Orientador : Prof. Dr. Marcos Lúcio Corazza / Coorientador : Prof. Dr. Fernando A. P. Voll / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 26/02/2016 / Inclui referências : f.101-105 / Resumo: O manejo, gerenciamento e a destinação final da crescente produção de resíduos sólidos urbanos (RSU) não é tarefa simples e vem sendo foco de intensa pesquisa. Organizações mundiais, governos federal, estaduais e municipais demandam soluções tecnológicas que possam os permitir lidar com o desafio da correta destinação dos resíduos urbanos. Ao mesmo tempo, a demanda por eletricidade no Brasil tem crescido nos últimos anos. Como parte da solução, o processo de geração de energia elétrica a partir de resíduos sólidos urbanos pode compatibilizar a disponibilidade de matéria-prima concentrada em um único local com a proximidade da usina com a carga. A gaseificação é um processo térmico que transforma materiais orgânicos em gás de síntese, do qual é possível gerar energia elétrica. Assim, é necessário se prever a quantidade de gás de síntese que pode ser produzida para que seja possível e otimizado o dimensionamento de um processo completo do tipo resíduo em energia. Neste contexto, este trabalho visa ao estudo teórico do processo de gaseificação do resíduo sólido urbano. Um modelo de equilíbrio foi desenvolvido para prever a quantidade de gás da gaseificação da cidade de Curitiba. Um método para avaliar a análise elementar do RSU, na ausência de informações experimentais, foi proposto e utilizado. Simulações de diferentes cenários para gaseificação foram calculados, incluindo condições supercríticas. O modelo desenvolvido foi validado com dados da literatura e utilizado para otimizar as condições de gaseificação. A condição ótima de reação pode variar de acordo com a composição do combustível, quantidade de ar injetada no sistema, umidade e pressão do gaseificador. Foi feita uma comparação entre as abordagens estequiométrica e não-estequiométrica. A abordagem estequiométrica pode ser equivalente a não-estequiométrica, porém não permite facilmente a adição de maior quantidade desubstâncias para avaliação. De maneira geral, dos resultados teóricos obtidos neste trabalho, os resíduos sólidos urbanos tem viabilidade técnica de serem usados como matéria-prima para produção de energia elétrica. Palavras-chave: Gaseificação, Resíduos Sólidos Urbanos, Modelagem de Equilíbrio, gás de síntese, syngas. / Abstract: Handling, management and disposal of the growing Municipal Solid Waste Production (MSW) is not a simple task and it has been focus of intense research. World organizations, Federal, State and Municipal governments need technological solutions that allow them to correct handle the challenge of urban waste disposal. At the same time, demand for electricity in Brazil has risen in last years. As part of the solution, the process of electric generation from the municipal solid waste gasification can match the availability of raw material concentrated in one location with the proximity of a power plant to the demanded area. The gasification is a thermal process that transforms organic materials in synthesis gas, from which is possible to generate electricity. Thereby, it is required the prediction of the synthesis gas amounts that can be produced to make possible the correct and optimal design of a complete waste-to-energy process. In this context, this work is aimed to a theoretical study regarding the urban solid waste gasification process. An equilibrium model has been developed to predict the product gas of the gasification of the Curitiba City Municipal Solid Waste (MSW). A method to evaluate the ultimate analysis of MSW when there is lack of experimental information was proposed and used. Simulations of different gasification scenarios were carried out, including predictions at supercritical conditions. Model developed was validated against literature and used for evaluate and optimizing the gasification conditions. The optimum reaction set point may vary according to the fuel composition, amount of air injected into the system, moisture and pressure in the gasifier. A comparison between the stoichiometric and nonstoichiometric approaches was also evaluated. The stoichiometric approach can be equivalent to the non-stoichiometric, but does not easily allow the additions of substances to evaluate its formation. In a general way, from the theoretical results obtained in this work it can be seen that the urban solid waste presents a potential technical feasibility to be used as a raw material for energy-production systems. Key words: Gasification, Municipal Solid Waste, Equilibrium modelling, synthesis gas, syngas.

