PROBIC-FAPERGS
ESTUDO DO DESEMPENHO DE UM MOTOR DIESEL OPERANDO EM MODO
BICOMBUSTÍVEL LÍQUIDO-GÁS
Projeto Motor III – Laboratório de Motores, UCS
Henrique Bracht Maino, Giovanni Acordi Costa, Carlos Roberto Altafini
Palavras-chave: Motor de combustão interna; ignição por compressão; óleo diesel; modo bicombustível; gás natural veicular.
O gás natural veicular (GNV), hoje já usado em motores de
combustão interna ignição por centelha (MCI-ICE), pode também
substituir o óleo diesel (OD) em operações de motores de combustão
interna ignição por compressão (MCI-ICO). O GNV tem se destacado
como uma alternativa ecologicamente mais correta e com uma boa
relação custo benefício, principalmente em veículos automotivos que
acumulam bastante quilometragem em pouco tempo.
Objetivos
Investigar o desempenho termomecânico e emissivo de um MCI-ICO
em um dinamômetro elétrico na operação em modo bicombustível
OD - GNV.
Para as substituições de OD por GNV nas proporções de 25%
(GNV25), 50% (GNV50) e 75% (GNV75).
Rendimento Térmico
40,00
Rendimento Térmico (%)
Introdução
38,00
36,00
OD100
34,00
GNV25
32,00
GNV50
30,00
GNV75
28,00
1000
1500
Metodologia
Tabela 1 – Motor em estudo
Marca
MWM - Sprint
Cilindrada (V)
4,2 L
Nº Cilindros
6
Torque
425 N.m a 2000 RPM
Potência
123 kW a 3400 RPM
Consumo especifico
213 g/kW.h a 2000
RPM
Tabela 2 - Freio Dinamométrico
Marca
Telma
Modelo
AF 50 – 90
Refrigeração
Ar
Capacidade - Célula
200 kg
de carga
2500
3000
Rotação (RPM)
3500
4000
O rendimento térmico diminui com a substituição de OD por GNV,
devido a dificuldade de se realizar uma queima completa do gás nas
operações em modo bicombustível. Foi estimado um aumento de 5%
na carga de GNV no modo GNV25, de 10% para o modo GNV50 e de
20% para o modo GNV75.
Os maiores rendimentos ocorrem em torno de 2000 RPM, sendo o
maior para OD100 de 38,6 %.
Produção de CO2
100,00
90,00
80,00
kg de CO2/h
Neste trabalho foi possível apenas prever o funcionamento do motor,
com base nos parâmetros de desempenho fornecidos pelo fabricante
e através de orientações obtidas de outros trabalhos. O motor
analisado está acoplado a um freio dinamométrico do tipo indutivo
(vide foto), que possui sensores para medição de torque, de rotação,
de consumo de combustível e de temperaturas. As tabelas 1 e 2
apresentam as características do motor e do freio.
2000
Bancada dinamométrica
70,00
60,00
OD100
50,00
GNV25
40,00
GNV50
GNV75
30,00
20,00
1000
1500
2000
2500
3000
Rotação (RPM)
3500
4000
A produção de dióxido de carbono apresenta menores valores para
as misturas GNV50 e GNV75. O gás natural por produzir menos CO2
na sua combustão do que o óleo diesel, a taxa de produção de CO2
diminui com o aumento do % de substituição.
Produção de SO2
600,00
g de SO2/h
500,00
Fonte: Autores (2014)
As principais propriedades dos combustíveis utilizados são:
• OD: densidade a 20 °C de 0,855 g/cm³; Poder Calorífico
Superior/Inferior de 43800 kJ/kg e 41500 kJ/kg; cetanagem de 45.
• GNV: %Vol. de CH4 de 89,4%; densidade a 20 °C de 0,72391
kg/m³; Poder Calorífico Superior/Inferior de 38469 kJ/m³ e 34758
kJ/m³.
Resultados e Discussão
Os gráficos demonstram o desempenho do motor funcionando em
diferentes condições. A partir de dados fornecidos pelo fabricante,
operando somente com diesel (OD100), foram gerados previsões
para o funcionamento no modo bicombustível.
400,00
OD100
300,00
GNV25
200,00
GNV50
100,00
GNV75
0,00
1000
1500
2000
2500
3000
Rotação (RPM)
3500
4000
O dióxido de enxofre é relacionado diretamente com o consumo de
diesel, devido o enxofre estar presente em sua composição. Assim
com o aumento da substituição do OD, forma-se menos SO2.
Referências
SULGÁS, 2015. Companhia de Gás do Estado do Rio Grande do Sul. Gás Natural. Disponível em <http://www.sulgas.rs.gov.br>.
Acessado em: 30 de julho de 2015.
KAGUE, E. A. Estudo Experimental da Combustão Diesel - Gás em Motores de Combustão Interna. 2010; Dissertação (Mestrado
em Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba.
MISRA, R.D.; MUTTHY, M.S. Straight vegetable oil susage in a compression ignition engine – A review. Renewableand sustainable
energy reviews, v. 14, p. 3005-3013, 2010.
BERTUOL, V. Análise da combustão de um motor a diesel operando nos modos mono e bi-combustível. 2014. TCC –
Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul.