Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_7530_Renato Rocha Batista20140507-105046.pdf: 3208134 bytes, checksum: 86396a6453dd7695ef80a09605df8169 (MD5) Previous issue date: 2014-03-06 / O presente trabalho de dissertação vem propor a aplicação de tecnologias químicas, para a transformação do potencial energético inerente a composição dos resíduos agrícolas do tipo casca frutífera, em energia elétrica como principal produto. Realizou-se um estudo bibliográfico de caracterização de resíduos da casca do cacau, coco e café; assim como das tecnologias de biodigestão anaeróbia, pirólise e combustão direta. A proposta de metodologia para solução do problema baseia-se na representação do problema por meio de árvores de estado. A etapa de análise é direcionada à aplicar técnicas intuitivas do método heurístico para selecionar a rota tecnológica considerada promissora para o aproveitamento energético de cada resíduo. Como resultado obtido, a biodigestão anaeróbia em reator do tipo batelada se mostrou a rota química mais promissora para o resíduo da casca de cacau. Para o resíduo da casca de coco, a rota química adequada foi a combustão direta, realizada em caldeira de grelha fixa; e para o resíduo da casca de café, a rota de conversão termoquímica do tipo pirólise precedida de peletização se mostrou promissora.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-23T04:03:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337600.pdf: 3324764 bytes, checksum: 19161f5973c2dbd67d48daeed9a729d3 (MD5) Previous issue date: 2015 / A combustão sempre ofereceu periculosidade à integridade da vida humana. Entre os materiais disponíveis que apresentam grande aplicação e alta flamabilidade estão os polímeros. Estes materiais têm a composição química baseada em cadeia de carbonos e a sua combustão é um processo, muitas vezes, rápido, com alta taxa de propagação e com liberação de considerável quantidade de energia. Uma das formas de desacelerar esse processo é o uso de aditivos retardantes de chama. Esses materiais apresentam a capacidade de atuar nos mecanismos de combustão e diminuir a velocidade de queima. Hidróxidos metálicos e organohalogenados são os principais aditivos retardantes de chama. Porém, apresentam desvantagens relacionadas à necessidade de alta concentração e liberação de gases tóxicos durante a combustão, respectivamente. Nesse contexto, os polifosfonatos destacam-se como uma nova classe de agente retardante de chama para materiais poliméricos. Neste trabalho foi sintetizado um polifenilfosfonato a partir dos monômeros dicloreto de fenilfosfônio e 4,4?-dihidroxibenzofenona com a técnica de policondensação interfacial, envolvendo uma fase orgânica e outra aquosa. A partir das análises de FTIR, RMN-1H e MALDI-TOF foi comprovado que o método de síntese é eficaz para obtenção de um polifenilfosfonato contendo 4,4?-dihidroxibenzofenona. A otimização do processo de síntese mostrou que com a temperatura de 4°C e com a razão molar de 1,0:1,5 dos monômeros dicloreto de fenilfosfônio e 4,4?-dihidroxibenzofenona são obtidos os polifenilfosnatos de maior valor de massa molar, da ordem de até 10.000 g·mol-1. As análises de estabilidade térmica mostraram que a degradação do polifenilfosfanato produz um resíduo mássico de, aproximadamente, 25%, o que o qualifica para atuação como retardante de chama. Essa propriedade foi avaliada em polietileno de baixa densidade (PEBD). O aditivo foi inserido na matriz polimérica por processo de extrusão com concentrações de 7,5% e 15,0% em massa de polifenilfosfanato. Os resultados de FTIR mostraram que o aditivo não sofreu degradação térmica durante o processo de extrusão. Os filmes de PEBD aditivados com polifosfanato foram testados em relação à flamabilidade. Os ensaios de TGA mostraram que o polifenilfosfonato inicia sua degradação em temperaturas menores que as do PEBD. Porém, produz um incremento de aproximadamente 70 °C na temperatura de degradação do polímero na faixa de temperatura de degradação entre 400 e 500 °C. Os resultados mostraram que houve uma redução na taxa de combustão linear do PEBD da ordem de 20% para uma concentraçãode 15% do aditivo fosforado. Aliada as demais técnicas, fica comprovada a viabilidade de síntese do polifenilfosfonato contendo 4,4?-dihidroxibenzofenona, bem como a sua aplicação como agente retardante de chamas para polietilenos de baixa densidade.<br> / Abstract : The combustion always offered dangerous to the integrity of human life. Among the materials available that have great application and high flammability are polymers. These materials have chemical composition based in a carbon chain and its combustion is a quick process, with high rate of propagation and release considerable amount of energy. One way to slow this process is the use of flame retardant additives. These materials have the ability to act in combustion engines and reduce the burning rate. Metal hydroxides and organohalogen are flame retardant additives, for example. However, they have drawbacks related to the need of high concentration and release of toxic gases during combustion, respectively. In this context, the polyphosphonates are presented as new class of the retardant flame agent for polymer materials. This work was synthesized a polyphenylphosphonate from monomers phenylphosphonic dichloride and 4,4'-dihydroxybenzophenone using the interfacial polycondensation technique, involving an organic and an aqueous phase. From IR-FT, 1H-NMR and MALDI-TOF analysis was confirmed that the synthesis method is effective for obtaining a polyphenylphosphonate containing 4,4'-dihydroxybenzophenone. The optimization of the synthesis process showed that with the temperature of 4 °C and the molar ratio of 1.0:1.5 of monomers phenylphosphonic dichloride and 4,4'-dihydroxybenzophenone are obtained polyphenylphosphonate higher value of molecular weight of the order of up to 10,000 g·mol-1. The thermal stability analyzes showed that the degradation of polyphenylphosphonate produces a mass residue of approximately 25%, which qualifies to act as a flame retardant. This property was evaluated in linear density polyethylene. The additive was added into the polymer matrix by an extrusion process with concentrations of 7.5% and 15.0% by polyphenylphosphonate mass. The FTIR results showed that the additive did not undergo thermal degradation during the extrusion process. Low density polyethylene films with additives polyphenylphosphonate were tested for flammability. TGA tests showed that the degradation polyphenylphosphonate starts at lower temperatures than those of LDPE. However, it produces an increase of approximately 70° C in the polymer degradation temperature on the degradation temperature range between 400 and 500 °C. There was a reduction in linear burn rate of LDPE of about 20% at a concentration of 15% of the phosphorus additive. Coupled with other techniques, it is proven to the viability of polyphenylphosphonate containing 4,4'-dihydroxybenzophenone synthesis and its application as flame retardant agent for low density polyethylene.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-03Bitstream added on 2014-06-13T18:47:03Z : No. of bitstreams: 1 costa_aas_dr_guara.pdf: 5050387 bytes, checksum: 949512dc3e24d4601a0ef47f6db4be10 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente, o mundo está percebendo a importância do problema do aquecimento global e mais pessoas estão trabalhando com o objetivo de reduzir as emissões de poluentes no meio ambiente. Neste contexto é necessária a busca de novas fontes de energia, tais como o etanol, que sejam menos poluentes. O Brasil é um grande produtor de etanol, sendo o mesmo um combustível alternativo por ser mais barato que a gasolina. Além das vantagens financeiras que podem ser verificadas, através de receitas positivas, há vantagens técnicas e estratégicas do uso do etanol. O objetivo energético e ecológico deste trabalho é apresentar a caracterização experimental da turbulência dentro do cilindro de um motor a pistão aeronáutico e realizar análises do comportamento da eficiência ecológica do mesmo usando misturas etanol e gasolina como combustível. Estes estudos subsidiarão o desenvolvimento do motor FLEX aeronáutico que tem como finalidade de reduzir os custos operacionais com a aviação e os danos ao meio ambiente. Os ensaios utilizaram um motor Lycoming IO-540-K1D5, que equipa a aeronave T-25 “Universal” da Força Aérea Brasileira. Para a