Uso Do Biodiesel Em Um Motor De Ignição Por Compressão Turboalimentado.

RESUMO

É analisado o desempenho de um motor de ignição por compressão, turboalimentado, funcionando alimentado com óleo Diesel, B10, B20 e B100. Comparam-se as curvas características de potência do motor alimentado com esses combustíveis e analisa-se a potencialidade de uso do biodiesel em motores de combustão interna.

PALAVRAS-CHAVE: motor combustão interna, biodiesel.
Prof. Dr. Antonio Moreira dos Santos
Eng. Mec. Rodrigo Fernando Estella dos Santos
Eng. Mec. Keyll Carlos Ribeiro Martins
Eng. Agric. Gustavo Rodrigues de Souza

INTRODUÇÃO

O consumo de petróleo no Brasil é comandado pela demanda de óleo diesel. Para atender a esta demanda, as refinarias do país processam petróleo nacional e petróleo importado maximizando a produção de óleo diesel. Por isso, o volume produzido nas refinarias resulta ser aproximadamente 35% do volume de petróleo processado. Apesar disto, uma parte significativa da demanda de óleo diesel ainda precisa ser suprido com a importação deste derivado. Embora a parte correspondente ao óleo diesel oriundo do petróleo nacional tenha aumentado durante a última década, ainda 40% do óleo diesel consumido no País em 2003 foi suprido a partir de importações. Assim, é evidente que qualquer programa de utilização de combustíveis alternativos deve estar voltado, principalmente, à substituição do óleo diesel.

Dentre as diversas possibilidades consideradas na literatura, os glicerídeos ou óleos vegetais constituem a fonte renovável mais promissora para a obtenção de combustíveis líquidos capazes de substituir o óleo diesel. Os óleos vegetais apresentam qualidades que os diferenciam como combustíveis sustentáveis, destacam-se: - o alto poder calorífico; a ausência de enxofre na sua composição química; o fato que a sua produção industrial não gera substâncias danosas ao meio ambiente e, ainda, o fato de serem elaborados a partir de culturas vegetais que consomem o dióxido de carbono da atmosfera durante a fotossíntese. Deve-se mencionar que a tecnologia de sua produção está amplamente dominada e que, quando processados para formarem ésteres de álcoois, os óleos transesterificados (que recebem a denominação genérica de biodiesel) podem ser utilizados nos motores diesel atualmente existentes, sem a necessidade de fazer modificações neles. Além disso, pelo fato do biodiesel ser atóxico e biodegradável ele se torna um excelente combustível para ser usado em locais ecologicamente sensíveis como lagos, parques nacionais, estuários, etc (PIANOVSKI JR., 2002).

As alternativas para o fornecimento de óleo vegetal são diversas e podem ser obtidas conforme as espécies cultivadas em cada região. No Brasil, a soja é uma oleaginosa com escala suficiente para a produção imediata de Biodiesel, uma vez que cerca de 90% da produção brasileira de óleo provém dessa leguminosa. Porém, existem muitas culturas alternativas que podem ser utilizadas como fonte de óleo vegetal, inclusive com maior rendimento que a soja, tais como girassol, amendoim, algodão, dendê, coco, babaçu, mamona, colza, entre outros (MEIRELLES, 2003).

O biodiesel contribui ainda para a geração de empregos no setor primário, que no Brasil é de suma importância para o desenvolvimento social e prioridade de nosso atual governo.

MATERIAIS E MÉTODOS

Os ensaios foram realizados em um motor diesel, 4 cilindros, com cilindrada de 2500 cm3, de injeção direta, turboalimentado, com taxa de compressão 19,5:1. O motor foi ensaiado em uma bancada dinamométrica Schenck do tipo Eddy-Current W260, onde foi medido o torque, a rotação e o consumo dos combustíveis que permitiu o cálculo da potência e da eficiência termodinâmica do motor nas condições operada.

