RESUMO
O objetivo deste trabalho foi comparar o consumo de combustível de um trator agrícola funcionando de maneira alternada com biodiesel filtrado e biodiesel destilado em operação de semeadura-direta. O experimento foi realizado em esquema fatorial, em blocos inteiramente casualizados, combinando-se sete proporções de mistura (B0, B5, B15, B25, B50, B75 e B100) e dois tipos de biodiesel (filtrado e destilado). Foram analisados, consumo horário em unidade de volume (L h-1) e massa (kg h-1) e consumo específico (g kWh-1). Os resultados mostraram não haver diferença no consumo específico quando o trator utiliza biodiesel filtrado ou destilado.
Palavras-chave: consumo de combustível, biocombustível, ensaio de trator.
Autores
Afonso Lopes 1
Gustavo Naves dos Reis 2
Miguel Joaquim Dabdoub 3
Carlos Eduardo Angeli Furlani 1
Rouverson Pereira da Silva 1
Felipe Thomaz da Câmara 2
Antônio Carlos Ferreira Batista 4
Paschoa Botelho Barbosa 5
1 Engenheiro Agrícola, Prof. Dr. Depto de Engenharia Rural, UNESP de Jaboticabal, SP, (16-3209-2637), afonso@fcav.unesp.br
2 Engenheiro Agrônomo, Doutorando, UNESP de Jaboticabal, SP, gnrunesp@yahoo.com
3 Químico, Prof. Adjunto, USP de Ribeirão Preto, SP, dabdoub@biodieselbarsil.com.br
4 Químico, Doutorando, USP de Ribeirão Preto, SP, antonio@biodieselbarsil.com.br
5 Acadêmico, bolsista de Iniciação Científica
INTRODUÇÃO
Biodiesel da esterificação de uma gordura álcool na presença de um catalizador. PETERSON et al. (1996) testaram um biodiesel etílico filtrado sem efetuar alteração no motor. Os autores observaram que 100% de biodiesel aumentou o consumo em 8,9%. RABELO (2001) também observou aumento do consumo quando realizou pesquisas com biodiesel. Estudando biodiesel etílico de óleo residual de soja em trator agrícola, em operação de gradagem, LOPES et al. (2004) observaram que até a proporção de 50% não alterou o consumo; entretanto, para 100% de biodiesel, não se observaram anomalias no funcionamento, embora, o consumo tenha aumentado 11%.
Ensaios realizados com mistura de biodiesel ao diesel comprovam o potencial dessa alternativa, sendo sugerida a proporção de até 20%, mesmo considerando o aumento no consumo o biodiesel demonstrou-se viável tecnicamente (OLIVEIRA & COSTA, 2002). O objetivo do presente trabalho foi comparar o desempenho de um trator agrícola funcionando coma com biodiesel filtrado e destilado em operação de semeadura-direta.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido na UNESP de Jaboticabal, SP, sendo o solo da área experimental classificado segundo (EMBRAPA, 1999) como Latossolo vermelho eutroférrico típico, textura argilosa, A moderado caulinítico vídreo, relevo suave ondulado com teor de água no dias dos ensaios de 19; 14 e 14% nos perfis de 0-10, 10-20 e 20-30 cm de profundidade, respectivamente. Cada parcela experimental ocupava área de 78,75 m2 (25 x 3,15 m) e entre parcelas, no sentido longitudinal, foi reservado um espaço de 15 m destinado à realização de manobras, tráfego de máquinas e estabilização das determinações. Utilizou-se de trator VALTRA, modelo BM 100, 4x2 TDA, com potência de 73,6 kW (100 cv) no motor e com o intuito de oferecer resistência à barra de tração do trator de teste, utilizou-se uma semeadora-adubadora de arrasto, configurada para plantio-direto de marca MARCHESAN, modelo Cop-suprema, com sete linhas de semeadura. O trator do ensaio encontra-se instrumentado conforme descrito por LOPES et al. (2003). Neste ensaio, utilizaram-se dois tipos de biodiesel, o primeiro do tipo etílico filtrado e o segundo do tipo etílico destilado. O processo de produção do biodiesel ficou a cargo do (LADETEL - Laboratório de Desenvolvimento de Tecnologias Limpas) da USP, Câmpus de Ribeirão Preto-SP. Para o cálculo do consumo horário e consumo específico (consumo em função da potência na barra), foi necessário determinar a densidade do combustível em função da temperatura e da proporção de biodiesel, numa amplitude de 10 a 70 ºC, em intervalos de 5 ºC, expressa conforme equações: 1 (DBD=844,68 – 0,648*T+0,1659*PB) e 2 (DBF=847,88 – 0,656*T+0,3790*PB)]. Em que, DBD - equação de densidade para biodiesel destilado; e DBF - equação de densidade para biodiesel filtrado; T - temperatura do combustível no momento do ensaio, e PB - proporção de biodiesel.
