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[en] ANALYSIS OF A SYSTEM FOR THE SIMULTANEOUS PRODUCTION OF ELECTRICAL ENERGY, HEAT AND COLD / [pt] ANÁLISE DE UM SISTEMA DE PRODUÇÃO SIMULTÂNEA DE ELETRICIDADE, FRIO E CALORFRANK CHAVIANO PRUZAESKY 23 March 2006 (has links)
[pt] A produção simultânea de energia elétrica, calor e frio, a
partir da
queima de combustível primário (trigeração), pode se
mostrar como
estratégia promissora do ponto de vista energético e de
projeto,
principalmente em indústrias como a química e a de
alimentos. No
presente trabalho descreve-se o estudo experimental de um
sistema de
produção de água gelada (chiller) com compressor hermético
acionado
eletricamente. Um motor a combustão interna, do tipo
Diesel, foi
convertido para operar com gás natural veicular (Diesel-
gás) e aciona um
gerador de eletricidade que supre a energia elétrica
necessária ao
funcionamento do chiller e ao atendimento de demanda
elétrica préestabelecida.
O resultante sistema de trigeração é, portanto, composto
por dois sub-sistemas: a bomba de calor (chiller) e o
conjunto motorgerador.
Calor de rejeito, do condensador do chiller e do sistema de
arrefecimento e gases de exaustão do motor, é recuperado
para a
produção de água quente. O sistema é analisado à luz da 1ª
e 2ª leis da
Termodinâmica. As razões entre as demandas de frio, calor
e eletricidade,
as temperaturas de evaporação e de condensação da bomba de
calor, e
a razão de substituição de óleo Diesel por gás natural
veicular são os
principais parâmetros de controle dos resultados
apresentados.
Determinou-se, para o sistema em questão, uma taxa de
substituição
energética ótima do óleo Diesel por GNV de aproximadamente
25%, com
uma economia de 11% a 15% (para geração de potência
elétrica acima
de 4,0 kW), fundamentada na diferença de preços entre os
dois
combustíveis e numa melhora do rendimento do motor para
estas condições de operação. Obteve-se a contribuição
percentual de cada um
dos produtos energéticos (frio, calor e eletricidade), em
função do
consumo de combustível, para as diferentes potências
testadas, em
função da taxa de substituição energética do óleo Diesel
por GNV.
Determinou-se, experimentalmente, a vazão de água nos
diferentes
componentes, para a qual se obtém uma máxima eficiência do
sistema,
quando analisado do ponto de vista exergético. / [en] The simultaneous production of electric energy, heat and
cooling
capacity from the primary fuel burning on a heat engine
(trigeneration) can
emerge as a promising strategy, from the energy and
project points of
view, mostly, in food and chemistry industries. The
present work describes
the experimental study of a vapor compression system for
chilled water
production. A Diesel internal combustion engine was
converted to operate
with natural gas (Diesel-gas) and drives an electric
generator that supplies
the necessary electric energy for the chiller`s
functioning and to attend the
pre-established electric demand. The resultant system of
trigeneration is,
therefore, composed of two subsystems: the heat pump
(chiller) and the
engine-generator group. Heat rejected from the condenser
of chiller and
from the cooling system and exhaust gases of the engine,
is recovered for
hot water production. The system is analyzed under the
light of first and
second laws of the Thermodynamics. The ratio between the
cooling,
heating and electricity demands, the temperatures of
evaporation and
condensation of the heat pump, and the Diesel-natural gas
substitution
ratio are main parameters of control of the presented
results. The
percentile contribution of cold, heat and electricity (on
energetic fuel
consumption basis), for the different electric energy
generation rates, was
obtained as a function of the energy substitution rate of
the Diesel oil for
natural gas. An optimal energy substitution rate of Diesel
oil for natural gas
of approximately 25% was determined with an economy rated
between
11% and 15% (for electric energy generation rates above
4,0 kW), based
both on the difference between prices of the two fuels and
on the engine`s performance improvement for these
operational conditions. An optimum
water flow rate, from the exergetic point of view, was
found for each
component.
