ANÁLISE COMPARATIVA DA UTILIZAÇÃO DE DIESEL … · 180 da vinci, curitiba, v. 5, n. 1, p. 179-195, 2008 anÁlise comparativa da utilizaÇÃo de diesel e biodiesel no funcionamento

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ANÁLISE COMPARATIVA DA UTILIZAÇÃO DE DIESEL E BIODIESEL NO FUNCIONAMENTO DE UM

GRUPO GERADOR

ANDRÉ LUÍS PUQUEVICZEgresso – Engenharia Mecânica – Universidade Positivo/UP

[email protected]

BERNARD DYCKEgresso – Engenharia Mecânica – Universidade Positivo/UP

[email protected]

GIOVANA DE FÁTIMA MENEGOTTOProfessora – Engenharia Mecânica – Universidade Positivo/UP

[email protected]

LEONARDO MENEGHINI PIRESEgresso – Engenharia Mecânica – Universidade Positivo/UP

[email protected]

da Vinci, Curitiba, v. 5, n. 1, p. 179-195, 2008180

ANÁLISE COMPARATIVA DA UTILIZAÇÃO DE DIESEL E BIODIESEL NO FUNCIONAMENTO DE UM GRUPO GERADOR

RESUMO

Essetrabalhoapresentaumaanálisecomparativadofuncionamentodeumgrupo-gerador,utilizando-sedieselfóssilebiodieseletílicodesojacomocombustível.Paraelaboraçãodesteestudo,foramrealizadosensaiospráticos,osquaisvisavamavaliaroconsumoespe-cífico de combustível, energia específica e rendimento do gerador quando abastecido com diferentesmisturasdedieselebiodiesel.Ogrupo-geradorutilizadonessetrabalhofoiomodeloBD2500CFE,damarcaBranco,compotênciamáximade2kVA.Asanálisesdefunciona-mentodogeradorforamrealizadascomduasfaixasdecargaresistivaparaoscombustíveisdieselmineralpuroebiodieselpuro,eparaastaxasdemisturasdebiodieselde2%,5%,10%,20%e50%.Osresultadosobtidosforamanalisados,observando-seummaiorconsumodecombustíveleummaiorrendimento,comaumentodataxadebiodiesel.Avariaçãodacargaelétricaaplicadaaogrupo-geradormostrou-serelevante,sendonotadoquequandoutilizadoaplenacarga,seufuncionamentoémaisviável. Palavras-chave:Biodiesel, gerador, rendimento, consumo específico.

ABSTRACT

Thisstudyshowsacomparativeanalysisfromtheoperationof adieselgenerator,when filled with petroleum diesel fuel and soybean oil ethyl biodiesel fuel. For this study practical tests were done trying to evaluate brake specific energy consumption, specific ener-gy and generator’s efficiency when filled with different diesel and biodiesel mixtures. The dieselgeneratorusedonthisstudywasaBD2500CFE,madebyBranco,withmaximumelectricalpowerof 2kVA.Generatoroperationswheredoneusingtwodistinctelectricalresistiveloadfordieselandbiodiesel,andmixturescontainingbiodieselratesof 2%,5%,10%,20%and50%.Theobtainedresultswhereanalyzed,andahigherfuelconsumptionand a better total system efficiency could be observed as biodiesel percentage on the mixture raised.Avariationontheelectricalresistiveloadprovedtobeveryrelevant,andwhenusedonfullload,itsoperationismoreviable. Keywords: Biodiesel, generator, efficiency, brake specific energy consumption.

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ANDRÉ LUÍS PUQUEVICZ, BERNARD DYCK, GIOVANA DE FÁTIMA MENEGOTTO E LEONARDO MENEGHINI PIRES


