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Universidade de São Paulo
Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz
Análise da influência de diferentes misturas de biodiesel no
desempenho e emissões de poluentes de um motor diesel agrícola
Angelo Juliato
Dissertação apresentada para obtenção do título de
Mestre em Agronomia. Área de concentração:
Máquinas Agrícolas
Piracicaba
2006
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Angelo Juliato
Tecnólogo em Processamento de Dados
Análise da influência de diferentes misturas de biodiesel no desempenho e
emissões de poluentes de um motor diesel agrícola
Orientador:
Prof. Dr. TOMAZ CAETANO CANNAVAM RIPOLI
Dissertação apresentada para obtenção do título de
Mestre em Agronomia. Área de concentração:
Máquinas Agrícolas
Piracicaba
2006
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
DIVISÃO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO - ESALQ/USP
Juliato, Angelo
Análise da influência de diferentes misturas de biodiesel no desempenho e emissões
de poluentes de um motor diesel agrícola / Angelo Juliato. - - Piracicaba, 2006.
159 p. : il.
Dissertação (Mestrado) - - Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, 2006.
1. Combustão 2. Máquinas agrícolas – Desempenho 3. Motores diesel 4. Óleos
vegetais como combustíveis I. Título
CDD 631.3
“Permitida a cópia total ou parcial deste documento, desde que citada a fonte – O autor”
3
DEDICATÓRIA
À Miriam e aos meus pais.
5
AGRADECIMENTOS
− Ao Professor Dr. Tomaz Caetano Cannavam Ripoli pela orientação,
encorajamento e por insistir em seu pensamento prático.
− Aos colegas de turma e professores do Curso de Pós-graduação em Máquinas
Agrícolas, pelo apoio.
− Ao engenheiro Fábio Miskulin, da empresa Yanmar, fabricante de motores, pelo
fornecimento do motor para teste.
− Ao Dr. Roberto Stein, da Delphi, por ceder gentilmente as instalações mais
modernas do país para a realização dos ensaios.
− À Ceralit, pelo fornecimento dos combustíveis para ensaio.
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SUMÁRIO
RESUMO..................................................................................................................
ABSTRACT..............................................................................................................
LISTA DE FIGURAS.................................................................................................
LISTA DE TABELAS................................................................................................
LISTA DE SIGLAS...................................................................................................
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................
2.1 Biodiesel e a Matriz Energética Brasileira..........................................................
2.2 A agricultura brasileira e sua propensão ao cultivo de oleoginosas..................
2.3 A utilização do biodiesel no mundo e no Brasil..................................................
2.3.1 A utilização de biodiesel no mundo.................................................................
2.3.2 Histórico no Brasil...........................................................................................
2.3.3 Benefícios sociais e econômicos para o Brasil...............................................
2.4 Considerações sobre as emissões veiculares e ciclo de vida do biodiesel.......
2.5 Conceito de biodiesel, processos de produção e sua aplicação em motores...
2.6 Propriedades do biodiesel .................................................................................
2.7 Óleo vegetal bruto não é biodiesel.....................................................................
2.8 Alguns Resultados de ensaios...........................................................................
3 MATERIAL E MÉTODOS.....................................................................................
3.1 Material .............................................................................................................
3.1.1 Caracterização do Laboratório de Ensaio de Motores....................................
3.1.1.1 Dinamômetro de motores.............................................................................
3.1.1.2 Sistema de medição de gases.....................................................................
3.1.1.3 Unidade de condicionamento de óleo .........................................................
3.1.1.4 Unidade de condicionamento de líquido de arrefecimento..........................
3.1.1.5 Unidade de condicionamento e medição de combustível............................
3.1.1.6 Sistema de controle, medição e automação................................................
3.1.1.7 Sistema de bombeamento e seleção de combustível .................................
3.1.1.8 Sistemas auxiliares (de suporte) e de sistemas de segurança...................
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3.1.2 Caracterização do motor ensaiado................................................................
3.1.2.1 Aplicações do motor Yanmar NSB............................................................
3.1.3 Combustível utilizado.....................................................................................
3.2 Métodos ...........................................................................................................
3.2.1 Sequência de ensaio .....................................................................................
3.2.2 Instrumentação..............................................................................................
3.2.3 Montagem do motor em dinamômetro...........................................................
3.2.4 Execução do ensaio.......................................................................................
3.2.5 Cálculo dos resultados...................................................................................
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO...........................................................................
4.1 Torque corrigido................................................................................................
4.2 Potência corrigida.............................................................................................
4.2.1 Potência em função da taxa de biodiesel.......................................................
4.3 Consumo específico.........................................................................................
4.4 Gases não poluentes .......................................................................................
4.4.1 Dióxido de carbono........................................................................................
4.4.2 Oxigênio.........................................................................................................
4.5 Gases poluentes...............................................................................................
4.5.1 Monóxido de carbono....................................................................................
4.5.2 Óxido de nitrogênio........................................................................................
4.5.3 Hidrocarbonetos.............................................................................................
CONCLUSÕES .......................................................................................................
REFERÊNCIAS.......................................................................................................
APÊNDICE...............................................................................................................
ANEXOS .................................................................................................................
9
RESUMO
Análise da influência de diferentes misturas de biodiesel no
desempenho e emissões de poluentes de um motor diesel agrícola
Existem motivações de ordem ambiental e energética para que combustíveis
renováveis sejam cada vez mais utilizados. O biodiesel é uma das alternativas
renováveis à utilização de óleo diesel de origem fóssil, e sua utilização tem crescido no
mundo. No Brasil, existe uma propensão muito positiva para o cultivo de oleaginosas, e
o biodiesel aparece como proposta de solução ambiental, energética e social. A
utilização de biodiesel no Brasil tem sido crescente desde 2004 e torna-se-á
compulsória a partir de 2008. Nas lavouras não é diferente, e a utilização do biodiesel
no maquinário agrícola já é realidade em diversas fazendas do país. A fim de se
conhecer as consequências em termos de desempenho, devido a utilização de
biodiesel em motores do ciclo diesel, estudos se fazem necessários. O presente
trabalho teve por objetivo comparar desempenho, consumo específico e emissão de
gases de um motor originalmente concebido para funcionar com óleo diesel de origem
mineral, utilizando-se misturas de biodiesel de soja e de nabo forrageiro em proporções
de até 20 % em seu volume. Os ensaios foram realizados no laboratório de motores da
Delphi, em Piracicaba, SP, em dinamômetro de motor assíncrono, em célula de
medição automatizada. Não foram observadas diferenças significativas no desempenho
do motor ao funcionar com misturas de biodiesel comparativamente ao diesel padrão. O
HC foi maior para misturas de biodiesel em toda a faixa de operação do motor. O NO
x
mostrou-se maior apenas na faixa inicial de operação. Para o CO não se pôde atribuir
uma tendência de emissões de gases relacionada ao biodiesel. Para os gases não
poluentes, o biodiesel produziu menor oxigênio que o diesel padrão e mesmo nível de
CO
2
. O consumo específico de combustível mostrou-se sensível à adição de biodiesel,
sendo maior proporcionalmente às taxas de biodiesel utilizadas. A taxa de biodiesel
adicionada nem sempre resultou em tendência proporcional de alteração nos
resultados.
Palavras-chave: Biocombustíveis, Biodiesel, Motor diesel, Ensaios, Emissões,
Desempenho
11
ABSTRACT
Performance and pollutants emissions influence analisys of different
biodiesel blends on a diesel agricultural engine
There are environmental and energetic motivations that lead to a higher usage of
renewable fuels. Biodiesel is one of the renewable alternatives to the fossil diesel fuel
and its usage has been growing worldwide. In Brazil there are positive conditions for the
oil energetic agriculture and biodiesel emerges as a proposal for environemental,
energetic and social solution. Utilization of biodiesel has been increasing since 2004 and
will become obligatory starting 2008. Agricultural utilization of biodiesel on machines is
already a reality in several farms in Brazil. In order to better understand the
consequences in terms of engine performance due to biodiesel utilization in diesel
engines, research is necessary. This work had the objective of comparing performance,
specific fuel consumption and gas emissions of an engine originally designed to burn
fossil diesel, using soy and forage turnip biodiesel / diesel blends in proportions up to 20
% in volume. Tests were performed at Delphi engine laboratories in Piracicaba, SP, in
assincronous dynamometers, in a computer controlled test cell. No significative
performance differences were found when running with biodiesel blends if compared to
standard diesel. HC was higher with biodiesel blends for all engine operation range. NO
x
was higher only at initial engine operation range. It was not possible to attribute a
tendence to CO emission related to biodiesel usage. For non-pollutant gases, biodiesel
blends resulted in less oxigen and same level of CO
2
. Specific fuel consumption was
sensitive to biodiesel and was found to be higher proportionally to the biodiesel amount
in every blend. Amount of biodiesel did not produce always proportional results.
Keywords: Biofuels, Biodiesel, Diesel engine, Test, Emissions, Performance
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Mercado de combustíveis para transporte no Brasil...........................
Figura 2 – Variação das emissões de poluentes (HC, CO e NO
x
) em função
da adição de biodiesel........................................................................
Figura 3 – Processo de obtenção de biodiesel a partir da transesterificação......
Figura 4 – Reações químicas relativas à transesterificação................................
Figura 5 – Peças de um motor submetido à utilização de óleo vegetal bruto.
A – mancal do virabrequim. B – bico injetor.......................................
Figura 6 – Consumo específico de combustível (BSFC) em função da relação
ar-combustível (λ) para a condição de 2000 rpm.............................
Figura 7 – Concentração de NO
x
em função da relação ar-combustível para a
condição de 2000 rpm.......................................................................
Figura 8 – Dinamômetro utilizado para ensaio....................................................
Figura 9 – Bancada de medição de emissões (A). Sistema LubCon
- condicionamento de óleo (B). Sistema CoolCon - condicionamento
de líquido de arrefecimento (C). Sistema FuelCon
- condicionamento e medição de combustível (D)..............................
Figura 10 – Sistema de conexão de sinais de entrada e saída analógicas e
digitais.................................................................................................
Figura 11 – Sensores de temperatura e pressão - vista externa (A). Sensores
de temperatura e pressão - vista interna (B). Controlador do
dinamômetro (C). CPU VME de controle do sistema (D)...................
Figura 12 – Célula de testes..................................................................................
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Figura 13 – Sala de controle - vista do painel de operações (A). Sala de
controle - vista dos racks de controle (B)...........................................
Figura 14 – Captura de tela como exemplo de interface para o sistema de
controle e automação FEV ADAPT....................................................
Figura 15 – Sistema de bombeamento utilizado para os ensaios.........................
Figura 16 – Sistemas de suporte: sprinkler (A), detector de fumaça (B), extintor
automático de CO
2
(C) e detectores de gases tóxicos (D).................
Figura 17 – Motor Yanmar: Vista lateral com destaque para o tanque de
combustível (A). Vista lateral esquerda (escapamento, detalhe do
cabeçote do motor disposto de forma horizontal) (B). Vista traseira
(volante de inércia, ventilador do radiador e escapamento) (C).
Vista frontal (filtro de ar, tanque de combustível, receptáculo da
manivela de partida e reservatório de líquido de arrefecimento) (D).
Figura 18 – Cultivador (A). Bomba d´água para irrigação (B). Cultivador
acoplado a cortador (C). Grupo gerador de eletricidade (D).............
Figura 19 – Bomba utilizada para medição do óleo diesel padrão........................
Figura 20 – Tambores de acondicionamento (A). Medição da quantidade de
biodiesel antes de ser adicionado ao diesel comum (B). Finalização
da elaboração das misturas, por meio da complementação com
óleo diesel padrão (C)........................................................................
Figura 21 – Alavanca de aceleração manual onde foi fixado o cabo de controle
de aceleração do sistema...................................................................
Figura 22 – Tubagem de escape preparada para receber as instrumentações
de medição.........................................................................................
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Figura 23 – Duto de admissão de ar preparado para receber instrumentação
de medição de pressão (A). Termopar localizado acima do filtro de
ar para medição da temperatura de ar de admissão (B)....................
Figura 24 – Instrumentação para medição de pressão de combustível................
Figura 25 – Termopar instalado para medição de temperatura do líquido de
arrefecimento......................................................................................
Figura 26 – Termopar instalado para medição da temperatura do óleo................
Figura 27 – Motor em fase inicial de instalação. O motor é fixado ao berço e
conectado ao dinamômetro por meio de um eixo-cardã.....................
Figura 28 – Motor completamente instalado no dinamômetro...............................
Figura 29 – Detalhe das conexões do sistema de amostragem............................
Figura 30 – Curvas de torque corrigido em função da rotação para as diferentes
misturas de biodiesel..........................................................................
Figura 31 – Curvas de potência corrigida em função da rotação para as
diferentes misturas de biodiesel .......................................................
Figura 32 – Curvas de potência máxima corrigida em função das percentagens
de biodiesel .......................................................................................
Figura 33 – Curvas de consumo específico de combustível em função da
rotação para as diferentes misturas de biodiesel...............................
Figura 34 – Consumo específico médio em função da taxa de biodiesel
adicionada, tipo e percentagem de biosiesel.....................................
Figura 35 – Emissões de dióxido de carbono em função da rotação para as
diferentes misturas de biodiesel.........................................................
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Figura 36 – Emissões de oxigênio em função da rotação para as diferentes
misturas de biodiesel..........................................................................
Figura 37 – Emissões de monóxido de carbono em função da rotação para as
diferentes misturas de biodiesel.........................................................
Figura 38 – Emissões de óxidos de nitrogênio em função da rotação para as
diferentes misturas de biodiesel.........................................................
Figura 39 – Emissões de hidrocarbonetos em função da rotação para as
diferentes misturas de biodiesel.........................................................
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Composição da matriz energética no mundo e no Brasil...................
Tabela 2 – Oleaginosas e suas características de produtividade.........................
Tabela 3 – Consumo de óleo diesel no Brasil: parcelas produzidas localmente
e importadas (em 10
9
L).....................................................................
Tabela 4 – Limites para emissão de poluentes para veículos a diesel.................
Tabela 5 – Especificação do biodiesel B100........................................................
Tabela 6 – Especificação de óleo diesel e mistura óleo diesel/biodiesel – B2
de uso rodoviário................................................................................
Tabela 7 – Alterações médias em emissões devido ao uso do biodiesel em
relação ao combustível comum..........................................................
Tabela 8 – Resultados de testes de durabilidade de motores com misturas de
biodiesel..............................................................................................
Tabela 9 – Visão geral qualitativa dos resultados de testes de Verhaeven et
al. (2005).............................................................................................
Tabela 10 – Variação da quantidade total de contaminantes estimada pela frota
de ônibus de transporte urbano na cidade de Valência por ano........
Tabela 11 – Descrição dos analisadores de gases, seus princípios e descrições
de funcionamento...............................................................................
Tabela 12 – Sequência de ensaio..........................................................................
Tabela 13 – Diferenças obtidas no consumo específico de combustível médio
em relação ao consumo com diesel padrão.......................................
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Tabela 14 – Diferenças obtidas nas emissões de CO
2
em relação às emissões
com diesel padrão..............................................................................
Tabela 15 – Diferenças obtidas nas emissões de O
2
em relação às emissões
com diesel padrão..............................................................................
Tabela 16 – Diferenças obtidas nas emissões de CO
em relação às emissões
com diesel padrão..............................................................................
Tabela 17 – Diferenças obtidas nas emissões de NO
x
em relação às emissões
com diesel padrão..............................................................................
Tabela 18 – Diferenças obtidas nas emissões de HC
em relação às emissões
com diesel padrão..............................................................................
19
LISTA DE SIGLAS
AEA – Álcool Etílico Anidro
AEH – Álcool Etílico Hidratado
ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis
ASTM – American Society for Testing and Materials Standards
BSFC – Consumo Específico de Combustível
Bx – Mistura de óleo diesel + x % de biodiesel
CEI – Comissão Executiva Interministerial
CENPES – Centro de Pesquisas da Petrobrás
CNG – Gás Natural Comprimido
CNPE – Conselho Nacional de Política Energética
CO – Monóxido de Carbono
CO
2
– Dióxido de Carbono
COFINS – Contribuição para o Financiamento da Seguridade Social
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente
CREA – Conselho Regional de Engenharia, Arquiterura e Agronomia
CV – Coeficiente de Variação
DG – Diglicerídeo
EGR – Recirculação de Gases de Escapamento
EMA – Engine Manufacturers Association
EPA – Environmental Protection Agency
ESALQ – Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz
GG – Grupo Gestor
GL – Glicerol
GNV – Gás Natural Veicular
GTI – Grupo de Trabalho Interministerial
HC – Hidrocarbonetos
IBAMA – Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis
IPI – Imposto sobre Produtos Industrializados
LII – Límpido e Isento de Impurezas
20
LNG – Gás Natural Liquefeito
LPG – Gás Liquefeito de Petróleo
LSD – Diesel de Biaxo Enxofre
MG – Monoglicerídeo
MME – Ministério de Minas e Energia
MP – Material Particulado
NAE – Núcleo de Assuntos estratégicos
NE – Não exigível
NO
x
– Óxidos de Nitrogênio
O
2
– Óxigênio
OMS – Organização Mundial de Saúde
PASEP – Programa de Formação do Patrimônio do Servidor Público
PIS – Plano de Integração Social
PROCONVE – Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores
RME – Rapeseed Methil Ester
SO
2
– Dióxido de Enxofre
SO
x
– Óxidos de Enxofre
TG – Triglicerídeo
THC – Hidrocarbonetos Totais
ULS – Diesel de Ultra Baixo Enxofre
UNICAMP – Universidade de Campinas
USP – Universidade de São Paulo
UVOME – Used Vegetable Oil Methyl Ester
VOC – Componentes Orgânicos Voláteis
21
1 INTRODUÇÃO
Segundo o Plano Nacional de Agroenergia (2006 – 2011), a agroenergia é uma
das prioridades do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, e deriva da
necessidade crescente de energia como insumo para o desenvolvimento da sociedade.
A elevação recente dos preços do petróleo, no mercado internacional, aponta para a
necessidade de buscar alternativas de suprimento de energia, tanto elétrica como para
transporte (BRASIL 2005a).
O óleo diesel combustível é utilizado em grande escala no país e no mundo. Nos
motores agrícolas a conduta não é diferente. A grande maioria das máquinas agrícolas
utiliza este combustível, mesmo as de pequeno porte (MIALHE, 1996).
A crescente conscientização ambiental e consequente demanda por recursos
renováveis de energia tem despertado o interesse na utilização de plantas oleaginosas
para a produção de biodiesel. Atualmente o governo federal, por meio do Programa
Nacional de Produção e Uso de Biodiesel, autoriza a adição de 2 % deste combustível
ao óleo diesel de origem fóssil. A partir de janeiro de 2008 esta mistura torna-se-á
obrigatória (BRASIL, 2003b).
No mundo e no Brasil as alternativas renováveis estão sendo estudadas, e o
biodiesel, entre outros biocombustíveis, tem sido anunciado como uma alternativa para
a redução de gases do efeito estufa (BRASIL, 2005a). O biodiesel é definido pelo
National Biodiesel Board como monoalquil éster de ácidos graxos de cadeia longa,
proveniente de fontes renováveis, como óleos vegetais ou gordura animal, utilizado em
substituição aos combustíveis fósseis em motores de ignição por compressão, do ciclo
diesel (BRASIL, 2004b).
Em 16 de janeiro de 2004, com a finalidade de preparar o Brasil para um novo
contexto energético, a partir da matriz de agroenergia, foi lançado na escola Superior de
Agricultura Luiz de Queiroz – ESALQ da Universidade de São Paulo – USP, o Pólo
Nacional de Biocombustíveis para Pesquisa e Desenvolvimento. O pólo foi implantado
com o objetivo de coordenar esforços e definir estratégias para o uso de diferentes
fontes de biomassa (AMARAL, 2006).
22
Dentre as vantagens do biodiesel, destaca-se a semelhança das suas
propriedades às do diesel mineral, possibilitando sua substituição sem alterações no
motor, além de reduzir o nível de poluentes (SANTOS et al., 2004).
Dadas as suas características controversas como combustível viável, são
necessários estudos para avaliação de viabilidade, principalmente, com relação ao
desempenho dos motores.
Embora se encontre na bibliografia testes com motores de diferentes portes, e
utilizando-se diferentes oleaginosas, é ainda, inédito no Brasil um ensaio com motor
monocilíndrico agrícola comparando-se misturas de diferentes oleaginosas. Por ser o
biodiesel um combustível que contém mais oxigênio que o diesel fóssil, parte-se do
princípio que um motor de pequeno porte apresente queda de desempenho e aumento
de consumo de combustível. Além do desempenho e do consumo, as emissões de
gases tendem a variar, com aumento de Óxidos de Nitrogênio – NO
x
e queda de
Hidrocarbonetos – HC e Monóxido de carbono – CO.
O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de um motor agrícola do ciclo
diesel em funcionamento com diferentes misturas de biodiesel, de duas origens
distintas: soja e nabo forrageiro, por meio da medição de potência, torque, emissões de
gases e consumo específico de combustível. A finalidade foi orientar os possíveis
usuários de motores, bem como os fabricantes, no tocante à necessidade de
modificações e/ou consequências na utilização de biodiesel. O motor foi ensaiado em
um laboratório de motores com certificação metrológica internacional, e seu
desempenho foi medido em toda a faixa de operação, possibilitando a análise de seu
desempenho, emissões de poluentes e consumo de combustível.
