PROGRAMA PARANAENSE DE BIOENERGIA MISTURAS DE ÓLEOS VEGETAIS E DIESEL EM MOTORES DE TRATORES

1. PROGRAMA PARANAENSE DE BIOENERGIA MISTURAS DE ÓLEOS VEGETAIS E DIESEL EM MOTORES DE TRATORES 6º Congresso Internacional de Bioenergia Centro de Eventos da FIEP Curitiba, 18 de agosto de 2011 José Carlos Laurindo TECPAR/CERBIO

2. INTRODUÇÃO Com o intuito de subsidiar e responder questões relativas às misturas de óleos vegetais e Diesel, utilizadas como combustíveis para motores Diesel em tratores agrícolas, o CERBIO – Centro de Energias Renováveis do TECPAR – Instituto de Tecnologia do Paraná, em parcerias com a UEM – Universidade Estadual de Maringá e o CPRA – Centro Paranaense de Referência em Agroecologia, da Secretaria Estadual de Agricultura e Abastecimento - SEAB, realizaram experimentos de campo de junho de 2007 a setembro de 2010. Na Fazenda Iguatemi do Setor de Ciências Agrárias da UEM, em Maringá PR, foi monitorado o trator Massey Fergusson MF-275, consumindo misturas de óleo vegetal e Diesel, como combustível. No CPRA,em Pinhais PR, foi monitorado o trator da Case New Holand CNH-TT 55, consumindo as mesmas misturas de óleo vegetal e Diesel. Nestes experimentos as máquinas operaram com misturas dos óleos de soja ou de girassol com Diesel comercial metropolitano, no trator CNH-TT 55 e com Diesel comercial interior, no trator MF-275.

3. ORIGEM DOS ÓLEOS VEGETAIS • Óleo Vegetal bruto de soja extraído e filtrado mecanicamente a frio, na usina Witmarsum. • Óleo Vegetal bruto de girassol extraído e filtrado mecanicamente a frio, na Planta do Instituto Cristão de Desenvolvimento – ICD / COPERBIOBRASIL, instalada no CPRA. 3

4. EXTRAÇÃO DOS ÓLEOS VEGETAIS • Equipamentos da Mini Usina Witmarsum.

5. EXTRAÇÃO DOS ÓLEOS VEGETAIS • Equipamentos da Mini Usina Witmarsum.

6. EXTRAÇÃO DOS ÓLEOS VEGETAIS • Mini Usina Compacta do – ICD, instalada no CPRA.

7. CARACTERÍSTICAS DOS ÓLEOS VEGETAIS • Valores de viscosidades a 40 0C em função do teor de óleo de soja na mistura # Viscosidade máxima para o Diesel 5 mm2/s (ANP 15) Fonte: CERBIO

8. CARACTERÍSTICAS DOS ÓLEOS VEGETAIS • Valores de viscosidade cinemática de OV-100 e OV-20 em função da temperatura * Este valor encontra-se fora da faixa de aplicação recomendada para o capilar utilizado. Fonte: CERBIO

9. CARACTERÍSTICAS DOS ÓLEOS VEGETAIS • Valores de resíduo de carbono para as amostras OV-100 e OV-20 Fonte: CERBIO

10. TRATORES • Trator MF 275 utilizado no teste com OV-20, na UEM Motorização Perkins série 4000; 70 CV a 2.200 rpm

11. TRATORES • Trator CNH TT55 utilizado no teste com OV-20, no CPRA Motorização IVECO modelo 8035.05; com 55 CV a 2500 rpm

12. ABASTECIMENTO • Bomba e reservatório de abastecimento de OV-20, no CPRA

13. ABASTECIMENTO • Posto de abastecimento de OV-20, da Fazenda Iguatemi - UEM

14. PREPARAÇÃO DOS TRATORES • Verificação do sistema de injeção e pressão dos cilindros do Trator MF 275 da UEM

15. PREPARAÇÃO DOS TRATORES • Verificação do sistema de injeção do Trator CNH TT 55 do CPRA

16. ANALISADORES DE FUMAÇA • Ensaios BOSCH e de Opacidade da fumaça

17. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Fumaça no trator MF 275 da UEM

18. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Fumaça no trator MF 275 da UEM

19. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Fumaça no trator CNH TT55 do CPRA

20. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Fumaça no trator CNH TT55 do CPRA

21. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Opacidade no trator MF 275 da UEM

22. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Opacidade no trator MF 275 da UEM

23. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Opacidade no trator CNH TT55 do CPRA

24. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Ensaios de Opacidade no trator CNH TT55 do CPRA

25. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Variações de consumo dos combustíveis do trator MF 275 da UEM

26. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Variações de consumos de combustíveis do trator CNH TT55 do CPRA # Valor de referência fornecido pela CNH

27. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Acompanhamento do óleo lubrificante do trator MF 275 da UEM

28. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Acompanhamento do óleo lubrificanteem trator CNH TT55 do CPRA

29. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Medidas das pressões nos cilindros no trator MF 275 da UEM

30. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Medidas das pressões nos cilindros no trator CNH TT55 do CPRA 30

31. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Medidas das pressões nos cilindros no trator MF 275 da UEM Considerando as médias das pressões antes e depois do teste, verifica-se um aumento de 27,9% indicando problemas internos no motor, provavelmente devido a depósitos nas câmaras de combustão.

32. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Medidas das pressões nos cilindros no trator CNH TT55 275 do CPRA Pode-se observar que as pressões dos cilindros mantiveram se constantes indicando que não houve acúmulo significativo de resíduos da combustão em 300 horas de teste.

33. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Comparação dos bicos injetores do trator MF 275 da UEM Após 263 h com a mistura OV-20 Antes do teste, 408 h com Diesel, após preparação do motor

34. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Comparação dos bicos injetores do trator CNH TT55 do CPRA Antes do teste, 571 h com Diesel, antes da preparação do motor para o teste Após 300 h com a mistura OV-20

35. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Verificação dos coletores de admissão trator MF 275 da UEM Antes do teste, 408 h com Diesel, após preparação do motor Após 263 h com a mistura OV-20

36. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Verificação das válvulas de admissão trator MF 275 da UEM Antes do teste, 408 h com Diesel, após preparação do motor Após 263 h com a mistura OV-20

37. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Verificação dos dutos de escapamento trator MF 275 da UEM Antes do teste, 408 h com Diesel, após preparação do motor Após 263 h com a mistura OV-20

38. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Verificação dos dutos de escapamento trator CNH TT55 do CPRA Motor operando 571 horas com Diesel 38

39. DADOS DOS ENSAIOS EM CAMPO • Vazamento no retentor do eixo da bomba injetora do trator CNH-TT55 após 1.180 horas de uso da OV-20. Bolhas de ar * Retentor entregue para verificação na CNH em setembro de 2010. 39

40. ÓLEOS VEGETAIS EM MOTORES DIESEL Conclusões para o trator MF 275 da UEM • Apesar do motor ter operado normalmente por 263 horas, internamente os depósitos carbonosos apareceram e a continuidade do uso provocaria problemas no motor. • Os depósitos nos injetores (que certamente estarão presentes nas câmaras de combustão) fizeram com que as pressões dos cilindros aumentassem, como se a taxa de compressão fosse aumentada. • O aumento das pressões, provoca sobrecarga nos anéis e a sua conseqüente quebra. • Já os depósitos nos dutos de escapamento, provocam restrição que comprometem o desempenho do motor. • Os fatos observados permitem concluir que o uso da mistura OV-20, no motor do trator MF-275, não é recomendável.

41. ÓLEOS VEGETAIS EM MOTORES DIESEL Conclusões para o trator CNH TT55 do CPRA • O trator operou normalmente por 1000 horas, com a mistura OV-20, sem nenhuma modificação e registro de anormalidades dignas de nota. • As medições das pressões dos cilindros indicaram valores praticamente constantes verificando-se que estavam com os mesmos valores do início do teste e dentro das especificações do fabricante do motor. • As análises de óleo lubrificante, efetuadas pela PETRONAS, durante o teste, apresentaram valores normais e compatíveis com a aplicação do lubrificante neste tipo de equipamento. • Com 1.180 horas foi substituído retentor do eixo da bomba injetora que sofreu ressecamento, provavelmente devido a incompatibilidade do material com o OV. • Diante destas observações, foi recomendado que a máquina continuasse em uso com OV-20, o que não foi possível pois ao final da 2010 a CNH, inadvertidamente, vendeu o trator que estava em este no CPRA.

42. ÓLEOS VEGETAIS EM MOTORES DIESEL Possível explicação para a diferença encontrada nas máquinas ensaiadas. Considerando que máquinas são de fabricantes diferentes com tecnologias diferentes, assim o motor do MF-275 é um PERKINS da série 4000, de projeto mais antigo que o motor do CNH- TT55, que é um IVECO modelo 8035.05 mais moderno, isto pode ser observado pela diferença das câmaras de combustão: CC do CNH-TT55, (mais turbulenta) CC do MF-275, (menos turbulenta) 42

43. Equipe do CERBIO Elisa Maria Suchek – Técnica em Química Patrícia Raquel Silva – Engenheira Química Giuliano Fernandes Zagonel - Químico Wellington W. D. Vechiatto – Químico Industrial Claylton S. C. Murbach – Técnico Mecânico OBRIGADO PELA ATENÇÃO laurindo@tecpar.br (41) 3316-3032