Simulação computacional dos efeitos térmicos do ciclo de carga-descarga em

cilindros de GNA

Graduando: Alano Wedney Cecílio da FonsecaOrientador: Prof. João Alves Lima

IntroduçãoIntrodução

O gás natural vem, desde o fim dos anos 70, vem sendo utilizado no abastecimento automotivo, pois, além de ser mais barato, também é menos nocivo ao meio ambiente. Atualmente, o Gás Natural Comprimido (GNC) é utilizado em grande parte dos automóveis de pequeno porte do Brasil. Por isso, muitos estudos tem sido realizados com objetivo de desenvolver formas melhores e mais eficazes de armazenamento. O Gás Natural Adsorvido (GNA) é uma dessas formas, pois apresenta maior densidade energética que o GNC e à pressão bem mais baixa.

ObjetivosObjetivos

Simular com o auxílio de alguns softwares Simular com o auxílio de alguns softwares (CFX, ANSYS e ICEM) os efeitos térmicos no (CFX, ANSYS e ICEM) os efeitos térmicos no ciclo de carga e descarga de cilindros de Gás ciclo de carga e descarga de cilindros de Gás Natural Adsorvido e desenvolver meios para Natural Adsorvido e desenvolver meios para amenizar os efeitos nocivos aos amenizar os efeitos nocivos aos procedimentos de carga e descarga.procedimentos de carga e descarga.

AdsorçãoAdsorção

Adsorção consiste na adesão de moléculas de um fluido (adsorvido) a uma superfície sólida (adsorvente). Os sólidos porosos, como o carvão, são ótimos adsorventes.

Carvões adsorventesCarvões adsorventes

Dentre os sólidos porosos utilizados na indústria, o carvão ativado é o mais versátil devido à sua elevada área superficial e volume de microporos.

Cilindro de GNACilindro de GNA

MotivaçãoMotivação

• O GNA pode ser armazenado a pressões que variam entre 3,5 e 4,0 MPa, já o GNC é armazenado a cerca de 20 Mpa;

• O GNA apresenta baixo custo necessário a compressão do gás;

• O GNA necessita de cilindros menos robustos;• Os cilindros de GNA podem apresentar geometrias

diversas;• O GN na forma líquida apresenta densidade

energética de 72% em comparação com a da gasolina, enquanto que o comprimido apenas 26%;

DesafiosDesafios

• O sistema de GNA é cerca de 60% mais pesado que o GNC devido ao peso adicional do adsorvente;

• O processo de carga é exotérmico e se o calor de adsorção não for removido menos metano será adsorvido, diminuindo, assim, a autonomia reservatório ;

• O processo de carga deve ser realizado lentamente, pois quanto mais rápido for o processo de carga, maior será a perda da capacidade de adsorção;

• O processo de descarga é endontérmico o que causa uma queda na temperatura, o que, por sua vez, favorece a permanência de metano no interior do cilindro;

• A perda total, somando as perdas na carga e na descarga, pode chegar a 35%

MetodologiaMetodologia

Criar modelos de cilindros de armazenamento de GN;Gerar domínios sólidos representativos do adsorvente e das paredes do cilindro;Desenvolver modelo de meio poroso para o meio adsorvente;Criação de malhas numéricas características para os domínios;Estabelecimento das regiões para condições de contorno;Implementação do problema simplificado;Implementação do problema completo;Geração dos resultados;Comparação dos resultados com a literatura.

Espectativas Espectativas

Melhorar nossa compreensão dos efeitos térmicos que ocorrem durante a carga e a descarga de cilindros de GNA;

A partir dos resultados obtidos com a simulão, desenvolver meios para minimizar os efeitos nocivos;

Desenvolver cilindros mais eficientes do ponto de vista térmico.

AgradecimentosAgradecimentos