BORGES, J. L. B.

FARINAS, C. S.

INNOCENTINI, M. D. de M.

RALISCH, R.

RODRIGUES, N. C.

ÁVILA, M. T. de

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"-'_ •.•...•D~-O·lesel8ruieinl de Tecnolog~ de m\l- .QUANTIFICAÇÃO DO MATERIAL PARTICULADOEMITIDO POR UM MOTOR DE CICLODIESEL ALIMENTADO COM MISTURASTERNÁRIAS CONTENDO BIODIESEL,ETANOL E ÓLEO VEGETALMárcio Turra de Ávila2 (marcio@cnpso.embrapa.br), José Luiz Bernardo Borges1,Ricardo Rallsch', Murilo Oaniel de Mello lnnocentini", Cristiane Sanches Farinas4,Nanci Cristina Rodriques".I Universidade Estadual de Londrina, Rodovia Celso García Cid, s/n", Caixa Postal 6001, CEP86051-990,l.ondrina-Pr,2 Ernbrapa Soja. Rodovia Carlos João Strass - Distrito de Warta, Caixa Postal 231, CEP 86001-970, Lcndrina-Pr,Universidade de Ribeirão Preto, Av. Costábile Romano. 220 I. Ribeirânia, CEP 14096-900. Ribeirão Preto-SP.4 Embrapa lnstrumentaçâo Agropecuária. RuaXV de Novembro, 1452, CEP 13560-970, São Carlos, SP.Palavras Chave: biocombustíveis, motores, emissões, poluentes.lntroduçãoOs compostos de emissão, tanto dos motores deciclo Diesel como aqueles de ciclo Otto, podem serclassificados em dois tipos: os que não causam danos àsaúde (°2, c02' H20 e N2) e os que apresentam perigosà saúde (CO, HC, NOx' SOx e MP).8Dentre esses últimos, o material particulado (MP)é o poluente atmosférico mais comumente associado aefeitos adversos à saúde humana. INas últimas décadas, um grande esforço tem sidofeito para reduzir a utilização de combustíveis derivadosde petróleo para geração de energia e transporte emtodo o mundo. Entre as recentes alternativas propostas,biodiesel e etanol, além de misturas contendo biodiesel/diesel e álcool/diesel, têm chamado muita atenção para ouso em motores de ciclo Diesel. apresentando-se comouma das soluções, em diversos países, para redução desuas importações de petróleo e diminuição das emissõesde poluentes.Nesse contexto, o objetivo deste trabalho fixou-se em quantificar a emissão de material particulado demisturas ternárias' compostas de álcool etílico, biodiesele óleo vegetal em um motor de ciclo Diesel. tendo comocondição padrão um motor idêntico funcionando comdiesel convencional.Materiais e MétodosPara a realização dos testes, foram utilizados doismotores estacionários, de ciclo Diesel a 4 tempos, damarca Toyama,modelo T70f, refrigerados a ar, com injeçãodireta e 6 HP de potência nominal, sendo que um delesfoi abastecido somente com óleo diesel convencional,e o outro com as misturas ternárias. Assim sendo, cadamotor pôde ser avaliado individualmente de acordo como combustível empregado. Para imprimir carga ao motor,foi empregado um gerador elétrico da marca Bambozzi,de 10 kVA,com rotação nominal de 1.800 rpm.Para a comparação da emissão produzida, foi realizadaa coleta do material particulado proveniente dos gases deescape dos motores através do uso de um filtro circular;com diâmetro de 5 cm, confeccionado a partir de fibrade vidro.As três misturas volumétricas de biocombustíveis,usadas nos testes, eram compostas de:a) 60% de biodiesel, 20% de etanol anidro e 20%de óleo vegetal (mistura I);b) 60% de biodiesel, 30% de etanol anidro e 10%de óleo vegetal (mistura 2);c) 50% de biodiesel, 40% de etanol anidro e 10%de óleo vegetal (mistura 3).Além dessas, houve emprego do combustível padrão(óleo diesel derivado elo petróleo) para estabelecimentode um referencial.A sistemática de trabalho utilizada foi a seguinte:primeiramente, os filtros foram desidratados em estufaa 105°Ce pesados; posteriormente, foram acoplados naextremidade do escapamento, onde permaneceram por 2,5,8 e 10minutos. Em seguida, os filtros foram novamentedesidratados e pesados, o que permitiu registrar a massado material retido.Para a determinação do tempo ideal de coleta, foramrealizados diversos testes nos quais se notou diferençaexpressiva de quantidade de material particulado entreos filtros expostos aos,gases de escape por 2 e 5 minutos(com maior concentração de partículas no filtro de maiortempo de exposição).Com 8 e 10 minutos de coleta, não se verificoudiferença entre o material retido nos mesmos e no filtrocom 5 minutos de exposição. Assim, para a coleta dematerial particulado, adotou-se o tempo padrão de 5minutos.·""""".•.•••...•81 D,"esel.,.•""..•._ .•. c ..... \..iResultados e Discussão--~.c·""·l!J•••.••••GO·J,O· Hl-.