Nos últimos anos o principal desafio da humanidade foi a substituição total ou parcial dos combustíveis fósseis que são responsáveis pelas mudanças climáticas e contribuem para a formação dos gases do efeito estufa. Como alternativa, os combustíveis renováveis - denominados biocombustíveis - têm se tornado uma alternativa viável. Este trabalho investigou o comportamento térmico e a energia de ativação de dois biocombustíveis (farnesano e biodiesel de soja) e suas misturas com diesel fóssil. Além disso, foram feitos estudos comparativos de comportamento térmico e energia de ativação entre todos os combustíveis. Os estudos foram feitos empregando-se análise termogravimétrica (TGA) sob atmosfera de ar sintético. As condições experimentais para os testes termogravimétricos foram: massa das amostras de 4,0 ± 0,5 mg, razões de aquecimento de 5, 10, 15, 20 e 25ºC min-1 e faixa de temperatura entre 30ºC e 400ºC. Outras técnicas, tais como calorimetria, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC - \"Differential Scanning Calorimetry\") e testes em motor diesel OM 926 LA CONAMA P7/EURO 5 também foram aplicadas para se avaliar o comportamento térmico destes combustíveis. Os valores de poder calorífico superior (PCS) para o farnesano, diesel fóssil e biodiesel são 46,9 MJ/kg, 45,3 MJ/kg e 39,7 MJ/kg, respectivamente. Os experimentos no motor diesel mostraram uma economia de 3% para o farnesano e um consumo de 14,25 % para o biodiesel em relação ao diesel fóssil. Em média, os valores de energia de ativação para os combustíveis puros encontrados neste estudo foram de 82,20 ± 3,38 kJ mol-1, 86,61 ± 8,48 kJ mol-1 e 96,61 ± 3,74 kJ mol-1 para farnesano, diesel fóssil e biodiesel de soja, respectivamente. Como a energia de ativação está diretamente relacionada com o atraso de ignição e, consequentemente, ao processo de combustão, o farnesano apresentou uma melhor qualidade de combustão em relação ao biodiesel de soja. Por meio das emissões obtidas nos testes European Stationary Cycle test (ESC) com a utilização do motor diesel foi possível obter correlações lineares entre energia de ativação e as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) e hidrocarbonetos (HC) e correlações polinomiais entre energia de ativação e as emissões de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e material particulado (MP). A adição de biodiesel de soja ao diesel provocou um aumento das emissões tanto para o NOx quanto para o HC em até 21,29% e 19,31%, respectivamente, e queda nas emissões de CO, CO2 e MP em até 33,44%, 2,44% e 47,37%, respectivamente. Por outro lado, a adição de farnesano ao diesel proporcionou uma diminuição de todas as emissões, ou seja, 11,22 %, 15,67%, 15,09%, 4,66% e 6,14% para NOx, HC, CO, CO2 e MP, respectivamente. A partir dos resultados obtidos neste estudo é possível entender o comportamento dos combustíveis durante suas respectivas queimas tendo como base as suas energias de ativação. / In recent years, the main challenge of the humanity was the total or partial replacement of fossil fuels, which are responsible for both the climate changes and the production of greenhouse gases. As an alternative, renewable fuels - named biofuels - have become viable. This study investigated the thermal behavior and the activation energy of two biofuels (farnesane and soybean biodiesel) and their mixture with fossil fuel. In addition, the thermal behavior of the biofuels and their mixtures with fossil fuel were compared with pure fossil diesel. Experiments were performed applying thermogravimetric analysis (TGA) under synthetic air atmosphere and other conditions such as, sample mass of 4,0 ± 0,5 mg, heating ratios of 5, 10, 15, 20 and 25 °C min-1 and temperature range between 30ºC and 400°C. In addition, calorimetry, differential scanning calorimetry (DSC) and experiments in a diesel engine OM 926 LA CONAMA P7 / EURO 5 were applied. Calorific value (CV) of the farnesane, biodiesel and fossil diesel are 46.9 MJ kg-1, 45.3 MJ kg-1 and 39.7 MJ kg-1, respectively. Experiments in the engine showed a fuel saving of 3% for farnesane and an increase consumption of 14.24 % for biodiesel, compared to fossil diesel. On average, the values of activation energy for pure fuels determined in this study were 82.20 ± 3.38 kJ mol-1, 86.61 ± 8.48 kJ mol-1 and 96.61 ± 3.74 kJ mol-1 for farnesane, fossil diesel and soybean biodiesel, respectively. As the activation energy is directly related to the ignition delay and hence the combustion process, it was observed that farnesane presented a better quality of combustion in comparison to the biodiesel. By means of the emissions obtained by the European Stationary Cycle test (ESC) in the diesel engine, it was possible to observe linear correlations between activation energy for both nitrogen oxide (NOx) and hydrocarbon (HC) emissions, and polynomial correlations between activation energy and carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and particulate matter (PM) emissions. The addition of soybean biodiesel to the diesel promoted an increase of both NOx and HC emissions in 1.29% and 19.31%, respectively and a decrease of 33.44%, 2.44% and 47.37% for CO, CO2 and PM emissions, respectively. On the other hand, the addition of farnesane to the fossil diesel, a reduction in all emissions were observed, i.e, 11.22%, 16.67%, 15.09%, 4.66%, 6.14%. of NOx, HC, CO, CO2 and PM, respectively. From the results obtained in this study, it is possible to understand the behavior and the emissions of the fuels produced during their burning based on their activation energies.