ANDRÉ LUÍS PUQUEVICZ / BERNARD DYCK / GIOVANA DE FÁTIMA MENEGOTTO / LEONARDO MENEGHINI PIRES

1 INTRODUÇÃO

Aatualpreocupaçãocomumaeminentecriseenergética,causadaprincipalmentepelareduçãodaproduçãodepetróleo,quedeverásercincovezesmenorqueaatualaté2050,gerouaumentonaprocurapor fontesalternativasdecombustíveis, comgrandedestaqueparaoscombustíveisrenováveis(biocombustíveis),comooálcooleobiodiesel,evemsendotratadamundialmentecomgrandeimportância. OBrasilapresenta-secomograndepotênciaprodutivadebiocombustíveisdevidoprincipalmenteasuavastaextensãoterritorialcultivável.Visandoummaioraproveitamentoterritorial,em2003foicriadooProgramaNacionaldeProduçãoeUsodoBiodiesel (PNPB).Esseprogramaobjetivacriarempregosemelhorararendadefamíliaspobres,possibilitandomaiorintegraçãoentreasregiõesdopaís(PORTALDOBIODIESEL,2007). Em vista de algumas dificuldades da utilização de óleo vegetal diretamente em mo-tores,comoaltaviscosidade,baixavolatilidadeecaráterpoliinsaturado,o biodieselsurgecomgrandepotencialdesubstituirodieselfóssil.SegundoFerrari(2005),obiodiesel pode ser defi-nidocomoummonoálquilésterdeácidosgraxos,derivadodefontesrenováveis,eégeradoa partir de processos de refino de óleos, tanto de origem vegetal quanto animal (MILLETT, 2003). Dentre os processos de refino existentes, a transesterificação é a mais utilizada de-vido a sua simplicidade e ao seu produto final possuir características muito próximas ao diesel(FERRARI,2005). A transesterificação nos óleos consiste em uma reação química na qual os triglice-rídeosexistentesnoóleotransformam-seemmoléculasmenoresdeéstereseácidosgraxos(FERRARI,2005),sendoqueasúnicasmatérias-primasnecessáriaspararealizaroprocessosãooóleovegetalougorduraanimal,álcoolecatalisador. Obiodieseltambémapresentavantagensnoquesitoambiental,reduzindoaemissãodepoluentes,comoodióxidodecarbonoeoenxofre.Obiodieseléumcombustívelbiodegra-dávelenãotóxico,facilitandoassimseumanuseio(COSTA;ROSSI,1999). Usualmente,ataxadamisturadebiodieseledieselérepresentadapelaletra“B”segui-da de um número, onde “B” é utilizada para identificar que essa é uma mistura de biodieseleonúmerorepresentaaporcentagemdebiodieselcontidanamistura.Porexemplo,umcom-bustível identificado por B2 possui 2% de biodiesele98%dedieselcomum. Em2005foicriadaalein.º11097quetinhacomoprincipaisobjetivossubsidiaroPNPBetornarobiodieseleconomicamenteviável.Paraisso,essaleitornouobrigatóriaa



adiçãode2%debiodieselatodoóleodieselcomercializadoemterritórionacionalapartirdejaneirode2008, edeterminouqueessa taxaaumentegradativamenteao longodosanos,devendoatingir5%até2013(BRASIL,2005). Devidoàobrigatoriedadedaadiçãodebiodieselaodieselcomercializadoemtodoopaís,torna-senecessáriooestudodosefeitosdestebiocombustívelemmotoresdeciclo diesel.Atualmente,váriosestudosaesserespeitovêmsendorealizadosemmotoresutilizadosporveículoslevesepesados,porémexistempoucasanálisessobreosefeitosqueestaadiçãopodecausaremmotoresestacionários,comogeradorescompactos. Oobjetivodesteestudofoideterminarpossíveisvariaçõesqueautilizaçãodebiodie-selpodecausarnodesempenhodeumgrupogerador.Paraisso,foramrealizadasanálisesdeconsumodecombustíveledaenergiageradaporumgrupogeradordeciclodieselabastecidocomdiferentestaxasdamisturadedieselebiodiesel(B0,B2,B5,B10,B20,B50eB100)quandoaplicadascargaselétricasresistivasdepotênciamáximasde900We1800W.

2 DESENVOLVIMENTO2.1 Determinação do Local de Realização dos Ensaios

O localderealizaçãodosensaiosfoideterminadocomoobjetivodediminuirainfluência de fontes de erro. Dessa forma, foi estabelecido como local para a realização dos ensaios o Laboratório de Motores, localizado no bloco de Engenharia Mecânica na Univer-sidadePositivo(Curitiba-PR).Asalaescolhida,alémdepossuirsistemadeexaustãoparaosgases de escape, é dotada de um sistema de insulflamento de ar.

