Simulação computacional dos efeitos térmicos do ciclo de carga-descarga em cilindros de GNA Graduando: Orientador: Alano Wedney Cecílio da Fonseca Prof. João Alves Lima Introdução 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. Objetivos Simular com o auxílio de alguns softwares (CFX, ANSYS e ICEM) os efeitos térmicos no ciclo de carga e descarga de cilindros de Gás Natural Adsorvido e desenvolver meios para amenizar os efeitos nocivos aos procedimentos de carga e descarga. Adsorção 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 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 GNA Motivação • 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%; Desafios • 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% Metodologia 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 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. Agradecimentos