Na Figura 6.1 é apresentado o consumo específico para as condições II e III para os diferentes combustíveis utilizados. Não são apresentados os valores para a condição I, uma vez que para essas condições a potência obtida foi nula.
Análise da influência da utilização de biocombustível num motor de combustão interna por compressão / pág. 77 Figura 6.1 – Consumo específico médio (Cs) nas condições II e III (as barras a preto indicam o desvio
padrão)
Verifica-se uma diminuição do consumo específico quando se passa de uma potência de 5 kW para uma potência de 20 kW. Este resultado é concordante com os ensaios de biocombustível de primeira geração, realizados por Ozkan (2007) num motor de combustão interna por compressão semelhante (motor de 4 cilindros, debitando 44 kW de potência a 3500 rpm). O ensaio descrito por este autor decorreu a potências compreendidas entre cerca de 9 kW e cerca de 43 kW, verificando-se um aumento gradual no consumo específico após a potência de cerca de 15 kW (biocombustível 1ª geração; pme = 0,68 MPa; N= 1500 rpm) e cerca de 18 kW (gasóleo; pme = 0,82 MPa; N= 1500 rpm). No entanto, a potências compreendidas entre os cerca de 9 kW (pme = 0,60 MPa; N= 1000 rpm) e os cerca de 15 kW e 18 kW referidos, verificou-se uma diminuição no consumo específico, de cerca de 5% e 4,5%, para o gasóleo e biocombustível, respectivamente. Mesmo a potências de 22,5 kW, obtidos durante a utilização de biocombustível 1ª geração (pme = 0,77 MPa; N= 2000 rpm), e 27,8 kW, obtidos durante a utilização de gasóleo (pme = 0,95 MPa; N= 2000 rpm), verificou-se uma diminuição no consumo específico de cerca de 1,7% e 1,5%, de gasóleo e biocombustível, comparativamente à potência inicial de funcionamento do motor (9 kW).
Em ambas as condições de ensaio apresentadas (II e III) as misturas B15.1 e B30.1 apresentaram resultados estatisticamente diferentes do B0 (p24= 95%), apresentando um consumo específico superior, de cerca de 13% e 14%, respectivamente, mas não apresentando diferenças significativas entre si. As misturas B15.2 e B30.2 para ambas as condições de ensaio apresentaram um consumo específico sem diferenças significativas comparativamente com o B0, verificando-se na condição de ensaio III (20 kW) uma diminuição de cerca de 10%, quando se passou de B15.2 para B30.2. À potência de 20 kW a mistura B30.2 apresentou um consumo específico menor do que B15.1 e B30.1, de cerca de 12% e 13%, respectivamente. A mistura B15.2 não apresentou uma diferença significativa comparativamente às misturas B15.1 e B30.1 (p= 95%). Os resultados obtidos para as misturas que incorporavam biocombustível de primeira geração foram concordantes com os resultados obtidos por outros autores: i) Ozkan (2007) verificou um aumento no consumo específico aquando da combustão de biocombustível de primeira geração, de pelo menos 9,6%, comparativamente à combustão de gasóleo; ii) Hansen & Jensen (1997) verificaram um aumento de cerca de 14% no consumo específico aquando da utilização de biocombustível de primeira geração proveniente de óleo de colza num motor de 6 cilindros e 170 kW de potência. O maior consumo específico das misturas com biocombustíveis de primeira geração será uma compensação do sistema para manter a potência exigida, uma vez que estas apresentam um menor PCI (Lapuerta, 2008). Gabroski et al. (1996) apresentou uma correlação positiva entre o teor de oxigénio e o aumento do consumo de combustível (misturas de 20%, 35%, 65% e 100% de biocombustível proveniente de óleo de soja), mostrando desta forma que o oxigénio presente na composição do combustível pode ser um indicador da diminuição do PCI desse mesmo combustível. No caso do presente trabalho, verifica-se que são as misturas com incorporação de biocombustível de primeira geração, e consequentemente com um maior teor em oxigénio na composição das mesmas, as que apresentam um menor PCI e maiores valores de consumo especifico, comparativamente ao B0, apesar de não se verificarem diferenças entre B15.1 e B30.1. Será útil realizar em trabalhos futuros ensaios com misturas de
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20% e 50% de incorporação de biocombustível, de forma a verificar a existência desta tendência. No que respeita às misturas dos biocombustíveis de segunda geração, a não existência de diferenças significativas, no consumo específico, entre estas e o B0 e a diminuição apresentada por B30.2 quando comparado com B15.2, cerca de 10% (p= 95%), poderá resultar do aumento do PCI, relacionado com o aumento do teor em hidrogénio na composição das mesmas.
No Quadro 6-4 são apresentados os resultados do rendimento do motor calculados para cada ensaio realizado.
Quadro 6-4 – Rendimento do motor obtido em cada um dos ensaios
Condição de ensaio B0 B15.1 B30.1 B15.2 B30.2
I - - - - -
II 12,9% 11,7% 12,2% 12,4% 12,6%
III 33,1% 29,7% 31,1% 30,2% 32,9%
O rendimento do motor aumentou quando se passou de uma potência de 5 kW para 20 kW, tendência também registada por Di et al. (2009) que utilizou misturas até 80% de incorporação de biocombustível de primeira geração, num motor a 4 cilindros, a potências compreendidas entre cerca de 5 kW e cerca de 23 kW. A evolução do rendimento do motor apresenta uma relação inversamente proporcional à evolução do consumo específico. Esta tendência também foi registada por Ozkan (2007).
As maiores eficiências (rendimento do motor), à potência de 5kW e 20 kW, foram obtidas utilizando B0 e B30.2. O aumento no rendimento do motor entre B15.1 e B30.1 pode ser explicada pelo aumento no teor de oxigénio no combustível que irá melhorar a combustão, ao nível da combustão por difusão (Ramadhas et al., 2005) e pela diminuição do PCI da mistura. As misturas com incorporação do biocombustível de segunda geração apresentaram um rendimento do motor superior às misturas com incorporação de biocombustível de primeira geração, verificando-se similarmente um aumento significativo entre B15.2 e B30.2 na condição III. Este aumento poderá resultar do menor consumo verificado em B30.2 comparativamente a B15.2.
A análise da emissão dos gases de escape, apesar de ser apresentada a evolução ao longo das três condições de ensaio, será realizada ao nível da condição III, por ser esta a situação que o motor esteve em funcionamento mais próximo das condições óptimas (maior rendimento do motor).