AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE UM MOTOR DE IGNIÇÃO POR COMPRESSÃO UTILIZANDO ÓLEO DIESEL E ÉSTER ETÍLICO DE ÓLEO DE GIRASSOL COMO COMBUSTÍVEL ¹

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1 AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE UM MOTOR DE IGNIÇÃO POR COMPRESSÃO UTILIZANDO ÓLEO DIESEL E ÉSTER ETÍLICO DE ÓLEO DE GIRASSOL COMO COMBUSTÍVEL ¹ José Valdemar Gonzalez Maziero ² Ila Maria Corrêa 3 Maurício Assumpção Trielli 4 José Augusto Bernardi 5 Marcos D Agostini 6 RESUMO Com o incentivo dado pelo governo federal à produção e utilização de biodiesel, torna-se oportuno verificar as potencialidades dos óleos vegetais como substitutivos do óleo diesel em motores por ignição por compressão. Neste trabalho objetivou-se avaliar o efeito do uso de éster etílico de óleo de girassol (EEOG) sobre o desempenho do motor. Os ensaios foram realizados em bancada dinamométrica de acordo com a norma NBR ISO Foi observada uma redução de 7,6 % na potência do motor e aumento de 9,8 % no consumo específico de combustível em relação ao óleo diesel. A utilização do EEOG como combustível mostrou-se viável, porém com perda no desempenho do motor. Palavras-chave: biodiesel, B100, motor diesel, desempenho do motor 1 INTRODUÇÃO Com a redução das reservas de petróleo e com o aumento dos níveis de poluição ambiental devido ao uso de seus derivados, houve uma retomada dos estudos de óleos vegetais como substitutivos do óleo diesel. O Brasil, graças às inúmeras opções de óleos vegetais (soja, mamona, girassol, palma, etc.) possíveis de serem utilizados na produção de biodiesel, tanto para abastecimento interno como externo, tem investido em pesquisas que demonstrem esta viabilidade. Experiências de outros países como Alemanha, França e Estados Unidos, por 1) Com apoio financeiro da FAPESP (Processo nº 02/ ) 2) Eng. Agrôn., Ms., Instituto Agronômico/CEA; maziero@iac.sp.gov.br 3) Eng. Agríc., Dra., Instituto Agronômico/CEA; imcorrea@iac.ps.gov.br 4) Eng. Mec., Dr. Instituto de Pesquisas Tecnológicas; trielli@ipt.br 5) Eng. Agrôn., Instituto Agronômico/CEA; bernardi@iac.sp.gov.br 6) Eng. Mec., MWM Motores Diesel; dagostini@mwm.com.br 729

2 exemplo, são promissoras ao uso do biodiesel puro ou misturado ao diesel. Testes de longa duração realizados por Peterson et al. (1999) mostraram que o motor quando alimentado com B100 (éster etílico de óleo de soja hidrogenada) desenvolveu menos potência que as misturas B50 e B25 enquanto que o consumo de combustível com B100 nem sempre foi maior do que o apresentado pelas misturas ao longo de 1000 horas de ensaio. A exemplo de outros países, estão sendo realizados no Brasil, análises de desempenho e de concentrações poluentes nos gases de escapamento de motores, por diversas instituições e empresas privadas. Segundo Pinto et al. (2001) a PETROBRÁS realizou testes com éster metílico e etílico de óleo de soja, que apresentaram resultados equivalentes entre si, correspondendo, entretanto, em relação ao diesel de referência, uma redução de potência de cerca de 4 %, um aumento de consumo específico de cerca de 10 % e uma redução no grau de enegrecimento (escala bosch) de 40 %. Além disso, ambos os ésteres geraram uma maior quantidade de depósitos. Lopes et al. (2005) realizaram experimentos com trator agrícola em campo utilizando misturas de biodiesel/diesel (B5, B15, B25, B50, B75 e B100), obtendo um aumento médio de 18% (em volume) no consumo de combustível com a operação do trator com B100. Considerando-se os diversos tipos de óleo vegetal produzidos no Brasil é importante que sejam conhecidos suas características físico químicas, seus efeitos nas emissões de gases de escapamento, bem como no desempenho do motor (potência e consumo). Apesar de estar autorizado pelo governo federal o uso de misturas B2, a validação do percentual máximo (B100) serve para referendar a ampliação do uso do biodiesel no país. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos causados pela substituição do óleo diesel por éster etílico de óleo de girassol (EEOG) como combustível em um motor de ignição por compressão, em ensaios de curta duração realizados em bancada dinamométrica, nos parâmetros de desempenho deste motor. 2 MATERIAL E MÉTODOS Ensaios comparativos de desempenho foram realizados em um motor MWM modelo 407TCA (92 kw a 3200 rpm) de injeção direta, utilizando óleo diesel metropolitano e biodiesel (éster etílico de óleo de girassol EEOG) como combustíveis. Os testes foram realizados de acordo com a norma NBR ISO 1585 (ABNT, 1996) no Laboratório de Motores do Instituto de Pesquisas Tecnológicas, que utiliza um sistema gravimétrico para determinação do consumo de combustível. Curvas de desempenho (potência versus rotação do motor; consumo específico de combustível versus rotação do motor) foram levantadas à plena carga, isto é, com o motor operando em débito máximo da bomba injetora. O motor foi ensaiado na sua 730