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Kamal Abdel Radi Ismail / Banca: Vicente Luiz Scalon / Resumo: A escassez dos bens naturais e os constantes aperfeiçoamentos na área de energias renováveis exigem cada vez mais a busca por melhores condições e tecnologias para melhor aproveitamento energético em processos de combustão. O conjunto denominado pré-aquecedor de ar pode ser considerado o mais importante para a melhoria do processo de combustão de caldeiras convencionais. Este trocador está diretamente ligado à recuperação da energia disponível nos gases de combustão por contato indireto. A incrustação de fuligem (mistura de cinza e sílica) inerente ao processo de combustão é um dos fatores que mais impactam no rendimento térmico do equipamento. O presente trabalho analisa de forma transiente o efeito da incrustação sobre a parede interna dos tubos deste trocador de calor. Para isso, dois métodos para análise de desempenho foram utilizados, sendo o método definido neste trabalho como convencional, e o método proposto pela ASME (Performance Test Code 4.3 | PTC 4.3). Os resultados mostraram que embora o método convencional tenha apresentado valor médio de desempenho de 35% e o método ASME valor médio de 40%, ambos possuem o mesmo perfil, validando assim o método convencional. Além das análises de desempenho, outros resultados foram obtidos a partir dos dados determinados experimentalmente. Para realização deste trabalho, uma caldeira de alta pressão foi utilizada, sendo os dados de vazão dos fluxos de ar e gases para o método convencional, obtidos com a utilização de tubos de Pitot e tudo de Venturi desenvolvido especialmente para esta aplicacão / Abstract: The scarcity of natural resources and the constant improvements in the area of renewable energies are forcing increasingly to search for better conditions and better technologies for energy recovery from combustion processes. The set called air pre-heater can be considered the most important for improving the combustion process of conventional boilers. This heat exchanger is directly linked to the recovery of the available energy in the flue gas by indirect contact. The fouling of soot (mixture of ash and silica) inherent in the combustion process is one of the factors that most impact the thermal performance of the device. This study examines by transient form, the fouling effect on the inner wall of the heat exchanger tubes of this. For this, two methods for performance analysis were used, the method defined in this study as Conventional, and the method proposed by the ASME (Performance Test Code 4.3 | 4.3 PTC). The results showed that although the Conventional method has shown average performance of 35% and the method ASME average of 40%, both have the same profile, thus validating the Conventional method. Besides the analysis of performance, other results were obtained from data determined experimentally. For this study, a high-pressure boiler was used, and the data of air flow and gas flow to the conventional method obtained with the use of Pilot tubes and Venturi specially developed for this application / Mestre

Orientador: Luzenira Alves Brasileiro / Banca: Liliane Lazzari Albertin / Banca: Humberto Carlos Ruggeri Junior / Resumo: Esta dissertação consiste em um estudo sobre a emissão de gases causada por veículos automotores na cidade de Ilha Solteira - SP. Para tal, busca-se a classificação dos veículos de acordo com parâmetros de categorização e tipo de combustível. A coleta de dados foi realizada em fontes de pesquisa governamentais e não governamentais e, posteriormente a classificação dos veículos, a quantificação e qualificação das emissões. A análise dos dados foi feita através do Método Top-Down e Método Bottom-Up. A partir desta metodologia, constatou-se que a cidade de Ilha Solteira emite através dos veículos automotores uma quantidade significativa de gases poluentes. Este trabalho visa levantar informações sobre a quantidade de gases emitidos por veículos automotores, qualificando-os para análise de impactos / Abstract: This dissertation is a study about gas emissions caused by motor vehicles in the city of Ilha Solteira - SP. For this purpose, was used the classification of vehicles according to categorization of parameters and type of fuel. The data collection was performed in governmental and non-governmental sources of research and, subsequently, the vehicle classification, quantification and qualification of emissions. For the data analysis, was employed the Top-Down Method and Bottom-Up Method. From this methodology, it was verified that the city of Ilha Solteira emits through of automotive vehicles a significant amount of polluting gases. The objective of the search was gather informations about the amount of gases emitted by motor vehicles and qualifying them for impact analysis / Mestre