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[en] OPTIMIZATION OF DUAL FUEL OPERATION IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES USING ARTIFICIAL INTELLIGENCE / [pt] OTIMIZAÇÃO DA OPERAÇÃO DIESEL-GÁS EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA UTILIZANDO INTELIGÊNCIA ARTIFICIALMIGUEL ANGEL LEON MOZO 04 November 2009 (has links)
[pt] O objetivo deste trabalho é predizer e otimizar o desempenho de motores
funcionando no modo bicombustível, diesel-gás natural, fazendo uso da
inteligência artificial. Pretende-se determinar a taxa de substituição ótima do
combustível original diesel pelo gás natural que minimize custos de operação
(combustíveis) e emissões de poluentes, tais como: monóxido de carbono, CO,
hidrocarbonetos, HC, e óxidos de nitrogênio, NOx, priorizando-se também a
eficiência térmica. Os dados analisados foram obtidos de testes anteriormente
realizados. O procedimento envolve treinamento, validação e teste (utilizando
redes neurais). Com os dados analisados foram treinadas diferentes redes neurais
06 para a aprendizagem e predição, as quais vão prever mapas de novos valores
baseando-se nos dados experimentais já apreendidos. Finalmente, e continuando
com o processo de otimização (técnica de Algoritmos Genéticos), é determinada a
melhor taxa de substituição de diesel-gás natural, com as menores taxas de
emissões dentro dos mapas gerados. Os resultados indicam uma boa concordância
entre os dados experimentais e os previstos pela rede neural. O processo de
otimização utilizado determina os pontos de trabalho adequados para cada caso
analisado. / [en] The purpose of this study is to predict and optimize the internal combustion
engine performance using diesel-natural gas fuel using the artificial intelligence.
The ultimate goal is to determine the optimal substitution rate of natural gas to
minimize the costs of operation and pollutants emissions such as carbon
monoxide CO, hydrocarbons HC and nitrogen oxides NOx, considering the values
of efficiency. The analyzed data are obtained from tests performed earlier. The
procedure involves training, validation and test (using neural networks). Once
these data were analyzed with different trained neural networks for learning and
prediction, which are maps of the predicted values based on experimental data
have been seized. Finally, and continuing with the process of optimization
(technique of Genetic Algorithms), is given the best substitution rate of and lower
emissions in the maps generated. The results indicate a good agreement between
data and neural network, the process of optimization using certain items of work
appropriate for each case analyzed.
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[en] NUMERICAL SIMULATION OF DUAL-FUEL DIESEL-NATURAL GAS ENGINES / [pt] SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE MOTORES BICOMBUSTÍVEL DIESEL-GÁS NATURALFELIPE LEAL DA COSTA MOUTELLA 22 March 2010 (has links)
[pt] A adaptação de um simulador numérico para a simulação da operação
bicombustível Diesel-gás em motores com ignição por compressão foi realizada.
O código-fonte em questão foi desenvolvido ao longo dos últimos anos pelo IFP,
e uma modificação ao modelo da auto-ignição nele contido foi concluída neste
estudo. As diversas etapas necessárias para a adaptação são apresentadas.
Considerações foram feitas em relação à literatura existente para o assunto, e as
hipóteses realizadas foram verificadas numericamente sempre que possível. Uma
equação que relaciona os números de octanas do Diesel e do gás natural com a
qualidade da auto-ignição de sua combinação resultante é proposta. Foi construída
uma extensa base de dados necessária ao funcionamento do modelo, contendo as
taxas de reação em função dos parâmetros físicos da mistura. Por fim, foi feita
uma análise qualitativa de simulações bicombustível para um motor Diesel. / [en] The adaptation of a numerical simulator for the dual fuel Diesel-gas
combustion in compression ignition engines was accomplished. The referred
source code has been developed for the past years by the IFP, and a modification
of its auto-ignition model was concluded during this study. The various steps
needed for this adaptation are presented. All hypotheses were numerically verified
when possible. A relation between auto-ignition quality and the combination of
the octane numbers of Diesel and natural gas is proposed. A comprehensive
reaction rates database required by the model was constructed. Finally, a
qualitative analysis of dual fuel simulations in a Diesel engine was conducted.
