AVALIAÇÃO EXPERIMENTAL DO DESEMPENHO DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DE GRANDE PORTE COM CONDICIONAMENTO DO AR DE COMBUSTÃO E RECUPERAÇÃO DE CALOR RESIDUAL
O projeto liderado pela Profa. Dra. Carla Cesar Martins Cunha do Departamento de Engenharia Civil, do Centro Tecnológico da UFES, em parceria com a Termelétrica Viana S.A (Tevisa) e com apoio da Fundação Espírito-Santense de Tecnologia (Fest), está em andamento para avaliar o desempenho de motores de combustão interna de grande porte. Este estudo foca na melhoria da eficiência energética utilizando um sistema térmico experimental que condiciona o ar de combustão através da recuperação de calor residual.
A pesquisa desenvolve um sistema térmico que usa água gelada produzida em um chiller por absorção, aproveitando o calor residual gerado pelo próprio motor. Este processo visa otimizar o controle do sistema do motor para identificar o ponto de operação ideal. Os índices de desempenho obtidos experimentalmente serão comparados com dados teóricos, resultantes de modelagens e simulações.
Grande parte das usinas termelétricas equipadas com motores de combustão interna (MCI) no Brasil está situada nas regiões Norte e Nordeste, onde as condições climáticas são extremas, com alta temperatura e umidade. Estas condições desfavoráveis limitam o desempenho dos motores devido ao “derating” necessário para prevenir o knocking, causado por temperaturas elevadas na admissão de ar.
O resfriamento e a desumidificação do ar de combustão na entrada do motor, potencialmente complementados pelo intercooler, podem reduzir significativamente a temperatura do ar no coletor de admissão. Este ajuste pode melhorar o desempenho dos motores, justificando a investigação dos benefícios trazidos por este condicionamento do ar de combustão.
Originalidade
Embora o efeito da temperatura e umidade do ar em turbinas a gás seja amplamente estudado, pesquisas experimentais em campo com MCI de grande porte, turboalimentados, com intercooler e operando em climas quentes e úmidos são escassas. A maioria dos estudos existentes foi realizada em laboratório com motores menores e chillers elétricos, que não utilizam calor residual.
Este projeto é pioneiro ao aplicar em campo um sistema térmico experimental em um motor estacionário de grande porte. A pesquisa monitorará integralmente o comportamento e desempenho do motor em função do condicionamento do ar de combustão, disponibilizando um dos motores da UTE LORM para implementação do sistema proposto.
Os resultados deste estudo poderão ser aplicados em outros motores da termelétrica, bem como em motores de outras UTEs após adaptações. O sistema proposto promete aumentar a geração líquida de energia, reduzir o consumo específico de combustível e os impactos ambientais, além de diminuir a incidência de derating para prevenção de knocking em regiões de clima tropical.
A contínua operação das usinas termelétricas, aliada à disponibilidade de calor residual e à deficiência dos motores em climas tropicais, justifica a importância deste projeto. A melhoria na eficiência energética, o aumento da potência líquida, a redução do consumo específico de combustível e a mitigação de impactos ambientais são os principais benefícios esperados.
Além dos benefícios técnicos, o projeto fomenta a integração entre a universidade e a indústria, capacitando pesquisadores e discentes que, frequentemente, são absorvidos pelas empresas do setor elétrico. A iniciativa também promete uma significativa produção acadêmica e científica, com publicações em congressos e revistas de prestígio nacional e internacional.
Projeto 820
Texto: Vanessa Pianca