2.2 Metodologia de Ensaio

Paraarealizaçãodosensaios, foi realizada amedi-çãodotemponecessárioparao gerador consumir 500 mLde combustível existente emumreservatóriodecombustí-velgraduado. Para o consumo daenergia elétrica gerada pelogrupo gerador, foi utilizadauma carga resistiva formadaporumconjuntode18 lâm-padasde100Wcada,asquaispodiam consumir uma potência média máxima de 1800 W. Com a finalidade de possibilitar maior precisão dos resultados, foi definido que os ensaios seriam realizados utilizando cargas resistivasde9ede18lâmpadas.Paracadataxa,foramrealizadostrêsensaioscom9lâmpadasetrêsensaioscom18lâmpadasdecargaelétricaconsumida,totalizandoassimquarentaedoisensaios. Na figura 1 é mostrado um desenho esquemático da sala utilizada para os ensaios.

Figura1–Desenhoesquemáticodasaladeensaios.



Amediçãodovolumedecombustívelfoirealizadapormeiodeumreservatórioemformademangueiragraduadaquepossibilitavaumacompanhamentovisualdoconsumo. ParaasmediçõesdecorrenteelétricaAC,foiutilizadoummultímetrodigital,ligadoemsériejuntoaoquadrodelâmpadas.UmalicateamperímetrodigitalrealizouamediçãodatensãoelétricaACgeradapelogrupogerador.Oposicionamentodoalicatefoifeitonaentra-dadoquadrodelâmpadas. Amediçãodastemperaturasdosensaiosfoifeitacomoauxíliodeumtermômetrodigitalcompactocomtermopar,alocadopróximoaogrupogerador. Paraasmediçõesdetempo,foiutilizadoumcronômetro.Acadaensaio,ocronôme-troerainiciadonomomentoemqueocombustívelultrapassavaalinhasuperiordamanguei-ra,linhados500mL,esuaparadasedavanalinhainferiordemarcadapor0mL. Adeterminaçãodapotênciaelétricaativaconsumidapelacargafoicalculadautili-zandoarelaçãoentretensãoecorrenteelétrica.Comooensaiofoirealizadoutilizandoapenascargasresistivas,ofatordepotênciautilizadoeraiguala1. AstaxasdebiodieselensaiadasforamoB0,B2,B5,B10,B20,B50eB100.

2.3 Materiais e Equipamentos

Abaixo segue uma explicação de como estes equipamentos foram utilizados nosensaios,comasprincipaiscaracterísticasdecadaumdeles.

2.3.1 Grupo-gerador

Foiutilizadoumgrupo-geradordamarcaBranco,modeloBD-2500CFEquepossuiummotoradieselmonocilíndricodequatrotemposeinjeçãodireta,refrigeradoaar,com211cilindradasepotênciamecânicanominalde4,2HPa3600rpm,capazdegerarumapotênciaelétricanominalde2kVA.Porserumequipamentonovo,ogerador foiprecondicionadoduranteumperíododevintehorasparapromoveraotimizaçãogeométricadosparescinemá-ticos com movimento relativo, tempo definido pelo fabricante para a primeira troca de óleo.

2.3.2 Quadro de Lâmpadas

Ascargasresistivasforamlâmpadasincandescentesde100Wcada.Paraaalocaçãodessaslâmpadas,foimontadoumquadrodemadeira,combocaisdecerâmicaparaaslâmpa-das, fiação de cobre e duas chaves seletoras. Foram utilizadas dezoito lâmpadas para 100% de cargaenovelâmpadaspara50%decarga.Adiferenciaçãodessascargasfoifeitapelaschavesseletoras.

2.3.3 Diesel e Biodiesel

OdieselutilizadonosensaiosfoiadquiridoemumpostodecombustíveldeCuritibaeestavadeacordocomascaracterísticasparaodieselmetropolitanoexigidaspelaAgênciaNacionaldoPetróleo(ANP)noregulamentotécnicon.º15/2006(ANP,2007).Jáobiodiesel utilizadofoidoadopeloInstitutodeTecnologiadoParaná—Tecpar—eéprovenientedoprocesso de transesterificação de óleo de soja e etanol.