realização das medições da turbulência dentro da câmara de combustão do motor foi utilizada a técnica de diagnóstico não intrusiva conhecida por velocimetria a laser por imagem da partícula. Também foram realizados ensaios na bancada de testes do motor para a obtenção de dados referentes a emissões de poluentes e dos parâmetros do motor com diferentes misturas gasolina-etanol. O conceito de eficiência ecológica é utilizado como parâmetro de comparação. É avaliado e quantificado o impacto ambiental do uso da gasolina de aviação em motores de combustão interna aeronáuticos e as vantagens da utilização da mistura gasolina de aviação com etanol anidro. Em fase final são tecidas as conclusões para a melhoria do projeto... / Nowadays, the world is realizing the importance of the global warming problem and consequently more people are working in order to reduce pollutant emissions to the environment. Today it is necessary to search new and less pollutant sources like ethanol. In Brazil, ethanol is already one realistic alternative fuel because it is less expensive than gasoline and Brazil is one of the largest ethanol producers. Beyond the financial advantages that can be verified, through the annual positive profits, there are technical and strategic advantages. The energetic and ecological objectives of this work are to present an experimental characterization of turbulence within the engine cylinder and perform analysis of the behavior of the ecological efficiency using gasoline and ethanol mixtures as fuel. These studies will subsidize the development of the Flex type aircraft engine Flex, which aims to reduce operating costs with aviation and environmental damage. This thesis presents measurement of turbulence inside Lycoming IO-540-K1D5 engine, utilized by the T-25 “Universal” aircraft, using particle image velocimetry. Besides turbulence tests other tests were conduted in order to obtain data for pollutant emission and performance engine analysis using blends gasoline-ethanol. In the final step, the concept of ecological efficiency is applied to evaluate the environmental impact. We evaluate and quantify the environmental impact from the use of aviation gasoline in aeronautical internal combustion engines and the advantages of using gasoline-ethanol blends as fuel. Conclusions are presented which will give technical support for further research on flexible-fuel aeronautical engines. Some future researches are suggested to support the Brazilian Air Force and Magnetti Marelli Company, which are developing the first Flex aeronautical engine in the world

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-11Bitstream added on 2014-06-13T20:27:54Z : No. of bitstreams: 1 botura_ca_dr_guara.pdf: 4170323 bytes, checksum: 21316bd955d294e528bc1edcbfa2bd8b (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Este trabalho tem a finalidade de investigar a incineração de resíduos sólidos na presença de ondas acústicas para incrementar o processo de combustão. Para tanto foi projetado e construído um forno rotativo para incineração de resíduo sólido industrial. Um combustor do tipo sintonizável foi desenvolvido e acoplado ao forno rotativo para indução de oscilações acústicas, além de outros acessórios utilizados no processo de combustão (alimentador de resíduos, ejetor, sonda para análise de gases). Os resultados obtidos mostram que a presença do campo acústico melhora o processo de combustão. Estes resultados foram avaliados principalmente através da análise de gases de combustão, permitindo uma redução da quantidade de combustível utilizado. / This work has the objective of investigating the incineration of solid wastes with acoustics oscillations to improve the combustion process. A rotary kiln was designed and built for the research. A tunable combustor was developed and connected to the rotary kiln for induction of the acoustics oscillations. Accessories were also built and used in the combustion process (feeder of waste, air ejector, probe for gas analysis). The results show that the presence of the acoustic field improves the combustion process. These results had been evaluated mainly through the analysis of gas combustion, allowing a reduction of the amount of used fuel.

