Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, Brasília, 2013. / Submitted by Camila de Sousa (myla.sousa@hotmail.com) on 2014-07-17T15:02:57Z No. of bitstreams: 1 2014_JuanEstebanGarciaSierra.pdf: 2892573 bytes, checksum: 12a9b3a25921a9ffed8200d0e3f2ed94 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-07-18T12:16:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JuanEstebanGarciaSierra.pdf: 2892573 bytes, checksum: 12a9b3a25921a9ffed8200d0e3f2ed94 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-18T12:16:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JuanEstebanGarciaSierra.pdf: 2892573 bytes, checksum: 12a9b3a25921a9ffed8200d0e3f2ed94 (MD5) / Confirmando-se as previsões de esgotamento das grandes reservas de petróleo e gás natural, o carvão poderá mais uma vez tornar-se a fonte principal de combustível fóssil no mundo. Mas, com seu emprego em larga escala será necessário o desenvolvimento de técnicas de captura e armazenamento de dióxido de carbono. Recentemente vem-se desenvolvendo pesquisas sobre novas tecnologias para a produção de energia mais limpa a base de carvão e uma delas é a oxi-combustão. Esta tecnologia é baseada na queima de combustíveis em uma atmosfera oxidante (livre de nitrogênio). A combustão de carvão com oxigênio puro produz um gás rico em CO2 e vapor de água, com substancialmente baixas concentrações de NOx. Permitindo assim, uma fácil separação e captura do CO2 para depois ser comprimido, transportado e armazenado. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta um estudo detalhado da combustão de partículas de carvão colombiano betuminoso em atmosferas O2/NO2 (ar atmosférico) e O2/CO2 (oxi-combustão), através de simulações numéricas computacionais mostrando o efeito da substituição de N2 por CO2 na combustão de carvão em partículas. As equações de conservação de massa, energia, movimento e espécies (para uma geometria bidimensional), transiente, são resolvidas numericamente por um método de volumes finitos baseado em elementos. No equacionamento, considera-se a partícula como um meio poroso que pode se modificar devidos os processos de pirólise, combustão e gaseificação. A partir das simulações são analisadas temperatura, conversão de massa, reatividade, velocidade dos gases de combustão e fração mássica de O2, CO2, CO, H2O e N2, para todos os instantes de tempo da combustão da partícula. Todos esses parâmetros são apresentados para diferentes composições do gás oxidante (o ar atmosférico e varias concentrações de O2 na mistura O2/CO2). No final do trabalho se verifica que as predições numéricas mostraram excelente concordância com resultados experimentais e teóricos publicados na literatura especializada no assunto. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Confirming the predictions about large oil and natural gas reserves depletion, coal may once again become a major source of fossil fuel in the world. The large-scale use of coal, will probably be associated with techniques for capturing and storing carbon dioxide. Recently it has been developing research about new technologies for cleaner energy production from coal, and one of them is oxy-fuel combustion. This technology is based on fuel combustion in an oxidizing atmosphere (free of nitrogen). The coal combustion with pure oxygen produces a rich gas of CO2 and water vapor, with substantially lower concentrations of NOx, allowing easy separation and CO2 capture, so then it can be compressed, transported and stored. Within this context, this work aims to present a detailed study of the combustion of bituminous Colombian coal particles in O2/N2 (atmospheric air) and O2/CO2 (oxy-fuel) atmospheres, through computational numerical simulations showing the effect of replacing N2 by CO2 in the coal combustion of coal particles. The equations of mass conservation, energy momentum and species (for a two-dimensional geometry), transient, are solved numerically by a finite volume method based on finite elements. In the equation, the particle is considered as a porous material that can change due to the pyrolysis, combustion and gasification processes. From the simulations are analyzed temperature, mass conversion, reactivity, combustion rate gases and mass fraction of O2, CO2, CO, H2O and N2, for all time instants of the particle combustion. All these parameters are presented for different compositions of the oxididant gas (atmospheric air and several concentrations of O2 in O2/CO2 mixture). At the end of the work it is found that the numerical predictions shows excellent agreement with experimental and theoretical results published in literature. _______________________________________________________________________________ RESUMEN / Confirmadas las previsiones de agotamiento de las grandes reservas de petróleo y gas natural, el carbón podrá convertirse nuevamente en la principal fuente de combustible fósil del mundo. Sin embargo, para el uso de éste a gran escala será necesario el desarrollo de técnicas de captura y almacenamiento de dióxido de carbono. Las investigaciones Recientes apuntan al desarrollo de nuevas tecnologías para la producción de energía limpia a base de carbón y una de ellas es la oxi-combustión. Esta tecnología se basa en la quema de