Asmisturasdedieselebiodiesel foramrealizadas todasdeumaúnicavez,visandoevitarpossíveisalteraçõesentreasmisturasdecombustíveis.ForamfeitosquatrolitrosdecadamisturaeessesforamentãoarmazenadosemgarrafasPETdedoislitros,asquaisforamguardadasemlocalfrescoeprotegidasdaaçãodosraiosdesol.Asmisturasforamrealizadascomoauxíliodeumaprovetagraduadade500mL.

2.3.4 Alicate Amperímetro Digital

EsseequipamentoteveafunçãodemediratensãoelétricaACgeradapeloalterna-dor e as medições foram realizadas de forma visual. O aparelho utilizado era da marca Mini-pa e em todas as medições realizadas, a escala utilizada foi 0 a 200 V. Com esta configuração, o equipamento possui uma incerteza de ± (1,2% da leitura + 5 dígitos). Para a verificação do alicate amperímetro, foi utilizada uma faixa de medição de 114 a 120 V. O erro verificado paraesseinstrumentonestefaixademediçãofoide0,3V.Esseequipamentofoiconectadoemparaleloàcargadocircuito(lâmpadas).

2.3.5 Multímetro Digital

Um multímetro Minipa modelo Et-2042 foi utilizado para medir de forma contínua acorrenteACgeradapeloalternadordogrupogerador.Paraautilizaçãodesseequipamento,optou-sepelafaixade0a20A.Comisso,aprecisãodoequipamentoéde±(3%daleitura+ 10 dígitos), com uma resolução de 10 mA. A verificação desse instrumento, feita no LAC-TEC(Curitiba-PR),foirealizadaparaduasfaixasdemedição,de7a8Aede14a15A.Oerro verificado para ambas as faixas foi de 0,27 A, isto é, o instrumento indica 0,27 unidades demedidaamaisdoqueamedidadopadrão,consideradacomoreal.

2.3.6 Reservatório de Combustível

Paraumamelhorvisualizaçãodaquantidadedecombustívelconsumida,optou-sepelousodeumamangueiraquepossuíamarcaçõesqueindicavamovolumedecombustívelconsumido.Duasmarcaçõesindicavamoinícioeotérminodoensaio.Ovolumeentreestasduasmarcaçõeserade500mL.Acada50mLexistiammarcaçõesnamangueiraquepossi-bilitavamamediçãodosvaloresdetensãoecorrenteemintervalosiguais.

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Paraumamelhorcomparaçãodasmisturasdecombustível,foicalculadaamédiaeodesviopadrãodosparâmetrosobtidosnosensaios.Apartirdosvaloresmedidos,foramrealizadas análises de consumo específico do combustível e do rendimento obtidos nos en-saiosrealizados. Osresultadosobtidostambémforamanalisadosestatisticamente.Essaanálisefoirealizadapormeiodeumdosmétodosdashipóteses,chamadodetestetparamédias,queconsistenacomparaçãodevaloresdeumamesmafontededados.



Devidoàvariaçãodacargaresistivadosensaios,9e18lâmpadas,ogrupogeradorapresentouumcomportamentodiferenciado.Poressemotivo,cadaensaiofoianalisadose-paradamente.

3.1 Propriedades Físicas das Misturas

Osensaiosforamrealizadosutilizandobiodiesel etílicodesojaeosvaloresdesuaspropriedadesfísicasestãorepresentadosnatabela1.

Tabela1–Propriedadesfísicasdoscombustíveis.

