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Recentemente, o Power Progress relatou uma pesquisa feita pela Associa莽茫o Canadense de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) de em temperaturas extremamente baixas.

Acontece que quando o merc煤rio cai, outros combust铆veis alternativos enfrentam desafios semelhantes.

Jeffrey D. Naber, professor Richard & Elizabeth Henes em Sistemas de Energia na Universidade Tecnol贸gica de Michigan, usou diesel f贸ssil em motores de igni莽茫o por compress茫o como ponto de refer锚ncia.

鈥淥 combust铆vel diesel tem volatilidade relativamente baixa鈥�, disse Naber. 鈥淚sso significa que 茅 dif铆cil vaporiz谩-lo e mistur谩-lo em baixas temperaturas. Ele tem algumas parafinas, ent茫o, normalmente, ele come莽a a encerar em baixas temperaturas.鈥�

De acordo com Matt Leuck, gerente t茅cnico de Transporte Rodovi谩rio Renov谩vel da Am茅rica do Norte para a fabricante de combust铆vel sustent谩vel Neste, a opera莽茫o em clima frio do 贸leo diesel 茅 uma fun莽茫o dos tipos de mol茅culas que o combust铆vel cont茅m.

鈥淪e voc锚 tem mol茅culas de diesel mais pesadas e de cadeia mais longa, elas v茫o gelificar mais r谩pido鈥�, ele disse. 鈥淪e voc锚 tem mol茅culas de diesel mais leves e de cadeia mais curta, elas v茫o permanecer l铆quidas por mais tempo.鈥�

Os aditivos permitem que o combust铆vel diesel flua em temperaturas mais baixas para opera莽茫o em climas frios, sem ser muito vol谩til para uso no ver茫o, disse Naber, assim como outros m茅todos para promover a igni莽茫o.

鈥淣贸s confiamos no calor da compress茫o, al茅m de potencialmente alguns outros mecanismos para obter as temperaturas no cilindro de modo que o combust铆vel se auto-inflame鈥�, disse ele.

HVO e biodiesel

Uma alternativa ao diesel f贸ssil em motores de igni莽茫o por compress茫o 茅 o diesel renov谩vel, tamb茅m conhecido como 贸leo vegetal hidrotratado (HVO). Leuck disse que, embora as baixas temperaturas n茫o possam realmente ser tratadas uma vez que o diesel renov谩vel tenha sido produzido, muito pode ser feito no processo de refino para tratar da opera莽茫o em clima frio.

Neste MY Renewable Diesel no posto de parada de caminh玫es da KW Rastall Oil em North Brunswick, NJ. A Neste anunciou recentemente uma parceria com o munic铆pio de North Brunswick para permitir que todos os ve铆culos e equipamentos a diesel do munic铆pio mudem para diesel renov谩vel. (Foto: KW Rastall Oil)

鈥淧odemos basicamente dizer que queremos fazer esse tipo de combust铆vel鈥�, disse Leuck. 鈥淧odemos dizer que queremos fazer um ponto de nuvem de X, Y ou Z, e podemos acertar isso em qualquer dia da semana por causa da tecnologia que temos no processo de produ莽茫o.鈥�

Leuck acrescentou que o ponto de turva莽茫o 茅 o ponto em que os cristais de cera come莽am a se formar.

Outra alternativa ao diesel f贸ssil 茅 o biodiesel, que tamb茅m 茅 produzido a partir de mat茅rias-primas semelhantes ao diesel renov谩vel, mas por meio de um processo de refino diferente. De acordo com Naber, no entanto, ele n茫o se comporta muito diferente do diesel f贸ssil no frio intenso.

鈥淥 biodiesel tende a ter longas cadeias [de hidrocarbonetos] e tende a se tornar encerado, assim como o 贸leo diesel, ent茫o ele tem um problema em baixas temperaturas鈥�, disse Naber.

Leuck disse que, diferentemente do diesel renov谩vel, o processo de refino do biodiesel, juntamente com os tipos de mat茅rias-primas, limita o que os produtores podem fazer para adapt谩-lo 脿s temperaturas extremamente baixas.

