Este sistema de pré-aquecimento de óleo de palma permite alterar facilmente as trocas de combustível. Esta é uma condição que pode ser controlada através de um circuito duplo de alimentação de combustível, utilizando um tanque para diesel e outro para óleo de palma. Em seguida será caracterizado o óleo de palma, tanto do ponto de vista energético (valor calórico, teor de carbono fixo, cinzas, composição elementar) quanto do ponto de vista químico (índice de acidez, viscosidade e outros).
EVOLUÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA NA AMAZÔNIA
Utilizando óleo de palma, a potência máxima alcançada pelo motor, em plena carga, foi de 6,74 CV. Estes testes mostraram que as emissões do óleo de palma eram muito semelhantes às emissões do óleo diesel. Um aspecto fundamental em relação às emissões é a ausência de óxidos de enxofre na combustão do óleo de palma.
Como foram utilizadas cargas menores, 25 e 50%, a emissão de CO com óleo de palma foi inferior à do óleo diesel. As propriedades energéticas e físico-químicas e respectivas metodologias de determinação do óleo de palma e do óleo diesel estão listadas na Tabela 4. Quanto à automação na conversão do combustível de óleo diesel para óleo de palma e vice-versa, foi utilizado o kit de conversão CIRAD.
CIRCUITO DE ÓLEO DE PALMA NAFIZEL BOMBA DE INJEÇÃO DE ÓLEO DE PALMA RETORNO DO CIRCUITO DE ALIMENTAÇÃO. Pode-se observar na Tabela 4 que o índice de cetano do diesel é superior ao do óleo de palma. O ponto de inflamação do óleo de palma é muito superior ao do diesel, conforme mostrado na Tabela 4.
Pode-se observar que os níveis do óleo de palma são ligeiramente superiores aos da operação com diesel. Isso indica que embora a combustão do óleo de palma não seja completa, está próxima disso. Conclui-se, portanto, que 85ºC para o óleo de palma é a temperatura recomendada para funcionamento do sistema.
SISTEMAS DE ELETRIFICAÇÃO EM COMUNIDADES ISOLADAS NA
UTILIZAÇÃO DE ÓLEO VEGETAL ―IN NATURA‖ EM MOTORES
Outra observação feita pelo autor foi o teor de enxofre, sendo que o óleo de palma possui 11 vezes menos enxofre que o óleo diesel. Como o óleo de palma tem uma viscosidade muito maior que o óleo diesel, foi necessário pré-aquecê-lo para reduzir esta viscosidade. Para os testes foi desenvolvido um kit para utilização do óleo de palma, cujo funcionamento é de fácil entendimento.
Outro fator analisado foi a temperatura de aquecimento do óleo de palma a 85 °C, o que tornou sua viscosidade próxima à do óleo diesel. O NOx teve um valor maior quando o motor funcionou com diesel em comparação com o motor funcionando com óleo de palma. Os níveis de monóxido de carbono foram mais elevados no óleo de girassol do que nos motores a diesel.
A emissão de fumaça foi ligeiramente maior quando o óleo de girassol foi utilizado como combustível em comparação ao óleo diesel. De acordo com este estudo, o excesso de óleo de girassol da cozinha pode ser reaproveitado para abastecer um motor diesel.
TECNOLOGIAS DESENVOLVIDAS (KITS DE ADEQUAÇÃO)
A utilização de óleos vegetais em substituição ao óleo diesel tem sido objeto de pesquisas nacionais e internacionais há anos. Este sistema adaptador possui automação na troca de óleo diesel por óleo vegetal, e vice-versa, é capaz de facilitar a partida e parada do grupo gerador, e nesses momentos alternar o fornecimento de combustível ao motor entre óleo vegetal e diesel para melhorar o sistema de limpeza do sistema de abastecimento e retorno de combustível. Os valores de temperatura ajustados pela BioCar não foram suficientes para reduzir a viscosidade do óleo de palma a ponto de permitir o monitoramento do consumo pelo medidor de consumo de combustível.