Orientador: Ivonete Ávila / Coorientador: Carlos Manuel Romero Luna / Banca: Celso Eduarto Tuna / Banca: Christian Jeremi Coronado Rodriguez / Resumo: Nesta pesquisa investiga-se a viabilidade do uso de misturas heterogêneas de combustíveis compostas por etanol e gás natural veicular (GNV) em motor flex fuel (Flex). Os motores Flex, no Brasil, são abastecidos com gasolina E27 (com até 27% de etanol anidro e 73% de gasolina), etanol, GNV ou qualquer mistura de etanol e gasolina. Ao funcionarem com o GNV apresentam vantagens pela menor emissão de dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e óxidos de nitrogênio (NOX), mas são desvantajosos com relação às emissões de hidrocarbonetos (HC) em baixas rotações quando comparados ao utilizarem gasolina ou etanol, além da perda de potência variando de 10 a 20%. Esta pesquisa objetiva encontrar uma mistura de etanol-GNV, cuja combustão possa reduzir, as emissões de CO, HC e NOx do motor Flex em relação ao modo GNV. Os testes foram conduzidos num motor Flex de 2000 cilindradas, com duas válvulas por cilindro. No motor foi instalado um sistema de gerenciamento de injeção eletrônica de GNV funcionando concomitantemente com a injeção de combustível líquido. Fez-se inicialmente a medição da vazão de etanol (E100), do GNV (E0) e de diferentes misturas de etanol-GNV (E20, E40, E60, E80). Para a avaliação dos parâmetros das emissões de CO2, CO, O2, HC e NOx, das eficiências (térmica, volumétrica e mecânica), consumo específico de combustível e custo operacional, calibrou-se primeiramente o motor para o uso de E0 e de E100. Os testes foram realizados em modo estacionário e dinâmico, cu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This research has investigated the feasibility of using heterogeneous fuel blends composed of ethanol and compressed natural gas (CNG) in flex-fuel engines. In Brazil, such vehicles are fueled by E27 gasoline (up to 27% anhydrous ethanol and 73% gasoline), ethanol, CNG or any ethanol and gasoline blend. When running on CNG, they offer advantages due to lower carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOX) emissions, although they are disadvantageous with respect to hydrocarbon emissions (HC) at low revolutions, especially if compared to being run on gasoline or ethanol, in addition to power loss ranging from 10 to 20%. Thus, it is aimed to find an ethanol-CNG blend whose combustion can reduce CO, HC and NOx emissions from flex-fuel engines in comparison with the CNG mode. Tests have been conducted on a 2000cc flex-fuel engine with two valves per cylinder. It was installed an electronic CNG injection system operating concomitantly with the liquid fuel injection system. Flows of ethanol (E100), CNG (E0) and different ethanol-CNG blends (E20, E40, E60, E80) were initially measured. In order to evaluate levels of CO2, CO, O2, HC and NOx emissions, efficiency (thermal, volumetric and mechanical), specific fuel consumption and operating cost, the engine was initially calibrated to run on E0 and E100. The emissions tests were performed in stationary and dynamic mode. In stationary mode, exhaust emissions were measured at 1000 and 2500 RPM (revolutions per minute)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Caio Glauco Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T01:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pellegrino_Roberto_M.pdf: 5673705 bytes, checksum: ab5152461f33f423ca032ca41d02c786 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente trabalho aborda a influência da adição de vapor d¿água no rendimento do gás combustível e na remoção de H2S do carvão mineral misturado com dolomita e gaseificado em reator de leito fluidizado. Para isso foi necessária a construção de um gaseificador de 0,2 m de diâmetro interno que foi operado sob pressão atmosférica utilizando ar e vapor como agentes fluidizantes. Na primeira etapa deste estudo, verificou-se o funcionamento de todos os componentes do gaseificador e estabeleceu-se as condições de operação. Em uma segunda etapa, fez-se a introdução de vapor e avaliou-se sua influência na formação dos gases gerados. Posteriormente, adicionou-se ao combustível a dolomita como agente adsorvedor e verificou-se seu efeito juntamente com o vapor na remoção