Análise técnica econômica de um gaseificador de biomassa de 100 kg/h para acionamento de um motor de combustão interna

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelagem de motor de combustão internae simulação do processo de queima de combustível

The internal combustion engine is a heat engine widely used in the automotive industry. In order to better understand its behavior many models in the literature have been proposed in the last years. The 0-D thermodynamic model is a fairly simple tool but it is very useful to understand the phenomenon of combustion inside the chamber of internal combustion engines. In the first phase of this work, an extensive literature review was made in order to get information about this kind of analysis and, after this, apply them in a model able to calculate the instantaneous temperature and pressure in one zone of the combustion chamber of a diesel engine. Therefore some considerations were made with the aim of increasing the accuracy of the model in predicting the correct behavior of the engine, adding the combined effects of heat transfer, leakage and injection. In the second phase, the goal was to study the internal flow of a three-dimensional model of an internal combustion engine. In order to achieve this goal the software Solidworks was used to create the geometries of an engine and the suite of softwares Ansys was used to create the moving mesh (ICEM CFD and CFX-Pre) and to solve the CFD problem (Ansys CFX code). The model was able to perform the air flow simulation during the four-stroke cycle of an engine: admission, compression, expansion and exhaust. The results obtained from both models were suitable and they open a new range of possibilities for future researches on the field

Influência dos parâmetros de projeto em um motor a combustão interna

This paper discusses the influence of the design parameters in the operation and construction of an internal combustion engine. A theoretical analysis was developed using a standard crank-connecting rod-piston to verify the behavior of the stresses generated in the combustion and transformed into rotational energy of the crank shaft. Design parameters directly influence not only the final result of the characteristics of power and torque, but how the engine must be built to withstand different loads. The choice of parameters of a combustion engine is directly linked with the application of the engine and the final result expected of it function

Unidade microcontroladora para gerenciamento eletrônico de um motor de combustão interna ciclo Otto.

Nas últimas décadas, a indústria automobilística mundial vem investindo no desenvolvimento tecnológico dos motores, com o objetivo de alcançar melhor eficiência energética e atender às legislações que limitam a quantidade de resíduos tóxicos nos gases de exaustão e menor consumo de combustível. Isso resultou na implantação dos sistemas de gerenciamento eletrônico do motor, que possibilitam funcionalidades para se controlar diversas variáveis do motor, aumentando consideravelmente o rendimento do motor. Este trabalho tem como objetivos explorar a dinâmica de um motor de combustão interna ciclo Otto, os sinais elétricos associados, e os componentes de seu gerenciamento eletrônico. A partir dessas informações, o trabalho apresenta o processo de analise dos sinais elétricos e as estratégias de controle utilizadas em um sistema de gerenciamento real. Assim, são desenvolvidos o hardware e o firmware de uma unidade microcontroladora para gerenciamento eletrônico do motor. O hardware foi elaborado com uma concepção centralizada, ou seja, foi usado apenas um microcontrolador de 32-bit para gerenciar todas as funções. O firmware de controle foi desenvolvido de forma modular baseado em modelos de malha fechada. O modelo matemático do motor foi identificado utilizando técnicas de controle em um veículo real, e a avalidação do modelo foi obtida através de testes em um dinamômetro inercial.

Abrasão de ferro fundido cinzento: aplicação a motores automotivos.

