PROFESSOR: Mila Rosendahl Avelino, DsC Coppe(Brasil), PósDoc Miami(EUA)

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Projetos Acadêmicos na FEN-UERJ

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Projetos Acadêmicos

Laboratório de Motores de Combustão Interna / propulsão veicular

 

NOVEMBRO DE 2009

Redução de emissões em motores de combustão interna --- biocombustível

Coordenador Proponente:

Vice-Coordenador:

RESUMO

     A não adesão dos EUAN ao Protocolo de Kyoto e cumprimento parcial de outros, tem contribuído para uma rápida elevação dos gases causadores do efeito estufa na atmosfera do Planeta. A contribuição das emissões dos veículos automotores nos países desenvolvidos é elevada. O presente projeto mostra que, desde a assinatura do Protocolo de Kyoto, a União Européia e muitos outros países estão se mobilizando no sentido do cumprimento das metas básicas daquele protocolo, impondo limites para todas as fontes emissoras de gases poluentes. A indústria automobilística passou a adequar e otimizar seus sistemas de controle de emissão: instalação de catalisadores, sistemas de advertência ao motorista sobre anomalia nos gases de descarga, ajustes e otimização nos sistemas de alimentação, etc. Os maiores causadores do Efeito Estufa são o CO2 e o Metano. Por isso, o uso de combustíveis com cadeias carbônicas reduzidas (Etanol e Gás Natural) surgiu como uma alternativa viável e importante, mas, estes também possuem carbono em suas moléculas. O etanol foi o pioneiro e, a seguir, o GNV. Com os recursos previstos neste projeto, pretende-se iniciar a instalação de um laboratório completo (Laboratório de Ensaio de Motores – LEM) para se estudar biocombustíveis, metano e misturas deste com GNV, etanol e gasolina, para reduzir as emissões e aumentar o rendimento térmico dos motores.

Serão feitos estudos de EMISSÕES, torque, eficiência, rendimento térmico e MECÂNICO e consumo. METODOLOGIA DE PROJETO INCLUIRÁ medições experimentalmente no laboratório utilizando-se métodos matemáticos e ferramentas computacionais avançadas, que serão validados. As medidas das emissões serão feitas em cada caso.

A UERJ é a única Universidade Pública do Rio que ainda não possui um Laboratório de Motores. O Laboratório pretendido começará preencher essa lacuna com um amplo programa de Pesquisa e desenvolvimento de biocombustíveis 100% renováveis além do estudo do controle de emissões dos combustíveis em motores operando segundo os ciclos Otto e Diesel, incluindo aqueles que utilizem biodiesel e o biogás, com foco na obtenção de um combustível 100% renovável.

 

Análise térmica dos motores e treinamento de pessoal especializado. Atenderá também às aulas práticas do curso Motores da Graduação, os alunos do Programa Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, em seus trabalhos experimentais dotando nos cursos de Mestrado quanto no recém aprovado curso de Doutorado, com nível 4 atribuído pela CAPES. Serão também privilegiadas atividades de extensão, através de atividades de capacitação profissional em operação e manutenção de motores de combustão interna.

Objetivos:

1)   Estudos de Rendimento, torque, eficiência e Emissão dos combustíveis: metano, gás natural, etanol e gasolina nos motores do Ciclo de Otto

2)   Produção e Estudos de Rendimento, de torque, eficiência e Emissão de Biodiesel de Óleo Soja, Óleo de Palma, Óleo pinhão Manso, Óleo de Mamona e Óleo de Moringa, nos Motores do Ciclo de Diesel.

 

Biodiesel de Óleo de Pinhão Manso, Óleo de Palma e Óleo de Mamona

Descrição: O óleo de soja tem sido o triglicerídeo mais utilizado na produção de Biodiesel no Brasil. A necessidade de busca de oleaginosas alternativas, motivou o desenvolvimento do presente projeto. Serão utilizados os óleos de Pinhão manso, óleo de palma e óleo de mamona, na transesterificação e consequente obtenção de biodiesel. Trabalhos recentes têm demonstrado que o biodiesel de óleo de mamona resulta num combustível com viscosidade acima do exigido pela ANP, devido a um ácido graxo de cadeia muito longa e muito viscosa. Assim sendo, a solução encontrada é se proceder a uma mistura com proporções adequadas dos três biodieseis para ajuste da viscosidade do produto final.

 

Turbo alimentadores para Motores de Ciclo Otto

Descrição: O projeto descreve um Turbo alimentador para Motores do Ciclo Otto, acionado por um motor elétrico com velocidade variável, para que este seja versátil haja possibilite o uso de vários combustíveis, desde a gasolina comum, alta octanagem, etanol, gás natural, biogás, metano puro e hidrogênio. A velocidade variável permite o uso de qualquer desses combustíveis, propiciando a taxa de compressão adequada para qualquer deles, tornando o motor Otto versátil.

 

Biodiesel de Óleo de Soja e Pinha Manso

Descrição: A maior parte do biodiesel atualmente produzido no Brasil provém do óleo de soja, etanol e catalisador alcalino. Porém, todos os óleos vegetais enquadrados na categoria de óleos fixos ou triglicerídeos, podem ser transformados em biodíesel. Dentre as matérias-primas, incluem-se os óleos de: soja, palma, algodão, pinhão manso, mamona, amendoin, milho, babaçu, dendê, etc. Destes, o óleo de PInhão Manso vem surgindo como uma alternativa muito atrativa, por ser uma planta de excelente rendimento de óleo (~3000 l/ha), por crescer e sobreviver com poucos tratos culturais, em terras marginais (de pouca fertilidade), possuir crescimento rápido (começa produzir com cerca de 1 ano e meio), uma vida produtiva muito longa (mais de 40 anos) e ser de fácil propagação. Além disso, as sementes não são comestíveis (tóxica), não sendo levadas por pássaros ou animais. Suporta longos períodos de estiagem. O Pinhão Manso melhora também a fertilidade do solo e aumenta a renda dos pequenos produtores rurais, pois, a torta é valiosa como adubo orgânico e fertilizante. No presente projeto, as sementes serão esmagadas em filtros prensa com elementos de material polimérico que extrai o óleo e já promove degomação. O óleo será purificado e filtrado e a transesterificação será feita em num reator piloto, com capacidade de 200 l, em regime de batelada, com etanol anidro e NaOH como catalisador. O reator de aço inoxidável 304L será todo instrumentado e o controle de processo controlado por software desenvolvido pela equipe do projeto. Pretende-se instalar o reator nas dependências do CEPER. Financiador (es): Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social. 

 

1. INTRODUÇÃO

Em dezembro de 1997 vários países aprovaram o protocolo de Kyoto (ver arquivo quimvalepdd.pdf) para a redução de emissões de gases poluentes na atmosfera (WALSH, 1998). Os principais aspectos deste tratado incluem:

A implementação deste acordo implica em mudanças significativas diretas no mercado automotivo, de combustíveis e no controle das emissões automotivas.