Neste trabalho o óleo Diesel puro serviu de combustível padrão de comparação para as misturas B10 (10% biodíesel + 90% Diesel), B20 (20% biodíesel + 80% Diesel) e B100 (100% biodíesel). A tabela 1 fornece algumas propriedades desses combustíveis.

Tabela 1- Características dos combustíveis usados

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A análise dos resultados obtidos neste trabalho inicia-se pelas curvas de potência, que apresentaram o comportamento mostrado nas Figuras 1. São analisados nestes gráficos o diesel e as misturas B10, B20 e B100.

De acordo com a Figura 1, observa-se que a adição de biodiesel aumentou a potência para as misturas B10 e B20, principalmente para 3000 rpm, chegando a 7,5% de ganho para o B20 em relação ao diesel. Já para a mistura B100, a potência caiu abaixo da obtida somente com diesel. Este comportamento confere com o apresentado por ALI et al. (1995), que obtiveram um aumento de potência para misturas de 10 e 20% de biodiesel metílico de soja com 80% de diesel, e para misturas com a porcentagem de biodiesel acima de 20% houve uma queda da potência.

O aumento da potência para as misturas B10 e B20, observado na Figura 1, pode ser justificado pelo fato de a molécula de biodiesel possuir oxigênio na sua composição química, o que melhora a queima durante a combustão, já que há maior disponibilidade de oxigênio para o processo, fazendo com que o biodiesel atue como aditivo neste caso.



Figura 1: curvas de potência para o diesel, B10, B20 e B100.

A curva do B100 foi a que apresentou menores valores de potência para toda a faixa ensaiada. Isso pode ser justificado pela característica energética deste combustível, já que o B100 possui o menor PCI entre todas as misturas testadas.

Analisando-se a curva de potência e considerando-se a vantagem de o biodiesel ser um combustível oxigenado e a desvantagem de possuir menor PCI, conclui-se que a mistura que mostrou melhor rendimento foi a B20.

A Figura 2 mostra o rendimento térmico do motor utilizando diesel e as misturas B10, B20 e B100. A análise da figura mostra que as misturas B10, B20 obtiveram um melhor rendimento térmico que o diesel. O Diesel, apesar de ter um maior poder calorífico, apresentou um consumo específico de combustível maior do que o apresentado pelo B10 e B20. Isto evidencia que o B10 e B20 apresentaram uma melhor reação de combustão.

Observando ainda a Figura 2, nota-se que a condição que deu maior rendimento térmico foi a de 2000 rpm para o B10 e o B20, e 1500 rpm para o B100 e o diesel.


Figura 2: Rendimento térmico dos combustíveis.

CONCLUSÕES

De acordo com os resultados apresentados, verificou-se que com a adição de 10 ou 20% de biodiesel ao diesel, pode-se obter vantagens tanto na potência, quanto no rendimento térmico e no consumo específico do motor.

O uso do biodiesel puro (B100), leva a uma ligeira queda na potência do motor. Porém, esta pequena desvantagem é compensada pelo fato de se estar usando um combustível 100% renovável, o que, além de trazer benefícios na redução das emissões de gases poluentes, também traz a possibilidade da redução das importações de petróleo e diesel refinado além de contribui para a geração de empregos no setor primário, prioridade apontada pelo atual governo brasileiro.

AGRADECIMENTOS

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq, pelo apoio aos projetos nº 460283/01-4 e nº 478161/01-8.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Ali, Y. ; Hanna M. A.; Leviticus, L. I. (1995). Emissions and power characteristics of Diesel engines on methyl soyate and diesel fuel blends. Elsevier Science Limited. Great Britain. Bioresource Techology,V.52, pp185-195.
Meirelles, F. S. (2003). Biodiesel. Federação da Agricultura do Estado de São Paulo. Brasília, DF. http://www.faespsenar.com.br/faesp/economico/EstArtigos/biodiesel.pdf (set/03).
Pianovski JR, G. (2002); Velásquez, J. A. (2002). Perspectivas de utilização de biodiesel como substituto parcial do óleo diesel em motores automotivos. IX Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências Térmicas. Paper CIT02-0053.