UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS TECNOLÓGICAS ENGENHARIA AGRÍCOLA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS TECNOLÓGICAS ENGENHARIA AGRÍCOLA USO DO ÓLEO VEGETAL EM DIFERENTES TEMPERATURAS EM UM MOTOR ESTACIONÁRIO DE CICLO DIESEL Daniel Max Leonídio ANÁPOLIS-GO 2011 iii

DANIEL MAX LEONÍDIO USO DO ÓLEO VEGETAL EM DIFERENTES TEMPERATURAS EM UM MOTOR ESTACIONÁRIO DE CICLO DIESEL Monografia apresentada à Universidade Estadual de Goiás - UnUCET, para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Agrícola. Área de concentração: Mecanização Agrícola. Orientador: Prof. D.Sc. Elton Fialho dos Reis ANÁPOLIS GO 2011 iv

DANIEL MAX LEONÍDIO USO DO ÓLEO VEGETAL EM DIFERENTES TEMPERATURAS EM UM MOTOR ESTACIONÁRIO DE CICLO DIESEL Monografia apresentada á Universidade Estadual de Goiás - UnUCET, como requisito para obtenção do título de Bacharel em ENGENHARIA AGRÍCOLA. Área de concentração: Mecanização agrícola. v

Dedico este trabalho a todos àqueles que acreditaram no meu esforço e em minha dedicação para realização desta conquista. À minha família, especialmente aos meus pais, Vantuir Antônio da Silva, Maria do Carmo Dias da Silva. Aos meus irmãos e a minha namorada, Álvaro, Rafael e Viviane, pelo amor e carinho. vi

AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus por me dar forças, saúde, determinação e me guiar por todos meus passos nesta caminhada de conquistas e realizações; Ao professor Elton Fialho dos Reis pela orientação, auxilio e disponibilidade durante o curso; Ao professor Fábio Souza Gomes pela disponibilidade, atenção e auxilio na elaboração deste trabalho. Ao professor, Josué Gomes Delmond pelo auxílio e ajuda nos momentos em que tive dificuldades e pela expressiva dedicação ao curso de Engenharia Agrícola, e também aos demais professores do curso de Engenharia Agrícola, pelo apoio e sugestões sempre bem vindas no decorrer dos estudos; À minha namorada Viviane Aparecida Alves de Oliveira, que foi companheira, apoiou e deu forças nos momentos mais difíceis; Aos colegas, João Maurício, Evandro Maranhão, Gustavo, Neyber, Rafael Batista, Rodney, que de diferentes maneiras contribuíram com o desenvolvimento deste; Em especial ao doutorando João Paulo Cunha, pela atenção e grande colaboração no desenvolvimento deste e de outros projetos. Aos servidores técnicos Waldeir Costa e Silva e Higor Natã pelas idéias e ajuda indispensável na construção deste projeto; Ao aluno Luis Henrique pela grande ajuda na realização das análises de laboratório; Agradeço a todos os amigos da graduação pela amizade, pela convivência e coleguismo. vii

O fato de que óleos vegetais possam ser utilizados com facilidade parece ser insignificante para os dias de hoje, mas estes óleos podem talvez se tornar importantes no futuro, da mesma forma como são importantes hoje os óleos minerais e os produtos do alcatrão. Alguns anos atrás, os últimos não estavam muito mais desenvolvidos do que os óleos vegetais nos dias de hoje e, mesmo assim, atingiram a importância que lhes é hoje conferida. Ninguém pode prever a importância que estes óleos terão para o desenvolvimento das colônias. De qualquer forma, eles permitiram demonstrar que a energia dos motores poderá ser produzida com o calor do Sol, que sempre estará disponível para fins agrícolas, mesmo quando todos os nossos estoques de combustíveis sólidos e líquidos estiverem exauridos. Rudolf Diesel (1858 1913) viii

SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... x LISTA DE TABELAS... xi RESUMO... xii 1 INTRODUÇÃO... 13 2 REVISÃO DE LITERATURA... 14 2.1. MOTOR CICLO DIESEL... 14 2.2. USO DE ÓLEOS VEGETAIS EM MOTORES DIESEL... 14 2.3. ÓLEO VEGETAL... 15 2.4. ÓLEO VEGETAL NO BRASIL... 18 2.5. ENSAIOS PARA AVALIAÇÃO E DETERMINAÇÃO DA EMISSÃO DE POLUENTES... 19 2.6. CONSUMO DE ÓLEO VEGETAL... 20 2.7. AQUECIMENTODO ÓLEO VEGETAL PURO... 21 3 MATERIAL E MÉTODOS... 23 3.1. DELINEAMENTO EXPERIMENTAL... 23 3.2. COMBUSTÍVEIS UTILIZADOS... 23 3.2.1 Propriedades físico-químicas do óleo vegetal utilizado... 23 3.3. SISTEMA DE AQUECIMENTO DOS COMBUSTÍVEIS UTILIZADOS... 25 3.4. CONJUNTO MOTOGERADOR... 25 3.5. AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL... 27 3.6. AVALIAÇÃO DA EMISSÃO DE GASES... 25 3.7. ANÁLISE ESTATÍSTICA... 26 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO... 27 4.1. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO ÓLEO VEGETAL... 27 4.2. CONSUMO E EMISSÃO DE GASES EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA E CARGA... 28 4.3. EMISSÕES DE GASES... 29 4.3.1 Temperatura de Injeção... 29 4.3.2 Carga de demanda do gerador... 31 4.4. CONSUMO HORÁRIO DE COMBUSTÍVEL... 33 5 CONCLUSÃO... 36 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 37 ix

LISTA DE FIGURAS FIGURA 01 Óleo de soja utilizado.... 20 FIGURA 02 Balança utilizada no ensaio de determinação da massa específica do óleo.... 21 FIGURA 03 Viscosímetro digital com chapa aquecedora e béquer utilizado no ensaio.... 21 FIGURA 04 Chapa aquecedora com béquer e termômetro... 22 FIGURA 05 Motogerador de ciclo diesel modelo BD-2500 CF... 23 FIGURA 06 Plataforma utilizada para simulação das cargas... 23 FIGURA 07 (a) Sistema de alimentação; (b) Sistema de ligação da mangueira de alimentação do combustível e retorno..... 24 FIGURA 08 Motogerador, cronômetro e bureta com delimitações pré estabelecidas de 10 ml a 40 ml... 25 FIGURA 09 Monitor ambiental de combustão e emissão de gases utilizado no ensaio... 26 FIGURA 10 Sensor acoplado ao sistema de exaustão do gerador para medição dos gases residuais... 26 FIGURA 11 Viscosidade cinemática do óleo de soja, em função da faixa de temperatura analisada.... 27 FIGURA 12 Emissão dos gases em função das diferentes temperaturas de injeção do óleo vegetal... 30 FIGURA 13 Emissão dos gases em função das diferentes cargas demandada pelo motor... 32 FIGURA 14 Consumo horário de combustível em função da carga demandada e temperatura de injeção do óleo vegetal... 34 x

LISTA DE TABELAS TABELA 1 Viscosidades de alguns óleos vegetais em função da temperatura.... 14 TABELA 2 Equação de ajuste e coeficiente de determinação dos dados experimentais de viscosidade em função da faixa de temperatura analisada... 28 TABELA 3 Resumo da análise de variância das variáveis expresso pelo quadrado médio: emissão de oxigênio (O2), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO) e consumo de combustível... 29 TABELA 4 Equações de ajuste dos dados experimentais de emissões de O 2, CO 2, NOx, SO 2 e CO em função da faixa de temperatura analisada.... 31 TABELA 5 Equações de ajuste dos dados experimentais de emissões de O 2, CO 2, NOx, SO 2 e CO em função da carga demandada ao sistema.... 33 TABELA 6 Média do consumo em litros por hora (l/h) do óleo vegetal, em função das diferentes demandas de carga para a faixa de temperatura analisada... 33 TABELA 7 Equação de ajuste e coeficiente de determinação dos dados experimentais de consumo em função da faixa de temperatura analisada e demanda de carga utilizada... 34 xi

RESUMO Os principais poluentes emitidos para a atmosfera são provenientes do processo de combustão incompleta e completa dos motores. A forma in natura do óleo vegetal pode ser uma alternativa viável, desde que seja melhorado o sistema de injeção do combustível ou utilizando-se misturas com óleo diesel. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de óleo vegetal em diferentes temperaturas e cargas em um motor estacionário de ciclo diesel. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado no esquema fatorial 5x5, onde foi utilizado 5 temperaturas do óleo de soja (Temperatura Ambiente (25ºC), 60ºC, 90ºC, 120ºC, 150ºC), com 5 cargas aplicadas pelo gerador (0, 500, 1000, 1500, 2000 watts), com três repetições. O experimento foi desenvolvido na Universidade Estadual de Goiás, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, na área externa do laboratório de Protótipos de Máquinas de Engenharia Agrícola, em Anápolis, Goiás, onde foram determinadas as emissões de oxigênio (O2), dióxido de carbono (CO 2 ), óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SO 2 ), monóxido de carbono (CO), como também o consumo horário do conjunto motogerador. Os resultados obtidos mostraram que: com o aumento da temperatura do óleo houve uma redução da viscosidade; para o intervalo de dados analisados, o aumento na temperatura de injeção proporcionou um aumento nas emissões de O 2 e uma redução nas emissões de CO, CO 2, NOx e SO 2 ; Os menores índices de SO 2 e NOx foram encontrados aos 90,16ºC e 111,66ºC, respectivamente; Com o aumento da carga demandada do motogerador as emissões de SO 2 e NOx foram elevadas e de CO foram reduzidas; Os maiores índices de NOx foram encontrados com uma demanda de 1082 Watts e os menores índices de CO foram encontrados com uma demanda de 1196,81 Watts; O aumento da carga demandada e a elevação da temperatura proporcionaram um aumento no consumo horário; O maior nível de consumo foi com demanda de 2000 Watts, a uma temperatura de 120ºC. Palavras chaves: aquecimento do óleo, consumo combustível, gases poluentes, grupo gerador. xii

1 INTRODUÇÃO Com o constante crescimento da frota de veículos a preocupação com a qualidade doar aumentou, uma vez que, o grande vilão da poluição atmosférica resulta da queima incompleta dos combustíveis dos veículos automotores e que são responsáveis pela emissão de monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2), óxido de nitrogênio (NOx), entre outros. O uso comercial do óleo vegetal em motores diesel é recente, entretanto, Rudolf Diesel, inventor do motor diesel, já sugeria a alimentação de motores diesel com o óleo de amendoim in natura. Em toda história, os estudos sobre o uso do óleo vegetal, por diversas vezes, foram interrompidos devido à grande variação do custo do petróleo, que atingia altos preços e depois se reduziam. Os preços recordes do barril de petróleo segundo dados da Agência Nacional de Petróleo (ANP, 2011) acima de U$145,00 (julho de 2008), em queda nos últimos meses, o barril está sendo negociado a U$ 107,90 (ANP, 2011) e a necessidade do uso de tecnologia ambientalmente mais adequada incentivaram o desenvolvimento de novas tecnologias para a utilização do óleo vegetal nos motores diesel. Os principais poluentes emitidos para a atmosfera são provenientes do processo de combustão incompleta e completa dos motores. A forma in natura do óleo vegetal pode ser uma alternativa viável, desde que sejam aplicadas técnicas adequadas para melhorar a injeção do combustível ou utilizando-se misturas com óleo diesel em proporções que deverão ser estudadas (INOUE, 2008). As técnicas frequentemente utilizadas para alimentar um motor diesel com óleo vegetal em nível de até 100% são o aquecimento e a alternância de combustível. O aquecimento pode ser feito por meio de sistemas instalados nos reservatórios, utilizando como fonte de calor a resistência elétrica, cujo sistema é comercializado em alguns países da Europa, ou utilizando os fluidos do sistema de arrefecimento e dos gases de escape (INOUE, 2008). Machado (2003), utilizando um motor MWM modelo 229, com injeção direta e de quatro tempos, verificou que a viscosidade elevada do óleo de palma resultou em atomização pobre, depósitos de carbono, obstrução de linhas de combustível e dificuldades na partida em temperaturas baixas. Porém, quando aquecido a 100 C, apresentou viscosidade mais baixa, melhor combustão, tendo sido verificada menor formação de depósitos. Este trabalho teve como objetivo avaliar o uso de óleo vegetal em diferentes temperaturas e cargas em um motor estacionário de ciclo diesel. 13

