Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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dc.creatorVIDIGAL, Luis Pedro Vieira-
dc.date.issued2025-08-29-
dc.identifier.citationVIDIGAL, Luis Pedro Vieira. Estudo computacional da calibração e substituição do gás natural veicular por biometano em um motor de ignição por centelha e seu impacto no setor de mobilidade urbana brasileiro. 2025. 159 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4291-
dc.description.abstractThe intensificationofclimatechangeandthedeteriorationofairqualitydemand sustainable energysolutionsthatreconcilevehicularmobilitywiththemitigationofgreen- house gas(GHG)emissions.Amongthealternatives,biomethaneemergesasaviable substitute forcompressednaturalgas(CNG),duetothesimilarityoftheirphysicochemical propertiesanditspotentialtoreduceGHGemissionswithoutrequiringstructuralchanges to therefuelinginfrastructure.Inthiswork,throughnumericalsimulationsusingthe GT-SUITE® software,thecalibrationofaspark-ignitionenginecommerciallyemployedin light-dutyvehiclesoriginallydesignedforCNGwasdeveloped.Thestudyconsideredboth the directfuelsubstitutionandtheoptimizedignitiontimingcalibrationtomaximize performanceandminimizeGHGemissions.Suchmodificationsaredeemedfeasiblesince they donotrequirephysicalchangestotheengine,butratheranadjustmentoftheengine map intheelectroniccontrolunit.Inthedirectsubstitutioncase,withoutcalibration adjustments,nosignificantlossesintorqueandpowerwereobserved,withrecorded reductions ofupto1.94%in CO2, 4.03%in CO, and2.26%in NOx. Withignition timing calibration,retardedby1° to 3° compared toCNG,performanceimprovements wereachieved,withgainsinpowerandthermalefficiency,inadditiontofurtheremission reductions, reaching2.30%for CO2, 4.48%for CO, and1.64%for NOx. Whenassessing the substitutionofCNGbybiomethane,basedontheGHGemissiondataobtainedfrom numericalsimulations,theBrazilianvehiclefleet,andtheestimatedfuelconsumption and mileageofCNG-poweredvehiclesinBrazil,itwasobservedthatthereplacement of CNGbybiomethaneinthenationalfleetcouldmitigateupto79.51thousandtons of CO2 and 18.12thousandtonsof NOx peryear.Theenergydemandassociatedwith the purificationprocesswasalsoevaluated,highlightingthattechnicalfeasibilitymustbe accompanied bypublicpoliciesandspecificlegislationtofosterbiomethaneproduction and vehicularuse.Theresultsdemonstratethatbiomethane,particularlywithproper calibration, isacompetitiveandenvironmentallyadvantageousalternativecompared to CNG,contributingtothedecarbonizationofthetransportationsectorandtothe valorizationoforganicwasteinBrazil.Theimplementationofthistechnology,coupled with regulatoryincentivemechanisms,mayincreasetheshareofrenewablefuelsinthe energy matrixandsignificantlyreduceairpollution.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Itajubápt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectBiometanopt_BR
dc.subjectMotores de combustão internapt_BR
dc.subjectGás natural veicularpt_BR
dc.subjectModelagem computacionalpt_BR
dc.titleEstudo computacional da calibração e substituição do gás natural veicular por biometano em um motor de ignição por centelha e seu impacto no setor de mobilidade urbana brasileiropt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.date.available2025-10-13-
dc.date.available2025-10-13T14:45:24Z-
dc.date.accessioned2025-10-13T14:45:24Z-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0545308616277891pt_BR
dc.contributor.advisor1CORONADO, Christian Jeremi Rodriguez-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5213237888376188pt_BR
dc.contributor.advisor-co1MATTOS, Ana Paula-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9726516660384885pt_BR
dc.contributor.advisor-co2COSTA, Roberto Berlini Rodrigues da-
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2422414815255012pt_BR
dc.description.resumoA intensificaçãodasmudançasclimáticaseadeterioraçãodaqualidadedoar demandam soluçõesenergéticassustentáveisqueconciliemamobilidadeveicularcoma mitigação dasemissõesdegasesdeefeitoestufa(GEE).Entreasalternativas,obiometano despontacomosubstitutoviávelaogásnaturalveicular(GNV),devidoàsimilaridade de suaspropriedadesfísico-químicaseaoseupotencialdereduziremissõesdeGEE sem anecessidadedemudançasestruturaisnainfraestruturadeabastecimento.Neste trabalho, desenvolveu-se,pormeiodesimulaçõesnuméricasno software GT-SUITE®, a calibração deummotordeigniçãoporcentelhaempregadocomercialmenteemveículos levesoriginalmenteprojetadoparaGNV.Oestudocontemploutantoasubstituiçãodireta do combustívelquantoacalibraçãootimizadadoavançodeigniçãoparamaximizaro desempenhoeminimizaremissõesdeGEE.Taismodificaçõessãoconsideradasfactíveis, poisnãorequeremmodificaçõesfísicasnomotor,massim,umamodificaçãodomapa do motornacentraleletrônica.Nasubstituiçãodireta,semajustesdecalibração,não se observaramperdassignificativasdetorqueepotência,registrando-sereduçõesdeaté 1,94% em CO2, 4,03%em CO e 2,26%em NOx. Comacalibraçãodoavançodeignição, reduzido de1° a 3° de atrasoemrelaçãoaoGNV,obteve-semelhoriadedesempenho, com ganhosdepotênciaeeficiênciatérmica,alémdereduçõesadicionaisdeemissões, alcançando 2,30%para CO2, 4,48%para CO e 1,64%para NOx. Aoavaliarasubstituição de GNVporbiometano,combasenosdadosobtidosdeemissõesdeGEEnassimulações numéricas,nafrotadeveículosbrasileiraenaestimativadoconsumoedistânciapercorrida pelafrotadeveículosaGNVnoBrasil,seobservouqueasubstituiçãodoGNVpor biometano nafrotabrasileirapoderiamitigaraté79,51miltoneladasde CO2 e 18,12mil toneladas de NOx porano.Avaliou-seademandaenergéticaassociadaaoprocessode purificação, evidenciandoqueaviabilidadetécnicadeveseracompanhadadepolíticas públicas elegislaçõesespecíficasqueincentivemaproduçãoeusoveiculardobiometano. Os resultadosdemonstramqueobiometano,especialmentecomcalibraçãoadequada,é uma alternativacompetitivaeambientalmentevantajosafrenteaoGNV,contribuindopara a descarbonizaçãodosetordetransporteseparaavalorizaçãoderesíduosorgânicosno Brasil. Aimplementaçãodessatecnologia,aliadaamecanismosregulatóriosdeincentivo, podeampliaraparticipaçãodecombustíveisrenováveisnamatrizenergéticaereduzir significativamenteapoluiçãoatmosférica.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentIEM - Instituto de Engenharia Mecânicapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânicapt_BR
dc.publisher.initialsUNIFEIpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICApt_BR
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