3.2 Valores Obtidos Durante os Ensaios

3.2.1Ensaioscom18Lâmpadas

Amédiadosvaloresmedidosparaotempo,temperatura,tensão,corrente,potênciaeenergiaelétrica,comseusrespectivosdesviospadrõesparaoensaiocom18lâmpadas,estárepresentadanastabelas2,3e4. Demaneirageral,ogeradorapresentoucomportamentonormalparaquasetodasasmisturas.Apenasosensaiosrealizadoscombiodieselpuro(B100)apresentaramfalhasdefuncionamentodogerador,alémdegranderuído.Duranteessesensaios,ogeradorfuncio-navademaneirainconstante.Emintervalosdetemponãoconstantes,omotorapresentavacomportamentodiferenciado,inconstanteegerandotensõesecorrenteselétricasmenoresdoqueemseufuncionamentonormalparaaquelamisturadecombustível.Nessemomento,erainjetadaumagrandequantidadedecombustível,visívelpelafumaçapretaquesaiapeloescape,oqueestabilizavaofuncionamentodogeradorpormaisumperíododetempo. Essafalhaocorriaprincipalmentedevidoàdiferençaentreaviscosidadedodiesel edobiodiesel.Ogeradorutilizaumabombadeengrenagensparapressurizarocombustívelqueseráinjetadonacâmaradecombustãoeessabombaestádimensionadaparafuncionarcomdieseldepetróleo.Comoobiodieselpossuiumaviscosidadeaproximadamente76%maiorqueodiesel (BUENO, 2006), a bomba não consegue trabalhar em seu regime correto, e fica impossibilitadadeinjetaraquantidadecorretadecombustível.Omotorentãofalha,eaoperceberquehouvereduçãonarotação,abombainjetoraaumentaaquantidadedecom-bustível injetado. O motor recupera-se e fica estabilizado por um período, até que o ciclo se repita.



Outrofatoobservadoduranteosensaiosfoioforteodordaqueimadebiodiesel.Namedidaemqueopercentualdebiodieselacrescianamistura,oodordaqueimado biodiesel,muitosimilaraocozimentodefrituras,aumentavatambém.Estefenômenojápodiasersen-tidocomaadiçãodepequenasquantidadesdebiodiesel.

Tabela2–Valoresparaotempoetemperaturacom18lâmpadas.

Tabela3–Valoresparaatensãoecorrenteelétricacom18lâmpadas.

Tabela4–Valoresparaapotênciaeenergiaelétricacom18lâmpadas.

3.2.2EnsaioscomnoveLâmpadas

Nastabelas5e6,mostra-seamédiadosvaloresmedidosparaotempo,tempe-ratura,tensãoecorrente,comseusrespectivosdesviospadrõesparaosensaioscomnovelâmpadas.



Tabela5–Valoresparaotempoetemperaturacomnovelâmpadas.

Tabela6–Valoresparaatensãoecorrenteelétricacomnovelâmpadas.

Tambémforamcalculadososvaloresdapotênciaelétricaeenergiaelétricaparaacargadenovelâmpadas(tabela7).

Tabela7–Valoresparaapotênciaeenergiaelétricascomnovelâmpadas.

Assimcomohaviaocorridonosensaioscom18lâmpadas,nosensaioscomnovelâmpadas a utilização de B100 causou problemas no funcionamento do gerador. Devidoàaltaviscosidadedobiodiesel, suautilizaçãopuracausouproblemasnofuncionamentodabomba e, por consequência, dificuldade na injeção do combustível, o que fazia o motor “en-gasgar”.Comoacargaresistivaeramenordoquenosensaiosrealizadoscom18lâmpadas,abomba funcionava com menor vazão, o que dificultou mais ainda a injeção do combustível. Comautilizaçãodobiodiesel puro, o gerador teve seu funcionamento dificultado, devido à dificuldade de injeção, e as médias de tensão elétrica, corrente elétrica e tempo fo-ramrealizadascomapenasduasmedições,poisaterceiramediçãofoiabortadaparaevitardanosmaioresaogerador. Asoutrasmediçõesocorreramdemaneiranormalenãoapresentaramproblemasdefuncionamento.



3.3 Consumo Específico de Combustível

As análises de consumo de combustível foram realizadas utilizando o consumoespecífico de cada mistura. O consumo específico de combustível, ao contrário do consumo horário,éarazãoentreamassadecombustívelconsumidapelapotênciamédiadissipadadurante um determinado período de tempo. Em outras palavras, o consumo específico de combustível indicaqual amassade combustível necessáriaparadissipar umaunidadedeenergia.


Uma comparação gráfica dos valores calculados para as misturas e para o biodiesel puroquandocomparadasaosvaloresdedieselpuro(B0)paraoensaiocom18lâmpadasestárepresentada no gráfico 1.