Nos últimos anos o principal desafio da humanidade foi a substituição total ou parcial dos combustíveis fósseis que são responsáveis pelas mudanças climáticas e contribuem para a formação dos gases do efeito estufa. Como alternativa, os combustíveis renováveis - denominados biocombustíveis - têm se tornado uma alternativa viável. Este trabalho investigou o comportamento térmico e a energia de ativação de dois biocombustíveis (farnesano e biodiesel de soja) e suas misturas com diesel fóssil. Além disso, foram feitos estudos comparativos de comportamento térmico e energia de ativação entre todos os combustíveis. Os estudos foram feitos empregando-se análise termogravimétrica (TGA) sob atmosfera de ar sintético. As condições experimentais para os testes termogravimétricos foram: massa das amostras de 4,0 ± 0,5 mg, razões de aquecimento de 5, 10, 15, 20 e 25ºC min-1 e faixa de temperatura entre 30ºC e 400ºC. Outras técnicas, tais como calorimetria, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC - \"Differential Scanning Calorimetry\") e testes em motor diesel OM 926 LA CONAMA P7/EURO 5 também foram aplicadas para se avaliar o comportamento térmico destes combustíveis. Os valores de poder calorífico superior (PCS) para o farnesano, diesel fóssil e biodiesel são 46,9 MJ/kg, 45,3 MJ/kg e 39,7 MJ/kg, respectivamente. Os experimentos no motor diesel mostraram uma economia de 3% para o farnesano e um consumo de 14,25 % para o biodiesel em relação ao diesel fóssil. Em média, os valores de energia de ativação para os combustíveis puros encontrados neste estudo foram de 82,20 ± 3,38 kJ mol-1, 86,61 ± 8,48 kJ mol-1 e 96,61 ± 3,74 kJ mol-1 para farnesano, diesel fóssil e biodiesel de soja, respectivamente. Como a energia de ativação está diretamente relacionada com o atraso de ignição e, consequentemente, ao processo de combustão, o farnesano apresentou uma melhor qualidade de combustão em relação ao biodiesel de soja. Por meio das emissões obtidas nos testes European Stationary Cycle test (ESC) com a utilização do motor diesel foi possível obter correlações lineares entre energia de ativação e as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) e hidrocarbonetos (HC) e correlações polinomiais entre energia de ativação e as emissões de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e material particulado (MP). A adição de biodiesel de soja ao diesel provocou um aumento das emissões tanto para o NOx quanto para o HC em até 21,29% e 19,31%, respectivamente, e queda nas emissões de CO, CO2 e MP em até 33,44%, 2,44% e 47,37%, respectivamente. Por outro lado, a adição de farnesano ao diesel proporcionou uma diminuição de todas as emissões, ou seja, 11,22 %, 15,67%, 15,09%, 4,66% e 6,14% para NOx, HC, CO, CO2 e MP, respectivamente. A partir dos resultados obtidos neste estudo é possível entender o comportamento dos combustíveis durante suas respectivas queimas tendo como base as suas energias de ativação. / In recent years, the main challenge of the humanity was the total or partial replacement of fossil fuels, which are responsible for both the climate changes and the production of greenhouse gases. As an alternative, renewable fuels - named biofuels - have become viable. This study investigated the thermal behavior and the activation energy of two biofuels (farnesane and soybean biodiesel) and their mixture with fossil fuel. In addition, the thermal behavior of the biofuels and their mixtures with fossil fuel were compared with pure fossil diesel. Experiments were performed applying thermogravimetric analysis (TGA) under synthetic air atmosphere and other conditions such as, sample mass of 4,0 ± 0,5 mg, heating ratios of 5, 10, 15, 20 and 25 °C min-1 and temperature range between 30ºC and 400°C. In addition, calorimetry, differential scanning calorimetry (DSC) and experiments in a diesel engine OM 926 LA CONAMA P7 / EURO 5 were applied. Calorific value (CV) of the farnesane, biodiesel and fossil diesel are 46.9 MJ kg-1, 45.3 MJ kg-1 and 39.7 MJ kg-1, respectively. Experiments in the engine showed a fuel saving of 3% for farnesane and an increase consumption of 14.24 % for biodiesel, compared to