Avaliação do equilíbrio de fases de misturas biodiesel e álcoois de cadeia curta com aplicação em motores ciclo diesel - Bezerra, Jéssyca Kaenny de Andrade (2023)
A produção e o uso indiscriminado dos combustíveis fósseis devem declinar nas décadas futuras em decorrência do aquecimento global provocado pela emissão dos gases causadores do efeito estufa, os quais causam severas disfunções climáticas. A diversificação da matriz energética mundial passa pela ampliação e fortalecimento das energias renováveis e dos biocombustíveis visando aliar segurança energética com desenvolvimento sustentável. O biodiesel é uma alternativa viável à utilização do diesel em razão da semelhança entre suas propriedades e aplicações, sem exigir qualquer modificação nos motores de combustão interna. O biodiesel se sobrepõe aos combustíveis fósseis em virtude do seu caráter biodegradável, sustentável e ambientalmente amigável. Neste trabalho foi apresentado a produção de biodiesel metílico utilizando óleo de soja comercial em rota homogênea com o hidróxido de potássio (KOH) com a finalidade de obter os dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) e sua aplicabilidade em um motor ciclo diesel. Inicialmente, uma comparação dos diagramas de equilíbrio e uma avaliação dos modelos termodinâmicos foram realizados entre o biodiesel (biodiesel + glicerol + metanol) e o metil palmitato, éster isolado do biodiesel (metil palmitato + glicerol + metanol). Os resultados apresentaram uma boa correlação aos modelos UNIQUAC e NRTL, além de evidenciarem um diagrama com uma extensa região bifásica. A fim de propor novas formulações de biocombustíveis, estudos de ELL em sistemas ternários foram realizados contendo Álcoois + Biodiesel + Diesel, enfocando o uso do biodiesel como aditivo estabilizador de álcoois em misturas de diesel, em outras palavras, foi investigado a miscibilidade dos sistemas ternários. A autenticidade dos dados de equilíbrio de fase foi validada pelas equações de Othmer-Tobias e Hand. Os coeficientes de distribuição e seletividade calculados para as regiões de imiscibilidade indicaram que o aumento da cadeia carbônica fortalece a solubilidade do biodiesel. Os dados experimentais também se correlacionaram com os modelos termodinâmicos UNIQUAC e NRTL. Ambos os modelos apresentaram alta concordância com os dados experimentais, com valores de desvio (RMSD) inferiores a 1,78%. Os dados de equilíbrio líquido-líquido obtidos para os sistemas estudados possibilitou a obtenção de parâmetros de interação binária, através da consistência termodinâmica dados de equilíbrio pelo uso dos modelos UNIQUAC e NRTL. Os parâmetros obtidos podem ser aplicados para avaliar as condições de processos envolvendo extração líquido-líquido através de simuladores de processos. E, por fim, o motor diesel alimentado com combustível misturado com biodiesel/metanol/n-butanol foi empregado para investigar os efeitos de diferentes proporções de mistura de combustível e carga do motor nas características de combustão em termos de consumo específico de combustível e eficiência térmica do freio. Dois planejamentos experimentais 2³ com a adição de três pontos centrais foram realizados, avaliando o efeito das variáveis, concentração de aditivos (metanol e nbutanol), razão molar (B/M) e potência. A carga é o principal fator que afeta o consumo específico do combustível e a eficiência térmica do freio.