Thermodynamic modeling of ethanol fumigation in a diesel engine

Due to rapidly diminishing international supplies of fossil fuels, such as petroleum and diesel, the cost of fuel is constantly increasing, leading to higher costs of living, as a result of the significant reliance of many industries on motor vehicles. Many technologies have been developed to replace part or all of a fossil fuel with bio-fuels. One of the dual fuel technologies is fumigation of ethanol in diesel engines, which injects ethanol into the intake air stream of the engine. The advantage of this is that it avoids any costly modification of the engine high pressure diesel injection system, while reducing the volume of diesel required and potentially increasing the power output and efficiency. This paper investigates the performance of a diesel engine, converted to implement ethanol fumigation. The project will use both existing experimental data, along with generating computer modeled results using the program AVL Boost. The data from both experiments and the numerical simulation indicate desirable results for the peak pressure and the indicated mean effective pressure (IMEP). Increase in ethanol substitution resulted in elevated combustion pressure and an increase in the IMEP, while the variation of ethanol injection location resulted in negligible change. These increases in cylinder pressure led to a higher work output and total efficiency in the engine as the ethanol substitution was increased. In comparing the numerical and experimental results, the simulation showed a slight elevation, due to the inaccuracies in the heat release models. Future work is required to improve the combustion model and investigate the effect of the variation of the location of ethanol injection.

Análisis operacional del buque diesel eléctrico LNG´c Barcelona Knutsen

En el siguiente trabajo se realizo una descripción del Buque LNG´c Barcelona Knutsen con propulsión DF- Eléctrico y el análisis de operaciones que realiza este con datos reales que obtiene en sus operaciones. Con los siguientes objetivos específicos: Características principales de este buque, dando una breve descripción de un motor Dual, como el que se encontrara en él. Explicando cada elemento más importante que compone la planta de propulsión y la planta de gas, para poder dar paso a la comprensión del método operacional que realiza este. Ya que todo ello intervendrá en el posterior análisis de los modos de operación. En segundo término, se expondrán todos los datos de Boil-Off de dos viajes realizados en Modo GAS, tanto cargado como en lastre, para poder realizar el estudio de la carga como método de combustible para la propulsión. Analizando que procesos pasa esta, desde el día que se sale cargado hasta que se llega a puerto, se descarga y se vuelve en lastre quemando este Boil-Off generado. Estudio integro con datos reales de cada viaje, con el fin de ver el perfil operacional que realiza este tipo de buque. Donde se obtendrán energías generadas, consumos obtenidos, velocidades……pudiendo estudiar la evolución de viaje que realiza. Todos los viajes que se nombraran en conjunto, como viaje “Completo” se realizara una comparativa, con el objetivo del estudio exhaustivo de este. Con el propósito de poder hacer una pequeña comparativa con un buque de turbinas, se explicaran las características de este para poder ver el perfil operacional de un buque con el otro en 24h. Por último, y a fin de concluir se realizara el consumo específico en situación de lastre en modo GAS y HFO, para verificar datos del fabricante respecto del consumo teórico con el real.

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

Compostos de enxofre em misturas de diesel e biodiesel

É difundido na literatura especializada que o uso de misturas de biodiesel e diesel de petróleo reduz as emissões dos compostos de enxofre. Esses compostos são responsáveis por inúmeras enfermidades respiratórias, além de provocar danos ao catalisador automotivo, contribuindo desta forma para a emissão de outros poluentes. Neste trabalho fez-se uma identificação dos compostos de enxofre, antes da queima no motor, presentes no diesel e em misturas de biodiesel/diesel de diferentes fontes. A metodologia empregada foi a cromatografia de fase gasosa e inicialmente empregou-se um detector de ionização por chama de hidrogênio para ajuste das condições operacionais, por ser um detector considerado universal e capaz de identificar tanto os majoritários hidrocarbonetos como os compostos de enxofre. Em seguida aplicou-se os parâmetros operacionais obtidos a um cromatógrafo à gás acoplado a um detector seletivo para enxofre, o SCD (sulphur chemiluminescence detector) para a identificação apenas dos compostos de enxofre. Após a obtenção dos dados teóricos em laboratório, foi realizada a análise de compostos mercaptídicos produzidas pelas emissões de um ônibus do Rio de Janeiro abastecido com diesel puro e misturas diesel/biodiesel nas proporções (v/v) 2% (B2), 5% (B5), 10% (B10), and 20% (B20). Os resultados indicaram uma redução dos compostos de enxofre proporcional à adição do biodiesel tanto na teoria quanto na prática

Quantificação de metais e arsênio em aerossóis grossos, finos, ultrafinos e nanoparticulados por ICP-OES em ar ambiente e emissões veiculares de motores operando com diesel/biodiesel

