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Previous issue date: 2017-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The great challenge presented to the fuel market nowadays, is to find new energy alternatives, especially for diesel engines, since they represent almost the half of the national and international fleet, mostly transport means. Therefore, the aim of this research is evaluating the engine performance of an agricultural tractor used in ordinary field tasks, fueled with pure diesel A-S500, binary blends (diesel-biodiesel) and ternary blends (diesel-biodiesel-ethanol). The mechanical performance of the tractor was measured by an Eddy Current Dynamometer coupled to the tractor’s PTO, the gas emissions were measured by a combustion analyzer, and the high calorific value, measured by a calorimeter. The proposed diesel-biodiesel binary proportions (B7, B10, B15 and B20) were based on Law 13.263/2016 and the CNPE Resolution N.3/2015. These binary blends were evaluated without ethanol (E0) and in proportions of 1%, 3%, and 5% of anhydrous ethanol (99.6% purity). The dynamometric tests had four replicates, as calorific measurements were performed in triplicate and emission measurements were collected only once for each treatment. The results demonstrate that the calorific values decreased with the addition of ethanol and biodiesel. Power output remained stable with the addition of biodiesel, but decreased with the ethanol addition to all mixtures. In blends without ethanol, the power output increased with increasing biodiesel. Torque values decreased with the addition of ethanol to the mixtures. Compared to the B7E0 (commercial diesel), the decreases of Torque varied between 0.5% in B20E0 and 4.2% in B7E5 and B20E5. Brake specific consumption increased with the addition of biodiesel and ethanol, with slightly higher biodiesel influence in this increase. The thermal efficiency increased with the addition of ethanol, with emphasis on the B15E5 treatment that reached over 40% efficiency. The torque back up for six of the seventeen fuels stayed in the range considered regular, the other eleven had the performance on the range considered poor. The emission analysis showed that the amount of O2 in gas emissions decreased with the increase of the applied load. Reverse behavior occurred with CO2, which increased with increasing load. Biodiesel caused a small increase in NOx emissions in some blends, especially at high loads. On the other hand, ethanol caused a decrease of this gas in all treatments. It was verified that the addition of biodiesel and ethanol reduced CO emission at full load, with ethanol having a stronger effect. For low and medium loads, CO values were considered to be negligible. The temperature of the exhaust gases increased with increasing charge. However, the addition of oxygenated fuels had no effect on the temperature of the gases. / O grande desafio que se apresenta para o mercado de combustíveis atualmente é encontrar novas alternativas energéticas, especialmente para os motores movidos a diesel, uma vez que estes representam quase a metade da frota nacional e internacional, representados em sua maioria pelos meios de transporte. Nesse contexto, o intuito desta pesquisa foi avaliar o desempenho do motor de um trator agrícola empregado em tarefas de campo utilizando como combustíveis: diesel puro A-S500, misturas binárias (diesel-biodiesel) e ternárias (diesel-biodiesel-etanol). O desempenho mecânico do trator foi medido por um dinamômetro de correntes de Foucault acoplado à tomada de potência; as emissões de gases foram mensuradas por um analisador de combustão; e o poder calorífico superior foi medido por um calorímetro isotérmico. As proporções binárias diesel-biodiesel propostas (B7, B10, B15 e B20) foram fundamentadas na Lei nº 13.263/2016 e na Resolução CNPE nº 3/2015. Essas misturas binárias foram avaliadas sem etanol (E0) e nas proporções de 1%, 3%, e 5% de etanol anidro (99,6% de pureza). Os ensaios dinamométricos tiveram quatro repetições; as medições de poder calorífico foram realizadas em triplicata; e as medições de emissões foram coletadas uma única vez para cada tratamento. Os resultados demonstram que os valores de poder calorífico decresceram com a adição tanto de etanol quanto de biodiesel. A potência se manteve estável com a adição de biodiesel, mas diminuiu com a adição de etanol para todas as misturas. Nas misturas sem etanol, houve aumento da potência com o incremento do biodiesel. Os valores de torque reduziram com a adição de etanol às misturas. Comparados ao B7E0 (diesel comercial), os decréscimos de torque variaram para um mínimo de 0,5% em B20E0 ao decréscimo máximo de 4,2% em B7E5 e B20E5. O consumo específico aumentou com a adição de biodiesel e etanol, com influência ligeiramente maior do biodiesel neste aumento. A eficiência térmica aumentou com a adição de etanol, com destaque para o tratamento B15E5 com eficiência acima de 40%. A reserva de torque para 6 dos 17 combustíveis avaliados ficou na faixa de desempenho considerada regular; os outros 11 foram considerados ruins. As análises de emissões mostraram que a presença de O2 nas emissões de gases diminuiu com o aumento da carga aplicada. Comportamento inverso ocorreu com CO2, que aumentou com o acréscimo da carga. O biodiesel provocou um pequeno aumento nas emissões de NOx em algumas misturas, principalmente em cargas mais altas. Já o etanol, causou decréscimo desse gás em todos os tratamentos. Foi verificado que a adição de biodiesel e etanol reduziu a emissão de CO à plena carga, sendo que o etanol tem efeito mais contundente. Para cargas baixas e médias, os valores de CO foram considerados irrisórios. A temperatura dos gases de exaustão aumentou com o acréscimo da carga. Todavia, a adição de combustíveis oxigenados não produziu nenhum efeito na temperatura dos gases.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/3028 |
| Date | 24 February 2017 |
| Creators | Iacono, Giuseppe Eugênio Peruzo |
| Contributors | Gurgacz, Flávio, Souza, Samuel Nelson Melegari de, Gurgacz, Flávio, Fey, Emerson, Gomes, Luis Fernando Souza |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, 6588633818200016417, 500, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Energia na Agricultura, UNIOESTE, Brasil, Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 2289958089820954741, 600, 600, 600, 600, 2214374442868382015, 9185445721588761555, 2075167498588264571 |
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