Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles
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Nuevos biocombustibles, motores más eficientes Tendências/impacto de biocombustibles
Prof. Dr. Antonio Moreira dos Santos
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola de Engenharia de São Carlos
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Fonte:
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FUNDAMENTOS RELATIVOS À COMBUSTÍVEIS E COMBUSTÃO EM MOTORES DE IGNIÇÃO POR CENTELHA
Principais características requeridas dos combustíveis para motores de ignição por centelha: - Elevada razão crítica de compressão. - Elevada temperatura de autoignição. - Elevada octanagem. - Elevada tonalidade térmica (densidade energética da mistura ar-combustível estequiométrica). Principais características requeridas dos combustíveis para motores de ignição por compressão: - Baixa razão crítica de compressão. - Baixa temperatura de autoignição. - Cetanagem acima 50. - Elevada tonalidade térmica (densidade energética da mistura ar-combustível estequiométrica).
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RAZÃO DE COMPRESSÃO CRÍTICA:
É a taxa de compressão na qual, sob condições de operações severas, o combustível apresenta detonação audível.
Condições do motor de teste da Razão Crítica de compressão:
-Rotação do motor: 600 rpm.
- Temperatura do ar de admissão: 176 oC.
Metano (GNV)
GLP (30% Butano + 70% Propano
Hidrocarboneto representativo da gasolina.
ESTRUTURA MOLECULAR x RAZÃO CRÍTICA DE
COMPRESSÃO
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Hidrocarboneto representativo da gasolina.
Hidrocarbonetos representativos do diesel.
Hidrocarboneto representativo do gás natural ou do biogás purificado.
ESTRUTURA MOLECULAR x TEMPERATURA DE
AUTOIGNIÇÃO
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Observação: O combustível de maior tonalidade térmica volumétrica dará a maior potência, quando se comparam motores de mesma cilindrada e mesma taxa de compressão, tendo-se otimizado a razão ar-combustível e ponto de ignição de cada um.
./68,3 mistl lkJTT
TONALIDADE TÉRMICA DOS COMBUSTÍVEIS PARA IGNIÇÃO POR CENTELHA
Energia contida em um litro de mistura ar-etanol estequiométrica
Tonalidade Térmica do Etanol:
Tonalidade Térmica da gasolina: ./31,3 mistl lkJTT
./25,3 mistl lkJTT Tonalidade Térmica do metano:
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Curvas de Desempenho:
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1000 RPM
TO
RQ
UE
[N
m]
0
20
40
60
80
PO
TÊ
NC
IA [
kW
]
Gasolina
Álcool .
POTÊNCIA DE UM MOTOR TOTAL FLEX
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COMBUSTÍVEIS COMERCIAIS NO BRASIL Regulamentados pela Agência Nacional do Petróleo - ANP
Para motores de Ignição por centelha: I – Gasolina A: É a produzida no País, a importada ou a formulada pelos agentes econômicos autorizados para cada caso, isenta de componentes oxigenados e que atenda ao Regulamento Técnico. Esta gasolina é fornecida apenas aos agentes distribuidores de combustíveis. II – Gasolina C: É aquela constituída de gasolina A e álcool etílico anidro combustível, nas proporções e especificações definidas pela legislação em vigor e que atenda ao Regulamento Técnico. Esta gasolina é preparada pelos agentes distribuidores e fornecida aos posto de combustíveis para venda à população.
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Para motores de Ignição por centelha: I - Álcool Etílico Anidro Combustível (AEAC) - é aquele produzido no País ou importado pelos agentes econômicos autorizados. O AEAC é utilizado em mistura com a gasolina A para formulação da gasolina C. Lei atual manda colorir de Amarelo para evitar a adição de água e a venda como AEHC. II - Álcool Etílico Hidratado Combustível (AEHC) - é aquele produzido no País ou importado por agentes econômicos autorizados. O AEHC é utilizado como combustível em motores de combustão interna de ignição por centelha.
COMBUSTÍVEIS COMERCIAIS NO BRASIL Regulamentados pela Agência Nacional do Petróleo - ANP
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Gasolina comum Tipo A: mínimo de ??? MON
mínimo de ??? IAD RESOLUÇÃO ANP Nº 57- DOU 21.10.2011
Gasolina comum Tipo C: mínimo de 82 MON
mínimo de 87 IAD RESOLUÇÃO ANP Nº 57- DOU 21.10.2011
Gasolina premium Tipo C: mínimo de 91 IAD RESOLUÇÃO ANP Nº 57- DOU 21.10.2011
Álcool Etílico Anidro Combustível (AEAC): 100
Álcool Etílico Hidratado Combustível (AEHC): 102 – 130 ROM
89 – 96 MON
Metano (principal componente do GNV): 110 MON
OCTANAGEM DOS COMBUSTÍVEIS BRASILEIROS PARA MOTORES DE IGNIÇÃO POR CENTELHA
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GASOLINA C
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ADEQUAÇÃO DOS VEÍCULOS IMPORTADOS PARA O MERCADO BRASILEIRO
São estratégia especificas de cada montadora, a maioria segue o seguinte: - Não há mudança alguma de hardware, se o veículo foi produzido em países que já usam misturas gasolina/etanol ou etanol puro. - Calibração da razão Ar-Combustível otimizada para Gasohol (gasolina C). - Calibração de transiente otimizada para dirigibilidade, partida e emissões. - Ajuste de calibração de OBD – On Board Diagnostics para atender legislação Brasileira. - Caso o veículo tenha sido produzido para uso exclusivo de gasolina, é necessário também mudanças em Hardware, tais como: pistões, anéis, sede de válvula e em alguns casos válvulas, tanque e bomba de combustível.