Este trabalho investigou a obtenção de fibras submicrométricas de óxido de cério, para emprego como catalisadores na combustão do metano, pela técnica de electrospinning de uma solução polimérica. A obtenção do sistema sol-gel, precursor de óxidos e aditivos, foi baseada na hidrólise e condensação de sais, como acetilacetonato de cério, nitrato de cério e acetato de cobre. Duas formulações de catalisadores foram investigadas, i) acetilacetonato de cério, em solução de PVP (10%), e ii) nitrato de cério, em solução de PVB (15%), ambas em meio alcoólico. Além disso, essas formulações foram dopadas com cobre 0,5, 1 e 2,5%, a fim de estudar a influência dos metais de transição na combustão do metano. Essas soluções poliméricas, contendo os íons de interesse, foram submetidas ao processo de electrospinning, com uma tensão elétrica entre 10 a 15 kV, capilar 12 Gauge e distância de 12 cm entre o capilar e o coletor. Após 30 minutos, as fibras foram coletadas em um cilindro rotativo, formando um não-tecido. As fibras assim obtidas foram submetidas a aquecimento até 650°C, com uma taxa de 0,5°C/min. Após o tratamento térmico, as fibras foram caracterizadas quanto a sua morfologia, área superficial, cristalinidade e atividade catalítica. As fibras obtidas a partir de nitrato de cério mostraram-se mais reativas que a de acetilacetonato de cério para a combustão do metano, pois apresentaram maiores conversões e atingiram maiores temperaturas durante o processo, o que é de extrema importância uma vez que a combustão catalítica do metano é utilizada para a geração de energia térmica. Após o tratamento térmico, as fibras obtidas a partir de nitrato sofreram significativa alteração na área superficial, provavelmente devido à intensidade de reações de combustão dos nitratos presentes e da geração de calor envolvido nessa reação, o que deu origem a grumos grosseiros. Durante o processo de combustão, as fibras obtidas a partir de acetilacetonato de cério liberaram pequenas quantidades de compostos nitrogenados (2 ppm) em relação às fibras obtidas a partir de nitrato de cério, que quando dopadas com 1% Cu liberaram cerca de 40ppm de NOx. A dopagem com cobre se mostrou eficiente para as fibras, embora, as fibras obtidas a partir de acetilacetonato de cério apresentaram uma certa tolerância, mostrando serem mais eficientes com uma dopagem de 1% Cu do que dopadas com 2,5% Cu. / This work had as main theme to obtain cerium oxide catalysts, for combustion of methane, of the technique of electrospinning of a polymer solution. The development of a sol-gel system, containing oxide precursor and additives, was based on the hydrolysis and condensation of salts such as cerium acetylacetonate, cerium nitrate and copper acetate. Two formulations of catalysts were investigated i) cerium acetylacetonate in PVP (10%) solution and, ii) cerium nitrate combined with PVB (15%), both polymer solutions in alcoholic medium. Moreover, these formulations were doped with copper 0,5, 1 and 2,5% in order to study the influence of transitions metals in the combustion of methane. These polymer solutions containing the ions of interest were submitted to the electrospinning process, with an electric tension between 10 and 15 kV, 12 Gauge capillary and 12 cm of distance between the collector and capillary. After 30 minutes, the fibers were collected in a rotating cylinder, as a non-tissue. Fibers obtained were subjected to heat treatment until the temperature of 650°C, with heating rate of 0,5°C/min. After heat treatment, the fibers were characterized by their morphology, surface area, crystallinity and catalytic activity. The fibers obtained from cerium nitrate solution were more reactive than that of cerium acetylacetonate for combustion of methane, because they showed higher conversion and higher temperatures reached during the process, it is extremely important since the catalytic combustion of methane is used to the generation of thermal energy. After heat treatment, the fibers of nitrate underwent significant change in surface area, probably caused due to the intensity of combustion reactions of nitrate and the generation of heat involved in this reaction, which gave rise to gross lumps. During the combustion process, the fibers of cerium acetylacetonate released small amounts of nitrogen (2ppm) over the fibers of cerium nitrate, which when doped with 1% Cu released about 40 ppm of NOx. Doping with copper was efficient to the fibers, although fibers obtained from cerium acetylacetonate showed a certain tolerance, showing more efficiency when doped with 1% Cu than with 2,5% Cu.