Já no ano de 1997 o Conselho Europeu de Ministros do Meio Ambiente estabeleceu limites máximos para emissões em motores a gasolina e a diesel. Estes limites são mostrados na Tabela I.

Em todos os países da União Européia houve incentivos imediatos para as indústrias que aplicaram esses novos limites de emissões à toda produção seriada de seus veículos comerciais antes dos prazos estabelecidos na legislação. Nessas diretrizes estavam previstas ainda a obrigatoriedade do Sistema OBD (On Board Diagnostics System), que adverte o motorista sobre anomalias nos gases de descarga, nos veículos à gasolina a partir de 2000 e em todos os veículos a Diesel a partir de 2006. Na Europa, as maiorias dos veículos já possuem o Sistema OBD.

 

Tabela I – Limites de Emissões para veículos comercializados na Comunidade Européia.

Ano

Tipo de Emissão

CO

HC

NOx

HC +NOx

MP

2000

G: 2,30

D: 0,64

G: 0,20

D: ¾

G: 0,15

D: 0,50

G: ¾

D: 0,56

G: ¾

D: 0,05

2005

G: 1,00

D: 0,50

G: 0,10

D: ¾

G: 0,08

D: 0,25

G: ¾

D: 0,30

G: ¾

D: 0,025

Unidade: g/km,  ; G: gasolina; D: Diesel 

Em todos os países da União Européia houve incentivos para indústrias que aplicaram esses novos limites de emissões a toda produção seriada de seus veículos comerciais antes dos prazos estabelecidos na legislação.

Nessas diretrizes estavam previstas ainda a obrigatoriedade do Sistema OBD (On Board Diagnostics System), que adverte o motorista sobre anomalias nos gases de descarga, nos veículos à gasolina a partir de 2000 e em todos os veículos Diesel a partir de 2006. Na Europa, a maioria dos veículos já possuem o Sistema OBD.

Igualmente na Califórnia, foram propostas normas mais restritivas para veículos leves, normas LEV2 (Low-Emissions Vehicle Regulations 2) que passaram a entrar em vigor efetivamente a partir de 2005.

2. JUSTIFICATIVA

2.1. Redução das Emissões

A atenção dos dirigentes políticos e cientistas está voltada principalmente para a redução das emissões de CO2 e do Metano, que devem aumentar significativamente no próximo século, devido principalmente à queima de combustível fóssil (STEIBERG, 1999; STROMBERGER, 2007).

O problema ambiental está fortemente relacionado ao setor automotivo, que constitui a maior fonte isolada de poluição mundial, particularmente crítica nas áreas urbanas. Nos EUAN, as emissões provenientes de veículos correspondem a metade do total de emissões e 31% das emissões de CO2 (CANNON, 1999).

Outro estudo interessante mostra que a utilização de carros elétricos, conforme as intenções das autoridades do estado da Califórnia, o benefício obtido com a mudança não seria significativo. Esse trabalho conclui que, ao se examinar todo o ciclo de geração, transmissão, carga/recarga das baterias, considerando os rendimentos envolvidos nos diferentes processos e as emissões oriundas da geração através de termelétricas, não resultaria numa redução das emissões de CO2, podendo inclusive elevar o nível dessas emissões (California Energy Comission, 1997).

Sem dúvida a utilização de gás natural em veículos alternativos é uma solução interessante do ponto de vista da qualidade ambiental. Estima-se que a utilização de gás natural em motores de combustão interna (MCI) reduza em até 95% as emissões de CO, em 80% as emissões de hidrocarbonetos e em 30% as emissões de NOx, além de apresentar reduções significativas de CO2 (CANNON, 1999, STROMBERGER, 2007).

A abundância de reservas de gás natural também é um forte argumento para utilização desse combustível em MCI. Estima-se que cerca de 750.000 veículos em todo o mundo utilizem gás natural como combustível.

Um recente trabalho de pesquisa (LIMA, 1999) faz uma comparação dos diversos tipos de veículos alternativos, comparando autonomia, custo e emissões. Este trabalho conclui que os veículos que utilizam célula de combustível para propulsão apresentam inúmeras vantagens em relação aos veículos elétricos ou híbridos. No entanto, o elevado investimento inicial constitui um obstáculo â comercialização deste tipo de veículo. A figura 1 apresenta alguns resultados comparando as emissões de diversos veículos alternativos em relação a um veículo convencional movido à gasolina. Maiores informações podem ser obtidas na referência citada anteriormente.

2.2. Utilização de Bicombustíveis para Propulsão Veicular Automotiva

Como foi demonstrado, o bicombustível é sem dúvida uma alternativa muito importante para redução das emissões para a atmosfera. Continuará sendo usado nos veículos e na indústria, apesar de importado da Bolívia. Mas, uma coisa é certa e já foi divulgada pelo governo: numa primeira fase de ajustes, em 2007, os preços já foram ligeiramente majorados. Os preços continuarão a ser, inevitavelmente, ajustados de acordo com a evolução dos acertos feitos com a Bolívia e da capacidade de produção e oferta de gás brasileiro. A curto prazo, o Brasil não tem condições de suprir, com gás de origem brasileira, a demanda total atual. A médio prazo ainda é questionável. Além disso, o gás natural não é um combustível renovável. Por outro lado, o Biogás (renovável) vem surgindo como uma alternativa viável, para suprimento de parte da demanda.

A despeito das inúmeras vantagens do gás natural e da continuação do seu uso, bem como, do inevitável uso, no futuro próximo, do Biogás (Metano Puro), a utilização de hidrogênio em veículos tem recebido atenção crescente em todo mundo, como forma de minimizar os efeitos das emissões produzidas pela queima de combustíveis fósseis ou otimizar a geração de eletricidade.

Como forma de utilizar a energia atualmente desperdiçada nas hidroelétricas e o enorme potencial das Pequenas Centrais Hidroelétricas (PCH), o CEPEL está estudando a viabilidade de produção de hidrogênio através da eletrólise da água. Armazenado, esse hidrogênio pode ser utilizado posteriormente para geração de eletricidade, ou vendido para uso em processos industriais, ou para uso automotivo, o que aumentaria a eficiência do sistema de geração.

O hidrogênio pode ser usado em veículos basicamente de três formas: puro ou misturas, como combustível em MCI; produzindo eletricidade em células a combustível para impulsionar motores elétricos e em carros híbridos, combinando motores/*ou células a combustível com sistemas de armazenamento como, por exemplo, baterias.