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[en] PRESUMED PDF MODEL WITH TABULATED CHEMICAL KINETIC APPLIED FOR SPRAY COMBUSTION / [pt] MODELO DE PDF PRESUMIDA COM CINÉTICA QUÍMICA TABULADA APLICADA PARA A COMBUSTÃO EM SPRAYSOBERDAN MIGUEL RODRIGUES DE SOUZA 13 June 2017 (has links)
[pt] Neste trabalho, foi desenvolvida uma modificação do modelo para simulação de sprays Diesel com o método de PDF presumida e cinética química tabulada. Através do acoplamento entre a parte química e a parte
turbulenta, avaliou-se os efeitos do spray com a metodologia flamelet. Onde o conceito flamelet trata a chama difusiva e transiente como um conjunto de chamas unidimensionais, utilizando o modelo de PDF presumida para a avaliação dos valores turbulentos. A validação do modelo foi realizada com dados experimentais do laboratório Sandia, em uma câmara a volume constante. A validação e a aplicação do modelo foram conduzidas em diferentes tipos de ensaios experimentais: avaliação e comparação para
diferentes modelos de cinética química do n-heptano, validação do método para o modelo de turbulência K-epsilon na câmara de volume constante do Sandia para o n-heptano não reativo, validação e comparação do modelo para o spray reativo e aplicação de modelo para o estudo comprimento do ancoramento de chama e para o tempo de atraso de ignição do n-heptano para diferentes temperaturas ambientes. Em geral, a modelagem proposta tem demonstrado excelente capacidade de previsão para a combustão com spray Diesel numa vasta gama de aplicações e é um candidato altamente promissor para outras aplicações em motores Diesel. / [en] In this work, a modification of the model for the simulation of diesel sprays with the presumed PDF method and tabulated chemical kinetics was developed. Through the coupling between the chemical part and the
turbulent part, the effects of the spray were evaluated for the flamelet methodology. Where the textit flamelet concept treats the diffusive and transient flame as a set of one-dimensional flames, using the presumed PDF model for the evaluation of turbulent values. The validation of the model was performed with experimental data from the Sandia laboratory, in a chamber at constant volume. The validation and application of the model were conducted in different types of experimental trials: evaluation and comparison for different chemical kinetics models of n-heptane, validation of the method for the turbulence model K-epsilon in the constant volume chamber of the Sandia for non-reactive n-heptane, validation and comparison of the model for the reactive spray and model application for the study of the flame anchoring length and for the ignition delay time of n-heptane at different ambient temperatures. In general, the proposed modeling has demonstrated excellent predictive capacity for diesel spray combustion in a wide range of applications and is a highly promising candidate for other applications in diesel engines.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY ABOUT ETHANOL IMPACT IN DIESEL-BIODIESEL-ETHANOL BLENDS IN COMPRESSION IGNITION ENGINES / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL SOBRE O IMPACTO DO ETANOL EM MISTURAS DIESEL-BIODIESEL-ETANOL NOS MOTORES DE IGNIÇÃO POR COMPRESSÃOANDREW DAVID MENDES GUEDES 10 August 2017 (has links)
[pt] Há algum tempo biocombustíveis renováveis são potenciais soluções sugeridas às questões de emissão de poluentes e dependência da sociedade aos derivados fósseis. Biodiesel e etanol são combustíveis comerciais renováveis candidatos à substituição das fontes fósseis, especialmente, em motores de ignição por compressão, os quais são tipicamente mais eficientes do que aqueles de ignição por centelha. Misturas ternárias de diesel, biodiesel e etanol formam estratégias de substituição parcial do diesel aplicáveis em motores de ignição por compressão sem a necessidade de grandes adaptações. Nesta dissertação realizaram-se avaliações experimentais em um motor multi-cilíndrico de ignição por compressão (MWM 4.10 TCA), abastecido com misturas de diesel, biodiesel (até 15 por cento em teor volumétrico) e etanol anidro (até 20 por cento em teor volumétrico). Cada mistura ternária é composta por diferentes proporções do álcool e sempre com a concentração volumétrica de 1 por cento de um aditivo estabilizador da mistura. Portanto, os testes associam substituições parciais do diesel por biocombustíveis a avaliações de desempenho do motor e da combustão das misturas, sob algumas condições de carga, regimes de rotação e instantes de injeção de combustível. Os testes realizados indicam que misturas com 20 por cento em volume de concentração de etanol experimentam inícios de combustão até 4,7 graus CA mais atrasados. Porém, a busca de instantes otimizados na injeção de combustível trouxe melhorias ao desempenho do motor, permitiu