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https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2474| Tipo: | Tese |
| Título: | Estudo experimental de um motor de ignição por compressão utilizando diesel renovável da cana-de-açúcar (farnesano) e biodiesel de óleo residual de cozinha (wco) |
| Autor(es): | COSTA, Roberto Berlini Rodrigues da |
| Primeiro Orientador: | RODRIGUEZ, Christian Jeremi Coronado |
| Resumo: | A crescente demanda mundial pela geração de energia utilizando fontes renováveis é necessária para a longevidade da civilização moderna. Com as perspectivas da mitigação dos impactos ambientais decorrentes dos combustíveis, demanda-se da comunidade científica soluções tecnológicas que promovam a maximização da eficiência de conversão de combustível e a redução dos níveis de emissões de poluentes em motores de combustão interna. Dentre os biocombustíveis, o uso da biomassa e de resíduos como fontes de energia são opções interessantes, por serem recursos em abundância e com ciclo de emissões de CO2 aproximadamente neutro. Neste contexto, o presente trabalho visou desenvolver uma bancada experimental para estudar a combustão, o desempenho e as emissões de poluentes de um motor monocilíndrico de ignição por compressão, utilizando diesel renovável da cana-de-açúcar (Farnesano) e biodiesel de óleo residual de cozinha (WCO). A metodologia adotada consistiu no desenvolvimento da bancada de teste com toda instrumentação, preparação e caracterização dos biocombustíveis, métodos de análise dos dados e cálculo das incertezas de medição, planejamento de ensaios voltado para aplicação de moto-geradores em pequena escala, e análise dos parâmetros de interesse. Os testes foram divididos em duas etapas: testes utilizando o Farnesano em comparação ao Diesel convencional e testes utilizando o Farnesano com o biodiesel de WCO. Adicionalmente, a tecnologia de recirculação dos gases de escapamento (EGR) externa e resfriada foi aplicada e sua influência foi analisada. Os resultados obtidos com o Farnesano apresentaram menores valores de atraso de ignição, de pico da taxa de liberação de calor e da duração da fase difusiva da combustão, com ganhos de eficiência de conversão de combustível de até 5,9% em relação ao Diesel. Além disso, reduções dos níveis específicos de emissões de NOx, HC, CO e material particulado (MP) foram atingidas. A aplicação da EGR com o Farnesano, principalmente pelos efeitos térmicos e de diluição, melhorou a relação de compromisso entre as emissões de NOx e MP, com reduções de até 48,6% e 75% em comparação com o Diesel fóssil, respectivamente. Os resultados da adição em 10% e 20% em volume do biodiesel de WCO ao Farnesano mostraram potencial técnico de operação e redução das emissões em comparação com o Diesel convencional, favorecendo a cadeia produtiva e de distribuição já consolidada do biodiesel e a tendência nacional de utilizar o diesel renovável misturado a um biodiesel derivado de resíduo. |
| Abstract: | The growing global demand for power generation using renewable energy sources is fundamental for the longevity of modern civilization. With the prospects for mitigating the environmental impacts arising from fuels, technological solutions are needed from the scientific community to promote the maximization of fuel conversion efficiency and the reduction of pollutant emission levels in internal combustion engines. Concerning biofuels, the use of biomass and wastes as sources of energy are interesting options, as they are abundant resources and present an approximately neutral CO2 emission cycle. In this context, this work aimed to develop an experimental setup to study the combustion, performance and pollutant emissions of a single-cylinder compression ignition engine, using renewable diesel from sugarcane (Farnesane) and waste cooking oil (WCO) biodiesel. The methodology consisted of the development of the test bench with all instrumentation, preparation and characterization of biofuels, methods of data analysis and measurement uncertainties calculation, and analysis of parameters of interest. Moreover, the testing procedure aimed at the application of small scale motor-generators. Experiments were divided into two stages: tests using Farnesane compared to conventional Diesel and tests using Farnesane with WCO biodiesel. Additionally, external and cooled exhaust gas recirculation (EGR) was applied and its influence analyzed. The results obtained with Farnesane presented lower values of ignition delay, peak heat release rate and diffusive combustion duration, with fuel conversion efficiency gains of up to 5.9% compared to Diesel. Furthermore, reduced levels of NOx, HC, CO and particulate matter (PM) emissions were achieved. Farnesan with EGR application, mainly through the dilution and thermal effects, improved the NOx-PM trade-off, as Farnesane further reduced the NOx emissions level up to 48.6% and presented PM values around 75% lower than conventional diesel combustion. The results of the 10% and 20% by volume addition of WCO biodiesel to Farnesane showed technical potential for operation and emission reduction compared to conventional diesel, favoring the already consolidated production and distribution chain of biodiesel and the national tendency to use the renewable diesel blended with waste-derived biodiesel. |
| Palavras-chave: | Motor de combustão interna Diesel renovável Farnesano Biodiesel WCO |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Itajubá |
| Sigla da Instituição: | UNIFEI |
| metadata.dc.publisher.department: | IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2474 |
| Data do documento: | 16-Jul-2021 |
| Aparece nas coleções: | Teses |
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