do H2S. Nas condições estudadas, observou-se que quando se adiciona vapor, o teor de H2S gerado tende a aumentar consideravelmente atingindo valores de até 2367 ppm. Utilizando-se dolomita totalmente calcinada na razão molar Ca/S = 2, e 10 e 20 % de vapor a porcentagem de remoção de H2S situou-se em torno de 40%. Porém, quando se aumenta a razão Ca/S para 4 e vapor a 20%, os valores de remoção de H2S obtidos foram de aproximadamente 80% / Abstract: The present work deals with the influence of water steam addition in the calorific value of combustible gas resulting from gasification of mineral coal and dolomite mixture, and in the H2S removal. The experiments were carried out in a fluidized bed reactor with 0,2 m of inner diameter, operated at normal atmosphere pressure, using air and water steam as fluidizing agents. In the first stage of this study, working conditions of all components was verified and operating parameters were established. Then water steam was introduced in reactor and its influence on formed gases was evaluated. In a sequence, dolomite was added to the coal as adsorbing agent and its effect on H2S removal was also followed. It has been observed for the experimental conditions of this work an increasing H2S when water steam is introduced in the reactor reaching values of 2367 ppm. By rising calcined dolomite, in the molar ratio of Ca/S = 2, plus 10 and 20% of steam, a 40% of H2S removal was observed. However for a Ca/S = 4 molar ratio and 20% of steam, H2S removal increased to 80% / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Waldir Antonio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:51:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Codolo_MileneCosta_M.pdf: 1600775 bytes, checksum: 69ec6ddb7de37e176139ccd08583c483 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho estuda a absorção de SO2 em uma torre de nebulização contra-corrente. Um estudo experimental foi realizado, a fim de determinar a influencia das variáveis do processo de absorção. As variáveis estudadas foram: velocidade do gás, vazão de líquido, concentração de SO2 no gás na entrada e a relação líquido/gás. Também foi analisada a formação do filme de líquido ao longo da torre, proveniente da colisão das gotas com a parede do equipamento. A análise do filme de líquido foi importante para determinar a vazão das gotas ao longo da torre. Além do estudo experimental foi desenvolvido neste trabalho um modelo para simular a transferência de massa em uma torre de nebulização para remoção de SO2. Foi analisada a transferência de massa tanto nas gotas quanto no filme de líquido. O modelo foi desenvolvido para prever a concentração de SO2 no gás na entrada da torre, pois a concentração de SO2 na saída foi imposta. O modelo mostra a principal área de absorção na torre, a influência do diâmetro da torre, a influência da velocidade da gota na absorção de SO2 e dados do modelo foram comparados com dados experimentais / Abstract: This work studies the absorption of sulfur dioxide in a counter-current spray tower. An experimental study was carried out to analyzer the process parameters of the absorption of sulfur dioxide. The parameters studied were: gas velocity, liquid flow, sulfur dioxide concentrations in the gas feed and liquid/gas rate. It was also analyzed the formation of liquid film, from the collision of drops on the wall tower. The analyzed liquid film was used to determined de liquid flow as drops along the spray tower. Besides an experimental study it was developed in this work a model to simulate the mass transfer in a spray tower to removal sulfur dioxide. Both mass transfer in the drops and mass transfer in the liquid film were analyzed. The model has been developed to predict the SO2 concentrations in the gas feed, therefore the SO2 concentrations in the gas exit was determined. The model shows the main area of absorption, the influence drop diameter, the influence of drop velocity in the absorption of SO2 and data from model were compared with experimental data / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:29:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hory_RogerioIshikawa_D.pdf: 3549862 bytes, checksum: 727c6ab5dce7454b6af9546842232b2e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo experimental do processo de combustão de carvão mineral brasileiro em reator de Leito Fluidizado Circulante (LFC) com o objetivo de avaliar as taxas de emissões de di óxido de enxofre (S02) e eficiência de conversão de carbono no processo de combustão. Para diminuir a emissão