Orientador: Pedro Teixeira Lacava / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:57:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos_AndersonAlmeida_M.pdf: 15995318 bytes, checksum: baaba56f9c2c8d35c3ae72468050a525 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Em baixas temperaturas, as condições de partida do motor tornam-se mais difíceis devido a diversos fatores, como por exemplo, a menor lubrificação devido ao aumento da viscosidade do óleo lubrificante, a diminuição da massa de ar e a diminuição das folgas entre as partes móveis do motor como virabrequim, pistão e conseqüentemente o aumento do atrito entre estas partes. Foi construído um dispositivo para estimar o torque resistivo em baixas temperaturas na faixa entre - 20°C a 0ºC em um motor diesel NGD 3,0 litros, quatro cilindros de fabricação da MWM International com o objetivo de estudar a correlação entre o rendimento do motor de partida nestas condições e o torque resistivo solicitado na partida. Este dispositivo permite o levantamento do torque resistivo nos motores diesel sem combustão, onde a lubrificação é mínima e o atrito entre as partes móveis do motor são máximas. Para a medição do torque foi utilizada uma flange de torque modelo T40 de fabricação da HBM acoplada ao dispositivo de arraste, composto por um volante e motor de partida de um motor com 9,3 litros também de fabricação MWM International e o volante do motor que foi testado, através de um eixo cardam. Os testes para o levantamento dos dados foram realizados em um "contêiner" frigorífico utilizado para transportes de cargas perecíveis, como carnes congeladas, adaptado para realização de ensaios de motores diesel a temperaturas negativas (-50ºC + temperatura ambiente) e instalado nas dependências do Centro Tecnológico da MWM International / Abstract: In lower temperatures, the conditions for starting the engine become more difficult due to several factors, eg, less lubrication due to increased viscosity of lubricating oil, the decrease in air mass and reducing the clearances between moving parts the engine crankshaft, piston and consequently increases the friction between these parts. A device was built to estimate the resistive torque at low temperatures in the range between -20°C to 0°C in a diesel engine NGD 3.0-liter four-cylinder manufacturing MWM International aiming to study the correlation between the starter motor efficiency in these conditions and the resistive torque at startup. The device allows the removal of the resistive torque without combustion in diesel engines, where lubrication is minimal and the friction between the moving parts of the engine is maximum. For measuring torque was used a model T40 torque flange from HBM manufacturing device coupled to the drag, comprising a flywheel and starter motor with a 9.3 liters also manufacturing MWM International and the flywheel was tested through a cardan shaft. Tests for the survey data were conducted in a "container" refrigerator used to transport perishable cargo such as frozen meat, suitable for testing diesel freezing temperatures (-50 ° C + ambient temperature) and installed in the premises of the Centre Technological MWM International / Mestrado / Eletrônica / Mestre em Engenharia Automobilistica

Orientador: Marcelino Pereira do Nascimento / Resumo: Estudos recentes mostram tendência de desenvolvimento de sistemas capazes de recuperar energia dos gases de escape. Apesar de ser de fato uma fonte de energia, os sistemas para recuperação instalados na linha de exaustão mostram grande complexidade e necessidade de muito espaço de instalação. O presente estudo demonstra a viabilidade de recuperação de energia do sistema de arrefecimento com espaço de instalação reduzido. O estudo propõe a geração de vapor através de perfis instalados nas paredes da câmara de combustão e sua aplicação em um ciclo Rankine para gerar trabalho através de expansor. A simulação realizada com o software GT-Power demonstra a possibilidade de extrair calor das câmaras com a mesma eficiência de um sistema convencional de arrefecimento por água e aditivo. Paralelamente, o estudo propõe um sistema de recirculação de gases de exaustão sem o uso de um trocador de calor, patenteado pela empresa patrocinadora, complementando a estratégia para evitar o uso desnecessário de energia em um motor a combustão. Os gases provenientes da linha de baixa pressão da exaustão são admitidos pela linha de ar limpo, em alta pressão, através do uso de uma válvula Laval. Os resultados são provenientes de uma rotina de cálculo em Excel, base VBA. O sistema permite que os gases fluam por fora da turbina e elimina a necessidade de um trocador de calor, resolvendo o maior problema dos sistema convencionais de recirculação de gases em baixa pressão. A combinação das duas soluções,... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