23
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Biodiesel e a matriz energética brasileira
A matriz energética brasileira possui uma forte participação de energias
provindas de recursos renováveis. Conforme pode-se observar na Tabela 1, enquanto
no mundo a participação de energias renováveis é de 14 %, no Brasil esta participação
é de 45,5 % (BRASIL, 2004b).
Segundo Parente (2003), a consciência mundial está mudando com relação à
produção e consumo de energia, especialmente quando originária de fontes não-
renováveis, como é o caso dos combustíveis fósseis. Isto tem conduzido estudos em
busca de aperfeiçoamento do uso de energia alternativa. Segundo o autor, o ano de
1970 representou um verdadeiro marco na história energética do planeta, pois a partir
daí, vários esforços foram dedicados à superação da crise, os quais incidiram,
basicamente, em dois grupos de ações: O primeiro consistiu na conservação ou
economia energética, e o segundo dedicou-se ao aperfeiçoamento do uso de fontes
alternativas, como álcool e biodiesel.
De acordo com Brasil (2005c), o Ministério de Minas e Energia – MME, divide o
mercado de combustíveis para transporte em em álcool hidratado, gasolina tipo C,
etanol, gás natural veicular – GNV e óleo diesel (Figura 1). Nota-se que o óleo diesel
combustível responde por 57,7 % de todo o combustível comercializado no Brasil. A
adição de 5 % de biodiesel ao óleo diesel comum consiste, portanto, de uma expressiva
participação no mercado de combustíveis, pois resulta em uma fatia de 2,9 % no
mercado, superando a atual fatia ocupada pelo GNV.
24
Tabela 1 – Composição da matriz energética no mundo e no Brasil
Percentagens em relação ao total de energia (%)
Fontes
Mundo Brasil
Petróleo 35,3 43,1
Carvão mineral 23,2 6,0
Gás natural 21,1 7,5
Biomassa tradicional 9,5 8,5
Nuclear 6,5 1,8
Hidroelétrica 2,2 14,0
Biomassa moderna 1,7 23,0
Outras renováveis 0,5 0,1
Fonte: Adaptado de MME (2005)
Óleo diesel
57,7%
Gasolina C
36,6%
Álcool
Hidratado
3,5%
GNV
2,2%
BIODIESEL
2 a 5 % → 1,2 a 2,9 %
Figura 1 – Mercado de combustíveis para transporte no Brasil
Fonte: Adaptado de MME (2005)
A matriz energética mundial tem participação total de 79,6 % de fontes de
carbono fóssil, sendo 35,3 % de petróleo, 23,2 % de carvão e 21,1 % de gás natural
(Tabela 1).
O Brasil se destaca entre as economias industrializadas pela elevada
participação das fontes renováveis em sua matriz energética. Isso se explica por alguns
privilégios da natureza, como uma bacia hidrográfica contando com vários rios de
25
planalto, fundamental à produção de eletricidade (14 %), e o fato de ser o maior país
tropical do mundo, um diferencial positivo para a produção de energia de biomassa (23
%) (BRASIL 2005c).
Segundo Melo (2005), fontes alternativas de energia vêm ganhando espaço no
Brasil. O GNV é uma destas alternativas. O Brasil possui a segunda maior frota de
veículos movidos a este combustível do mundo, com 740.000 veículos, perdendo para a
Argentina, com 1.200.000 veículos.
2.2 A agricultura brasileira e sua propensão ao cultivo de oleaginosas
O Brasil, devido a sua diversidade climática e de ecossistemas, permite uma
gama de possibilidades de oleaginosas para produção de biodiesel. Teixeira (2005a)
apresentou as principais oleaginosas cultiváveis no Brasil que poderiam ser utilizadas
para a fabricação de biodiesel: Soja (Glycine max), Algodão (Gossypium spp. L.),
Girassol (Helianthus annuus), Mamona (Ricinus communis), Dendê (Elaeis guineensis),
Nabo forrageiro (Raphanus sativus), Macaúba (Acrocomia aculeata) e Pinhão-manso
(Jatropa curcas). A Tabela 2 apresenta algumas características relevantes destas
oleaginosas.
Tabela 2 – Oleaginosas e suas características de produtividade
Espécies
Origens do
óleo
Teores de óleo
(%)
Meses de
colheita / ano
Produtividade
(t óleo. ha
-1
)
Dendê / Palma Amêndoa 22 12 0,3 a 6,0
Macaúba ... ... ... ...
Girassol Grão 38 a 48 3 0,5 a 1,9
Pinhão-manso ... ... ... ...
Mamona Grão 45 a 50 3 0,5 a 0,9
Nabo Forrageiro Grão ... ... ...
Soja Grão 18 3 0,2 a 0,4
Algodão Grão 15 3 0,1 a 0,2
Fonte: (TEIXEIRA, 2005a)
Nota: Sinal convencional utilizado:
... Dado numérico não disponível
26
2.3 A utilização do biodiesel no mundo e no Brasil
2.3.1 A utilização de biodiesel no mundo
A utilização de óleos vegetais como combustível, em motores de combustão
interna não constitui uma inovação recente. Em 1900, Rudolf Diesel (1858 - 1913),
inventor do motor do ciclo diesel, utilizou óleo de amendoim para demonstrar seu
invento em Paris (RABELO, 2001).
Segundo Teixeira (2005b), a produção de biodiesel, vem alcançando seu
espaço, principalmente na Europa, onde sua utilização na forma pura (B100) tem sido
viabilizada. O autor informa que o maior produtor mundial é a Alemanha, ultrapassando
1,5 milhão de toneladas anuais. Em maio de 2005, foi apresentado, em workshop
promovido pela Câmara de Comércio da Alemanha, um aumento da demanda de
biocombustíveis, emanada pela comissão Européia, de 2 % para 5,75 %, até o ano de
2010 (HAUPT
1
, 2005 apud TEIXEIRA, 2005b). É esperado que o biodiesel seja
responsável por uma significativa contribuição nesse setor. Na Alemanha, a flexibilidade
da produção é visível, com plantas industriais que variam em capacidade produtiva de 2
mil a 120 mil toneladas anuais, e, esta condição é muito interessante, pois permite aos
empreendedores diversas opções de investimento em projetos industriais de pequena,
média e grande escala.
Segundo o artigo Biodiesel... (2005), multiplicam-se no mundo as iniciativas de
utilização de óleos vegetais transesterificados como combustível ecológico auto-
sustentável, ou renovável. Na Europa existe a possibilidade de se encontrar biodiesel
nas bombas em postos de abastecimento comuns. Na Alemanha, o biodiesel é 12 %
mais barato que o diesel comum, demonstrando uma forma de incentivo ao uso. Nos
Estados Unidos, mais de 200 frotas rodam com biodiesel a fim de gerar massa de
dados em termos resultados de durabilidade.
Peterson et al. (2000), afirmam que a utilização de combustíveis alternativos
baseados em biomassa, incluindo o biodiesel, irão melhorar o ambiente, reduzir o uso
de reservas de petróleo e reduzir importações. Informam que desde 1979, a
1
HAUPT, J. Biodiesel: development and outlook in Germany and Europe: requirements on quality
assurance of biodiesel for a sustainable market access. São Paulo: AHK, 2005.
27
Universidade de Idaho tem pesquisado o uso de biodiesel de colza produzido
localmente como um substituto do óleo diesel. Enquanto a maioria do biodiesel nos
Estados Unidos é produzida com metanol, a universidade desenvolveu técnicas para
produção com etanol e óleo vegetal, incluindo óleo reutilizado de fritura de batata, para
produção dos ésteres etílicos. Os autores relatam que muitos ensaios na universidade
têm provado que estes combustíveis apresentam características iguais ou até mesmo
superiores às do diesel comum.
Segundo o artigo Support for Biofuels... (2006), no ano de 2006 o comitê agrícola
da Comunidade Européia adotou uma resolução para o desenvolvimento de plantações
para biocombustíveis e outros propósitos não-alimentícios. Este comitê seguirá na
direção de criar a segunda geração de biocombustíveis bem como priorizar a criação de
novas plantas produtoras de biodiesel além de dar apoio à maior utilização de biodiesel
adicionado ao diesel.
O artigo French Biofuel... (2006) informa que na França, em 2006 foi anunciado o
investimento de 1 bilhão de euros para a construção de 10 usinas para a produção de
biocombustíveis, o que auxiliará o país a atingir a meta criada pelo governo de 7,5 %
em 2008 e 10 % em 2015 do total de combustíveis consumidos no país.
De acordo com Verhaeven et al. (2005), em 2003 a União Européia adotou uma
diretiva para promover os biocombustíveis para transporte. Esta diretiva estabelece
objetivos para os membros de cada região da comunidade, iniciando com uma
proporção de 2 % de biocombustíveis para transporte em 2005 chegando a 5,75 % em
2010. Os autores informam que os combustíveis com o maior potencial de mercado na
Europa são o álcool e o biodiesel, apesar de a longo prazo também haver potencial
para combustíveis sintéticos baseados em biomassa. Logo, com a alta participação de
veículos diesel na frota européia, o biodiesel se torna a alternativa com melhor
propensão ao sucesso. As normas de qualidade do óleo diesel combusível foram
adaptadas para permitir a presença de até 5 % de biodiesel no diesel comum, sem que
fossem violadas as garantias dos fabricantes de veículos. Informam ainda que a
utilização de pequenas quantidades de biodiesel é normalmente tolerada, mas para
misturas maiores, apenas alguns fabricantes estão propensos a colaborar, enquanto
outros ainda estão relutando.
28
Nos Estados Unidos, a busca pela utilização do biodiesel pode ser confirmada pelo
grande número de pesquisas e ensaios direcionados a este tema.
2.3.2 Histórico no Brasil
O decreto presidencial de 2 de julho de 2003 instituiu o Grupo de Trabalho
Interministerial – GTI composto por representantes de diferentes órgãos
governamentais, a fim de se estudar a viabilidade de utilização de óleo vegetal –
biodiesel como fonte alternativa de energia (BRASIL, 2003a).
Este decreto deu início a inúmeros esforços nas mais diversas áreas,
principalmente a agrícola e a automotiva, em busca de análises de desempenho e
durabilidade devido à necessidade de se entender as influências de tal combustível nos
motores já em uso no país. No entanto, o Brasil não é pioneiro na pesquisa e utilização
de biocombustíveis. Segundo Rousseff (2004), pode-se citar o seguintes marcos no
desenvolvimento dos biocombustíveis no Brasil e no mundo:
1960/70: Registros de estudos sobre produção de biodiesel no mundo,
1970/80: Lançamento do pró-ácool,
1980: Depositada a 1
a
patente de biodiesel no Brasil, pelo Dr. Expedito Parente,
1988: Início da produção de biodiesel na Áustria e na França,
1997: O congresso Norte-Americano aprova o biodiesel como combustível
alternativo,
1998: Setores de pesquisa e desenvolvimento no Brasil retomam os projetos
para uso do biodiesel,
2002: A Alemanha ultrapassa a marca de 1 milhão de toneladas anuais de
produção,
12/2003: Decreto do Governo Federal Institui a Comissão Executiva Interministerial
– CEI, e o Grupo Gestor – GG, encarregados da implantação das ações
para produção e uso de biodiesel,
06/12/2004: Lançamento do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel:
Marco Regulatório e Metas Físicas.
29
2.3.3 Benefícios sociais e econômicos para o Brasil
O Núcleo de Assuntos Estratégicos – NAE do Governo Federal, em seu caderno
sobre as Diretrizes de Política de Agroenergia, relata que em sua resolução n. 03 de 23
de setembro de 2005, o Conselho Nacional de Política Energética – CNPE antecipou
para janeiro de 2006 o B2, cuja obrigatoriedade se restringe ao volume do biodiesel
produzido por detentores do selo “Combustível Social”. O mercado potencial do
biodiesel é determinado essencialmente pelo mercado do derivado de petróleo, já que o
biodiesel é considerado um substituto direto para o óleo diesel. Conforme pode ser
observado na Tabela 3, atualmente, a demanda total de óleo diesel no Brasil é de cerca
de 40 bilhões de litros anuais, sendo 94 % produzido no próprio país e 6 % importado,
com gastos de quase US$ 1 bilhão por ano com a importação (BRASIL, 2005b). O uso
da mistura B2, já autorizada desde dezembro de 2004, e obrigatório a partir de janeiro
de 2008, conforme mencionado, representa um volume de, aproximadamente, 840
milhões de litros anuais de biodiesel, e contribui para a redução das importações de
diesel. Para a mistura B5, obrigatória a partir de 2013, o MME estima o volume de 2,6
bilhões de litros de biodiesel por ano. Ainda segundo o caderno, a sua produção e uso
representam o desenvolvimento de uma fonte energética sustentável sob os aspectos
ambiental, econômico e social. O estudo do Governo considera que a dimensão do
mercado no Brasil e no mundo assegura uma grande oportunidade para o setor
agrícola, assim como contribuirá para o desenvolvimento e a ampliação do parque
industrial. Considera ainda que, com vistas à redução dos custos de produção buscar-
se-á no segmento industrial o desenvolvimento e a adequação da produção desse
combustível renovável em regime contínuo, sem no entanto invalidar as experiências de
produção pelo regime de bateladas, inicialmente desenvolvidas. O mesmo estudo
afirma que faz-se necessário consolidar da tecnologia da transesterificação etílica,
tendo em vista a potencialidade brasileira na produção do etanol a partir da cana-de-
açúcar. Afirma ainda que esforços devem ser viabilizados para a adequada
identificação das barreiras tecnológicas e comercias que podem dificultar a colocação
do biodiesel nacional nos mercados externos, em especial dos Estados Unidos e da
União Européia, onde predomina a transesterificação metílica a partir de um seleto
conjunto de oleaginosas (soja e canola), pois isto é relevante para o aproveitamento do
30
diferencial positivo do Brasil no segmento agrícola, que dispõe de uma grande
diversidade de matérias-primas, com diferentes potencialidades regionais. Engloba
tanto culturas já tradicionais, como a soja, o amendoim, o girassol, a mamona e o
dendê, quanto alternativas novas, como o pinhão manso, o nabo forrageiro e uma
grande variedade de oleaginosas a serem exploradas. O estudo conclui que “o cultivo
de matérias-primas e a produção industrial têm grande potencial de geração de
empregos, promovendo, dessa forma, a inclusão social”. Para estimular ainda mais
esse processo, o Governo Federal instituiu um modelo tributário específico, com a
criação do selo “Combustível Social” e a instituição de níveis diferenciados de
desoneração tributária em função do aproveitamento combinado da agricultura familiar
e do agronegócio na cadeia produtiva. Os decretos nº 5.297, de 06.12.2004, e nº 5.457,
de 06.06.2005 instituem o “Selo Combustível Social” e dispõem sobre os coeficientes
de redução das alíquotas das contribuições para o PIS/PASEP e COFINS incidentes na
comercialização de biodiesel. O decreto nº 5.298, de 06.12.2004 estabelece alíquota
zero para o IPI incidente na comercialização de biodiesel
Tabela 3 – Consumo de óleo diesel no Brasil: parcelas produzidas localmente e importadas (em 10
9
L)
Ano
Parcelas
2000 2001 2002 2003 2004
Consumo total 37,16 38,94 38,92 39,24 42,92
Produção local 31,31 32,36 32,54 35,42 39,23
Importação 5,85 6,58 6,38 3,82 3,69
Fonte: Brasil 2005a
A difusão e utilização do biodiesel no Brasil está em sinergia com outra
tecnologia genuinamente brasileira, e que tem já aproximadamente 500 anos de
experiência: o álcool produzido da cana-de-açúcar. Destaca-se que a produção de
biodiesel necessita de grande quantidade de álcool e, para produzir álcool, utiliza-se
grande quantidade de diesel, o qual poderá ser substituído por biodiesel. Além disso, o
uso desta alternativa energética aponta para importante crescimento do agronegócio
brasileiro em decorrência do aumento da área plantada e da geração de empregos
(LOPES, 2004).
31
2.4 Considerações sobre as emissões veiculares e ciclo de vida do biodiesel
Segundo a resolução 001 de 23/01/86 do Conselho Nacional do Meio Ambiente –
CONAMA, impacto ambiental é toda e qualquer alteração das propriedades físicas,
químicas e biológicas do ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia
resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam a saúde,
segurança e bem-estar da população, atividades sociais e econômicas, a biota, as
condições estáticas e sanitárias do ambiente e a qualidade dos recursos ambientais.
Emissões de gases de escapamento têm sido consideradas como uma das mais
importantes fontes de impacto ambiental no país e no mundo (BRASIL, 1986).
Segundo Walsh et al. (2005), apesar do progresso e de novas tecnologias, a
qualidade do ar com relação à presença de material particulado e ozônio continua ruim.
Os autores relatam que durante a década de 70, a região metropolitana de São Paulo
iniciou o monitoramento da qualidade do ar e encontrou quantidades altas de dióxido de
enxofre, monóxido de carbono e fumaça. E na década de 80, por meio de 23 estações
automáticas de coleta e monitoramento, constatou-se que os níveis de material
particulado inalável e ozônio eram também altos, frequentemente ultrapassando os
limites prescritos em normas. Embora estes limites tenham sido estabelecidos na
Organização Mundial de Saúde - OMS, no Brasil, somente mais tarde, eles tomaram
forma de lei, por meio do Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos
Automotores – PROCONVE. A Tabela 4 mostra os limites para emissões de poluentes
para veículos a diesel atualmente em vigor. O Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e
dos Recursos Naturais Renováveis – IBAMA então reconheceu que a maioria destes
poluentes tinham como fonte primária a frota nacional de veículos. Desde então,
progressos têm sido feitos no que se refere a certos problemas de poluição,
particularmente provindos do CO e do dióxido de enxofre – SO
2
. Os autores afirmam
que a crescente utilização de álcool como combustível no final da década de 80 e início
de 90 reduziu por exemplo a quantidade de chumbo, antes utilizado na gasolina como
aditivo anti-detonante. Segundo os autores, graças ao álcool, em 1991 os níveis de
poluentes na região metropolitana de São Paulo ficaram abaixo dos níveis prescritos
pela OMS. Mas infelizmente graças ao crescimento da frota, principalmente dos
veículos movidos a diesel, a quantidade de material particulado em 2002 voltou a
32
mostrar níveis alarmantes, até 40 % maiores que o prescrito pela OMS. Além disso, 80
% dos óxidos de nitrogênio são originados nos caminhões e ônibus, que na atmosfera
são responsáveis pela formação das partículas secundárias. Finalmente, afirmam que o
nível de emissões de motores a diesel está vinculado diretamente à quantidade de
enxofre contida no combustível. Para decréscimos de 400 para 2 ppm existe a
diminuição de 50 % na emissão de particulados, por exemplo. Como é sabido, o
biodiesel não contém enxofre, o que o torna mais “limpo” na geração de SO
2
. Outro
ponto importante relacionado ao biodiesel é a redução da emissão de poluentes para a
atmosfera, assim como a transformação de óleo residual de frituras em combustível,
minimizando o efeito deste sobre o solo e cursos d’água (LOPES, 2004). Embora Ripoli
e Ripoli (2004) alertem para o fato de que a atmosfera é um sistema dinâmico, e que
não se pode considerar “saldo positivo ou negativo na contribuição para um ambiente”,
o protocolo de Kioto considera “saldo de carbono”, e aplica o balanço final para cada
combustível. Por ser um combustível de origem vegetal, e composto adicionalmente de
etanol (no caso do Brasil), este combustível pode oferecer balanços positivos de
carbono para o Brasil.
Segundo o Environmental Protection Agency – EPA, proporcionalmente a seu
teor em uma mistura com diesel, o biodiesel promove uma redução das principais
emissões associadas ao derivado de petróleo, com a exceção dos NO
x
(ESTADOS
UNIDOS, 2002). O incremento observado nas emissões deste poluente, conforme
Figura 2, não é elevado, se comparado com os benefícios obtidos nos demais
poluentes sendo de 2 % a 4 % para B20, com um ponto máximo de 10 % para B100,
mas deve ser considerado, porque é um dos principais precursores do ozônio
troposférico, atualmente o mais grave problema de qualidade do ar em São Paulo (SÃO
PAULO, 2003). Ainda segundo o EPA, há que se considerar a redução das emissões
de óxidos de enxofre – SO
x
pois como o biodiesel não contém enxofre, as emissões
destes óxidos são reduzidas com este combustível.
33
Tabela 4 – Limites para emissão de poluentes para veículos a diesel
Limites
Poluentes
Até
31/12/2005
desde
01/01/2004
(1)
a partir de
01/01/2009
Monóxido de carbono (CO em g/kW.h) 4,0 2,10 1,50
Hidrocarbonetos (HC em g/kW.h) 1,10 0,66 0,46
Óxidos de nitrogênio (NO
x
em g/kw.h) 7,00 5,00 3,50
Material particulado
(2)
(MP em g/kW.h) 0,25 0,10 ou 0,13
(3)
0,02
Opacidade ELR (m
-1
) NE 0,80 0,50
Fonte: IBAMA (2006)
Notas:
(1)
Em 2004 -> inicia com o atendimento de 100 % dos ônibus urbanos; em 2005 -> continua para 100 %
de micro-ônibus e novos lançamentos e 40 % dos outros veículos da produção; a partir de 2006 ->
para 100 % dos veículos comercializados. Alternativamente em 2004 -> inicia com o atendimento de
60 % dos ônibus urbanos; em 2005 -> continua para 100 % de ônibus urbanos, micro-ônibus e novos
lançamentos e 60 % dos outros veículos da produção; a partir de 2006 -> para 100 % dos veículos
comercializados.