combustibles en una atmósfera oxidante (libre de nitrógeno). La combustión de carbón con oxígeno puro genera un gas rico en CO2 y vapor de agua con bajas concentraciones de NOx, permitiendo así una fácil separación y captura de CO2 para después ser comprimido, transportado y almacenado. Dentro de este contexto, el presente trabajo exhibe un estudio detallado de la combustión de las partículas de carbón bituminoso colombiano en atmósferas de O2/NO2 (aire atmosférico) y O2/CO2 (oxi-combustión), a través de simulaciones numéricas computacionales mostrando el efecto de reemplazar N2 por CO2 en la combustión de las partículas de carbón. Las ecuaciones de conservación de masa, energía, movimiento y especies (para una geometría bidimensional), transitorio, son resueltas numéricamente por un método de volúmenes finitos basado en elementos. En las ecuaciones, la partícula es considerada como un medio poroso que puede cambiar debido a los procesos de pirólisis, gasificación y combustión. A partir de las simulaciones son analizadas temperatura, conversión de masas, reactividad, velocidad de los gases de combustión y fracción de masa de O2, CO2, CO, H2O y N2 para todos los instantes de tiempo de la partícula en combustión. Todos estos parámetros serán presentados para diferentes composiciones del gas oxidante (aire atmosférico y diversas concentraciones de O2 en la mezcla de O2/CO2). Al final del trabajo se encuentra que las predicciones numéricas mostraron una excelente concordancia con los resultados experimentales y teóricos publicados la literatura especializado en el asunto.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2013-09-04T16:16:21Z No. of bitstreams: 1 2013_FabioSilvaOliveira.pdf: 4935092 bytes, checksum: 99b86e53564807eacc9cf32045f75553 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-09-05T14:04:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_FabioSilvaOliveira.pdf: 4935092 bytes, checksum: 99b86e53564807eacc9cf32045f75553 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-05T14:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_FabioSilvaOliveira.pdf: 4935092 bytes, checksum: 99b86e53564807eacc9cf32045f75553 (MD5) / O bocal do motor de foguete a propelente híbrido, responsável pela aceleração dos gases da combustão, está sujeito a elevadas temperaturas (cerca de 2000 °C) requisitando o emprego de materiais ou técnicas que permitam o trabalho em tais condições, sem resultar na falha do motor durante o seu funcionamento. A solução proposta neste trabalho é o emprego de ligas de CuCr na fabricação de bocais. A escolha deste material se deve ao fato do mesmo apresentar elevada condutividade térmica, resistência à corrosão e boa resistência mecânica, além de baixo custo e facilidade de fabricação de bocais comparada com tubeiras de carbono-carbono. Porém, o seu ponto de fusão, entorno de 1080°C, é inferior à temperatura dos gases quentes. Para solucionar este problema, foram estudados revestimentos cerâmicos para atuar como barreira térmica. Neste estudo bocais de CuCr foram fabricados e posteriormente revestidos com zircônia estabilizada com ítria pelo processo de pulverização térmica. Testes em bancada foram realizados nos bocais, com e sem revestimento, para avaliar o desempenho em exercício. Testes com bocais de carbono- carbono e grafite também foram realizados para comparação, uma vez que estes são o estado-da-arte na aplicação em foguetes sólidos. Os bocais de CuCr com revestimento cerâmico apresentaram desempenho satisfatório, tornando-se candidatos para futuras aplicações associado ao processo de refrigeração regenerativa com óxido nitroso. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The nozzle of the hybrid propellant rocket motor, responsible for accelerating the combustion gases is subjected to high temperatures (around 2000 ° C) requesting the use of materials and techniques to work under such conditions without resulting in failure of the motor during operation. The solution proposed in this work is the use of CuCr alloys in manufacturing nozzles. The choice of this material is related to its high thermal conductivity, good corrosion resistance and mechanical strength, low cost and easy fabrication compared to carbon-carbon nozzles. However, its melting point around 1080 °C, is lower than the hot gases temperature. For solving this problem, ceramic coatings were studied to act as a thermal barrier. In this study, CuCr nozzles were manufactured and subsequently coated with yttria stabilized zirconia by the thermal spray process. The experiments in test bench were carried out in the nozzles, with and without coating, to evaluate their performance. Tests with carbon-carbon and graphite nozzles were also carried out for comparison, since they are the state-of-art in the application in solid rockets. The CuCr nozzles with ceramic coating exhibited satisfactory performance, becoming a future candidate for applications associated with regenerative cooling process with nitrous oxide.