[pt] Com a assinatura da Lei 11.097 de 13 de Janeiro de 2005, o Biodiesel fica introduzido na matriz energética brasileira. Até o fim de 2007, a mistura deste biocombustível ao diesel mineral, derivado do petróleo, é voluntária pelas distribuidoras de combustíveis. A partir de Janeiro de 2008, todo o óleo diesel será comercializado obrigatoriamente com 2% de Biodiesel misturado e, a partir de 2013 a mistura deverá conter 5% de Biodiesel. O mercado potencial de Biodiesel para esta meta de 2008 é de aproximadamente 800 mil toneladas anuais. Revela-se, portanto, um enorme esforço de todas as esferas interessadas neste mercado: instituições de ensino e pesquisa, agro-indústrias, indústrias ligadas ao setor energético, entre outras, com objetivo de se atingir a meta estipulada pela Lei. Como parte deste esforço, no presente trabalho foram levantados aspectos técnicos, econômicos, sociais e ambientais sobre a implementação do programa de implementação do Biodiesel na matriz energética brasileira, visando identificar os prós e contras da utilização deste biocombustível. Um modelo de análise termodinâmica de uma usina termelétrica foi desenvolvido para descrever o comportamento de motores ciclo diesel de grande porte operando com 4 tipos diferentes de Óleo Combustível e 5 tipos de Biodiesel. / [en] With the Federal Act number 11.097, from January 13, 2005, Biodiesel is introduced in the Brazilian energy matrix. To the end of 2007, a voluntary mixture of this fuel to mineral diesel oil can be prepared by fuel distributors. From January 2008, diesel oil will have to be commercialized with 2% of Biodiesel. This percentage is to be increased to 5% by 2013. The goal for 2008 means, approximately, 800 thousand ton of Biodiesel annually. All parts involved, universities, research institutes, agro business and energy industries, among others, have been putting a great deal of effort to meet the target set by Federal Government. The present work is a small contribution to this effort. Technical, economical, social and environmental aspects of the problem have been taking into account in the present study, in order to identify pros and cons of the utilization of Biodiesel. A simple thermodynamic model of a thermal-electric power plant was developed to predict the behavior of a large capacity diesel engine operating with conventional fuel (four different types of fuel oil) and with Biodiesel.

[pt] O objetivo desse trabalho é avaliar o potencial técnico- econômico nacional da autogeração de energia elétrica. O levantamento desse potencial é realizado a partir do desenvolvimento de uma metodologia determinística para os clientes de alta tensão da concessionária LIGHT no estado do Rio de Janeiro, extrapolando-a para a estimativa do potencial brasileiro, através dos dados de consumo nacional. A geração distribuída é analisada a partir do atual estado da arte da tecnologia disponível para motores alternativos de combustão interna, ciclos Diesel e Otto. Os motores alternativos possuem tecnologia amplamente difundida, alta escala de produção, alta eficiência e baixo custo de investimento de aquisição, principalmente quando comparado a outras tecnologias de geração elétrica de pequeno e médio porte. Dessa forma, optou-se pela tecnologia dos motores alternativos como o mais adequado para a autogeração. Os motores alternativos têm grande potencial para servir de base para expansão da geração distribuída nacional. São considerados como alternativas de fontes energéticas para a autogeração, o óleo diesel e o gás natural. Para a operação dos motores ciclo Diesel foi considerada, além da hipótese de funcionamento pelo modo tradicional a óleo diesel, sua operação com um kit de conversão para combustível dual. Este permite uma substituição do óleo diesel pelo gás natural em torno de 80 por cento. Já para os motores alternativos ciclo Otto foi apenas considerada a utilização do energético gás natural. A viabilidade econômica do investimento em centrais de geração distribuída, é obtida quando traçado um paralelo entre o atual custo da energia elétrica que é fornecida pela concessionária e o custo da aquisição e operação do sistema de autogeração. O cálculo