(2)
Aplicável somente a veículos movidos a óleo diesel;
(3)
Aplicável somente a motores de cilindrada unitária inferior a 0,75 dm³ e rotação à potência nominal
superior a 3000 m
-1
.
(4)
(NE) não exigível.
Figura 2 – Variação das emissões de poluentes (HC, CO e NO
x
) em função da adição de biodiesel
Fonte: United States Environment Protection Agency (2002)
34
Um estudo do Governo Federal (BRASIL, 2003a) afirma que para uma avaliação
mais precisa dos benefícios ambientais do biodiesel, é necessário levar-se em conta
todo seu ciclo fenológico, a produção de sementes, fertilizantes e as tecnologias
agrícolas aplicadas em sua produção. Quanto ao efeito estufa, deve-se avaliar a
quantidade de gases de efeito estufa emitida em todas as fases desse ciclo e deduzi-la
do volume capturado na fotossíntese da biomassa que lhe serve de matéria-prima,
embora esta metodologia seja criticada por alguns especialistas. Entretanto,
analisando-se apenas as emissões de gases de efeito estufa geradas pelo ciclo de vida
do insumo álcool (desconsiderando as emissões de gases de efeito estufa do ciclo de
vida da matéria graxa, o estudo concluiu que o uso do biodiesel metílico reduz a
emissão de gases causadores do efeito em 95 %. Ainda no mesmo estudo, quanto ao
biodiesel etílico, a redução foi de 96,2 %, havendo, portanto, diferença pouco
significativa (1,2 %) entre os dois ésteres. As emissões de poluentes locais (controlados
e não controlados) do biodiesel variaram, basicamente, em função do tipo de óleo
vegetal (soja, mamona, palma, girassol, etc) ou gordura animal usados na produção do
biodiesel. Tomando-se por base o biodiesel puro (B100), produzido com óleo de soja,
seu uso reduziu as emissões do monóxido de carbono em 48 %, de material particulado
em 47 %, do óxido de enxofre em, praticamente, 100 % e dos hidrocarbonetos totais em
67 %.
Há estudos em andamento visando reduzir a formação do NO
x
mediante o
emprego de catalisadores adequados, ou por meio de procedimentos que consistem em
injetar diesel na região do coletor de escapamento dos motores, utilizar-se de
recirculação de gases de escapamento ou ainda em atrasar o tempo de injeção no
motor.
Janulis (2003) analisou diversos aspectos sobre o balanço energético e ciclo de
vida da produção e utilização de etanol e biodiesel. O autor ressalta que para que um
combustível seja reconhecido como biocombustível viável, este necessita ser produzido
de material renovável e deve apresentar um valor menor de impacto ambiental que seu
equivalente fóssil. No estudo, foram calculados o balanço energético e o cliclo de vida
do biodiesel de colza para a região da Lituânia, concluindo-se que o fato de um
combustível ser elaborado a partir de fontes renováveis não significa que seja positivo
35
para o balanço de carbono, pois, no caso de colza na Lituânia, a eficiência nas
plantações ainda está aquém da encontrada na Comunidade Européia, e o Rapeseed
Methil Ester – RME somente será viável se novas tecnologias de produção e extração
de óleo forem utilizadas. A produtividade mínima para colza foi determinada em 3 t.ha
-1
.
Beer et al. (2002) estudaram os diversos combustíveis e sua influência na
geração de CO
2
e, consequentemente, o efeito estufa. Os autores quantificaram por
meio de análise detalhada de todos os processos envolvidos desde a produção até a
queima de cada combustível. O cenário foi a Austrália e a frota de veículos pesados. Os
combustíveis examinados foram: diesel de baixo enxofre – LSD, diesel de ultra-baixo
enxofre – ULS, gás natural comprimido – CNG, gás natural liquefeito – LNG, gás
liquefeito de petróleo – LPG, etanol de celulose, biodiesel e óleo reaproveitado.
Concluíram que o biodiesel e o etanol apresentaram a menor geração de CO
2
composto (em gramas de gases de efeito estufa por quilômetro rodado). O biodiesel
reduziu as emissões de gases do efeito estufa entre 41 e 51 %, enquanto que o álcool
apresentou redução entre 49 e 55 %. O estudo confirmou que os combustíveis
renováveis, biodiesel e etanol, foram menos agressivos ao ambiente, mesmo quando
considerando seu ciclo de vida. Os combustíveis gasosos (LPG, CNG) vieram logo em
seguida. O óleo diesel comum somente teve sua geração de CO
2
reduzida quando
aditivado com biocombustíveis, mas ainda se apresentou melhor que o LSD e o ULS,
devido a energia necessária para produzi-los. Por ter um processo complexo de
produção, e que demanda muita energia, o LNG ficou em último.
Kim e Dale (2005) apresentaram um estudo sobre o balanço energético e o ciclo
de vida do etanol e do biodiesel, apontando um saldo de carbono positivo, desde que
ocorra cuidado excepcional na condução das lavouras. Concluíram que se a biomassa
das plantações forem utilizadas para a produção de combustíveis, então estes
apresentarão impacto negativo em termos de gases do efeito estufa e com relação ao
aquecimento global. No entanto, mesmo que se tenha um impacto positivo em termos
de CO
2
, há que se preocupar com a acidificação e a eutroficação, principalmente,
devido ao nitrogênio e ao fósforo durante o cultivo. Além disso são necessárias
alternativas para o pré-tratamento da palha do milho, evitando ácido sulfúrico.
36
Williamson e Badr (1998) avaliaram a viabilidade da utilização do biodiesel de
colza como um substituto para o óleo diesel comum, considerando seus impactos
ambientais, bem como os efeitos na utilização em motores e a viabilidade econômica
para o Reino Unido. Os autores ressaltaram que o CO
2
e outros gases do efeito estufa
podem ser anulados, se considerada a fotossíntese das plantas que dão origem ao
biodiesel. Se o biocombustível for produzido, processado e transportado sem entradas
de energia adicionais, e considerando que a totalidade da planta seja utilizada para
produção de energia, então o biocombustível pode ser considerado neutro, ou seja, não
possui efeito algum sobre o nível de CO
2
da atmosfera. Mas no entanto, segundo os
autores, os biocombustíveis não são produzidos de maneira sustentável, e as
condições de aproveitamento não são ideais, o que resulta em emissões de CO
2
e
outros gases de efeito estufa para a atmosfera. O impacto do RME nos gases de efeito
estufa pôde ser estimado pelo conhecimento do processo para se cultivar as sementes,
produzir / processar o óleo, e pela determinação da relação de energia. Para
comparação, esta relação para o óleo diesel mineral é de 1:5, enquanto que do RME é
de 1:4,21. Os autores concluíram que se forem utilizados biodiesel e biocombustíveis
em vez de óleo diesel mineral, os impactos adversos ao ambiente seriam reduzidos.
Alertam que cuidados devem ser tomados ao se avaliar a queima destes combustíveis
em motores, a fim de se identificar a necessidade de adaptações dos mesmos.
Finalizam com a informação de que no Reino Unido a quantidade de biodiesel que
poderia ser produzida seria suficiente apenas para produzir biodiesel menor que B5,
ressaltando que para diminuir impactos, este biodiesel poderia ser utilizado em grandes
centros urbanos ou ainda em transporte fluvial.
2.5 Conceito de biodiesel, processos de produção e sua aplicação em motores
De acordo com a resolução ANP 42/2004, o biodiesel é definido como
combustível composto de alquil ésteres de ácidos graxos oriundos de óleos vegetais ou
gorduras animais, designado como B100. São designadas misturas B2, B5, B10 etc.
aqueles compostos de óleo diesel mineral adicionados de 2, 5 e 10 % respectivamente
de biodiesel (BRASIL 2004a).
37
O biodiesel pode ser obtido de diferentes oleaginosas (CARAMORI et al., 2006).
Souza e Ferrari (2006) elaboraram biodiesel a partir de óleo de girassol, obtendo um
biodiesel com parâmetros conforme os limites estabelecidos pela Agência Nacional do
Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP. Portanto, desde que haja controle do
processo de transesterificação, as características do biodiesel são muito similares,
quando não idênticas ao óleo diesel de origem fóssil.
A maioria dos tipos de biodiesel é produzida por meio de um processo químico
denominado transesterificação. Este processo consiste em misturar o óleo com um
álcool, tipicamente metanol ou etanol e, na presença de um catalisador, tal como
hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio. Esta reação produz ésteres metílicos (se
for utilizado metanol) ou ésteres etílicos (se for utilizado etanol) – que compõem o
biodiesel – e glicerina (MURPHY, 1995).
Ainda há diversos desafios técnicos a serem avaliados, tais como a rápida
oxidação, contida com aditivos, a viscosidade dependente da matéria-prima e a baixa
estabilidade (PIMENTA, 2005).
A confiabilidade mecânica dos motores é a maior preocupação, pois embora a
lubricidade do biodiesel seja um benefício para bombas e peças do motor, a incerteza
está na formação de depósitos que podem se acumular nos bicos injetores (SEM,
2004b) e anéis de segmentos (SEM 2004a). Este fato foi observado em diversos
estudos, e mostrou-se dependente do tipo do motor, origem do biodiesel e método de
produção. A diluição do óleo do cárter, pelo combustível, também é uma preocupação e
pode acabar resultando em desgaste prematuro ou falhas do motor. Estes fatores
requerem a quantificação da diluição (mistura) para que os efeitos sejam minimizados
(SCHWARTZ et al., 2005).
De acordo com Canakci e Van Gerpen (2003), muitos estudos têm mostrado que
as propriedades do biodiesel são muito próximas do óleo diesel mineral. Os autores
afirmam que o biodiesel pode ser utilizado em motores diesel com poucas ou nenhuma
modificação. Informam, ainda, que o biodiesel possui um número de cetano maior do
que o diesel de petróleo, não possui aromáticos e contém de 10 % a 11 % de oxigênio.
No entanto, Saad et al. (2006) alertam para a qualidade de diferentes tipos de
biodiesel provenientes de diferentes matérias-primas. Certas propriedades inerentes à
38
matéria-prima podem ser transferidas para o combustível produzido, podendo ser
inadequadas para o funcionamento do motor.
Dorado et al. (2003), afirmam que os combustíveis alternativos para motores
diesel têm se tornado importantes devido a preocupações ambientais e diversos
aspectos sócio-econômicos. Informam que óleos vegetais e gorduras animais
representam uma alternativa promissora para o óleo diesel convencional, mas advertem
que diversas propriedades químicas destes óleos e gorduras, entre eles a alta
viscosidade e o alto peso molecular, pioram a atomização do combustível e baixa
volatilidade resultando em combustão incompleta e severos depósitos no motor,
entupimento dos bicos injetores e problemas em anéis de segmento. Concluem que a
pesquisa tem provado que uma das maneiras de melhorar as propriedades dos óleos e
gorduras é a sua transesterificação. A Figura 3 apresenta um diagrama esquemático
simplificado da produção de biodiesel por meio deste processo.
A visão geral da Engine Manufacturers Association – EMA descrita como “voice
of the engine manufacturing industry on domestic and international public policy,
regulatory, and technical issues that impact manufacturers of engines”
2
(EMA, 2003)
trad. de: Juliato, é que as misturas de biodiesel menores que 5 % são geralmente
aceitas, mas misturas maiores necessitam ser avaliadas.
2
Voz da indústria de manufatura de motores em assuntos de regulamentação e técnicos públicos de
política local ou internacional.
39
Figura 3 – Processo de obtenção de biodiesel a partir da transesterificação
Fonte: Brasil (2005b)
Segundo Strong (2004), a Comunidade Européia tem utilizado o biodiesel de
forma mais consistente que em outros países. Os países da Europa normalmente
utilizam RME, originado da colza, enquanto que, nos Estados Unidos, a predominância
é do éster metílico de soja.
Segundo He et al. (2005), a demanda de biodiesel e produção nos Estados
Unidos tem crescido de forma acentuada nos anos recentes, pois tecnologias diferentes
de reação para produção de biodiesel têm sido desenvolvidas e aplicadas, das
operações em lote mais tradicionais, praticadas por pequenos produtores, até
operações contínuas ou semi-contínuas de estágio simples ou múltiplo, praticadas por
grandes produtores. Os autores afirmam que em geral, a transesterificação contínua é
a preferida ao processo por lotes, pois, fornece qualidade mais consistente do produto e
menor custo por unidade produzida.
40
Segundo Teixeira (2005b), a reação de transesterificação foi exaustivamente
estudada pela França e Bélgica durante a 2ª Guerra Mundial. Devido à escassez de
combustíveis e ao fato de esses países controlarem um grande número de colônias,
distribuídas em vários continentes, estimulou-se a pesquisa acadêmica e aplicada,
como pode ser comprovado a partir dos processos registrados nas décadas de 40 e 50.
O autor define a transesterificação como a reação de um triglicerídeo (óleo ou gordura),
com um álcool (etanol, etanol, propanol etc.), catalisada por ácidos, bases ou enzimas
no caso de catálise homogênea; ou menos usual por meio de catálise heterogênea a
partir de catalisadores especiais em estado sólido. A seqüência de reações é
demonstrada na Figura 4 onde podem ser verificadas as razões molares dos reagentes
e produtos.
Reação Completa:
catalisador
Triglicerídeo (TG) + 3ROH 3 R`CO
2
R + glicerol (GL)
Reação passo a passo :
TG – DG ( K
1
)
(TG) + ROH diglicerídeo (DG) + R`CO
2
R
DG – TG ( K
4
)
DG – MG ( K
2
)
(DG) + ROH monoglicerídeo (MG) + R`CO
2
R
MG – DG ( K
5
)
MG – GL ( K
3
)
(MG) + ROH glicerina + R`CO
2
R
GL – MG ( K
6
)
Figura 4 –Reações químicas relativas à transesterificação
Fonte: Freedman et al. (1986). Apud Teixeira 2005 b
Notas: R`CO2R – Éster metílico ou etílico
ROH – Álcool utilizado
Haas et al. (2006) desenvolveram um modelo computacional para estimar
investimentos de capital e custos operacionais de plantas produtoras de biodiesel. O
modelo foi desenvolvido utilizando softwares de simulação e considerou óleo de soja
como matéria-prima. Concluíram que o maior montante de investimento foi o referente
41
a tanques de armazenamento. Para custos operacionais, o maior gasto foi a própria
matéria-prima, responsável por 88 % do custo operacional. Descobriram que o custo de
produção do biodiesel variou inversa e linearmente em relação às variações no
mercado do glicerol, o qual é vendido para amortização dos custos.
2.6 Propriedades do biodiesel
A ANP, por meio da resolução ANP nº 42, de 24.11.2004 criou o Regulamento
Técnico Nº 4/2004, que estabelece a especificação para o biodiesel B-100 (Tabela 5).
Com esta especificação, a ANP procurou estabelecer um padrão mínimo de qualidade
para o combustível, independente das fontes oleaginosas que o originarem (BRASIL,
2004a).
Tabela 5 – Especificação do biodiesel B100
(continua)
Métodos
Características
Unidades Limites
ABNT NBR ASTM D EN/ISO
Aspecto - LII (1) - - -
Massa específica a 20ºC Kg/m
3
Anotar (2) 7148, 14065 1298, 4052 -
Viscosidade Cinemática a 40°C, Mm
2
.s
-1
Anotar (3) 10441 445 EN ISO 3104
Água e sedimentos, máximo (4) % volume 0,050 - 2709 -
Contaminação Total (6) mg.kg
-1
Anotar - - EN 12662
Ponto de fulgor, mínimo °C 100,0 14598- 93- EN ISO3679
Teor de éster (6) % massa Anotar - - EN 14103
Destilação;
90 % volume recuperados, máximo
°C 360 (5) - 1160 -
Resíduo de carbono de 100 % destilados,
máximo
% massa 0,10 - 4530, 189 EN ISO 10370
Cinzas sulfatadas, máximo % massa 0,020 9842 874 ISO 3987
Enxofre total (6) % massa Anotar - 4294 5453 EN ISO 14596
Sódio + Potássio, máximo mg.kg
-1
10 - - EN 14108
EN 14109
Cálcio + Magnésio (6) mg.kg
-1
Anotar - - EN 14538
Fósforo (6) mg.kg
-1
Anotar - 4951 EN 14107
Corrosividade ao cobre, 3h a 50° C, máximo - 1 14359 130 EN ISO 2160
Número de Cetano (6) - Anotar - 613 EN ISO 5165
Ponto de entupimento de filtro a frio, máximo °C (7) 14747 6371 -
Índice de acidez, máximo mg KOH.g
-1
0,80 14448- 664- EN 14104 (8)
Glicerina livre, máximo % massa 0,02 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
EN 14106 (8) (9)
Glicerina total, máximo % massa 0,38 - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
42
Tabela 5 – Especificação do biodiesel B100
(conclusão)
Métodos
Características
Unidades Limites
ABNT NBR ASTM D EN/ISO
Monoglicerídeos (6). % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Diglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Triglicerídeos (6) % massa Anotar - 6584 (8) (9) EN 14105 (8) (9)
Metanol ou Etanol, máximo % massa 0,5 - - EN 14110 (8)
Índice de Iodo (6) Anotar - - EN 14111 (8)
Estabilidade à oxidação a 110°C, mínimo H 6 - - EN 14112 (8)
Fonte: Adaptado de BRASIL (2006)
Notas
:
(1)
LII – Límpido e isento de impurezas.
(2)
A mistura óleo diesel/biodiesel utilizada deverá obedecer aos limites estabelecidos para massa
específica a 20(C constantes da especificação vigente da ANP de óleo diesel automotivo.
(3)
A mistura óleo diesel/biodiesel utilizada deverá obedecer aos limites estabelecidos para viscosidade a
40(C constantes da especificação vigente da ANP de óleo diesel automotivo.
(4)
O método EN ISO12937 poderá ser utilizado para quantificar a água não dispensando a análise e
registro do valor obtido para água e sedimentos pelo método da American Society for Testing and
Materials Standards – ASTM D 2709 no Certificado da Qualidade.
(5)
Temperatura equivalente na pressão atmosférica.
(6)
Estas características devem ser analisadas em conjunto com as demais constantes da tabela de
especificação a cada trimestre civil. Os resultados devem ser enviados pelo produtor de biodiesel à
ANP, tomando uma amostra do biodiesel comercializado no trimestre e, em caso de neste período
haver mudança de tipo de matéria-prima, o produtor deverá analisar número de amostras
correspondente ao número de tipos de matérias-primas utilizadas.
(7)
A mistura óleo diesel/biodiesel utilizada deverá obedecer aos limites estabelecidos para ponto de
entupimento de filtro a frio constantes da especificação vigente da ANP de óleo diesel automotivo.
(8)
Os métodos referenciados demandam validação para as oleaginosas nacionais e rota de produção
etílica.
(9)
Não aplicáveis para as análises mono-, di-, triglicerídeos, glicerina livre e glicerina total de palmiste e
coco. No caso de biodiesel oriundo de mamona deverão ser utilizados, enquanto não padronizada
norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT para esta determinação, os métodos: do
Centro de Pesquisas da Petrobrás – CENPES constantes do ANEXO B para glicerina livre e total,
mono e diglicerídeos, triglicerídeos.
Já a resolução ANP nº 15, de 17.7.2006, estabelece as especificações
apresentadas na Tabela 6, de óleo diesel e mistura óleo diesel/biodiesel – B2 de uso
rodoviário, para comercialização em todo o território nacional (BRASIL, 2006).
43
Tabela 6 – Especificação de óleo diesel e mistura óleo diesel/biodiesel – B2 de uso rodoviário
Limites Métodos
Tipos
Características (1) Unidades
Metropolitano Interior
ABNT ASTM
APARÊNCIA
Aspecto Límpido isento de impurezas Visual (2)
Cor - Vermelho Visual (2)
Cor ASTM, máximo 3,0 3,0 (3) NBR 14483 D 1500
COMPOSIÇÃO
Teor de Biodiesel, (4) % vol. 2,0 2,0 Espectrometria de Infra-vermelho
Enxofre Total, máximo mg.kg
-1
500 2.000 NBR14875
NBR14533
D 1552
D 2622
D 4294
D 5453
VOLATILIDADE
Destilação
10 % vol., recuperados Anotar
50 % vol., recuperados, máximo 245,0 a 310,0
85 % vol., recuperados, máximo 360,0 370,0
90 % vol., recuperados
ºC
Anotar
NBR 9619 D 86
Massa específica a 20ºC kg.m
3 -1
820 a 865 820 a 880 NBR 7148,
NBR 14065
D 1298
D 4052
Ponto de fulgor, mínimo ºC 38,0 NBR 7974
NBR 14598
D 56
D 93
D 3828
FLUIDEZ
Viscosidade a 40ºC, máximo (mm
2
.s
-1
) cSt 2,0 a 5,0 NBR 10441 D 445
Ponto de entupimento de filtro a frio ºC (5) NBR 14747 D 6371
COMBUSTÃO
Número de Cetano, mínimo (6) - 42 - D 613
Resíduo de carbono Ramsbottom
no resíduo dos 10 % finais da
destilação, máximo
% massa 0,25 NBR 14318 D 524
Cinzas, máximo % massa 0,010 NBR 9842 D 482
CORROSÃO
Corrosividade ao cobre, 3h a 50ºC,
máximo
- 1 NBR 14359 D 130
CONTAMINANTES
Água e Sedimentos, máximo % volume 0,05 NBR 14647 D 1796
LUBRICIDADE
Lubricidade, máximo (7) mícron 460 - D 6079
Fonte: Brasil (2006)
Notas:
(1)
Poderão ser incluídas nesta especificação outras características, com seus respectivos limites, para
óleo diesel obtido de processo distinto de refino e processamento de gás natural ou a partir de matéria
prima que não o petróleo.