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2011-05-13T18:00:01Z No. of bitstreams: 1 2010_FábioAlfaiaDaCunha.pdf: 10474668 bytes, checksum: e87f5a73701689fa44cde8c7cef9dc7d (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-05-19T13:35:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_FábioAlfaiaDaCunha.pdf: 10474668 bytes, checksum: e87f5a73701689fa44cde8c7cef9dc7d (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-19T13:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_FábioAlfaiaDaCunha.pdf: 10474668 bytes, checksum: e87f5a73701689fa44cde8c7cef9dc7d (MD5) / Combustão e gaseificação de sólidos (carvão mineral e biomassa) representam uma considerável parte na geração de eletricidade no mundo, com destaque para a China e EUA, as duas maiores economias entre todos os países. Estrategicamente, pesquisa e desenvolvimento de tecnologias associadas à captura e ao armazenamento de carbono estão sendo conduzidas por importantes grupos, com destaque para o Laboratório Nacional de Tecnologia da Energia do Departamento de Energia dos EEUU objetivando o emprego mais limpo deste insumo energético. No Brasil, os esforços objetivam, principalmente, intensificar o uso do carvão nacional cujas características o diferenciam daqueles comumente usados em plantas de potência no exterior. Nos combustores e reatores de gaseificação, os principais processos termoquímicos, de transferência de calor e de massa observados em partículas de carvão ocorrem similarmente em biomassa particulada. Predições numéricas destes processos intrínsecos da transformação de carvão mineral e biomassa são indispensáveis no projeto de plantas de potência mais limpas e eficientes. Em linhas gerais, esta tese aborda este problema. Especificamente, o trabalho apresenta um modelo matemático apropriado para simular os principais processos termoquímicos que ocorrem na combustão e gaseificação de partícula sólida, em regime de baixo número de Reynolds. As equações de conservação de massa, energia e momentum (geometria bidimensional), transiente, são resolvidas numericamente por um método aprimorado de volumes finitos baseado em elementos finitos. Neste trabalho, importantes modificações, algumas inéditas, foram sugeridas e praticadas no método numérico para melhorar e acelerar a convergência do mesmo. A despeito da natureza multifásica do problema, o domínio computacional foi resolvido diretamente, por meio de formulação baseada no conceito de porosidade do meio. Como consequência, condição de contorno na superfície que separa as fases (sólida e gasosa) não se fez necessária. A fase condensada foi modelada com auxílio de uma estrutura bimodal que permite equacionar alterações na estrutura do sólido pelos processos de pirólise, combustão e gaseificação. O modelo proposto foi então extensivamente validado e aplicado no estudo da secagem, pirólise e combustão de partícula de turfa e biomassa. As predições numéricas mostraram excelente concordância com resultados experimentais e teóricos publicados na literatura especializado no assunto. O modelo proposto, com elevado grau de ineditismo, tornou-se uma ferramenta importante para o estudo teórico da queima e gaseificação de combustíveis sólidos pulverizados. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Combustion and gasification of solids fuels (coal and biomass) represent an important share of the world´s electricity production, especially in China and USA, the largest economies of all the countries. Intensive research is being conducted to develop carbon capture and storage (CCS) technologies for existing and future coal power plants, such as that of the Department of Energy, National Energy Technology Laboratory (DOE/NETL) from the United States. This would allow cleaner use of such feed-stock for many years to come. Research efforts, also in Brazil, would help increase the use of the national coal whose characteristics, compared to that commonly used worldwide in coal fired power plants, place another technological challenge. In boilers and gasifiers, the major thermochemical, heat and mass transfer processes that occur in coal particles are, to some extent, similar to that of particulate biomass consider for energy conversion. Numerical predictions of these processes would help designing even cleaner and more efficient coal/biomass-based power plants. This thesis presents a comprehensive mathematical model to simulate combustion and gasification of solid fuel particle in low Reynolds number regime. The conservation equations for mass energy and momentum (two dimensional geometry), unsteady, are solved numerically by an enhanced Control Volume Finite Element Method. A series of modifications to improve and accelerate convergence of the CVFE method were proposed and implemented in the present thesis. Despite the multiphase nature of the problem, the computational domain was solved directly by means of a porosity formulation. Following that, there was no need of gas/solid boundary conditions. The condensed phase was modeled by means of a bimodal porous structure for pyrolysis and combustion/gasification processes. After model validation, the code was applied for single particle drying, pyrolysis and combustion studies of biomass and peat. Numerical predictions showed good agreement with experimental and published data of the peat and biomass combustion literature. The proposed model, all together, can be considered a novel advanced means of studying solid fuel combustion and gasification processes.

Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos no desenvolvimento de uma unidade de controle para motores de combustão interna (UCM). A unidade foi desenvolvida com o intuito de facilitar os estudos de motores, por ser um sistema flexível e acessível. Para cálculos de rotinas de controle e acionamento de atuadores são utilizados, respectivamente, um microcontrolador e um FPGA, sendo que ambos são componentes de fácil obtenção e utilizados em placas de prototipagem encontradas no mercado (Arduino Due e Xula 2). O uso de um FPGA para executar o comando de atuadores se deve à alta velocidade de processamento, processamento paralelo e grande quantidade de portas digitais disponíveis, o que permite facilidade na expansão do sistema para comandos de múltiplos atuadores e o sincronismo desses com o sistema mecânico. O microcontrolador fica encarregado de executar as rotinas de cálculos que não exigem exato sincronismo, como rotinas de controle e comunicação com periféricos. A planta escolhida para ensaios da UCM é um motor ciclo Otto a álcool de 4 cilindros e 1.6 litros, com injeção multiponto. Ensaios foram realizados com o protótipo final e englobaram somente o controle do sistema de ignição do motor devido à facilidade de controle utilizando-se somente um parâmetro de entrada (velocidade) e devido ao controle de quantidade de combustível ser similar e utilizar as mesmas partes de código que o sistema de ignição. / In this work is presented the development of a flexible and accessible engine control unit for research purposes. For the calculations of the control routines and to drive the actuators synchronously, are used respectively, a microcontroller and an FPGA. The integrated circuits selected are easily accessible and are used in common prototyping boards found on the market (Arduino Due and Xula 2). The use of an FPGA to control the activation of the actuators is due the high speed, parallel processing and the large number of IOs, which allows the easy expansion of the system to drive more actuators, synchronized or not, with the mechanical system. The microcontroller calculates the routines that dont need an exact synchronism of the electronic system with the mechanical system, like control routines and communication tasks. The selected mechanical system for tests is a 1.6 Liter Otto engine with multipoint fuel injection and is powered with ethanol. Tests were conducted using the final board prototype only for the ignition system, because of the easy of control using a few parameters, and because ignition FPGAs code is almost the same used to drive fuel injection actuators.

Apresenta o estado da arte das câmaras de combustão dos motores de combustão interna ciclo Otto à gasolina e a etanol, onde observa de forma qualitativa aspectos evolutivos e específicos ao uso do etanol como combustível alternativo. Propõe sugestões para trabalhos futuros, visando a otimização de uma câmara mais apropriada ao uso deste importante combustível renovável. / It presents the state of the art of combustion chambers of gasoline and ethanol Otto cycle internal combustion engines, where it observes qualitatively evolutive and specific aspects to the use of the ethanol as an alternative fuel. It proposes suggestions for future works, seeking the optimization of a more appropriate combustion chamber for the use of that important renewable fuel.

