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1 PROPORÇÃO IDEAL DE BIODIESEL Vicente Pimenta São Paulo – 28/10/2010

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PROPORÇÃO IDEAL DE BIODIESEL

Vicente Pimenta

São Paulo – 28/10/2010

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Considerações inicias

PROPORÇÃO IDEAL DE BIODIESEL

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Há uma clara procura, em nível global, pela substituição dos combustíveis fósseis por renováveis. Biodiesel

pode ser uma boa alternativa:

•Nolmalmente alto cetano (puro)Muito baixa quantidade de enxofre

Alta lubricidadeBalanço energético favorável

Redução do CO2 no ciclo produção / usoRenovável

SustentávelProdução independente de países politicamente complicados

Reduções de HC, PM e CO

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Diante de tão interessante alternativa, porque o limite de apenas 5% misturado ao diesel?

Custo

Capacidade produtiva

Adaptações imediatas da infraestrura

Restrições dos Sistemistas

Impactos no Desempenho

Emissões

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Principais pontos que podem impor limites às utilizações maiores de Biodiesel:

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Restrições dos Sistemistas:

Características importantes para o combustível ser considerado adequado

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1 - LubricidadeÉ esperado que o combustível atinja o diâmetro de

desgaste máximo (WSD) de 460 microns (ISO12156 parte 1) para ser considerado aceitável para o uso.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

PROPORÇÃO IDEAL DE BIODIESEL

Característica favorável ao Biodiesel. Mesmo com baixas concentrações de Biodiesel o resultado observado é a melhoria

da lubricidade da mistura.

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1 - LubricidadeÉ esperado que o combustível atinja o diâmetro de

desgaste máximo (WSD) de 460 microns (ISO12156 parte 1) para ser considerado aceitável para o uso.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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2 - Estabilidade Térmica e QuímicaCapacidade do combustível de resistir a deterioração durante estocagem e de corresponder à expectativa de performance sob condições térmicas extremas. O

combustível deve ser capaz de resistir à oxidação e de resistir a pressões de injeção bastante elevadas.

(ASTM D2274 para estabilidade O2 e MIL - S - 53201 para estabilidade térmica).

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

PROPORÇÃO IDEAL DE BIODIESEL

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2 - Estabilidade Térmica e Química

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Biodiesel é biodegradável (caracteristicamente). Tem estabilidade naturalmente inferior ao diesel.

Desdobramentos: ácidos orgânicos e depósitos que causam corrosão e entupimentos.

Maiores concentrações de Biodiesel podem tendencialmente agravar o problema.

A experiência mostra que veículos não apresentaram problemas quando os valores da estabilidade da mistura

foram superiores a 15 horas. Comunidade Européia sugere 20 horas.

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2 - Estabilidade Térmica e Química

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

PROPORÇÃO IDEAL DE BIODIESEL

Fonte – YPF – Ing. Maria Elena Rodriguez

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3 - ViscosidadePropriedade de um líquido de oferecer resistência ao fluxo. Tipicamente, a viscosidade de um combustível

aceitável deve situar-se entre 2 e 4,5 mm²/sec. a 40 C.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Especificação brasileira permite viscosidade maior do que a do

diesel o que pode levar a problemas na correção dinâmica dos sistemas de injeção. Combinação adequada

da viscosidade da mistura final resolve o problema.

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4 - Ponto de Entupimento de Filtro a FrioFornece a condição de operação do combustível sob

baixas temperaturas. De uma maneira geral, o combustível deve ter o CFPPs (EN116 para o método de teste) entre -15C e -20C. Valores até -44C podem

ser requeridos para utilização em regiões extremamente frias.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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4 - Ponto de Entupimento de Filtro a Frio

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Condição desfavorável para o Biodiesel.Condição do diesel deve ser buscada na mistura, sobretudo em regiões

e épocas de baixas temperatura.

Fonte – YPF – Ing. Maria Elena Rodriguez

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5 - DensidadeMassa de combustível por volume em uma dada temperatura. Parâmetro de influência direta na

performance dos motores. Valores de densidade ao redor de 820 e 866 kg/mm³ são típicos para

combustíveis aceitáveis.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Muitos sistemas de injeção deslocam volumes ao injetar combustível.

Se a densidade for diferente, a quantidade mássica será diferente e em consequencia a potência, pressões internas

etc.Mais uma vez, fixando que a densidade da mistura seja

igual ao diesel, OK.