Neste trabalho foi realizado o estudo da dessulfuração dos gases de combustão do carvão pela adição de calcário em um combustor com leito fluidizado de escala semi-industrial. Para isto foi utilizado o carvão proveniente da mina do Recreio com o qual foram testados dois calcários distintos oriundos dos municípios de Pantano Grande e Candiota com teores médios de CaO e de MgO de 28,63% e 20,13% para o primeiro e de 50.13% e 2.03% respectivamente. Foi avaliado o efeito da razão molar Ca/S, temperatura e composição química sobre a eficiência de dessulfuração. Em geral a temperatura operacional adotada foi em torno de 850 °C com velocidade superficial média de 33.68 cm/s com excesso de ar médio de 317,80%. Ficou claro neste experimento que com a elevação da razão molar Ca/S ocorreu a elevação da eficiência de dessulfuração. Isto é válido até um limite a partir do qual a adição de calcário não contribui mais de forma significativa para dessulfuração. A razão molar Ca/S estudada oscilou de 0 a 5,38 para o calcário Candiota e de 0 a 4,51 para o calcário de Pantano Grande. Sendo que a eficiência de dessulfuração máxima alcançada nos dois casos, sem reciclagem do material particulado capturado no ciclone, foi de 66,85% para o calcário Unical de Pantano Grande e de 62,14% para o calcário Cimbagé de Candiota. A razão molar ótima para atingir esta performance situou-se na faixa entre 3,5 e 4,5 para ambos calcários com melhor performance para o procedente de Pantano Grande. Foi avaliado ainda o efeito da temperatura sobre a dessulfuração com uma determinada razão molar Ca/S (1 ,66). Na faixa de 800-900 °C não observou-se diferenças significativas entre os níveis de emissão de So2 (1200 ppm). Acima de 900 °C constatou-se uma elevação acentuada de SO2 (1900 ppm). O carvão Recreio apresenta um teor razoável de enxofre (2,03%) sendo que ficou claro que a adição de calcário provocou o decréscimo das emissões de SO2. Mesmo assim a redução destas emissões não foi suficiente para enquadrar-se dentro dos limites da legislação Brasileira. Assim para o carvão Recreio é importante a utilização de sistemas gravimétricos para separar o enxofre inorgânico. Além disto recomenda-se a utilização de calcário no combustor bem como o reciclo de particulados. Desta forma este método de dessulfuração em leito fluidizado será mais atrativo técnica e economicamente. / The aim of this work was to study the desulfurization of combustion coai gases on a pi lot-scale fluidized bed combustor. The materials utilized were Recreio coal and two kinds of limestones, from Pantano Grande (CaO: 28.63% and MgO: 20.13%) and Candiota counties (CaO: 50.13% and MgO: 2.03). In this experiment the effect of Ca/S molar ratio, temperature and chemical composition of limestone on the desulfurization efficiency were analyzed. In general the combustor was operated at about 850°C with a 33.68 cm/s mean air velocity and 317.80% overall excess air. In trus work the relationship between the Ca/S molar ratio and desulfurization efficiency became clear. When the Ca/S molar ratio was increased the desulfurization efficiency also increased. However, when the maximum value of desulfurization efficiency was reached no more addition of limestone was necessary. The Ca/S molar ratio tested in this work ranged between O and 5.38 for the Candiota limestone and between O and 4.51 for the Pantano Grande limestone. The maximum desulfurization efficiency obtained, both cases without recycle, was 66,85% for Candiota limestone and 62.14% for Pantano Grande limestone. The best Ca/S molar ratio found was between 3.5 and 4.5 for both limestones. The effect of temperature on the desulfurization with a Ca/S molar ratio of 1.66 was studied . In the 800-900°C range no difference in SO2 emissions (1200 ppm) was observed . However above 900°C it was noticed that the S02 errussions increased considerably (1900 ppm). Recreio coai has a reasonable content of sulfur (2.03%). The addition oflimestone in the combustor reduced the S02 emissions but it was not enough to meet Brazilian regulations. Then for Recreio coai systems of pre-treatment to separate inorganic sulfur like flotation are recommended. Besides the addition of limestone in the combustor chamber as weU as the recycle of particulares are recommended, so trus method of desulfurization will become more attractive economically and technically.