Muitas áreas da indústria utilizam substanciais somas de energia térmica, geralmente obtida pela combustão de óleo, gás ou carvão. Na queima destes combustíveis geralmente é utilizado ar como oxidante, que é constituído aproximadamente por 21% de O2 e 79% de N2, em volume. Em muitos casos, os processos de combustão podem ser enriquecidos com o uso de oxidantes que possuem concentrações de oxigênio maior que a existente no ar. Isto é conhecido como combustão enriquecida com oxigênio (OEC) que pode trazer vários benefícios como a redução do consumo de combustíveis, aumento da energia térmica disponível, redução no volume dos gases de combustão, baixo custo de adaptação dos equipamentos existentes, entre outros. Com este cenário, o presente trabalho investiga o uso da combustão enriquecida com oxigênio em uma turbina a gás industriais de um eixo. O equipamento foi modelado termodinamicamente e com a consideração que os gases de combustão formados se encontram em equilíbrio químico. Dessa forma, são estudadas três formas de operação da turbina a gás com o uso do processo de enriquecimento da combustão, que são: 1) vazão de ar de admissão constante, 2) potência líquida constante com rotação fixa e 3) potência líquida constante com rotação variável. Os resultados mostram que pode ser obtido um aumento de até 143% na potência líquida e de 24% no rendimento térmico do ciclo para o caso 1. Entretanto, é necessária uma substancial soma de oxigênio para sustentar o processo. / Many industry areas use large amounts of thermal energy, usually obtained by burning oil, gas or coal. The combustion of these fuels generally used air as an oxidant, which consists of approximately 21% O2 and 79% N2, in volume. In many cases, combustion processes can be enriched with the use of oxidants with higher concentration of oxygen than present in the air. This is known as oxygen-enhanced combustion (OEC), which can provide several benefits such as reduced fuel consumption, increased thermal energy availability, reduction in flue gas volume, low retrofitting cost and others. With this background, this work investigates the use of oxygen-enhanced combustion in heavy duty single-shaft gas turbine. The equipment was thermodynamically modeled and the consideration that the combustion gases are in chemical equilibrium. Thus, three possible ways of implementation of the enrichment process of combustion were studied, which are: 1) constant intake air flow, 2) constant net power with fixed rotation and 3) constant net power with variable speed. The results showed that one can be obtained up to 143% increase in net power and 24% in thermal efficiency of the cycle in case 1. However, it’s necessary a substantial amount of oxygen to sustain the OEC process.

Mecanismos de cinética química detalhada são rotineiramente usados para descrever, a nível molecular, a transformação de reagentes em produtos de combustão, que ocorre através de muitas etapas elementares. Seu uso em modelos computacionais para simular processos de combustão pode gerar informações para melhorar o processo de uso do combustível e o desempenho do processo de combustão, e para quantificar as emissões a partir deste processo. Assim, para descrever um processo de oxidação, o esforço computacional se torna muito grande, exigindo simplificações do mecanismo. O desenvolvimento de mecanismos de cinética química reduzida para processos de combustão visa reduzir a esforço computacional na análise numérica de chamas. Os modelos cinéticos reduzidos podem substituir as equações diferenciais das espécies intermediárias, que são consideradas estarem em estado estacionário, através de relações algébricas. Desta forma, este trabalho desenvolve um método para reduzir a cinética química para a combustão do hidrogênio, monóxido de carbono, e hidrocarbonetos C1- C7, utilizando os pressupostos de estado estacionário. Um mecanismo cinético detalhado do processo de combustão de 439 reações elementares foi estudado e reduzido a mecanismos com, no máximo, 9 passos globais. Comparações de dados experimentais com simulações do perfil de fração de massa de CO2 e H2O, produzidos utilizando o mecanismo cinético reduzido do metano, propano e n-heptano demonstram boa concordância, validando estes mecanismos e, consequentemente, aumentando a confiabilidade dos demais mecanismos estudados. / Detailed chemical kinetic mechanisms are routinely used to describe, at the molecular level, the transformation of reactants to products of combustion, which occurs via many elementary steps. Its use in computer models to simulate combustion processes can generate information to improve the fuel quality and performance of the combustion process, and to quantify the emissions from this process. Thus, to describe a process of oxidation, the computational effort becomes very large, requiring simplifications of the reaction mechanism. The development of reduced kinetic mechanisms for combustion processes aims to reduce the computational effort necessary for the numerical analysis. The reduced models can replace the differential equations of the intermediate species, which are considered to be in steady state, through algebraic relationships. In this way, this work develops a method for reducing the kinetics of combustion for hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbons C1-C7, using assumptions of steady-state. A detailed kinetic mechanism containing 439 elementary reactions was analysed and reduced mechanisms with up to 10 steps were developed. Comparisons between experiment and simulations for the reduced kinetic mechanism of methane and propane, show good agreement, validating these mechanisms, and consequently, increasing the reliability of the others mechanisms studied.