ICE -    veículo convencional (gasolina)                                              

VEHs- veículos elétricos híbridos com arranjo em série               

VEHp- veículos elétricos híbridos com arranjo em paralelo         

VGN-   veículos movidos a gás natural                                

VM -    veículo movido a Metanol

VGLP- veículos movidos à GLP                                

VEt -   veículos movidos a Etanol

 Figura 1 - Redução percentual apresentada pelos veículos alternativos em relação à gasolina para um percurso de estrada HWFET.

O uso de hidrogênio puro ou misturado com outros combustíveis, em MCI apresenta como vantagem, em relação às demais alternativas, a grande semelhança com os motores convencionais, só dependendo de pequenos ajustes na taxa de compressão e adaptação de novos materiais mais resistentes nas partes móveis (casquilhos, buchas, etc). O maior custo envolvido diz respeito ao armazenamento (tanques), a alguns problemas decorrentes das propriedades físico-químicas do hidrogênio e também ao abastecimento. O armazenamento já está resolvido com o uso de tanques mais leves, fabricados com aços especiais, e tanques super leves fabricados com materiais compósitos, que usam fibra de carbono (COLOZZA, 2002; ZÜTTEL, 2002; CUMALIOGLU, 2007).

 

 

Figura 1 - Redução percentual apresentada pelos veículos alternativos em relação à gasolina para um percurso de estrada HWFET.

ICE -    veículo convencional (gasolina)

VEHs- veículos elétricos híbridos com arranjo em série

VEHp- veículos elétricos híbridos com arranjo em paralelo

VGN- veículos movidos a gás natural

VM - veículo movido a Metanol

VGLP- veículos movidos à GLP

VEt - veículos movidos a Etanol

 

 

 

 

 

A queima de hidrogênio em veículos apresenta inegáveis vantagens do ponto de vista ambiental:

Outras vantagens são a maior durabilidade do motor e o menor consumo de óleo lubrificante.

Diversas empresas automobilísticas já construíram protótipos de motores movidos a hidrogênio: BMW, Mazda, Ford e Mercedes Benz, o que mostra um interesse crescente na utilização deste combustível, não tanto devido à viabilidade econômica, mas principalmente devido ao problema ambiental.

 

3. OBJETIVOS

3.1. Redução de Emissões Utilizando Misturas de Hidrogênio com Hidrocarbonetos

Diversas pesquisas têm sido realizadas no estudo do efeito de misturas de hidrogênio com hidrocarbonetos (gasolina, álcool, diesel, GNV e metano), no desempenho e emissões de motores de combustão (SHRESTHA, 1999; KARIM, 1996; VARDE, 1981).

Essa forma de utilização do hidrogênio em MCI, além de contornar os inconvenientes resultantes da armazenagem e distribuição, apresenta as seguintes vantagens:

A Tabela II ilustra a influência da adição de hidrogênio na redução do consumo de combustível em alguns veículos. O hidrogênio necessário para este tipo de sistema é geralmente obtido por uma célula eletrolítica que faz a eletrólise da água gerando hidrogênio e oxigênio que são levados à câmara de combustão para serem queimados juntamente com os combustíveis convencionais. A energia elétrica usada para alimentar a célula, é fornecida pelo alternador do próprio veículo. Note-se que, em alguns casos a redução do consumo e significativa.

 

Figura 2 - Emissões de Hidrocarbonetos com e sem adição de hidrogênio

Tabela II – Influência da adição de hidrogênio na redução do consumo de combustível.


Usuário

Veículo

Redução (%)

 

 

Bert Wolters

1997 GMC Safari

31%

 

Jim Anderson

1983 Chev Astro Van

16%

 

Kerry Stevens

1991 Nissan Access

26%

 

Marc Murray

1991 Dodge Caravan

19%

 

Larry Loughren

1987 Ford 150 Econoline

16%

 

Rod Cusiac

1996 Dodge Ram 1500

23%

 

Johnny Lebire

1992 Dodge Dakota

20%

 

Roch Desjardins

1992 Honda Accord

15%

 

Trent Walker

1982 GMC-C3500

45%

 

Roy Lorass

1984 Pontiac Wagon

37%

 

Joe Williams

1996 Ford Escort

45%

 

Phil Mason

1989 Ford F-150 XLT

27%

             

 


As Figuras 2 e 3 ilustram o efeito da adição de hidrogênio nas emissões de hidrocarbonetos e de monóxido de carbono num veículo a gasolina. As medições foram feitas usando-se um veículo Nissan 1991 AXXESS 2,4 litros. O hidrogênio é produzido através de um gerador (célula eletrolítica) instalado a bordo do veículo.

Conforme se observa nessas figuras, a adição de hidrogênio produz uma redução substancial nas emissões de HC e CO, principalmente nas rotações mais baixas.

O trabalho de Shrestha et al., (1999) analisa o efeito da adição de hidrogênio num motor alimentado por metano.  Os principais efeitos são: maior eficiência térmica, menor probabilidade de detonação, redução das emissões – especialmente NOx – e a possibilidade de utilização de taxas de compressão mais elevadas. Os efeitos observados são devido a melhor eficiência obtida no processo de combustão causados pela adição 20 a 25% de hidrogênio na mistura.

Nesse trabalho, pretende-se adicionar misturas variando desde zero até cerca de 25 de hidrogênio em metano puro, GNV, álcool e gasolina e se analisar os efeitos observados no rendimento, eficiência, torque, bem como, se analisar os gases da combustão emitidos para a atmosfera, em cada caso.

 

 4. MÉTODOS

 4.1 Calibrações e Ajustes Iniciais

Após o acoplamento do dinamômetro ao motor e a montagem de todos os componentes do mesmo, com os sensores, os atuadores, a Centralina do Sistema de Injeção Eletrônica, bem como a turbina, será feito um remapeamento da centralina, considerando os novos combustíveis testados. Todos os sinais dos sensores de injeção eletrônica serão monitorados por um Scanner que os transfere a um computador onde são analisados através de um software instalado. Além dos sinais do sistema de injeção, também os sinais dos sensores de rpm, informações de temperatura e pressão de uma determinada câmara de combustão escolhida e parede do cilindro (monitorados por termopares e sensor de pressão) e demais informações e parâmetros necessários serão transferidas para o computador que possui um software dedicado, para análise e processamento dos dados, fazendo parte da bancada de provas. Os programas Mathematica e Fortran também serão utilizados na análise dos dados e parâmetros a serem medidos.

Ainda não são bem conhecidas as respostas precisas e faixas de correção da Central do Sistema de Injeção eletrônica, no caso do uso de turbina para proporcionar taxas de compressão altas, da ordem de 15/1 a 18/1, requeridas pelo metano e o hidrogênio, puros, respectivamente. Esses estudos têm sido feitos nos laboratórios das grandes montadoras no exterior. Todas elas têm um enorme interesse pelo resultado dessas pesquisas.

