Avaliação de emissões e desempenho de grupo motogerador com misturas diesel/biodiesel

Abstract

Resumo: Nas últimas duas décadas, o governo brasileiro tem implementado medidas que incentivam a produção e o consumo de combustíveis sustentáveis, provenientes de vegetais oleaginosas, óleos residuais, e/ou microalgas, adquirindo no final do processo de produção o biodiesel. A partir disso, entender qual será o comportamento de um motogerador, com estes novos combustíveis em mistura com o diesel é de extrema importância, para que possa se identificar os impactos gerados no equipamento e no ambiente. Este presente trabalho tem como objetivo analisar o rendimento, emissões e demais propriedades de um motor. O grupo motogerador a diesel utilizado foi o modelo 12W, da Maquigeral, com a capacidade de 44kW, o motor a diesel instalado é um MWM D229/4, de aspiração natural, e está acoplado ao gerador WEG GTA 201 AIHV. Para caracterizar o equipamento, foi utilizado primeiramente o combustível B11 (diesel de petróleo adicionado 11% de biodiesel), proveniente do posto gasolina. Em seguida, utilizou-se mais 4 misturas de diesel e biodiesel, previamente preparadas em laboratório, com as seguintes proporções de biodiesel 25%, 50%, 75% e 100% de biodiesel (B25, B50, B70 e B100). Foram aplicadas potência de saída (cargas de energia) de 5kW, 14kW e 24kW, a velocidade de rotação constante de 1800 rpm, através do consumo de energia no NPDEAS, ligando por exemplo: lâmpadas, computadores, compressores e outros equipamentos instalados no laboratório. Os seguintes parâmetros foram medidos experimentalmente: temperatura ambiente, temperatura de exaustão, variação da massa de combustível emissões e dados de rendimento e potência. A partir destes valores foi possível determinar o consumo de combustível, eficiência mecânica, consumo específico de combustível, eficiência de 1ª lei, eficiência de Carnot e eficiência de 2ª lei, além do percentual de emissão de CO2 e quantidade de poluentes gerados de CO, NO, NO2 e NOX, em ppm. O B11 foi a mistura com menor consumo. O B25 obteve a maior eficiência de 1ª lei em cargas pequenas, e o B50 na carga maior. Para a eficiência de 2ª lei, só foi possível analisar a menor carga, onde o B11 mostrou o melhor desempenho. Para as emissões, o B25 foi a blenda que menos gerou CO, NO, NO2 e NOx, e o B50 que percentualmente gerou menos CO2. Destaca-se como sugestão mais importante para trabalhos futuros, a necessidade de aperfeiçoar a medição da temperatura dos gases de exaustão, para que os resultados de eficiência de Carnot e a eficiência de 2ª lei sejam o mais condizentes possível com a realidade.

Abstract: In the last two decades, the Brazilian government has implemented measures that encourage the production and consumption of sustainable fuels, from oleaginous vegetables, residual oils, and/or microalgae, acquiring biodiesel at the end of the production process. From this, understanding what the behavior of a motor generator will be, from these new fuels mixed with diesel is extremely important, so it is possible to identify the impacts generated on the equipment and on the environment. This present work aims to analyze the efficiency, emissions, and other properties of an engine. The diesel generator set used was the 12W model, by Maquigeral, with a capacity of 44kW, the diesel engine installed is a MWM D229/4, with natural aspiration, and is coupled to the WEG GTA 201 AIHV generator. To characterize the equipment, firstly was used the B11 (petroleum diesel with 11% biodiesel), from the gas station. Then, another 4 mixtures, previously prepared in the laboratory, of diesel and biodiesel were used with the following proportions of biodiesel 25%, 50%, 75% and 100% biodiesel (B25, B50, B70 and B100). Output power (energy loads) of 5kW, 14kW and 24kW were applied, by constant speed of 1800 rpm, through the energy consumption in the NPDEAS, connecting for example: lamps, computers, compressors, and other mechanical equipment installed in the laboratory. The following parameters were experimentally measured: ambient temperature, exhaust temperature, fuel mass variation, emissions and, efficiency and power data. From the data generated, it was possible to determine fuel consumption, mechanical efficiency, 1st law efficiency, Carnot efficiency and 2nd law efficiency, percentage of CO2 emission and pollutants generated from CO, NO, NO2 and NOX in ppm. B11 was the mixture with the best consumption. The B25 achieved better 1st law efficiency in lower loads, and B50 in the high load. For 2nd law efficiency, it was only possible to analyze the smallest load, where the B11 performed better. For emissions, B25 was the blend that generated the least CO, NO, NO2 and NOx, and B50, which in percentage generated the least CO2. The most important suggestion for future work is the need to improve the measurement of the temperature of exhaust gases, so that the results of Carnot efficiency and 2nd law efficiency are as consistent as possible with reality.