2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1. MOTOR CICLO DIESEL Ainda sendo um universitário, Rudolf Diesel, tinha o sonho de construir um motor que aproveitasse toda energia produzida pelo combustível. Depois de desenvolver vários projetos e adquirir experiência com eles, Diesel patenteou suaidéia em 22 de fevereiro de 1893. O motor foi oficialmente apresentado ao mercado em 1898, com 10 cvde potência. Rapidamente, o motor ficou conhecido e começou a ser fabricado em toda a Alemanha, tendo as primeiras aplicações sido feitas em empresas geradoras de energia. Uma das primeiras empresas a produzir motores diesel foi a Benz e Cia (CARVALHO, 2000). Historicamente o uso dos óleos vegetais foi superado pelo uso de óleo diesel derivado do petróleo, seja por fatores técnicos ou econômicos. A partir das sucessivas crises e aumento no preço do petróleo, principalmente pela instabilidade das grandes regiões produtoras, como também, as crescentes preocupações ambientais começaram a ser discutidas a substituição dos combustíveis derivados de petróleo, renovando o interesse de muitos países na utilização de combustíveis alternativos (CRUZ et al., 2006). 2.2. USO DE ÓLEOS VEGETAIS EM MOTORES DIESEL Desde os primórdios do motor diesel já é discutida a utilização de óleos vegetais como combustível, onde o próprio Rudolph Diesel utilizou óleo de amendoim para a demonstração na exposição em Paris em 1900 (ALTIN et al., 2001). A alta viscosidade do combustível pode afetar o funcionamento das bombas injetoras de combustível. O grande obstáculo ao uso de óleos vegetais como combustível é sua alta viscosidade (MEHER et al., 2006). Assim a redução da viscosidade é uma das maneiras para a redução dos acúmulos nas paredes do cilindro como também, para a melhora do desempenho do bico injetor. Um combustível bem atomizado, completamente queimado proporciona um melhor rendimento térmico e mecânico, e não reduz o desempenho ou danifica qualquer peça do motor. Segundo Msipa et al. (1983) a atomização do combustível para a formação do jato combustível é o problema chave no que se refere a utilização de óleos vegetais, visto que é um fenômeno que influencia o próprio processo de combustão. 14

O ponto de névoa, que corresponde à temperatura de cristalização do óleo, é uma das propriedades que desfavorece a utilização de óleos vegetais in natura em motores ciclo diesel, principalmente quando o motor é acionado em condições de baixas temperaturas. De acordo com Costa Neto et al. (2000), todos os óleos vegetais que já tiveram seu uso em motores diesel investigados apresentam ponto de névoa superior ao óleo diesel convencional, sendo necessária a utilização do pré-aquecimento para evitar os efeitos da solidificação parcial dos óleos. Os óleos combustíveis derivados do petróleo são mais estáveis à temperatura de destilação, mesmo quando ocorre um excesso de oxigênio no meio. Ao contrário dos óleos vegetais que devido a sua composição química já sofrem reações de oxidação mesmo na temperatura ambiente. O aquecimento dos óleos vegetais a temperaturas próximas a 250ºC promove a decomposição térmica cujo resultado é a formação de polímeros que fazem com que os níveis de fumaça aumentem, a viscosidade do óleo lubrificante diminua como também a potência pela queima incompleta de alguns compostos. Esse comportamento, segundo Costa Neto et al., (2000), não é verificado em compostos metanilisados ou etanolisados (biodiesel). Observa-se que o óleo vegetal in natura é bem diferente do biodiesel, que deve atender à especificação estabelecida pela Resolução ANP n 7/2008. Segundo Hassett e Hasan (1982) a redução da viscosidade através da formação de um novo produto, ou seja, um éster metílico será uma solução para alguns dos problemas em motores quando óleos vegetais são usados no lugar de diesel combustível. Através da reação de transesterificação possibilitou-se a obtenção de biodiesel e consequentemente com a retirada da glicerina, possibilitando assim a solução desses problemas (CRUZ et al., 2006). 2.3. ÓLEO VEGETAL A utilização de óleos vegetais em substituição ao óleo diesel tem sido satisfatória, sendo as formas mais usuais o biodiesel na forma de óleo vegetal in natura (bruta, refinada e degomada) e mais recentemente na forma de Hbio (Petrobrás, 2007). Para a Petrobrás (2007), o Hbio é produzido por um sistema que usa matérias-primas de origem vegetal ou animal e por hidrorefino o refino com a utilização do hidrogênio que produz óleo diesel. O processo acontece dentro de um catalisador que fica em movimento ininterrupto e os óleos de origem vegetal são adicionados ao diesel tradicional, sendo todo o 15

conjunto bombardeado por moléculas de hidrogênio. A hidrogenação diminui a concentração de partículas poluentes como o enxofre, e aumenta as que contribuem para a eficiência do produto como a parafina, que melhora a qualidade da ignição dos veículos. A utilização de óleos vegetais "in natura" pode ser viável na forma pura, tomando-se alguns cuidados e realizando algumas adaptações no motor com o intuito de melhorar a injeção do combustível, ou em mistura com óleo diesel em proporções que deverão ser estudadas (INOUE, 2008). Para a utilização de óleos vegetais crus, a elevada viscosidade é o fator limitante, sendo que, para reduzi-la, BÜTTNER (1994) sugere o pré-aquecimento do combustível. Para tal, podese utilizar o aquecimento elétrico, trocadores de calor óleo combustível/óleo lubrificante, o fluido de arrefecimento do motor ou os gases de escapamento. Também ISHII e TAKEUCHI (1987) indicam que, para a operação de motores diesel com óleos vegetais puros ou misturados ao diesel, estes devem ter a viscosidade reduzida, pois a mesma afeta a qualidade da formação de mistura ar/ combustível. A viscosidade é a resistência interna de um fluido ao movimento de uma camada em relação à outra, e considera o Índice de Viscosidade (IV) como uma forma de expressar esta variação da viscosidade resultante da mudança de temperatura. Assim, um óleo de alto IV apresenta menor variação na viscosidade com a alteração da temperatura (BARGUER et al., 1966). Moraes (1980) informa que a Viscosidade do Óleo Bruto de Soja é de 34 cst a 37,8ºC, e Machado (2003) apresentou a variação de viscosidades de alguns óleos vegetais em função do aquecimento (Tabela 1). 16

TABELA 1 Viscosidades de alguns óleos vegetais em função da temperatura. Temperatura (ºC) Viscosidade (CST) Amendoim Algodão Girassol Colza Soja 20 81,0 64,9 71,8 71,8 61,5 22 71,7 60,0 60,0 61,0 58,6 30 58,7 44,0 55,0 47,6 44,6 37,8 42,3 38,5 42,0 37,0 35,0 40 42 38,0 39,5 35,0 34,0 50 31,3 28,8 31,0 25,7 24,6 60 23,0 22,5 23,5 22,3 19,0 70 18,0 16,5 17,5 15,7 13,7 80 11,5 10,0 14,0 11,0 9,7 100 8,2 8,4 9,0 10,4 6,0 Fonte: Machado (2003). Na utilização do óleo vegetal, devem-se verificar fatores relacionados ao combustível e ao motor. As características do combustível de maior interesse para o bom funcionamento do motor são: poder calorífico, viscosidade e número de cetano (INOUE, 2008). Em artigo técnico da revista Elo (2008) com o tema Qualidade do óleo diesel no Brasil, o poder calorífico significa poder ou energia calorífica que um combustível é capaz de desenvolver durante sua combustão e se expressa por uma unidade chamada caloria, que é a quantidade de calor necessária para elevar de 1ºC a quantidade de um grama de água. Combustíveis com poder calorífero inferior ao especificado comprometem o rendimento dos motores, fazendo com que os mesmos operem com potências aquém das anunciadas pelos fabricantes. Em outro artigo da Revista Elo (2008) com o tema O diesel e o Motor Caterpillar, a viscosidade é definida como a medida de resistência do líquido ao fluxo. Para os motores Caterpillar é recomendada a viscosidade ente 1,4 a 20 centistoke na entrada da bomba injetora. Quando utilizado em padrões inaceitáveis pode causar o desgaste do trem de engrenagens, eixo 17