de viabilidade será dado por uma ótica estritamente econômica. Considerando-se que a atratividade do empreendimento seja dada por uma taxa interna de retorno do investimento mínima de 15 por cento a.a para um horizonte de 15 anos, é estimado que a geração distribuída possa representar 2,6 por cento da energia elétrica gerada nacionalmente ou cerca de 7.173 GWh/ano, concentrada principalmente para geração de horário de ponta. Os geradores a diesel representam 44,6 por cento desse total, os geradores dieselgás 55,2 por cento e os geradores a gás cerca de 0,2 por cento. Isto significa um consumo diário de 2,2 MMm3 de gás natural e 2.800 m3 de óleo diesel. De uma maneira geral a autogeração não se viabiliza economicamente para geração fora de ponta, em virtude do baixo custo da energia elétrica neste período. Em função da penetração do gás natural no mercado nacional, é realizada uma análise de sensibilidade entre custo desse energético e o aumento do potencial de geração distribuída nacional. Conclui-se, que a queda do preço do gás natural pode aumentar ainda mais o potencial de geração distribuída baseado nos geradores diesel-gás, além de também viabilizar os geradores gás. Finalmente são abordados e analisados os impactos e benefícios trazidos pela geração distribuída ao sistema atual de geração e transmissão nacional. / [en] The objective of this work is to evaluate the technical- economic potential of electric energy self-generation in Brazil. A deterministic methodology will be built for market evaluation. It will be based on a developed model for high voltage customers from LIGHT, located in state of Rio de Janeiro and extrapolated to establish the national market. The extrapolation will be made through the national consumption data. The distributed generation is analyzed from the state of the art of reciprocating internal combustion engines, Diesel and Otto cycles. These engines have widespread technology, high efficiency and offer low acquisition cost when compared with other small and medium scale gensets technologies. In that way, they were chosen, to be the alternatives for the distributed generation. The reciprocating engines have great potential to support the expansion of the distributed generation in Brazil. Diesel oil and natural gas are considered as the fuel alternatives for the gensets. Besides the usual diesel oil, used as fuel for diesel engines, it was considered the mix between diesel oil and natural gas. The mix is handled with an auxiliary conversion kit. It allows diesel oil being substituted around 80% by natural gas. It was only considered natural gas fuel for the gas engines. The economic feasibility of the investment in distributed generation is achieved when a comparison is made between the current cost of the electric energy, which is supplied by the local utility company, and the cost of acquisition and operation of the self generation system. The feasibility will be given by a strict economic aspect. Considering the attractiveness for the enterprise, it is given by a minimum internal rate of return of 15 percent per year in a horizon of 15 years. It is estimated that the national distributed generation can represent 2.6 percent of all national electric generation or 7,173 GWh/year. Mainly for generation at peak hours. The diesel oil gensets represents 44.6 percent of that total, the diesel-gas gensets 55.2 percent and the gas gensets around 0.2 percent. Meaning a daily consumption of 2.2 MMm3 of natural gas and 2,800 m3 of oil diesel. Self generation isn`t economic feasible at off-peak hours, because the low tariff value. For the perspective of expansion of the natural gas net distribution in Brazil, a sensibility analysis was accomplished between the natural gas cost and increase of the national distributed generation market. It is concluded that if the natural gas cost less, the national distributed generation market would grow, based mainly in diesel-gas and gas gensets. Finally, the impacts and benefits brought by distributed generation in the current scenery of national generation and transmission systems were analyzed.