fossil diesel. On average, the values of activation energy for pure fuels determined in this study were 82.20 ± 3.38 kJ mol-1, 86.61 ± 8.48 kJ mol-1 and 96.61 ± 3.74 kJ mol-1 for farnesane, fossil diesel and soybean biodiesel, respectively. As the activation energy is directly related to the ignition delay and hence the combustion process, it was observed that farnesane presented a better quality of combustion in comparison to the biodiesel. By means of the emissions obtained by the European Stationary Cycle test (ESC) in the diesel engine, it was possible to observe linear correlations between activation energy for both nitrogen oxide (NOx) and hydrocarbon (HC) emissions, and polynomial correlations between activation energy and carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and particulate matter (PM) emissions. The addition of soybean biodiesel to the diesel promoted an increase of both NOx and HC emissions in 1.29% and 19.31%, respectively and a decrease of 33.44%, 2.44% and 47.37% for CO, CO2 and PM emissions, respectively. On the other hand, the addition of farnesane to the fossil diesel, a reduction in all emissions were observed, i.e, 11.22%, 16.67%, 15.09%, 4.66%, 6.14%. of NOx, HC, CO, CO2 and PM, respectively. From the results obtained in this study, it is possible to understand the behavior and the emissions of the fuels produced during their burning based on their activation energies.

Submitted by Edineia Teixeira (edineia.teixeira@unioeste.br) on 2018-09-21T18:57:27Z No. of bitstreams: 2 Paulo_Paiva_2018.pdf: 1808822 bytes, checksum: b60c2ed8673a5040b72da406c4cb66fd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-21T18:57:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Paulo_Paiva_2018.pdf: 1808822 bytes, checksum: b60c2ed8673a5040b72da406c4cb66fd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The tractor is the most used agricultural machine in the wide range of operations existing in the rural properties; being a source of mechanical energy for the operations, in which it is made available through the motor, this machine converts thermal energy into mechanics. In this context, the objective of this research was to evaluate the performance of the engine of an agricultural tractor using pure A-S500 diesel, binary (diesel-biodiesel) and ternary (diesel-biodiesel-ethanol) blends. In the case of a mechanical diesel fuel cycle engine, the injection time, known as the injection point, was also modified by changing it by 2 ° (P2), 4 ° (P4) and -2 ° (P-2), before and after the reference point of 0 ° (P0) (original of the motor), so that this moment is advanced and delayed in relation to the original. To evaluate the mechanical performance of the tractor, the data collected in this research were based on the use of a Foucault chain dynamometer coupled to the power take-off, in which the proposed diesel-biodiesel proportions were: B0, B8, B15 and B20, in (E0) and tests using the 1% (E1) ratio of this same substance. The dynamometric tests were performed with four replicates. As reference for the test and the analyzes was applied the condition B0P0E0, with 0.14% more B0P2E0 presented the best value for maximum power, B0E0P0 and B0E1P0 had the best torque values, in specific consumption B15E0P2 had a reduction of 17, 0%, already in consumption hour P-2 had better results being 10.1% of reduction. P-2 was the point of injection with better indexes of IE, RT and RR. / O trator é a máquina agrícola mais utilizada na grande gama de operações existentes nas propriedades rurais; sendo uma fonte de energia mecânica para as operações, na qual é disponibilizada por meio do motor, esta máquina converte energia térmica em mecânica. Neste contexto, esta pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho do motor de um trator agrícola, utilizando como combustíveis: o diesel puro A-S500, misturas binárias (diesel-biodiesel) e ternárias (diesel-biodiesel-etanol). E se tratando de um motor ciclo diesel de alimentação de combustível mecânica, o momento de injeção, conhecido como ponto de injeção também foi modificado, alterando-o em uma ordem de 2°(P2), 4°(P4) e -2°(P-2), antes e