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Os resultados dos testes de consumo específico para os diferentes combustíveis microemulsionados e para as várias cargas de potência são mostrados na Figura 6.2.

108 Figura 6.2 – Consumo específico dos combustíveis microemulsionados.

Fonte: Autor.

Analisando a Figura 6.2, percebe-se que o aumento da concentração de água e glicerina nos sistemas aumentou o consumo de combustível em uma carga específica determinada. Isto é devido à redução do poder calorifico superior do diesel DS10 decorrente da adição das espécies químicas e conforme análise da Tabela 6.4. De fato, seguindo a sequência dos combustíveis descritos na Tabela 6.1, ou seja, de DS10 até 10G o motor trabalha com quantidades disponíveis de diesel mineral gradualmente menores a cada volume admitido, e como a água não é um combustível o motor aumenta o consumo para produzir a mesma potência de saída. Para o combustível 10G na condição de carga 0,33 kW foi encontrado o maior aumento percentual que foi de 8,7 % em relação ao consumo específico do diesel mineral DS10.

Resultados semelhantes para aumento de consumo específico de combustíveis emulsionados/microemulsionados foram obtidos em outras pesquisas (REHAM; MASJUKI; KALAM et al., 2015; DANTAS NETO; FERNANDES; BARROS NETO et al., 2011; EATON; HARAKAS; KIMBALL et al., 2014).

Adicionalmente, pode se destacar que a absorção de parte do calor liberado na câmara de combustão pelo calor latente da água microemulsionada também pode causar uma diminuição na potência de saída do motor, contribuindo, assim, para o aumento do consumo específico (MAZLAN; YAHYA; ITHNIN et al., 2018; HASANNUDDIN; YAHYA; SARAH et al., 2018; SEIFI; DESIDERI; GHORBANI et al., 2019). Nota-se também que o consumo específico é afetado pela carga do motor, ou seja, diminuiu com

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0,33 0,66 0,99 1,33 1,66 1,99 C on su m o es pe cí fi co ( g/ kW h ) Potência (kW) DS10 11T 2G 4G 6G 8G 10G

109 o aumento da carga. Pode se observar que para o combustível 10G na condição de carga 1,99 kW foi encontrado um aumento de 6,0 % em relação ao consumo específico do diesel mineral DS10, o que reafirma a redução do consumo específico com o aumento da potência. Isso pode ser explicado devido ao aumento da temperatura no cilindro do motor provocado pela alta carga de potência, o que ajudou a melhorar a eficiência da combustão (SIDHU; ROY; WANG, 2018; DANTAS NETO; FERNANDES; BARROS NETO et al., 2011) balanceando o efeito da redução do poder calorífico do combustível e redução da temperatura pela presença da água.

Outra possível justificativa que pode estar relacionado ao aumento do consumo específico do motor é a possível alteração da viscosidade e massa específica dos combustíveis devido à adição dos componentes oxigenados ao diesel mineral DS10, (HASANNUDDIN; WIRA; SARAH et al., 2016; IMTENAN; MASJUKI; VARMAN et al., 2015a; IMTENAN; MASJUKI; VARMAN et al., 2015b) uma vez que um aumento na viscosidade e massa específica do combustível tem reflexo direto no sistema de injeção e acaba por dificultar a atomização e formação da mistura ar- combustível que será comprimida na câmara do motor com consequente redução de eficiência, efeito esse, é mais perceptível para baixas cargas de potência dissipadas. (ATMANLI, 2016; IMDADUL; MASJUKI; KALAM et al., 2016; OPRESCU; DRAGOMIR; RADU et al., 2014).

Adicionalmente, pode ser feita uma análise do consumo específico dos combustíveis desconsiderando-se a presença da água para cada sistema. Esses novos valores do consumo específico podem ser calculados com base na Equação 4.

𝑄 = 𝑄 . 𝐹 (4)

Onde: 𝑄 é o consumo específico sem a presença da água dado em g/kW.h ; 𝑄 é o consumo horário g/kW.h e 𝐹 é um fator de correção que exclui a presença da água nos sistemas combustíveis. Esses fatores de correção são listados na Tabela 6.5.

110 Tabela 6.5 – Fatores de correção para desconsiderar a presença da água nos

combustíveis.

Sistema Fator de correção

DS10 - 11T - 2G 0,985 4G 0,970 6G 0,956 8G 0,943 10G 0,929 Fonte: Autor.