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-01T11:40:21Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3748711 bytes, checksum: 8f8364b8fc3278aa92d66b7d0e9a2400 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T11:40:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3748711 bytes, checksum: 8f8364b8fc3278aa92d66b7d0e9a2400 (MD5) Previous issue date: 2015-11-04 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The cost of the kWh at the peak hour in Brazil may be up to nine times higher than the one at normal hours. This fact has served as motivation for industries, shopping malls, hotels, and so on, to utilize electrical generators. These generator sets generally comprise Diesel engines. The problem is that the exhaust gases from these engines are very harmful to health. On the other hand, Natural Gas, thanks to its high calorific power and its low emissions, is considered a clean-burning alternative fuel. Therefore, the Diesel engines converted to Otto cycle may considerably reduce the environmental pollution. Such a conversion, however, may have in turbocharged engines backpressure effects that increase the temperature of the turbine, reducing the energy efficiency of the engine. The present study analyzes the result and consequences of the replacement of the original manifold by another with smoother curves, as well as the cooling effect on the engine performance of the turbine of a Perkins turbocharged model 1104C-44TAG2, converted to the Otto cycle. First, tests were made running the engine with its original manifold without any cooling, and then, having the turbine cooled with room air. After the replacement of the manifold, new teste were performed. Initially, without cooling the turbine or the manifold. Then, after the replacement of the manifold, other tests ventilating the turbine and the manifold were made. In each test, one has registered: the maximum operation power; temperature of the exhaust gases and the engine consumption in terms of the backpressure due to the manifold. All the tests were performed with the aid of a hydraulic dynamometer. It was noted that the use of the new manifold allowed the reduction on the backpressure. Concerning the maximum power registration there was no difference in terms of the original or the new manifold, because what had limited the power was the temperature on the turbine, which was set at 660 oC. Therefore, whenever the temperature reached this limit, the engine was deliberated stopped. This fact also explains why the ventilation has allowed higher engine powers. The new manifold resulted in fuel reductions. / O valor do kWh, no horário de pico, no Brasil, pode ser até nove vezes maior do que aquele cobrado, fora do dito período, estimulando a indústria, shopping centers, hotéis, etc. a fazerem uso de grupos geradores. Tais grupos são, em geral, compostos por motores a diesel e gerador elétrico. O lado negativo destes motores advém da larga poluição ambiental que produzem. Por sua vez, o Gás Natural, graças ao seu elevado poder calorífico e pela baixa contaminação, quando queimado, é considerado um combustível nobre, alternativo ao diesel. Assim, o uso de motores Diesel turbinados, convertidos para o ciclo Otto, pode reduzir significativamente a poluição ambiental. Nessa conversão, um dos aspectos observados é a influência da contrapressão causada pelo sistema de exaustão dos gases de escape, que contribui para o aumento da temperatura da turbina do motor convertido. O presente trabalho analisa os efeitos da substituição do coletor de escape original por outro, de curvas mais suaves, como também o resfriamento da turbina, no desempenho de um motor Perkins turboalimentado, modelo 1104C-44TAG2, ottolizado para gás natural. Os testes foram realizados com os dois coletores de escape, em operações com e sem refrigeração (por ventilação) da turbina e do coletor. A cada teste, eram avaliados: a potência máxima de operação, a temperatura dos gases de escape e o consumo do motor, em função da contrapressão do sistema de exaustão. Tais testes foram realizados, com o auxílio de um dinamômetro hidráulico, e os resultados mostraram que, de fato, houve uma redução da contrapressão, com a substituição do coletor. No entanto, o motor Perkins ottolizado respondeu, de forma semelhante, para os dois coletores, no que diz respeito à potência máxima alcançada, variando somente devido aos efeitos provocados com e sem resfriamento da turbina e do coletor. Deve-se observar, todavia, que a limitação no valor da potência deveu-se às temperaturas alcançadas pela turbina, de aproximadamente 660 °C. Assim, com resfriamento da turbina, o motor atingiu potências mais elevadas. Verificou-se, ainda, que a modificação do coletor contribuiu para a redução do consumo do motor.