Fecha límite para el envío de resumenes: 21/Abril/2024

Na busca pela redução da dependência da utilização de combustíveis fósseis e diminuição da produção de gases do efeito estufa (GEE) e nocivos, a matriz energética do Brasil provém 47,7% de fontes renováveis [1]. Entretanto, o setor de transportes rodoviário utiliza 77,2% de combustíveis fósseis [1], pois apesar dos biocombustíveis serem menos agressivos ambientalmente, a maioria dos combustíveis fósseis tem maior potencial energético, por isso tendem a ser mais utilizados. Dessa forma, o estudo de substituição deste é necessário, porém há necessidade de manter o desempenho do motor e diminuir as emissões, tornando-se um desafio. 

O objetivo deste artigo é otimizar parâmetros de operação do motor de combustão interna de ignição por centelha (MCI-ICE), turboalimentado, bi-fuel operando com GNV para operar com biometano e a mistura deste com H2V,  utilizando o software GT-SUITE®. A otimização tem o intuito, por meio de iterações, de ajustar ou encontrar valores melhores dos parâmetros para operar com os biocombustíveis alternativos, sem a perda de potência, principalmente, e redução das emissões. Os parâmetros que serão otimizados neste estudo serão: avanço da combustão, pressão e temperatura de admissão do turbocompressor.

Inicialmente realizou-se a validação do modelo no GT-SUITE®, operando GNV comparando os dados experimentais: potência, torque, e emissões de CO. Posteriormente realizou-se as otimizações mediante o modelo validado, o intuito é encontrar os melhores valores para os parâmetros para operar com os novos biocombustíveis. Desta maneira reduzir as emissões sem a perda de desempenho. Utilizou-se a ferramenta design optimizer para encontrar estes valores ótimos dos parâmetros citados, por meio do multiobjetivo de Pareto. O qual define um valor mínimo e máximo e encontra um valor ótimo da função analisada. Desta maneira, realiza-se uma análise qualitativa na troca de GNV e evidenciando a redução das emissões e maximizando o desempenho do motor operando com biometano e biometano com adição de H2v. Na primeira fase do trabalho, o modelo no GT-SUITE® obteve desvios com o experimental nas rotações 2500, 3000 e 3500 rpm, menores que 1,5%, porém para altas rotações (4200 rpm) os desvios chegaram a 21%. Vale ressaltar que o biometano emite mais CO do que o GNV e consome mais combustível, porém há uma redução significativa na emissão de NOx, cerca de 10% e tem o desempenho (rendimento térmico, potência e torque) muito próximo do GNV, onde a diferença não chega a mais 2%.  

Pretende-se com este trabalho desenvolver uma técnica de melhoria qualitativa em parâmetros de operação que influenciam no desempenho do motor. Além disso, estudar a influência da adição de H2v no biometano nos parâmetros de desempenho e emissões do motor em relação ao GNV. Por fim, contribuir para descarbonização e inovação do setor de transporte rodoviário, uma vez que a aplicação de biometano e hidrogênio verde em motores reduzem GEE porém necessitam de mais estudos sobre sua utilização em MCI-ICE. 

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