Os combustíveis a serem utilizados em todas as experiências (Hidrogênio gasoso, Metano Puro, Gás Natural, Etanol Hidratado e Gasolina) serão instalados para estarem disponíveis nas proximidades do motor, em recipientes próprios (H2, Metano e GNV), em suas garrafas originais, com redutores de pressão e o Etanol e a Gasolina em recipientes de vidro de 5-10 litros, para visualização dos seus conteúdos. Em todos os casos, haverá medidores de vazão volumétricos, para controle de consumo, nas linhas de alimentação.

2. Medidas de Torque, Consumo e Análise dos Gases de Combustão

Inicialmente, serão levantadas as curvas para calibração de torque, para cada combustível puro, a várias rotações, com o motor aspirado (sem o uso da turbina na alimentação). Será usado um Dinamômetro de Correntes Parasitas (Foucault) de 300 CV, acoplado à Bancada de Provas. Os gases de combustão, para cada caso, são analisados, através de um analisador de gases que analisa simultaneamente as emissões de: CO, CO2, HC, O2 e NOx (MELO, 2004). Os materiais particulados são analisados separadamente por um opacímetro em analisador específico para MP (JOHNSON, 2003). O consumo de combustível será informado pelos medidores de vazão mássica (Coriolis).

Uma nova série de testes será feita com misturas de combustíveis. Após os ajustes necessários e reprogramação da Centralina de todos os sensores e atuadores do sistema de injeção, com o uso de “SCANNER”. Um misturador de gases fará os ajustes para alimentação do motor com misturas de hidrogênio com diferentes percentuais de gasolina, álcool, GNV e metano (KARIM, 1996). Em cada caso, serão estudados os mesmos parâmetros acima mencionados, e  emissões provenientes da combustão. O consumo de hidrogênio e do outro combustível, que estiver sendo usado, será medido individualmente pelos respectivos medidores de vazão mássica. A provisão do metano preferencialmente será daquele originário do Biogas  (Biodigestores). Já a provisão do gás natural será feita através de um “Kit gás” de quinta geração. Nesses casos, a alimentação das misturas do hidrogênio com gás natural ou metano, será feita pelos bicos injetores, (passando antes pelo misturador de gases), sem a necessidade de uso do emulador de bicos injetores. Assim sendo, a alimentação dos cinco combustíveis será feita diretamente nos bicos injetores. No kit gás de quarta geração, o gás natural era injetado no coletor de admissão de ar, antes da borboleta de aceleração (SANTOS JUNIOR, 2004).

4.4 Cálculo do Rendimento Térmico

O presente projeto descreverá o desenvolvimento de um modelo termodinâmico computacional dos processos de compressão, combustão e expansão dos combustíveis: gasolina, álcool, Gás Natural, Metano Puro e Hidrogênio, para a predição do Rendimento de um motor do tipo Flex (gasolina e Álcool), com um  “KIT”  de  gás natural de 5a geração instalado (BAETA, 2006). O processo de combustão é modelado pela equação de Wiebe, que caracteriza a fração de massa queimada (FERGURSON, 2001). A troca térmica convectiva é estimada por correlações empíricas, para determinação do coeficiente de transferência de calor (HEYWOOD, 1992; TAYLOR, 1988).

Serão estudadas equações para evolução do calor específico, a pressão constante, em função da temperatura, para cada tipo de combustível. Como resultado de saída do modelo são gerados perfis de pressão e de temperatura do gás no interior da câmara de combustão, em função do ângulo do  eixo  de  manivelas,  possibilitando  a  avaliação  de  parâmetros  de  desempenho do motor,  em  diferentes  condições  de  trabalho  (SANTOS JUNIOR, 2004, MELO, 2007). Para a solução das equações diferenciais de quarta ordem na modelagem teórica, em questão, serão usadas a linguagem FORTRAN, conforme trabalhos de Massa (1992) e a linguagem MATHEMATICA, usada por Santos Junior (2004) e Melo (2006). Os resultados teóricos serão comparados, para efeitos de validação, com os resultados experimentais obtidos na bancada de provas que se pretende montar com um motor do Ciclo de Otto, da Volkswagen de 4 cilindros Flex de 1,6 litros, com injeção eletrônica completa, com um Kit de gás natural instalado, operando com os cinco combustíveis acima mencionados. 

 

4.4.1. Dados de Entrada

 

     Os dados de entrada necessários para simulação podem ser divididos em:

=> Grandezas geométricas do motor, sistema cilindro-pistão: Diâmetro interno do cilindro (D), curso do pistão (S), razão de compressão (r), comprimento da biela (L) raio do eixo de manivelas (R);

=> Dados de projeto do motor: Ângulo de fechamento da válvula de admissão e de abertura da válvula de descarga;

=> Dados referentes ao combustível utilizado: Fórmula do combustível equivalente (gasolina, etanol, metano e hidrogenio) ou composição do GNV, poder calorífico inferior (PCI) do combustível, relação ar-combustível (AC), equação única para a capacidade calorífica a pressão constante (Cp) dos combustíveis;

=> Dados dos componentes da combustão: Equações de calor específico a pressão constante, em função da temperatura, para os componentes dos reagentes e dos produtos da combustão (H2O, CO2, N2, O2);

=> Condições de operação do motor: Pressão no fechamento da válvula de admissão do cilindro, massa da mistura admitida no ciclo, temperatura da parede do cilindro, ângulo de ignição e rotação.

=> Parâmetros relativos à combustão: Ângulo de Liberação de energia (início da combustão) e duração da combustão;

     Esse modelo foi desenvolvido com base no uso de informações referentes ao processo que ocorre em 1 cilindro apenas. Assim sendo, os parâmetros de desempenho para o motor são calculados multiplicando-se os valores obtidos pelo número de cilindros do motor. Para o motor usado, 4 cilindros. Esse método apresenta uma precisão aceitável, conforme resultados publicados por Santos Junior (2004).

 

4.4.2. Procedimentos de Cálculo

     Para obtenção dos valores do trabalho líquido (W), da temperatura (T) e pressão (P) no interior do cilindro, da energia transferida para a parede do cilindro (Qp) e da quantidade de energia transferida ao gás admitido na câmara de combustão (quantidade de energia aparente (Qa), em função do ângulo θ, do eixo de manivelas é necessária a resolução simultânea do sistema das cinco equações diferenciais ordinárias abaixo.

     Uma vez definidos os dados de entrada, será descrito, a seguir, o procedimento baseado em Santos Junior (2004) e Melo (2007), que será usado para o cálculo e resolução do sistema de equações a seguir: 

 

onde:

- Qtot é a quantidade total de energia fornecida ao sistema [Qtot(θ) = (Qtot x(θ)], onde x é o deslocamento no avanço da frente de queima (evolução da queima do combustível em função do ângulo (θ) do eixo de manivelas

- fcor é um fator de correção com valor dependente do tipo de equação usada para determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção.