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5488981 bytes, checksum: bc22a73599584c867e933138268f4187 (MD5) Previous issue date: 2014-06-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A large number of national companies has been using diesel gensets as an alternative to the electricity supplied by the local utility. Therefore, generators are used as an emergency power system or during peak hours. Peak hour in Brazil is between 5 to 10 p. m. As we know diesel engines contribute to the large increase in environmental pollution, since the diesel exhaust may contain fine particles associated with negative health effect, toxic air contaminants, as NOx and SOx. On the other hand, Natural gas is considered as a suitable choice rather than the use of diesel, because it possesses high calorific power, clean burning, and proper octane level for Otto cycle engine. The present work deals with the performance analysis of a Perkins engine turbocharged, diesel, model 1104C-44TA, converted into an Otto cycle engine to run on natural gas, also identifying the limiting factors of power in these types of engines. Giving the importance of the compression rate on the Diesel to Otto cycle conversion, the evaluation of the Perkins processed engine happened under the influence of three different rates: 7.6:1; 8.7:1 and 12.3:1. For each compressed rate, and stoichiometric mixture, the task was to choose the spark advance to guarantee best performances to the engine. All tests were performed with a hydraulic dynamometer. The results showed that, the best combination of those parameters are not sufficient to ensure the highest performance of a diesel converted engine. There was a consubstantial rise in temperature of the exhaust gases and on the turbine walls, due to the increase in the exhaust gases volume, compared to that of the burnt gases withdrawn from the original engine, impairing the efficiency and lifespan of the engine components. It was found, by energetic analysis, the compression ratio of 8.7:1, was the most efficient, among the other two, assuring the engine its best performance. As expected, at the compression rate of 7.6:1 the exhaust gases presented the highest temperatures. At compression ratio of 12.3:1 the gas emissions of the converted engine delivered highest NOx level and the lowest level of unburned hydrocarbons at the exhaust. Keywords: Diesel Turbocharged Engine. Diesel to Otto Cycle Conversion Process. Natural Gas. Performance. Energy Balance / Um grande número de empresas nacionais faz uso de grupos geradores a diesel como opção à eletricidade fornecida pela concessionária local. O emprego de grupos geradores é comum durante as horas de pico, que no Brasil, ocorrem entre as 17 e 22 h. Tais aparatos, juntamente com os motores veiculares a diesel têm contribuído para o grande aumento da poluição ambiental, uma vez que a queima deste combustível se faz com grande emissão de particulados, de NOx e de SOx. O gás natural é considerado uma alternativa ao uso do diesel por possuir um alto poder calorífico, queima limpa, e adequada octanagem para o ciclo Otto. O presente trabalho trata da análise de desempenho de um motor Perkins turboalimentado, a diesel, modelo 1104C-44TA, convertido para funcionar apenas com gás natural, identificando ainda, os fatores limitadores de potência nestes tipos de motores. Considerando a importância da taxa de compressão no processo de ottolização, o motor convertido foi avaliado sob a influência de três diferentes taxas: 7,6:1; 8,7:1 e 12,3:1. Para tanto, foram selecionados avanços de ignição que ao interagir com a mistura próxima da estequiométrica garantisse ao funcionamento do motor as melhores condições de desempenho, para cada taxa de compressão escolhida. Os ensaios foram feitos com o auxílio de um dinamômetro hidráulico e os resultados obtidos evidenciaram que, na prática, tais parâmetros não são suficientes para se assegurar os melhores desempenhos em um motor diesel ottolizado. Foi observado um aumento consubstancial na temperatura dos gases de exaustão e na turbina, em virtude da ampliação do volume dos gases de escapamento com relação àquele observado no motor original, com prejuízos para a eficiência e a própria vida útil do motor. Verificou-se, através das análises energéticas, que a taxa de compressão de 8,7:1 permitiu ao motor seu melhor desempenho, com relação à outras experimentadas. Como esperado, o motor operando na taxa de 7,6:1 produziu as mais elevadas temperaturas dos gases de exaustão. Com respeito às emissões gasosas, o motor convertido com taxa de compressão de 12,3:1 emitiu o maior nível de NOx e o menor nível de hidrocarbonetos não queimados