(2)
A visualização será realizada em proveta de vidro de 1L.
44
(3)
Limite requerido antes da adição do corante. O corante vermelho, segundo especificação constante da
Tabela III deste Regulamento Técnico, deverá ser adicionado no teor de 20 mg/L pelas Refinarias,
Centrais de Matérias Primas Petroquímicas e Importadores.
(4)
Adição não obrigatória. Com o objetivo de formar base de dados, os agentes autorizados que
procederem a mistura óleo diesel/biodiesel – B2 e dispuserem de espectrômetro de infravermelho
deverão fazer a análise e anotar o resultado.
(5)
Limites conforme Tabela II.
(6)
Alternativamente ao ensaio de Número de Cetano fica permitida a determinação do Índice de Cetano
calculado pelo método NBR 14759 (ASTM D 4737), cuja especificação fica estabelecida no valor
mínimo de 45. Em caso de desacordo de resultados prevalecerá o valor do Número de Cetano.
(7)
Até 01.04.2007, data em que deverão estar sanadas as atuais limitações laboratoriais dos Produtores,
apenas os óleos diesel que apresentarem teores de enxofre inferiores a 250 mg/kg necessitarão ter
suas lubricidades determinadas, e informadas à ANP, sem, contudo, comprometer a comercialização
dos produtos.
Dadas as especificações, cabe ressaltar as seguintes características,
necessárias à compreensão deste trabalho:
Número de cetano
O número de cetano é um número adimensional que atribui qualidade de ignição
ao combustível do ciclo diesel. Seus valores podem estar compreendidos entre 15 e
100, este último como sendo correspondente à ignição do hexadecano (C
16
H
34
),
popularmente. Normalmente o número médio de cetano para o óleo diesel de origem
mineral é de 40 e para o biodiesel, 60, o que lhe confere maior qualidade de ignição
(KNOTHE, 2005).
Poder calorífico
Segundo o Bosch Automotive Handbook, o poder calorífico é o índice de energia
contida nos combustíveis. Os autores ressaltam que combustíveis oxigenados tais
como álcool, éter ou ainda ésteres de ácidos graxos possuem poderes caloríficos
menores que aqueles encontrados em hidrocarbonetos puros, devido ao oxigênio
contido nestes combustíveis não auxiliar na combustão. A potência obtida com
combustíveis oxigenados só pode ser igualada àquela com combustíveis livres de
oxigênio às custas de maior consumo de combustível (BOSCH, 2004). As misturas B20
podem apresentar até 1,73% de queda em relação ao diesel comum, enquanto que no
biodiesel puro (B-100) este valor pode decair em até 8,65% (NBB, 2006).
45
Viscosidade
A viscosidade do combustível é ponto determinante no comportamento do motor.
Uma baixa viscosidade pode acarretar problemas de perdas por vazamentos na bomba
injetora resultando em perda de desempenho. Ao contrário, caso a viscosidade seja
alta, pode haver aumentos nos picos de pressão de injeção, e consequentemente
alteração no padrão dos jatos de combustível dentro do motor. A viscosidade é a
medida da resistência interna ao escoamento de um líquido. Em relação ao óleo diesel
mineral, o biodiesel pode apresentar níveis de viscosidade maiores, o que necessitaria
alteração na regulagem dos sistemas de alimentação do motor (BOSCH, 2004).
Ponto de névoa
Trata-se da temperatura, expressa em número inteiro, na qual se inicia a
separação das parafinas, o que pode ser observado pelo aparecimento de “névoa” ou
turbidez no líquido durante resfriamento. O óleo diesel possui ponto de névoa de
aproximadamente 1°C enquanto que o biodiesel apresenta valores entre -6 e 8°C
(BOSCH, 2004).
Estabilidade
A estabilidade do biodiesel está ligada à oxidação quando exposto ao ar. Os
fatores que influenciam na oxidação são a presença de ar, luz, traços de metais e
temperatura elevada. Em ensaios de estocagem de 2 anos, observou-se aumento de
viscosidade e redução no poder calorífico. Além da degradação oxidativa, o biodiesel
também é potencialmente sujeito à formação de compostos poliméricos insolúveis e à
degradação hidrolítica causada pela água (PRANKL, 2005).
Enxofre
É muito importante ressaltar este fator, que apesar de não ser uma propriedade
dos combustíveis, está intimamente ligado às emissões veiculares. O enxofre é
resultado da má qualidade do petróleo, e dos componentes adicionados na refinaria
durante o processo de craqueamento. A quantidade de enxofre pode ser reduzida com
tratamentos específicos com hidrogênio durante a fase de produção. No Brasil, o
46
enxofre nos combustíveis tem sido preocupação constante do IBAMA, e a Petrobrás
alega dificuldades técnicas para atender aos limites estabelecidos. Por ser de origem
vegetal, o biodiesel não contém enxofre, e se adicionado ao óleo diesel mineral reduz,
por conseguinte, a percentagem de enxofre na mistura. Isto acarretará em menor
emissão de poluentes, principalmente, particulados e SO
2
, possibilitando a utilização de
filtros de particulados e catalisadores (BOSCH, 2004).
Massa específica
Há uma correspondência constante entre o poder calorífico dos combustíveis e
sua densidade. Densidades maiores apresentam poderes caloríficos maiores.
Assumindo-se ajustes constantes da bomba injetora de combustível (e portanto, volume
constante de injeção), o uso de combustíveis com densidades diferentes será
acompanhado por variações na mistura e flutuações no poder calorífico. Alta densidade
provovca aumento de material particulado enquanto densidades menores podem
causar perda de desempenho (BOSCH, 2004).
Ponto de fulgor
O ponto de fulgor é a temperatura na qual o combustível emite uma quantidade
de vapor suficiente para permitir uma ignição por meio de uma centelha neste vapor
sobre o combustível que está evaporando (PRANKL, 1999).
Lubricidade
Todo o equipamento relacionado à injeção de diesel depende diretamente da
lubricidade do combustível. As propriedades de lubrificação do diesel são importantes
principalmente para bombas rotativas. Neste tipo de bomba, as peças móveis são
lubrificadas pelo próprio combustível e não pelo óleo do motor. Outros sistemas de
injeção – que incluem injetores, bombas e bombas em linha, são parcialmente
lubrificadas pelo óleo diesel. A lubricidade do combustível é uma indicação da
quantidade de desgaste que ocorre entre duas partes metálicas cobertas pelo
combustível em contato uma com a outra. Combustíveis com baixa lubricidade podem
47
causar desgaste prematuro das peças relacionadas ao sistema de injeção de
combustível (PRANKL, 1999).
Cinzas sulfatadas
O conteúdo de cinzas sulfatadas de um combustível inclui todos os materiais não
combustíveis presentes. As cinzas são determinadas pela queima completa de uma
amostra de óleo e consistem de todos os compostos metálicos existentes no óleo -
aditivos e desgaste tratados com ácido sulfúrico e convertidos à sulfatos, expressos em
percentagem (PRANKL, 1999).
Índice de acidez
O número de acidez total, permite a avaliação da presença de contaminantes
ácidos no óleo. A necessidade de se distinguir entre ácidos orgânicos e inorgânicos
exigiu novos métodos para a caracterização do biodiesel (PRANKL, 1999).
Índice de iodo
A utilização de ésteres etílicos ou metílicos em motores diesel pode levar à
diluição do óleo lubrificante do motor pelo combustível. O índice de iodo está
diretamente vinculado ao grau de insaturação do óleo, ou seja, à presença de cadeias
duplas, em óleos vegetais e gorduras. Uma quantidade grande de ácidos insaturados
nos ésteres (expressados por um alto índice de iodo) aumenta o perigo de
polimerização do óleo lubrificante do motor (PRANKL, 1999).
Dantas (2006) testou e caracterizou biodiesel de óleo de algodão, utilizando as
rotas metílica e etílica e concluiu que o biodiesel, tanto nas rotas metílica, quanto etílica,
apresentou características combustíveis compatíveis com a Resolução 42 da Agência
Nacional de Petróleo, Gás e Biocombustíveis – ANP. As misturas de biodiesel
apresentaram uma diminuição no teor de enxofre e do aumento do índice de cetano,
conforme o aumento na percentagem de biodiesel na mistura.
48
2.7 Óleo vegetal bruto não é biodiesel
Óleo vegetal bruto não pode ser cosiderado biodiesel. O artigo técnico
Abastecimento com óleo vegetal bruto... (2006) apresentou resultados de testes feitos
por Correa e Maziero, com trator em dinamômetro, em funcionamento com óleo de
girassol puro. O objetivo inicial do teste era rodar 200 horas para avaliação de
durabilidade, mas o ensaio teve que ser interrompido com cerca de 60 horas, pois a
temperatura do óleo do cárter era de 120°C e podia se ouvir batidas no motor. Já no
início do ensaio, após poucas horas de uso, havia queda de 7,8 % na potência e
aumento de 15,5 % no consumo de combustível. O motor foi então encaminhado ao
fabricante, que constatou acúmulo de carvão no bico injetor e na cabeça do êmbolo,
obstrução do pescador de óleo do cárter, desgaste prematuro do retentor e formação de
depósito na bomba injetora. Este ensaio demonstrou que o óleo vegetal deve ser
preparado adequadamente para ser utilizado no motor. A Figura 5 apresenta duas
peças submetidas a utilização de óleo vegetal bruto por 200 horas, em um trator Valtra.
Os depósitos de material sólido podem ser observados no mancal (6a) e bico injetor
(6b).
Figura 5
– Peças de um motor submetido à utilização de óleo vegetal bruto. A – mancal do virabrequim.
B – bico injetor
Fonte: Valtra (2005)
A B
49
2.8 Alguns resultados de ensaios
Segundo o artigo Biocombustível exige pesquisa... (2005), vários estudos na
Universidade de Campinas – Unicamp e USP de Jaboticabal e Ribeirão Preto mostram
que o biodiesel pode ser utilizado em motores sem prejuízo para o desempenho,
apenas com aumento das emissões de óxidos de nitrogênio.
Lopes (2006) apresentou resultados de avaliação de desempenho de um trator
com 14 tipos de biodiesel, sendo eles os originados de gorduras residuais, amendoim,
girassol e soja. Foram abordados muitos aspectos, mas com relação ao desempenho,
concluiu-se que a proporção e o tipo de biodiesel não comprometeram o desempenho
do trator. Verificou-se também que, quanto a rotação do motor (em trabalho de campo),
considerando-se todos os tipos de biodiesel, a variação média foi de 72 rpm (3,8 %),
sendo a menor variação de 2,1 % e a maior de 5,5 %. Como as variações foram mais
evidentes em misturas de maior proporção de biodiesel, o autor atribuiu a queda de
rotação à influência do menor poder calorífico do biodiesel. No entanto, não houve
queda de desempenho do trator para nenhum dos combustíveis utilizados. Os valores
de opacidade foram reduzidos com a adição de biodiesel em até 49 % para B100.
Lopes (2005) mediu o consumo específico de um trator em condições de campo
comparando biodiesel destilado e filtrado, não encontrando influência destes
combustíveis em consumo específico. No mesmo ensaio, o autor concluiu que com B50
o consumo aumentou 7 % e com B100 18 % em relação ao diesel comum.
Tolmasquim (2003), mostrou que o biodiesel, além de ser um combustível
renovável e biodegradável, o seu uso proporciona reduções de emissões de enxofre, de
anidro carbônico, hidrocarbonetos não queimados e de material particulado.
Crnkovic et al. (2005) concluíram por meio de análise termogravimétrica que, ao
se utilizar biodiesel e mistura B10 para manter a mesma característica estequiométrica
do diesel, quando na utilização de biodiesel, deve-se empregar pressão de injeção mais
alta para garantir que o combustível seja altamente vaporizado, proporcionando melhor
aproveitamento, levando a menor geração de emissões.
Rabelo (2001) testou um motor diesel marca Lombardini, monocilíndrico,
utilizando diferentes misturas de óleo vegetal, biodiesel e álcool etílico hidratado – AEH
e álcool etílico anidro – AEA. As seguintes misturas foram testadas:
50
Diesel metropolitano
B20 + Diesel (20 % biodiesel de óleo reutilizado de fritura e 80 % diesel metropolitano)
B50 + Diesel (50 % biodiesel de óleo reutilizado de fritura e 50 % diesel metropolitano)
B90 + AEH (90 % biodiesel de óleo reutilizado de fritura e 10 % álcool etílico hidratado)
B80 + AEH (80 % biodiesel de óleo reutilizado de fritura e 20 % álcool etílico hidratado)
B80 + AEA (80 % biodiesel de óleo reutilizado de fritura e 20 % álcool etílico anidro)
B100 (100% biodiesel de óleo reutilizado de fritura)
Os resultados mostraram que as misturas de biodiesel ora apresentavam maior
potência, maior torque e praticamente mesmo consumo de combustível que o diesel
metropolitano, principalmente para valores acima de 1900 rpm, ora apresentavam
desempenho menor (a 1400 rpm). O autor ressalta duas observações e sugere
trabalhos posteriores. A primeira diz respeito ao fato da mistura B50 + Diesel apresentar
melhor desempenho do que o B100. A segunda refere-se à queda absoluta de torque e
potência, que se verifica quando se adiciona etanol ao B100. No caso do combustível
ensaiado B90 + AEH, foi possível observar maior potência, relativamente ao diesel,
para valores abaixo de 2.000 rpm.
Peterson et al. (1995) notaram um acréscimo de 7 % no consumo específico com
o biodiesel em comparação ao D2, enquanto que o B100 apresentou um acréscimo de
5 % no consumo específico para rotações entre 2.000 e 2.400 rpm. O B50 + Diesel,
embora tenha fornecido a maior potência, apresentou um consumo específico
praticamente igual ao diesel para rotações entre 2.000 a 2.400 rpm.
Korus e Jaiduk (1985) compararam três tipos de biodiesel misturados a 50 %
com o diesel comercial, biodiesel de canola de inverno, biodiesel de girassol com 74 %
de ácido oleico e biodiesel de girassol com 84 % de ácido linoleico. Não detectaram
uma diferença significativa na potência desenvolvida. O consumo específico de
combustível foi de até 8 % a mais para os combustíveis alternativos.
Ajav et al. (1999) obtiveram um acréscimo de 9 % de consumo específico do
combustível com 20 % de álcool etílico hidratado para rotações mais elevadas.
McCormic et al. (2005) testaram misturas de biodiesel de diferentes origens em
dois motores diesel. Biodiesel produzido de óleo de soja, óleo de canola, gordura
animal e sebo foram testados em dois motores diesel. Os diversos tipos de biodiesel
51
foram testados puros ou a 20 % em volume com óleo diesel de petróleo. Os motores
foram um Cummins ISB 2002 e um DDC série 60 2003. Ambos atendiam aos limites de
emissões para 2004 dos Estados Unidos. Os testes foram executados conforme
metodologia do EPA. Todos os tipos de biodiesel apresentaram redução do material
particulado, em média, de 25 % e aumento do NO
x
em 3 %. O aditivo para aumento de
número de cetano 2-etil hexil nitrato não apresentou efeito nas emissões de No
x
para o
B20.
Morris et al. (2003) modelaram a queima do biodiesel e, analisando os dados
resultantes, determinaram que o efeito médio que o biodiesel (B100) e uma mistura de
20 % / 80 % biodiesel / diesel (B20) teria nas emissões de veículos a diesel. A Tabela 7
resume as alterações estimadas pelo modelo em percentagem de massa versus as
emissões produzidas por um motor a diesel, utilizado na modelagem de qualidade de
ar. Na análise dos resultados concluiram que os materiais particulados do B100 e B20
tiveram respectivamente 20 % e 5 % menor toxidez do que aquelas do diesel comum.
Tabela 7 – Alterações médias em emissões devido ao uso do biodiesel em relação ao combustível
comum
Alterações comparando-se ao diesel comum (%)
Misturas
NO
x
MP CO VOC SO
2
B20 +2,4 -8,9 -13,1 -17,9 -20
B100 +13,2 -55,3 -42,7 -63,2 -100
Fonte: Morris et al. (2003)
Nota: VOC – Componentes orgânicos voláteis
Foi executado na Universidade de Idaho um ensaio de durabilidade de motores
Yanmar 15 kW, com óleo de soja reutilizado de fritura (B100 etílico de soja). Cada
motor foi operado por 200 horas utilizando-se B100, B80, B20 e diesel padrão. Os
motores foram caracterizados antes e depois das 200 horas, durante as quais
trabalharam a 100 % da carga. A Tabela 8 apresenta os resultados de deterioração
para torque (Nm) em percentagem, bem como o consumo total do motor, em litros para
as 200 horas. O maior consumo de combustível foi atribuído ao menor poder calorífico
52
do biodiesel, enquanto que o aumento do torque não foi entendido como significativo, já
que o torque permaneceu constante durante as 200 horas (ESTADOS UNIDOS, 1996).
Tabela 8 – Resultados de testes de durabilidade de motores com misturas de biodiesel
Combustível utilizado
B100 soja B80 B20 Diesel
Consumo (l) 747 651 681 630
Degradação do Torque (%) 2,0 0,7 1,0 3,0
Fonte: (Estados Unidos, 1996)
Estudos do Western Transportation Institute no estado de Montana, EUA,
indicaram que a perda de potência encontrada quando se utiliza biodiesel pode ser
influenciada por diversos fatores, tal como a tipo de motor, o fabricante / marca do
motor, manutenção do veículo de uma forma geral, tipo do diesel utilizado como base e
as condições dos filtros. Afirmam que os usuários de B20 podem ou não sentir esta
perda de potência ao dirigir, enquanto que usuários de B100 podem com certeza sentir
esta perda. Ziejewski et al. (1984), Niehaus et al. (1986), Schumacher et al. (1992),
Reece e Peterson (1993), e Marshall (1993) observaram perdas de potência de 1 a 7 %
em seus ensaios (MONTANA, 2004).
Com poucas modificações, pode-se compensar a perda de potência em um
motor funcionando com biodiesel. Feldman e Peterson (1992), durante um teste de 200
horas EMA, em um motor de 3 cilindros de injeção direta, observaram aumento de
potência ao se avançar 2 graus no tempo de injeção.
Duran et al. (2005) estudaram os efeitos da queima do biodiesel na produção de
material particulado por meio de modelos matemáticos e redes neurais. Para a
comparação, foram utilizados diesel comum, dois biocombustíveis de diferentes origens
e diversas misturas de biodiesel. O motor simulado foi um diesel de injeção direta e o
ciclo utilizado foi o 5 pontos europeu. Analisando a massa de dados gerada pelo
modelo, concluíram, entre diversos pontos, que à medida em que o modelo foi
alimentado com variáveis significando maiores taxas de biocombustíveis, houve
melhora nas emissões de particulados insolúveis.
53
Schumacher (1995) testou motores Navistar com misturas B20 e encontrou
alterações de potência variando de 13 % de ganho a 3 % de perda. A maioria dos
motores apresentou perda de potência se comparados com diesel comum.
Senatore e Cardone (2005) avaliaram um motor diesel queimando óleo diesel,
biodiesel de colza e de óleo reaproveitado de frituras. Segundo os autores, o torque
para os 3 combustíveis foi praticamente coincidente a 2000 rpm e 3000 rpm. No
entanto, os dois biocombustíveis apresentaram uma pequena queda em relação ao
diesel comum. Com relação ao consumo específico de combustível, uma piora pôde ser
observada na Figura 6, quando se utilizou qualquer um dos biocombustíveis testados
em toda faixa de operação. Explicam que esta queda de desempenho e aumento de
consumo podem ser atribuídas ao menor poder calorífico dos biocombustíveis, pois, a
despeito de suas origens diferentes, estes possuem características físico-químicas
similares.
Figura 6 – Consumo específico de combustível (BSFC)em função da relação ar-combustível (λ) para a
condição de 2000 rpm
Fonte: Senatore e Cardone (2005)
54
Figura 7 – Concentração de No
x
em função da relação ar- combustível para a condição de 2000 rpm
Fonte: Senatore e Cardone (2005)
Para a mesma condição de 2000 rpm o NO
x
mostrou-se maior para os dois
combustíveis derivados de óleo vegetal, fato explicado pelos autores como decorrente
de características de viscosidade e densidade dos biocombustíveis, o que altera o
tempo de injeção (Figura 7).
Xiaoming et al. (2005) testaram diversas misturas de biodiesel simultaneamente
em 3 motores. As misturas foram B100, B50, B20, diesel e diesel com baixo teor de
enxofre. O objetivo foi entender desempenho e emissões dos motores testados. Os
resultados indicaram que HC, CO, particulados e fumaça foram melhores com misturas
de biodiesel. No entanto, houve uma sensível piora nas emissões de NO
x
, além de uma
pequena queda de potência com as misturas. As seguintes conclusões relacionadas a
desempenho e emissões foram apresentadas:
- Quando abastecido com B20 e B50, o consumo de combustível aumentou e a
potência diminuiu, aproximadamente em 8 % e 3 %, respectivamente.
55
- Emissões de CO caíram 11 % para B50 e 8 % para B20. Para particulados a
queda foi de 12 % com B50 e 13 % com B20. NO
x
teve comportamento inverso,
aumentando 27,4 % com B50 e 6,8 % com B20. As emissões de HC não apresentaram
tendência, sendo menores 29,4 % com B50 e maiores em 7,1 % com B20.
- Níveis de fumaça foram reduzidos em 35 a 65 %.