conversões energéticas mais vantajosas do etanol na ignição por compressão frente à ignição por centelha, além de minimizar efeitos do etanol em retardar o início da combustão. / [en] Renewable biofuels have been proposed for a long time as an alternative to the issues concerned to pollutants emission and also society s liability to fossil fuels. Biodiesel and ethanol are renewable commercial fuel candidates for fossil fuels substitution, especially, in compression ignition engines, which are typically more efficient than the spark ignition ones. Diesel s partial replacement, such as the substitution by ternary blends formed by diesel, biodiesel and ethanol, is a strategy applicable to compression ignition engines without the need of further modifications. In this dissertation tests were run in a multi-cylinder compression ignition engine (MWM 4.10 TCA), fueled with diesel, biodiesel (up to 15 percent in volumetric content) and anhydrous ethanol (up to 20 percent in volumetric content) blends. Each mixture should be composed by different alcohol s proportions and always containing a 1 percent volumetric concentration of additive in order to ensure ternary s blend stability. Therefore, tests try to ally diesel s partial replacement by biofuels with engine performance and blends combustion assessment, under some combinations of load, engine speed and injection timing conditions. The tests performed indicate that the start of the combustion experienced up to 4.7 degrees CA postponements, when fueled with a 20 percent ethanol volumetric concentration blend. Still, optimized injection timing investigation brought improvements to engine performance, allowed better ethanol energetic conversions through compression ignition when compared to spark ignition and could also minimize delays caused by ethanol s presence in the beginning of the combustion.
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[en] EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A DIESEL CYCLE ENGINE OPERATING ON DUAL-FUEL MODE: DIESEL / ETHANOL AND DIESEL / GAS / [pt] AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DE UM MOTOR DO CICLO DIESEL OPERANDO NO MODO BICOMBUSTÍVEL: DIESEL/ETANOL E DIESEL/GÁSJULIO CESAR CUISANO EGUSQUIZA 21 March 2011 (has links)
[pt] No presente trabalho, ensaios experimentais de um motor do ciclo Diesel consumindo etanol hidratado ou gás natural em substituição parcial ao óleo diesel, foram realizados. Os objetivos principais foram verificar as influências dos combustíveis alternativos e avaliar as técnicas do avanço da injeção do diesel e da restrição parcial do ar de admissão, em relação aos parâmetros característicos da combustão, desempenho e emissões. Com base nos dados do diagrama pressão-ângulo de virabrequim, foi possível analisar alguns parâmetros característicos da combustão, tais como o início da combustão, a máxima taxa de elevação de pressão e o pico de pressão. Os parâmetros do desempenho e emissões do motor foram analisados através do rendimento térmico e as concentrações de monóxido de carbono, hidrocarbonetos, material particulado e óxidos de nitrogênio. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas avaliadas no modo bicombustível junto com as elevadas taxas de substituição do óleo diesel favoreceram a melhor queima dos combustíveis alternativos, refletindo-se favoravelmente em menores emissões de CO e MP, além de um pequeno aumento no rendimento térmico do motor. No entanto, houve também um acréscimo nas emissões de NOX e, no caso específico do avanço da injeção, foi notado um maior ruído gerado pelo motor. / [en] In this report, experimental tests of a Diesel cycle engine running with hydrous ethanol or natural gas with partial substitution for diesel fuel were performed. The main objectives were to verify the influence of alternative fuels and evaluate the advancing of diesel injection timing and the air partial restriction, regarding the characteristic parameters of combustion, performance and emissions. Based on data from the pressure-crank angle diagram, it was possible to analyze some characteristic parameters of combustion, such as the start of combustion, the maximum rate of pressure rise and peak pressure. The parameters of the engine performance and emissions were analyzed through the thermal efficiency and the concentrations of carbon monoxide, hydrocarbons, particulate matter and nitrogen oxides. The results showed that the techniques evaluated in dual fuel mode with higher rates of substitution of diesel fuel favored a better burning of the alternative fuels, reflecting favorably in lower emissions of CO and PM, and also in a small increase in the engine thermal efficiency. However, there was also an increase in NOX emissions and, in the specific case of the advanced injection timing, it was noted a louder noise generated by the engine.