- k = Cp/Cv (razão entre as capacidades caloríficas)

            Este sistema de equações é a base teórica mais importante dos cálculos térmicos, representando o principal mecanismo de predição da evolução dos estados termodinâmicos da mistura ar-combustível, no interior da câmara de combustão. A seqüência de desenvolvimento matemático, para se chegar a esse sistema de equações é longo, não sendo possível ser incluída no texto limitado de 20 páginas do presente projeto.

     A resolução do sistema de equações diferenciais ordinárias para pressão, temperatura, calor transferido e trabalho será implementada no código computacional desenvolvido no MATHEMATICA, através de funções NDSolve (essa subrotina fornece solução numérica para uma ampla gama de equações diferenciais ordinárias e também para equações diferenciais parciais). Funcionando no modo automático, permite a seleção do método de resolução de forma otimizada, pelo próprio programa MATHEMATICA.

     A solução desse sistema foi dividida em duas fases, sendo a primeira correspondendo ao período antes da combustão, tendo como condições iniciais os valores da pressão, temperatura e massa da mistura no ângulo de fechamento da válvula de admissão. São adotados dois métodos. Num deles, considera-se um processo politrópico, que é resolvido de forma interativa, a partir do instante do fechamento da válvula de admissão. No outro, resolvendo o sistema de equações diferenciais, sem combustão. Os resultados de pressão e temperatura são usados na segunda fase, quando inicia o processo de combustão, que é modelado pela equação de Wiebe.  A partir daí, inicia-se a última fase de cálculo com a expansão dos gases até a abertura da válvula de escapamento.

onde:

- Qtot é a quantidade total de energia fornecida ao sistema [Qtot(θ) = (Qtot x(θ)], onde x é o deslocamento no avanço da frente de queima (evolução da queima do combustível em função do ângulo (θ) do eixo de manivelas

- fcor é um fator de correção com valor dependente do tipo de equação usada para determinar o coeficiente de transferência de calor por convecção.

- k = Cp/Cv (razão entre as capacidades caloríficas)

            A equação de Woschni (MELO, 2007), para o cálculo do coeficiente de transferência de calor, necessita dos resultados de pressão calculados com e sem combustão, para a determinação da velocidade do gás admitido.

 

4.5 Motor do Ciclo de Otto

       O motor utilizado nos testes será um motor do Ciclo Otto, Volkswagen de 1,6 litros, “flex”, novo, 2007, que é usado nos modelos FOX e Gol. Nesse motor, além do medidor de vazão volumétrico, será instalado um sistema que permitirá controlar e medir o fluxo de massa do combustível que está sendo consumido, em cada situação (para cada mistura). Esse sistema será fundamental para determinação do consumo específico de combustível durante os ensaios e determinar a influência da adição de hidrogênio sobre esta variável.

O Laboratório de Engenharia Mecânica já conta com um outro motor (usado), com as mesmas características no acima citado. Esse motor, fabricado em 2004 e que já está envelhecido para o equivalente a 60.000 km, foi doado pela Volkswagen, em 2007. O mesmo não dispõe de todos componentes do sistema de injeção eletrônica e outros acessórios necessários, tais como motor de arranque, filtro de ar, radiador, etc. No momento do uso do motor usado, a centralina, sensores e atuadores, faltantes nesse motor, serão transferidas do motor novo para o usado. Todas as medidas serão também efetuadas no motor usado, para comparações.

4.6 Turbocompressor

Para obtenção de rendimentos máximos, o Gás Natural requer uma taxa de compressão entre 13/1 a 14/1, dependendo do teor de Metano. O Metano Puro 15/1. O hidrogênio em torno de 17/1. Por isso, a necessidade de uma turbina centrífuga para produzir sobre-alimentação dos cilindros, de maneira se alcançar as taxas de compressão necessárias para esses combustíveis e obtenção do rendimento máximo dos mesmos. Essa turbina servirá para calibração para uma turbina que está sendo projetada e será construída no Laboratório.  

Essa turbina foi projetada, por alunos do curso de Eng. Mecânica (Gláucio de Almeida Sá, Lucio J. Ferreira e Rogério E. J. De Abreu,  como Projeto de Final de Curso, orientados pelos profs. Mauro C. L. Souza e Gustaf Akerman, participantes deste projeto. Essa turbina será acionada por motor elétrico com velocidade variável, sendo possível variar-se a pressão de alimentação, de acordo com o combustível ou a mistura usada. A turbina aumenta a pressão de injeção de ar no coletor de admissão, resultando numa taxa de compressão adequada para cada combustível, não sendo, necessário modificar o motor, definitivamente, através de rebaixamento do cabeçote. O ajuste de velocidade do motor elétrico permite se estabelecer a compressão ideal para cada mistura de combustível, podendo ser variada desde 9/1(para a gasolina comum),  até 18/1 (para o hidrogênio puro).

     Os motores atuais não estão aptos para trabalhar com compressões tão elevadas. Por isso, testes com a turbina para compressões mais altas serão feitas no motor usado, porque bronzinas, mancais, anéis do pistão, pino do pistão, etc, poderão ser danificados. Após cada batelada de testes, o motor será aberto para que esses componentes e demais peças móveis sujeitas a esforços maiores sejam inspecionadas. Esses resultados são de grande interesse da indústria automobilística. Montadoras, se preparam para lançar motores com altas compressões, para Metano e GNV, com rendimento máximo. A Volkswagen que nos doou o motor, está interessada nos resultados dessa pesquisa.

Velas construídas com eletrodos de irídio e bobinas fornecendo tensões mais altas serão testadas. Bombas de óleo com maior fluxo, anéis de controle de óleo, com liberação mais abundante (óleo sintético especial SAE 5-10) e bronzinas e casquilhos desenvolvidos com novos materiais autolubrificantes e mais resistentes aos impactos produzidos com as taxas de compressão mais elevadas, também serão objeto de estudos e testados. Cabe salientar que muitos desses materiais especiais para compressões mais elevadas já existem nos motores do Ciclo Diesel, mas, novos materiais serão desenvolvidos.     

5. METAS

=> Prover o Departamento de Engenharia Mecânica da FEN/UERJ de um Laboratório de Ensaio de Motores (LEM), e um Laboratório completo de Ensaio de Veículos (LEV), instalações essas, até hoje, inexistentes na UERJ;

=> Manter o oferecimento (tão solicitada pelos alunos) da disciplina de Motores de Combustão Interna com Aulas Práticas no novo Laboratório de Motores;

 => Criar, no curso de mestrado, para o primeiro período de 2009, a disciplina: “Análise Termica dos Motores de Combustão Interna” (Teórica e Experimental);

=> Validar experimentalmente, no Laboratório de Motores, a modelagem teórica e a solução de problemas complexos de Termohidráulica e Fenômenos de Transporte, executados através das linguagens Mathematica, Simulink e Fortran; 

 => Realizar estudos termohidráulicos para inovação na alimentação e combustão nos motores do Ciclo de Otto e de Diesel;

=> Executar testes práticos no Laboratório, validando a teoria e os códigos computacionais, com a nova turbina que está sendo projetada pelos alunos de graduação.