Verhaeven et al. (2005) apresentam ensaios de diversos veículos em condições
reais de tráfego, sendo veículos de passageiros e caminhões de coleta de lixo. Dois
tipos de biodiesel foram utilizados: RME e used vegetable oil methyl ester - UVOME.
Além da utilização diária dos veículos, medições foram executadas com equipamentos
embarcados enquando os veículos trafegavam em situações normais de tráfego. A
maioria dos testes foram executados com B100, mas com UVOME, várias misturas
foram utilizadas, variando de B20 a B100. A Tabela 9 apresenta uma visão geral
qualitativa dos resultados dos testes:
Tabela 9 – Visão geral qualitativa dos resultados de testes de VERHAEVEN et al. (2005)
Veículos de passageiros
Caminhão de coleta de
lixo
VW Golf III CL 1.9 D DAF 2300 FAG
Combustíveis
UVOME
20 - 30
UVOME 100
UVOME
20 - 30
UVOME
100
Consumo de combustível + - 0 0
Consumo de energia + + + +
Emissão de CO ++ ++ ++ +++
Emissão de NO
x
0 -- 0 0
Emissão de HC +++ ++ - +++
Emissão de CO
2
+ 0 + +
Particulados ++ + Na Na
Opacidade Na Na 0 ++++
Potência 0 - 0 0
Nota: 0 efeito neutro; + efeito positivo (1 + para cada 10 % de melhora);- efeito negativo (1 – para cada
10 % de deterioração); Na não aplicável.
Os resultados apontaram, especialmente, para os veículos de passageiros, que
uma mistura de 20 a 30 % de biodiesel forneceu excelentes resultados em emissões e
consumo de energia. Os autores informam que é preferível utilizar estas misturas do
56
que biodiesel puro, já que o biodiesel puro não aumentou consistentemente as
vantagens em emissões, embora tenha apresentado decaimento considerável em
consumo. Além do mais, as misturas B20 a B30 não apresentaram as desvantagens em
perda de potência, emissões de NO
x
e consumo de combustível que o B100
apresentou. Alguns efeitos, no entanto, pareceram depender da tecnologia do motor
utilizado. Para os motores pesados ficou clara a maior vantagem de se utilizar o
biodiesel puro. As seguintes vantagens de misturas “pequenas” como B20 foram ainda
consideradas:
Comparadas com B100:
− não houve necessidade de ajustes no motor,
− não apresentaram efeitos negativos em consumo de combustível e potência
− uma fatia maior de mercado pode ser alcançada, abrangendo um número
maior de veículos beneficiados,
− o potencial para redução de emissões no mercado total de combustíveis é
maior,
− o efeito no preço final do combustível é reduzido.
Comparadas com óleo diesel:
− há melhor lubrificação do sistema de injeção de combustível, resultando em
desgaste menor,
− efeito positivo em emissões de poluentes,
− aumento da eficiência energética,
− melhora da biodegradabilidade do combustível.
Trapel (2005), procurou caracterizar o funcionamento de um motor diesel com
diferentes emulsões de biocombustíveis, sendo elas biodiesel, misturas de biodiesel /
diesel, e uma combinação das duas com água. Estas misturas foram injetadas
diretamente na câmara de combustão do motor em teste, e diversos parâmetros
operacionais foram alterados, a fim de se estudar sua respectiva influência nas
emissões de poluentes. Os resultados mostraram que a combustão de biodiesel,
contribuiu para uma redução significativa de CO, HC, e material particulado, se
57
comparadas ao diesel comum. O aumento de emissões de NO
x
pôde ser anulado por
meio da adição de emulsões com 10 % de água.
Payri et al. (2005) em seu trabalho com o ECOBUS, afirmam que os resultados
obtidos com biodiesel demonstraram que a utilização deste combustível pode reduzir de
uma maneira importante a quantidade total de poluentes emitidos pelo transporte na
cidade de Valência - Espanha, e estes resultados podem ser extrapolados para outras
frotas de ônibus similares rodando em condições similares na Europa. Eles ressaltam
que o aumento de alguns contaminantes, tal como o NO
x
dependem muito do tipo do
motor e das condições de operação. Adicionalmente, uma redução de impacto
ambiental muito importante pode ser obtida por meio da reutilização do óleo usado de
fritura. Como aspecto negativo, notou-se um aumento de 2,5 % em consumo de
combustível. Consolidando todos estes aspectos, os autores elaboraram a Tabela 10,
que reflete a quantidade estimada acumulada anual de emissões a serem reduzidas por
meio da utilização de mistura B30 na frota da cidade.
Tabela 10 – Variação da quantidade total de contaminantes estimada pela frota de ônibus de transporte
urbano na cidade de Valência por ano
Poluentes CO CO
2
NO
x
THC
Material
Particulado
Redução anual
23983 kg 2540 T 954 kg 1168 kg 1528 Kg
Fonte: Payri et al. (2005)
Nota: THC – Hidrocarbonetos totais
Clark e Lyons (1999) compararam emissões produzidas por veículos funcionando
com óleo diesel comum e uma mistura de 35 % de biodiesel de soja em diesel comum
(B53). Para efetuar esta comparação foram utilizados 8 tratores. Emissões de CO, HC e
material particulado apresentaram-se menores quando utilizando B35 nos tratores
Detroit Diesel Série 60 350 hp (261 kW) e 1989 Cummins 855 (14 L) 315 hp (235 kW),
mas ao medir os resultados nos tratores equipados com os motores 1989 Mack E-6 350
hp (261 kW), apenas o CO apresentou-se menor. As emissões de NO
x
apresentaram-
se maiores para todos os tipos de motores / tratores com B35.
58
Biodiesel também foi utilizado por Tsolakis e Megaritis (2004) em um protótipo
para reforma de gás de escapamento por meio de injeção de biodiesel a fim de gerar
hidrogênio para redução de NO
x
. A utilização de biodiesel nesta operação apresentou-
se mais eficiente do que o diesel de ultra-baixo enxofre.
Peterson et al. (2000) estudaram a influência da composição do biodiesel,
principalmente quanto ao número de iodo, nas emissões de um motor diesel
turboalimentado. Ao se aumentar o número de iodo, houve influência nas emissões de
NO
x
, tanto para testes a frio quanto a quente. As alterações do número de iodo não
influenciaram as emissões de HC, CO, CO
2
ou de particulados.
Al-Widyan et al. (2001) investigaram o potencial dos ésteres etílicos de óleos
vegetais na substituição de óleo diesel fóssil. Foram testadas diversas misturas de
biodiesel / diesel e biodiesel puro (B100). Testes de rotação variável foram executados
em um motor monocilíndrico acoplado a um dinamômetro. Mediu-se desempenho e
emissões de gases. Os resultados indicaram que as misturas queimaram com maior
eficiência com menos consumo específico de combustível e portanto, resultaram em
maior eficiência térmica. Além disso, as misturas produziram menor CO e HC do que o
diesel puro. O biodiesel B100 e o B75 apresentaram o melhor desempenho, enquanto
que a mistura B50 produziu os menores níveis de emissões.
Monyem et al. (2001) avaliaram os tempos de injeção e combustão de um motor
John Deere comparando dois tipos de combustível: B20, e B20 com oxidação
acelerada. O motor foi operado em rotação constante de 1400 rpm
enquanto se variava
tempos de injeção. Concluíram que: O biodiesel, quando oxidado, apresentou emissões
menores de HC e CO. Retardando-se o tempo de injeção houve melhora de 50 % em
CO e 34 % em HC ao se comparar as mesmas emissões para o diesel. As reduções
para NO
x
e material particulado também foram significativas.
Muñoz et al. (2004) apresentaram resultados de ensaios de motores funcionando
com biodiesel de óleo de girassol. Primeiramente os ensaios foram executados sem
nenhuma alteração nas especificações do fabricante do motor, e então, o tempo de
injeção foi atrasado em 3º. Os resultados apresentaram quedas inconsistentes de
emissões. Por exemplo, HC foi menor apenas em algumas condições de operação do
motor, principalmente em rotações menores. As concentrações de No
x
apresentaram-se
59
sempre maiores em quaisquer condições de operação quando o motor funcionava com
biodiesel. As emissões de CO foram menores para biodiesel, com exceção de alguns
pontos de alta carga. Ao se atrasar o tempo de injeção em 3°, obteve-se maior HC e
CO para os dois combustíveis e menor NO
x
.
Schumacher et al. (2001a) estudaram um motor Cummins L10E aplicando
diversas misturas de biodiesel de soja, incluindo nafta em sua composição. Os
objetivos foram: entender alterações nas emissões regulamentadas, determinar
alterações de desempenho e, adicionalmente, aplicar duas estratégias de redução de
NO
x
atrasando-se o tempo de injeção e adicionando-se nafta. Os resutados mostraram
consistência com outros ensaios encontrados na bibliografia, pois à medida em que o
conteúdo de biodiesel no diesel aumentava, o motor apresentava menores níveis de
HC, CO e PM. Adicionando-se nafta, o NO
x
manteve-se estável e foi até menor em
algumas condições. Os autores apresentaram as seguintes conclusões: Houve redução
de CO, HC, PM e aumento de NO
x
à medida em que aumentou-se a quantidade em
volume de biodiesel; quando abastecido com B20 ou B30, o motor não apresentou
desempenho estatísticamente diferente daquele obtido com diesel comum; o NO
x
pôde
ser reduzido com atraso da injeção, ou com adição de nafta, funcionando com B20.
Schumacher et al. (2001b) analisaram e compararam emissões entre dois
motores da série 60 DDC que funcionaram com misturas de biodiesel e diesel. Entre
diversos objetivos ressaltou-se o estudo das emissões regulamentadas e das
características de desempenho. Os resultados apresentados mostraram que, conforme
a concentração de biodiesel aumentou, houve também aumento de NO
x
e reduções de
THC, CO, e PM. O THC apresentou queda com B35 e com biodiesel puro. Apesar da
potência ter se apresentado consistente com baixos niveis de biodiesel (B35 ou menor)
o consumo específico aumentou. Com B20 o consumo aumentou em 1,3 %. B35
provocou aumento de 2,3 %, B65 7,1 % e B100 12,7 %.
Yuan et al. (2005), utilizaram um programa de simulação de motores denominado
KIVA-3V, para caracterizar ignição, formação de “spray” e combustão de biodiesel de
óleo de soja e gordura animal em um motor diesel de injeção direta. Foi previsto, no
modelo, que os dois biocombustíveis teriam tempos mais curtos de ignição e
temperaturas mais altas de combustão. A análise da formação do “spray” indicou que o
60
biodiesel de soja apresentou melhor penetração na câmara de combustão do que
aquela do diesel, mas o biodiesel de gordura animal apresentou penetração pior.
Ambos os biocombustíveis apresentaram zonas de maior temperatura nos cilindros, o
que pode explicar o aumento de NO
x
tipicamente encontrado nestes combustíveis /
ensaios.
Canakci e Van Gerpen (2003) estudaram o desempenho e emissões de um
motor operando com biodiesel de gordura animal, biodiesel de soja e óleo diesel
comum e confirmaram os resultados obtidos nos modelos aplicados. Entre as
conclusões, pode-se citar: Ambos os tipos de biodiesel forneceram praticamente as
mesmas eficiências térmicas do que o diesel comum. No entanto, o consumo específico
foi maior em 13,5 % para biodiesel de soja e 14,2 % para o biodiesel de gordura
animal. O maior consumo de combustível pôde ser atribuído ao seu menor poder
calorífico (12 % menor que óleo diesel); o motor ao funcionar com biocombustível
(ambos os tipos) apresentou diferenças estatisticamente significativas em relação ao
CO, HC e fumaça, se comparadas ao óleo diesel. Não houve diferença significativa
entre os dois tipos de biodiesel.
- O NO
x
apresentou-se maior em 13,1 % para biodiesel de soja e 11,6 % para biodiesl e
de gordura animal.
Crookes (2006) simulou as emissões e desempenho de um motor diesel ao
funcionar com biodiesel e as comparou com resultados também simulados para óleo
diesel. Evidenciou-se que o biodiesel derivado de óleo vegetal apresentou maior
consumo específico de combustível, apesar de o NO
x
ou fumaça não terem sido
maiores.
Usta (2005) ensaiou um motor com biodiesel de sementes de tabaco.
Evidenciou-se que as sementes são normalmente descartadas por não serem produto
próprio para consumo. Por conterem quantidades significativas de óleo, o autor
elaborou biodiesel metílico delas, e testou em um motor diesel de injeção indireta turbo
alimentado. Os resultados mostraram que a adição de éster metílico destas sementes
reduziram emissões de SO
2
e de CO, enquanto causaram leve aumento de NO
x
. O
desempenho teve sensível aumento com a adição de biodiesel. Concluiu-se que o
61
biodiesel de sementes de tabaco pode ser utilizado em motores diesel sem
modificações ou pré-aquecimento da mistura.
Dorado et al. (2003) estudaram as emissões de um motor diesel de injeção direta
Perkins em funcionamento com biodiesel de óleo de oliva reaproveitado. Os resultados
mostraram que o uso do biodiesel causou redução das emissões de CO em até 58,9 %,
CO
2
até 8,6 % (com exceção de apenas um caso de aumento de 7,4 %), NO até 37,5
% e SO
2
até 57,7 %, e aumento das emisões de NO
2
em até 81 %. O biodiesel também
apresentou um pequeno aumento de consumo específico de combustível menor que
8,5 %, o que, segundo os autores, pode ser tolerado considerando-se os benefícios
ambientais. Ressaltaram, ainda, que a alternativa proposta poderia diminur
significativamente o enorme descarte de óleo usado de fritura, diminuindo também a
dependência de fontes fósseis de combustível.
Até mesmo em utilizações não automotivas o biodiesel já foi avaliado, sempre
buscando redução de emissões de gases poluentes. Lee et al. (2004) testaram um
aquecedor de água residencial do tipo boiler queimando B20. O diesel base foi o não
automotivo (diesel de aquecimento). O equipamento queimou satisfatoriamente o
combustível sem perda de desempenho, e apresentando emissões reduzidas.
Comparando-se com as emissões do diesel comum, o SO
2
foi menor em 19,7 ± 2,5 %,
o NO
x
foi similar, o material particulado foi em média 15,7 ± 7,5 % mais baixo. O mais
interessante é que os resultados também indicaram reduções do particulado PM 2,5,
que está associado a diversos problemas de saúde.
Nabi et al. (2005) testaram um motor diesel de injeção direta com biodiesel
produzido a partir de sementes de Neem. Comparadas com as emissões normais do
mesmo motor com óleo diesel as emissões foram menores para CO e fumaça,
enquanto que o NO
X
foi maior. No entanto, os autores afirmam que, facilmente, com
utilização de recirculação de gases de escapamento – EGR o NO
x
pode ser reduzido.
63
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Material
3.1.1 Caracterização do Laboratório de Ensaio de Motores
Os ensaios foram realizados nos laboratórios de motores da Delphi Automotive
Systems em Piracicaba, SP.
Mialhe (1996) compilou uma série de equipamentos para análise de motores a
combustão, dentre eles medidores de torque, velocidade angular, consumo de
combustível, temperaturas, pressões e parâmetros psicrométricos. Os equipamentos
abaixo relacionados são versões automatizadas e ou aprimoradas dos equipamentos
descritos pelo autor, e podem ser agrupados da seguinte forma:
3.1.1.1 Dinamômetro de motores
O dinamômetro de motores consiste de um motor elétrico controlado por um
sistema computadorizado. Sua função é gerar carga para o motor em teste, por meio da
corrrente elétrica, de maneira similar a um motor elétrico. Fazem parte ainda do
conjunto uma célula de carga e um medidor de rotações (encoder). Embora de
construção complexa, seu funcionamento é muito simples. O operador ao ajustar a faixa
de trabalho na qual pretende trabalhar, define rotação e torque, e o sistema de controle
mantém estas condições possibilitando as medições de desempenho do motor. A
Figura 8 apresenta o dinamômetro utilizado para o ensaio.
Tipo: Elétrico, assíncrono, double-sided
Marca: Schenck
Modelo: Dynas 220
Potência máxima: 130 kW
Torque máximo: 270 Nm
Rotação máxima: 10000 rpm
Grandezas medidas: Potência (kW), Torque (Nm), Rotação (rpm)
64
Figura 8 – Dinamômetro utilizado para ensaio
Foto: A. Juliato
3.1.1.2 Sistema de medição de gases
O sistema de medição de gases utilizado consiste de diversos analisadores
(Figura 9) e de um conjunto de amostragem. Este último, é responsável por bombear o
gás de escapamento através de uma sonda desde a tubagem de exaustão até os
analisadores. Todo o sistema é aquecido à temperatura de 190°C para que não haja
condensação de vapores de água na linha de amostragem, o que poderia reter
hidrocarbonetos invalidando as medições. Antes de chegar aos analisadores, o gás é
filtrado em diversas etapas para evitar partículas nos conjuntos óticos e de análise, e
sua pressão e fluxo são equalizados. Os analisadores utilizados neste sistema são
descritos na Tabela 11.
Tipo: Bancada multi gás – emissões brutas
Marca: Pierburg
Modelo: PSE 2000
65
Tabela 11 – Descrição dos analisadores de gases, seus princípios e descrições de funcionamento
Abreviaturas Denominações
Princípios de
funcionamento
Descrições de funcionamento
HC Hidrocarbonetos
Ionização de
chama
Uma chama piloto é mantida
acesa dentro do analisador por
meio da queima de H
2
e Ar
sintético. Ao passar pela câmara
de análise, os hidrocarbonetos
produzem uma inização desta
chama que é detectada por um
sensor
CO
Monóxido de
carbono
CO
2
Dióxido de
carbono
Infravermelho
não-dispersivo
Um emissor e um detector de luz
infravermelha trabalham em
conjunto, cada qual na
extremidade de um tubo selado.
Por barrar a luz infravermelha, ao
passar pela câmara de análise, o
CO é detectado em forma de
queda de tensão.
NO
x
ou NO
Óxidos de
nitrogênio
Luminescência
química
O sistema de análise consiste de
uma câmara na qual os gases
em análise são energizados com
alta tensão e devido a
propriedade óxido de nitrogênio
ser reativo à alta tensão gerando
luz, esta é medida por um
detector de luz (diodo).
O
2
Oxigênio Paramagnético
Um campo magnético é gerado
em um tubo capilar, restringindo
a passagem de moléculas de O
2
proporcionalmente à sua
concentração, alterando a
pressão so sistema, que é
medida e transformada
eletronicamente em
concentração de gás
Fonte: Horiba (1995)
66
Figura 9
– Bancada de medição de emissões (A). Sistema LubCon - condicionamento de óleo (B).
Sistema CoolCon - Condicionamento de líquido de arrefecimento (C). Sistema FuelCon -
condicionamento e medição e combustível (D)
Fotos: A. Juliato
A
B
C
D
Analisadores
de gás
Bomba
Trocador
de calor
Bomba
Trocador
de calor
Sistema de
medição
gravimétrico
67
3.1.1.3 Unidade de condicionamento de óleo
O condicionador de óleo trabalha para manter o óleo de lubrificação do motor a
uma determinada temperatura previamente ajustada. Este sistema conta com uma
bomba que retira o óleo do motor e o transfere, continuamente, através de um trocador
de calor óleo / água, retornando-o posteriormente para o motor (Figura 9 B).
Tipo:Trocador água / óleo.
Marca: FEV
Modelo: LubCon
Capacidade (l): 30
Faixa de trabalho (°C): 60 a 120
3.1.1.4 Unidade de condicionamento de líquido de arrefecimento
De maneira análoga ao sistema de condicionamento de óleo, o sistema de
condicionamento do líquido de arrefecimento tem o objetivo de manter a temperatura da
água dentro dos parâmetros determinados pelo operador. O sistema consiste de uma
bomba e um trocador de calor água / água, o qual é controlado por uma válvula
proporcional e um sistema conectado ao sistema de automação principal (Figura 9 C).
Tipo: Trocador água / água
Marca: FEV
Modelo: CoolCon
Capacidade (l): 32
Faixa de trabalho (°C): 60 a 120
3.1.1.5 Unidade de condicionamento e medição de combustível
O sistema de condicionamento e medição de consumo de combustível tem dois
objetivos principais: o primeiro, manter a temperatura e a pressão do combustível
dentro das faixas estabelecidas. O segundo, medir, por meio de um processo
gravimétrico, o consumo de combustível, que poderá com as devidas correções, ser
expresso em consumo específico de combustível (Figura 9 D).
68
Tipo:
Condicionamento: Bomba centrífuga e regulador de dois estágios, com trocador de
calor combustível / água
Consumo: gravimétrico
Marca: FEV / AVL
Modelo: FEV FuelCon
Capacidade (l) 80 l.h
-1
Faixa de trabalho (°C): 20 a 40
3.1.1.6 Sistema de controle, medição e automação
O sistema denominado FEV ADAPT é um conjunto de equipamentos e
programas computacionais para controle e medição das grandezas necessárias para
testes de motores. Consiste de:
- computador central de controle e interface com o usuário;
- computador de controle de automação (CPU VME) (Figura 11 D);
- rack de entrada e saída com canais de entrada e saída analógicos e digitais (Figura
10);
- sensores de temperatura e pressão (Figura 11 A e 11 B);
- controlador do dinamômetro (Figura 11 C);
- interface AK para bancada de emissões.
Alguns destes equipamentos localizam-se dentro da célula de teste – local que
abriga o motor e seus sistemas de condicionamento, segurança, etc (Figura 12), e
outros localizam-se na sala de controle (Figura 13), onde o operador técnico se localiza.