A viscosidade do óleo nessas condições provocou perda de carga no equipamento a ponto de restringir o fluxo de combustível e conseqüente perda de potência no motor; Além disso, as temperaturas de aquecimento utilizadas (65°C) no óleo de palma estão abaixo das temperaturas que optimizam o desempenho do motor quando se utiliza óleo de palma, nomeadamente 85° a 90°C. O sistema de dois tanques da Elsbett fornece um tanque adicional de diesel para partida a frio e aquecimento do motor. O kit de conversão para um automóvel de passageiros com dois tanques contém o seguinte pacote de elementos: um pequeno tanque extra, possivelmente velas de incandescência, um filtro de combustível extra, bombas elétricas de combustível, um trocador de calor hidráulico para o combustível, interruptor de termostato, interruptor, relé, suporte de relé, linhas de combustível e água de resfriamento, conjunto de cabos, manual de instalação e manual do usuário.
Ampla experiência em motores de veículos com óleos de baixa viscosidade, mas poucas informações sobre desempenho, emissões ou controle automático de troca de combustível. O kit de conversão desenvolvido pela Fendel Tecnologia ainda está em desenvolvimento Figura 12 e eles não possuem experiência com óleo de palma, mas segundo as informações fornecidas o kit é adequado para qualquer motor diesel na faixa de 50 a 200 CV.
RENDIMENTO DO GRUPO GERADOR
Levando em consideração que o óleo de palma é pré-aquecido a uma temperatura de 85ºC para que sua viscosidade seja suficiente para permitir uma boa atomização no bico injetor do motor, o rendimento do grupo gerador movido a óleo de palma é calculado pela equação 5.2. onde é a potência térmica do combustível e refere-se ao ganho de calor adicional que o óleo de palma obtém como resultado do pré-aquecimento. O menor poder calorífico foi determinado por meio do maior poder calorífico, análise direta e elementar realizada no laboratório de caracterização de biomassa - EBMA - UFPA e a energia elétrica gerada foi medida SAGA 4500.
Onde: Qcomb é a vazão volumétrica do combustível medida pelo Flowpet e a massa específica do combustível a 85ºC Tabela 4(COELHO, P. & COSTA, M) Conhecida a vazão mássica do combustível e seu menor poder calorífico, é possível determinar a potência térmica disponível no combustível através da equação 5.4.
CONSUMO ESPECÍFICO
ENERGIA ELÉTRICA
Para determinar o fator de potência, o dispositivo relaciona a potência ativa com a potência aparente sem a necessidade de medidor de fase.
CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO
CÁLCULO DA RAZÃO DE EQUIVALÊNCIA
O óleo diesel utilizado contém nominalmente 2% de biodiesel e o óleo de palma foi produzido pela Agropalma do Pará. Isto é considerado normal porque este kit nunca foi usado com óleo de palma. A introdução de resistência elétrica no tanque de óleo de palma foi necessária para diminuir a viscosidade do óleo de palma e este equipamento foi acionado.
Conclui-se que a mudança do diesel para o óleo de palma não envolve perda de potência. Essa combustão incompleta se deve ao tempo necessário para vaporizar e queimar o óleo de palma em comparação ao diesel. O óleo de palma requer mais energia e, portanto, mais tempo para evaporar, o que atrasa o início.
Isso se justifica pelo fato do óleo de palma conter O2 em sua composição, que é utilizado preferencialmente em relação ao O2 do ar. O óleo de palma sempre teve um consumo específico maior que o diesel, mas com carga menor aumentou ligeiramente. Pode-se observar que à medida que a carga diminuiu, as temperaturas do óleo de palma e do diesel diminuíram, sem diferenças relativas perceptíveis entre eles. Figura 41.a.
A Figura 45 mostra as curvas obtidas a partir das (equações 5.1 e 5.2), observe que a eficiência do diesel foi ligeiramente superior à do óleo de palma (11% superior).