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[en] ASPECTS OF ELECTRICITY GENERATION IN BRAZIL, USING BIODIESEL AS FUEL / [pt] ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DO BIODIESEL PARA GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASILFELIPE CARNEIRO DA CUNHA TORRES 14 March 2007 (has links)
[pt] Com a assinatura da Lei 11.097 de 13 de Janeiro de 2005, o
Biodiesel fica
introduzido na matriz energética brasileira. Até o fim de
2007, a mistura deste
biocombustível ao diesel mineral, derivado do petróleo, é
voluntária pelas
distribuidoras de combustíveis. A partir de Janeiro de
2008, todo o óleo diesel
será comercializado obrigatoriamente com 2% de Biodiesel
misturado e, a partir
de 2013 a mistura deverá conter 5% de Biodiesel. O mercado
potencial de
Biodiesel para esta meta de 2008 é de aproximadamente 800
mil toneladas
anuais. Revela-se, portanto, um enorme esforço de todas as
esferas
interessadas neste mercado: instituições de ensino e
pesquisa, agro-indústrias,
indústrias ligadas ao setor energético, entre outras, com
objetivo de se atingir a
meta estipulada pela Lei. Como parte deste esforço, no
presente trabalho foram
levantados aspectos técnicos, econômicos, sociais e
ambientais sobre a
implementação do programa de implementação do Biodiesel na
matriz energética
brasileira, visando identificar os prós e contras da
utilização deste biocombustível.
Um modelo de análise termodinâmica de uma usina
termelétrica foi desenvolvido
para descrever o comportamento de motores ciclo diesel de
grande porte operando
com 4 tipos diferentes de Óleo Combustível e 5 tipos de
Biodiesel. / [en] With the Federal Act number 11.097, from January 13, 2005,
Biodiesel is
introduced in the Brazilian energy matrix. To the end of
2007, a voluntary mixture
of this fuel to mineral diesel oil can be prepared by fuel
distributors. From January
2008, diesel oil will have to be commercialized with 2% of
Biodiesel. This
percentage is to be increased to 5% by 2013. The goal for
2008 means,
approximately, 800 thousand ton of Biodiesel annually. All
parts involved,
universities, research institutes, agro business and
energy industries, among
others, have been putting a great deal of effort to meet
the target set by Federal
Government. The present work is a small contribution to
this effort. Technical,
economical, social and environmental aspects of the
problem have been taking
into account in the present study, in order to identify
pros and cons of the
utilization of Biodiesel. A simple thermodynamic model of
a thermal-electric
power plant was developed to predict the behavior of a
large capacity diesel
engine operating with conventional fuel (four different
types of fuel oil) and with
Biodiesel.
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[en] CRITICAL EVALUATION OF TECHNICAL-ECONOMIC POTENTIAL OF ELECTRIC ENERGY SELFGENERATION IN BRAZIL / [pt] AVALIAÇÃO CRÍTICA DO POTENCIAL TÉCNICO-ECONÔMICO DA AUTOGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASILBRUNO DE QUEIROZ LIMA 10 March 2005 (has links)
[pt] O objetivo desse trabalho é avaliar o potencial técnico-
econômico nacional
da autogeração de energia elétrica. O levantamento desse
potencial é realizado a
partir do desenvolvimento de uma metodologia determinística
para os clientes de
alta tensão da concessionária LIGHT no estado do Rio de
Janeiro, extrapolando-a
para a estimativa do potencial brasileiro, através dos
dados de consumo nacional.