A Figura 6.3 mostra o consumo específico dos combustíveis microemulsionados para as mesmas condições de carga no motor só que é desconsiderada a presença da água nos sistemas.

Figura 6.3 – Consumo específico dos combustíveis microemulsionados: desconsiderando a presença da água.

Fonte: Autor.

Da Figura 6.3 pode-se observar que a presença da água nos sistemas apesar de reduzir o poder calorífico e aumentar a massa específica do diesel mineral DS10, melhora a sua eficiência de queima no cilindro, provavelmente pelo fato da água ser o componente mais volátil dos sistemas e sua presença na forma de microemulsão de glicerina/água/óleo diesel introduzir uma atomização secundária na câmara de combustão do motor devido à sua vaporização vigorosa desencadeada pelas altas temperaturas do cilindro que são da ordem de 600 ºC. Esse efeito é mais perceptível

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0,33 0,66 0,99 1,33 1,66 1,99 C on su m o es pe cí fi co ( g/ kW h ) Potência (kW) DS10 11T 2G 4G 6G 8G 10G

111 para as altas cargas implementadas no motor onde foi obtido uma redução de 1,5% no valor do consumo espécifico do 10G na condição de carga 1,99 kW comparativamente ao DS10. Um esquema desse processo de atomização secundária é mostrado na Figura 6.4.

Figura 6.4 – Processo de atomização secundária provocada pela evaporação da água microemulsionada.

Fonte: Adaptação de Khalife et al, 2017.

Esse processo secundário gera um aumento da eficiência de queima provocada pela melhora da mistura do combustível com o ar, além de liberar as gotículas de glicerina encapsuladas na frente de chama elevando a densidade de energia da mistura. A glicerina já foi apontada em outros trabalhos como sendo um promissor combustível capaz de queimar de maneira estável se utilizado nas condições certas de tamanho de gotícula e em frentes de chama de altas temperaturas (MCNEIL; DAY; SIROVSKI, 2012; BOHON; METZGER; LINAK et al., 2011; STEINMETZ; HERRINGTON; WINTERROWD et al., 2013).

Tem-se assim, um efeito combinado das espécies químicas aditivadas ao diesel mineral DS10 que geram efeitos diversos nas condições ensaiadas neste trabalho. Para baixas cargas, prevalece o efeito da redução do poder calorífico do combustível, redução da temperatura da câmara de combustão devido à absorção de calor pela água e o aumento da massa específica do combustível o que causa aumento do consumo específico. Já para altas cargas, o efeito da atomização secundária provocada pela evaporação vigorosa da água com consequente liberação da glicerina encapsulada permitindo assim que ela participe mais ativamente da reação de combustão parece

112 prevalecer como efeitos positivos e que geram assim, uma redução no consumo específico do diesel mineral DS10 (SEIFI; DESIDERI; GHORBANI et al., 2019; SIDHU; ROY; WANG, 2018; BASHA; ANAND, 2014; LIF; STARK; NYDÉN et al., 2009).

6.3.3. Eficiência térmica de freio (BTE)

A BTE foi avaliado para o diesel mineral DS10 e todos os sistemas combustíveis microemulsionados nas várias condições de cargas estudadas e os valores podem ser visualizados na Figura 6.5.

Figura 6.5 – BTE para todos os sistemas combustíveis estudados.

Fonte: Autor.

É perceptível pela análise da Figura 6.4 que a BTE melhorou com a adição de água e glicerina e seus valores estão associados à condição de carga. Para baixas cargas, a BTE de todos os combustíveis apresentam valores equivalentes e nas condições de altas cargas a BTE das microemulsões apresentam valores ligeiramente superiores ao do diesel DS10. Este comportamento decorre do fato desses combustíveis conterem mais moléculas de oxigênio na sua composição que vão ajudar na queima adequada e, por sua vez, aumentam a eficiência térmica (SIDHU; ROY; WANG, 2018; OPRESCU; DRAGOMIR; RADU et al., 2014). Na condição de carga 1,99 kW, o BTE para o sistema 10G apresentou um valor 13,4% e para do diesel DS10 foi de 12,8% o que

0 2 4 6 8 10 12 14 16 0,33 0,66 0,99 1,33 1,66 1,99 B T E ( % ) Potência (kW) DS10 11T 2G 4G 6G 8G 10G

113 mostra um aumento. Pode-se afirmar que os valores mais baixos de poder calorifico das microemulsões foram compensados pela maior eficiência térmica.