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Influência da temperatura no consumo de combustível

A temperatura do diesel sempre interfere no consumo de combustível específico, e quando há mistura de biodiesel este comportamento sofre ainda mais influência da temperatura.

A busca por novos insumos com características renováveis para a produção de combustíveis, com o intuito de substituir os derivados de petróleo, está abrindo portas para a biomassa, que possui grande disponibilidade, baixo custo e rápida degradação. O biodiesel é um combustível renovável, provindo de óleos vegetais, que pode ser utilizado nos motores de ciclo diesel, podendo servir como fonte de energia para movimentar veículos pesados como tratores e caminhões. 

Atualmente, o diesel comprado nos postos brasileiros vem com no mínimo 10% de biodiesel, porcentagem esta regida por lei (nº 13.263/16), sendo que o país tem como meta subir essa quantidade de mistura até 20% nos próximos anos. Essa obrigatoriedade da adição de biodiesel no diesel é decorrente da necessidade da diminuição da emissão de gases de efeito estufa, além de que, a utilização do biodiesel é importante na economia do campo, fomentando a indústria do agronegócio, sendo mais um subproduto de valor, além de ter como vantagem ser biodegradável.

O biodiesel apresenta maior viscosidade que o diesel, que é totalmente proveniente do petróleo, e quando adicionado ao mesmo, altera suas características originais. Sendo assim, os veículos atuais movidos a diesel exigem filtros mais específicos, devido à utilização da sua mistura com biodiesel. Essa mistura, proporciona uma redução na emissão de gases de efeito estufa, e dependendo da porcentagem de mistura entre diesel e biodiesel, pode chegar a mais de 50% de redução na emissão. A letra B, seguida de um número, é utilizada para informar o percentual de biodiesel adicionado à mistura, por exemplo, diesel B10, corresponde a 10% de biodiesel na mistura.

O biodiesel apresenta menor poder calorífico, exigindo maior temperatura de queima na câmara de combustão dos motores. Por isso, geralmente o consumo de biodiesel é superior em até 10% ao consumo de diesel puro.

No entanto, o biodiesel apresenta custo mais elevado que o diesel, e baixa instabilidade quando exposto ao ar, podendo sofrer degradação (oxidação), também pode cristalizar em baixas temperaturas e formar cristais, dificultando a partida do motor frio, além de possuir característica higroscópica (afinidade pela água). Quando a água é absorvida no diesel, torna-se um problema, principalmente no sistema de injeção (bicos injetores). Além de promover oxidação dos componentes do sistema e do motor, essa mesma água absorvida pelo combustível pode propiciar a disseminação de micro-organismos formadores de “borras”, que poderão obstruir filtros e bicos injetores. Sendo assim, é fundamental manter a qualidade do diesel juntamente com a correta manutenção do sistema de filtros do trator, que quando não realizadas, interferem diretamente na performance da máquina, ocasionando desgaste precoce do motor. Portanto, a manutenção periódica destes itens mantém o equipamento em boas condições de uso e de trabalho.

Trator T6050 instrumentado, para a aquisição de dados e no sistema de comboio, método pelo qual o ensaio foi conduzido
Trator T6050 instrumentado, para a aquisição de dados e no sistema de comboio, método pelo qual o ensaio foi conduzido

É importante ressaltar que o diesel não apresenta prazo de validade regido por lei, porém existem recomendações quanto ao seu período de armazenamento, segundo a ANP (Agencia Nacional de Petróleo) indica-se que o diesel não seja armazenado por período de tempo superior a 30 dias, pois pode oxidar e absorver água. Entretanto, esse período pode ser prolongado, variando da condição que está sendo armazenado, todavia quando mal armazenado, pode trazer sérios riscos aos sofisticados motores eletrônicos atuais, que trabalham com alta pressão de injeção.

O consumo de combustível do trator agrícola engloba um dos custos mais elevados nas operações agrícolas, sendo que o total consumido está diretamente ligado a fatores como adequação, regulagem e condição do conjunto motomecanizado, profundidade de operação, tipo e condição de solo, declividade, número total de operações realizadas no processo de preparação do solo, entre outros.

Os novos motores eletrônicos que utilizam biodiesel são mais eficientes energeticamente, devido aos modernos sistemas de arrefecimento, que apresentam um rigoroso controle de temperatura, garantindo melhor aproveitando do sistema.

Mensurar a quantidade de combustível gasto pelo trator é fundamental, visto que essa mensuração representa a informação de combustível consumido, implicando diretamente desempenho do motor, responsável este por converter a energia mecânica em energia de trabalho. Um importante fator a ser mensurado é o consumo de combustível específico, que considera a densidade do diesel utilizado, obtida em função da temperatura do mesmo.