Uma parte significativa das perdas por atrito num motor automotivo resulta da ação de partículas abrasivas. Dentre as fontes possíveis, podem ser citados o próprio meio ambiente - partículas que passam pelo filtro de ar - o desgaste de partes metálicas do motor ou mesmo resíduos de combustão. Essas partículas podem ficar encrustadas em anéis do pistão, ou ficar na interface entre pistão e bloco ou camisa, e são responsáveis por sulcos axiais, na direção do movimento do pistão, observáveis em motores usados. O objetivo deste trabalho foi obter um melhor entendimento dos mecanismos de desgaste relacionados com o sulcamento de camisa/bloco e identificar conjuntos de testes laboratoriais capazes de reproduzi-los sob condições controladas. Amostras de ferro fundido cinzento (FoFo) e de aço AISI 1070 com dureza de matriz próxima daquela encontrada em FoFo (?200HV30) foram submetidas a ensaios de riscamento em tribômetros. Verificou-se que riscos executados com um endentador cônico submetido a cargas na faixa de 20 a 50 mN eram similares aos sulcos observados em camisas ou blocos. Ensaios com outros materiais, como alumínio e latão e mesmo aço de diferentes durezas contribuíram para melhorar o entendimento dos resultados. Não foi observada transição brusca entre mecanismos de abrasão. O cálculo do fator de remoção de material, fab, a partir de perfilometria óptica resultou em valores com dispersão elevada; não foi possível associa-los aos diferentes mecanismos de abrasão observados. Valores obtidos para o coeficiente de atrito no riscamento permitiram fazer uma estimativa inicial de energia gasta nos processos abrasivos do motor.

Análise de viabilidade técnica e econômica da geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários.

A geração de energia a partir do biogás do lixo em aterros sanitários é uma maneira de produzir energia elétrica renovável e limpa, reduzindo os impactos globais provocados pela queima dos resíduos sólidos urbanos. A contribuição ambiental mais relevante é a redução de emissões dos gases de efeito estufa (GEE), por meio da conversão do metano em dióxido de carbono, visto que o metano possui um potencial de aquecimento global cerca de 21 vezes maior, quando comparado ao dióxido de carbono (através da combustão do mesmo). De acordo com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), os países ricos podem comprar créditos de carbono (CERs) dos países em desenvolvimento (que possuam projetos sustentáveis) para cumprir suas metas ambientais. O objetivo é transformar um passivo ambiental (destinação final dos resíduos sólidos urbanos) em um recurso energético, além do estudo da alternativa de obtenção de recursos financeiros através dos CERs. São analisadas as tecnologias de conversão energética (tecnologia de gás de lixo, incineração, entre outras), com a seleção da melhor alternativa para a geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários. A metodologia utilizada é a recomendada pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos - USEPA (2005). Serão apresentadas outras duas metodologias de cálculo da geração de metano: a do Banco Mundial e a do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas). São apresentados estudos comparativos demonstrando quando as turbinas a gás, motores de combustão interna (ciclos Otto ou Diesel) ou outras tecnologias de conversão energética serão viáveis na área técnica e econômica para implantação de Unidades Termoelétricas a biogás. No caso do Aterro de Gramacho, o projeto é viável com a utilização de motores a combustão interna e a obtenção de receitas com a venda da produção de energia e créditos de carbono. Por fim, será apresentada a alternativa do uso do biogás como substituto do gás natural para fins energéticos ou outros fins industriais.

Desenvolvimento de metodologia para avaliação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e derivados em emissões de motores usando diesel/biodiesel

Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) são amplamente estudados na área de meio ambiente, em diversas matrizes ambientais como ar, água, solo e sedimento, devido a sua toxicidade, potencial mutagênico e carcinogênico. Por conta disto, as agências ambientais de países desenvolvidos listaram dezesseis HPA como sendo poluentes prioritários. As legislações a nível mundial não estipulam limites para estes compostos para ar ambiente, somente para emissões de fontes fixas e móveis e ambientes ocupacionais, mas existem diversos estudos, mais especificamente para os 16 prioritários HPA e muito pouco para os homólogos alquilados. Os HPA alquilados são mais abundantes, persistentes e frequentemente mais tóxicos que os não alquilados e a toxicidade aumenta com o número de substituições alquil sobre os núcleos aromáticos. As legislações ambientais em todo o mundo não realizam o controle em nenhuma matriz ambiental para os HPA alquilados. Neste trabalho foi desenvolvido um método para análise dos HPA e seus homólogos alquilados, utilizando cromatografia de fase gasosa acoplado a um detector de espectrometria de massa e com um sistema de injeção para grande volume, associado à vaporização com temperatura programada, que permitiu um nível de detecção na faixa de 0,70 até 103,6 ng mL-1, sendo possível analisar as amostras de material particulado oriundas de emissões veiculares. As amostras foram coletadas de acordo com a Norma ABNT NBR14489, em um dinamômetro de bancada para motor do ciclo diesel (Ciclo de 13 pontos). Os resultados encontrados foram na faixa de 0,5 ng mL-1 até 96,9 ng mL-1 Os resultados indicaram que motores a diesel/ biodiesel têm uma contribuição muito grande na formação destes HPA e homólogos alquilados

