Metodologia para avaliação de motores diesel alimentados por biodiesel

Abstract

Dentre tantas matérias primas existentes para produção de biodiesel, os óleos e gorduras residuais apresentam-se como uma alternativa promissora em função das questões ambientais envolvidas no seu reaproveitamento. Neste contexto, vários aspectos necessitam ser melhores compreendidos quanto à produção e utilização de biodiesel produzido a partir desta matéria prima. Dentre eles, destacam-se a estabilidade à oxidação do biodiesel e as suas conseqüências para o óleo lubrificante do motor, pois um combustível com baixa estabilidade à oxidação remete à menor vida útil do mesmo, enquanto que a presença de biodiesel no lubrificante degrada a qualidade do óleo, interferindo diretamente nas condições de desgaste das partes móveis do motor. Desta forma, esta pesquisa tem como objetivo propor uma metodologia de análise para identificar as conseqüências do uso de biodiesel de óleos e gorduras residuais em motores, a partir da adição ou não de um anti-oxidante no combustível, bem como avaliar a influência deste anti-oxidante sobre a estabilidade à oxidação do biodiesel. Para tanto, a pesquisa propõe a realização de ensaios em motores de ciclo diesel abastecido com biodiesel, sem troca de óleo, em condições reais de funcionamento, na presença e na ausência de anti-oxidante. Além disso, é proposto que a concentração do antioxidante a ser usado seja determinada a partir do acompanhamento do índice de peróxido do combustível e que o efeito deste anti-oxidante seja avaliado a partir da caracterização do combustível antes e após a sua aplicação. Quanto às conseqüências tribológicas do uso de biodiesel em motores, é proposto um monitoramento das variáveis físico-químicas do lubrificante, além de espectroscopia no infravermelho e por emissão ótica. Para identificar as relações existentes entre o combustível utilizado, o desgaste observado e a contaminação do óleo lubrificante, a metodologia proposta sugere a aplicação de uma matriz de correlação nos resultados obtidos. No presente estudo, a metodologia foi aplicada em um motor de ciclo diesel estacionário, acoplado à um gerador de 12,5 kVA, trabalhando por intervalos de tempo superiores à 250 h. Os resultados mostraram que a adição de BHA como agente anti-oxidante aumenta a estabilidade à oxidação do biodiesel para uma concentração de 1000 ppm, Além disso, também foi possível identificar que ocorreu contaminação do lubrificante pelo biodiesel, na presença ou não de BHA, e que esta contaminação apresentou alguma influência nas condições tribológicas do motor para o período de ensaios considerado.

Amongst many available sources for biodiesel production, the residual oils and fats are presented as a promising alternative by the environmental questions involved in its reuse. This way, some aspects related to biodiesel production and utilization must be better understood. Amongst them, it is highlighted the oxidation stability of biodiesel and its consequences to the engine lubricant oil, because a fuel with low oxidation stability sends to a lesser useful life whereas the presence of biodiesel in the engine lubricant degrades the oil quality, intervening directly with the wearing conditions of the engine mobile parts. In such a way, this research proposes an analysis methodology to identify the consequences of the biodiesel use in engines, in the presence or not of the antioxidative substance, as well to evaluate the influence of an antioxidative substance on the oxidation stability of biodiesel. For that, the research considers the accomplishment of the assays in a diesel engine, without oil exchange, in real conditions of working, in two stages: in the presence and without the antioxidative substance in the fuel. Moreover, it is proposed that the concentration of the antioxidative substance to be used must be evaluated by the accompaniment of the fuel peroxide index and that the effect of this antioxidative substance must be evaluated from the characterization of the fuel before and after its application. About the tribologycal consequences of the biodiesel use in engines, it is proposed a monitoring of the lubricant physical-chemical variables, beyond spectrometry in the infra-red ray and optical emission spectroscopy. To identify the relations between the fuel used, degree of wearing and lubricant oil contamination, the methodology suggests the application of a matrix of correlation in the achieved results. In the present study, the methodology has been applied in a stationary diesel engine coupled to a generator of 12,5 kVA, by a period bigger than 250 h. The lubricant used was SAE 15W40 oil. The results had shown that the BHA addition increases the biodiesel oxidation stability for a 1000 ppm concentration. Moreover, it was also possible identify that contamination lubricant by biodiesel occurs, in the presence or not of BHA, and that this contamination presented some influence on the engine tribologycal conditions for the period of assays considered.