Gráfico 1 – Comparação do consumo específico de combustível com o B0 com 18 lâmpadas.

Pode-se verificar que apenas a mistura B2 apresentou pequena melhora no consu-mo,reduzindo-oem0,25%.EssamelhorapodetersidocausadapelamelhorlubricidadedoB2quandocomparadoaodieselmetropolitano.SegundoaNational Biodiesel Board(2007),aadiçãodeapenas2%debiodieselaodieselcom500ppm,igualaodieselmetropolitanocomer-cializadonoBrasil,melhoroualubricidadedocombustível,reduzindoodesgasteem47%. As demais misturas apresentaram aumento do consumo específico. Os dois aumen-tos mais significativos ocorreram nas misturas B50 (5,04%) e B100 (11,45%). Esseaumentofoiocasionadoporqueobiodiesel possui menor poder calorífico infe-rior(PCI)quandocomparadoaodiesel puro. O poder calorífico representa a quantidade de energiatérmicaquepodeserliberadapordeterminadaquantidadedemassa(CAETANOetal., 2004). Isso significa que, para liberar a mesma quantidade de energia liberada pelo diesel,obiodiesel necessita de maior quantidade de massa, aumentando o consumo específico do combustível.




Um comparativo entre os valores de consumo específico em relação ao B0 dos ensaios com nove lâmpadas está representado no gráfico 2.

Gráfico 2 – Comparação do consumo específico em relação ao B0 com nove lâmpadas.

Assim como ocorreu nos ensaios com 18 lâmpadas, ao analisar-se o gráfico de comparaçãocomoB0,misturascommaisde35%debiodiesel,aproximadamente,apresenta-ramaumentonoconsumo,devidoprincipalmenteaomenorPCIdobiodiesel.Nosensaios,oconsumoregistradocomdieselpurofoiiguala472,8g/(kW.h)enquantooconsumoquandoutilizadoB100foide526,9g/(kW.h). Nasoutrasmisturascommenosde35%debiodiesel,aocontráriodoqueocorreuanteriormente,houvereduçãonoconsumo,obtendoosmenoresvalorescomoB5,ondeumareduçãode1,87%foiobservada,ecomoB10,comvalores1,72%menores.Apósumaanálisemaisdetalhada,percebeu-sequeestareduçãoocorreudevidoaumamaiordiferençadetemperaturadosensaioscomasmisturasdeB5eB10edoensaiocomB0. Apartirdasanálisesrealizadas,acredita-sequeoaumentodatemperaturaduranteosensaiostenhacausadoreduçãonapotênciageradaeporconsequênciatenhareduzidooconsumo específico de combustível. Esse efeito da temperatura sobre o consumo específico ocorreuatéomomentoemqueadiferençaentreosPCIsdoscombustíveiserapequena.ÀmedidaqueoPCIdiminuía,anecessidadedeinjetarmaiscombustívelparaconseguirgeraramesmapotênciaaumentava,econsequentementeaumentavaoconsumo. Esse efeito da temperatura sobre o consumo específico não foi sentido no ensaio com18lâmpadasporqueeleapresentoumaioresvariaçõesdetemperatura,nãoapenasentreasmisturas,mastambémentrecadaumdostrêsensaiosrealizadoscomcadaumadasmis-turas.Tambémseacreditaqueanecessidadedegerarmaiorpotênciatenhafeitoogeradorfuncionarsemprepróximodeseulimitemáximodefuncionamento,oquenãopossibilitavaainjeçãodemenoresquantidadesdecombustível,poisexigiasemprequeasmisturasdispo-nibilizassemseusmaioresvaloresdeenergia.

3.4 Rendimento do Sistema

Orendimentodosistemaéarazãoentreaquantidadedeenergiaqueosistemageroupelaquantidadedeenergiadisponível.Pormeiodorendimentoépossíveldeterminar



qualdasmisturasapresentoumaioraproveitamentodaenergiaquímicaqueocombustíveldispunha.AquantidadedeenergiadisponívelécalculadalevandoemconsideraçãooPCIdecadaumadasmisturas,poisoPCIapresentaquantaenergiacertaquantidadedecombustívelpodeliberar. Osensaiosderendimentousualmenteindicamorendimentodomotor,conhecidoporrendimentotérmico.Porém,comonesseensaioforammedidosapenasosvaloresdepo-tênciaelétrica,ecomoorendimentodoalternadornãoéconhecido,orendimentocalculadoseráorendimentototaldosistema


Osvaloresdorendimentoparaosensaioscom18lâmpadasestãorepresentadospelo gráfico 3.