A geração distribuída é analisada a partir do atual estado
da arte da tecnologia
disponível para motores alternativos de combustão interna,
ciclos Diesel e Otto.
Os motores alternativos possuem tecnologia amplamente
difundida, alta escala de
produção, alta eficiência e baixo custo de investimento de
aquisição,
principalmente quando comparado a outras tecnologias de
geração elétrica de
pequeno e médio porte. Dessa forma, optou-se pela
tecnologia dos motores
alternativos como o mais adequado para a autogeração. Os
motores alternativos
têm grande potencial para servir de base para expansão da
geração distribuída
nacional. São considerados como alternativas de fontes
energéticas para a
autogeração, o óleo diesel e o gás natural. Para a operação
dos motores ciclo
Diesel foi considerada, além da hipótese de funcionamento
pelo modo tradicional
a óleo diesel, sua operação com um kit de conversão para
combustível dual.
Este permite uma substituição do óleo diesel pelo gás
natural em torno de 80 por cento. Já
para os motores alternativos ciclo Otto foi apenas
considerada a utilização do
energético gás natural. A viabilidade econômica do
investimento em centrais de
geração distribuída, é obtida quando traçado um paralelo
entre o atual custo da
energia elétrica que é fornecida pela concessionária e o
custo da aquisição e
operação do sistema de autogeração. O cálculo de
viabilidade será dado por uma
ótica estritamente econômica. Considerando-se que a
atratividade do
empreendimento seja dada por uma taxa interna de retorno do
investimento mínima de 15 por cento a.a para um horizonte de 15
anos, é estimado que a geração
distribuída possa representar 2,6 por cento da energia elétrica
gerada nacionalmente ou
cerca de 7.173 GWh/ano, concentrada principalmente para
geração de horário de
ponta. Os geradores a diesel representam 44,6 por cento desse total,
os geradores dieselgás
55,2 por cento e os geradores a gás cerca de 0,2 por cento. Isto significa um
consumo diário
de 2,2 MMm3 de gás natural e 2.800 m3 de óleo diesel. De
uma maneira geral a
autogeração não se viabiliza economicamente para geração
fora de ponta, em
virtude do baixo custo da energia elétrica neste período.
Em função da penetração
do gás natural no mercado nacional, é realizada uma análise
de sensibilidade entre
custo desse energético e o aumento do potencial de geração
distribuída nacional.
Conclui-se, que a queda do preço do gás natural pode
aumentar ainda mais o
potencial de geração distribuída baseado nos geradores
diesel-gás, além de
também viabilizar os geradores gás. Finalmente são
abordados e analisados os
impactos e benefícios trazidos pela geração distribuída ao
sistema atual de geração
e transmissão nacional. / [en] The objective of this work is to evaluate the technical-
economic potential
of electric energy self-generation in Brazil. A
deterministic methodology will be
built for market evaluation. It will be based on a
developed model for high voltage
customers from LIGHT, located in state of Rio de Janeiro
and extrapolated to
establish the national market. The extrapolation will be
made through the national
consumption data. The distributed generation is analyzed
from the state of the art
of reciprocating internal combustion engines, Diesel and
Otto cycles. These
engines have widespread technology, high efficiency and
offer low acquisition
cost when compared with other small and medium scale
gensets technologies. In
that way, they were chosen, to be the alternatives for the
distributed generation.
The reciprocating engines have great potential to support
the expansion of the
distributed generation in Brazil. Diesel oil and natural
gas are considered as the
fuel alternatives for the gensets. Besides the usual diesel
oil, used as fuel for diesel
engines, it was considered the mix between diesel oil and
natural gas. The mix is
handled with an auxiliary conversion kit. It allows diesel
oil being substituted
around 80% by natural gas. It was only considered natural
gas fuel for the gas
engines. The economic feasibility of the investment in
distributed generation is
achieved when a comparison is made between the current cost
of the electric
energy, which is supplied by the local utility company, and
the cost of acquisition
and operation of the self generation system. The
feasibility will be given by a
strict economic aspect. Considering the attractiveness for
the enterprise, it is given
by a minimum internal rate of return of 15 percent per year in a
horizon of 15 years. It is
estimated that the national distributed generation can
represent 2.6 percent of all
national electric generation or 7,173 GWh/year. Mainly for
generation at peak
hours. The diesel oil gensets represents 44.6 percent of that
total, the diesel-gas gensets 55.2 percent and the gas gensets
around 0.2 percent. Meaning a daily consumption of 2.2
MMm3 of natural gas and 2,800 m3 of oil diesel. Self
generation isn`t economic
feasible at off-peak hours, because the low tariff value.