do S02 nos gases de exaustão, foi adicionado, ao carvão, quantidades de calcário dolomítico (dolomita), de modo que a relação molar entre o cálcio (Ca) presente no calcário e o enxofre (S) presente no carvão variou entre 0,0 e 2,0. A variação na relação molar Ca/S, como é denominada na literatura, foi um dos dois fatores avaliados neste trabalho. O outro fator envolvido nos testes foi o excesso de ar utilizado para combustão do carvão. Trabalhou-se com excesso de ar na faixa de 20 a 30%. Foram realizados 11 ensaios seguindo um planejamento experimental estatístico do tipo CCD (Composite Central Design) e mais 02 ensaios complementares. A relação molar Ca/S de 0,6 apresentou emissão zero de S02 e propôs-se utilizar uma nova relação molar: (Ca+Mg)/S para retratar processos de sorção com dolomitas. Para emissão zero de S02, uma relação molar (Ca+Mg)/S de 1,8 já é suficiente. Foram obtidas eficiências de conversão do carbono entre 86,0 e 93,0% para combustão do carvão / Abstract: This work presents an experimental study with Brazilian mineral coal combustion in a Circulating Fluidized Bed (CFB) reactor with the objective to evaluate the sulphur dioxide emissions (S02) and the carbon conversion efficiency in the combustion processo Dolomite was added to the coal to minimize the S02 emissions during combustion. The quantity of dolomite added was calculated based on the molar relation of calcium (Ca) present in the dolomite and sulphur (S) present in the coal. Ca/S molar relation had a variation between 0,0 and 2,0. Two factors were evaluated in this work: Ca/S relation and excess of air during combustion which had a variation between 20 and 30%. Eleven (11) experimental tests were evaluated following a statistical experimental design called CCD (Composite Central Design) and 02 (two) more complementary tests. Emissions of S02 with zero value were obtained for a Ca/S of 0,6. It was also proposed in this work a new relation for sorption of S02 with dolomite: (Ca+Mg)/S relation. Tests showed that a relation of 1.8 for (Ca+Mg)/S is sufficient for zero emissions of S02. Carbon conversion efficiency between 86.0 and 93.0 was also obtained during coal combustion / Doutorado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-11T18:25:57Z No. of bitstreams: 1 DissECC.pdf: 1201673 bytes, checksum: c96ddf2834cfea8ddcc495673a274880 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-17T13:18:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissECC.pdf: 1201673 bytes, checksum: c96ddf2834cfea8ddcc495673a274880 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-17T13:18:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissECC.pdf: 1201673 bytes, checksum: c96ddf2834cfea8ddcc495673a274880 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T13:23:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissECC.pdf: 1201673 bytes, checksum: c96ddf2834cfea8ddcc495673a274880 (MD5) Previous issue date: 2016-03-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The cement industry, closely associated with the global warming question, accounts for significant emissions of CO2 and other air pollutants, such as SO2 and NO2 in the atmosphere. In search for ways to mitigate the atmospheric CO2, we performed semicontinuous cultures of Chlorella sorokiniana under phototrophic conditions to test the effect of a flue gas simulation (18% CO2, 9% O2, 300 ppm NO2 and 140 ppm SO2). This was provided once a day in six serial experiments, in which the exposure to the gas was increased through the increase of bubbling time. A constant flow rate allowed us to calculate the total volume of gas introduced into the system each day (0.1, 0.3, 0.8, 1.5, 6 and 48 L). Air-CO2 (18%) was used as control and its bubbling time was pHregulated. Culture medium acidification led to suboptimal growth conditions that affected cell density, photosynthetic activity, cell viability and the biochemical composition of C. sorokiniana. Compared to control, the specific growth rate decreased by 17 and 3,9% in cultures that received 6 and 48 L gas d-1, respectively. The pulseamplitude modulated (PAM) fluorometry was used for culture evaluation. It revealed low maximum quantum yield (ΦM 0.40) and operational quantum yield (Φ'M 0.47) values one day after 48 L gas bubbling. Light saturation curves confirmed the negative effects of long-time gas simulation stress. On the other hand, quenching analysis indicated an increase in photochemical light use and low values of non hotochemical quanching (qN and NPQ). Exposure of the cells to the flue gas