Obs: Os veículos flex não tem tido problema algum com as novas tecnologias agregadas aos motores (Comando de válvulas variável, coletor de admissão variável, injeção direta de combustível, stop and go e etc.).
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MOTOR DURATEC DIRECT 2.0L
INJEÇÃO DIRETA FLEX
Veículo: Ford Focus 2014
(Biocombustíveis e novas tecnologias)
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PROCONVE / Brasil – Programa de controle de emissões veiculares
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BIODIESEL NO BRASIL (motores de Ignição por compressão) PNPB - Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel
Lançado dezembro de 2004.
Objetivo: Introduzir o biodiesel na matriz energética brasileira, com enfoque na inclusão social e no desenvolvimento regional. Regularmente, o biodiesel é vendido misturado ao diesel de petróleo em mais de 30 mil postos de abastecimento espalhados pelo país. A produção de Biodiesel, no Brasil, saltou de 69 milhões de litros em 2006 para mais de 2,7 bilhões de litros em 2013. Esse resultado credencia o Brasil como um dos maiores mercado mundiais de biodiesel.
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Fonte:
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DIESEL DE CANA DE AÇUCAR FARNEZENO
A empresa Amyris, desenvolveu modificações genéticas em linhagens comerciais da levedura Saccharomyces cerevisiae, responsável por transformar o caldo de cana em etanol durante o processo de fermentação nas usinas. A transformação faz o microorganismo secretar uma substância chamada farneseno, em vez de etanol, que pode ser utilizado em qualquer motor diesel, principalmente em caminhões, ônibus e tratores. Fonte: Bioenergia; Marcos de Oliveira. http://revistapesquisa.fapesp.br/wp content/uploads/2008/11/90_911.pdf
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Property Units Method
ASTM
Sugarcane
Diesel S50 Diesel
Carbon % D5291 84,71 85,54
Hydrogen % D5291 15,31 14,46
Cetane Number D613 58,0 49
Lower Heating Value MJ kg-1 D240 43.91 -
High Heating Value MJ kg-1 D240 - 45,3
Mass Density Kg/m3 D4052 768,7 842,6
Kinematic Viscosity
40 °C cst D 445 2,30 2,73
Table 1: Propriedades físicas e químicas dos combustíveis Diesel S50 e Diesel de cana
FONTE: A Comprehensive Evaluation of Performance and Emissions from Sugar Cane Diesel in Medium Duty Engines Gian G. Marques and Lian S. Izquierdo MAN Latin America Guilherme N. Sanaiotti Amyris Brasil S.A.
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40
60
80
100
120
140
160
180
Ob
se
rve
d P
ow
er
(KW
)
300
380
460
540
620
700
780
860
940
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Speed (rpm)
Ov
se
rve
d T
orq
ue
(N
m)
S50 Diesel (100%)
S50 Diesel (80%) + Sugarcane Diesel (20%)
Sugarcane Diesel (100%)
CURVAS DE DESEMPENHO DE ACORDO COM NBR ISO 1585 MOTOR MAN D0834 LF05
FONTE: A Comprehensive Evaluation of Performance and Emissions from Sugar Cane Diesel in Medium Duty Engines Gian G. Marques and Lian S. Izquierdo MAN Latin America Guilherme N. Sanaiotti Amyris Brasil S.A.