A combustão possuí inúmeras aplicações comerciais e industriais. Consequentemente, o entendimento dos processos de combustão possuí elevado valor comercial em diferentes setores como aviação, transportes, produção de energia, entre outros. Diversos equipamentos utilizam uma chama para realizar a conversão de energia através da queima. Exemplos desses dispositivos são os fornos industriais e as turbinas a gás. Garantir que a chama permaneça acesa por tempo indeterminado é um problema comum na etapa de desenvolvimento desses queimadores. Por este motivo, muitas pesquisas são realizadas para entender os mecanismos envolvidos na estabilização de uma chama. Em particular, o estudo dos fenômenos termoacústicos tem ganhado destaque nos últimos anos, pois verificou-se que mesmo pequenas oscilações acústicas, isto é oscilações de pressão, podem interferir na estabilidade de uma chama e reduzir a eficiência do queimador. Alguns efeitos da interação da chama com o campo acústico ainda não estão totalmente compreendidos e os modelos utilizados para descrever esses sistemas são ainda raros ou restritos. Considerando essa situação, o presente trabalho busca combinar os modelos existentes e propor um equacionamento que possibilite analisar a acústica de chamas de maneira rápida e suficientemente precisa. O número de equações resolvidas numericamente é reduzido através do desacoplamento da parte química do problema e sua solução é feita previamente de forma analítica. O conjunto de equações obtido nesse processo é implementado em uma linguagem de programação e são realizados 3 testes para comparar a precisão dos dados obtidos com os dados presentes na literatura. Verifica-se que é possível obter boa concordância com os dados experimentais mesmo após algumas simplificações e o desacoplamento das equações químicas. Como o número de equações resolvidas numericamente ´e menor, o custo computacional do problema também é reduzido. Acredita-se que o conjunto de equações apresentado possa ser melhorado continuamente e que possa ser aplicado para finalidades comerciais, de pesquisa e de desenvolvimento na ´area de queimadores de alto desempenho. / The combustion has numerous commercial and industrial applications. Consequently, the understanding of the process of combustion has high commercial value in different sectors such as aviation, transport, energy production, among others. Several devices use a flame to perform the conversion of energy by burning. Examples of these devices are industrial burners and gas turbines. A common problem in the design of these burners is ensure that the flame stays on indefinitely. For this reason, research is being carried out to understand the mechanisms involved in stabilizing a flame. In particular, the study of thermoacoustic phenomena has gained prominence in recent years because it was observed that even small acoustic oscillations, i.e., pressure oscillations may interfere the stability of the flame and reduce the flare efficiency. Some effects of the interaction of the flame with the acoustic field are not yet fully understood and the models used to describe these systems are still rare or restricted. Given this situation, this work seeks to combine existing models and propose a set of equations that allows analysing the acoustics of flames in quickly and sufficiently precise manner. The number of equations numerically solved is reduced by decoupling the chemical part of the problem, whose solution is previously obtained analytically. The set of equations obtained in this process is implemented in a programming language and are performed three tests to compare the accuracy of the data with the data in the literature. Good agreement with the experimental data is obtained even after some simplifications and the decoupling of chemical equations. Because the number of equations solved numerically is smaller, the computational cost of the problem is also reduced. It is believed that the presented set of equations can be continually improved and can be applied for commercial applications, research and development of high-performance burners.

Este trabalho apresenta uma síntese sobre o dimensionamento de reguladores mecânicos de rotação para motores que usam bombas injetoras unitárias. Apresenta uma fundamentação teórica dos conceitos de reguladores, seus tipos e funções, bem como as características e aplicações de cada um, mostrando também, os principais reguladores Bosch. O tipo de regulador abordado neste trabalho é o utilizado em motores estacionários, que por sua utilização na maioria das aplicações, não possuem sistemas elétricos e apresentam apenas regulagem mecânica de rotação. Também é possível dizer que os sistemas mecânicos são mais baratos e mais seguros para as aplicações estacionárias. É apresentado o projeto através de modelagem tridimensional auxiliada por computador de dois reguladores existentes que serviram de referência para o acréscimo de funções, partida e aproximação, conforme se desejava acrescentar nos sistemas em estudo. A partir daí foram equacionados reguladores estudados e dimensionados através de modelagem auxiliada por computador os quais são apresentados no trabalho. Também são reportados os resultados experimentais obtidos para um motor monocilíndrico, onde são mostrados os valores de potência, torque e consumo para esse motor operando com o regulador original e com as modificações propostas. Na performance do motor ocorreu um acréscimo de torque do motor de 12%, com o acréscimo da função de corretor de torque e uma redução de 50% no tempo de partida do motor com a implementação da função mola de partida.