de cames e tuchos do conjunto de bombas injetoras, assim como, problemas para injeção e dificuldade na partida. 2.4. ÓLEO VEGETAL NO BRASIL O Brasil apresenta vantagens em relação aos países do primeiro mundo, tendo em vista as grandes áreas agricultáveis, as diversas espécies que podem ser cultivadas ou exploradas de forma sustentável, além das características climáticas que privilegiam o país. Em termos de área, o Brasil explora menos de um terço de sua área agricultável, o que constitui a maior fronteira para expansão agrícola do mundo. O potencial é de cerca de 150 milhões de hectares, sendo 90 milhões referentes às novas fronteiras, e os outros 60 referentes às terras de pastagens que podem ser convertidas em exploração agrícola em curto prazo (IICA, 2007). O Brasil é um exemplo mundial no uso de biomassa para geração de energia por conta da experiência com a implantação do Programa Nacional do Álcool (Proálcool) pelo decreto 76.593 em dezembro de 1975. Também a discussão sobre a utilização de óleos vegetais para a produção de biodiesel no Brasil vem de longo tempo. Em 1980 foi desenvolvida a primeira patente brasileira de biodiesel, o probiodiesel, na cidade de Fortaleza/Ceará, a partir de diversos óleos vegetais. O consumo nacional de diesel brasileiro é de 37 bilhões de litros ao ano sendo que, do total, 6 bilhões de litros são adquiridos no exterior. Com relação ao consumo interno, 85% são destinados ao transporte e 14% para a atividade agrícola e 1% para outras finalidades. O programa nacional de biodiesel torna-se uma alternativa para todo setor dos produtores de oleaginosas e, ademais, está solidificando grandes questões sociais (por meio do programa de agricultura familiar e o programa de reforma agrária). Apesar de que o biodiesel mostra uma produção interna ainda incipiente, trata-se de uma fonte de energia da biomassa com grande potencial de expansão nos próximos anos (CNA, 2008). A utilização do óleo vegetal na forma bruta poderá ter vantagens sociais, ambientais e econômicas. A fim de atender à produção de óleos vegetais, muitas culturas poderão ser utilizadas de acordo com as condições regionais, destacando-se aquelas que já são exploradas comercialmente, como amendoim, soja, milho, dendê, girassol e canola, e outras de caráter 18

regional como mamona, pequi, buriti, inajá, carnaúba, pinhão-manso, entre outras (INOUE, 2008). Portas e Denucci (2003) afirmam que no Brasil ocorre falta de óleo diesel nas fronteiras agrícolas, onde muitas máquinas e equipamentos são acionados por motores diesel, desde barcos na Amazônia a colhedoras no sul, além de ser o grande responsável pelo aumento de custo dos insumos agrícolas, refletindo no aumento do custo de produção. Seguindo este pensamento, mesmo com a dificuldade da utilização na forma bruta devido à grande viscosidade do óleo vegetal, sua utilização pode ter grande importância para regiões isoladas ou que encontram dificuldades para a aquisição do óleo diesel. Pelas informações da Eletrobrás (2008), os sistemas isolados atendem a uma área de 45% do território e a cerca de 3% da população nacional, ou seja, aproximadamente 1,3 milhões de consumidores. Desta forma, pode-se estimar que as propriedades sejam bastante afastadas entre si e o custo para atender com linhas de transmissão e distribuição é elevado, justificando a produção de energia nas comunidades ou vilas. A utilização de óleos vegetais pode ser de grande importância para a geração de energia por meio de grupos geradores acionados por motores a diesel, principalmente em locais que têm custo de transporte do combustível elevado devido à distância do local da geração de energia e das condições dos meios de transporte, como as condições precárias das estradas no período de chuvas e o baixo nível dos rios no período de seca, dificultando o transporte por barcos. Assim, a utilização de óleos vegetais in natura, localmente produzidos, tornou-se uma alternativa na medida em que novas tecnologias permitiram sua viabilidade técnica (INOUE, 2008). 2.5. ENSAIOS PARA AVALIAÇÃO E DETERMINAÇÃO DA EMISSÃO DE POLUENTES A determinação da emissão de poluentes foi feita por Belchior et al. (2004), utilizando um motor diesel de injeção direta de 6 (seis) cilindros de 5.9 litros e 168 Hp - motor Cummins 6 BT AA 5.9. A medição das emissões de gases poluentes foi realizada por um analisador de quatro gases (CO, CO2, HC e NOx). Este analisador determina as concentrações de HC, CO e CO2 através do método de absorção de infravermelho. As análises das emissões de NOx foram determinadas através de um detetor químico-luminescente. A medição de opacidade 19

foi realizada através de opacímetro de fluxo total que não mede a massa das partículas emitidas, apenas uma estimativa dos níveis de emissão mássica. Das vantagens ambientais no uso energético de óleos vegetais em motores, destacam-se a ausência de emissão de SO2 (responsável pela chuva ácida), a recuperação de áreas degradadas pelo reflorestamento com espécies oleaginosas, a contenção da erosão e o balanço de carbono sequestrado (Fonseca, 1981). 2.6. CONSUMO DE ÓLEO VEGETAL O consumo horário de combustível segundo Lopes (2003), pode ser expresso como unidade de volume por unidade de tempo, onde não ocorre relação com a variação de temperatura do combustível e a potência gerada. Mazieiro e Corrêa (2004), ao avaliar um motor MWM D229-3, injeção direta, que acionava um trator Valmet modelo 68, alimentado com óleo diesel durante as 50 primeiras horas e, depois, exclusivamente com óleo bruto de girassol, verificaram que ocorreu redução de 7,1 a 10,1% na potência da TDP e aumento de 13,9 a 16% no consumo específico. Schlosser et al. (2007), constataram que o desempenho de um motor alimentado com óleo de soja cru, aquecido a temperaturas próximas a 68 C, apresentou, sempre, valores médios de torque e potência superiores àqueles conduzidos a 57 C,sempre com consumo específico inferior. Nascimento et al. (1999) relataram a experiência que tiveram ao alimentar um grupo gerador de 75 kva (60 kw) com óleo de dendê in natura, adaptando um sistema de préaquecimento do óleo e um sistema de alternância de combustível, para permitir a operação com óleo diesel durante sua partida e seu desligamento. A temperatura média de injeção do óleo foi de 54ºC. Nas primeiras 35 horas de utilização, verificou-se redução da potência máxima de 53 kw, quando alimentado com diesel, para 49,6 kw, quando alimentado com óleo de dendê. Observouse também aumento de 15 a 20% no consumo específico, dependendo da força aplicada. Os autores afirmaram ser viável, sob certas condições, a utilização do óleo vegetal in natura na geração de energia elétrica, o que é justificável pela vocação das localidades isoladas. 20