Mejora de la gestión de proyectos en el desarrollo de nuevos productos en una empresa de motores.

[ES]Este proyecto tiene la intención de convertirse en una herramienta útil para Guascor I + D, empresa española dedicada al diseño y producción de motores de cogeneración, mediante la elaboración de una propuesta de mejora de la organización que proporcionará un estímulo para su crecimiento en un futuro cercano. Se centra en el uso óptimo de los recursos y en evitar errores de planificación que podrían conducir a un retraso en los plazos de entrega establecidos. El enfoque técnico se basa en el Modelo de Madurez en la Gestión de Proyectos desarrollado por su autor Harold Kerzner, que identifica los procesos deficientes que han de ser modificados. La efectividad de esta propuesta se analiza en este documento y será corroborado por su posterior aplicación en la empresa.

Implantación de una Oficina de Gestión de Proyectos en una empresa de motores de cogeneración.

[ES]El objetivo de este proyecto es establecer un departamento organizacional basado en la creación de una oficina de gestión de proyectos en una empresa específica. El proyecto estudia diferentes formas de implantar la nueva organización paso a paso, aparte de explicar las diferentes tipologías de oficinas de gestión de proyectos que pueden ser implantadas en una empresa. Este proyecto nace como respuesta al reciente incremento de departamentos de Investigación desarrollo e innovación (I+D+i), los cuales poseen grandes conocimientos técnicos para llevar a cabo labores técnicas muy complejas. Sin embargo, poseen carencias en otras ramas del conocimiento, como son las relacionadas con dirección de proyectos. Aún habiendo trabajado sin estas técnicas hasta hace unos pocos años, esta mejora es muy ventajosa ofreciendo una gran oportunidad de reducir costes y optimizar recursos y capacidades.

Análisis de metodologías para el control de velocidad de motores asíncronos.

[ES]El objetivo de este trabajo es analizar los diferentes métodos de control de velocidad de motores asíncronos ya que es la maquina eléctrica más importante tanto en la industria como en la vida doméstica. Primero se estudian las ventajas que ofrece este tipo de motor frente a los motores de corriente continua, como el precio o el mantenimiento. Después se estudian las metodologías convencionales. Sin embargo, este tipo de métodos no son utilizados actualmente por lo que se analizaran en profundidad los métodos de control actual: control escalar y control vectorial.

Motores térmicos de vapor, gas y de combustión interna a través de PBL (Project Based Learning)

Nivel educativo: Grado. Duración (en horas): De 31 a 40 horas

Perfil dos HPA prioritários na exaustão de veículo a diesel, no combustível diesel utilizado durante os ensaios de emissão veicular e no óleo lubrificante do motor