Gráfico 3 – Rendimento do sistema com 18 lâmpadas.

Analisandoorendimentodosistema,épossívelperceberqueaadiçãodebiodiesel aodiesel,oumesmaautilizaçãodobiodieselpurocausoumelhoranorendimento,apresentandoosmelhoresresultadoscomB100. ResultadossimilaresforamencontradosporRabelo(2001),queensaiouummotorsimilaraoutilizadonesseensaioemumdinamômetrocomoobjetivodetestarmisturasdedieselebiodieseldeóleousadoemfrituras.SegundoRabelo,omaiorrendimentodosistema,quandoabastecidocommisturasdediesel ebiodiesel,ousimplesmentecombiodieselpuro,podetersidocausadopelapresençademaiorquantidadedeátomosdeoxigênio,oqueteriacau-sadoqueimamais completado combustível e consequentementemelhor rendimento. Apresençademaiorquantidadedeoxigênioédevidoàpresençademoléculasdeoxigênionacomposiçãodobiodiesel,oquenãoocorrecomodieselderivadodopetróleo. Apesardisso,maioresestudosarespeitodessecomportamentodevemserrealiza-dosparacomprovarorealmotivodoaumentodapotência,porémacredita-sequevariaçõescomootipodebiodieselutilizado,ouvariaçõescomootamanhodomotoretipodeinjeçãopossaminterferirnamaneiracomoacombustãodocombustívelocorreeassiminterferirnorendimento final do sistema.




Noensaiocomnovelâmpadas,orendimentoaumentounamedidaemqueoper-centualdebiodiesel na mistura aumentava, como pode ser visualizado no gráfico 4. Acredita-seque issoocorradevidoàpresençademaiorquantidadedeoxigênio,poisobiodieselpossuiesseelementoemsuacomposição. Comparandoosrendimentosdosensaioscom18lâmpadase9lâmpadas,épossívelnotarquemenorquantidadedelâmpadasgeroumenorrendimento,apresentandoumaredu-çãode5,2%comB0.Issoécausadopelomenorrendimentodoalternadorquandomenorescargasresistivassãoaplicadas.Oalternadorpossuiseumaiorrendimentopróximodasuacargamáxima,nestecasode2kVA.Aoutilizarogeradorcomcargasinferiores,ogeradoroperacomfolgaeseurendimentoéprejudicado.

Gráfico 4 – Rendimento do sistema com nove lâmpadas.

3.5 Teste t para Médias

Otestetparamédiaséutilizadoparadeterminarsedoisvaloresdistintosperten-cem ou não a uma mesma população. Dessa maneira, podem-se analisar os valores e afirmar, estatisticamente, se eles são diferentes ou iguais (CAMPION, 1980). Osvaloresapresentadoseanalisadosanteriormentenãosãonecessariamentedife-rentes entre si. A hipótese de estas médias serem iguais ou diferentes foi verificada para um nível de confiança de 95%.

3.5.1 Consumo Específico de Combustível

Os resultados das análises do teste t para médias do consumo específico de com-bustível(CEC)paraosensaioscom18lâmpadassãoapresentadosnatabela8.

Tabela8–TestetparavaloresdeCECcom18lâmpadas.



Deacordocomotestet,autilizaçãodemisturascomaté20%debiodieselnãoalteraodesempenhodogeradorquandofuncionandosobcargaplenacomrelaçãoaoconsumoespecífico. Com base nisso, os valores do CEC podem ser representados pelo gráfico 5.

Gráfico 5 – Consumo específico para ensaios com 18 lâmpadas.

Asanálisesdotestetparaosensaioscom9lâmpadasencontram-senatabela9.

Tabela9–TestetparavaloresdeCECcomnovelâmpadas.

Desconsiderando os valores iguais ao B0, as representações gráficas do consumo específico estão demonstradas no gráfico 6.

