Reologia e melhoramento das propriedades de escoamento a frio de biodiesel de diversas origens e suas misturas BX

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: CAVALCANTI, Luiz Antônio Pimentel
• Orientador(a): SARMENTO, Sandra Maria
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Palavras-chave em Português: Biodiesel; Misturas BX; Comportamento reológico; Predição de viscosidade e densidade; Modelos Fenomenológicos
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/10548

A utilização do biodiesel (B100) como combustível apresenta inúmeras vantagens, o desempenho do B100 a baixas temperaturas pode afetar sua viabilidade comercial ao longo de todo ano, particularmente em regiões climáticas de temperatura moderada. A viscosidade e a massa específica do B100 são propriedades físicas críticas relativas à sua aplicabilidade em motores diesel de injeção direta devido a: a) a temperaturas baixas o B100 torna-se viscoso, podendo cristalizar, causando dificuldades ao escoamento no motor; b) um aumento na viscosidade do B100 geralmente afeta o processo de atomização propiciando a ocorrência de reações competitivas, como combustão incompleta e polimerização. A viscosidade, bem como a massa específica do B100 e suas Misturas BX dependem diretamente da temperatura, comportamento semelhante ao do diesel, isto é, diminui com a temperatura de forma exponencial no caso de viscosidade e decresce de forma linear para massa específica. Por outro lado, a viscosidade e a massa específica destes combustíveis aumenta com o comprimento da cadeia e grau de saturação dos FAMEs. Este trabalho visa investigar o comportamento reológico do B100 e suas Misturas BX puras (B5/B10/B20/B30/B40/B50) e aquelas aditivadas com triacetina (Misturas B5-T/B10-T/B20-T/B30-T/B40-T/B50-T), investigados na faixa de temperatura de -2 a 90ºC visando uso nas regiões de temperaturas moderadas. modelos empíricos e semi-empíricos da literatura para viscosidade cinemática e massa específica em função da temperatura e da fração volumétrica do B100 presente na mistura foram avaliados quanto à sua capacidade preditiva, estabelecendo comparações entre eles e os modelos clássicos como o de Liew para massa específica e o de Andrade da viscosidade. O comportamento reológico, a viscosidade dinâmica e a massa específica desses combustíveis foram obtidos usando-se um reômetro do tipo Searle, método que associa dados oriundos da reometria ao modelo matemático para a viscosidade aparente dos fluidos da potência e densímetro digital, respectivamente. O valor da viscosidade cinemática foi obtido utilizando o conceito de viscosidade aparente para fluidos newtonianos, através do quociente entre os valores obtidos para viscosidade dinâmica oriundos da reometria e os valores da massa específica medidos experimentalmente. As propriedades de escoamento a frio de tais combustíveis (Pontos de névoa (PN), de fluidez (PF) e de entupimento de filtro a frio (CFPP)) foram obtidos através dos Mini Pour Point/Cloud Point Tester e CFPP tester. O aumento da fração volumétrica do B100 presente na mistura, modificou as propriedades de escoamento a frio dos combustíveis avaliados. O CFPP dos diversos combustíveis foi alterado de forma discreta. A adição da triacetina teve uma ação discreta quanto à diminuição do PN, porém, atuou de forma mais efetiva sobre o PF desses combustíveis. Os B100, diesel e Misturas BX e Misturas BX-T comportaram-se como Fluidos Newtonianos (FN) e Fluidos Não-Newtonianos independente do tempo (FNNIT) – Pseudoplástico – a 10≤ T≤ 90º C e -2 ≤ T ≤ 10º C, respectivamente. Os Modelos de Ramirez-Verduzco et al. (2012) e Tate e Allen Modificado apresentaram menor incerteza quanto aos dados preditos com erros associados inferiores a 5%, para massa especifica e viscosidade cinemática, respectivamente. A seleção dos Modelos mais apropriados para prever a viscosidade cinemática e massa específica dos B100 e Misturas BX foram avaliados através de análise estatística: a) Desvio Médio Absoluto; b) Análise de Resíduos e; c) Qui-quadrado, os respectivos algorítmos foram implementados no MATLAB.