For the perspective of
expansion of the natural gas net distribution in Brazil, a
sensibility analysis was
accomplished between the natural gas cost and increase of
the national distributed
generation market. It is concluded that if the natural gas
cost less, the national
distributed generation market would grow, based mainly in
diesel-gas and gas
gensets. Finally, the impacts and benefits brought by
distributed generation in the
current scenery of national generation and transmission
systems were analyzed.
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[en] EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND PERFORMANCE ESTIMATE OF DIESEL ENGINES BURNING NATURAL GAS / [pt] AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL E PREVISÃO DO DESEMPENHO DE MOTORES DIESEL CONSUMINDO GÁS NATURALRICARDO HERNANDEZ PEREIRA 22 August 2006 (has links)
[pt] Medidas do desempenho de quatro diferentes motores, todos
operando
no modo bicombustível Diesel / gás natural, foram
realizadas em dinamômetro
de bancada. Selecionaram-se os motores a ensaiar por suas
características
construtivas e operacionais, representativas das distintas
aplicações dos motores
Diesel (cilindrada, faixa de rotação, uso ou não da turbo-
alimentação e
arrefecimento do ar de combustão). Variou-se a razão de
substituição de Diesel
por gás natural de modo a levantar as regiões por onde a
operação
bicombustível é possível. Embora o foco do trabalho esteja
sobre o desempenho
também se tomaram dados relativos às emissões (fumaça /
opacidade), tanto
durante a operação original Diesel, quanto na
bicombustível. Foram propostas
correlações empíricas para o rendimento térmico indicado,
eficiência volumétrica
e atrito em motores Diesel. Podem-se usar, na falta de
dados experimentais
prévios, tais correlações na estimativa do desempenho de
motores diferentes
dos testados. Os resultados indicam que, por grande parte
dos campos de
funcionamento, apenas parte do gás natural efetivamente
queima. Em motores
operando a baixa carga cerca de 20 - 30 % do gás fornecido
passa ao coletor de
escape sem reagir. Desenvolveu-se um modelo simples para a
queima Diesel /
gás. Parâmetros empíricos exigidos por tal modelo foram
levantados com base
dos pontos experimentais obtidos. Sugere-se usar tal
modelo na previsão do
desempenho Diesel / gás de motores ainda não testados no
modo
bicombustível. Os resultados sugerem que, em motores
operando com razão ar /
gás natural superior a, aproximadamente, 30, a queima do
gás ocorre apenas no
entorno do Diesel. Em misturas de razão ar / gás inferior
a 30 a queima em
frentes de chama parece ocorrer. Em tais casos fica-se,
também, sujeito ao
funcionamento com detonação. As correlações empíricas
levantadas foram
utilizadas na conversão Diesel / gás natural de três
diferentes grupos geradores
de eletricidade (motores de 212, 535 e 1.570 hp). De forma
distinta das medidas
tomadas em laboratório as conversões destes geradores
foram feitas em campo,
sem oportunidade para a medida cuidadosa e metódica de
todos os parâmetros
de interesse. Os dados verificados nas conversões de tais
grupos geradores,
quando considerados adequados, foram incorporados ao
presente trabalho. / [en] Four Diesel engines, all running on the Diesel / natural
gas dual fuel
mode, were dynamometer tested. Engines were selected based
on their distinct
construction, operating parameters and engine field use.
The Diesel / natural gas
substitution was varied in order to determine the dual
fuel operation limits.
Measurements related to particulate emissions (smoke and
opacity) were also
made. Correlations for indicated thermal efficiency,
volumetric efficiency and
engine friction were proposed. It`s suggested that those
can be used on the
performance estimate of engines when little or no previous
test data is available.