simulation resulted in lower cell viability compared to control. Biochemical analysis showed that 6 and 48 L gas d-1 significantly increased protein content by 75% and 154%, respectively; total carbohydrates also increased in the presence of the gas, 148% and 195%, respectively. Despite the physiological changes, C. sorokiniana resisted suboptimal growth conditions imposed by the gas, supporting its vigorous nature and relevance in biotechnological aplications with flue gases. / Inserida na problemática do aquecimento global, a indústria de cimento é uma das que mais contribui para emissão de CO2 e de poluentes como SO2 e NO2 na atmosfera. Visando alternativas para mitigação desses gases, que são oriundos principalmente de processos de combustão, foram testados seis cultivos fototróficos semicontínuos de Chlorella sorokiniana, para avaliar o efeito de diferentes volumes (0,1; 0,3; 0,8; 1,5; 6 e 48 L d-1) de uma simulação gasosa composta por CO2 (18%), O2 (9%), NO2 (300 ppm) e SO2 (140 ppm). Os volumes variaram conforme o aumento do tempo de borbulhamento diário dos gases nos cultivos. O tratamento controle, composto por ar sintético e CO2 (18%), teve seu tempo de borbulhamento definido pela variacão de pH do meio. O fornecimento da simulação gasosa resultou na acidificação do meio de cultura e afetou a densidade celular, a atividade fotossintética, a viabilidade celular e a composição bioquímica de C. sorokiniana. Comparadas ao controle, as exposições diárias de 6 e 48 L gás d-1 reduziram a taxa específica de crescimento em 17 e 39%, respectivamente. Por meio da fluorescência de amplitude modulada (PAM), verificamos baixos valores de rendimento quântico máximo (ΦM 0,40) e operacional (Φ’M 0,47) um dia após o primeiro borbulhamento de 48 L gás. Curvas de saturação de luz confirmaram os efeitos negativos do estresse prolongado à mistura gasosa. A análise de decaimento da fluorescência da clorofila, por sua vez, indicou um aumento da energia luminosa direcionada à fotoquímica da fotossíntese (qP) e baixos valores de dissipação não fotoquímica da energia luminosa (qN e NPQ). A simulação gasosa resultou, ainda, em menor viabilidade celular, se comparada ao controle. Pelas análises bioquímicas, constatamos que 6 e 48 L gás d-1 levaram a um aumento significativo do conteúdo proteico de 75% e 154%, respectivamente; os mesmos tratamentos também aumentaram a quantidade de carboidratos totais em 148% e 195%. Apesar das alterações fisiológicas, C. sorokiniana resistiu às condições subótimas de crescimento, o que comprova sua robustez e relevância em aplicações biotecnológicas envolvendo gases de combustão.

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No. of bitstreams: 1 chiapinotto_l_me_guara.pdf: 2025683 bytes, checksum: 06211c8bab58758df3a08535a4aa3f80 (MD5) Previous issue date: 2017-09-21 / Nesta pesquisa investiga-se a viabilidade do uso de misturas heterogêneas de combustíveis compostas por etanol e gás natural veicular (GNV) em motor flex fuel (Flex). Os motores Flex, no Brasil, são abastecidos com gasolina E27 (com até 27% de etanol anidro e 73% de gasolina), etanol, GNV ou qualquer mistura de etanol e gasolina. Ao funcionarem com o GNV apresentam vantagens pela menor emissão de dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e óxidos de nitrogênio (NOX), mas são desvantajosos com relação às emissões de hidrocarbonetos (HC) em baixas rotações quando comparados ao utilizarem gasolina ou etanol, além da perda de potência variando de 10 a 20%. Esta pesquisa objetiva encontrar uma mistura de etanol-GNV, cuja combustão possa reduzir, as emissões de CO, HC e NOx do motor Flex em relação ao modo GNV. Os testes foram conduzidos num motor Flex de 2000 cilindradas, com duas válvulas por cilindro. No motor foi instalado um sistema de gerenciamento de injeção eletrônica de GNV funcionando concomitantemente com a injeção de combustível líquido. Fez-se inicialmente a medição da vazão de etanol (E100), do GNV (E0) e de diferentes misturas de etanol-GNV (E20, E40, E60, E80). Para a avaliação dos parâmetros das emissões de CO2, CO, O2, HC e NOx, das eficiências (térmica, volumétrica e mecânica), consumo específico de combustível e custo operacional, calibrou-se primeiramente o motor para o uso de E0 e de E100. Os testes foram realizados em modo estacionário e dinâmico, cujas emissões foram medidas através do analisador de gases. No modo estacionário mediram-se as emissões de gases de exaustão em velocidade angular de 1000 e 2500 RPM (rotações por minuto); no modo dinâmico mediram-se além das