3. Apresentação Diesel-Alcool
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8/17/2019 3. Apresentação Diesel-Alcool
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Sergio Leal BragaCarlos Valois Maciel Braga
Uso de lcoóis em Motores do Ciclo Diesel
V Workshop PROSUL
“Uso Eficiente e Sustentável de ombustíveis em Motores”
L
BOR TÓRIO DE
ENGENH RI
V
EICUL R
Rio de Janeiro - Brasil
-
8/17/2019 3. Apresentação Diesel-Alcool
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Uso de Alcoóis em Motores do Ciclo Diesel
Metanol (CH3OH)
gases de síntese (misturas de H, CO e CO2) obtidos na reforma
de HC (principalmente do CH4);
carvão de origens mineral e vegetal (biomassa).
Etanol (C2H5OH)
rota química semelhante ao do metanol;
fermentação da sacarose (cana-de-açúcar, beterraba, e sorgo)
bem como de amidos (milho, mandioca, batata, trigo, etc.);
celulose e hemicelulose (bagaço e palha da cana-de-açúcar).
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Uso de Alcoóis em Motores do Ciclo Diesel
Metanol (CH3OH)
gases de síntese (misturas de H, CO e CO2) obtidos na reforma
de HC (principalmente do CH4);
carvão de origens mineral e vegetal (biomassa).
Etanol (C2H5OH)
rota química semelhante ao do metanol;
fermentação da sacarose (cana-de-açúcar, beterraba, e sorgo)
bem como de amidos (milho, mandioca, batata, trigo, etc.);
celulose e hemicelulose (bagaço e palha da cana-de-açúcar).
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Uso de Alcoóis em Motores do Ciclo Diesel
Metanol (CH3OH)
gases de síntese (misturas de H, CO e CO2) obtidos na reforma
de HC (principalmente do CH4);
carvão de origens mineral e vegetal (biomassa).
Etanol (C2H5OH)
rota química semelhante ao do metanol;
fermentação da sacarose (cana-de-açúcar, beterraba, e sorgo)
bem como de amidos (milho, mandioca, batata, trigo, etc.);
celulose e hemicelulose (bagaço e palha da cana-de-açúcar).
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Uso de Alcoóis em Motores do Ciclo Diesel
Alcoóis
Características favoráveis para uma boa combustão:
contêm oxigênio na sua molécula;
são combustíveis muito voláteis;
é possível aderir água na sua composição;
menor composição do carbono, redução do particulado.
Etanol (fonte renovável): emissão de dióxido de carbono pode ser
considerada quase nula (ciclo completo produção-uso).
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Uso de Alcoóis em Motores do Ciclo Diesel
Alcoóis
Características favoráveis para uma boa combustão:
contêm oxigênio na sua molécula;
são combustíveis muito voláteis;
é possível aderir água na sua composição;
menor composição do carbono, redução do particulado.
Etanol (fonte renovável): emissão de dióxido de carbono pode ser
considerada quase nula (ciclo completo produção-uso).
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Propriedades dos Combustíveis
Propriedade Diesel Metanol Etanol
Fórmula Química C3 à C25 CH3OH C2H5OHDensidade (g/L) @ 20 °C 0,81−0,89 0,796 0,796
Octanagem (-) − 92 92
Número de Cetano (-) 40−55 − −
Viscosidade (cp) @ 20 °C 2,6−4,1 0,59 1,19
Ponto de Fulgor, Vaso Fechado, (°F) 165 52 55
Limite de Inflamabilidade, (% Vol.)
Inferior 1 7,3 4,3
Superior 6 36 19
Calor Latente de Vaporização (BTU / lb) @ 20 °C ~ 100 506 396
Poder Calorífico Inferior (MJ / kg) 41,87 - 44,66 19,93 26,75
Calor Específico (BTU / lb.°F) 0,43 0,6 0,57
Relação Ar / Combustível Estequiométrico 14,7 6,45 9
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Uso de Alcoóis em Motores do Ciclo Diesel
Técnica
Máxima substituição do diesel pelo
álcool (% em massa)
Misturas 20
Emulsões 40
Injeção do álcool no coletor de admissão 60
Injeção do álcool na câmara de combustão 90
Conversão do ciclo Diesel para o ciclo Otto 100
Uso de melhoradores da ignição 100
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Técnica
Máxima substituição do diesel pelo
álcool (% em massa)
Misturas 20
Emulsões 40
Injeção do álcool no coletor de admissão 60
Injeção do álcool na câmara de combustão 90
Conversão do ciclo Diesel para o ciclo Otto 100
Uso de melhoradores da ignição 100
Uso de Alcoóis em Motores do Ciclo Diesel
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Etanol
Ar
Injeção do Etanol no Coletor de Admissão
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Etanol
Ar
Diesel
Injeção do Etanol no Coletor de Admissão
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Etanol
Ar
Diesel
Injeção do Etanol no Coletor de Admissão
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Etanol – Diesel (Mapeamento do Motor)
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Etanol – Diesel (Mapeamento do Motor)
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Etanol – Diesel (Mapeamento do Motor)
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20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70 80
R e n d i m e n t o T é r m i c o ( % )
Taxa de Substituição (%)
100% Carga
75% Carga
50% Carga
25% Carga
10% Carga
1400 rpm
Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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R e n d i m e n t o T é r m i c o ( % )
Taxa de Substituição (%)
100% Carga
75% Carga
50% Carga
25% Carga
10% Carga
1800 rpm
Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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R e n d i m e n t o T é r m i c o ( % )
Taxa de Substituição (%)
100% Carga
75% Carga
50% Carga
25% Carga
10% Carga
2200 rpm
Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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100
200
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T
e m p e r a t u r a d e E s c a p a m e n t o ( o C )
Taxa de Substituição (%)
100% Carga
75% Carga
50% Carga
25% Carga
10% Carga
1800 rpm
Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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Resultados (Etanol Hidratado, 93o INPM)
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Verifica-se que a substituição parcial do Diesel por Etanol é uma
solução possível e aplicável a curto prazo.
Em baixas cargas e altas rotações do motor conseguiram-se
taxas de substituição Diesel / Etanol de até 70%.
Em altas cargas do motor obteve-se taxas de substituição entre23 e 63%.
Em altas cargas foi observado que incrementos na taxa de
substituição Diesel / Etanol originam maiores picos de pressão no
interior do cilindro (sem causar danos mecânicos ao motor).
O consumo de Etanol em motores do ciclo Diesel pode elevar o
rendimento térmico do motor, além de reduzir significativamente as
emissões de particulados.
Conclusões
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Sergio Leal BragaCarlos Valois Maciel Braga
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BOR TÓRIO DE
ENGENH RI
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EICUL R