Na frota automotiva nacional, veículos movidos a diesel e biodiesel são utilizados em larga e pequena escala, respectivamente, fazendo com que haja uma preocupação com os gases da exaustão provenientes destes motores. Ao ser fabricado, o veículo passa por testes rigorosos das emissões gasosas, segundo as regras do PROCONVE. Porém, estes testes regulam apenas as substâncias químicas contidas na legislação vigente, cujos riscos à saúde humana e ao meio ambiente são conhecidos. Portanto, conhecer o maior número de componentes ainda não contemplados pela legislação, em especial metais no material particulado, é de suma importância para subsidiar futuras alterações e inclusões na lista de componentes regulados. De acordo com o tamanho das partículas do material particulado, podendo chegar a escalas nanométricas, a inalação deste material pode causar lesões graves no organismo, pois têm a capacidade de atingir órgãos internos. O estudo é baseado na amostragem do material particulado proveniente dos gases de motores alimentados com diesel e/ou biodiesel em diferentes proporções de combustível e ar ambiente com impactador em cascata; determinando metais e arsênio na atmosfera de diferentes localidades do estado do Rio de Janeiro e no material particulado dos gases de escape de motores de ônibus/caminhão (EURO III), por intermédio de abertura ácida do material coletado e da técnica analítica ICP-OES. Os resultados obtidos para motor EURO III variaram de 100 a 10000 ng m-3, com a redução de emissão conforme adição de biodiesel no diesel sendo comprovada. Porém, em todas as proporções de combustíveis empregadas, houve grande incidência de emissão de partículas em escala manométrica, sendo esse comportamento também observado nas amostragens em ar ambiente. Neste caso, teores de 1,0 a 45,0 ng m-3 evidenciaram Caxias e Madureira como locais mais poluídos dos amostrados. Ni é o metal que possui situação mais alarmante, pois em todos os tamanhos de partícula e locais amostrados, os teores deste elemento foram superiores ao permitido pela legislação internacional. A análise estatística multivariada propôs que os combustíveis B10 e B15 são quimicamente semelhantes, enquanto B5 e B20 sofrem fortes alterações no decorrer de sua combustão e a correlação de Pearson mostrou em ar ambiente, que locais com níveis próximos de poluição apresentaram similaridade nos resultados, a qualidade do ar de Madureira é afetado predominantemente pela construção civil e tráfego, a presença da Baía de Guanabara ao redor da Cidade Universitária influencia nas emissões, a refinaria em Caxias é responsável por emissões importantes de metais e no Parque Nacional de Itatiaia , ao contrário de que se supunha, não está totalmente livre de poluição

Emulação de um motor de combustão interna através de um acionamento eletromecânico de velocidade variável utilizando um motor de indução trifásico

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Secondary effects of catalytic diesel particulate filters: copper-induced formation of PCDD/Fs.

Potential risks of a secondary formation of polychlorinated dibenzodioxins/furans (PCDD/Fs) were assessed for two cordierite-based, wall-through diesel particulate filters (DPFs) for which soot combustion was either catalyzed with an iron- or a copper-based fuel additive. A heavy duty diesel engine was used as test platform, applying the eight-stage ISO 8178/4 C1 cycle. DPF applications neither affected the engine performance, nor did they increase NO, NO2, CO, and CO2 emissions. The latter is a metric for fuel consumption. THC emissions decreased by about 40% when deploying DPFs. PCDD/F emissions, with a focus on tetra- to octachlorinated congeners, were compared under standard and worst case conditions (enhanced chlorine uptake). The iron-catalyzed DPF neither increased PCDD/F emissions, nor did it change the congener pattern, even when traces of chlorine became available. In case of copper, PCDD/F emissions increased by up to 3 orders of magnitude from 22 to 200 to 12 700 pg I-TEQ/L with fuels of < 2, 14, and 110 microg/g chlorine, respectively. Mainly lower chlorinated DD/Fs were formed. Based on these substantial effects on PCDD/F emissions, the copper-catalyzed DPF system was not approved for workplace applications, whereas the iron system fulfilled all the specifications of the Swiss procedures for DPF approval (VERT).

Flexibilidade na utilização de diesel ou biodiesel: uma abordagem utilizando a teoria de opções reais

Este trabalho aborda o desenvolvimento do Biodiesel como combustível de fontes renováveis na matriz energética brasileira. Em especial será abordada a flexibilidade de utilização entre o Diesel tradicional de origem petrolífera e o Biodiesel de origem vegetal. Será feita a avaliação do valor da flexibilidade de um equipamento com motor ciclo diesel quando da possibilidade de utilização de Diesel mineral ou Biodiesel. A valoração da flexibilidade operacional será feita utilizando a Teoria de Opções Reais. Por fim, será comentado o potencial de ganho no agregado para um país como o Brasil, com um modal de transportes predominantemente rodoviário movido a Diesel.