![Page 23: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/23.jpg)
PRODUÇÃO DE AUTOMÓVEIS E VEÍCULOS COMERCIAIS LEVES NO BRASIL POR TIPO DE COMBUSTÍVEL DE 1987 À 2012 – Fonte: Anuário ANFAVEA 2013
![Page 24: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/24.jpg)
LICENCIAMENTO DE AUTOVEÍCULOS NOVOS NO BRASIL POR TIPO DE COMBUSTÍVEL DE 1990 À 2012
Fonte: Anuário ANFAVEA 2013
![Page 25: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/25.jpg)
AUTOMÓVEIS ANTIGOS CONVIVEM COM OS MODERNOS MOVIDOS PELOS COMBUSTÍVEIS REGULAMENTADOS PELA ANP
![Page 26: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/29.jpg)
OBRIGADO PELA ATENÇÃO
AGRADEÇO À FEDERAÇÃO NACIONAL DE BIOCOMBUSTÍBLES DE COLOMBIA PELO AMÁVEL CONVITE
![Page 30: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/30.jpg)
O óleo diesel B pode ser estocado, pelo prazo de até um mês. O combustível estocado por período superior, considerando suas condições de armazenagem, pode deteriorar-se, apresentando formação de material insolúvel. Os tanques de armazenagem devem estar limpos, secos e protegidos de luz e de temperaturas extremas. Busca-se com isso evitar a oxidação do combustível ou a incorporação de contaminantes. Deve-se evitar a exposição do óleo diesel B a substâncias incompatíveis, como certos tipos de elastômeros e metais, de forma a minimizar a incorporação de contaminantes ao combustível, buscando-se desta forma minimizar a sua degradação. O biodiesel e suas misturas com óleo diesel A poderão apresentar formação de sedimentos decorrentes de reações de oxidação, quando em contato com materiais à base de cobre, chumbo, titânio, zinco, aços revestidos, bronze e latões. Portanto, o uso desses metais deve ser evitado, tanto no transporte como no armazenamento do biodiesel e do óleo diesel B. O biodiesel e o óleo diesel B são compatíveis com aço carbono, aço inoxidável e alumínio.
CUIDADOS COM O BIODIESEL E COM AS MISTURAS DIESEL/BIODIESEL
![Page 31: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/31.jpg)
Após a lavagem de tanques, tubulações, bombas e filtros, o óleo diesel B deve ser circulado por todo o sistema, em volume adequado para carrear resíduos remanescentes. Em seguida, deve-se drenar todo esse volume de forma a preparar o tanque para o recebimento do produto. O biodiesel é capaz de dissolver resíduos de ferrugem e outras impurezas que se acumulam em tanques de armazenagem e transporte. Por ser baixo o teor de biodiesel no óleo diesel B, essa característica é limitada. Assim, os filtros devem ser verificados periodicamente para prevenir obstruções. A presença de ar nos tanques de armazenagem pode favorecer a oxidação do combustível. Portanto, como medida preventiva é importante manter os tanques no limite máximo permitido, reduzindo assim a quantidade de ar em contato com o combustível. É muito importante garantir a contínua renovação do conteúdo dos tanques de estocagem para reduzir a presença de combustível envelhecido. Deve ser feita semanalmente a drenagem de produto remanescente no fundo do tanque de armazenagem, para a retirada de água, material microbiológico ou outras impurezas.
CUIDADOS COM O BIODIESEL E COM AS MISTURAS DIESEL/BIODIESEL
![Page 32: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/32.jpg)
O setor de biodiesel tem pleiteado junto ao Governo Federal o aumento da mistura do produto no diesel. Atualmente, o combustível utilizado em veículos automotores de grande porte tem que ter obrigatoriamente 5% de biodiesel (o que é chamado de B5). Para os empresários do setor, a mistura poderia chegar a 7% (B7) até o final deste ano. O impulso inicial do PNPB estimulou empresários a investir, mas a expectativa de crescimento não foi atendida. “De 63 fábricas autorizadas pela ANP, apenas 43 participaram do último leilão (realizado em abril deste ano). Foram oferecidos mais de 1 milhão de metros cúbicos e a compra não chegou nem a 500 mil. Temos capacidade ociosa entre 55 a 60%”, conta o diretor-superintendente da Associação dos Produtores de Biodiesel do Brasil (APROBIO), Julio Minelli. Fonte: http://www.sul21.com.br/jornal/destaques/setor-de-biodiesel-quer-aumento-de-adicao-obrigatoria-do-produto-no-diesel/ Data:4/jun/2013
BIODIESEL NO BRASIL PNPB - Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel
Lançado dezembro de 2004.
![Page 33: Antonio Moreira Nuevos Biocombustibles](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042608/55cf9695550346d0338c7a95/html5/thumbnails/33.jpg)
Outros elos da cadeia, como os comerciantes de combustíveis, são contra o aumento da mistura, alegando principalmente problemas de logística e decorrente aumento no preço do diesel. As reivindicações do setor de biodiesel, por outro lado, previam que o país chegasse aos 20% de diesel em 2020, mas estas metas ambiciosas já foram deixadas de lado. “Sabemos que haveria uma necessidade de adequação de toda a cadeia, mas o mercado está pronto para pelo menos B7. Os 20% até 2020 eram uma projeção anterior. Achamos que deve ficar um pouco mais para a frente”, explica Minelli, que acrescenta que a capacidade dos produtores atualmente já seria para até 12%. Fonte: http://www.sul21.com.br/jornal/destaques/setor-de-biodiesel-quer-aumento-de-adicao-obrigatoria-do-produto-no-diesel/ Data:4/jun/2013
BIODIESEL NO BRASIL PNPB - Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel
Lançado dezembro de 2004.