2.7. AQUECIMENTODO ÓLEO VEGETAL PURO As técnicas frequentemente utilizadas para alimentar um motor diesel com óleo vegetal em nível de até 100% são o aquecimento e a alternância de combustível. O aquecimento pode ser feito por meio de sistemas instalados nos reservatórios, utilizando como fonte de calor a resistência elétrica, cujo sistema é comercializado em alguns países da Europa, ou utilizando os fluidos do sistema de arrefecimento e dos gases de escape. A alternância de combustível tem por finalidade lavar as tubulações do sistema de alimentação com óleo diesel para evitar a formação de gomas no sistema e facilitar a partida a frio. Apesar de que óleos brutos também possam ser transesterificados, os rendimentos de reação são geralmente reduzidos, devido à presença de gomas e materiais de outra natureza química no óleo vegetal (KNOTHE et al., 2006). Outra técnica que tem sido desenvolvida é a alteração da pressão de injeção com consequente alteração do avanço da injeção. Machado (2003), estudando o efeito do aquecimento e alteração do avanço da injeção, chegou à conclusão de que o aquecimento é mais eficiente para melhorar o rendimento do motor. Em uma pesquisa realizada por Almeida et al., (2002), provou-se que o funcionamento de um gerador diesel pode ser adaptado para óleo de dendê puro, sendo que o uso de aquecimento foi fundamental para o funcionamento da instalação. Para Kaltner (2004), os principais problemas no uso de óleos vegetais nos motores a diesel são: a dificuldade de partida a frio em razão da elevada viscosidade dos óleos vegetais; a formação de gomas nos bicos injetores; o desgaste dos componentes da bomba injetora devido à acidez do óleo; e a formação de depósitos de carvão na câmara de combustão, nos cilindros e nas válvulas. Conduzindo um trabalho para a avaliação do potencial de óleo de dendê in natura como combustível, PIMENTEL e BELCHIOR (2002) informaram que, a sua viscosidade é muito elevada, em temperatura ambiente, para que seja utilizado como combustível sem danos ao motor. Para atingir um valor de viscosidade próximo ao do diesel convencional, é necessário aquecer o óleo de dendê a temperaturas próximas dos 85 C, resultando em melhores condições de operação do motor. Machado (2003), utilizando um motor MWM modelo 229, com injeção direta e de quatro tempos, verificou que a viscosidade elevada do óleo de palma resultou em atomização 21

pobre, depósitos de carbono, obstrução de linhas de combustível e dificuldades na partida em temperaturas baixas. Porém, quando aquecido a 100 C, apresentou viscosidade mais baixa, melhor combustão, tendo sido verificada menor formação de depósitos. Fonseca (2007) utilizou o óleo de dendê substituindo o óleo diesel em um motor Tramontini, modelo R180, monocilíndrico refrigerado à água e acoplado a um alternador Kohlbach. Para o aquecimento do óleo de origem vegetal, utilizou duas resistências de 1000W e um controlador de temperatura com calibração em 85ºC. Concluiu-se que não houve alteração de potência do motor em nenhuma das cargas aplicadas. O sistema utilizado por Schlosser et al., (2007), para produzir aquecimento do combustível e controle das temperaturas, era composto por uma resistência elétrica que podia atuar numa faixa de 50 até 99 C, em um motor alimentado com óleo de soja cru. Os melhores resultados foram obtidos pela mistura composta por 70% de óleo de soja e 30% de óleo diesel, sob temperatura de 68 C pelo óleo de soja puro e pela mistura composta por 10% de óleo de soja e 90% de óleo diesel a 57 C. Verifica-se assim a importância do aquecimento do combustível e a técnica de alternância de combustível para o bom funcionamento do motor, quando alimentado com óleo vegetal. A utilização do óleo vegetal na forma bruta poderá ter vantagens em relação ao biodiesel. Dentre elas, citam-se as facilidades para a produção do combustível, não necessitando de reagentes, permitindo o aproveitamento das espécies oleaginosas encontradas na propriedade, além de aproveitar os resíduos para a alimentação de animais ou na forma de adubo orgânico (INOUE, 2008). 22

3 MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido na Universidade Estadual de Goiás, Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas, na área externa do laboratório de Protótipos de Máquinas de Engenharia Agrícola, em Anápolis, Goiás, nos dias 08 e 09 de novembro de 2011. 3.1. DELINEAMENTO EXPERIMENTAL O experimento foi conduzido em um Delineamento inteiramente casualizado, no esquema fatorial 5x5 onde utilizou-se 5 temperaturas do óleo de soja (Temperatura Ambiente (25ºC), 60ºC, 90ºC, 120ºC, 150ºC), com 5 cargas aplicadas pelo gerador (0, 500, 1000, 1500, 2000 watts) e com 3 repetições por tratamento. 3.2. COMBUSTÍVEIS UTILIZADOS Foi utilizado óleo vegetal puro de soja adquirido no mercado (Figura 01), o qual passou por análises a fim de conhecer algumas de suas características físicas. FIGURA 01 Óleo de soja utilizado para ensaio do conjunto motogerador. 3.2.1 Propriedades físico-químicas do óleo vegetal utilizado As propriedades físico-químicas foram determinadas no laboratório de Enzimologia da Universidade Estadual de Goiás, em Anápolis-GO onde foram feitas as análises, e coletado dados como: massa específica ρ (g.cm-3) a 20ºC e viscosidade cinemática ν (cp) de 20ºC à 93ºC. A determinação da massa específica foi calculada conforme Equação 01, utilizando método do picnômetro sendo a massa aferida por uma balança analítica da marca Tepron, modelo Mark 23

500 (Figura 02). Para o tratamento dos dados experimentais de viscosidade utilizamos o programa OriginPro 8.0, do Laboratório de Química da Universidade Estadual de Goiás. ρ = m (01) V Onde, ρ Massa especifica (g.cm -3 ); m Massa (g); V Volume (cm 3 ). FIGURA 02 Balança utilizada no ensaio de determinação da massa específica do óleo. Para a determinação da viscosidade cinemática utilizou-se um viscosímetro digital, da marca Brookfield, modelo DV-II + Pro (Figura 03), a faixa de temperatura da análise foi pré estabelecida de acordo com as especificações recomendadas do fabricante do aparelho. FIGURA 03 Viscosímetro digital com chapa aquecedora e béquer utilizado no ensaio. 24

