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Teses de Doutorado Defendidas: 2009

Combustíveis Alternativos: Mistura de etanol anidro ao óleo diesel para motores de ciclo diesel com sistema de injeção de bomba rotativa.

Autor: Yordanka Reyes Cruz.
Orientadores: Donato Alexandre Gomes Aranda e Carlos Rodrigues Pereira Belchior.

Resumo

A redução no consumo de combustível diesel no Brasil vem sendo objeto de estudo nos últimos anos devido aos elevados custos de importação, às novas exigências ambientais e ao interesse de substituí-lo por fontes de energias renováveis. Visando atingir este objetivo, é importante a adoção de políticas sustentáveis que permitam a substituição do óleo diesel por outros energéticos, como por exemplo, a mistura álcool - diesel.

No presente trabalho se estudou a influência do álcool nas propriedades físico-químicas do combustível diesel e se determinou que o diesel, com uma fração superior de moléculas apolares, permite concentrações muito baixas de etanol numa única fase. Além disso, adições de etanol ao diesel reduzem o número de cetano e a lubricidade do combustível. Desse modo, para adicionar ao combustível diesel teores de etanol superiores a 3%, é necessário utilizar tensoativos, que mantenham a mistura homogênea e incluir aditivos promotores de cetano e melhoradores de lubricidade.

Baseados nestes resultados, desenvolveu-se uma nova formulação de aditivo denominado DIOLEFECT (0.5% SPAN 80 com 0.1% BIOMIX-D) que permite garantir a estabilidade da mistura com até 8% de etanol, cumprir com as exigências de lubricidade do sistema de injeção com bomba rotativa e melhorar a qualidade de ignição da mistura.

A qualidade da mistura proposta foi avaliada em laboratório e em banco de motores. Os testes em motores realizaram-se inicialmente em um motor CUMMINS MOD BTAA 5.9 com bomba de injeção em linha, operando com óleo diesel e com a mistura (combustível diesel S-500 com 2% biodiesel + 8% de etanol anidro + 0.5% SPAN 80) sem Biomix-D.

A utilização de 8% de etanol anidro no combustível causou uma redução média na potência do motor de 8.6%±2% e aumento médio de consumo específico de 2.8% reafirmando-se a necessidade de incluir na formulação um aditivo melhorador de cetano, de modo a recuperar a qualidade de auto-inflamação do combustível.

Na segunda fase de avaliação, desenvolvida no motor MWM Modelo 4.10TCA com bomba de injeção rotativa utilizando a mesma mistura com Biomix-D, a perda de potência foi de 2.55±2% e o consumo aumentou em 1.8%.

Nos testes de desempenho também se mediu a composição dos gases emitidos pelos motores. Em ambos os testes obtiveram-se reduções de NOx superiores a 15%. Na mistura aditivada com Biomix-D os resultados foram muito promissórios na redução de emissões de hidrocarbonetos e monóxido de carbono, resultado de uma combustão mais completa.

Os testes de durabilidade, etapa final deste trabalho, desenvolveram-se satisfatoriamente neste motor confirmando a efetividade do aditivo proposto para melhorar a lubricidade da mistura.