As concentrações na exaustão e os fatores de emissão dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) prioritários de um veículo a diesel e as suas respectivas concentrações no diesel usado durante os ensaios de emissão veicular foram determinados com a finalidade de estimar a contribuição dos HPA provenientes do combustível nas emissões. Os produtos da combustão foram coletados diretamente nas emissões brutas do escapamento, utilizando um sistema de amostragem a volume constante sem diluição dos gases da exaustão. Os HPA associados ao MP foram amostrados de forma estratificada, utilizando um impactador em cascata MOUDI e filtros de fibra de vidro como substratos, e os HPA em fase gasosa foram amostrados usando cartuchos de amberlite XAD-2. A concentração dos HPA no óleo lubrificante do motor também foi monitorada ao longo do tempo até a sua troca após 12.000 km de uso. Após a extração e tratamento das amostras, a identificação e quantificação dos HPA foram realizadas, utilizando cromatografia de fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM) com injetor de grande volume de vaporização com a temperatura programável (PTV-LVI). Cinco variáveis do PTV-LVI foram otimizadas, utilizando planejamento de experimentos, o que permitiu obter limites de detecção menores do que 2,0 g L-1. Somente 7 dos 16 HPA prioritários foram identificados na exaustão: NAP, ACY, ACE, FLU, FEN, FLT e PYR. Os ensaios de emissão veicular foram realizados com o veículo em modo estacionário, sem aplicação de carga e com baixa velocidade de rotação do motor (1500 rpm), utilizando um diesel com menor teor de enxofre (10 mg kg-1) e com 5% v/v de biodiesel. Esses fatores possivelmente contribuíram para reduzir as emissões dos outros 9 HPA a valores abaixo dos limites de detecção do método desenvolvido. Aproximadamente 80% da massa dos HPA totais associados ao MP estavam presentes em partículas com tamanho entre 1,0 m e 56 nm, e aproximadamente 4,5% estavam presentes em partículas menores do que 56 nm. Partículas menores que 2,5 m são facilmente inaladas e depositadas no trato respiratório e na região alveolar, justificando a preocupação com relação às emissões de HPA associados a partículas provenientes da exaustão veicular de motores a diesel. Somente 5 dos 7 HPA identificados na exaustão foram detectados no diesel: NAP, ACY, FLU, FEN e PYR. A razão entre os fatores de emissão (g L-1diesel) dos HPA na exaustão e suas respectivas concentrações do diesel (g L-1) variaram de 0,01 0,02 a 0,05 0,029, dependendo do HPA. Esses valores indicam que pelo menos 95 a 99% dos HPA identificados no diesel foram destruídos e/ou transformados em outros compostos durante a combustão, e/ou foram retidos no reservatório do óleo lubrificante. Por outro lado, os HPA que tiveram maiores concentrações no diesel também apresentaram maiores fatores de emissão, o que sugere que os HPA provenientes do diesel possuem uma contribuição significativa para as emissões dos HPA totais. O perfil dos HPA prioritários no óleo lubrificante mostrou-se semelhante ao perfil dos HPA no diesel e nas emissões totais, onde o NAP, FEN e PYR foram os HPA majoritários

Levantamiento de una base de datos para el diagnóstico de fallas en motores de combustión interna ciclo Otto con sistema MPFI mediante el análisis del sensor MAP

En el presente documento se presenta el desarrollo de la creación de una base de datos para el diagnóstico de fallas en los motores de combustión interna MPFI mediante el análisis del sensor MAP (Manifold Absolute Pressure), a través del cual se puede determinar y diagnosticar fallas en sensores, actuadores y sistemas auxiliares.