RESULTADOS DO LEVANTAMENTO DAS PROPRIEDADES
DESCRIÇÃO DO BANCO EXPERIMENTAL INICIAL
Em seguida o módulo de controle verifica a temperatura dos gases de exaustão no coletor de escapamento, através do termopar e do óleo de palma no tanque, através do termostato, que estará em temperatura ambiente. Dessa forma, o termostato aciona a bomba de trabalho, que força a circulação do óleo de palma pelo trocador de calor, que desvia a passagem da água de refrigeração do motor e aquece gradativamente o óleo de palma. Ao atingir uma temperatura pré-determinada, o módulo de controle aciona uma eletroválvula que abre a passagem para o óleo de palma e fecha para o óleo diesel, trocando automaticamente o combustível.
Quando o motor é solicitado a parar, ou quando o gerador não está mais carregado e a temperatura dos gases de escape cai, o módulo de controle aciona novamente a válvula solenóide, fecha o fornecimento de óleo de palma ao motor e reabre a passagem de diesel. Figura 25 Termopares tipo K conectados ao conjunto serão utilizados para medir a temperatura nos tanques de combustível e em alguns pontos do grupo gerador, como coletor de admissão de ar, gases de escape e líquido refrigerante Figura 23. Analisador de gases da MADUR, modelo CMS -7 A Figura 19, foi utilizada para determinar a composição dos gases de escape do motor.
O analisador CMS-7 está equipado com seis células eletroquímicas para medição de concentrações de gases: O2, CH4, CO, NO, NOx e SO2. Foi utilizado um data logger COMTEMP modelo A202 Figura 24 para registrar e monitorar as variáveis analógicas enviadas pelo indicador MCT ao computador.
METODOLOGIA OPERACIONAL FINAL
O acionamento foi realizado através de um sensor de temperatura inserido no interior deste resistor com a função de manter constante a temperatura do óleo de palma em torno de 85ºC. Por outro lado, sempre ocorria diminuição da temperatura dos gases no coletor de escapamento, abaixo de 400ºC, o módulo de controle acionava automaticamente a válvula solenóide, cortando o fluxo do óleo de palma e abrindo a passagem para o óleo diesel. Analisando a Figura 28, verifica-se que para 100% de carga, o óleo de palma produziu 1% mais potência que o diesel na mesma velocidade (1800 rpm).
Percebe-se que para todas as cargas o consumo de óleo de palma foi maior que o diesel, mostrando que a viscosidade do óleo de palma a 85ºC não compromete o desempenho do motor. É interessante notar que a quantidade inicial de O2 introduzida no cilindro durante o tempo de aspiração é a mesma tanto para o diesel quanto para o óleo de palma. Isto é esperado, uma vez que a Tabela 5 mostra que o diesel tem mais carbono em termos de massa do que o óleo de palma.
Com 80%, os níveis de CO emitidos pelo óleo de palma são agora superiores aos do combustível diesel, indicando que a eficiência é muito baixa em níveis não recomendados. É claro que o óleo diesel tem maior teor de carbono, de acordo com a análise elementar (Tabela 5) deveria ter maiores concentrações de CO2 do que o óleo de palma.
VALORES E EMISSÕES MÉDIAS
A Figura 39b mostra que a vazão mássica do óleo de palma é, em média, sempre superior (7,9%) à do diesel e diminui gradativamente à medida que a carga diminui, para ambos os combustíveis. Na Figura 42.b, como esperado, com a diminuição do imposto há uma diminuição nas emissões de NOx, embora as emissões de óleo de palma sejam inferiores às do diesel. A Figura 43.b verifica a eficiência do sistema de pré-aquecimento do óleo de palma em comparação ao óleo diesel, que está sujeito a variações nas condições ambientais, para todas as cargas.
A curva do óleo de palma é sempre menor que a do óleo diesel, o que se deve à presença de oxigênio na estrutura química do óleo de palma. O sistema de pré-tratamento de óleo de palma provou ser satisfatório em termos de desempenho e eficiência. Como o óleo de palma contém oxigênio em sua estrutura, ele é usado principalmente para repor o oxigênio do ar.
Por outro lado, descobriu-se que o óleo de palma necessita de mais energia para evaporar e, portanto, leva mais tempo para iniciar a combustão. Óleo de palma, alternativa ao óleo diesel como combustível para geradores de energia em uma comunidade amazônica.