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-24T14:36:49Z No. of bitstreams: 1 LUIZ ROBERTO ROCHA DE LUCENA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 2629611 bytes, checksum: 9d4b92496c709e6181c7746ee3d76d6d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-24T14:36:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUIZ ROBERTO ROCHA DE LUCENA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2015.pdf: 2629611 bytes, checksum: 9d4b92496c709e6181c7746ee3d76d6d (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho foi desenvolvido experimentalmente com o intuito de analisar o comportamento das emissões, da potência e do consumo do motor diesel, operando em “modo dual” com diesel/biodiesel e gás a uma taxa de substituição do diesel por gás natural da ordem de aproximadamente 85 %. Foram ensaiadas misturas de B20 a B80 com intervalos de 20%, além dos dois limites, inferior e superior (B5 e B100), do diesel comercial e do biodiesel puro respectivamente, onde foram realizados para cada condição de mistura, ensaios com rotação constante de 1800 RPM controlada eletronicamente e potências elétrica de 40, 60, 80, 100 e 120 kW, respectivamente. Todo o sistema foi monitorado por sensores de temperatura, pressão, vazão, velocidade e as emissões de NOx , NO, CO2, CO, O2, Excesso de Ar etc. foram registradas em um analisador de gases de combustão. Os dados dos ensaios foram adquiridos por meio de um sistema de aquisição de dados instalado em um PC e armazenados em mídia própria, para posterior tratamento e análise através de Tabelas e gráficos e comparação com o ensaio B5, denominado neste trabalho de padrão diesel, bem como confrontado com outros trabalhos. Ao término deste estudo podemos concluir a viabilidade do uso do gás natural em motores diesel operando no modo dual com vantagens econômicas e ambientais. / This work was developed experimentally in order to examine the performance of emissions, power and consumption of the diesel engine, operating in "dual mode" with diesel and natural gas at a fixed rate of replacement of diesel by natural gas of approximately 85%. Mixtures from B20 to B80 were tested with intervals of 20%, plus the two limits, upper and lower (B5 and B100) of commercial diesel and biodiesel respectively, which were performed for each mixture condition with constant test speed of 1,800 RPM, electronically controlled, and electric powers at 40, 60, 80, 100, and 120 kW respectively. The entire system was monitored by temperature and pressure sensors and test data were acquired by means of a data system installed on a PC and stored in adequate media, for further processing and analysis in tables and graphs and comparison with B5 test, which is called standard diesel and confronted with other studies. At the end of this research we can perceive the viability of the use of natural gas in diesel engines in dual mode with a range of economic and environmental advantages.

Com a tendência de regulamentações cada vez mais restritas para emissão de gases poluentes em veículos automotores, a utilização de sistemas de pós-tratamento dos gases de exaustão tem se intensificado. Um dos sistemas utilizados para redução dos níveis de emissão de NOx é o sistema de recirculação de gases de exaustão (EGR). Porém, o uso do EGR provoca uma alta formação de material particulado (fuligem), onde parte é direcionada para a câmera de combustão, contaminando o lubrificante e intensificando os mecanismos de desgaste. Vários estudos têm sido desenvolvidos para compreender estes efeitos e, embora se verifique um consenso nos resultados mais recentes, ainda existem várias hipóteses contraditórias e inconclusivas. Para avaliar a influência da contaminação por fuligem, uma bancada experimental foi desenvolvida e um motor diesel com taxas de 0%, 20%, 35% e 45% de EGR foi ensaiado. Verificações da influência do EGR nas características do motor, análises de óleo, verificações na variação de massa e nas dimensões dos anéis e camisa do motor e análises de rugosidade das superfícies em contato foram realizadas. Para observar os mecanismos de desgaste atuantes e a formação de filmes antidesgaste, utilizou-se o MEV/EDS. Através dos resultados, verificou-se que o aumento da taxa de recirculação aumenta a formação de fuligem e, que o aumento da temperatura dos gases recirculados, aumenta significativamente a concentração de fuligem no lubrificante. Foram observados mecanismos abrasivos nas superfícies em contato e a condição com a maior concentração de