Neste trabalho investigaram-se os efeitos da adição de álcool etílico hidratado combustível na gasolina automotiva Tipo C e do sistema de formação da mistura sobre o desempenho de um motor de combustão interna alternativo bicombustível e Ciclo Otto. O desempenho foi avaliado em termos de torque líquido efetivo, consumo de combustível e emissões de escapamento em regimes permanentes de velocidade e idênticos parâmetros operacionais. A inédita combinação de combustíveis utilizada nos motores bicombustíveis brasileiros motivou a realização deste trabalho, o qual objetivou descrever as vantagens e desvantagens técnicas desta ação sobre o desempenho. O motor utilizado nesta avaliação apresenta configuração de quatro cilindros em linha com cilindrada de 1596 centímetros cúbicos, sistema de fluxo cruzado com 16 válvulas no cabeçote e relação de compressão de 9,5:1. A este motor adaptou-se uma unidade eletrônica de controle programável Electromotive TEC-II, responsável pelo gerenciamento da ignição e da injeção de combustível. Dois grupos de atomizadores de combustível foram utilizados com diferentes geometrias de injeção, e ainda, cinco formulações de gasolina automotiva Tipo C e álcool etílico hidratado combustível. O sistema foi montado em uma bancada dinamométrica e instrumentado de forma a permitir as verificações do torque líquido efetivo, do consumo de combustível e das emissões de escapamento, além das rotações e temperaturas dos fluídos e escoamentos. Os testes foram realizados a plena carga com velocidades de rotação de 2500 min-1, relações de mistura de 0,8 a 1,0 e avanços de ignição de 10°APMS a 40°APMS. Os resultados mostraram que os melhores desempenhos em termos de torque líquido efetivo ocorreram para relações de mistura em torno de 0,9, avanços de ignição em torno de 20ºAPMS e foram praticamente indiferentes à formulação do combustível utilizado nesta condição. O mesmo foi verificado em termos das emissões de escapamento, que se mostraram muito mais sensíveis à mudança dos parâmetros operacionais do motor do que à formulação utilizada. Por outro lado, o consumo de combustível se mostrou muito desfavorável para as operações com álcool etílico hidratado combustível, tendo sido verificados aumentos médios de consumo entre 40% a 50% em relação às operações com gasolina automotiva Tipo C nas condições investigadas. Os efeitos do sistema de formação da mistura, cuja eficiência foi avaliada pela maior ou menor formação de filme de combustível na parede do coletor de admissão, também apresentaram pouca influência sobre o desempenho para qualquer formulação ou condição investigada, tendo sido a temperatura dos gases de escape o melhor parâmetro para verificar a sua influência. / This study investigated the effects of hydrous ethanol addition to Type C automotive gasoline as well as those of mixture formation systems on the performance of a dual fuel internal combustion engine. The performance was evaluated in terms of torque, fuel consumption, and pollutant emissions in steady regimens of velocity and in the same operation conditions. The uncommon formulation of fuels used in Brazilian dual fuel engines motivated this study, which aimed at describing the technical advantages and disadvantages of this action in relation to performance. The engine used in this evaluation had four in-line cylinders, displacement of 1506 cm3, overhead valves, cross-scavenged porting, and 9.5:1 compression rate. An Electromotive TEC-II programmable electronic control unit was adapted to this engine to manage both ignition and fuel injection. Two groups of injection valves were used with different injection geometries and five formulations of Type C automotive gasoline and hydrous ethanol. The system was assembled in an electric dynamometer test bed, and various devices were used to check torque, fuel consumption, pollutant emissions, velocity, fluid and flow temperatures. The trials were carried out in WOT regimen and steady velocity of 2500 min-1, relative air/fuel ratio of 0.8 to 1.0, and spark timing of 10o BTDC to 40o BTDC. Results showed that the maximum performances in terms of torque were reached with 0.9 relative air/fuel ratio and 20o BTDC, and were almost indifferent to the fuel formulation used in this condition. The same behavior was noticed in relation to pollutant emissions, which were much more sensitive to changes in the engine operational parameters. On the other hand, fuel consumption was quite unfavorable in operations with hydrous ethanol, and there were average consumption increases between 40 percent and 50 percent in relation to automotive gasoline operations. The effects of the mixture formation system, whose efficiency was assessed from wall wetting trend, also had little influence on the performance in any of the formulations or conditions investigated. The most efficient parameter to assess the influence of this effect was tailpipe gas temperature.