-00, .lÇl_]~Figura 1. Emissão de material particulado, num intervalo de 5minutos de coleta, em função da carga aplicada pelo gerador aomotor.Conforme pode ser verificado na Figura I, osresultados obtidos com a utilização das misturas ternáriasde biocombustíveis indicaram uma redução expressivano nível de material particulado emitido pelo motor narotação de 3.600 rpm (rotação máxima), em relação aodiesel convencional. Esse comportamento das emissõesde particulados dos motores ocorreu em decorrência dasubstituição de um combustível de cadeia carbônica longa(óleo diesel), com 13átomos de carbono, em média, e altoponto de ebulição (de 190·Ca 330·C), por uma mistura decombustíveis contendo etanol, de cadeia carbônica maissimples e menor temperatura de ebulição.Enquanto a carga demandada pelo gerador nãoultrapassava 1800 watts, a emissão de MP entre oscombustíveis era semelhante, porém, na medida em quese elevava a carga até 2.700 watts (o que exigia maiorvolume de combustível injetado na câmara de combustão),a quantidade de MP emitido pelo uso de óleo dieselfoi bastante superior àquela proveniente da queima detodas as misturas. Em termos numéricos, observaram-se 28 mg emitidos pelo diesel, enquanto as misturasternárias produziram de 10a 13mg, para a carga máximaestabeleci da. Observou-se, também, que o aumento daproporção de etanol na mistura ternária favoreceu a quedana emissão de Mp, fato que, segundo Dietrich & Bindel(1983)2, pode ser explicado pela capacidade do etanol emproporcionar uma combustão mais eficiente, o que implicaem redução no teor de carbono não queimado.A diminuição na emissão de particulados tambémfoi verificada nos experimentos de Holmer et aI. (1980)5que realizaram substituições de até 32% do óleo dieselpor etanol através do uso do artifício da microemulsâo.Resultados similares foram obtidos por Goering et aI.(1992)4 que notaram supressão na emissão de fumaçaquando utilizaram injeção de etanol no coletor deadmissão ou no injetor do cilindro. Nessa mesma linhadepesquisa, Feitosa (2003)3conseguiu expressiva diminuiçãode emissão de particulados com substituição de até 50%de diesel por etanol,Além do etanol, a presença de biodiesel na misturatambém influenciou positivamente a redução daemissão de Mp,visto que, na literatura, diversos autoresdemonstraram tal fato. Misturas de biodiesel de girassol!diesel (B25, B50, B75 e BI00) foram utilizadas porMulÍoz et aI. (2004)1, em motor Diesel auto motivo, paradeterminação dos níveis de emissão de poluentes. Aredução do grau de enegrecimento e da emissão específica974 Uso do U.iodie~elde material particulado foi bastante representativa efavorável ao uso do biodiesel, o que, em parte, é causadopela ausência de enxofre no biodiesel,O enxofre compartilha o oxigênio disponível na fasetardia da combustão com' o carbono resultante da queimaparcial,em algumas condições de funcionamento do motor,aumentando a produção de material particulado",Como conclusão final,pode-se dizer que os resultadosdo presente trabalho levaram à confirmação de que autilização das misturas ternárias de biocombustíveis, nascondições e métodos de realização do experimento, foieficiente na redução de emissão de material particuladopresente nos gases de exaustão do motor de ciclo Dieselestudado.AgradecimentosUniversidade Estadual de Londrina - CCA,Departamento de Agronomia.Embrapa Soja - Área de Agroenergia.CAPES - Instituição de fomento.BibliografiaIAbbey, D. E.; Nishino, N.; McDonnell, W. F.; Burchette,R. J.; Knutsen, S. F.; Beeson, W. L.; Yang, J. X. Long-term inhalable particles and other air pollutants relatedto mortality in nonsmokers. American Journal ofRespiratory and Critica I Care Medicine 159, n.373-382, 1999.2 Dietrich, W.; Bindel, H. W. H. O desenvolvimentoda "injeção piloto" para uso de álcoois emmotores ciclo Diesel.ln: SIMPÓSIODE ENGENHARIAAUTOMOTIVA I.; ENCONTRO DOS CENTROS DEAPOIO TECNOLÓGICO, I I, 1983, Brasília, DF. Anais.1983. p. 515-533.3 Feitosa, M. V. Desenvolvimento do motorde ignição por compressão alimentado porinjeção direta de óleo diesel e por etanol pósvaporizado no coletor de admissão. 2003. 217p.Tese (Doutorado) - Escola de Engenharia de São Carlos- Universidade de São Paulo, São Carlos,4Goering, C. E.; Crowel,I, T. J.; Griffith, D. R.; Jarrett,M.W.; Savage, L. D. Compression-ignition, flexible-fuelengine. Transactions of the ASAE, v. 35, n. 2, p.423-428, 1992.5 Holmer, E.; Berg, P. S; Bertilsson, B, I. The utilizationof alternative fuels in a Diesel engine using differentmethods. Society of Automotive Engineers, SAEpaper 800544. 1980.6 Kwanchareon, P.; l.uengnaruernltchal, A; Jai-in, S.Solubility of a diesel-biodiesel-ethanol blend, its fuelproperties, and its emission characteristics from dieselengine. Fuel, v. 10, p. 1053-1061, 2006.7 MUlÍhoz, M.; Moreno, F.; Morea, J. Emissions of anauto mobile diesel engine fueled with sunflower methylester. Transactions of the ASAE. v. 47, n. I, p. 5-1 I,2004.8 Neeft, J. P. A; Makkee, M.; Moulijn, J. A Dieselparticulate emission control. Fuel ProcessingTechnology, v. 47, p.1~69, 1996.

Quantificação do material particulado emitido por um motor de ciclo diesel alimentado com misturas ternárias contendo biodiesel, etanol e óleo vegetal.

Quantificação do material particulado emitido por um motor de ciclo diesel alimentado com misturas ternárias contendo biodiesel, etanol e óleo vegetal.

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