dc.creator |
COSTA, Roberto Berlini Rodrigues da |
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dc.date.issued |
2021-07-16 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2474 |
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dc.description.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. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Motor de combustão interna |
pt_BR |
dc.subject |
Diesel renovável |
pt_BR |
dc.subject |
Farnesano |
pt_BR |
dc.subject |
Biodiesel WCO |
pt_BR |
dc.title |
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) |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2021-07-29 |
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dc.date.available |
2021-07-29T15:35:12Z |
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dc.date.accessioned |
2021-07-29T15:35:12Z |
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dc.creator.Lattes |
999999999 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
RODRIGUEZ, Christian Jeremi Coronado |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5213237888376188 |
pt_BR |
dc.description.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. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
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dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
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dc.relation.references |
COSTA, Roberto Berlini Rodrigues da. 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). 2021. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 20 |
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