=> Desenvolver pesquisa de ponta e inovação em motores de combustão interna e no automobilístico, com interfaces com o Carro Elétrico e Híbrido e no uso de combustíveis alternativos renováveis e biocombustíveis;

=> Estudo das Emissões dos Gases de Combustão para a atmosfera, para todos os combustíveis e suas misturas;

=> Formar recursos humanos, altamente especializados, em automobilística, motores, biocombustíveis e combustíveis alternativos renováveis, através dos cursos de graduação e do mestrado em Engenharia Mecânica da UERJ.

=> Possibilidade de Projetos de cooperação com a Petrobrás, para teste de combustíveis; Projetos Cooperação com as empresas montadoras de veículos brasileiras. Projetos de Cooperação com Empresas Controladoras de Emissões para a atmosfera.

 

6. RESULTADOS ESPERADOS

Espera-se com a implantação desse projeto que o Depto. de Eng. Mecânica da FEN/UERJ, possa, finalmente iniciar a instalação de um Laboratório de Motores e, mais tarde, um Laboratório de Ensaios Veiculares,  tão necessários ao curso de Engenharia Mecânica.

A modelagem teórica para solução de problemas complexos de termohidráulica,  usando as linguagens Mathematica, e Fortran, abordada na disciplina “Análise Termohidráulica de Motores”  poderá ser validada na prática no Laboratório de Motores.

Pretende-se desenvolver estudos termohidráulicos para inovação na alimentação e combustão nos motores dos ciclo de Otto e de Diesel, com o uso cada vez mais freqüente de novos combustíveis alternativos, notadamente, com a utilização cada vez mais necessária e freqüente de turbinas para ajustar as novas taxas de compressão. Assim. Seriam executados testes práticos com as  turbinas que estão sendo projetadas pelos alunos. Essas turbinas são de grande interesse da indústria automobilística, pois, melhoram o desempenho no uso de etanol, GNV e Metano, tornando o automóvel realmente “flex”, simplesmente com a variação da taxa de compressão. Potencial possibilidade de desenvolvimento de pesquisa de ponta e inovação no ramo de motores e no automobilismo, com interfaces, com o Automóvel Elétrico, veículos híbridos e no uso de novos combustíveis alternativos.

O Laboratório permitirá estudos completos de Emissões dos Gases de Combustão para a atmosfera, para todos os combustíveis e suas misturas, pesquisas essas de enorme interesse para o meio ambiente, notadamente nos grandes centros urbanos.

Pretende-se transformar o Laboratório de Motores e o Laboratório de Ensaios Veiculares num centro de formação de recursos humanos, altamente especializado, na área motores e automobilística, bem como em biocombustíveis e combustíveis alternativos renováveis, através dos cursos de graduação, do mestrado em engenharia mecânica da PGEM da UERJ e ainda o treinamento de técnicos do laboratório de engenharia mecânica e oferta de cursos de treinamento teóricos e práticos.

Com a instalação completa do Laboratório de Ensaio de Motores, será possível a execução de Projetos de Cooperação com Empresas de Combustíveis, Empresas Recuperadoras de Motores e de Montadoras de Veículos, conforme, já descrito anteriormente.

São previstos 2 alunos de iniciação científica, 3 alunos que desenvolvem o projeto da turbina e 1 aluno de mestrado que trabalha com Biocombustíveis, para atuarem, junto com o professores e técnico, nas adaptações do motor para as misturas de hidrogênio com os diversos combustíveis, na regulagem e determinação das curvas do motor e na análise das emissões. Outros alunos de graduação, executarão seus projeto de graduação e dissertações de MSc, em: termohidráulica, transferência de calor, etc, bem como, produção de hidrogênio e construção de biodigestores para produzir metano. Serão  também treinados os engenheiros e técnicos do laboratórios de engenharia mecânica. 

 

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BOCKRI, J. O’M, Energy, The Solar Hydrogen Alternative, 1976.

CALIFORNIA ENERGY COMMITION, ABCs of AFVs, a guide to alternative fuel vehicles, 4th Edition, 1997.

CANNON, J.S – Harnessing Hydrogen: the Key to Sustainable Transportation. www.ttcorp.com/nha/harness1.html., 1999

COLOZZA, A. J., Hydrogen Storage for Aircraft Applications Overview, NASA/CR-211867, september, 2002.

CUMALIOGLU, I., MA, Y., ERTAS, A., MAXWELL, T., Hight Pressure Hydrogen Storage Tank: A parametric design study, Journal of Pressure Vessel Technology, vol. 129 (1),  pp. 216-222, 2007.

Fuel Cell Generation Technology – Japan IERE Council, 1991 – CEPEL

FERGUSON, C. R., KIRKPATRIC, A. T. , Internal Combustion Engines, 2nd Edition, John Wiley & Sons, New York, 2001.

HEYWOOD, J. B., Internal Combustion Engines Fundamentals, McGraw-Hill Book Company, London, 1988.

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KARIM, G.A.; WIERZBA, I.; AL-ALOUISI, Y – Methane-Hydrogen Mixtures as Fuels. Int. Journal o f Hydrogen Energy, 21, pp. 625-631, 1996.

LIMA, B.C.A.; OLIVEIRA, P.L. de – Um Estudo de Viabilidade Técnica e Econômica de Veículos e Combustíveis Alternativos. Depto de Eng. Mecânica da UFRJ, 1999.

MASSA, C. V. C., Modelo Teórico Experimental para Análise da Combustão em Motores Otto. Tese de M.Sc. Engenharia Mecânica, PUC, Rio de Janeiro,RJ,1992.

MELO, T. C. C., DIAS, A. L. F., Experimental Methods for Reducing Uncertainty of

Measurements of Vehicle Emission Testing, SAE Fuel & Lubricants Meeting & Exhibion, Toulouse, France, June 2004.

MELO, T. C. C. MACHADO, G. B. LEÃO, R. R., Veículos Leves a GNV: Desafios de Atendimento ao PROCONVE, Congresso SAE Brasil 2006, XV Congresso e Exposição Internacional de Tecnologia da Mobilidade, S. Paulo, Brasil, Nov., 2006.

SANTOS JUNIOR, S. J. F.,  Modelo Teórico para Predição do Ciclo Operacional de um Motor de Ignição por Centelha Movido a Gás Natural. Tese de M. Sc., COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ., 2004.

SHRESTHA, S.O., KARIM, G.A.,Hydrogen as an Additive to Methane for Spark Ignition Engine Applications, Int. Journ. of Hydrogen Energy, 24, pp 577-586, 1999.

