[pt] Neste estudo, os esforços são concentrados em se buscar a redução das emissões em motores Diesel-gás. Assim, são apresentados resultados experimentais, obtidos em dinamômetro de bancada, das emissões e desempenho de um motor do ciclo Diesel (turbo alimentado e com intercooler), para operar, reversivelmente, como motor Diesel-gás ou Diesel original. Inicialmente, foram executados ensaios nas duas versões, Diesel e Diesel-gás; logo, os resultados respectivos foram comparados em termos de emissões e desempenho do motor. A seguir, na operação Diesel-gás, foi avaliado o método da restrição parcial do ar de admissão, a fim de produzir uma mistura efetivamente mais rica para a mesma quantidade do gás natural. Os resultados obtidos mostraram uma notável redução nas emissões de monóxido de carbono e hidrocarbonetos não queimados, para toda a faixa de operação avaliada. Por outro lado, as emissões de material particulado continuaram sendo ínfimas em altas taxas de substituição e os níveis de óxidos de nitrogênio apresentaram certo incremento em altas cargas do motor. Quanto ao rendimento térmico, verificam-se acréscimos quando é alcançado certo valor de taxa de substituição. Contudo, os resultados de emissões e rendimento térmico apresentam melhores resultados em baixas cargas do motor (abaixo de 50% da plena carga). Assim, além de reduzirem-se os níveis de certas emissões em altas cargas, verificou-se uma contribuição adicional do presente trabalho no que diz respeito à redução, de forma parcial, de um dos principais problemas envolvendo a combustão em motores Diesel-gás: a queima incompleta de misturas pobres em cargas baixas. / [en] The focus of this study is the reduction of emissions in Gas-Diesel engines. The experimental results of emissions and performance of a Diesel cycle engine (with turbo and intercooler), obtained by a dynamometer, are presented for operation as Gas-Diesel and as original Diesel engine. First, two kinds of operation were tested: Diesel and Gas-Diesel; then, the respective results of emissions and performance of the motor were compared. After, in Gas-Diesel operation, was evaluated the method of the partial restriction of the admission air, to produce a richer mixture with the same quantity of natural gas used before. The obtained results show a notable reduction of the emissions of carbon monoxide and unburned hydrocarbons for the whole range of evaluated operation. On the other hand, the particulate emissions had kept minims at high rates of substitution and the nitrogen oxides levels presented a bit of increase at high engine load. The thermal performance increases when is achieved a determinate substitution rate value. However, the emissions and thermal performance results have a better behavior at low engine loads (below 50% of the full load). Thus, beyond the levels of some emissions are reduced at high loads, in addition, a reduction was found, of partial form, from one of the main problems involving combustion in Gas-Diesel engines: the incomplete burning of poor mixtures in low loads.

[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.

[pt] O trabalho tem como objetivo a conversão de um grupo gerador, originalmente Diesel, para operar no modo Diesel-Gás, onde estes dois combustíveis são administrados simultaneamente no motor. Para tal foi utilizado um grupo gerador de 120KW, com um motor Perkins 1006 TAG (turbo alimentado com intercooler). Medidas experimentais foram realizadas tanto no modo Diesel quanto no bicombustível Diesel-gás. Foram avaliados: desempenho e, principalmente, emissões de poluentes atmosféricos. A redução das emissões foi realizada mediante a restrição parcial do ar de combustão, regulada por uma válvula tipo borboleta, que funciona eletronicamente, posicionada na entrada do coletor de admissão. A relação Diesel-Gás foi também avaliada, onde o segundo combustível era administrado através de um sistema eletrônico de injeção de gás natural. Os resultados indicam que em cargas baixas as reduções de monóxido de carbono e hidrocarbonatos são significativas (50% de redução de HC e 20% de CO) com máximas taxas de substituição. O mesmo se observa em cargas intermediárias. Em cargas médias e baixas observa-se um leve aumento nas emissões de óxido nitroso. Pode-se observar uma melhora no rendimento global do grupo gerador com o aumento da carga e da taxa de substituição. De forma geral, conseguiu-se reduzir os níveis de emissões em altas cargas, principalmente de hidrocarbonetos e monóxido de carbono. / [en] The objective of this study is converting a generator, originally Diesel, to operate in a Diesel-Gas; two fuels are administered simultaneously to the motor. One diesel generator of 120KW model Perkins 1006 TAG (powered with turbo intercooler), running on the Diesel / natural gas dual fuel mode, was tested. Experimental measurements were performed in both the Diesel and dual fuel diesel-gas. Are evaluated performances and; especially air pollutant emissions. The emission reduction was carried out by partial restriction of the combustion air with the help of an electronic throttle valve, positioned before the intake manifold. The ratio Diesel-Gas was evaluated, where the second fuel (natural gas) was administered with one electronic injection of natural gas. The results indicate that at low loads the reductions in carbon monoxide and hydrocarbons are significant (50% reduction in HC and 20% CO) with maximum replacement rates. Something like is observed at intermediate loads. In medium and low loads there is a slight increase in emissions of nitrous oxides. One can observe a slight increase in overall yield of the generator with the increased workload and the replacement rate; in general it was possible to reduce emissions at high loads, especially in hydrocarbons and carbon monoxide.