O consumo específico de combustível é um parâmetro de comparação muito usado para mostrar quão eficientemente um motor está transformando combustível em trabalho, sendo definido como a massa de combustível consumida (consumo mássico) em um certo período de tempo, dividido pela potência desenvolvida, ou seja, pode ser definido como a quantidade de combustível necessária para produzir uma unidade de potência. Portanto, é uma medida da eficiência do motor. Quanto menor for o consumo específico, maior será a eficiência da máquina.

Diferença no consumo em função da temperatura do combustível
Diferença no consumo em função da temperatura do combustível
A densidade do diesel foi determinada em laboratório
A densidade do diesel foi determinada em laboratório

TEMPERATURA X CONSUMO

A temperatura do óleo diesel interfere diretamente na densidade deste, o que implica alteração da sua viscosidade, que modifica a qualidade da formação de mistura ar/combustível ideal.

Uma pesquisa conduzida por pesquisadores da Universidade Federal do Paraná buscou confrontar, através da mensuração, a influência da temperatura do diesel no consumo de combustível específico, através de fluxômetros instalados no sistema de alimentação de combustível do trator, o qual possibilita a obtenção dos dados de consumo, além de termopares responsáveis por mesurar a temperatura.

O trator teste utilizado para a determinação do consumo específico foi da marca New Holland, modelo T6050 série Plus, com 126cv de potência nominal, com motor turbo, de seis cilindros, injeção mecânica e transmissão Semi-PowerShift 16 x 16, 4 x 2 estando com a TDA acionada. O motor do trator trabalhou com combustível óleo diesel S10 a 1.970rpm, rotação do motor equivalente à rotação da TDP (540rpm). Os pneus adotados foram radiais, com capacidade de 17,34kN de carga no eixo dianteiro e capacidade de 27,38kN de carga no eixo traseiro, ambos da marca Continental, com pressão de insuflagem de 10psi, proporcionando antecipação de 3,8%. Também foi estabelecido lastro hidráulico de 40% nos quatro pneus. Utilizou-se a marcha B6 para a condução, correspondente à velocidade de trabalho de 8km/h. A carga selecionada foi de 30kN na barra de tração, onde para o fornecimento da mesma, foi utilizado um trator de frenagem da marca New Holland, modelo T8, que foi tracionado pelo trator teste. O trator testado foi instrumentado com sensores que emitiam sinais para o sistema de aquisição de dados. Os dados foram armazenados diretamente em disco rígido com posterior tabulação e análise.

A função da densidade do diesel S10 utilizado no ensaio foi obtida em laboratório, com densímetro e termômetro para petróleo. Com a função de densidade, foi possível calcular a densidade do diesel, de acordo com a temperatura do combustível em cada ensaio. O consumo sem correção foi calculado pela diferença de consumo entre os fluxômetros instalados no motor do trator (entrada e retorno), multiplicado pela densidade do diesel S10 de 0,853kg/L, na temperatura de 20ºC, recomendado na literatura da Petrobras (2017). O consumo com correção foi calculado pela diferença de consumo entre os fluxômetros instalados no motor do trator, multiplicado pela densidade calculada do biodiesel em função da temperatura coletada, sendo em média 0,827kg/L, na temperatura corrigida (32°C). Os dados coletados foram submetidos à análise de regressão linear, posteriormente calculados o erro de ajuste (kg/L) e o erro relativo (%).

Medindo-se o consumo horário sob regime conhecido de carga, pode-se determinar o consumo específico através do consumo mássico. A partir dos dados obtidos, foi possível obter uma regressão do consumo mássico, que leva em consideração o consumo horário de combustível, a densidade e a temperatura do mesmo.

Ao confrontar os diferentes consumos mássicos, tanto na temperatura padrão (20°C), quanto na temperatura corrigida (32°C), houve diferença significativa, o que provocou tal diferença foi a variação da temperatura, que, por consequência, alterou a densidade do diesel, portanto, de fato, a temperatura do diesel afeta o consumo mássico, o qual interfere diretamente no consumo específico, demonstrando a importância da temperatura do diesel sobre o consumo específico, que é uma variável importante a ser considerada, pois demonstra o quão eficientemente um motor está transformando combustível em trabalho.

Lauro Strapasson Neto Gabriéle Santiago de Campos Leonardo Leonidas Kmiecik Daniel Savi Samir Paulo Jasper UFPR

 

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