após ao ponto de referência de 0°(P0) (original do motor), sendo assim este momento adiantado e atrasado em relação ao original. Para avaliar o desempenho mecânico do trator, os dados coletados nesta pesquisa foram embasados na utilização de um dinamômetro de correntes de Foucault acoplado à tomada de potência, em que as proporções binarias diesel–biodiesel propostas foram: B0, B8, B15 e B20, nas quais ocorreram ensaios sem utilização de etanol (E0) e ensaios utilizando a proporção de 1%(E1) desta mesma substância. Os ensaios dinamométricos ocorreram com quarto repetições. Como referencial para o ensaio e as análises foi aplicado a condição B0P0E0, com 0,14% a mais B0P2E0 apresentou o melhor valor para potência máxima, B0E0P0 e B0E1P0 tiveram os melhores valores de torque, em consumo especifico B15E0P2 teve uma redução de 17,0%, já em consumo horário P-2 teve melhores resultados sendo 10,1% de redução.P-2 foi o ponto de injeçao com melhores índices de IE, RT e RR.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 1573543 bytes, checksum: 0b63370ad035d100bd7ca434e78b1c47 (MD5) Previous issue date: 2012-09-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In Brazil, the major employability of diesel oil is in the road system of cargo transport which is necessary for a rigorous accompaniment of the ignition quality of this fuel. Among the physical and chemical properties, Cetane Number (CN) is one of the most common indicators of the diesel quality. Beyond the standard method (ASTM D613) for CN determination, there are others alternative methods, such as ASTM D6890, ASTM D4737, through infrared spectroscopy and the portable IROX DIESEL. This work aimed to evaluate and compare alternative methods for CN determination and applying non-parametric statistical tests (Friedman, Wilcoxon). There were selected randomly 80 samples that were in accordance with ANP specifications and subsequently assayed in triplicate. According to statistical analysis, the CN determinations through ASTM D6890 and infrared spectroscopy have no significant differences at a significance level of 5%. CN results through ASTM D4737 and IROX DIESEL were statistically different from each other and when they are compared with the previous mentioned methods at a significance level of 5%. The infrared spectroscopic technique shows to be an alternative for obtaining CN if it is included in diesel oil specifications because it is a technique that requires less cost of implementation and maintenance, fast and accurate determination requiring no external calibration and easy operability. / No Brasil, a maior empregabilidade do óleo diesel é no sistema rodoviário de transporte de cargas, tornando necessário um rigoroso acompanhamento da qualidade de ignição deste combustível Dentre os parâmetros físicos e químicos, o Número de Cetano (NC) é um dos mais comuns indicadores da qualidade do óleo diesel. Além do método padrão (ASTM D-613) para determinação do NC, existem outros métodos alternativos, como, ASTM D-6890, ASTM D-4737, por técnicas de espectroscopia no infravermelho e pelo aparelho portátil IROX DIESEL. O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar métodos alternativos para determinação do NC, utilizando-se teste de estatísticas não paramétricas (Friedman, Wilcoxon). Foram selecionadas aleatoriamente 80 amostras que estivessem em conformidade com as especificações da ANP e posteriormente ensaiadas em triplicatas. De acordo com análise estatística, os resultados das determinações de NC pelo método ASTM D-6890 e por técnicas de espectroscopia no infravermelho, não possuem diferenças significativas ao nível de significância de 5%. Já os resultados de NC dos métodos ASTM D-4737 e IROX DIESEL, foram estatisticamente diferentes entre si e também quando comparados com os métodos anteriores mencionados ao nível de significância de 5%. A técnica de espectroscopia no infravermelho mostra ser uma alternativa para obtenção do NC se incluído nas especificações de óleo diesel, pois é uma técnica que requer menor custo de implementação e manutenção, determinação rápida e precisa não requerendo calibração externa e de fácil operação.