Urban planning issues related to the development of rail freight

Este trabalho é o relatório de estágio profissional realizado numa companhia francesa de arquitetura, especializado no planeamento urbano, que se-­‐chama AREP. O trabalho desenvolvido teve como objectivo identificar os problemas dos transportes de mercadorias e de logística nas áreas urbanas e da intervenção do planeamento urbano para a mitigação daqueles problemas. Os transportes urbanos de mercadorias são uma prioridade para a definição de políticas num mundo cada vez mais urbanizado. As áreas urbanas necessitam cada vez mais da entrega e recolha de grandes quantidades de mercadorias, resultando na procura de com custos externos elevados e a degradação da qualidade de vida dos residentes. Em 2012, a OECD estimava que as atividades ligadas ao transporte de mercadorias iriam crescer entre 50% e 130% entre 2010 e 2050 nos países da daquela organização. Nos países que não fazem parte da OECD estimava que as atividades iriam crescer entre 250% e 550% durante o mesmo período. Com os problemas já existentes e com o crescimento que está previsto, é importante encontrar soluções que limitem os custos externos e que se encontrem alternativas mais sustentáveis. Tradicionalmente, os formuladores de políticas urbanas tendem a ver os transportes de mercadorias nas áreas urbanas como um problema, em vez de os considerar como um componente essencial do desenvolvimento urbano. Em consequência disso, as políticas implementadas foram desenvolvidas no sentido da restrição na atividade de distribuição de mercadorias. Ao mesmo tempo, os operadores de transporte têm continuado a desenvolver a sua função adequando-­‐se às condições impostas com maiores níveis de eficiência. No entanto, este sucesso tem tido muitos custos externos negativos para a economia, a sociedade e o ambiente. Por isso, os transportes urbanos de mercadorias encontram-­‐se numa tensão constante entre uma logística eficiente e um desenvolvimento urbano sustentável. Hoje, os decisores políticos começam a alterar a perspectiva sobre a intervenção sobre a circulação de transportes de mercadorias, atendendo à sua importância para a economia urbana e, simultaneamente, à necessidade de reduzir os impactes negativos associados ao transporte de mercadorias. Um dos desafios principais é o de compatibilizar as atividades logísticas e os transportes de mercadorias e a preservação das áreas urbanas, minimizando os impactes, garantindo uma boa qualidade de vida para os residentes. Trata-­‐se de um assunto complexo pelos diferentes atores com interesses muitas das vezes conflituantes. A conciliação dos interesses constitui um dos problemas, nomeadamente nas soluções de curto prazo. O espaço disponível para os transportes e as atividades de comércio e serviços emáreas urbanas é limitado. Existe uma grande concorrência sobre o uso do solo urbano entre os diferentes atores.. A necessidade de espaço, conduz a que o sector da logística saía das cidades e se instale nas suas periferias. Esta tendência chama-­‐se ‘logistic sprawl’ e tem vários efeitos negativos, por exemplo, o facto de os veículos terem de percorrer maiores distâncias para os seus clientes nas áreas urbanas. Ao mesmo tempo, os residentes, como consumidores, exigem ter uma grande variedade de produtos disponíveis, esquecendo que para isso há a necessidade de os transportar para e dentro da cidade. Quando as políticas de transportes de passageiros em áreas urbanas se tem vindo a concentrar na alteração modal, do transporte em automóvel para os transportes públicos, ou para a utilização da bicicleta ou a marcha a pé, as políticas de transportes de mercadorias devem igualmente potenciar a utilização de transportes alternativos mais sustentáveis do que o transporte em veículos de mercadorias com motores de combustão interna. Hoje em dia, 75% de todos os transportes de mercadorias por via terrestre a distâncias médias ou longas (mais de 50km), são realizados por via rodoviária. A distâncias mais reduzidas (last mile) essa percentagem é de quase 100%. Estes valores não são compatíveis com um desenvolvimento sustentável. O esforço desenvolvido no sentido da promoção dos modos mais sustentáveis, como a ferrovia e a utilização das vias navegáveis, têm encontrado a oposição das empresas de transporte de mercadorias pois a rodovia é mais flexível (entrega porta-­‐a-­‐porta), com reduzidos custos de utilização de infraestrutura e com custos-­‐fixos mais baixos. Uma cooperação integrada e holística entre os diferentes níveis de governação do território é fundamental, sendo desejável uma maior cooperação entre o sector público e privado. As medidas a implementar têm que ter em conta os problemas a curto e longo prazo. Uma grande variedade de medidas (de regulação, de gestão da infraestrutura, de gestão e ordenamento do território, de promoção e de informação, etc.) têm que ser implementadas e coordenadas em conjunto com o sector privado. As medidas isoladas não resolverão os problemas de transporte de mercadorias na cidade, por isso, o desafio é o de implementar um pacote de medidas diferentes que contribua para uma distribuição das mercadorias mais sustentável, tornando as cidades mais habitáveis. Neste relatório, são discutidas e analisadas as diferentes medidas que podem ser implementadas pelos distintos níveis de governança, incluindo a apresentação de alguns case-­‐studies.