emissões, a potência e o consumo de combustível com o motor submetido a 25% de carga a 2000, 2500, 3000 RPM e à carga total num dinamômetro ativo para até 290 kW. Os melhores resultados obtiveram-se para a mistura E20. Comparando-se com E0, a mistura E20 resultou uma média de 55,33%, 31%, 29,86% e 57,41% na diminuição das emissões de CO, O2, HC e de NOx, respectivamente, com um aumento médio das emissões de CO2 em 5,81%; foi observado também perda de 2,45% de potência líquida, além do aumento de 2,35%, 1,25%, 1,41%, 16,94% e 18,85% para eficiência térmica, eficiência volumétrica, eficiência mecânica, consumo específico de combustível e do custo operacional, respectivamente / This research has investigated the feasibility of using heterogeneous fuel blends composed of ethanol and compressed natural gas (CNG) in flex-fuel engines. In Brazil, such vehicles are fueled by E27 gasoline (up to 27% anhydrous ethanol and 73% gasoline), ethanol, CNG or any ethanol and gasoline blend. When running on CNG, they offer advantages due to lower carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOX) emissions, although they are disadvantageous with respect to hydrocarbon emissions (HC) at low revolutions, especially if compared to being run on gasoline or ethanol, in addition to power loss ranging from 10 to 20%. Thus, it is aimed to find an ethanol-CNG blend whose combustion can reduce CO, HC and NOx emissions from flex-fuel engines in comparison with the CNG mode. Tests have been conducted on a 2000cc flex-fuel engine with two valves per cylinder. It was installed an electronic CNG injection system operating concomitantly with the liquid fuel injection system. Flows of ethanol (E100), CNG (E0) and different ethanol-CNG blends (E20, E40, E60, E80) were initially measured. In order to evaluate levels of CO2, CO, O2, HC and NOx emissions, efficiency (thermal, volumetric and mechanical), specific fuel consumption and operating cost, the engine was initially calibrated to run on E0 and E100. The emissions tests were performed in stationary and dynamic mode. In stationary mode, exhaust emissions were measured at 1000 and 2500 RPM (revolutions per minute); in dynamic mode, power and fuel consumption were measured while the engine was subjected to 25% load at 2000, 2500, and 3000 RPM, in addition to repeating exhaust gas and power tests at full load with an active dynamometer at up to 290 kW. Optimal results were obtained for blend E20. If compared to E0, E20 resulted in an average of 55.33%, 31%, 29.86% and 57.41% at reducing CO, O2, HC and NOX emissions, respectively, with increased CO2 emissions. It were also observed of 2.45% of gross power loss, besides an increase of 2.35%, 1.25%, 1.41%, 16.94% and 18.85% in thermal efficiency, volumetric efficiency, mechanical efficiency, specific fuel consumption and operating cost, respectively

Orientador: Carlos Alberto Bandeira Guimarães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-06T01:41:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lobkov_DmitriDmitrievich_M.pdf: 951415 bytes, checksum: 540ad2a18af759bf3bb0d0715b212f7f (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho se apresentam argumentos econômicos e de meio ambiente para o uso de GNC em ônibus de transporte público, na forma de gás-diesel. Assim, os objetivos deste trabalho são: Analisar e comparar a experiência real do uso de gás-diesel em outros países e também no Brasil, para oferecer alternativa de combustível Gás Natural Comprimido (GNC) para as empresas de transporte urbano. Fundamentar as vantagens econômicas de reduzir o consumo de combustível diesel em ônibus a gás-diesel, usando como combustível uma mistura de diesel e GNC. Fazer os cálculos de demanda crescente de GNC com a substituição de combustível diesel por GNC nos ônibus urbanos / Abstract: This work presents strong economical and enviromental arguments in favour of the use of CNG (Compress Natural Gas) in the passengers's public transport (buses). The main object of this work is to analyse and compare the real experience in the use of gas/diesel fuel in Brazil and in other countries in an attempt to give an alternative gas fuel system in the public transport. Also it establishes and explains the economical advantage in reducing the consume of diesel fuel in the gas/diesel buses, by the use of a diesel/CNG mixture. Finally, the calculations made show the increasing demand of CNG with the substitution of diesel fuel by CNG in the buses of the public transport / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil