,4 196 154 0,5 601,85 575 27

2 120 18,3 59,2 9,19 9,5 190 183 0,2 563,82 535 28

3 120 18,3 59,2 9,13 9,5 175 184 0,2 531,69 503 28

4 120 18,3 59,2 9,31 9,4 181 181 0,2 499,3 471 28

5 120 18,3 59,5 9,31 9,4 175 175 0,2 465,06 436 29

75% 3000 watts

1 121 25,3 59,0 8,90 9,7 172 227 0,1 415,9 384 32

2 121 25,4 58,8 9,07 9,6 177 229 0,1 380,44 349 31

3 121 25 58,9 9,18 9,5 164 212 0,1 343,91 312 32

4 121 25,4 58,8 9,27 9,5 158 213 0,1 303,91 272 32

5 121 25,4 58,9 9,17 9,5 162 210 0,1 268,03 236 32

100% 4000 watts

1 121 33,3 58,6 9,29 9,4 197 229 0,2 818,06 779 39

2 121 33,3 58,5 9,74 9,2 176 232 0,1 761,43 723 39

3 121 33,1 58,6 9,93 9,1 170 220 0,1 717,31 678 39

4 121 33,3 58,7 10,0

1 9,0 167 217 0,1 665,1 629 36

5 121 33,3 58,7 10,0

8 8,9 173 209 0,1 624,49 587 37

54

APÊNDICE B – TABELA gnv

GNV carga tempo Tensão corrente freq emissões p inicial p final consumo

minutos volts amperes Hz CO%

CO2%

HC ppm

Nox ppm

O2%

dm³ dm³ dm³/min

25% 1000 watts

1 122 7,6 59,5 3,89 8,3 249 145 1,4 200 228 28

2 122 7,6 59,5 1,24 9,9 48 207 2 570 592 22

3 122 7,5 59,9 3,20 9,2 62 186 1,1 835 870 35

4 122 7,5 60,0 2,93 9,4 56 210 1,1 75 98 23

5 122 7,5 59,9 2,18 9,6 46 207 1,6 335 358 23

50% 2000 watts

1 120 18,2 58,9 3,17 9,6 117 356 0,3 250 273 23

2 120 18,2 59,1 0,74 11,0 44 663 0,8 610 638 28

3 120 18,2 59,3 2,44 10,1 52 440 0,3 875 905 30

4 120 18,2 59,4 2,05 10,3 51 470 0,4 120 149 29

5 120 18,2 59,4 1,55 10,6 47 573 0,5 380 409 29

75% 3000 watts

1 122 25,2 58,6 2,20 10,2 77 590 0,3 300 335 35

2 121 25,1 58,8 1,48 10,6 57 830 0,4 665 698 33

3 121 25,1 58,9 1,50 10,6 53 850 0,5 925 958 33

4 121 25,2 59,0 1,27 10,8 48 920 0,5 180 213 33

5 121 25 59,0 1,75 10,6 63 818 0,4 440 474 34

100% 4000 watts

1 121 33,2 57,8 2,26 9,9 65 870 0,4 400 443 43

2 121 33,3 57,7 2,26 10,1 56 980 0,2 750 793 43

3 121 33,3 57,9 2,48 10,0 55 970 0,5 1 44 43

4 121 33,3 58,0 1,86 10,4 53 105

0 0,6 245 286 41

5 121 33,4 57,8 1,82 10,3 50 105

0 0,6 560 602 42

55

APÊNDICE C – TABELA biogás

BIOGÁS carga tempo Tensão corrente freq emissões v inicial v final consumo

minutos volts amperes Hz CO% CO2

% HC ppm

Nox ppm

O2%

dm³ dm³ dm³/min

25% 1000 watts

1 122 7,5 59,1 2,49 13,5 54 113 0,6 750 787 37

2 122 7,5 59,4 1,89 14,1 45 120 0,6 485 521 36

3 122 7,5 59,2 2,01 14,1 43 123 0,6 530 567 37

4 122 7,5 59,4 2,02 14,0 36 120 0,6 575 612 37

5 122 7,5 59,5 1,87 14,1 37 127 0,6 620 657 37

50% 2000 watts

1 120 18,2 58,4 2,11 14,2 40 209 0,2 900 946 46

2 120 18,2 58,8 2,39 13,9 50 193 0,2 870 919 49

3 120 18,2 59,1 2,56 14,0 47 195 0,2 940 989 49

4 120 18,2 59,2 2,48 14,0 44 199 0,2 0 49 49

5 120 18,2 59,3 2,50 13,9 44 193 0,2 65 114 49

75% 3000 watts

1 121 25,3 58,1 2,22 14,1 29 286 0,2 20 73 53

2 121 25,4 58,6 2,76 13,8 47 230 0,2 200 256 56

3 121 25,4 58,3 2,85 13,8 48 259 0,2 270 326 56

4 121 25,3 58,5 2,88 13,8 49 260 0,2 340 396 56

5 121 25,4 58,3 2,91 13,8 49 256 0,2 410 467 57

100% 4000 watts

1 121 33,5 56,8 2,48 13,9 42 414 0,2 200 276 76

2 121 33,5 56,9 2,70 13,9 106 435 0,2 40 107 67

3 121 33,5 57,0 2,73 13,9 93 422 0,2 135 203 68

4 121 33,5 57,1 2,67 14,0 76 424 0,2 215 282 67

5 121 33,5 57,3 2,79 13,9 72 426 0,2 300 367 67

56

APÊNDICE D – TABELA variação da razão a/c

- Emissões de CO2

carga - 25%

carga - 50% λ CO₂ [%]

λ CO₂ [%]

1,07 14,6

1,04 14,8

1,04 14,8

1,00 15,1

1,01 14,4

0,99 14,9

0,99 14,5

0,98 14,6

0,97 14,3

0,96 14,3

0,96 14,1

0,96 14,1

carga - 75%

carga - 100% λ CO₂ [%]

λ CO₂ [%]

1,06 14,5

1,02 15,2

1,00 15,1

1,00 15,3

0,99 14,9

0,99 15,1

0,97 14,7

0,98 14,9

0,96 14,4

0,97 14,6

0,95 14,2

0,95 14,4

- Emissões de CO

carga - 25%

carga - 50% λ CO [%]

λ CO [%]

1,07 0,11

1,04 0,15

1,04 0,39

1,00 0,55

1,01 1,07

0,99 0,95

0,99 1,51

0,98 1,57

0,97 2,00

0,96 2,09

0,96 2,53

0,96 2,54

carga - 75%

carga - 100% λ CO [%]

λ CO [%]

1,06 0,09

1,02 0,13

1,00 0,53

1,00 0,56

0,99 1,06

0,99 0,96

0,97 1,60

0,98 1,50

0,96 2,06

0,97 1,98

0,95 2,66

0,95 2,47

57

- Emissões de HC

carga - 25%

carga - 50% λ HC [ppm]

λ HC [ppm]

1,07 14,8

1,04 24,6

1,04 15,8

1,00 34,0

1,01 31,4

0,99 38,6

0,99 37,2

0,98 43,8

0,97 43,2

0,96 48,8

0,96 52,2

0,96 51,2

carga - 75%

carga - 100% λ HC [ppm]

λ HC [ppm]

1,06 19,4

1,02 43,0

1,00 30,6

1,00 53,8

0,99 54,4

0,99 60,0

0,97 54,6

0,98 64,8

0,96 56,0 0,97 66,6

0,95 58,6

0,95 66,0

- Emissões de NOx

carga - 25%

carga - 50% λ NOx [ppm]

λ NOx [ppm]

1,07 135,0

1,04 306,6

1,04 139,0

1,00 284,6

1,01 125,0

0,99 261,6

0,99 114,4

0,98 204,6

0,97 106,2

0,96 177,2

0,96 99,4

0,96 155,8

carga - 75%

carga - 100% λ NOx [ppm]

λ NOx [ppm]

1,06 427,4

1,02 717,6

1,00 397,2

1,00 578,2

0,99 313,0

0,99 492,8

0,97 248,0

0,98 388,0

0,96 199,8

0,97 333,2

0,95 155,2

0,95 251,2

58

APÊNDICE E – TABELA avanço de ignição

Emissões CO2 [%]

Ponto de Ignição [°]

Cargas [%]

25 50 75 100

21 15,1 15,1 15,3 -

31 15,1 15,2 15,6 15,0

42 14,7 15,0 15,2 15,5

53 14,8 15,0 15,0 15,4

Emissões CO [%]


Cargas [%]

25 50 75 100

21 1,48 1,63 1,28 -

31 1,43 1,41 0,80 0,59

42 1,71 1,90 1,59 0,16

53 1,60 1,77 1,66 0,71

Emissões HC [ppm]


Cargas [%]

25 50 75 100

21 30,40 29,40 29,00 -

31 32,33 39,33 28,67 37

42 91,20 78,80 70,60 52,20

53 120,40 83,20 80,40 67,20

Emissões NOx [ppm]


Cargas [%]

25 50 75 100

21 98,40 131,60 171,40 -

31 117,33 179,67 285,33 376,00

42 144,60 295,60 910,80 1060,60

53 211,80 550,20 910,80 1826,00

análise de desempenho e emissões de um motor gerador operando

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