fuligem apresentou também indícios de desgaste por deslizamento. Ao longo dos ensaios, através da análise do lubrificante, observou-se certa influência da fuligem no consumo de metais de adição relacionados aos aditivos antidesgaste. Ademais, por meio das análises de EDS, baixas concentrações de elementos característicos de aditivos antidesgaste foram encontradas ao longo da superfície de contato, suportando assim a hipótese da influência das partículas de fuligem na formação de filmes antidesgaste. Como recomendações para trabalhos futuros, sugere-se a avaliação do efeito competitivo entre as partículas de fuligem e os aditivos na formação de filmes na superfície. / With the increasing trend of stricter regulations related to engine vehicle emissions, the usage of after-treatment systems for the exhaust gases has been intensified. One of the systems used in order to reduce the NOx emission levels is the exhaust gas recirculation system (EGR). However, the EGR usage causes a high formation of particulate matter (soot), which is partly directed to the combustion camera, leading to lubricant contamination and intensifying the wear mechanisms. Several studies have been developed to understand these effects and, although there is a consensus on the most recent results, there are still several contradictory and inconclusive results. To evaluate the influence of soot contamination, a test bench was developed and a diesel engine with EGR rates of 0%, 20%, 35% and 45% was tested. Evaluation of EGR influence on the engine characteristics, oil analysis, weight loss, dimensional changes of the piston rings and the cylinder liner and the roughness of the contact surfaces were evaluated. To observe the wear mechanisms and the formation of anti-wear films, SEM / EDS was used. From the results obtained, it could be seen that increasing the exhaust gas recirculation rate the formation of soot also increases. Additionally, it was found that the temperature increase of the recirculation gases significantly increased the concentration of soot in the lubricant. It was also found several indications of abrasive wear on the contact surfaces and, sliding wear was also observed for the test condition with the highest concentration of soot in the lubricant. Oil analysis, indicated a certain soot influence in the consumption of anti- wear additives along the tests. In addition, EDS analysis showed a small concentration of elements related to anti-wear films along the contact surface, thus supporting the hypothesis of soot particles influencing the formation of anti-wear films. As a recommendation for future work, it is suggested to evaluate the competitive effect between soot particles and additives in the formation of films on the surface.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ManoelRF_TESE_PARCIAL.pdf: 3699462 bytes, checksum: 4db868ae1dcdf8497e51d1aa5771684c (MD5) Previous issue date: 2011-05-16 / The industry, over the years, has been working to improve the efficiency of diesel engines. More recently, it was observed the need to reduce pollutant emissions to conform to the stringent environmental regulations. This has attached a great interest to develop researches in order to replace the petroleum-based fuels by several types of less polluting fuels, such as blends of diesel oil with vegetable oil esters and diesel fuel with vegetable oils and alcohol, emulsions, and also microemulsions. The main objective of this work was the development of microemulsion systems using nonionic surfactants that belong to the Nonylphenols ethoxylated group and Lauric ethoxylated alcohol group, ethanol/diesel blends, and diesel/biodiesel blends for use in diesel engines. First, in order to select the microemulsion systems, ternary phase diagrams of the used blends were obtained. The systems were composed by: nonionic surfactants, water as polar phase, and diesel fuel or diesel/biodiesel blends as apolar phase. The microemulsion systems and blends, which represent the studied fuels, were characterized by density, viscosity, cetane number and flash point. It was also evaluated the effect of temperature in the stability of microemulsion systems, the performance of the engine, and the emissions of carbon monoxide, nitrogen oxides, unburned hydrocarbons, and smoke for all studied blends. Tests of specific fuel consumption as a function of engine power were accomplished in a cycle diesel engine on a dynamometer bench and the emissions were evaluated using a GreenLine 8000 analyzer. The