O consumo horário em volume foi determinado com base no volume de combustível consumido no percurso e para o consumo horário em massa, considerou-se a influência da temperatura na densidade do combustível no momento do teste, conforme equações 3 e 4.
Em que, Chv - consumo horário (L h-1); C - volume consumido (mL), e t - tempo de percurso na parcela (s);
Em que, Chm - consumo horário (kg h-1); Chv - consumo horário (L h-1), e DBnx - densidade determinada pelas equações (1 e 2).
Para a determinação do consumo específico utilizou-se a seguinte equação:
Em que, CE - consumo específico (g kWh-1), e PB - potência na barra de tração (kW).
Para o cálculo da potência na barra, utilizou-se a força de tração obtida em kN multiplicada pela velocidade em m s-1. O delineamento experimental foi em blocos inteiramente casualizados, em esquema fatorial 7x2, combinando-se sete proporções de mistura de biodiesel e diesel (B0, B5, B15, B25, B50, B75 e B100), com dois tipos de biodiesel (filtrado e destilado). Os dados foram submetidos à análise de variância e ao teste de Tukey, a 5% de probabilidade, para comparação de médias.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Tabela 1, média seguida de mesma letra maiúscula nas colunas não difere entre si, entretanto, média com ausência de letra, implica em interação significativa entre os fatores e, nesse caso, terá outra tabela de desdobramento.
De acordo com a Tabela 1, observa-se que o consumo específico foi semelhante para os dois tipos de biodiesel, entretanto, para o fator mistura, ocorreu semelhança de B0 a B25, sendo B25 ainda semelhante a B50, embora B50 foi maior que B0, B5 e B15 e menor que B75, sendo esta última menor que B100. Tal comportamento concorda com os resultados de LOPES et al. (2004). O aumento de consumo nas maiores porcentagens de biodiesel, explica-se em função do menor poder calorífico do biodiesel.
TABELA 1. Síntese da análise de variância e do teste de médias para as variáveis consumo específico e consumo horário em volume e em massa.
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FATORES |
Consumo Específico (g kWh-1) |
Consumo Horário (L h-1) |
Consumo Horário (kg h-1) |
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BIODIESEL (B) |
|
|
|
|
Filtrado |
348 A |
11,0 |
9,3 |
|
Destilado |
348 A |
11,9 |
9,6 |
|
MISTURA (M) |
|
|
|
|
B0 |
328 A |
11,2 |
8,9 |
|
B5 |
332 A |
11,0 |
8,8 |
|
B15 |
333 A |
10,8 |
8,8 |
|
B25 |
341 AB |
12,0 |
9,8 |
|
B50 |
350 B |
11,0 |
9,2 |
|
B75 |
366 C |
11,9 |
10,0 |
|
B100 |
386 D |
12,3 |
10,5 |
|
TESTE F |
|||
|
B |
0,1 NS |
52,3 ** |
5,7 * |
|
M |
38,1 ** |
13,0 ** |
22,1 ** |
|
BxM |
0,6 NS |
3,2 * |
2,6 * |
|
C.V. % |
2,8 |
4,2 |
4,4 |
TABELA 2. Interações I e II, entre os fatores proporção de mistura e tipo de biodiesel para o consumo horário (L h-1) e consumo horário (kg h-1), respectivamente.