STROMBERGER, R., KLUGE, J., Reducing CO2 from Traffic, Autotechnology, vol. 7, n. 4, pp. 28-31, 2007.

TAYLOR, C. F., Análise dos Motores de Combustão Interna, segunda edição, Editora Edgard Blücher, S. Paulo, 1988.

VARDE, K.S. – Combustion Characteristics of Small Spark Ignition Engines Using Hydrogen Supplemented Fuel Mixtures. SAE Paper No 810921, 1981.

WALSH, M – Technical Consultant: “Global Trends in Diesel Emissions Control – A 1998 Update”, SAE 980186, 1998.

ZÜTTEL, A., Materials for Hydrogen Storage, Materialstoday, Vol. 33, pp. 126-134, september, 2003.

 

PLANO DE TRABALHO E CRONOGRAMAS

As atividades a serem desempenhadas estão detalhadas no Projeto de Pesquisa, encaminhado juntamente com o restante da documentação exigida, estão relacionadas no seguinte plano de trabalho:

 

  1. A.   Atividades Docentes

1. Continuação da Disciplina: Motores de Combustão Interna, no primeiro e segundo   semestres  de 2010.

2.  Continuação da Disciplina:  Refrigeração,  no primeiro e segundo semestres de 2010.

Podendo ainda lecionar outras disciplinas (máquinas operatrizes, máquinas térmicas, máquinas hidráulicas, processos de fabricação, termodinâmica, etc), constantes da grade, ou outras disciplinas eletivas que puderem ser criadas, na área de combustíveis alternativos renováveis, de acordo com as necessidades do Departamento de Engenharia Mecânica.

 

1. Continuação das Disciplinas: Tópicos Especiais em Engenharia Mecânica, (COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS RENOVÁVEIS e ANÁLISE TÉRMICA DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA) no primeiro e segundo semestres de 2010.

2. Disciplina Proposta para inclusão na Grade da Pós-Graduação em 2010: Análise Térmica dos Motores de Combustão Interna, em caráter definitivo, junto com Tópicos Especiais em Engenharia Mecânica. 

 

 

  1. B.   Atividades de Pesquisa

Dando continuidade aos trabalhos já iniciados em 2008 e 2009, será estudado o efeito da adição de hidrogênio em misturas com diferentes percentuais de gasolina, álcool, GNV e metano puro, no desempenho dos motores e nas emissões provenientes da combustão nos veículos automotivos.

O motor que está sendo utilizado é um motor do Ciclo Otto, Volkswagen de 1,6 l, flex, que é usado no modelo FOX. Com os novos recursos do APQ1, da FAPERJ, será instalado um sistema que permitirá controlar e medir o fluxo de massa do combustível que está sendo consumido, em cada situação (para cada mistura). Esse sistema será fundamental para determinação do consumo específico de combustível durante os ensaios e determinar a influência da adição de hidrogênio sobre esta variável. Esse motor Otto, foi doado ao candidato pela Volkswagen, em 2007, e está instalado provisoriamente no Laboratório de Engenharia Mecânica (LEM), no Prédio Anexo da Rua Fonseca Teles e encontra-se pronto para serem iniciadas as modificações necessárias. Com os recursos previstos serão instalados também novos sensores e atuadores da Injeção Eletrônica, bem como uma nova Centralina.

Conforme já relatado, uma turbina centrifuga já foi projetada por três alunos do curso de Engenharia Mecânica, dentro de um Projeto de Final de Curso em andamento, orientados pelos prof. Gustaf Akerman e o prof. Mauro C. L. Souza.  Essa turbina irá aumentar a pressão de injeção de ar no coletor de admissão. O hidrogênio será injetado através de um bico injetor localizado no final do coletor de admissão. A turbina produzirá as pressões variáveis necessárias para as diferentes misturas de Hidrogênio, Metano e GNV, que necessitam de taxas de compressão bem maiores que as misturas de Ar e Gasolina. 

Um sistema de aquisição de dados, usando o Código MATHEMATICA, Simulação de Motores permitirá a medição das principais variáveis envolvidas no processo.

Serão analisadas as emissões de CO, CO2, NOx, HC e MP,  através de um analisador de gases (equipamento este que faz parte do pacote financiado pela FAPERJ). A medição será feita em diferentes rotações e em diferentes cargas.  Os ensaios de torque serão realizados num Dinamômetro de Correntes de Foucault, que está sendo adquirido para o laboratório (também financiado pelo projeto FAPERJ). O consumo é simultaneamente medido através de um Coriolis, instalado na linha de adução de combustível.  A eficiência e rendimento serão também calculados em cada caso.

Pretende-se verificar a influência da adição de hidrogênio no consumo específico de combustível, na potência do motor, bem como, as vantagens relativas às emissões para a atmosfera.

Ao final de cada teste, com as diferentes misturas, serão estimadas as quedas de rendimento do motor. Em cada caso, serão calculadas as novas taxas de compressão ideais para cada mistura de combustível.

Serão também feito testes com velas construídas com eletrodos de irídio, testes com bobinas fornecendo tensões mais elevadas e testes com bombas de óleo que proporcionem maior fluxo e anéis de controle de óleo com liberação mais abundante.    

Até que o Laboratório de Motores esteja em condições de operar plenamente, os gases de combustão poderão ser coletados do motor e levados para análise no Laboratório de Motores da COPPE/UFRJ . Laboratório de Ensaios Veiculares (LEV) do CENPES, Petrobrás e ainda do LEV/PUC,  que possuem todos os equipamentos necessários, para realização dessa fase de estudos propostos no presente projeto, através de cooperação e parceria já firmada com essas instituições. Porém, a compra, do Analisador de Gases, Dinamômetro, Coriolis, bem como, muitos outros equipamentos acessórios e de aquisição de dados e sensores do sistema de injeção já estão sendo providenciadas, com recursos de projetos em andamento.

Já existe uma cooperação entre a PPG-EM e o Prof. Sergio Leal Braga do LEV/PUC, através da qual o aluno Silvio Pingitore já realizou trabalhos de medidas da queima de Biodiesel e o Aluno Valdeci Alves iniciará em janeiro de 2010 a queima de misturas de Biogás e Biodiesel, na sua dissertação de Mestrado.

Contatos com o BNDES e fazendo os acertos finais para encaminhamento de um projeto a ser financiado com recursos, sem reembolso, por parte do FUNTEC, que financia até 85% do total. O BNDES exigiu uma empresa, para participar com a contrapartida de 15%. O projeto será protocolado no BNDS na primeira data de 2010 (abril de 2010). A contrapartida será feita pela empresa Petrobrás, através da Rede de Tecnologia do Setor Automotivo – Desempenho de Produtos em Motores do CENPES/PETROBRÁS. Os contatos preliminares já foram realizados, com aceite das partes. A UERJ já possui um convênio “guarda chuva” com a Petrobrás. Falta ainda se formalizar um termo aditivo, para essa cooperação em particular. A minuta desse termo será brevemente enviada à Diretoria da Escola de Engenharia para ser enviada à Reitoria para formalização da Cooperação.