69
Figura 10 – Sistema de conexão de sinais de entrada e saída analógicas e digitais
Foto: A. Juliato
Figura 11
– Sensores de temperatura e pressão - vista externa (A). Sensores de temperatura e pressão -
vista interna (B). Controlador do dinamômetro (C). CPU VME de controle do sistema (D)
Foto: A. Juliato
A
B
C
D
70
Figura 12 – Célula de testes
Foto: A. Juliato
Figura 13 – Sala de controle - vista do painel de operações (A). Sala de controle - vista dos racks de
controle (B)
Fotos: A. Juliato
Por meio do sistema de automação o operador tem ao seu alcance todos os
valores do ensaio on line, ou seja, cada parâmetro controlado ou registrado do motor é
adquirido eletronicamente a uma taxa de 100 Hz e apresentado na tela (Figura 14),
Exaustor
auxiliar
Dinamômetro
Exaustor
principal
A
B
Bancada
de análise
de gases
Automação
e controle
71
além de ser gravado em arquivo eletrônico no formato planilha para posterior
tratamento.
Figura 14 – Captura digital de tela como exemplo de interface para o sistema de controle e automação
FEV ADAPT
Imagem: A. Juliato
3.1.1.7 Sistema de bombeamento e seleção de combustível
Existem dois sistemas distintos de bombeamento utilizados pelos laboratórios de
motores. O primeiro, normalmente utilizado, consiste de tanques subterrâneos de
grande capacidade (10000 L) e tubulações que conectam estes tanques diretamente ao
motor em teste. O segundo, de menor escala, é denominado “bomba de tambor”, e
consiste de uma bomba pequena próxima ao laboratório, especialmente projetada para
trabalhar com tambores de 200 L, em casos de testes onde a rotatividade de
combustíveis é grande (Figura 15). Para os ensaios relatados neste trabalho foi
72
utilizado o sistema de “bomba de tambor”. Para cada ensaio de desempenho um
tambor diferente foi utilizado, sendo um para cada tipo de combustível.
Figura 15 – Sistema de bombeamento utilizado para os ensaios
Foto: A. Juliato
3.1.1.8 Sistemas auxiliares (de suporte) e de sistemas de segurança
Foram, ainda, utilizados sistemas auxiliares de suporte para os ensaios. Embora
sejam de grande importância para a segurança do laboratório e seus operadores, estes
sistemas não estão diretamente ligados ao ensaio, sendo por esta razão, apenas
citados:
• Fan-coil e exaustor de ar da sala – fornecem ar para a sala de teste e retiram os
gases de escapamento diluindo-os em ar ambiente.
• Condicionamento de água de arrefecimento e gelada – mantém a água de
resfriamento e gelada nas temperaturas corretas. Esta água é utilizada para
resfriar os trocadores de calor dos condicionadores de óleo, combustível e
líquido de arrefecimento.
• Compressor de ar – fornece ar comprimido para os sistemas pneumáticos de
acionamento de acelerador e limpeza dos analisadores de gases.
73
• Detectores de gases – detectam a presença de gases nocivos (HC, CO, NO
x
)
caso haja vazamento destes gases sejam eles provindos do motor em teste ou
dos analisadores.
• Detectores de fumaça – detectam a presença de fumaça, indicativo de incêndio,
e disparam um sistema de extinção de incêndio automático.
• Extintores automáticos de CO
2
– em caso de incêndio detectado, entram em
funcionamento automaticamente, inundando a sala com CO
2
.
• Sprinklers – também possuem a função de agentes extintores. No caso de
incêndio, seu fusível é liberado e cada sprinkler borrifa água a uma pressão de
10 bar.
Figura 16 – Sistemas de suporte: sprinkler (A), detector de fumaça (B), extintor automático de CO
2
(C) e
detectores de gases tóxicos (D)
Fotos: A. Juliato
A
C
B
D
74
3.1.2 Caracterização do motor ensaiado
O motor ensaiado foi um Yanmar de aplicação agrícola, monocilíndrico, da série
NSB (Figura 17), com as seguintes características (YANMAR, 2005c):
Yanmar agrícola - Série NSB 95R (7,7 kW a 2400 rpm)
Ciclo Diesel, horizontal de 4 tempos
Taxa de compressão de 21:1
Normalmente aspirado
Combustão em ante-câmara
Lubrificação forçada por bomba trocóide
Tanque de combustível de 9,5 L
Arrefecido a água
Sistema de injeção por bomba centrífuga
Peso líquido de 113 kg
O motor em questão foi escolhido pelas seguintes razões:
• Largamente utilizado, nas mais diversas aplicações agrícolas, conforme ítem
3.1.2.1;
• Alta representatividade, pois embora seja monocilíndrico, possui as mesmas
características de construção de motores de maior porte;
• Devido à sua construção simples, sem controles eletrônicos, não corrige seu
comportamento para adaptação às misturas mais oxigenadas, apresentando
exatamente o comportamento a ser estudado, pois, embora motores diesel
possam ser controlados eletronicamente (BOSCH 2005), a realidade atual no
Brasil mostra a utilização ainda inscipiente desta tecnologia. O motor ensaiado
não seria capaz de compensar a oxigenação adicional do biodiesel durante o
funcionamento. Isto poderia causar desde pequenas quedas de desempenho até
mesmo o mau funcionamento do motor, com excesso de emissões e consumo
de combustível, fatos a serem estudados.
75
Figura 17 – Motor Yanmar: Vista lateral com destaque para o tanque de combustível (A). Vista lateral
esquerda (escapamento, detalhe do cabeçote do motor disposto de forma horizontal) (B).
Vista traseira (volante de inércia, ventilador do radiador e escapamento) (C). Vista frontal
(filtro de ar, tanque de combustível, receptáculo da manivela de partida e reservatório de
líquido de arrefecimento) (D)
Fotos: A. Juliato
3.1.2.1 Aplicações do motor Yanmar NSB
O motor da série NSB pode ser utilizado em aplicações móveis ou estacionárias,
mas sempre trabalhando em carga constante. A Figura 18 ilustra motocultivadores para
pequenos trabalhos muito utilizados no país. Entre suas aplicações mais frequentes,
pode-se citar preparo de solo com sulcador, arado de aiveca e de disco; distribuição de
calcáreo; semeadura e pulverização (YANMAR, 2005a). Com as devidas adaptações, o
A
A
D
C
B
76
mesmo motocultivador pode ainda ser utilizado para o corte de forragem, para
batedura de cereais e para triturar palha após a colheita.
Além do motocultivador, o motor da série NSB pode trabalhar com aplicações
estacionárias, normalmente sendo utilizado em bombeamento de água para irrigação
ou consumo doméstico / industrial, geração de energia ou, ainda, como fonte de
potência para pequenas máquinas tais como moegas, descaroçadoras e de
beneficiamento de grãos (Figura 18).
Figura 18 – Cultivador (A). Bomba d´água para irrigação (B). Cultivador acoplado a cortador (C). Grupo
gerador de eletricidade (D)
Fonte: Yanmar (2005b)
3.1.3 Combustível utilizado
Utilizou-se para os ensaios misturas de biodiesel provenientes de duas matérias-
primas (duas oleaginosas) sendo elas a soja e o nabo forrageiro.
Buscou-se compor dois grupos de misturas, cada qual de uma origem distinta. As
misturas foram preparadas em local coberto, com um sistema de medição de volume
A
B
C
D
77
previamente calibrado (Figura 19). Foram preparados 50 L de biodiesel de cada
proporção, sendo:
- Óleo diesel com 2 % de biodiesel de soja, denominado B2 Soja.
- Óleo diesel com 5 % de biodiesel de soja, denominado B5 Soja.
- Óleo diesel com 10 % de biodiesel de soja, denominado B10 Soja.
- Óleo diesel com 20 % de biodiesel de soja, denominado B20 Soja.
- Óleo diesel com 2 % de biodiesel de nabo forrageiro, denominado B2 Nabo
- Óleo diesel com 5 % de biodiesel de nabo forrageiro, denominado B5 Nabo
- Óleo diesel com 10 % de biodiesel de nabo forrageiro, denominado B10 Nabo
- Óleo diesel com 20 % de biodiesel de nabo forrageiro, denominado B20 Nabo
Além destas misturas, foi disponibilizado um lote de óleo diesel padrão, para o
baseline ou testemunha dos ensaios. As misturas foram devidamente acondicionadas
em tambores apropriados para armazenamento de combustível e identificadas.
Inicialmente, o biodiesel B100 foi retirado dos seus tambores originais e medido
em uma proveta graduada e calibrada para obtenção da dosagem correspondente para
cada mistura. Da proveta, o biodiesel foi despejado em uma bombona plástica de 50 L,
e esta, posteriormente completada com óleo diesel padrão (Figura 20).
Figura 19 – Bomba utilizada para medição do óleo diesel padrão
Foto: A. Juliato
78
Figura 20 – Tambores de acondicionamento (A). Medição da quantidade de biodiesel antes de ser
adicionado ao diesel comum (B). Finalização da elaboração das misturas, por meio da
complementação com óleo diesel padrão (C)
Fotos: A. Juliato
3.2 Métodos
3.2.1 Sequência de ensaio
Como não se conhecia o comportamento do motor ao funcionar com misturas de
biodiesel, e, para evitar quebras ou prejuízo para os componentes do motor, foi
estabelecida uma sequência para a execução do ensaio, de modo que as taxas de
adição de biodiesel fossem ensaiadas em ordem crescente. A Tabela 12 apresenta
cada ensaio, com seu respectivos números de sequência, e descrições. Entre os dois
lotes de misturas de biodiesel (entre os ensaios 5 e 6), um ensaio foi repetido com
diesel padrão, a fim de se garantir que o motor ainda apresentava as mesmas
características de funcionamento, embora este ensaio não esteja incluído na análise de
resultados.
A
C
B
79
Tabela 12 – Sequência de ensaio
Sequênciais de ensaio Combustíveis
1 Diesel Padrão
2 B2 Soja
3 B5 Soja
4 B10 Soja
5 B20 Soja
6 B2 Nabo
7 B5 Nabo
8 B10 Nabo
9 B20 Nabo
3.2.2 Instrumentação
A fim de se monitorar e controlar as condições de ensaio, o motor recebeu uma
instrumentação específica de acordo com a norma ABNT NBR 1585.
Controle da aceleração
O sistema de automação da célula de testes é responsável por controlar a
aceleração do motor por meio do acionamento da bomba injetora de combustível. Para
permitir este controle, um motor de passo foi conectado à alavanca manual de
aceleração do motor, por meio de um cabo de aço, de modo que o motor pudesse ser
acelerado / desacelerado de dentro da sala de controle. A Figura 21 mostra a alavanca
e a indicação do ponto onde foi fixado o cabo de aço.
Figura 21 – Alavanca de aceleração manual onde foi fixado o cabo de controle de aceleração do sistema
Foto: A. Juliato
Ponto de fixação
80
Pressão, temperatura e emissões de gases de escapamento
Segundo a norma ABNT NBR 1585, a contrapressão do escapamento deve ser
medida em um ponto a uma distância mínima equivalente a três diâmentros do tubo em
relação à(s) flanges(s) de saída do(s) coletor(es) de escapamento e a jusante do(s)
turboalimentador(es), se montado(s). A localização deve ser especificada. No caso do
motor ensaiado, por se tratar de peça de pequeno porte, a tubagem de escape (Figura
22) foi instrumentada com todas as sondas no único local disponível, ou seja, próximo à
flange do coletor de escapamento. As sondas foram instaladas para tomada de
temperatura do escapamento, contrapressão de escapamento e sucção de gases para
medição de emissões veiculares. Para a medição de pressão, foi utilizado um sensor de
pressão piezoelétrico marca Druck. Para a medição de temperatura foi utilizado um
termopar do tipo K, de 3 mm de diâmetro. Para a medição de emissões foi conectada
uma mangueira de silicone especial para altas temperaturas, a qual por sua vez, foi
conectada ao sistema de amostragem descrito em 3.1.1.2.
Figura 22 – Tubagem de escape preparada para receber as instrumentações de medição
Foto: A. Juliato
Tomadas para
medições
81
Pressão e temperatura de admissão
A temperatura do ar de admissão para o motor (ar ambiente), de acordo com a
norma ABNT NBR 1585, deve ser medida a até 0,15 m a montante do conduto de
admissão do ar. O termômetro ou termopar deve ser isolado do calor radiante e
localizado diretamente na corrente de ar. Ele também deve ser isolado dos respingos
do refluxo de combustível. Um número suficiente de locais de medição deve ser
utilizado para fornecer uma média representativa da temperatura de admissão. O motor
ensaiado recebeu um termopar tipo K antes da entrada do filtro de ar, acima do mesmo
(Figura 23 B).
A depressão da entrada deve ser medida a jusante dos dutos de entrada, do filtro
de ar, do silenciador da entrada, dos dispositivos de limitação da rotação (se montados)
ou seus equivalentes. No caso do motor ensaiado, e de maneira análoga ao
escapamento, por se tratar de peça de pequenas dimensões, esta foi instrumentada no
início da linha reta após o ponto de conexão com o cabeçote (lado da admissão) (Figura
23 A).
Figura 23 – Duto de admissão de ar preparado para receber instrumentação de medição de pressão (A).
Termopar localizado acima do filtro de ar para medição da temperatura de ar de admissão
(B)
Fotos: A. Juliato
Pressão e Temperatura de combustível
Para motores de ignição por compressão, a norma ABNT NBR 1585 determina
que a temperatura do combustível deve ser medida na entrada da bomba de injeção do
combustível. Exige, ainda, que por solicitação do fabricante, a medição da temperatura
A
B
Tomada para
medição
Termopar
82
do combustível pode ser feita em qualquer ponto na bomba, representativo da condição
de operação do motor. Embora não haja determinação na referida norma para a
medição da pressão de combustível, esta foi também monitorada dada a importância
deste valor na análise final dos resultados. Além disso, a pressão do combustível é
monitorada continuamente pelo sistema de segurança, e em caso de queda, o motor é
desligado automaticamente.
A Figura 24 mostra como foi instalado o ponto de medição de pressão de
combustível. Para a medição de temperatura foi utilizado o termopar instalado no
sistema de condicionamento e medição de consumo de combustível (ítem 3.1.1.5).
Figura 24 – Instrumentação para medição de pressão de combustível
Foto: A. Juliato
Temperatura do líquido de arrefecimento
A fim de se medir a temperatura de água de arrefecimento foi instalado um
termopar tipo K no bloco do cilindro, de maneira que a ponta do termopar ficasse dentro
de uma das galerias por onde passa água (Figura 25).
“T” para
medição
83
Figura 25 – Termopar instalado para medição de temperatura do líquido de arrefecimento
Foto: A. Juliato
Temperatura do óleo
A NBR 1585 determina que a temperatura do lubrificante deve ser medida na
entrada da galeria de óleo ou na saída do arrefecedor do óleo. No caso do motor
ensaiado, a temperatura foi medida por meio de um termopar tipo K inserido no
parafuso do dreno de óleo (Figura 26). A profundidade de inserção foi de 50 mm a fim
de que a determinação da norma fosse observada.
Figura 26 – Termopar instalado para medição da temperatura do óleo
Foto: A. Juliato
Termopar
84
3.2.3 Montagem do motor em dinamômetro
Após sua instrumentação para medições das grandezas necessárias ao ensaio,
o motor foi instalado em um dinamômetro de motores. Resumidamente a instalação do
motor seguiu as etapas: colocação do motor no berço; alinhamento radial e axial do
motor em relação à flange; instalação de flange e eixo-cardã para conexão ao
dinamômetro; conexão do motor com os sistemas de alimentação, condicionamento
(água, óleo, combustível), amostragem de emissões de gases e conexão do motor e
dinamômetro ao sistema de automação e controle (sensores, atuadores e canais de
medição).
A Figura 27 mostra o motor em fase de instalação. A Figura 28 já apresenta o
motor completamente instalado. O detalhe das conexões ao sistema de amostragem
são mostrados na Figura 29.
Figura 27 – Motor em fase inicial de instalação. O motor é fixado ao berço e conectado ao dinamômetro
por meio de um eixo-cardã
Foto: A. Juliato
Eixo cardã
Volante de inércia
85
Figura 28 – Motor completamente instalado no dinamômetro
Foto: A. Juliato
Figura 29 – Detalhe das conexões do sistema de amostragem
Foto: A. Juliato
Moto
r
Exaustor
Sondas de
medição
86
3.2.4 Execução do ensaio.
Conforme a norma ABNT NBR ISO 1585, o ensaio de potência efetiva líquida
consiste em um ensaio com a bomba injetora na posição fixa de plena carga, para
motores de ignição por compressão. Os dados de desempenho são obtidos sob
condições estabilizadas de operação, com um fornecimento adequado de ar fresco para
o motor. Foram obedecidas as recomendações do fabricante quanto ao amaciamento
prévio, partida e aquecimento do motor. As condições do ensaio, tal como a
temperatura do ar de admissão, foram selecionadas o mai próximo possível das
condições padrão de referência, a fim de minimizar o fator de correção.
Os dados foram tomados apenas quando o torque, a rotação e as temperaturas
estavam mantidas, substancialmente, constantes por, pelo menos, 1 minuto. A rotação
do motor durante o funcionamento ou leitura não desviou da rotação selecionada por
mais do que ± 1% ou ± 10 rpm. O sistema de automação e controle observou este
aspecto e executou a aquisição dos dados apenas quando os valores estavam estáveis.
Os dados observados de carga ao freio, fluxo de combustível e a temperatura do ar de
admissão foram então adquiridos a uma frequência de 100 Hz, e agrupados em médias
a cada segundo, mas sempre de modo que estas médias não variassem mais que 2%
para a carga ao freio e consumo do combustível. A temperatura do líquido de
arrefecimento na saída do motor foi mantida dentro de ± 5 ºC da temperatura mais alta
controlada termostáticamente, especificada pelo fabricante.
A temperatura do combustível foi mantida dentro de ± 3 ºC da temperatura
especificada pelo fabricante. Em todos os casos, a norma especifica a temperatura
mínima tolerável do combustível na entrada da bomba em 30 ºC. Caso não
especificada pelo fabricante, a temperatura do combustível no ensaio deve ser de (40
ºC ± 3 ºC).
As medições foram tomadas em um número suficiente de rotações do motor para
definir completamente as curvas de torque e potência entre a menor e a maior das
rotações do motor recomendadas pelo fabricante. Esta faixa de rotações incluiu a
rotação na qual o motor produz seu torque máximo assim como a sua potência
máxima.
87
Os dados obtidos foram armazenados em arquivo eletrônico no formato Comma
Separated Values – CSV.
3.2.5 Cálculo dos resultados
Os resultados foram obtidos por meio de cálculos efetuados pelo software FEV
ADAPT e, posteriormente tratados por um segundo software, denominado UNIPLOT,
parte integrante do pacote de engenharia que compõe o sistema. As equações
utilizadas foram as especificadas pela norma ABNT NBR ISO 1585. O detalhamento
das tabelas encontra-se no anexo A.
A incerteza de medição, determinada pela norma ABNT NBR ISO IEC 17025 foi
calculada conforme aplicação local do trabalho de Melo (2000).
Os resultados foram tratados estatisticamente por meio de teste “t”, aplicando-se
um nível de confiança de 95%. Foram analisadas as grandezas Torque corrigido (Nm),
Potência corrigida (kW), CO
2
(%), CO (%), NO
x
(ppm), O
2
(%), HC (ppm), Consumo
específico de combustível (g.kWh
-1
) em função da variável Rotação (rpm). O
detalhamento da análise encontra-se no Anexo B.
89
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Torque corrigido
O torque apresentou-se instável na faixa de 1600 a 1800 rpm, mas nas faixas de
1900 a 2400 rpm não houve diferença significativa para nenhum dos combustíveis
testados, o que está coerente com Lopes (2006) e com os estudos de durabilidade da
Universidade de Idaho (ESTADOS UNIDOS, 1996). Observa-se na Figura 30 que
apesar de haverem oscilações, o valor mais baixo pertenceu ao B20 Nabo, e, ainda
assim, este está a apenas 0,5 Nm do diesel padrão. Portanto o torque não foi
influenciado ao se adicionar biodiesel ao diesel padrão na faixa de operação
comumente utilizada do motor.
32,0
32,5
33,0
33,5
34,0
34,5
35,0
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Torque corrigido (N.m
-1
)
Diesel Padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 30 – Curvas de torque corrigido em função da rotação para as diferentes misturas de biodiesel
4.2 Potência corrigida
A potência apresentou-se estável além da faixa de utilização do motor. Apenas
nas rotações de 1600 e 1700 rpm mostrou-se, significativamente, abaixo daquela obtida
90
com diesel padrão. Nas demais rotações, o motor não apresentou diferenças
significativas de potência para todos os combustíveis testados.
Uma observação interessante foi o fato de os valores de potência máxima
obtidos terem se apresentado maiores do que o especificado para o motor (8,3 kW lidos
para diesel padrão contra 7,7 kW declarados pelo fabricante).
Como se pode observar na Figura 31, os gráficos de potência praticamente se
sobrepõem, mesmo que a escala do referido gráfico seja expandida.
Portanto, na faixa mais comum de utilização deste motor não se observou
diferenças significativas de desempenho ao funcionar com quaisquer das misturas
utilizadas para ensaio. O comportamento desta variável foi coerente com a maioria dos
trabalhos da bibliografia estudada, citando, entre outros, Korus e Jaiduk (1985),
Verhaeven et al. (2005) e Schumacher et al. (2001a e 2001b), embora os resultados de
Usta (2005), Shumacher (1995) e Xiaoming et al. (2005) sejam conflitantes com os
resultados apresentados.