Gráfico 6 – Consumo específico para ensaios com 9 lâmpadas.

3.5.2RendimentodoSistema

Aanálisedorendimentototaldosistemapelotestetparaosensaioscom18lâmpadasestárepresentadanatabela10. Pela tabela 10 é possível visualizar que o rendimento das misturas com até50%debiodieselpodemserconsideradasiguaisaorendimentododieselpuro.Apenasautilizaçãodebiodiesel puro apresentou variações significativas de desempenho.



Tabela10–Testetpararendimentodosistemacom18lâmpadas.

Aanálisedorendimento totaldosistemapelo teste tparaosensaioscomnovelâmpadasestárepresentadanatabela11.

Tabela11–Testetpararendimentodosistemacomnovelâmpadas.

Observando-se a tabela 11, percebe-se que os valores do rendimento permane-ceramiguais,deacordocomotestedashipóteses, independentedamisturautilizadanosensaios. Dessa maneira, não é possível afirmar, estatisticamente, que houve melhora ou piora norendimentoquandofoiacrescidaaquantidadedebiodieselnamistura.

4 CONCLUSÕES

Combasenosensaiosrealizados,pode-seconcluirqueavariaçãodacargaresistivacausouumavariaçãonocomportamentodomotoredosistemamotorgeradorcomoumtodo. Quandoacargaresistivautilizadaerade18 lâmpadas,houveacréscimonocon-sumo específico e decréscimo na energia específica de acordo com a quantidade de biodie-selexistentenamistura,excetonautilizaçãodamisturaB2,ondeumareduçãodesprezível(aproximadamente0,25%)foinotada.Jáorendimentoapresentoumelhoresresultadoscomoaumentodaproporçãodebiodieselnamistura.OsmelhoresvaloresderendimentoforamencontradosquandoocombustívelB100foiutilizadonogerador(18,37%).Acredita-sequeomaiorrendimentoquandoB100foiutilizadodeve-seàmaiorquantidadedeoxigênioexis-tenteduranteacombustão. Jáosensaioscomnovelâmpadasapresentarammaioresvariaçõesnosresultadosencontradosporpossuíremmaioresdiferençasdetemperaturaentreosensaiosrealizados.As misturas B5 e B10 apresentaram os melhores valores de consumo específico e energia específica, mas esses valores sofreram forte influência das temperaturas durante os ensaios, queeramaproximadamente15%e17%maiores,respectivamente,queastemperaturasre-gistradasduranteosensaioscomB0.NovamenteamisturaB2apresentoubonsresultados,



causadospormaiorlubricidadedocombustívelquandocomparadoaodieselpuro.Orendi-mentonovamentemelhoroucomoacréscimodebiodieselàmistura,atingindoosmelhoresresultadoscomB100. Apesardeapresentaremosmelhoresrendimentos,autilizaçãodoB100nosensaiosapresentou diversos problemas de funcionamento, causados pela dificuldade de injeção do biodiesel,quepossuiviscosidade76%maiorqueodieselderivadodopetróleo. A análise dos ensaios pelo teste t para médias mostrou que, estatisticamente, oacréscimodeaté20%debiodieselnamisturanãocausougrandesvariaçõesnofuncionamentodogeradorquandoumacargade18lâmpadasfoiutilizada. Jáaanálisedosensaioscomnovelâmpadaspelotestetparamédiasapresentouva-riaçãoquandoabastecidoscomB10eB100.AsvariaçõesapresentadaspelautilizaçãodeB10sãoresultadasdegrandevariaçãodetemperaturaocorridaduranteosensaios.Jáautilizaçãodebiodiesel puro (B100) apresentou maior consumo específico e menor energia específica devidoaummenorPCIdobiodieselquandocomparadoaodieselpuro. Orendimentodosistemanãoapresentougrandesvariaçõesepodeserconsideradoigualparaqualquermisturautilizada.



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ANÁLISE COMPARATIVA DA UTILIZAÇÃO DE DIESEL … · 180 da vinci, curitiba, v. 5, n. 1, p. 179-195, 2008 anÁlise comparativa da utilizaÇÃo de diesel e biodiesel no funcionamento