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6 - Número de CetanaFornece a medida da qualidade da ignição do

combustível baseada na demora que o combustível tem para iniciar a combustão. É uma característica de

particular interesse dos fabricantes de motores. Números de Cetana ao redor de 46 são considerados

aceitáveis.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Apesar de o Biodiesel ter bom número de Cetana, a adição crescente de Biodiesel ao diesel reduz o número de cetana. Vários fatores podem

interagir inclusive com reversão dessa tendência.

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6 - Número de CetanaFornece a medida da qualidade da ignição do

combustível baseada na demora que o combustível tem para iniciar a combustão. É uma característica de

particular interesse dos fabricantes de motores. Números de Cetana ao redor de 46 são considerados

aceitáveis.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Fonte – YPF – Ing. Maria Elena RodriguezFonte – Dieselnet Hannu Jääskeläinen

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7 - AditivosCom frequência, a adição de aditivos melhora certas

propriedades do combustível. Entretanto a adição deve ser conduzida com cautela. Degradação por oxidação ou

absorção de água podem afetar dramaticamente a vida da bomba em serviço. O teste recomendado é o MIL - S - 53021

que define como avaliar cada elemento dos aditivos.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Portanto, qualquer adição de aditivo, mesmo que para corrigir alguma deficiência do Biodiesel, precisa, ele próprio ser verificado.

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8 - Sobre Qualquer IntroduçãoA introdução de novos combustíveis deve ser

administrada com enorme cautela para se assegurar que o novo combustível seja física e quimicamente

compatível com o mercado objetivo. Nenhuma introdução de novo combustível pode vir

acompanhada de aumentos de custos de manutenção do equipamento ao longo de sua vida em serviço.

Delphi DieselAceitabilidade de Combustíveis para os sistemas de

injeção Delphi

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Por conta dessas diferenças, os principais fabricantes de sistemas de injeção do mundo, conjuntamente,

concordam em garantir seus sistemas para misturas contendo

Biodiesel que atendam às especificações EN 14214.

Quantidade máxima de Biodiesel misturada ao diesel:

7%

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Alterações no Desempenho dos motores

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O Biodiesel tem 10% menos energia. Diferença em performance é tão menor quanto menor for a quantidade de Biodiesel na mistura:

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Trabalho apresentado pela Cummins mostrou que até 20% de Biodiesel o

motor se comportou adequadamente.Não se notam diferenças na potência, torque ou consumo de combustível.

Fonte – Luiz Chain Faraj – 2008 – Biodiesel.

MOTOR C8.3

Cummins215 CVEURO 2

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Impactos nas Emissões

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PROPORÇÃO IDEAL DE BIODIESEL

À exceção do NOx todos os gases regulamentados parecem reduzir com a adoção crescente de Biodiesel

MOTOR C8.3 Cummins 215 CV EURO 2

Fonte – Luiz Chain Faraj – 2008 – Biodiesel.

Trabalho apresentado pela Cummins mostrou tendência semelhante

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À exceção do NOx todos os gases regulamentados parecem reduzir com a adoção crescente de Biodiesel

NOx parece depender de diversos fatores para definição de seu comportamento:

Biodieseis provenientes de óleos mais insaturados (soja por exemplo) geram

maior aumento de NOx; o contrário se dá com saturados. – (Graboski 2003 –

Dieselnet)

A tecnologia usada também traz reflexos para o aumento do NOx do

Biodiesel:

Assunto NOx é controvertido. Existem resultados mostrando

inclusive redução com adição de Biodiesel.

A afirmação clássica é que aumenta.Pode haver casos em que o aumento

do NOx tire o motor da faixa de homologação.

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Fabricantes de Motores / Equipamentos

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Não anunciado Acura, Honda, Hyundai, Nissan, Toyota

B5 Audi, BMW, Detroit Diesel, Freightliner, Isuzu, Kubota, Mack, Mercedes Benz, Peterbuilt, Sterling, Thomas Built Buses, Volkswagen e Volvo

Até B20 Arctic Cat, Blue Bird, Buhler, Case, Caterpillar, Chrysler LLC, Cummins, Ferris, Ford Motor Co, General Motors, International / Navistar, John Deere, Perkins, Toro e Yanmar.