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Potência corrigida (kW)
Diesel Padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 31 – Curvas de potência corrigida em função da rotação para as diferentes misturas de biodiesel
91
4.2.1 Potência em função da taxa de biodiesel
Ao se analisar a potência em função da taxa de mistura de biodiesel para ambas
as origens (Figura 32), observou-se que o comportamento do motor se manteve estável
em relação à potência máxima obtida à medida em que se adicionou maior quantidade
de biodiesel ao diesel padrão.
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
8,6
8,8
9,0
Diesel
Padrão
2 5 10 20
Biodiesel (%)
Potência corrigida (kW)
Soja Nabo
Figura 32 – Potência máxima corrigida em função das percentagens de biodiesel
4.3 Consumo específico
Segundo Lopes et al. (2003), a maneira mais técnica de se apresentar consumo
de combustível é expressá-lo em unidade de massa por unidade de potência (g.kWh
-1
).
Esta forma é conhecida como consumo específico. Portanto, embora o sistema de
aquisição de dados utilizado apresente o consumo em diferentes formas (horário,
massa e volume), optou-se pela apresentação em g.kWh
-1
.
Nas rotações dos pontos extremos (1600 e 2400 rpm) não houve diferença
significativa para o consumo entre os combustíveis ensaiados, apesar destes dados
não serem os mais importantes, já que não se utiliza o motor normalmente nestes
extremos de rotação.
92
Para as demais rotações (1700 a 2300 rpm) os resultados mostraram diferenças
significativas, sendo o consumo médio sempre maior para as misturas de biodiesel,
com exceção dos valores obtidos com B5 Soja (Figura 33). As diferenças apresentadas
ficaram entre 1,75 a 5,92 %, sendo esta última referente ao B20 Soja (Tabela 13).
Analisou-se também o consumo específico médio em função da taxa de biodiesel
adicionada, resultando no gráfico da Figura 34. No gráfico observa-se que a linha de
tendência para as misturas de ambas as origens apontam claramente para um aumento
de consumo específico de combustível médio à medida em que se adicionou biodiesel
ao óleo diesel padrão, conforme também observaram, entre outros, Lopes (2005),
Peterson et al. (1995), Korus e Jaiduk (1985), Ajav et al. (1999), Schumacher et al.
(2001b), Dorado et al. (2003). Na bibliografia estudada, apenas Al-Widyan et al. (2001)
encontraram resultados conflitantes.
380,00
400,00
420,00
440,00
460,00
480,00
500,00
520,00
540,00
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Consumo específico (g.kW.h
-1
)
Diesel padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 33 – Curvas de consumo específico de combustível em função da rotação para as diferentes
misturas de biodiesel
93
380,00
400,00
420,00
440,00
460,00
480,00
500,00
520,00
540,00
Diesel
Padrão
2 5 10 20
Biodiesel (%)
Consumo específico (g.kW.h
-1
)
Consumo Soja Consumo Nabo
Linear (Consumo Nabo) Linear (Consumo Soja)
Figura 34 – Consumo específico médio em função da taxa de biodiesel adicionada, tipo e percentagem
de biosiesel
Tabela 13 – Diferenças obtidas no consumo específico de combustível médio em relação ao consumo
com diesel padrão
Diferenças (%)
Soja Nabo
B2 B5 B10 B20 B2 B5 B10 B20
1,75 -0,88 5,19 4,98 3,80 3,62 3,68 5,92
4.4 Gases não poluentes
4.4.1 Dióxido de carbono
As emissões de CO
2
apresentaram-se estáveis à medida em que se adicionou
biodiesel ao diesel padrão. Mesmo apresentando algumas rotações com valores
significativamente diferentes (1900, 2300 e 2400 rpm). Como pode ser observado na
Figura 35, não se observou tendência de aumento ou redução destas emissões em
função da rotação ou da taxa de biodiesel. Além de na maioria da faixa de rotação as
94
emissões não terem sido significativamente diferentes, estas, quando foram, não
passaram de 1,6% de diferença em relação ao diesel padrão (Tabela 14). Esta
estabilidade do CO
2
foi também observada por Verhaven et al. (2005). Já Dorado et al.
(2003) observou resultados conflitantes, pois em seus ensaios, o CO
2
apresentou-se
até 8,5 % maior.
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
8,6
8,8
9,0
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Emissões de CO
2
(% vol)
Diesel padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 35 – Emissões de dióxido de carbono em função da rotação para as diferentes misturas de
biodiesel
Tabela 14 – Diferenças obtidas nas emissões de CO
2
em relação às emissões com diesel padrão
Diferenças (%)
Soja Nabo
B2 B5 B10 B20 B2 B5 B10 B20
-0,3% -1,4% 0,5% -1,6% -0,7% -1,1% 0,3% 0,7%
95
4.4.2 Oxigênio
Os níveis de oxigênio apresentaram-se significativamente menores para todas as
misturas de biodiesel se comparadas ao diesel padrão (Figura 36). As reduções foram
de 5,3 a 40,8%. No entanto, não se verificou uma tendência de redução ou aumento
proporcional às taxas de biodiesel aplicadas, sendo os valores aleatoriamente
superiores (Tabela 15). Não foi possível encontrar na bibliografia consultada resultados
para comparação com os valores obtidos neste trabalho.
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Emissões de O
2
(% vol)
Diesel padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 36 – Emissões de oxigênio em função da rotação para as diferentes misturas de biodiesel
Tabela 15
– Diferenças obtidas nas emissões de O
2
em relação às emissões com diesel padrão
Diferenças (%)
Soja Nabo
B2 B5 B10 B20 B2 B5 B10 B20
-27,6 -32,9 -36,8 -28,9 -35,5 -40,8 -19,7 -5,3
96
4.5 Gases poluentes
4.5.1 Monóxido de carbono
As emissões de monóxido de carbono apresentaram um comportamento
interessante, sendo os valores maiores para as misturas de biodiesel em relação ao
diesel padrão nas faixas de rotação até 1900 rpm, significativamente iguais entre 2000
e 2200 rpm, e menores para as faixas de rotação superiores (de 2300 a 2400 rpm). A
Tabela 16 e a Figura 37 apresentam estes resultados. Conforme pode-se observar,
apesar das diferenças apresentadas, não se pôde atribuir uma tendência de alteração
de emissões de CO relacionada à adição de biodiesel, conforme Muñoz et al. (2004),
que observou emissões variáveis de CO em seu trabalho. Os resultados mostraram-se
conflitantes com Xiaoming et al. (2005), Verhaeven et al. (2005), Trapel (2005), Clark e
Lyons (1999), Al-Widyan (2001), Schumacher et al. 2001a e 2001b), Usta (2005)
Dorado et al. (2003), Nabi et al. (2005) e com a modelagem matemática de Morris et al.
(2003).
6,3
6,8
7,3
7,8
8,3
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Emissões de CO (% vol)
Diesel padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 37 – Emissões de monóxido de carbono em função da rotação para as diferentes misturas de
biodiesel
97
Tabela 16 – Diferenças obtidas nas emissões de CO
em relação às emissões com diesel padrão
Diferenças (%)
Soja Nabo
Faixas de rotação
(rpm)
B2 B5 B10 B20 B2 B5 B10 B20
1600 a 1900 5,5 1,8 8,8 3,3 4,0 4,7 5,5 3,6
2300 a 2400 -3,2 -6,5 -0,6 -1,9 -0,6 -2,6 -5,8 -2,6
4.5.2 Óxidos de nitrogênio
As emissões de NOx resultantes das misturas de biodiesel apresentaram
diferenças significativas quando comparadas àquelas quando o motor funcionou com
óleo diesel padrão nas faixas de 1600 a 1900 rpm, sendo os valores de diesel padrão
sempre menores, de forma consistente, para toda a faixa. Para as rotações maiores, a
partir de 2000 até 2400 rpm, não houve diferença significativa, embora as misturas B5
de ambas as origens terem apresentado os piores resultados, com acréscimos de até
7,4 % na totalidade da faixa de rotação do motor.
O gráfico da Figura 39 mostra estas características, já que se observa a linha
correspondente à série “diesel padrão” abaixo das demais para o início da faixa de
rotação, e depois, esta linha mistura-se às demais a partir de 2000 rpm. No entanto,
ressalta-se que a maior diferença encontrada entre as medições foi de 38,1 ppm, sendo
considerada muito pequena, já que o limite de medição / detecção do analisador é 25
ppm. Alia-se o fato de que o sistema de medição para NOx é muito sensível, sendo sua
variabilidade analítica alta (Figura 38 e Tabela 17). Estes resultados mostraram-se
coerentes com os encontrados por Payri et al. (2005), que afirmam que o aumento do
NO
x
depende muito do tipo de motor e condições de operação. Na bibliografia
estudada, apenas Crookes (2006) encontrou NO
x
menor em seus ensaios. Para os
demais ensaios analisados, o NO
x
sempre se mostrou menor (McCormic et al. (2005),
Morris et al. (2003), Senatore e Cardone (2005), Xiaoming et al. (2005), Verhaeven et
al. (2005), Clark e Lyons (1999), Muñoz et al. (2004), Shumacher et al. (2001b),
Canacki e Van gerpen (2003), Usta (2005) e Nabi et al. (2005).
98
200,0
205,0
210,0
215,0
220,0
225,0
230,0
235,0
240,0
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Emissões de NO
x
(ppml)
Diesel padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 38 – Emissões de óxidos de nitrogênio em função da rotação para as diferentes misturas de
biodiesel
Tabela 17 – Diferenças obtidas nas emissões de NO
x
em relação às emissões com diesel padrão
Diferenças (%)
Soja Nabo Faixas de
rotação
(rpm)
B2 B5 B10 B20 B2 B5 B10 B20
1600 a 1900 4,7 8,5 0,7 7,1 4,6 7,8 1,8 5,0
2000 a 2400 1,7 5,3 -5,2 1,3 2,4 7,4 -4,2 -2,2
4.5.3 Hidrocarbonetos
A figura 39 apresenta o gráfico das emissões deste poluente. Embora se note
uma anomalia nas medições de 2400 rpm, muito provavelmente causada por uma falha
no equipamento, optou-se por apresentar os dados e descartá-los na análise estatística.
As emissões de HC apresentaram acréscimo quando o motor funcionou com quaisquer
misturas de biodiesel. O estudo estatístico mostrou diferenças significativas para toda a
faixa de rotação estudada (exceto 2400 rpm). O aumento de HC variou de 17,5 a
38,5%. Os piores resultados foram obtidos com as misturas B5 Nabo e B10 Nabo. A
99
Tabela 18 mostra estas diferenças percentuais para cada mistura de biodiesel. Na
bibliografia consultada não se encontrou resultados coerentes com os apresentados
neste trabalho. Os valores obtidos apresentaam-se conflitantes com aqueles obtidos por
Xiaoming et al. (2005), Trapel (2005), Clark e Lyons (1999), Al-Widyan et al. (2001),
Schumacher et al. (2001a e 2001b). Apenas Muñoz et al. (2004), encontraram
resultados inconsistentes de HC, não observando tendência.
2000,0
2500,0
3000,0
3500,0
4000,0
4500,0
5000,0
1600 1800 2000 2200 2400
Rotações por minuto (rpm)
Emissões de HC (ppm
)
Diesel padrão Soja 2 % Soja 5 %
Soja 10 % Soja 20 % Nabo 2 %
Nabo 5 % Nabo 10 % Nabo 20 %
Figura 39 – Emissões de hidrocarbonetos em função da rotação para as diferentes misturas de biodiesel
Tabela 18 – Diferenças obtidas nas emissões de HC
em relação às emissões com diesel padrão
Diferenças (%)
Soja Nabo
Faixas de
rotação (rpm)
B2 B5 B10 B20 B2 B5 B10 B20
1600 a 2300 22,5% 17,6% 37,0% 25,1% 31,3% 38,3% 38,5% 31,6%
101
CONCLUSÕES
Não foram observadas diferenças significativas nos valores de torque e potência
do motor ao funcionar com misturas de biodiesel comparativamente ao diesel padrão.
Quanto às emissões de gases poluentes, apenas os valores de hidrocarbonetos
mostraram-se significativamemente diferentes, sendo maiores em toda a faixa de
operação do motor. Os valores de óxidos de nitrogênio foram maiores apenas na faixa
de 1600 a 1900 rpm. Para o monóxido de carbono, não se pôde atribuir uma tendência
de alteração de emissões relacionada à adição de biodiesel.
Quanto às emissões de gases não poluentes, enquanto o oxigênio apresentou-
se menor para todas as misturas de biodiesel em relação ao diesel padrão, o dióxido de
carbono não seguiu a mesma tendência, apresentando comportamento estável.
O consumo específico de combustível mostrou-se sensível à adição de biodiesel,
sendo maior, proporcionalmente, às taxas de biodiesel utilizadas.
A taxa de biodiesel adicionada nem sempre resultou em tendência proporcional
de alteração nos resultados.
103
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113
APÊNDICE
115
Certificado de análise dos combustíveis.
117
ANEXOS
119
ANEXO A – Tabelas de Dados
Potencia Corrigida [kW]
Rotação
[rpm]
Diesel
Padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nabo
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 5,6 5,6 5,5 5,4 5,5 5,5 5,6 5,5 5,5
1700 6,0 6,0 6,0 5,9 5,9 5,9 6,0 5,9 5,9
1800 6,4 6,4 6,5 6,1 6,3 6,3 6,4 6,3 6,3
1900 6,7 6,8 6,9 6,6 6,7 6,8 6,6 6,7 6,7
2000 7,1 7,2 7,2 7,0 7,1 7,1 7,1 7,0 7,0
2100 7,4 7,5 7,5 7,2 7,3 7,3 7,5 7,4 7,4
2200 7,7 7,8 7,8 7,6 7,7 7,7 7,8 7,8 7,6
2300 8,0 8,1 8,1 7,9 8,0 8,0 8,1 8,0 7,9
2400 8,3 8,3 8,4 8,1 8,2 8,4 8,3 8,3 8,3
Consumo Especifico de Combustivel [g/kWh]
Rotação
[
rpm]
Diesel
padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nab
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 457,15 453,75 454,23 468,80 463,13 436,99 468,15 472,83 470,21
1700 451,73 458,60 433,36 471,16 487,20 476,54 463,64 467,29 482,00
1800 448,53 454,90 442,39 491,65 487,89 461,32 480,82 469,94 495,38
1900 469,14 478,52 459,53 495,55 487,68 467,10 488,14 488,05 499,41
2000 485,36 481,11 485,04 505,42 501,23 495,74 492,29 500,00 505,27
2100 478,22 487,64 479,59 507,87 481,31 499,78 493,62 504,13 491,58
2200 475,60 488,03 494,78 492,45 481,49 508,16 492,65 494,41 500,39
2300 483,10 500,39 468,06 498,51 528,92 508,12 499,82 488,84 512,65
2400 499,84 419,42 387,17 514,54 504,97 497,80 509,06 500,10 513,50
Torque Corrigido [Nm]
Rotação
rpm
Diesel
Padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nabo
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 33,5 33,3 33,0 32,5 32,6 32,8 33,4 32,5 33,1
1700 33,7 33,9 33,9 33,0 33,3 33,2 33,6 33,1 33,3
1800 34,1 34,0 34,5 32,5 33,4 33,5 33,8 33,6 33,3
1900 33,6 33,9 34,5 33,3 33,7 33,9 33,4 33,6 33,5
2000 33,8 34,2 34,4 33,3 33,7 33,8 33,7 33,6 33,6
2100 33,7 34,0 34,2 32,9 33,3 33,4 33,9 33,5 33,5
2200 33,6 33,7 34,0 32,9 33,4 33,4 34,0 33,7 33,1
2300 33,2 33,5 33,5 32,7 33,2 33,1 33,4 33,2 32,8
2400 33,0 33,1 33,4 32,2 32,6 33,2 32,9 32,9 33,0
120
CO
2
(%)
Rotação
[rpm]
Diesel
padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nabo
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 8,4 8,3 8,6 8,4 8,7 8,5 8,4 8,4 8,4
1700 8,3 8,3 8,4 8,2 8,6 8,3 8,3 8,3 8,3
1800 8,2 8,1 8,3 8,1 8,3 8,2 8,3 8,1 8,2
1900 8,1 8,0 8,0 7,9 8,0 8,1 8,0 7,9 7,9
2000 7,9 8,0 7,9 7,8 8,0 7,9 7,9 7,8 7,8
2100 7,9 7,9 7,8 7,8 7,9 8,1 8,2 7,8 7,8
2200 8,1 8,1 8,0 8,0 8,2 8,1 8,2 8,1 8,0
2300 8,1 8,2 8,3 8,2 8,3 8,2 8,3 8,2 8,1
2400 8,0 8,3 8,7 8,2 8,2 8,1 8,2 8,2 8,0
O
2
( %)
Rotação
[rpm]
Diesel
padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nabo
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 1,3 1,0 0,9 0,7 0,9 0,8 0,7 1,0 1,2
1700 1,1 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,6 0,9 1,0
1800 0,9 0,7 0,6 0,6 0,6 0,6 0,5 0,8 0,9
1900 0,8 0,6 0,6 0,5 0,6 0,6 0,5 0,7 0,8
2000 0,7 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,8
2100 0,8 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,7
2200 0,8 0,5 0,4 0,5 0,5 0,4 0,4 0,5 0,6
2300 0,6 0,5 0,4 0,4 0,6 0,4 0,4 0,5 0,6
2400 0,6 0,4 0,4 0,4 0,5 0,4 0,4 0,6 0,6
CO ( %)
Rotação
[rpm]
Diesel
padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nabo
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 6,4 6,8 6,4 7,0 6,5 6,7 6,8 6,7 6,6
1700 6,7 7,0 6,8 7,3 6,8 7,0 7,1 6,9 7,0
1800 7,0 7,4 7,1 7,6 7,3 7,3 7,2 7,5 7,1
1900 7,3 7,7 7,6 7,9 7,7 7,5 7,6 7,8 7,7
2000 7,8 7,7 7,8 8,0 7,8 7,8 7,8 8,1 7,8
2100 7,7 7,8 8,0 8,2 7,8 7,6 7,4 8,2 7,8
2200 7,6 7,6 7,8 7,9 7,5 7,6 7,5 7,6 7,7
2300 7,7 7,5 7,5 7,6 7,5 7,6 7,5 7,4 7,5
2400 7,7 7,4 6,9 7,7 7,6 7,7 7,5 7,1 7,5
121
NO
x
[ppm]
Rotação
[rpm]
Diesel
padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nabo
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 210,7 224,8 233,8 217,4 226,4 216,4 226,2 216,9 231,1
1700 213,8 224,9 227,8 213,5 230,3 223,6 228,7 218,3 227,1
1800 212,1 216,6 229,9 212,3 226,5 221,3 229,3 213,4 216,2
1900 204,7 214,7 221,6 204,3 217,5 218,4 222,4 208,1 209,3
2000 205,8 215,2 218,8 200,4 212,8 212,1 221,1 203,4 209,1
2100 217,5 212,0 212,5 201,3 216,0 219,8 233,0 204,4 207,6
2200 218,7 218,1 223,4 207,7 220,4 223,7 233,2 211,1 211,1
2300 218,5 222,5 232,3 208,9 225,4 226,7 239,6 214,6 216,3
2400 222,7 233,4 253,3 208,6 223,2 227,0 236,4 214,9 215,1
HC [ppm]
Rotação
[
rpm]
Diesel
padrão
Soja
2 %
Soja
5 %
Soja
10 %
Soja
20 %
Nabo
2 %
Nabo
5 %
Nabo
10 %
Nabo
20 %
1600 2036,4 2403,3 2537,1 2647,1 2477,5 2960,2 2940,1 2652,2 2440,7
1700 2053,9 2601,4 2227,6 2750,9 2485,6 2804,8 2907,4 2851,4 2484,8
1800 2306,8 2836,1 2528,6 3297,3 2766,1 2903,7 3085,6 3007,9 3192,9
1900 2571,9 3133,7 2890,6 3726,8 3031,7 3352,8 3445,2 3379,6 3229,6
2000 2930,6 3408,8 3140,8 3769,4 3358,1 3561,5 3847,6 3624,0 3603,2
2100 2730,7 3471,2 3527,1 3929,9 3631,3 3466,4 3812,3 4112,4 3990,2
2200 2663,4 3435,3 3377,8 3730,9 3559,6 3650,4 3872,8 4179,5 3713,7
2300 2959,4 3518,2 3596,3 3898,8 4026,1 3889,5 4094,5 4237,6 3993,4
2400 3408,5 2357,1 1912,5 3437,1 4345,7 4164,9 4537,8 2566,2 3901,4
123
ANEXO B - Comparação Estatística
Variáveis Analisadas
Grandezas:
- Torque Corrigido;
- Potência Corrigida;
- CO
2
;
- CO (%);
- NO (ppm);
- O
2
(%);
- HC (ppm);
- CEC – Consumo específico de combustível (g/kVh).
Veriável Resposta:
- Rotação (rpm)
Metodologia Utilizada
Aplicar um teste t para analisar descritivamente o efeito da variável Rotação para
as grandezas citadas;
Avaliar graficamente o efeito da variável Rotação para as grandezas citadas.
124
Torque
Rotação = 1600
A média das medições (32,96) do nível 1600 para a grandeza Torque é
significativamente diferente de 33,5 (P-valor = 0,0032 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 33,5.
