Desenvolvimento de um sistema de injeção de hidrogênio obtido a partir reforma do biometanol para motores a diesel
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Tipo de produção
Trabalho de Conclusão de Curso
Data
2023-06-30
Autores
Oliveira, Adiel de Jesus
Gomes, Daniel de Oliveira
Silva, Eduardo Oliveira da
Bellotto, Gabriel Martins
Almeida, Giovanna Schmith de
Zubcov, Gustavo Venancio
Friedel, Vitor Augusto Azevedo
Gomes, Daniel de Oliveira
Silva, Eduardo Oliveira da
Bellotto, Gabriel Martins
Almeida, Giovanna Schmith de
Zubcov, Gustavo Venancio
Friedel, Vitor Augusto Azevedo
Orientador
Sumioshi, Silvio Sizuo
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Texto completo (DOI)
Palavras-chave
hidrogênio,biometanol,descarbonização,diesel,potência,hydrogen,diesel,biomethanol,power,decarbonization
Resumo
No contexto mundial, um dos maiores desafios da humanidade é desenvolver soluções e alternativas que promovam o equilíbrio entre a preservação do planeta e a evolução de tecnologias. Sabendo da necessidade da descarbonização da economia que consolida cada vez mais a importância da discussão de pautas como a ESG (Environmental, Social and Corporate Governance) no ambiente corporativo, e observando a migração da matriz energética global para uma matriz mais limpa; o objetivo central deste trabalho é estudar quais são os efeitos da adição de hidrogênio obtido a partir da reforma do biometanol ao diesel em motores de veículos pesados, visto que, o transporte através de caminhões é responsável por movimentar cerca de 60% de toda carga brasileira, e a queima do diesel é a maior responsável pela emissão de compostos gasosos tóxicos, tais como monóxido de carbono e dióxido de nitrogênio, e material particulado (carbono, enxofre, nitrogênio, entre outros), quando comparada com a combustão de outros combustíveis também emissores, como gasolina e etanol. O desenvolvimento do sistema de reforma e injeção envolverá uma seção de cálculos de dimensionamento e seleções a fim de determinar as condições de operação do motor que melhor se aproximam das condições reais. Com a injeção de hidrogênio juntamente ao diesel na câmara de combustão espera-se obter aumentos significativos em parâmetros de desempenho do motor como potência, torque, e pressão média efetiva, além de possibilitar a economia no consumo de diesel uma vez que parte desse combustível será substituída pelo hidrogênio. Os valores calculados de forma teórica serão validados virtualmente através de simulações realizadas no software AVL Cruise M, sendo possível comparar os dois métodos de estudos e concluir se há coerência entre os resultados obtidos quanto à potência e ao torque.
In a global context, one of humanity's greatest challenges is to develop solutions and alternatives that promote a balance between preserving the planet and the evolution of technologies. Recognizing the need for decarbonizing the economy, which increasingly emphasizes the importance of discussing topics such as Environmental, Social, and Corporate Governance (ESG) in the corporate environment and observing the global shift towards a cleaner energy matrix, the main objective of this work is to study the effects of adding hydrogen obtained from biomethanol reforming to diesel in heavy-duty vehicle engines. This is particularly relevant considering that truck transportation accounts for approximately 60% of all Brazilian cargo movement, and diesel combustion is the main source of toxic gas emissions, such as carbon monoxide, nitrogen dioxide, and particulate matter (carbon, sulfur, nitrogen, among others), when compared to the combustion of other emitting fuels like gasoline and ethanol. The development of the reforming and injection system will involve calculation and selection sections to determine the operating conditions of the engine that best resemble real-world conditions. By injecting hydrogen along with diesel into the combustion chamber, significant increases in engine performance parameters such as power, torque, and average effective pressure are expected, in addition to enabling fuel savings as part of the diesel will be replaced by hydrogen. The theoretically calculated values will be virtually validated through simulations performed in the AVL Cruise M software, allowing for a comparison between the two study methods and concluding if there is coherence between the obtained results regarding power and torque.
In a global context, one of humanity's greatest challenges is to develop solutions and alternatives that promote a balance between preserving the planet and the evolution of technologies. Recognizing the need for decarbonizing the economy, which increasingly emphasizes the importance of discussing topics such as Environmental, Social, and Corporate Governance (ESG) in the corporate environment and observing the global shift towards a cleaner energy matrix, the main objective of this work is to study the effects of adding hydrogen obtained from biomethanol reforming to diesel in heavy-duty vehicle engines. This is particularly relevant considering that truck transportation accounts for approximately 60% of all Brazilian cargo movement, and diesel combustion is the main source of toxic gas emissions, such as carbon monoxide, nitrogen dioxide, and particulate matter (carbon, sulfur, nitrogen, among others), when compared to the combustion of other emitting fuels like gasoline and ethanol. The development of the reforming and injection system will involve calculation and selection sections to determine the operating conditions of the engine that best resemble real-world conditions. By injecting hydrogen along with diesel into the combustion chamber, significant increases in engine performance parameters such as power, torque, and average effective pressure are expected, in addition to enabling fuel savings as part of the diesel will be replaced by hydrogen. The theoretically calculated values will be virtually validated through simulations performed in the AVL Cruise M software, allowing for a comparison between the two study methods and concluding if there is coherence between the obtained results regarding power and torque.