Análise exergoeconômica e ambiental do uso de um combustível derivado de resíduo sólido em um motor de combustão interna.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Prudente, Lucas Rhuan
Orientador(a): Leal, Elisângela Martins, Santana, Cláudio Márcio
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Motores de combustão interna
Pirólise
Resíduos como combustível
Sustentabilidade
Link de acesso: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/18008
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Prudente, Lucas RhuanLeal, Elisângela MartinsSantana, Cláudio MárcioBortolaia, Luis AntônioRocha, Ana Maura AraújoPujatti, Fabricio José PachecoLeal, Elisângela MartinsSantana, Cláudio Márcio2024-01-18T21:31:25Z2024-01-18T21:31:25Z2023PRUDENTE, Lucas Rhuan. Análise exergoeconômica e ambiental do uso de um combustível derivado de resíduo sólido em um motor de combustão interna. 2023. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/18008Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.O descarte inadequado de pneus é uma preocupação ambiental urgente devido à sua decomposição extremamente lenta, levando até 600 anos. Este estudo foca em soluções ecologicamente responsáveis para acelerar a degradação de pneus, concentrando-se na transformação desses resíduos em combustível para motores a diesel, usando a pirólise. São comparados três tipos de combustíveis: óleo diesel convencional, óleo pirolítico de pneus e óleo pirolítico de madeira (Eucalyptus urograndis). A avaliação abrange eficiência energética, eficiência exergética, viabilidade econômica e impactos ambientais. O objetivo é determinar a adequação desses combustíveis para motores de combustão interna, visando promover o desenvolvimento sustentável. O estudo emprega análises teóricas em regime permanente, usando o software Diesel RK para modelar a combustão com base em propriedades de combustíveis provenientes de uma revisão bibliográfica. Três cenários são considerados, variando a proporção de óleo pirolítico nas misturas: o primeiro envolve misturas de óleo pirolítico de pneu (OPP) e diesel, em proporções de 10% OPP e 90% diesel, e 20% OPP e 80% diesel; o segundo cenário considera misturas de óleo pirolítico de Eucalyptus urograndis (OPE) e diesel, nas proporções de 10% OPE e 90% diesel, e 20% OPE e 80% diesel; e, por fim, o terceiro cenário emprega exclusivamente óleo diesel. Os resultados obtidos revelam desempenhos energéticos semelhantes para todas as variantes estudadas, com um destaque para a OPP10 que se comportou de forma similar ao diesel. A análise exergética identifica as perdas associadas a cada tipo de combustível, juntamente com a eficiência termodinâmica da segunda lei. Independentemente do valor do fator λ considerado, a análise exergética corrobora a viabilidade de aplicação dos combustíveis avaliados. Por meio da análise econômica, verifica- se a viabilidade econômica da adoção de misturas de óleo diesel com OPP e OPE. No que tange à análise ambiental, destaca-se o potencial de aprimoramento e a incorporação de parâmetros sustentáveis nas misturas, especialmente quando se trata dos combustíveis derivados do OPE. Desta forma, este estudo propõe uma avaliação abrangente das opções de combustíveis provenientes de resíduos de pneus e madeira, em comparação com o diesel convencional, com foco na eficiência energética, exergética, viabilidade econômica e impacto ambiental. Os resultados obtidos fornecem percepções valiosas para a busca por alternativas mais sustentáveis no contexto dos motores de combustão interna de ignição por compressão.The improper disposal of tires is an urgent environmental concern due to their extremely slow decomposition, which can take up to 600 years. This study focuses on environmentally responsible solutions to expedite tire degradation, with a concentration on transforming these waste materials into fuel for diesel engines through pyrolysis. Three types of fuels are compared: conventional diesel oil, pyrolytic oil from tires, and pyrolytic oil from Eucalyptus urograndis wood. The evaluation encompasses energy efficiency, exergy efficiency, economic viability, and environmental impacts. The goal is to determine the suitability of these fuels for internal combustion engines, aiming to promote sustainable development. The study employs theoretical analyses under steady-state conditions, using the Diesel RK software to model combustion based on fuel properties from a literature review. Three scenarios are considered, varying the proportion of pyrolytic oil in the blends: the first involves blends of pyrolytic tire oil (OPP) and diesel, in proportions of 10% OPP and 90% diesel, and 20% OPP and 80% diesel; the second scenario considers blends of Eucalyptus urograndis pyrolytic oil (OPE) and diesel, in proportions of 10% OPE and 90% diesel, and 20% OPE and 80% diesel; and finally, the third scenario uses exclusively diesel oil. The results obtained reveal similar energy performances for all scientific variants, with an emphasis on OPP10, which behaves similarly to diesel. The exergy analysis identifies the losses associated with each type of fuel, along with the second law thermodynamic efficiency. Regardless of the value of the λ factor considered, the exergy analysis corroborates the application predictions of the evaluated fuels. Through economic analysis, we verified the economic options for adopting blends of diesel oil with OPP and OPE. About the environmental analysis, the potential for improvement and the incorporation of sustainable parameters in blends stands out, especially when it comes to fuels derived from OPE. In summary, this study proposes a comprehensive evaluation of fuel options from waste tires and wood, compared to conventional diesel, with a focus on energy efficiency, exergy, economic forecasts, and environmental impact. The obtained results provide detailed insights for the search for more sustainable alternatives in the context of specification ignition internal combustion engines.http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/us/Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 08/01/2024 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante.info:eu-repo/semantics/openAccessMotores de combustão internaPiróliseResíduos como combustívelSustentabilidadeAnálise exergoeconômica e ambiental do uso de um combustível derivado de resíduo sólido em um motor de combustão interna.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81031https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/d010055b-aacf-4ef8-afaf-b593e9b2c70a/download72519bed840f81617dda6654b015f0a1MD52falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/5f1346a0-880f-458f-babe-2d6723291580/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53falseAnonymousREADORIGINALDISSERTAÇÃO_AnáliseExergoeconômicaAmbiental.pdfDISSERTAÇÃO_AnáliseExergoeconômicaAmbiental.pdfapplication/pdf3176537https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/83092cc6-24ca-4843-a0f3-292c507c6cf9/downloada45cfc2b771b28054e62458f73ecb8d3MD51trueAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO_AnáliseExergoeconômicaAmbiental.pdf.jpgDISSERTAÇÃO_AnáliseExergoeconômicaAmbiental.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4156https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/9f7b8e3b-cd64-4a31-bcd4-e1b92db18b16/downloadce480e2f3ead964816fa06ffbec81dbcMD54falseAnonymousREAD123456789/180082024-11-10 11:41:07.396http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/us/abertoopen.accessoai:repositorio.ufop.br:123456789/18008https://www.repositorio.ufop.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332024-11-10T14:41:07Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)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