鈥淓les s贸 conseguem quebrar a mat茅ria-prima, mas n茫o conseguem colocar mais hidrog锚nio de volta naquela mol茅cula de combust铆vel鈥�, disse Leuck, referindo-se ao processo de hidrotratamento em diesel renov谩vel que cria hidrocarbonetos paraf铆nicos. Ele acrescentou que o processo de biodiesel n茫o permite a isomeriza莽茫o das mol茅culas, que 茅 a etapa no processo de refino de diesel renov谩vel que realmente define suas propriedades em climas frios.

Naber disse que os compostos paraf铆nicos 鈥� aqueles de cadeia longa, cadeia reta ou isoparaf铆nicos 鈥� t锚m um alto n煤mero de cetano.

鈥淥 n煤mero de cetano 茅 sua capacidade caracter铆stica de autoigni莽茫o鈥�, ele disse. 鈥淓nt茫o isso 茅 bom. Quanto mais cetanos eu tiver, mais paraf铆nicos eu tiver, menor ser谩 a temperatura [na qual] ele ir谩 autoignitar.鈥�

Ele acrescentou: 鈥淒ependendo de como o diesel renov谩vel 茅 produzido, normalmente 鈥� novamente, depende do processo 鈥� ele tende a ter mais desses hidrocarbonetos de cadeia longa que t锚m um n煤mero de cetano mais alto. Eles tamb茅m t锚m menos capacidade de fuligem. Mas esses combust铆veis normalmente t锚m pontos de enceramento mais altos.鈥�

Op莽玫es de igni莽茫o por fa铆sca

Combust铆veis alternativos tamb茅m est茫o dispon铆veis para motores de igni莽茫o por fa铆sca. Um que 茅 frequentemente usado 茅 o etanol, que Naber disse que 鈥渢em baixa volatilidade, ent茫o tamb茅m n茫o 茅 bom para partidas em baixas temperaturas鈥�.

Ele acrescentou: 鈥淧oder铆amos ir para combust铆veis gasosos. A vantagem de um combust铆vel gasoso 茅 que n茫o preciso vaporiz谩-lo.鈥�

Tanto o g谩s natural liquefeito (GNL) quanto o g谩s liquefeito de petr贸leo (propano ou GLP) ainda vaporizar茫o em condi莽玫es normais, mesmo em baixas temperaturas, disse Naber.

Um tanque de armazenamento de g谩s natural liquefeito (GNL). (Foto: Adobe Stock)

鈥淯m dos desafios com o g谩s natural 茅 que, como o ar, quando ele se expande, ele esfria鈥�, disse Naber. 鈥淓u tenho que expandi-lo do tanque de alta press茫o, ent茫o o resfriamento pode ser bem significativo.鈥�

Ele acrescentou que os trocadores de calor podem garantir que o combust铆vel que entra no cilindro n茫o fique muito frio.

Nos motores de combust茫o interna, Naber disse que o hidrog锚nio opera de forma semelhante.

鈥淧reciso ter hidrog锚nio liquefeito armazenado criogenicamente, ou posso t锚-lo em um tanque comprimido鈥�, ele disse. 鈥淓le n茫o esfria tanto quando voc锚 o expande. Ele tem propriedades termodin芒micas diferentes.鈥�

No entanto, assim como o g谩s natural e o GLP, ele n茫o precisa ser vaporizado.

鈥淪贸 preciso misturar 鈥� obter a quantidade certa com ar 鈥� e acender com uma fa铆sca鈥�, disse Naber.

O desafio com motores de igni莽茫o por fa铆sca em baixas temperaturas 茅 obter a mistura estequiom茅trica correta de combust铆vel e ar no momento da igni莽茫o por fa铆sca, disse Naber.

Apesar desses desafios, os motores s茫o melhores do que muitas outras tecnologias para operar em condi莽玫es de frio extremo.

鈥淪e voc锚 pensar em um motor, ele pode operar em um conjunto extremo de temperaturas em compara莽茫o a praticamente qualquer outro dispositivo que voc锚 possa imaginar鈥�, disse Naber. 鈥淏aterias t锚m desafios em baixas temperaturas. C茅lulas de combust铆vel t锚m problemas em baixas e altas temperaturas. Ent茫o, um motor 茅 bastante robusto 脿 temperatura geral.鈥�

Desafios na opera莽茫o de caminh玫es movidos a hidrog锚nio em frio extremo Testes realizados pela Associa莽茫o Canadense de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) identificaram quatro 谩reas principais de interesse.

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