Analisando-se o fator mistura em cada tipo de biodiesel (Tabela 2), observa-se que para B5 e B15 ocorreu diferença de consumo horário, expresso em volume, entre os tipos de biodiesel, evidenciando-se vantagem para o biodiesel filtrado, sendo os resultados semelhantes para as demais misturas. Analisando-se o fator biodiesel em cada mistura, no tipo filtrado, B0 foi semelhante em todas as misturas, embora B25 diferiu de B5, B15 e B50. Para o caso do tipo destilado, B0 foi semelhante a B5, B15, B25 e B50, porém B5 e B25 foram semelhantes a B75, sendo B25 e B75 semelhantes a B100. O aumento de consumo ocorreu de B0 para B100, concordando com os resultados obtidos por LOPES et al. (2004), RABELO (2001) e PETERSON et al. (1996). A explicação para o comportamento do consumo horário é a mesma do consumo específico.
Analisando-se o fator mistura em cada tipo de biodiesel (Tabela 2), detecta-se que para B5 e B15 ocorreu diferença de consumo horário em massa entre os tipos de biodiesel, evidenciando-se vantagem para o biodiesel filtrado. Para as demais misturas, os resultados foram semelhantes. Analisando-se o fator biodiesel em cada mistura, no tipo filtrado, B0 foi semelhante a B5, B15, B25, B50 e B75, porém, nesse grupo, B5 e B15 diferiram de B25, B50 e B75, observando-se também semelhança entre B25, B75 e B100. Considerando-se o biodiesel destilado, B0 foi semelhante a B5, B15, B25 e B50, porém, pode ser observado que B5 foi semelhante a B75. Outra observação é que B25 foi semelhante a todas as misturas, incluindo B100 que também foi semelhante a B75. O aumento de consumo ocorreu de B0 para B100, concordando com os resultados obtidos por LOPES et al. (2004) e RABELO (2001).
CONCLUSÕES
O tipo de biodiesel, filtrado ou destilado, não influenciou no consumo específico de combustível. O incremento de biodiesel aumentou o consumo específico a partir de B50 até B100 em 7 e 18%, respectivamente. O consumo horário apresentou diferença entre misturas e tipo de biodiesel.
AGRADECIMENTOS
A FAPESP, Valtra, Coopercitrus e FUNDUNESP pelo apoio ao projeto biodiesel.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA. Centro Nacional de Pesquisas de Solos. Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília, 1999. 412p. LOPES, A.; FURLANI, C.E.A.; SILVA, R.P. Desenvolvimento de um protótipo para medição do consumo de combustível em tratores. Revista Brasileira de Agroinformática, Lavras, v.5, n.1, p.24-31, 2003.
LOPES, A.; GROTTA, D.C.C.; FURLANI, C.E.A.; CAMARA, F.T.; HURTADO, G.R. Biodiesel etílico de óleo residual: consumo de combustível de um trator agrícola em função do percentual de mistura biodiesel e diesel de petróleo. In: CONGRESSO NACIONAL DE ENGENHARIA MECÂNICA, 3., 2004. Belém: Associação Brasileira de Engenharia Mecânica, 2004. 1 CD-Rom.
LIVEIRA, L.B.; COSTA, A.O. da. Biodiesel: uma experiência de desenvolvimento sustentável. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENERGIA, 2002, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Energia, 2002. v.1, p.445-53.
PETERSON, L.; REECE, D.L.; THOMPSON, J.C.; BECK, S.M.; CHASE, C. Ethyl ester of rapeseed used as a biodiesel fuel – a case study. Biomass and Bioenergy, Moscow, v.10, n. 5/6, p. 331, 1996.
RABELO, I.D. Estudo de desempenho de combustíveis convencionais associados a biodiesel obtido pela transesterificação de óleo usado em fritura. 2001. 99 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia) – Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná, Curitiba, 2001.