Estudo térmico dos resíduos gerados da destilação atmosférica das misturas diesel/biodiesel de dendê

The growing world demand for energy supplied by fossil fuels, a major contributor to the emission of pollutants into the atmosphere and causing environmental problems, has been encouraging governments and international organizations to reflect and encourage the use of alternative renewable sources. Among these new possibilities deserves attention biodiesel, fuel cleaner and easy to reproduce. The study of new technologies involving that source is necessary. From this context, the paper aims at analyzing the thermal stability by thermogravimetric analysis, of the waste generated from atmospheric distillation of mixtures with ratios of 5, 10, 15 and 20% palm biodiesel in diesel with and without addition of BHT antioxidant. It was synthesized biodiesel through palm oil, via homogeneous catalysis in the presence of KOH, with and without the use of BHT and subsequently added to the diesel common indoor type (S1800) from a gas station BR. The diesel was already added with 5% biodiesel, and thus the proportions used for these blends were subtracted from the existing ratio in diesel fuel, resulting in the following proportions palm oil biodiesel: 0% (B5), 5% (B10), 10 % (B15) and 15% (B20). From atmospheric distillation analysis, performed in mixtures with and without BHT were collected residue generated by each sample and performed a thermal study from the thermogravimetric analysis at a heating rate of 10 °C.min-1, nitrogen atmosphere and heating to 600 ° C. According to the specifications of Resolution No. 7/2008 for biodiesel, it was found that the material was synthesized in accordance with the specifications. For mixtures, it was noted that the samples were in accordance with the ANP Resolution No. 42/2009. Given the TG / DTG curves of the samples of waste mixtures with and without BHT antioxidant was able to observe that they showed a single stage of thermal decomposition attributed to decomposition of heavy hydrocarbons and esters and other heavier constituents of the waste sample weighed. The thermal behavior of residues from atmospheric distillation of mixtures of diesel / biodiesel is very important to understand how this affects the proper functioning of the engine. A large amount of waste can generate a high content of particulate material, coke formation and carbonaceous deposits in engine valves, compromising their performance

Biodiesel de mamona no diesel interior e metropolitano em trator agrícola

A demanda de recursos energéticos pelos sistemas de produção, aliada à escassez dos combustíveis fósseis, tem motivado a produção do Biodiesel, que é um combustível obtido de fontes renováveis. O objetivo deste trabalho foi realizar dois ensaios: o primeiro dinâmico, para avaliar o desempenho operacional utilizando como parâmetro o consumo de combustível, e o segundo, estático, para mensurar a opacidade da fumaça (material particulado) do motor de um trator agrícola, operando com diesel metropolitano e interior misturados ao Biodiesel de mamona, em sete proporções. O trabalho foi conduzido no Departamento de Engenharia Rural da UNESP/Jaboticabal - SP. Os resultados mostraram que o tipo de diesel influenciou no consumo de combustível e na opacidade da fumaça, sendo o diesel metropolitano de melhor qualidade; observou-se, também, que à medida que a proporção de Biodiesel aumentou, o mesmo ocorreu para o consumo de combustível; entretanto, a opacidade da fumaça reduziu com o acréscimo de Biodiesel até B75.

Análise da sensibilidade do biodiesel B5 em frotas de transporte coletivo com motorização diesel

The aim of this study was investigate the consolidation of the biodiesel fuel used in (a) engines of urban and intercity bus companies, (b) a stationary engine. It was necessary to investigate and analyze, technologically, if the biodiesel fuels were presenting troubleshooting relative to wear of parts lied to fuel and to evaluate the consumption fluctuations of this fuel. The urban and intercity bus companies, localized in Natal, Rio Grande do Norte state, Brazil, had 41 and 12 vehicles, respectively. It were analyzed datasheet of each one vehicle during three years, since 2008 until 2010 and were interviewed the management of the maintenance team of bus companies relative to aspects concerning the substitution of the diesel fuel by the B5 biodiesel. The second aim of this study was visually inspect the wear of the parts directly lied to combustion process. For this reason, it was investigated a stationary engine, manufactured by Branco BD5, 5 HP of power, fueled by (a) diesel, (b) biodiesel B5, (c) biodiesel B20 and (d) diesel or biodiesel, both contaminated by distilled water. In this engine, its power utilizing biodiesel B5 versus diesel was lower about 5.2% and, in the investigated case of B20 versus diesel, it was lower around 11.5%

Formulação de novos combustíveis base diesel: avaliação de desempenho e emissões

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

Efeito de biodeisel de mamona no diesel interior e metropolitano em trator agrícola

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uso da técnica de análise de óleo lubrificante em motores diesel estacionários, utilizando-se misturas de biodiesel e diferentes níveis de contaminação do lubrificante

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)