3 configuração original, sem qualquer alteração, visando assegurar que estivesse operando conforme recomendação do fabricante. Os resultados obtidos foram tratados estatisticamente, usando o teste t a dados pareados ao nível de significância de 5%. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO A figura 1 ilustra o comportamento do motor à plena carga em toda a faixa de rotação do ensaio (1000 a 4000 rpm) enquanto que no quadro 1, são apresentados os resultados médios do ensaio, nesta mesma faixa de rotação. Potência corrigida, kw Motor MWM 407TCA Rotação do motor, rpm Consumo específico, g/kw.h Motor MWM 407TCA Rotação do motor, rpm Diesel EEOG Diesel EEOG Figura 1 Curvas de desempenho do motor com óleo diesel e EEOG. Quadro 1 Resultados médios do desempenho a plena carga em toda a faixa de rotação do ensaio. Combustível Potência corrigida do motor Parâmetros Consumo específico de combustível Débito da bomba injetora kw g/kw.h mm³/inj. Diesel 69,5 (a) 255 (b) 69,5 (a) EEOG 64,2 (b) 280 (a) 69,0 (a) Diferença porcentual - 7,6 + 9,8-0,7 Nota: Médias identificadas pela mesma letra, nas colunas, não diferem estatisticamente pelo teste t - pareado, ao nível de 5 % de significância. Como pode ser observado no quadro 1, com a substituição do óleo diesel por EEOG, ocorreu uma redução média de 7,6 % na potência do motor e um aumento de 9,8 % no consumo de combustível. Reduções de 6,0% na potência do motor também foram encontradas por Silva et al. (2004) ao comparar o desempenho de biodiesel (B100) de óleo residual em motor diesel MWM 4TVA. Também, Hilbert et al. (2002) ao estudarem o desempenho de motores diesel 731

4 com óleos vegetais obtiveram reduções médias de 3,7% na potência máxima e aumento de 9,5% no consumo específico com o uso de biodiesel quando comparado ao diesel. Considerando que a diferença porcentual do débito da bomba injetora foi muito pequena (- 0,7 %) boa parte da perda do motor com EEOG pode ser atribuída ao menor poder calorífico do biodiesel em relação ao óleo diesel. Segundo CERBIO (2004) o poder calorífico do diesel está em torno de 45 MJ/kg enquanto o do biodiesel varia entre 39 a 42 MJ/kg. Cumpre observar que os maiores desvios foram verificados nas extremidades da faixa de rotação do ensaio, condições que não são utilizadas freqüentemente na operação normal do motor. Isso, entretanto não afetou a média das diferenças porcentuais relativas à faixa operacional (entre a rotação de torque máximo e a rotação de potência máxima), que no caso do motor em questão corresponde a 1400 rpm e 3200 rpm, respectivamente. Os desvios porcentuais obtidos nesta faixa foram os mesmos: redução de 7,6 % na potência e aumento de 9,8 % no consumo específico. 4 CONCLUSÃO Com o uso de éster etílico de óleo de girassol, em substituição ao óleo diesel, observou-se uma redução no desempenho do motor ensaiado que pode, fundamentalmente, ser atribuída à diferença entre os poderes caloríficos do EEOG e do óleo diesel. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR ISO 1585 Veículos rodoviários Código de ensaio de motores Potência líquida efetiva.. ABNT, Rio de Janeiro, 1996, 7p. CENTRO BRASILEIRO DE REFERÊNCIA EM BIODIESEL CERBIO. O Biodiesel, Ed. 003, Curitiba, 16/04/2004, p.2, Disponível em: < Ed_003.pdf>. Acesso em 16 jun HILBERT, J. A., TESOURO, M. O., AUCUNÁ, M. O., PINCU, M. S. Rendimiento comparativo de biodiesel y gasoil em tractores agrícolas. INTA, Buenos Aires, Disponível em < Acesso em 15 dez LOPES, A., FURLANI, C. E.A, SILVA, R. P. da, DABDOUB, M. Biodiesel - Força plena. Cultivar, Pelotas, mai., ano III, n. 41, p

5 PETERSON, L. C., THOMPSON, J. C., TABERSKI, J. S. One-thousand-hour engine durability test with HySEE and using a 5X-EMA test cycle. Transaction of the ASAE, Am. Soc. Of. Agric. Engin., v.42, n.1, p.23-30, PINTO, R. R. da, FACHETTI, A de M., PERIN, C. Caracterização do biodiesel para uso automotivo. In: SEMINÁRIO DE BIODIESEL, 1, AEA, São Paulo, 2001, 13 p. (Cópia avulsa). SILVA, F. M. da, LOPES, A., NETO, P.C., DABDOUB, M., SALVADOR, N., Silva, R.P.da Desempenho comparativo de motor de combustão alimentado com diesel, B50 e B100. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PLANTAS OLEAGINOSAS, ÓLEOS, GORDURAS E BIODIESEL, 2., 2004, Varginha. Anais eletrônicos..., Varginha, UFLA. Disponível em < Acesso em 15 jun