Neste trabalho se desenvolve e se avalia uma metodologia para determinar a duração de combustão de alguns combustíveis em um motor padrão à combustão interna (ASTM-CFR - Cooperative Fuel Research), tendo-se em conta que a duração da combustão está relacionada com a velocidade de propagação da chama e que a relação de compressão, a condição de mistura ar-combustível e a turbulência na câmara de combustão, entre outros fatores, influenciam a duração da combustão. Assim, quanto maior a velocidade de propagação da chama, menor deverá ser o trabalho negativo necessário para comprimir a mistura antes do ponto morto superior, aumentando, assim, a eficiência do ciclo. Em cada bateria de testes, utilizou-se um combustível de composição química conhecida para seis relações de ar-combustível e quatro relações de compressão, sendo eles: o Etanol, o Metanol, o Metil Terc Butil Éter (MTBE) e compostos aromáticos como Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos. Determinou-se o tempo de combustão dos combustíveis, em um motor CFR, em função da variação da relação de compressão e razão de mistura ar-combustível. / This work develops and evaluates a methodology to determine combustion duration for several fuels in a standard internal combustion engine (ASTM-CFR - Cooperative Fuel Research). Combustion duration is related to flame speed, compression ratio, air fuel ratio, turbulence inside the combustion chamber and some other factors. Hence, the bigger the flame speed, the smaller the negative work done by the piston to compress the mixture before top dead center, leading to a smaller heat loss during combustion and to a higher efficiency over the whole cycle. In each test batch it was used a fuel with a known chemical structure, for 6 different air fuel ratios and 4 different compression ratios. The fuels used were Ethanol, Methanol, Methyl Tertiary-Butyl Ether (MTBE) and some aromatics such as Toluene, Ethylbenzene and Xylene. The time of combustion of fuels was determined, in an engine CFR, function of the variation of the relation of compression and mixture ratio air-fuel.

Esta dissertação investigou a técnica de síntese por combustão em solução para obtenção de pó do espinélio de magnesioferrita (MgFe2O4) nanoestruturada. Foram utilizados como precursores inorgânicos, os nitratos de ferro nonahidratado e o de magnésio hexahidratado. Anidrido maleico foi empregado como combustível. A reação foi levada a efeito em forno elétrico tipo mufla. Foram variadas a proporção molar do combustível e a temperatura do forno, porém em etapas distintas. Pelas características do pó como-sintetizado, foi selecionada para a avaliação da temperatura de síntese a formulação 30% deficiente em combustível (2 moles de nitrato de ferro para 1 de nitrato de magnésio com 7/3 de anidrido maleico). Essa formulação foi sintetizada a temperaturas de 310°C, 400°C, 650°C, 770°C, 910°C e 1030°C (temperatura do forno durante a reação de combustão). A caracterização dos pós foi realizada pelas técnicas de análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG), análise de área superficial específica (BET), análise cristalográfica por difração de raios X (DRX), microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), espectroscopia Mössbauer e medidas magnéticas com um magnetômetro vibracional (VSM). As amostras caracterizadas de MgFe2O4 apresentaram tamanho de cristalito médio de 42,8 nm, área superficial específica entre 4,16 m2/g e 51,54 m2/g, magnetização de saturação média de 25,34 emu/g, campo coercitivo e magnetização remanente não superior a 98 Oe e 11 emu/g, respectivamente. / This study has investigated a solution combustion synthesis technique to obtain the nanostructured magnesioferrite (MgFe2O4) spinel powder. The inorganic precursors used were iron nitrate nanohydrate, magnesium nitrate hexahydrate. Maleic anhydride was used as fuel. The reaction was performed in an electric muffle furnace. The molar proportion of the fuel and the oven temperature were variated in distinct stages tough. Considering the characteristics of the as-synthesized powders, the 30% fuel-deficient formulation (2 moles iron nitrate to 1 mole magnesium nitrate, with 7/3 mole maleic anhydride) was selected for synthesis temperature evaluation. This formulation was sinthesized at 310°C, 400°C, 650°C, 770°C, 910°C and 1030°C (temperature in the furnace during the combustion reaction). Powders characterization was carried out by differentialthermal analysis (DTA), thermogravimetric analysis (TGA), specific superficial area (BET), crystallographic analysis by X-ray diffraction, microstructure by scanning electronic microscope (SEM) and transmission electronic microscope (TEM), Mössbauer spectroscopy and magnetic measurements with a vibrational sample magnetometer (VSM). The characterized samples of MgFe2O4 had an average crystallite size of 42.8 nm, superficial area between 4.16 and 51.54 m2/g, average saturation magnetization of 25.34 emu/g, coercive field and remanent magnetization not greater than 98 Oe and 11 emu/g, respectively.