Torque
Rotação = 1700
A média das medições (33,44) do nível 1700 para a grandeza Torque é igual a
33,7 (P-valor = 0,053 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
33,7.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -4,13118
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,003293
Média Amostral 32,96667
Hipotese Alternativa: média diferente de 33,5
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 32,66896
Limite Superior 33,26437
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -2,25805
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,053886
Média Amostral 33,44444
Hipotese Alternativa: média diferente de 33,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 33,18346
Limite Superior 33,70543
125
Torque
Rotação = 1800
A média das medições (33,63) do nível 1800 para a grandeza Torque é
significativamente diferente de 34,1 (P-valor = 0,039 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 34,1.
Torque
Rotação = 1900
A média das medições (33,71) do nível 1900 para a grandeza Torque é igual a
33,6 (P-valor = 0,379 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
33,6.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -2,45576
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,039579
Média Amostral 33,63333
Hipotese Alternativa: média diferente de 34,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 33,19513
Limite Superior 34,07154
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 0,929479
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,379833
Média Amostral 33,71111
Hipotese Alternativa: média diferente de 33,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 33,43545
Limite Superior 33,98677
126
Torque
Rotação = 2000
A média das medições (33,78) do nível 2000 para a grandeza Torque é igual a
33,8 (P-valor = 0,921 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
33,8.
Torque
Rotação = 2100
A média das medições (33,6) do nível 2100 para a grandeza Torque é igual a
33,7 (P-valor = 0,471 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
33,7.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,10114
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,921925
Média Amostral 33,78889
Hipotese Alternativa: média diferente de 33,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 33,53557
Limite Superior 34,04221
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,75593
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,471362
Média Amostral 33,6
Hipotese Alternativa: média diferente de 33,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 33,29494
Limite Superior 33,90506
127
Torque
Rotação = 2200
A média das medições (33,53) do nível 2200 para a grandeza Torque é igual a
33,6 (P-valor = 0,607 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
33,6.
Torque
Rotação = 2300
A média das medições (33,17) do nível 2300 para a grandeza Torque é igual a
33,2 (P-valor = 0,818 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
33,2.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,53452
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,607511
Média Amostral 33,53333
Hipotese Alternativa: média diferente de 33,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 33,24572
Limite Superior 33,82094
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,23652
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,818969
Média Amostral 33,17778
Hipotese Alternativa: média diferente de 33,2
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 32,96112
Limite Superior 33,39443
128
Torque
Rotação = 2400
A média das medições (32,92) do nível 2400 para a grandeza Torque é igual a
33,0 (P-valor = 0,522 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
33,0.
Potência
Rotação = 1600
A média das medições (5,52) do nível 1600 para a grandeza Potência é
significativamente diferente de 5,6 (P-valor = 0,008 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 5,6.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,66818
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,522823
Média Amostral 32,92222
Hipotese Alternativa: média diferente de 33
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 32,6538
Limite Superior 33,19065
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T-3,5
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,008079
Média Amostral 5,522222
Hipotese Alternativa: média diferente de 5,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 5,470978
Limite Superior 5,573467
129
Potência
Rotação = 1700
A média das medições (5,94) do nível 1700 para a grandeza Potência é
significativamente diferente de 6,0 (P-valor = 0,013 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 6,0.
Potência
Rotação = 1800
A média das medições (6,3) do nível 1800 para a grandeza Potência é igual a 6,4
(P-valor = 0,111 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 6,4.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -3,16228
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,013349
Média Amostral 5,944444
Hipotese Alternativa: média diferente de 6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 5,903932
Limite Superior 5,984957
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -1,78885
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,111434
Média Amostral 6,333333
Hipotese Alternativa: média diferente de 6,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 6,247394
Limite Superior 6,419273
130
Potência
Rotação = 1900
A média das medições (6,72) do nível 1900 para a grandeza Potência é igual a
6,7 (P-valor = 0,512 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
6,7.
Potência
Rotação = 2000
A média das medições (7,08) do nível 2000 para a grandeza Potência é igual a
7,1 (P-valor = 0,681 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
7,1.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 0,685994
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,512103
Média Amostral 6,722222
Hipotese Alternativa: média diferente de 6,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 6,647521
Limite Superior 6,796923
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,4264
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,681057
Média Amostral 7,088889
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,028799
Limite Superior 7,148978
131
Potência
Rotação = 2100
A média das medições (7,38) do nível 2100 para a grandeza Potência é igual a
7,4 (P-valor = 0,759 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
7,4.
Potência
Rotação = 2200
A média das medições (7,72) do nível 2200 para a grandeza Potência é igual a
7,7 (P-valor = 0,446 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
7,7.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,31623
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,759923
Média Amostral 7,388889
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,307864
Limite Superior 7,469914
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T0,8
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,446813
Média Amostral 7,722222
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,658167
Limite Superior 7,786278
132
Potência
Rotação = 2300
A média das medições (8,01) do nível 2300 para a grandeza Potência é igual a
8,0 (P-valor = 0,681 > 0,05) e porque o intervalo de confiança contém o valor 8,0.
Potência
Rotação = 2400
A média das medições (8,28) do nível 2400 para a grandeza Potência é igual a
8,3 (P-valor = 0,728 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
8,3.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 0,426401
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,681057
Média Amostral 8,011111
Hipotese Alternativa: média diferente de 8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,951022
Limite Superior 8,071201
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,35921
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,728734
Média Amostral 8,288889
Hipotese Alternativa: média diferente de 8,3
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 8,21756
Limite Superior 8,360218
133
CO
2
Rotação = 1600
A média das medições (8,45) do nível 1600 para a grandeza CO
2
é igual a 8,4
(P-valor = 0,214 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 8,4.
CO
2
Rotação = 1700
A média das medições (8,33) do nível 1700 para a grandeza CO
2
é igual a 8,3
(P-valor = 0,397 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 8,3.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T1,3484
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,214459
Média Amostral 8,455556
Hipotese Alternativa: média diferente de 8,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 8,360546
Limite Superior 8,550565
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 0,894427
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,397204
Média Amostral 8,333333
Hipotese Alternativa: média diferente de 8,3
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 8,247394
Limite Superior 8,419273
134
CO
2
Rotação = 1800
A média das medições (8,2) do nível 1800 para a grandeza CO
2
é igual a 8,2 (P-
valor = 1 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 8,2.
CO
2
Rotação = 1900
A média das medições (7,98) do nível 1900 para a grandeza CO
2
é
significativamente diferente de 8,1 (P-valor = 0,0027 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 8,1.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T0
Graus de Liberdade 8
P-Valor 1
Média Amostral 8,2
Hipotese Alternativa: média diferente de 8,2
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 8,133431
Limite Superior 8,266569
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -4,26401
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,002746
Média Amostral 7,988889
Hipotese Alternativa: média diferente de 8,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,928799
Limite Superior 8,048978
135
CO
2
Rotação = 2000
A média das medições (7,88) do nível 2000 para a grandeza CO
2
é igual a 7,9
(P-valor = 0,681 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 7,9.
CO
2
Rotação = 2100
A média das medições (7,91) do nível 2100 para a grandeza CO
2
é igual a 7,9
(P-valor = 0,824 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 7,9.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,4264
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,681057
Média Amostral 7,888889
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,9
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,828799
Limite Superior 7,948978
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 0,229416
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,824302
Média Amostral 7,911111
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,9
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,799426
Limite Superior 8,022796
136
CO
2
Rotação = 2200
A média das medições (8,08) do nível 2200 para a grandeza CO
2
é igual a 8,1
(P-valor = 0,681 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 8,1.
CO
2
Rotação = 2300
A média das medições (8,21) do nível 2300 para a grandeza CO
2
é
significativamente diferente de 8,1 (P-valor = 0,0027 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 8,1.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,4264
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,681057
Média Amostral 8,088889
Hipotese Alternativa: média diferente de 8,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 8,028799
Limite Superior 8,148978
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 4,264014
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,002746
Média Amostral 8,211111
Hipotese Alternativa: média diferente de 8,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 8,151022
Limite Superior 8,271201
137
CO
2
Rotação = 2400
A média das medições (8,21) do nível 2400 para a grandeza CO
2
é
significativamente diferente de 8,0 (P-valor = 0,016 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 8,0.
CO
Rotação = 1600
A média das medições (6,65) do nível 1600 para a grandeza CO é
significativamente diferente de 6,4 (P-valor = 0,005 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 6,4.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 3,820092
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,005089
Média Amostral 6,655556
Hipotese Alternativa: média diferente de 6,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 6,501289
Limite Superior 6,809822
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 3,820092
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,005089
Média Amostral 6,655556
Hipotese Alternativa: média diferente de 6,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 6,501289
Limite Superior 6,809822
138
CO
Rotação = 1700
A média das medições (6,95) do nível 1700 para a grandeza CO é
significativamente diferente de 6,7 (P-valor = 0,002 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 6,7.
CO
Rotação = 1800
A média das medições (7,27) do nível 1800 para a grandeza CO é
significativamente diferente de 7,0 (P-valor = 0,003 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 7,0.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 4,234643
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,002858
Média Amostral 6,955556
Hipotese Alternativa: média diferente de 6,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 6,816391
Limite Superior 7,09472
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 4,195907
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,003013
Média Amostral 7,277778
Hipotese Alternativa: média diferente de 7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,125115
Limite Superior 7,43044
139
CO
Rotação = 1900
A média das medições (7,64) do nível 1900 para a grandeza CO é
significativamente diferente de 7,3 (P-valor = 0,0003 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 7,3.
CO
Rotação = 2000
A média das medições (7,84) do nível 2000 para a grandeza CO é igual a 7,8 (P-
valor = 0,312 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 7,8.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 5,938523
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000346
Média Amostral 7,644444
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,3
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,510692
Limite Superior 7,778197
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 1,07872
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,31216
Média Amostral 7,844444
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,749435
Limite Superior 7,939454
140
CO
Rotação = 2100
A média das medições (7,83) do nível 2100 para a grandeza CO é igual a 7,7 (P-
valor = 0,169 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 7,7.
CO
Rotação = 2200
A média das medições (7,64) do nível 2200 para a grandeza CO é igual a 7,6 (P-
valor = 0,346 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor 7,6.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 1,511858
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,16902
Média Amostral 7,833333
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,629963
Limite Superior 8,036704
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T1
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,346594
Média Amostral 7,644444
Hipotese Alternativa: média diferente de 7,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 7,541955
Limite Superior 7,746934
142
NO
Rotação = 1600
A média das medições (222,63) do nível 1600 para a grandeza NO é
significativamente diferente de 210,7 (P-valor = 0,0015 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 210,7.
NO
Rotação = 1700
A média das medições (213,8) do nível 1700 para a grandeza NO é
significativamente diferente de 213,8 (P-valor = 0,0023 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 213,8.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 4,673155
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,001596
Média Amostral 222,6333
Hipotese Alternativa: média diferente de 210,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 216,7447
Limite Superior 228,5219
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 4,372672
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,002372
Média Amostral 223,1111
Hipotese Alternativa: média diferente de 213,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 218,2007
Limite Superior 228,0215
143
NO
Rotação = 1800
A média das medições (219,73) do nível 1800 para a grandeza NO é
significativamente diferente de 212,1 (P-valor = 0,013 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 212,1.
NO
Rotação = 1900
A média das medições (213,44) do nível 1900 para a grandeza NO é
significativamente diferente de 204,7 (P-valor = 0,0057 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 204,7.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 3,164043
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,013314
Média Amostral 219,7333
Hipotese Alternativa: média diferente de 212,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 214,17
Limite Superior 225,2966
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 3,732783
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,005765
Média Amostral 213,4444
Hipotese Alternativa: média diferente de 204,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 208,0424
Limite Superior 218,8465
144
NO
Rotação = 2000
A média das medições (210,96) do nível 2000 para a grandeza NO é igual a
205,8 (P-valor = 0,056 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
205,8.
NO
Rotação = 2100
A média das medições (213,78) do nível 2100 para a grandeza NO é igual a
217,5 (P-valor = 0,271 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
217,5.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 2,232296
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,056096
Média Amostral 210,9667
Hipotese Alternativa: média diferente de 205,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 205,6294
Limite Superior 216,3039
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -1,18084
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,271582
Média Amostral 213,7889
Hipotese Alternativa: média diferente de 217,5
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 206,5416
Limite Superior 221,0362
145
NO
Rotação = 2200
A média das medições (218,6) do nível 2200 para a grandeza NO é igual a 218,7
(P-valor = 0,970 > 0,05) e porque o intervalo de confiança contém o valor 218,7.
NO
Rotação = 2300
A média das medições (222,75) do nível 2300 para a grandeza NO é igual a
218,5 (P-valor = 0,214 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
218,5.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,03806
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,970572
Média Amostral 218,6
Hipotese Alternativa: média diferente de 218,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 212,5413
Limite Superior 224,6587
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 1,34974
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,214046
Média Amostral 222,7556
Hipotese Alternativa: média diferente de 218,5
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 215,485
Limite Superior 230,0261
146
NO
Rotação = 2400
A média das medições (226,06) do nível 2400 para a grandeza NO é igual a
222,7 (P-valor = 0,477 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o valor
222,7.
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 1600
A média das medições (0,944) do nível 1600 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 1,3 (P-valor = 0,0008 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 1,3.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 0,74441
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,477923
Média Amostral 226,0667
Hipotese Alternativa: média diferente de 222,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 215,6375
Limite Superior 236,4958
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -5,15727
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000867
Média Amostral 0,944444
Hipotese Alternativa: média diferente de 1,3
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,785462
Limite Superior 1,103426
147
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 1700
A média das medições (0,811) do nível 1700 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 1,1 (P-valor = 0,0006 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 1,1.
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 1800
A média das medições (0,688) do nível 1800 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 0,9 (P-valor = 0,0024 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 0,9.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -5,36339
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000675
Média Amostral 0,811111
Hipotese Alternativa: média diferente de 1,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,686903
Limite Superior 0,93532
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -4,3589
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,002416
Média Amostral 0,688889
Hipotese Alternativa: média diferente de 0,9
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,577204
Limite Superior 0,800574
148
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 1900
A média das medições (0,633) do nível 1900 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 0,8 (P-valor = 0,0020 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 0,8.
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 2000
A média das medições (0,566) do nível 2000 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 0,7 (P-valor = 0,0072 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 0,7.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -4,47214
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,002077
Média Amostral 0,633333
Hipotese Alternativa: média diferente de 0,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,547394
Limite Superior 0,719273
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -3,57771
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,007212
Média Amostral 0,566667
Hipotese Alternativa: média diferente de 0,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,480727
Limite Superior 0,652606
149
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 2100
A média das medições (0,555) do nível 2100 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 0,8 (P-valor = 0,0001 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 0,8.
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 2200
A média das medições (0,511) do nível 2200 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 0,8 (P-valor = 0,0001 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 0,8.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -6,48745
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000191
Média Amostral 0,555556
Hipotese Alternativa: média diferente de 0,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,468666
Limite Superior 0,642445
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -6,82793
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000134
Média Amostral 0,511111
Hipotese Alternativa: média diferente de 0,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,413544
Limite Superior 0,608678
150
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 2300
A média das medições (0,488) do nível 2300 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 0,6 (P-valor = 0,007 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 0,6.
Estatísticas Descritivas –O
2
Rotação = 2400
A média das medições (0,477) do nível 2400 para a grandeza O
2
é
significativamente diferente de 0,6 (P-valor = 0,005 < 0,05) e também porque o intervalo
de confiança não contém o valor 0,6.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -3,59211
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,007063
Média Amostral 0,488889
Hipotese Alternativa: média diferente de 0,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,41756
Limite Superior 0,560218
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -3,77297
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,005443
Média Amostral 0,477778
Hipotese Alternativa: média diferente de 0,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 0,403077
Limite Superior 0,552479
151
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 1600
A média das medições (2566,06) do nível 1600 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2036,4 (P-valor = 0,0005 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2036,4.
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 1700
A média das medições (2574,2) do nível 1700 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2053,9 (P-valor = 0,0006 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2053,9.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 5,615038
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000501
Média Amostral 2566,067
Hipotese Alternativa: média diferente de 2036,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 2348,541
Limite Superior 2783,592
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 5,355075
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000682
Média Amostral 2574,2
Hipotese Alternativa: média diferente de 2053,9
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 2350,148
Limite Superior 2798,252
152
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 1800
A média das medições (2880,5) do nível 1800 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2306,8 (P-valor = 0,0006 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2306,8.
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 1900
A média das medições (3195,7) do nível 1900 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2571,9 (P-valor = 0,0005 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2571,9.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 5,449342
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000609
Média Amostral 2880,556
Hipotese Alternativa: média diferente de 2306,8
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 2637,759
Limite Superior 3123,352
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 5,528313
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000555
Média Amostral 3195,767
Hipotese Alternativa: média diferente de 2571,9
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 2935,536
Limite Superior 3455,998
153
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 2000
A média das medições (3471,5) do nível 2000 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2930,6 (P-valor = 0,0005 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2930,6.
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 2100
A média das medições (3630,1) do nível 2100 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2730,7 (P-valor = 0,0001 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2730,7.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 5,49563
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000577
Média Amostral 3471,556
Hipotese Alternativa: média diferente de 2930,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 3244,567
Limite Superior 3698,544
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 6,551957
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000178
Média Amostral 3630,167
Hipotese Alternativa: média diferente de 2730,7
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 3313,593
Limite Superior 3946,74
154
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 2200
A média das medições (3575,9) do nível 2200 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2663,4 (P-valor = 0,0001 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2663,4.
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 2300
A média das medições (3801,5) do nível 2300 para a grandeza HC é
significativamente diferente de 2959,4 (P-valor = 0,0001 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 2959,4.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 6,560583
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000177
Média Amostral 3575,933
Hipotese Alternativa: média diferente de 2663,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 3255,184
Limite Superior 3896,683
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 6,49073
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,00019
Média Amostral 3801,533
Hipotese Alternativa: média diferente de 2959,4
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 3502,343
Limite Superior 4100,724
155
Estatísticas Descritivas –HC
Rotação = 2400
A média das medições (3403,4) do nível 2400 para a grandeza HC é igual a
3408,5 (P-valor = 0,987 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o
valor 3408,5.
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 1600
A média das medições (460,58) do nível 1600 para a grandeza CEC é igual a
457,15 (P-valor = 0,390 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o
valor 457,15.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -0,01612
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,987536
Média Amostral 3403,467
Hipotese Alternativa: média diferente de 3408,5
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 2683,301
Limite Superior 4123,633
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 0,907715
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,390552
Média Amostral 460,5822
Hipotese Alternativa: média diferente de 457,15
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 451,8628
Limite Superior 469,3016
156
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 1700
A média das medições (465,72) do nível 1700 para a grandeza CEC é
significativamente diferente de 451,73 (P-valor = 0,034 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 451,73.
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 1800
A média das medições (470,31) do nível 1800 para a grandeza CEC é
significativamente diferente de 448,53 (P-valor = 0,010 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 448,53.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 2,547095
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,03433
Média Amostral 465,7244
Hipotese Alternativa: média diferente de 451,73
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 453,0546
Limite Superior 478,3943
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 3,332852
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,01034
Média Amostral 470,3133
Hipotese Alternativa: média diferente de 448,53
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 455,2414
Limite Superior 485,3852
157
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 1900
A média das medições (481,45) do nível 1900 para a grandeza CEC é
significativamente diferente de 469,14 (P-valor = 0,026 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 469,14.
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 2000
A média das medições (494,60) do nível 2000 para a grandeza CEC é
significativamente diferente de 485,36 (P-valor = 0,016 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 485,36.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 2,703172
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,026941
Média Amostral 481,4578
Hipotese Alternativa: média diferente de 469,14
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 470,9498
Limite Superior 491,9657
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 3,032498
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,016248
Média Amostral 494,6067
Hipotese Alternativa: média diferente de 485,36
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 487,5752
Limite Superior 501,6381
158
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 2100
A média das medições (491,52) do nível 2100 para a grandeza CEC é
significativamente diferente de 478,22 (P-valor = 0,0061 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 478,22.
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 2200
A média das medições (491,99) do nível 2200 para a grandeza CEC é
significativamente diferente de 475,62 (P-valor = 0,0009 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 475,6.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 3,687674
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,006151
Média Amostral 491,5267
Hipotese Alternativa: média diferente de 478,22
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 483,2056
Limite Superior 499,8477
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 5,111148
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,000917
Média Amostral 491,9956
Hipotese Alternativa: média diferente de 475,6
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 484,5983
Limite Superior 499,3928
159
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 2300
A média das medições (498,71) do nível 2300 para a grandeza CEC é
significativamente diferente de 483,1 (P-valor = 0,028 < 0,05) e também porque o
intervalo de confiança não contém o valor 483,1.
Estatísticas Descritivas –CEC
Rotação = 2400
A média das medições (482,93) do nível 2400 para a grandeza CEC é igual a
499,84 (P-valor = 0,306 > 0,05) e também porque o intervalo de confiança contém o
valor 499,84.
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T 2,660079
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,028802
Média Amostral 498,7122
Hipotese Alternativa: média diferente de 483,1
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 485,1781
Limite Superior 512,2464
TESTE T - AMOSTRA ÚNICA
DADOS DO PROCESSO
T -1,0968
Graus de Liberdade 8
P-Valor 0,304641
Média Amostral 482,9333
Hipotese Alternativa: média diferente de 499,84
Intervalo de Confiança 95%
Limite Inferior 447,3875
Limite Superior 518,4792
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