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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CIÊNCIA E INOVAÇÃO DO RIO DE JANEIRO
Engenharia de Produção e Sistemas (31022014001P4)
Educação Presencial
MISTURA BIOGÁS-BIODIESEL ALIMENTANDO MOTORES DUAL A COMPRESSÃO POR IGNIÇÃO NA FROTA DE ÔNIBUS DO MUNICÍPIO DE VOLTA REDONDA
KATIA FERREIRA DE OLIVEIRA
DISSERTAÇÃO
14/09/2020

Este trabalho tem por objetivo estimar a viabilidade técnica-econômica do uso de biogás e biodiesel na frota de ônibus no município de Volta Redonda, no Estado do Rio de Janeiro, Brasil. Como metodologia adotada para o estudo foi aplicada inicialmente uma revisão da literatura juntamente com a análise bibliométrica sobre o estado atual da produção e o uso do biogás e biodiesel alimentando motores de combustão interna a compressão por ignição operando em modo dual; posteriormente estima-se a produção potencial de biogás e biodiesel visando sua possível utilização na frota de ônibus (comparação com a demanda necessária para abastecimento da frota) e finalmente ferramentas econômicas baseada no custo ambiental do ciclo de vida (eLCC) do ônibus, considerando o custo de emissões de CO2 em um possível cenário de comércio (mercado) de emissões de CO2 são apresentadas nesse estudo. Como resultados foram obtidos 69 artigos, dos quais 46 eram sobre investigação experimental, 19 utilizou o biogás (3 artigos sobre biogás de RSU) e o biodiesel (1 artigo sobre biodiesel de OVR) na mistura em modo dual fuel e nenhum utilizou simultaneamente o biogás de RSU e biodiesel de OVR; parâmetros de desempenho, combustão e emissão foram avaliados em todos os artigos. A produção de biogás foi estimada com base na quantidade de resíduos sólidos gerados no município e na produção média de biogás a partir desses resíduos. Já a produção de biodiesel é prevista a partir do volume de óleo vegetal residual também gerado no município. A produção potencial de biogás e biodiesel aumentará de acordo: i) produção de biogás: 6,17 milhões de metros cúbicos em 2018 para 9,06 milhões de metros cúbicos em 2035; ii) produção de biodiesel: mínimo de 1 milhão de litros em 2018 no cenário C e máximo de 2,19 milhões de litros em 2035 no cenário A. Para aproveitar esse potencial, substituindo o diesel mineral pelo biogás e o biodiesel alimentando um ônibus MAN/D08 34 230, equipado com o motor de combustão interna de 166 kW funcionando no modo dual, nos parâmetros operacionais do ônibus urbano, requeresse de uma vazão para o biogás variando entre 79,25 e 93,39kg/h nos cenários 1,2 e 3 para z = 75, 80 e 85 % e uma vazão de biodiesel entre 26,42 e 16,48kg/h nos mesmos cenários. Por outro lado, os valores de vazão encontrados atendem a demanda por ambos combustíveis de 11 ônibus para o ano 2020, adotando uma velocidade média urbana de 17 km/h, um período de funcionamento de 18 horas por dia. No cálculo do custo do ciclo de vida ambiental do ônibus urbano, o cenário 3 apresenta o valor mais próximo (3% superior) ao do ônibus operando em modo convencional. Sugere-se que o uso de diesel mineral nos ônibus possa ser substituído por misturas de biogás e biodiesel. Com esta nova solução baseada na valorização energética de resíduos de forma descentralizada (em nível de municípios), o biogás e o biodiesel oferecem potencial para aplicações em transporte público.

Resíduos Sólidos Urbanos;Óleo Vegetal Residual;Biogás;Biodiesel;Transporte Público;Motor de Combustão Interna Dual a Compressão;Custo Ambiental do Ciclo de Vida;Custo de Emissões de CO2
This work aims to estimate the technical and economic feasibility of using biogas and biodiesel in the bus fleet in the municipality of Volta Redonda, in the State of Rio de Janeiro, Brazil. As a methodology adopted for the study, a literature review was drawn up together with a bibliometric analysis on the current state of production and the use of biogas and biodiesel fueling internal combustion engines and ignition compaction operating in dual mode; subsequently to estimate a potential for the production of biogas and biodiesel and its use in the bus fleet (in comparison with the demand required to supply the fleet) and finally efficient tools in the environmental cost of the life cycle (eLCC) of the bus, considering the cost of CO2 transfer in a possible trade (market) scenario for obtaining CO2 are estimated in the study. As a result, 69 articles were obtained, of which 46 were about experimental research, 19 used biogas (3 articles on USW biogas) and biodiesel (1 article on RVO biodiesel) in the dual fuel mixture and none used biogas simultaneously. from USW and RVO biodiesel; performance, combustion and emission parameters were issued in all articles. Biogas production was estimated based on the amount of solid waste generated in the municipality and the average biogas production from this waste. The production of biodiesel is expected based on the volume of vegetable waste oil also generated in the municipality. The potential production of biogas and biodiesel will increase accordingly: i) production of biogas: 6.17 million cubic meters in 2018 to 9.06 million cubic meters in 2035; ii) biodiesel production: minimum of 1 million liters in 2018 in scenario C and maximum of 2.19 million liters in 2035 in scenario A. To take advantage of this potential, replacing mineral diesel with biogas and biodiesel fueling a MAN bus / D08 34 230, equipped with a 166 kW internal combustion engine operating in dual mode, in the operational parameters of the urban bus, required a flow rate for biogas ranging between 79.25 and 93.39kg / h in scenarios 1.2 and 3 for z = 75, 80 and 85% and a biodiesel flow between 26.42 and 16.48kg / h in the same scenarios. On the other hand, the flow values found meet the demand for both urban Combats of 11 buses for the year 2020, adopting an average speed of 17 km / h, an operating period of 18 hours per day. In calculating the cost of the environmental life cycle of the urban bus, scenario 3 presents the closest value (3% higher) than that of the bus operating in conventional mode. It is suggested that the use of mineral diesel on buses can be replaced by mixtures of biogas and biodiesel. With this new solution based on the energy recovery of waste in a decentralized manner (at municipal levels), biogas and biodiesel compatible with the potential for applications in public transport.
Urban solid waste;Residual Vegetable Oil;Biogas;Biodiesel;Public transportation;Internal Combustion Engine Dual Compression;Environmental Life Cycle Cost;CO2 Emissions Cost
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CIÊNCIA E INOVAÇÃO DO RIO DE JANEIRO
O trabalho possui divulgação autorizada
414_Claudio Marcio da Silva Teixeira.pdf

Contexto

TECNOLOGIA, GESTÃO E INOVAÇÃO
MÉTODOS DE OTIMIZAÇÃO E PROBLEMAS DE REDE
MÉTODOS DE OTIMIZAÇÃO E SIMULAÇÃO

Banca Examinadora

RONNEY ARISMEL MANCEBO BOLOY
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
PAULO SERGIO DUQUE DE BRITO Participante Externo
CRISTINA GOMES DE SOUZA Docente - PERMANENTE
ALDARA DA SILVA CESAR Participante Externo
RONNEY ARISMEL MANCEBO BOLOY Docente - PERMANENTE
MARCELO BORGES ROCHA Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - Programa de Demanda Social 27

Vínculo

Servidor Público
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP Ministério da Educação Governo Federal
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