3.3. SISTEMA DE AQUECIMENTO DOS COMBUSTÍVEIS UTILIZADOS O sistema para aquecimento dos combustíveis foi fornecido pelo Laboratório de Protótipos de Máquinas de Engenharia Agrícola e pelo Laboratório de Química da Universidade Estadual de Goiás, em Anápolis - GO, o qual possibilitou o aquecimento do combustível utilizado nas análises em diferentes temperaturas. Para o aquecimento do óleo utilizou-se uma chapa aquecedora da marca Fisatom, Modelo 752A, para o monitoramento da temperatura utilizou-se um termômetro graduado até 200ºC, e como recipiente armazenador para o óleo utilizou-se um béquer de 1000 ml (Figura 04). FIGURA 04 Chapa aquecedora com béquer e termômetro. Para que a temperatura de funcionamento do motor não influenciasse nos resultados, ao iniciar o experimento em cada sequência de ensaios, o grupo gerador ficou por aproximadamente cinco minutos ligado sem carga, dando estabilidade à temperatura do óleo do cárter, segundo as recomendações do fabricante no manual do proprietário. 3.4. CONJUNTO MOTOGERADOR Foi utilizado um motogerador de ciclo Diesel com motor mono cilindro, 4 tempos, de 5 hp de potência, com injeção direta, marca BRANCO, modelo BD-2500 CF, como mostrado na Figura 05, com capacidade nominal de 2,0 KVA. 25

O sistema utilizado para exigir as diferentes demandas de cargas elétricas do motor, foi constituído de uma plataforma com suporte para 10 lâmpadas de 100W, 200W e 250W, conforme Figura 06, quando todas estão acessas exigem uma potência de 2000W. O conjunto de lâmpadas associadas de diferentes formas possibilitou as exigências de diferentes demandas de carga do motor, sendo elas: 500W, 1000W, 1500W, 2000W e sem carga (desligado). FIGURA 05 Motogerador de ciclo diesel modelo BD-2500 CF. FIGURA 06 Plataforma utilizada para simulação das cargas. 26

3.5. AVALIAÇÃO DO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL O consumo de combustível foi determinado pela diferença de nível do recipiente graduado no percurso de cada parcela experimental, calculado conforme a Equação 02 descrita por Mialhe (1996). Onde, Ch = Vcx3,6 T Ch Consumo horário (L. h -1 ); Vc Volume consumido (ml); T Tempo de uso (s). (02) Para medir o consumo de combustível o tanque foi isolado do sistema e adaptado uma bureta graduada de 50 ml. Este suporte foi afixado por um suporte para bureta com garras metálicas, conectada ao sistema de alimentação do motor por uma mangueira de diâmetro de ¼, conforme a Figura 07. (a) (b) FIGURA 07 (a) Sistema de alimentação; (b) Sistema de ligação da mangueira de alimentação do combustível e retorno. O tempo de consumo um dado volume de combustível foi determinado com o uso de um cronômetro, onde os limites de contagem foram estabelecidos de 10 ml até 40 ml conforme mostrado na Figura 08, contabilizando o consumo fixo de 30 ml e marcando-se o tempo gasto em cada ensaio. 27

FIGURA 08 Motogerador, cronômetro e bureta com delimitações pré estabelecidas de 10 ml a 40 ml. 3.6. AVALIAÇÃO DA EMISSÃO DE GASES Os parâmetros avaliados foram os níveis de emissões de monóxido de carbono (CO), oxigênio (O 2 ), dióxido de carbono (CO 2 ), óxidos de enxofre (SO 2 ) e óxidos de nitrogênio totais (NOx), formados em função da carga de trabalho e da temperatura da câmara de combustão. Para a realização do experimento foi utilizado um monitor ambiental de combustão e de emissão de gases da marca KANE, modelo 940 portátil (Figura 09), acoplado ao sistema de exaustão do gerador, como mostra a Figura 10, para a melhor avaliação dos gases residuais. O equipamento permitiu a aquisição dos dados conseguindo analisar simultaneamente cinco parâmetros (O 2, CO, CO 2, NOx, SO 2 ) onde foi possível verificar a eficiência de combustão do motor, como também a emissão dos gases poluentes provenientes da combustão dos diferentes combustíveis utilizados. 25

FIGURA 09 Monitor ambiental de combustão e emissão de gases utilizado no ensaio. FIGURA 10 Sensor acoplado ao sistema de exaustão do gerador para medição dos gases residuais. 3.7. ANÁLISE ESTATÍSTICA Os dados obtidos no experimento foram submetidos à análise de variância pelo teste F, a 1 e 5% de probabilidade pelo pacote estatístico SISVAR 5.0, e quando significativos foram analisados por meio de análise de regressão, sendo utilizado para a realização das analises estatísticas o pacote estatístico Statistica 7.0. 26

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO ÓLEO VEGETAL O óleo vegetal apresentou densidade média de 0,891g/cm³ na temperatura de 20ºC. De acordo com os resultados, verificou-se que com o aumento da temperatura houve uma redução da viscosidade, sendo que, a partir de 50ºC, a velocidade de redução da viscosidade diminuiu consideravelmente com o aumento da temperatura, conforme Barguer et al., (1966) onde afirmaram que, um óleo com alto índice de viscosidade, apresenta menor variação na viscosidade com a alteração da temperatura. A Figura 11 mostra a variação da viscosidade em centipoise em função da temperatura e a Tabela 3, mostra a equação de ajuste e coeficiente de variação dos dados coletados. FIGURA 11 Viscosidade cinemática do óleo de soja, em função da faixa de temperatura analisada. 27