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2005. / Submitted by Alexandre Marinho Pimenta (alexmpsin@hotmail.com) on 2009-11-06T00:07:50Z No. of bitstreams: 1 2005_Paulo de Tarso de Alexandria Cruz.pdf: 1649736 bytes, checksum: e34324441bdb5d3a0517756d55b2b0c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-01-28T13:20:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_Paulo de Tarso de Alexandria Cruz.pdf: 1649736 bytes, checksum: e34324441bdb5d3a0517756d55b2b0c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-01-28T13:20:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_Paulo de Tarso de Alexandria Cruz.pdf: 1649736 bytes, checksum: e34324441bdb5d3a0517756d55b2b0c8 (MD5) Previous issue date: 2005-11 / Ganhos significativos de torque e potência são obtidos por meio da adequada turboalimentação de motores originalmente aspirados. Estes ganhos decorrem da elevação da pressão no interior do cilindro em função da maior massa de ar admitida, por ação do compressor. A relação peso/potência do motor é reduzida, possibilitando o emprego de sistemas de menor porte para o atendimento de uma mesma demanda. Conforme constatado em trabalhos anteriores, sob determinadas condições, pode-se operar o motor com misturas ar-combustível mais pobres sem perda de desempenho. No presente estudo avaliou-se o efeito da turboalimentação sobre o escoamento no coletor de admissão e no interior do cilindro de um motor originalmente aspirado. Compararam-se ambas as configurações do motor em termos da intensidade de turbulência da mistura arcombustível, do desempenho, consumo e emissões. As medições foram realizadas em um dinamômetro hidráulico, ao qual se acrescentaram sistemas de medição de temperatura, pressão e emissões. No interior do motor, as medições foram realizadas com um anemômetro de fio quente. Para o cálculo da intensidade de turbulência, utilizaram-se as médias amostrais ao longo de 200 ciclos para as medições no interior do cilindro, e 300 ciclos para as medições no coletor de admissão. Com base nos resultados obtidos às rotações de 2500, 3000 e 3500 rpm, verificou-se que a turboalimentação promoveu o aumento da intensidade de turbulência no interior do motor nos processos de admissão e compressão. Em conseqüência, a combustão na versão turboalimentada se deu de maneira mais eficiente, o que se constatou sob a forma de ganhos de potência, redução do consumo específico de combustível, e redução das emissões específicas de CO, HC e CO2. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Adequate turbocharging of naturally aspirated engines may lead to increased torque and power. These advantages are a consequence of higher in-cylinder pressure due to the larger amount of induced air by means of the compressor. The weight/power ratio is reduced, allowing the use of a smaller system for the same duty. According to previous works, under certain conditions the engine can operate with poorer air-fuel mixtures without performance losses. This work evaluated the effects of turbocharging on the intake manifold and in-cylinder flows of a normally aspirated engine. Both engine configurations were compared in terms of air-fuel mixture turbulence intensity, performance, fuel consumption and emissions. The measurements were performed on a hydraulic dynamometer equipped with temperature, pressure and emissions sensors. The measurements inside the engine were performed with a hot-wire anemometer. The turbulence intensity was calculated based on the ensemble average from 200 engine cycles for the in-cylinder measurements and from 300 engine cycles for intake manifold measurements. Based on the results obtained for the speeds of 2500, 3000 and 3500 rpm, the turbocharged brought about higher turbulence intensity levels inside the engine along the intake and compression strokes. As a consequence, the combustion process in the turbocharged configuration was more efficient, and it was verified in terms of increased power, reduced specific fuel consumption and specific CO, HC and CO2 emissions.