O professor pretende, com os recursos do FUNTEC/BNDES construir um Galpão Tecnológico, nas dependências do terreno da Rua Fonseca Teles e montar o Laboratório de Ensaios Veiculares (LEV) e Laboratório de Análise de Motores (LAM), para pesquisa e apoio à graduação e pós-graduação.  Com os recursos de projetos FAPERJ pretende instalar também os laboratórios para aulas práticas de motores para os alunos de graduação e pós-graduação da Engenharia Mecânica.

O complexo de laboratórios pretende apoiar também o projeto do Veículo Elétrico e o Projeto Mini-Baja da UERJ.

O professor estará encaminhando um projeto FAPERJ, dentro do Edital Apoio as Universidades Estaduais, até o final do mês de outubro de 2009, no valor de R$879,000,00.

O laboratório contará com a cooperação e apoio de vários professores, técnicos do LEM e alunos em seus projetos e em dissertação.

O laboratório está alinhavando também cooperação como O CENPES, COPPE/UFRJ e PUC , Montadoras de Veículos e Fabricantes de Motores Diesel Pesados (MWM, Carterpilar, etc). 

B.1 - Bolsas de Iniciação Científica

     O projeto prevê, inicialmente, a participação de 2 a 4 alunos de iniciação científica para atuarem, junto com o professores da UERJ e o pessoal das instituições envolvidas, nas adaptações do motor para as misturas de hidrogênio com os diversos combustíveis, na regulagem e determinação das curvas do motor e na análise das emissões. Esses alunos também auxiliariam o professor na construção de um reator destinado a produzir hidrogênio a partir da reforma Etanol e GNV. Outros alunos de graduação do curso de Engenharia Mecânica poderão também participar em partes dos trabalhos, executando seus projetos de final de curso em assuntos correlatos, tais como, produção de hidrogênio pela eletrólise da água, bem como, projeto e construção de biodigestores para produção de biogás.  Os planos de trabalho estão incluídos nos cronogramas.

C.  Atividades de Extensão

                                                                                2009                          2010                                

Atividade

4° Trim

1° Trim

2° Trim

3° Trim

 4o Trim

Pesquisa Bibliográfica

* * * 

 

 

 

 

Estudo dos Sistemas de Alimentação

* * *

* * *

 

 

 

Aplicação de programas Computacionais

    * 

* * *

* * *  * *

 

 

Estabelecimento dos modelos básicos

       *     

* * *

* * * * * 

* * * *

 

Soluções numéricas dos modelos básicos

 

      *

* * *

    * * * *

  * * * *

 

                                                                                                    2010

Atividade

1o Trim

2o Trim

3o Trim

4o trim

 

 

 

 

 

Modificações do Motor Otto VW

**** 

 

 

 

Execução das Modificações p/ Motor

     ***

****

 

 

Instalação do Dinamômetro/Motor

            *   ***

     ****

**

 

Ajustes e Calibr. Sistem. Medição

 

        **       ******* ****

******

 

Medidas Experimentais da Emissões

 

 

    ****

***

Preparação de Relatórios p/ Public.

 

 

      ***   

*******

 

 

D.  Implementação de uma Infraestrutura  Laboratorial e Computacional em

Motores de Combustão Interna, em Cooperação com o CENPES-COPPE-PUC-MONTADORAS.

     A cooperação com o CENPES já fará parte pela contrapartida no projeto com o BNDES, através dos pesquisadores Vinicius Massa e Guilherme Machado. Dois experientes professores do Laboratório de Motores da COPPE (professores Carlos Belchior e Silvio Carlos Almeida) já foram convidados e aceitaram participar do projeto. Os pesquisadores Pedro Paulo Pereira e Nauberto Rodrigues Pinto também da COPPE, se ofereceram para cooperar na montagem do Laboratório. O professor Sergio Leal Braga do ITUC/LAB. MOTORES da PUC já está cooperando com a UERJ. Já realizou todas as medidas necessárias para o trabalho do nosso aluno Silvio Pingitore sobre Biodiesel. O engenheiro Julio César Cuisano também do ITUC/Lab. Motores da PUC, também se ofereceu para cooperar.  As empresas Volkswagen (que já doou 1 motor FLEX, do ciclo Otto e Motor Diesel e  Daimler-Chrysler (Ex-Mercedes Benz), conforme contatos e laços já firmados entre 2002 e 2005 também já doaram motores e estão muito interessadas na pesquisa com combustíveis alternativos renováveis. A Peugeot manifestou recentemente grande interesse por essa pesquisa. 

     Tanto a Volkswagen, como a Daimler-Chrysler demonstraram interesse na pesquisa de Hidrogênio em Motores e se prontificaram a apoiar essa nossa iniciativa, doando motores, partes, equipamentos, etc.

     A Volkswagen já propôs iniciar, de imediato, os contatos necessários e reuniões com sua equipe técnica para discutir um acordo de cooperação relativo ao presente projeto.

     De acordo com andamento do projeto com o BNDES, para construção do Galpão e início da montagem do Laboratório de Motores e outros projetos com a FAPERJ, para complementação paulatina do laboratório, a seguir é a apresentado o cronograma preparado para ser iniciado ainda em 2008.

 

Atividade

1

2

3

4

5

6

 

Entrega e protocolo do Projeto no BNDES

*

 

 

 

 

 

 

Elaboração do Projeto Arquitetônico

*

*

 

 

 

 

 

Civil Galpão

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*

 

 

 

 

 

Limpeza Prepar Terreno

 

 

 

 

 

 

 

Instalação de utilidades e dos Equipamentos Básicos

 

*

*

*

 

 

 

Aquisição Equipamentos Básicos com recursos do FUNTEC

 

 

*

*

 

 

 

Ajustes gerais e testes dos equipamentos

 

 

*

*

*

 

 

Aquisição e Instalação dos Equip. com recursos  projeto FAPERJ

 

*

 

 

 

 

 

Ajustes gerais e testes dos equipamentos

 

 

 

*

*

 

 

Primeiras medidas de torque com o motor do ciclo Otto

 

 

 

*

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*

Medidas de Emissões com os combustíveis previstos.

 

 

 

*

*

*

*

Primeiras medidas de torque e consumo com o motor Diesel

 

 

 

*

*

*

*

Testes e Obtenção de resultados c/ combustíveis

 

 

 

*

*

*

*

Medidas de Emissões com os combustíveis previstos.

 

 

 

*

*

*

*

Preparação relatórios p/ publicação de resultados

 

 

 

 

*

*

*

Tratamento dos dados

 

 

 

 

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*

*

 

 


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