The dual fuel test results indicate that, according to
engine load, part of the gas
does not burn. In engines running on low load as much as
20 - 30 % of the gas
supplied simply reaches exhaust manifold unreacted. A
simple model for the dual
fuel combustion was proposed. An empirical correlation for
a combustion
parameter, that arouse in the modeling was, base on test
results, proposed. It`s
suggested that the semi-empirical dual fuel model can be
used for the
performance estimate of Diesel engines, when burning
natural gas, not previously
tested on the dual fuel mode. Results indicate that, for
engines running on air /
gas ratios above 30, combustion appear to remain limited
to Diesel droplets
neighborhood. For richer mixtures gas combustion appear to
occur on flame
fronts. Audible knock was noticed on engines running on
air / gas ratios below,
approximately, 30. The empirical correlations proposed
were used for the dual
fuel conversion of three different genset engines (212,
535 and 1.570 bhp).
Gensets data, when appropriate, is also reported in the
present work.
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[en] DEVELOPMENT OF A DIESEL-GAS MECHANICAL DUAL FUEL KIT / [pt] DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL PARA MOTORES DIESEL-GÁSMAURICIO LADEIRA CASADO 07 February 2006 (has links)
[pt] Neste estudo foi desenvolvido um sistema de alimentação
mecânico para
conversão de um motor do ciclo Diesel para operar como um
motor dual dieselgás
natural, com campo de aplicação em embarcações fluviais de
pequeno e
médio porte. Primeiramente foram executados ensaios no
modo original, diesel
puro, e em seguida com controle manual de injeção diesel-
gás. Os resultados
experimentais foram utilizados para comparação entre os
dois modos de
operação e como base para elaboração do sistema de
conversão reversível,
sempre mantendo os mesmos níveis de torque e potência do
motor.
Numa segunda etapa criou-se uma metodologia para
construção do
sistema de controle de alimentação dual, para um regime de
funcionamento
simulando a operação do motor com uma hélice acoplada. O
controle foi
projetado, construído e montado no motor para realização
dos testes de
desempenho e validação do sistema. O motor foi testado
novamente nos dois
modos de operação e os resultados comparados em termos de
desempenho
global, eficiência e nível de emissões (particulados).
Os resultados obtidos confirmam a viabilidade econômica e
técnica de se
operar o motor no modo dual com os mesmos níveis de torque
e potência do
motor diesel original e validaram o sistema de controle
projetado. Foram
observadas reduções significativas das emissões
(particulados) com um
rendimento satisfatório para todo o regime de operação
avaliado. As taxas de
substituição (diesel-gás) impostas são da ordem de 70%,
limitadas pelo sistema
de controle, para minimizar os riscos de possíveis danos
ao motor em termos de
superaquecimento dos bicos injetores e pela detonação. / [en] In this work a mechanical system of fuel supply was
developed to convert
a Diesel engine for dual fuel diesel-gas Dual operation in
small and medium size
fluvial boats. First assays, in the original way, pure
diesel operation had been
executed. After that, the dual fuel operation was
conducted with manual control of
diesel and gas injection. The experimental results had
been used for comparison
between the two ways of operation and as a base line for
elaboration of the
system of reversible conversion, always keeping the same
levels of torque and
power of the engine.
In a second stage, a methodology for construction of the
system of control
for dual fuel supplying was created. A specific curve of
functioning, simulating the
operation of the engine connected to a propeller, was used
for that. The control
was projected, constructed and adapted in the engine for
the realization of
performance tests and system validation. The engine was
tested again in the two
modes of operation and the results compared in terms of
overall performance,
efficiency and emission levels (particulates).
The acquired results confirm the economic viability and
technique of the
dual fuel operation of the engine with the same levels of
torque and power of the
original diesel engine, validating the projected system of
control. Significant
reductions of the emissions (particulates) with a
satisfactory performance for all
the evaluated points of operation was observed. The
imposed substitution
(diesel-gas) rate is around 70%, limited by the control
system, to minimize the
risks of possible damages to the engine in terms of
overheating of the injector
atomizers and knocking occurrence.
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