obtained results showed a slight increase in fuel consumption when microemulsion systems and diesel/biodiesel blends were burned, but it was observed a reduction in the emission of nitrogen oxides, unburned hydrocarbons, smoke index and f sulfur oxides / A ind?stria, ao longo dos anos, vem trabalhando no sentido de melhorar a efici?ncia dos motores. Mais recentemente surgiu, tamb?m, a necessidade de reduzir as emiss?es de poluentes para se adequar ?s severas leis ambientais. Isto tem despertado o interesse de desenvolver pesquisas no sentido de substituir os combust?veis derivados do petr?leo por diversos tipos de combust?veis menos poluentes, tais como: misturas de ?leo diesel com ?steres de ?leos vegetais e ?leo diesel com ?leos vegetais e ?lcool, emuls?es e microemuls?es. Este trabalho tem como objetivo desenvolver sistemas microemulsionados a partir de tensoativos n?o i?nicos dos grupos nonilfenois etoxilados e ?lcoois l?uricos etoxilados, misturas com etanol/diesel e misturas diesel/biodiesel para uso em motores diesel. Em uma primeira fase, visando selecionar os sistemas microemulsionados, foram obtidos diagramas tern?rios das misturas, sendo os sistemas compostos por: tensoativos n?o-i?nicos, ?gua como fase polar e como fase apolar o diesel e/ou misturas diesel/biodiesel. Os sistemas microemulsionados e as misturas, que representam os combust?veis estudados, foram caracterizados quanto ? massa espec?fica, a viscosidade, o ?ndice de cetano e o ponto de fulgor. Tamb?m foram avaliados o efeito da temperatura nos sistemas microemulsionados, o desempenho do motor, e as emiss?es de mon?xido de carbono, ?xidos de nitrog?nio, hidrocarbonetos n?o queimados e fuma?a de todos os sistemas. Os ensaios de consumo espec?fico e das emiss?es em fun??o da pot?ncia foram realizados em um motor de ciclo diesel em uma bancada dinamom?trica e o analisador de emiss?es GreenLine 8000. Os resultados mostraram um pequeno aumento no consumo espec?fico para os combust?veis microemulsionados, nas misturas diesel/biodiesel em rela??o ao diesel puro, por?m com uma redu??o nas emiss?es de ?xidos de nitrog?nio, hidrocarbonetos n?o queimados, ?ndice de fuma?a e ?xidos de enxofre

[pt] Este estudo foi realizado visando avaliar o desempenho de um grupo gerador na geração de energia elétrica nas áreas remotas do Brasil utilizando um combustível renovável, o óleo de dendê in natura. Foi investigado, em laboratório, o comportamento de um motogerador diesel, de 3 kVA ligado a um banco de carga composto por 16 lâmpadas de 150 kW. O desempenho do motor foi avaliado com a utilização do óleo de dendê, tendo como referência o desempenho do mesmo grupo gerador utilizando o óleo diesel. Devido à alta viscosidade do combustível escolhido, foi necessário um pré-aquecimento do mesmo para que esta propriedade fosse semelhante à do diesel. As emissões de poluentes do motor utilizando o óleo vegetal foram em média menores do que com o motor utilizando diesel. No entanto, o consumo específico de combustível do motor utilizando óleo de dendê foi maior que o consumo específico de combustível utilizando o óleo diesel. Além disso, a potência média gerada com o dendê foi a mesma que a potência média gerada com diesel. Isso indica que é possível uma substituição do óleo diesel pelo óleo de dendê in natura nas remotas localidades do país. / [en] This study was carried out aiming the performance assessment of a power generation set using a renewable fuel, the crude palm oil. It was investigated, in laboratory, the performance of a diesel generating set of 3 kVA, supplying power to a load composed of 16 light bulbs of 150kW. The performance of the engine was evaluated with the use of the crude palm oil, having as reference the performance of the same generating set using the diesel oil. Given the high viscosity of the chosen fuel, its preheating was necessary so that this property was similar to the diesel oil.The emissions of pollutants of the engine using the vegetal oil were less than that with the engine using diesel oil. However, the specific fuel consumption of the engine using crude palm oil was greater that the specific fuel consumption using the oil diesel. Moreover, the average power generated with palm oil was equal to the power generated with diesel oil. The performance of the engine was evaluated with the use of the palm oil, having as reference the performance of the same generating group using the diesel oil. The results indicate that it is possible to substitute the diesel oil by the renewable oil.