TABELA 2 Equação de ajuste e coeficiente de determinação dos dados experimentais de viscosidade em função da faixa de temperatura analisada. Equação de Ajuste y = A1'exp(-x/l1) + A2'exp(-x/l2) + y0 Coeficiente de Determinação 0,99945 Parâmetros da Equação de Ajuste Y0 A1 l1 A2 I2 Valores 24,4533 76,405 34,405 76,405 34,405 Erro Padrão 0,38253 1,47531E+06 -- 1,47531E+06 -- A redução da viscosidade foi devido ao aumento da temperatura ocorrendo devido a redução da resistência interna ao escoamento do óleo, que por se tratar de um fluído newtoniano, facilita o escoamento e apresenta menor viscosidade. Inoue et al. (2008) ao analisarem a viscosidade do óleo vegetal de soja, milho e girassol, constataram que, a maior redução da viscosidade dos óleos vegetais foi verificada entre 60 e 90ºC, e que quanto maior a temperatura aplicada, menor se torna a variação na redução da viscosidade. Verificou-se a necessidade de elevar a temperatura do óleo vegetal a fim de reduzir sua viscosidade, conforme Büttner (1994) que sugeriu que, para a utilização de óleos vegetais crus, seria necessário o pré-aquecimento do óleo vegetal, a fim de reduzir sua viscosidade, característica esta que foi tratada como um fator limitante para a utilização em motores diesel. 4.2. CONSUMO E EMISSÃO DE GASES EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA E CARGA Os resultados da análise de variância para as variáveis relacionadas ao consumo e às emissões de gases no processo de combustão estão descritos na Tabela 2. As emissões do óleo vegetal e o consumo quando analisados variando-se a temperatura de injeção do óleo vegetal, apresentaram efeito significativo em todas as interações da faixa de temperatura analisada. Quando analisado as emissões em função da carga de demanda do gerador, os resultados apresentaram-se significativos para as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx), probabilidade < 0,0005, óxidos de enxofre (SO2), p < 0,0487, monóxido de carbono (CO), p < 0,00009 e consumo de combustível (p < 0,00007). A interação entre a temperatura de injeção do óleo e a carga demandada do sistema foi significativo para o consumo (p<0,0001). 28

TABELA 3 Resumo da análise de variância das variáveis expresso pelo quadrado médio: emissão de oxigênio (O2), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO) e consumo de combustível. FV GL QM O 2 CO 2 NOx SO 2 CO Consumo Temperatura 4 23,387 * 1,768 * 988,72 * 43,587 * 46379,713 * 0,0158 * Carga 4 0,287 0,033 386,753 * 13,22 * 91125,713 * 0,817 * Temp. x Carga 16 0,32 0,02 71,82 5,762 2795,763 0,001 * Resíduo 50 0,573 0,08 64,987 5,133 1512,253 0,0003 Total 74 *Significativo pelo teste F, a 5% de probabilidade. 4.3. EMISSÕES DE GASES 4.3.1 Temperatura de Injeção As diferentes temperaturas de injeção do óleo vegetal influenciaram nos resultados obtidos nas emissões de todos os gases analisados. Os resultados podem ser observados na Figura 12, com suas respectivas equações de ajustes na Tabela 4. Observou que, para o intervalo de dados analisados, com o aumento da temperatura as emissões de CO reduziram, verificando uma maior eficiência na combustão, tendo em vista que o CO é produto de combustão incompleta. Os níveis de O 2 se elevaram com o aumento da temperatura. Os maiores valores de CO, CO 2, NOx e SO 2, foram encontrados à temperatura ambiente, segundo Milhor (2002), a concentração de CO no cilindro é alta durante a combustão, porém durante o tempo de expansão, uma porção é oxidada formando CO 2, justificando assim as maiores porções encontradas em conjunto. Os resultados encontrados para o CO 2 mostraram que os menores índices foram encontrados próximos aos 150ºC, fato este que justifica também apresentar os menores valores de CO. Os níveis de SO 2 apresentaram seu menor índice próximo aos 90ºC, conforme pode ser verificado na Figura 12. Os níveis de NOx decresceram na medida em que houve aumento da temperatura, os menores índices foram encontrados próximos aos 110ºC, voltando a elevar-se aos 150ºC. Pode-se 29

verificar que, a partir de 110ºC, com o aumento da temperatura de injeção do óleo elevou a oxidação do nitrogênio do ar ambiente que entra na câmara de combustão. Mazieiro et al., (2005), mostra que, as temperaturas na câmara de combustão atingem valores maiores, o que potencializa a formação de óxidos de nitrogênio. 45 350 40 300 35 Emissóes (ppm e %) 30 25 20 15 250 200 150 100 Emissão CO (ppm) 10 5 50 0 0 30 60 90 120 150 Temperatura ( C) 0 O2* O 2 * CO2* 2 * NOx NOx SO2 2 CO CO *Os valores de O 2 e CO 2 são expressos em %. FIGURA 12 Emissão dos gases em função das diferentes temperaturas de injeção do óleo vegetal. 30

TABELA 4 Equações de ajuste dos dados experimentais de emissões de O 2, CO 2, NOx, SO 2 e CO em função da faixa de temperatura analisada. Emissão Equação de ajuste Coeficiente de determinação O 2 y = 0,022x + 18,36 R² = 0,761 CO 2 y = -0,0047x + 1,5286 R² = 0,4557 NOx y = 0,00254x 2-0,5672x + 52,565 R² = 0,885 SO 2 y = 0,00081x 2-0,14606x + 14,169 R² = 0,787 CO y = -1,119x + 322,4 R² = 0,975 4.3.2 Carga de demanda do gerador As diferentes cargas de demanda do gerador, influenciaram nos resultados obtidos nas emissões de óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SO2) e monóxido de carbono (CO). Os resultados para a faixa de demanda de carga imposta são expressos na Figura 13, e as equações de ajustes e coeficientes de determinação são expressos na Tabela 5. Verificou que, para o intervalo de dados coletados, com o aumento da carga de demanda do motor as emissões de SO 2 foram elevadas. Também foi verificado um aumento nas emissões de NOx na medida em que se aumentou a carga, sendo estas emissões mais expressivas quando a demanda exigida foi de aproximadamente 1100 Watts. O monóxido de carbono apresentou queda nas emissões com a elevação da carga, apresentando menor valor próximo a 1200 Watts, logo em seguida, as concentrações de CO tiveram novo aumento. O fato da redução do CO ser verificada com a elevação da carga pode se justificar na dificuldade de pulverização do óleo vegetal pelos bicos injetores, visto que a maior demanda de carga exigiu um maior consumo do combustível e pela dificuldade encontrada na pulverização do óleo vegetal acarretou na redução da eficiência de combustão. Silva et al., (2003), também verificaram fato parecido ao realizarem um experimento utilizando biodiesel, onde afirmaram ter ocorrido queda na eficiência de combustão devido a dificuldade de pulverização do combustível na câmara de combustão devido a sua viscosidade. O fato de o NOx apresentar menores concentrações à temperatura ambiente, não justifica sua utilização nesta temperatura, visto que a viscosidade do óleo a esta temperatura é muito elevada, podendo gerar danos ao motor, fato constado por Pimentel e Belchior (2002), onde ao conduzirem um trabalho para avaliação do potencial de óleo de dendê in natura como 31

combustível, afirmaram que a utilização do óleo vegetal em temperatura ambiente, provoca danos ao motor, devido a alta viscosidade verificada a esta temperatura. Mazieiro et al., (2007), também relataram ao alimentar um motor com óleo bruto de girassol, que a alta viscosidade do óleo dificulta a pulverização dos bicos injetores, propiciando queima do combustível e, consequentemente, formando depósitos nos bicos e cabeçotes, que levam à redução no desempenho e na durabilidade do motor. 35 400 30 350 Emissóes (ppm) 25 20 15 300 250 200 150 Emissão CO (ppm) 10 100 5 50 0 0 500 1000 1500 2000 Carga (watts) NOx NOx SO2 2 CO CO 0 FIGURA 13 Emissão dos gases em função das diferentes cargas demandada pelo motor. 32