O trabalho apresenta uma análise técnica de desempenho dos motores de combustão interna ciclo Diesel, operando com combustível biodiesel em relação à operação com óleo diesel automotivo do tipo B. Busca-se neste trabalho definir uma relação tecnológica entre o antigo (óleo diesel) e o novo (biodiesel), demonstrando-se formas e processos de operação com ambos, a fim de enfatizar a garantia de eficiência da aplicação do biodiesel nos motores que hoje operam com óleo diesel automotivo. O desempenho foi avaliado em relação ao torque, potência, consumo específico de combustível e emissões de fumaça. A aplicação do biodiesel como uma nova forma de energia alternativa, sem alterações em projetos originais dos motores de combustão interna ciclo Diesel, motivou a realização deste trabalho. O motor utilizado nestes ensaios foi um motor Agrale M93 ID, monocilíndrico, com cilindrada de 668 cm³ e relação de compressão de 20,0:1. Neste motor foram ensaiados três tipos diferentes de biodiesel: o de soja, mamona e dendê. Todos os ensaios foram realizados utilizando-se percentuais específicos de adição de biodiesel ao óleo diesel. Utilizou-se inicialmente o B25 (adição de 25% de biodiesel ao óleo diesel tipo B), e posteriormente concentrações de B50, B75 e B100. Todo o sistema motriz foi instalado em uma bancada dinamométrica e instrumentado, a fim de permitir a coleta de informações e avaliações do torque, potência, consumo específico, emissões de fumaça, temperaturas e rotações operação. Os ensaios foram desenvolvidos em velocidades de rotação de 2600, 2400, 2200, 2000 e 1800 min-¹, para cada uma das concentrações de biodiesel e óleo diesel, coletando-se posteriormente todos os dados necessários para aplicar no programa de correção, conforme normatização vigente. Os resultados apresentaram pequenas variações nos parâmetros torque e potência, com variações mais significativas para o consumo específico e emissões de fumaça. Observa-se ao final dos ensaios que a aplicação de biodiesel destas três oleaginosas não altera o funcionamento do motor até percentuais próximos a 25%. Para misturas acima de 50%, verifica-se que o motor ensaiado apresenta reduções mais significativas nos parâmetros torque e potência, com aumento considerável no consumo específico de combustível e redução expressiva nas emissões de fumaça. / This study presents a Diesel cycle internal combustion engine technical analysis of performance operating on biodiesel fuel compared to the operation using type B automotive diesel oil. The aim of the study is to define the technological relationship between the long-standing diesel oil and the new biodiesel, demonstrating ways and processes of operation with both of them, so as to emphasize the guarantee of efficient application of biodiesel in engines which presently operate on automotive diesel oil. The performance was evaluated in relation to torque, power, specific fuel consumption and smoke emissions. The application of biodiesel as a new form of alternative energy, with no alterations in original cycle Diesel internal combustion engine projects, motivated this study. The engine used for the tests was a single-cylinder Agrale M93 ID, with 668 cc and 20,0:1 compression ratio. Three different types of biodiesel were tested in that engine: from soybeans, from castor oil plant (mamona) and from dende palm tree. All tests were carried out using specific percentages of biodiesel addition to the diesel oil. Initially, B25 (addition of 25% of biodiesel to the B type diesel oil) was tested, and then concentrations of B50, B75 and B100 were used. The whole engine system was installed and instrumented on a dynamometric bench, so as to allow the data collecting to record information and evaluations on torque, power, specific fuel consumption, smoke emissions, temperature and operating rotations. The tests were performed on rotation speeds of 2600, 2400, 2200, 2000 and 1800 min-¹, for each of the concentrations of biodiesel and diesel oil, obtaining all the necessary data to apply in the correction program, according to the present norms. The results presented little variation for the torque and power parameters and more significant variations for specific fuel consumption and smoke emissions. After testing, we observed that the application of biodiesel from those three oleaginous plants does not alter engine operation with percentages around 25%; for mixtures above 50%, the engine tested presented more significant reductions in torque and power parameters, with a considerable increase in specific fuel consumption and a substantial reduction in smoke emissions.