Até B100 Case IH, Fairbanks Morse, New Holland e Tomcar

Posição dos Fabricantes de Motores / Equipamentos nos EUA

Fonte: biodiesel.org

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A despeito da posição dos sistemistas, muitos fabricantes de equipamento/motores, decidiram por conta própria dar garantia a

seus produtos:

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Sumarizando

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É bom aumentarmos a fração do Biodiesel porque:

Diminui a quantidade de enxofre do diesel

Contribui para o aumento da Lubricidade do Diesel

Balanço energético é positivo

Renda para o produtor rural (agrícola e pecuária)

Reduz a emissão de gases de efeito estufa

Reduz CO, HC e PM

Reduz a necessidade de importar diesel

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Problemas se aumentarmos a fração do Biodiesel:

Pode diminuir o número de Cetana

Pode aumentar a viscosidade do diesel

Pode aumentar a densidade do diesel

Aumenta a emissão de NOx

Aumenta a retenção de água no combustível.

Biodegradável

Aumenta a oxidação

Aumenta o ponto de entupimento de filtro a frio

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Problemas se aumentarmos a fração do Biodiesel:Adicionalmente, os problemas historicamente associados ao biodiesel,

também tendem a aumentar:

Filterabilidade a frioEstabilidade da mistura (sobretudo com diesel baixo enxofre)

Diluição de mistura no óleo lubrificanteProblemas com os sistemas de pós tratamento

Ataques a mangueiras e borrachas, sobretudo nos veículos que já estão no campo

Aumento da ocorrência de depósitos

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Ações importantes no caminho do aumento da fração de Biodiesel:

É importante existir uma especificação para a mistura

AEA vem discutindo esse assunto e insiste em algumas premissas básicas:

1. Biodiesel ruim não pode gerar mistura boa2. Diesel ruim não pode gerar mistura boa

3. Diesel e Biodiesel ruins não podem gerar mistura boa

ANP apresentou proposta de B6 – B20 (Consulta Pública ainda)

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Ações importantes no caminho do aumento da fração de Biodiesel:

N° 1-D N° 2-DBiodiesel Content, vol%, min-max 0 - 5 6 - 20 100 6 - 20Density 820,0-860,0 820,0-872,0 820,0-884,0Acid Number, mg KOH/g, max - 0.3 0,5 RecordViscosity, mm²/s at 40°C 1.3 - 2.4 1.9 - 4.1 1.9 - 4.1 1.9 - 6.0 2.0 - 5.0Flash point, °C, min 38 52 52 93 38Cloud point, °C, max (2) (6) (6) Report TableSulfur content, ppm, max 15 / 500 / 5000 15 / 500 50 500 1800T10, °C, max - - - - RecordT50, °C, max - - - - RecordT85, °C, max - - - - RecordT90, °C, max 288 282 - 338 343 360 RecordCarbon residue, wt% max 0,15 0,35 0.35 0,05Cetane number, min 40 47Cetane index, min; OR 40 -Aromaticity, vol%, max 35 -Ash content, wt%, max 0,01 0,01 0,020Water and sediment, vol%, max 0,05 0,050Water RecordCopper corrosion, 3 hrs @50°C, max N° 3 N° 3 N° 3 N° 1Oxidation stability, hrs, min - 6 3 RecordLubricity (HFRR wear scar @ 60°C), microns, max 520 -Calcium + Magnesium, ppm, max - 5Sodium + Potassium, ppm, max - 5Methanol, vol%, max - 0,2Free glycerin, wt%, max - 0,020Total glycerin, wt%, max - 0,240Phosphorus, wt%, max - 0,001Conductivity, pS/m or Conductivity Units (C.U.), min - 25Cold soak filterability, seconds, max - 360 - -

0.25

0,01

- -25 Record

- - - -

- Record - -

520 - - Record

0,05 0,05

35 -

40 -40 -

15 / 500 / 5000

Proposta ANPProperty ASTM D975 ASTM D7467 ASTM D6751

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Ações importantes no caminho do aumento da fração de Biodiesel:

É importante existir uma especificação para a mistura.

Os sistemistas resistirão a dar garantia a misturas com teores superiores a 7% neste momento.

Muitos fabricantes têm garantido seus produtos para frações maiores de Biodiesel, inclusive B100.

Testes têm mostrado que até B20, a calibração dos motores parece responder à mudança adequadamente.

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OBRIGADO!

Vicente Pimenta

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Vicente Pimenta

São Paulo – 28/10/2010