TABELA 5 Equações de ajuste dos dados experimentais de emissões de NOx, SO 2 e CO em função da carga demandada ao sistema. Emissão Equação de ajuste Coeficiente de determinação NOx y = -0,00001x 2 + 0,0216x + 20,11 R² = 0,916 SO 2 y = 0,00108x + 8,08 R² = 0,827 CO y = 0,00013x 2-0,31117x + 337,13 R² = 0,864 4.4. CONSUMO HORÁRIO DE COMBUSTÍVEL A Tabela 6 apresenta os resultados obtidos para o consumo de combustível, variando-se a carga demandada no gerador e a temperatura de injeção do óleo vegetal. No consumo horário, verificou-se que houve interação entre a carga demandada e a temperatura de injeção, significativa ao nível de 5%, pelo teste F. Sendo assim, observou-se que o aumento da carga demandada e a elevação da temperatura de injeção proporcionaram um aumento no consumo horário. Pode-se verificar na Figura 14 que a diferença ocorreu na ordem crescente dos dados analisados. TABELA 6 Média do consumo em litros por hora (l/h) do óleo vegetal, em função das diferentes demandas de carga para a faixa de temperatura analisada. Carga 0 W 500 W 1000 W 1500 W 2000 W Temperatura Ambiente (25ºC) 0,321 0,387 0,493 0,623 0,817 60ºC 0,331 0,411 0,528 0,708 0,934 90ºC 0,342 0,432 0,555 0,701 0,959 120ºC 0,349 0,433 0,567 0,716 0,964 150ºC 0,349 0,432 0,564 0,713 0,956 A Figura 14 mostra a variação do consumo de combustível, em função das diferentes cargas aplicadas, quando para as diferentes temperaturas de injeção do óleo vegetal. 33

FIGURA 14 Consumo horário de combustível em função da carga demandada e temperatura de injeção do óleo vegetal. TABELA 7. Equação de ajuste e coeficiente de determinação dos dados experimentais de consumo em função da faixa de temperatura analisada e demanda de carga utilizada. Equação de Ajuste C = 0,0003 W + 0,0005 T + 0,2459 R 2 ; probabilidade. 0,9286; 0,0813 Os resultados apresentaram que, para cada faixa de temperatura analisada, a cada aumento de 500 Watts na demanda de carga, o consumo elevou-se em média de 29%, sendo que os maiores resultados de consumo ocorreram quando a demanda foi de 2000 Watts, onde apresentou cerca de 174% de elevação no consumo, quando comparado ao consumo do gerador trabalhando sem carga (0 Watts). O aumento do consumo de combustível está relacionado ao acréscimo na demanda de carga, ocasionando um maior consumo com o aumento da carga. Dados semelhantes foram encontrados por Nascimento et al. (1999), que ao alimentar um grupo gerador de 75 kva (60 kw) com óleo de dendê in natura, adaptando um sistema de pré-aquecimento do óleo e um 34

sistema de alternância de combustível, observou um aumento de 15 a 20% no consumo específico, dependendo da força aplicada. Quando analisado o acréscimo de temperatura de injeção do óleo, verificou-se que para cada faixa de carga analisada, a maior variação no acréscimo de consumo entre uma temperatura e a próxima utilizada, foi encontrada na mudança do óleo na temperatura ambiente (25ºC) para 60ºC, sendo esta variação em média 9%, conforme verificado na Tabela 6, diferença que foi se amenizando a medida que se aumentava a temperatura. Os maiores níveis de consumo ocorreram a uma temperatura de 120ºC, onde houve cerca de 15% de elevação no consumo quando comparado ao consumo do óleo a temperatura ambiente, vindo a reduzir cerca de 1% a 150ºC. Quando o consumo específico foi relacionado com a faixa de temperatura analisada, o fato do aumento no consumo se dá pela redução da viscosidade do óleo quando eleva-se a temperatura. Com o aumento da temperatura, diminui-se a viscosidade do óleo, proporcionando assim maior facilidade de pulverização dos bicos injetores do motor, conforme verificado por Soares et al., (2001) que, ao avaliarem o desempenho de um motor diesel alimentado com óleo de dendê, verificaram que a viscosidade, afetou a qualidade da pulverização do combustível pelos bicos injetores e, quando aquecido a 55ºC, ocorreu acréscimo de 15% no consumo. Entretanto, quando o óleo foi aquecido a 80º e 100º C, o consumo decresceu e foi semelhante ao consumo do diesel, condição que proporcionou problemas de vedação interna para os bicos injetores, ocasionados, possivelmente, pela oxidação do óleo e formação de gomas, ou pela danificação do filtro de combustível, quando aquecido a 100ºC. Verificou-se que, o maior nível de consumo ocorreu com demanda de 2000 Watts, a uma temperatura de 120ºC. 35

5 CONCLUSÃO Com o aumento da temperatura do óleo vegetal houve uma redução na viscosidade. Para o intervalo de dados analisados, o aumento na temperatura de injeção proporcionou uma redução nas emissões de CO e um aumento nas emissões de O 2. Os maiores valores de CO, CO 2, NOx e SO 2, foram encontrados à temperatura ambiente. Os menores índices de CO 2 são encontrados próximos aos 150ºC. Os níveis de SO 2 apresentaram seu menor índice aos 90,16ºC. Os menores índices de NOx são encontrados aos 111,66ºC. Com o aumento da carga de demanda do motor as emissões de SO 2 e NOx foram elevadas e de CO foram reduzidas. Os maiores índices de NOx são encontrados com uma demanda de 1082 Watts. Os menores índices de CO são encontrados com uma demanda de 1196,81 Watts. O aumento da carga demandada e a elevação da temperatura de injeção proporcionaram um aumento no consumo horário. Para cada faixa de temperatura, a cada aumento de 500 Watts na demanda de carga, o consumo elevou-se em média 29%. Os maiores valores de consumo foram encontrados a uma demanda de 2000 Watts, sendo este aumento de 174% quando comparado com gerador trabalhando sem carga (0 Watts). A mudança da temperatura ambiente (25ºC) para 60ºC, apresentou a maior variação no acréscimo de consumo, sendo esta variação de 9%. O maior consumo de combustível foi com demanda de 2000 Watts a uma temperatura de 120ºC. 36