Gas emissions from an agricultural compression-ignition engine using diesel, biodiesel and ethanol blends / Emissões de gases de um motor agrícola de ignição por compressão utilizando misturas de óleo diesel, biodiesel e etanol

Partial fuel replacement strategies arising from fossil sources used in compression ignition engines involve mixtures of mineral Diesel oil, biodiesel and ethanol to minimize the gas emissions. In this study, experimental assessments were performed on a multi-cylinder, turbocharged aftercooler, compression-ignition, agricultural tractor engine provided with electronic injection management and an exhaust gas recirculation (EGR) gas treatment system. Diesel oil containing low (BS10 -10 ppm) and high sulfur concentrations (BS500 - 500 ppm) was utilized, with 10% of biodiesel as a constituent established by Brazilian legislation, in blends with 5, 10, 15 and 20% of the total volume, made up of anhydrous ethanol with additives. Thus, there were eight fuels blends and two reference conditions (without ethanol). The emissions of CO, HC, NOx and the HC+NOx gases were estimated, corresponding to the eight operating modes (M) of the ABNT NBR ISO 8178-4 standard. From the findings, it was evident that with the rise in the ethanol concentrations in the fuel blends there was a corresponding increasing in the CO, NOx and HC+NOx emissions. The HC, on the contrary, exhibited a pattern of higher emissions for the high-sulfur fuels (BS500) at low loads. No difference was observed for the NOx emissions at high loads. In the other operation modes, different behaviors were expressed for the BS10, which sometimes showed an increase, while at other times a reduction in the NOx emissions. Regarding the BS500, the NOx emission increased when the ethanol concentrations rose. As the specific emissions of the NOx were higher than those of the HC (in g.kW-¹.h-¹), the behavior exhibited by the HC+NOx showed similarity to that of the NOx. When the directly analysis of the operating modes was taken into consideration, the use of ethanol triggered an upswing in the emissions, exceeding the threshold of MAR-1 and EURO V standards.

Misturas de óleo Diesel mineral, biodiesel e etanol formam estratégias de substituição parcial do combustível de origem fóssil, aplicáveis em motores de ignição por compressão, com o intuito de redução das emissões de gases. Neste trabalho realizaram-se avaliações experimentais em um motor de trator agrícola de ignição por compressão, multi-cilíndrico, turboalimentado com aftercooler, gerenciamento eletrônico da injeção e sistema de tratamento de gases EGR. Foram utilizados óleo Diesel de baixo (BS10 -10 ppm) e alto teor de enxofre (BS500 - 500 ppm), com 10% de biodiesel em sua constituição, em misturas com concentrações de 5%, 10%, 15% e 20% do volume total, compostas por etanol anidro aditivado, totalizando oito combustíveis em mistura e duas condições de referência (sem etanol). Foram avaliadas as emissões de gases CO, HC, NOx e HC+NOx, segundo os oito modos de operação (M) da norma ABNT NBR ISO 8178-4. Dentre os resultados encontrados, com o incremento das concentrações de etanol nas misturas ocorreu o aumento das emissões de CO, NOx e HC+NOx. Já o HC apresentou um comportamento de maiores emissões para combustíveis com alto teor de enxofre (BS500) em baixas cargas. Não houve diferença para as emissões de NOx em altas cargas. Já nos demais modos de operação, para o BS10 ocorreram comportamentos diversos, em alguns momentos aumentando e em outros diminuindo as emissões de NOx. Já para o BS500, o comportamento das emissões de NOx foi de aumento com o incremento das concentrações de etanol. Devido as emissões específicas de NOx serem maiores que as de HC (em g.kW-¹.h-¹), o comportamento do HC+NOx foi similar ao do NOx. Considerando apenas a análise direta dos modos de operação, a utilização de etanol causa o aumento das emissões, superando os valores limites da MAR-1 e EURO V.

Warm-up time and number of tests for performance evaluation of a Diesel cycle engine / Tempo de aquecimento e número de ensaios para avaliação do desempenho de um motor de ciclo Diesel

This research determined the engine warm-up time and the number of tests that must be carried out to obtain the performance parameters of a Diesel cycle engine. To this end, an agricultural tractor coupled to an eddy current dynamometer via a power take-off was used. Pure biodiesel (B100) was used as the fuel, and the hourly consumption was determined by means of a flowmeter. Data regarding torque, power, and hourly and specific fuel consumption was collected and analyzed at three engine warm-up times (20, 60, and 100 min). To determine the number of tests, 18 dynamometric tests were carried out to verify which of those presented the smallest experimental error, through the smallest coefficient of variation. No difference was observed in relation to the warm-up time for the analyzed variables, with a time of 20 min being enough to start the engine performance evaluations. In total, four trials were sufficient to assess engine performance and reduce experimental error.

Este trabalho teve como objetivo determinar o tempo de aquecimento do motor e o número de ensaios que deve ser realizado para aquisição dos parâmetros de desempenho de um motor de ciclo Diesel. Foi utilizado um trator agrícola acoplado via tomada de potência a um dinamômetro de correntes parasitas. Como combustível, foi utilizado biodiesel puro (B100) e determinado o consumo horário por meio da utilização de um fluxômetro. Foram coletados e analisados os dados de torque, potência, consumo horário e específico de combustível, em três tempos de aquecimento do motor (20, 60 e 100 minutos). Para a determinação do número de ensaios, foram realizados 18 ensaios dinamométricos e verificado em quantos ocorre o menor erro experimental, por meio do menor coeficiente de variação. Pode-se observar que, não houve diferença com relação ao tempo de aquecimento para as variáveis analisadas, sendo que o tempo de 20 minutos foi suficiente para iniciar as avaliações de desempenho do motor; e o número de quatro ensaios representando serem suficientes para avaliar o desempenho do motor e reduzir o erro experimental.

Revisão de aplicações de veículos elétricos no meio rural / Review on applications of electric vehicles in the countryside

This paper presents the main applications of electric vehicles in rural areas, pointing out the trends and challenges for the future. Technological conditions and difficulties faced by the industry for a wide dissemination of this technology are discussed. The paper described the main researches with proposals to overcome the problems of implementing electric tractors, as supply and electricity storage. Technical and economic comparisons between conventional internal combustion tractors and electric tractors are also presented and discussed. The paper showed the existence of barriers to the implementation of electric vehicles in rural areas, as well as the need for batteries technological evolution, which have high costs and for that reason they are very heavy for these purposes, but there are already systems that can be applied to minimize dependence of fossil fuels in this sector and increase the use of sustainable energy.(AU)

Este artigo apresenta as principais aplicações de veículos elétricos no meio rural, apontando as tendências e mudanças futuras. O trabalho discute também as condições tecnológicas e dificuldades enfrentadas pelo setor industrial para a inserção do veículo elétrico no mercado. São apresentados os principais pesquisadores da área com propostas para superar os problemas da implementação dos tratores elétricos, tais como abastecimento e armazenamento de energia elétrica. As comparações técnicas e econômicas entre tratores convencionais, a combustão interna, e tratores elétricos são apresentadas e discutidas. A revisão mostra a existência de barreiras para a implantação dos veículos elétricos no meio rural, como a necessidade de evolução tecnológica das baterias, que apresentam alto custo e ainda são pesadas para este propósito, mas mostra também que já existem sistemas que podem minimizar a dependência de combustíveis fósseis do setor e aumentar o uso de energia sustentável.(AU)

Revisão de aplicações de veículos elétricos no meio rural / Review on applications of electric vehicles in the countryside

This paper presents the main applications of electric vehicles in rural areas, pointing out the trends and challenges for the future. Technological conditions and difficulties faced by the industry for a wide dissemination of this technology are discussed. The paper described the main researches with proposals to overcome the problems of implementing electric tractors, as supply and electricity storage. Technical and economic comparisons between conventional internal combustion tractors and electric tractors are also presented and discussed. The paper showed the existence of barriers to the implementation of electric vehicles in rural areas, as well as the need for batteries technological evolution, which have high costs and for that reason they are very heavy for these purposes, but there are already systems that can be applied to minimize dependence of fossil fuels in this sector and increase the use of sustainable energy.

Este artigo apresenta as principais aplicações de veículos elétricos no meio rural, apontando as tendências e mudanças futuras. O trabalho discute também as condições tecnológicas e dificuldades enfrentadas pelo setor industrial para a inserção do veículo elétrico no mercado. São apresentados os principais pesquisadores da área com propostas para superar os problemas da implementação dos tratores elétricos, tais como abastecimento e armazenamento de energia elétrica. As comparações técnicas e econômicas entre tratores convencionais, a combustão interna, e tratores elétricos são apresentadas e discutidas. A revisão mostra a existência de barreiras para a implantação dos veículos elétricos no meio rural, como a necessidade de evolução tecnológica das baterias, que apresentam alto custo e ainda são pesadas para este propósito, mas mostra também que já existem sistemas que podem minimizar a dependência de combustíveis fósseis do setor e aumentar o uso de energia sustentável.

Air and fuel supercharge in the performance of a diesel cycle engine / Sobrealimentação de ar e combustível no desempenho de um motor ciclo Diesel

This paper aimed to evaluate the performance of a Diesel cycle engine, changing the configurations for the air and fuel supply system. Variables analyzed were torque, power, specific fuel consumption and thermal efficiency in four different engine configurations (aspirated, aspirated + service, turbocharged + service and turbocharged). For that, there were dynamometer experiments by power take-off of an agricultural tractor. The experimental outline used was entirely randomized, in a bifatorial design with three repetitions. Results indicated that the engine supercharge, compared to its original configuration, provided a significant increase of torque and power. Only the addition of turbo does not caused a significant effect in the engine performance. Application of turbocharger provides an improvement in the burning of the air/fuel mixture, which favors the increase of engine power and; consequently, reduced the specific fuel consumption.(AU)

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um motor ciclo Diesel, alterando a configuração do sistema de alimentação de ar e de combustível. As variáveis analisadas foram torque, potência, consumo específico de combustível e eficiência térmica em quatro diferentes configurações do motor (aspirado, aspirado + serviço, turboalimentado + serviço e turboalimentado). Para isso, foram realizados experimentos dinamométricos por meio da tomada de potência de um trator agrícola. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em desenho bifatorial com três repetições. Os resultados indicam que, a sobrealimentação do motor, em relação à configuração original, proporciona aumento significativo do torque e potência. Somente a adição de turbo não causa efeito significativo no desempenho do motor. A aplicação do turbocompressor proporciona melhoria na queima da mistura ar/combustível, o que favorece o aumento da potência do motor e, consequentemente, reduz o consumo específico de combustível.(AU)

Fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission / Eficiência no consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável

The correct choice of modern power transmissions can help farmers decrease production costs. The following research aimed to assess fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission, at different travel speed and load levels applied on the tractor drawbar. Standard procedure has been applied considering six load levels (30; 40; 50; 60; 70 and 80% of Q0) by means of breaking with a dynamometer car instrumented in a concrete test track, at three travel speeds (5.16; 7.29 and 10.48km h-1). Throughout the experiment, engine speed, traction force and hourly fuel consumption were monitored. The results indicated that there was an average increase of 2.67; 2.82; and 2.61L h-1 in the hourly fuel consumption for each 10% increase in the load level on the tractor, for travel speed of 5.16; 7.29 and 10.48km h-1, respectively. In general, the specific fuel consumption of the tractor decreased as the load levels and the travel speeds were increased.(AU)

A escolha correta de modernas transmissões de potência pode auxiliar os agricultores a diminuírem os custos de produção. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável, em diferentes velocidades de deslocamento e cargas parciais impostas à barra de tração do trator. Para a avaliação utilizou-se procedimento normalizado, com aplicação de seis cargas parciais (30; 40; 50; 60; 70 e 80% de Q0), por meio da frenagem com um carro dinamométrico instrumentado, em pista de concreto, em três velocidades de deslocamento (5,16; 7,29 e 10,58km h-1). Durante a condução do experimento, monitoraram-se a rotação do motor, a força de tração e o consumo horário de combustível. Os resultados indicaram que houve acréscimo, médio, de 2,67; 2,82; e 2,61L h-1 no consumo horário de combustível para o aumento de cada 10% na carga imposta ao trator, para as velocidades de 5,16; 7,29 e 10,48km h-1, respectivamente. Ao considerar o consumo específico do trator, de forma geral, diminuiu à medida que as cargas parciais e as velocidades de deslocamento foram incrementadas.(AU)

Fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission / Eficiência no consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável

The correct choice of modern power transmissions can help farmers decrease production costs. The following research aimed to assess fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission, at different travel speed and load levels applied on the tractor drawbar. Standard procedure has been applied considering six load levels (30; 40; 50; 60; 70 and 80% of Q0) by means of breaking with a dynamometer car instrumented in a concrete test track, at three travel speeds (5.16; 7.29 and 10.48km h-1). Throughout the experiment, engine speed, traction force and hourly fuel consumption were monitored. The results indicated that there was an average increase of 2.67; 2.82; and 2.61L h-1 in the hourly fuel consumption for each 10% increase in the load level on the tractor, for travel speed of 5.16; 7.29 and 10.48km h-1, respectively. In general, the specific fuel consumption of the tractor decreased as the load levels and the travel speeds were increased.

A escolha correta de modernas transmissões de potência pode auxiliar os agricultores a diminuírem os custos de produção. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável, em diferentes velocidades de deslocamento e cargas parciais impostas à barra de tração do trator. Para a avaliação utilizou-se procedimento normalizado, com aplicação de seis cargas parciais (30; 40; 50; 60; 70 e 80% de Q0), por meio da frenagem com um carro dinamométrico instrumentado, em pista de concreto, em três velocidades de deslocamento (5,16; 7,29 e 10,58km h-1). Durante a condução do experimento, monitoraram-se a rotação do motor, a força de tração e o consumo horário de combustível. Os resultados indicaram que houve acréscimo, médio, de 2,67; 2,82; e 2,61L h-1 no consumo horário de combustível para o aumento de cada 10% na carga imposta ao trator, para as velocidades de 5,16; 7,29 e 10,48km h-1, respectivamente. Ao considerar o consumo específico do trator, de forma geral, diminuiu à medida que as cargas parciais e as velocidades de deslocamento foram incrementadas.

Air and fuel supercharge in the performance of a diesel cycle engine / Sobrealimentação de ar e combustível no desempenho de um motor ciclo Diesel

This paper aimed to evaluate the performance of a Diesel cycle engine, changing the configurations for the air and fuel supply system. Variables analyzed were torque, power, specific fuel consumption and thermal efficiency in four different engine configurations (aspirated, aspirated + service, turbocharged + service and turbocharged). For that, there were dynamometer experiments by power take-off of an agricultural tractor. The experimental outline used was entirely randomized, in a bifatorial design with three repetitions. Results indicated that the engine supercharge, compared to its original configuration, provided a significant increase of torque and power. Only the addition of turbo does not caused a significant effect in the engine performance. Application of turbocharger provides an improvement in the burning of the air/fuel mixture, which favors the increase of engine power and; consequently, reduced the specific fuel consumption.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um motor ciclo Diesel, alterando a configuração do sistema de alimentação de ar e de combustível. As variáveis analisadas foram torque, potência, consumo específico de combustível e eficiência térmica em quatro diferentes configurações do motor (aspirado, aspirado + serviço, turboalimentado + serviço e turboalimentado). Para isso, foram realizados experimentos dinamométricos por meio da tomada de potência de um trator agrícola. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em desenho bifatorial com três repetições. Os resultados indicam que, a sobrealimentação do motor, em relação à configuração original, proporciona aumento significativo do torque e potência. Somente a adição de turbo não causa efeito significativo no desempenho do motor. A aplicação do turbocompressor proporciona melhoria na queima da mistura ar/combustível, o que favorece o aumento da potência do motor e, consequentemente, reduz o consumo específico de combustível.

Performance of an agricultural engine using mineral diesel and ethanol fuels / Desempenho de um motor agrícola utilizando Diesel mineral e etanol

The global demand for alternatives for mineral diesel oil is growing due to the need for satisfying sustainability and environmental requirements, forcing industries and research institutions to develop new alternative fuels. The objective of this study was to evaluate the performance parameters of an agricultural engine using two different fuels: mineral diesel oil and ethanol. The experiment was conducted on a dynamometric stand using two engines for agricultural use but with a modified fuel injection system, suitable for both diesel and ethanol, in the speed range 1200-2300rpm. The performance of the engines was analyzed considering the power take-off from the tractors for each fuel, as established in the standard NBR ISO 1585. The data obtained showed that at the working speed that provides 540rpm at the power take-off, the engine performance changed when powered by ethanol, with a reduction in the maximum power and increased specific fuel consumption. (AU)

A demanda mundial por combustíveis alternativos ao óleo Diesel mineral vem crescendo, tanto pela sustentabilidade, quanto por exigências ambientais. Isso faz com que as indústrias e as instituições de pesquisa desenvolvam novas alternativas para o uso destes combustíveis. Nesse contexto, objetivou-se avaliar os parâmetros de desempenho de um motor agrícola, com dois diferentes combustíveis, Diesel mineral e etanol. O experimento foi realizado em bancada dinamométrica, utilizando dois motores de uso agrícola, porém, com alterações no sistema de injeção de combustível, Diesel e etanol, na faixa de rotação entre 1200 e 2300rpm. O desempenho dos motores foi analisado por meio da tomada de potência dos tratores para cada combustível, conforme estabelece a norma NBR ISO 1585. A partir dos dados obtidos, concluiu-se que, ao considerar a rotação de trabalho que fornece 540rpm na tomada de potência, houve alteração no desempenho do motor movido a etanol, com redução da potência máxima e aumento do consumo específico de combustível. (AU)

Performance of an agricultural engine using mineral diesel and ethanol fuels / Desempenho de um motor agrícola utilizando Diesel mineral e etanol

The global demand for alternatives for mineral diesel oil is growing due to the need for satisfying sustainability and environmental requirements, forcing industries and research institutions to develop new alternative fuels. The objective of this study was to evaluate the performance parameters of an agricultural engine using two different fuels: mineral diesel oil and ethanol. The experiment was conducted on a dynamometric stand using two engines for agricultural use but with a modified fuel injection system, suitable for both diesel and ethanol, in the speed range 1200-2300rpm. The performance of the engines was analyzed considering the power take-off from the tractors for each fuel, as established in the standard NBR ISO 1585. The data obtained showed that at the working speed that provides 540rpm at the power take-off, the engine performance changed when powered by ethanol, with a reduction in the maximum power and increased specific fuel consumption.

A demanda mundial por combustíveis alternativos ao óleo Diesel mineral vem crescendo, tanto pela sustentabilidade, quanto por exigências ambientais. Isso faz com que as indústrias e as instituições de pesquisa desenvolvam novas alternativas para o uso destes combustíveis. Nesse contexto, objetivou-se avaliar os parâmetros de desempenho de um motor agrícola, com dois diferentes combustíveis, Diesel mineral e etanol. O experimento foi realizado em bancada dinamométrica, utilizando dois motores de uso agrícola, porém, com alterações no sistema de injeção de combustível, Diesel e etanol, na faixa de rotação entre 1200 e 2300rpm. O desempenho dos motores foi analisado por meio da tomada de potência dos tratores para cada combustível, conforme estabelece a norma NBR ISO 1585. A partir dos dados obtidos, concluiu-se que, ao considerar a rotação de trabalho que fornece 540rpm na tomada de potência, houve alteração no desempenho do motor movido a etanol, com redução da potência máxima e aumento do consumo específico de combustível.

Air and fuel supercharge in the performance of a diesel cycle engine / Sobrealimentação de ar e combustível no desempenho de um motor ciclo Diesel

ABSTRACT: This paper aimed to evaluate the performance of a Diesel cycle engine, changing the configurations for the air and fuel supply system. Variables analyzed were torque, power, specific fuel consumption and thermal efficiency in four different engine configurations (aspirated, aspirated + service, turbocharged + service and turbocharged). For that, there were dynamometer experiments by power take-off of an agricultural tractor. The experimental outline used was entirely randomized, in a bifatorial design with three repetitions. Results indicated that the engine supercharge, compared to its original configuration, provided a significant increase of torque and power. Only the addition of turbo does not caused a significant effect in the engine performance. Application of turbocharger provides an improvement in the burning of the air/fuel mixture, which favors the increase of engine power and; consequently, reduced the specific fuel consumption.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um motor ciclo Diesel, alterando a configuração do sistema de alimentação de ar e de combustível. As variáveis analisadas foram torque, potência, consumo específico de combustível e eficiência térmica em quatro diferentes configurações do motor (aspirado, aspirado + serviço, turboalimentado + serviço e turboalimentado). Para isso, foram realizados experimentos dinamométricos por meio da tomada de potência de um trator agrícola. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em desenho bifatorial com três repetições. Os resultados indicam que, a sobrealimentação do motor, em relação à configuração original, proporciona aumento significativo do torque e potência. Somente a adição de turbo não causa efeito significativo no desempenho do motor. A aplicação do turbocompressor proporciona melhoria na queima da mistura ar/combustível, o que favorece o aumento da potência do motor e, consequentemente, reduz o consumo específico de combustível.

Fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission / Eficiência no consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável

ABSTRACT: The correct choice of modern power transmissions can help farmers decrease production costs. The following research aimed to assess fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission, at different travel speed and load levels applied on the tractor drawbar. Standard procedure has been applied considering six load levels (30; 40; 50; 60; 70 and 80% of Q0) by means of breaking with a dynamometer car instrumented in a concrete test track, at three travel speeds (5.16; 7.29 and 10.48km h-1). Throughout the experiment, engine speed, traction force and hourly fuel consumption were monitored. The results indicated that there was an average increase of 2.67; 2.82; and 2.61L h-1 in the hourly fuel consumption for each 10% increase in the load level on the tractor, for travel speed of 5.16; 7.29 and 10.48km h-1, respectively. In general, the specific fuel consumption of the tractor decreased as the load levels and the travel speeds were increased.

RESUMO: A escolha correta de modernas transmissões de potência pode auxiliar os agricultores a diminuírem os custos de produção. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável, em diferentes velocidades de deslocamento e cargas parciais impostas à barra de tração do trator. Para a avaliação utilizou-se procedimento normalizado, com aplicação de seis cargas parciais (30; 40; 50; 60; 70 e 80% de Q0), por meio da frenagem com um carro dinamométrico instrumentado, em pista de concreto, em três velocidades de deslocamento (5,16; 7,29 e 10,58km h-1). Durante a condução do experimento, monitoraram-se a rotação do motor, a força de tração e o consumo horário de combustível. Os resultados indicaram que houve acréscimo, médio, de 2,67; 2,82; e 2,61L h-1 no consumo horário de combustível para o aumento de cada 10% na carga imposta ao trator, para as velocidades de 5,16; 7,29 e 10,48km h-1, respectivamente. Ao considerar o consumo específico do trator, de forma geral, diminuiu à medida que as cargas parciais e as velocidades de deslocamento foram incrementadas.

Review on applications of electric ehicles in the countryside / Revisão de aplicações de veículos elétricos no meio rural

ABSTRACT: This paper presents the main applications of electric vehicles in rural areas, pointing out the trends and challenges for the future. Technological conditions and difficulties faced by the industry for a wide dissemination of this technology are discussed. The paper described the main researches with proposals to overcome the problems of implementing electric tractors, as supply and electricity storage. Technical and economic comparisons between conventional internal combustion tractors and electric tractors are also presented and discussed. The paper showed the existence of barriers to the implementation of electric vehicles in rural areas, as well as the need for batteries technological evolution, which have high costs and for that reason they are very heavy for these purposes, but there are already systems that can be applied to minimize dependence of fossil fuels in this sector and increase the use of sustainable energy.

RESUMO: Este artigo apresenta as principais aplicações de veículos elétricos no meio rural, apontanto as tendências e mudanças futuras. O trabalho discute também as condições tecnológicas e dificuldades enfrentadas pelo setor industrial para a inserção do veículo elétrico no mercado. São apresentados os principais pesquisadores da área com propostas para superar os problemas da implementação dos tratores elétricos, tais como abastecimento e armazenamento de energia elétrica. As comparações técnicas e econômicas entre tratores convencionais, a combustão interna, e tratores elétricos são apresentadas e discutidas. A revisão mostra a existência de barreiras para a implantação dos veículos elétricos no meio rural, como a necessidade de evolução tecnológica das baterias, que apresentam alto custo e ainda são pesadas para este propósito, mas mostra também que já existem sistemas que podem minimizar a dependência de compubstíveis fóceis do setor e aumentar o uso de energia sustentável.

Performance of an agricultural engine using mineral diesel and ethanol fuels

ABSTRACT: The global demand for alternatives for mineral diesel oil is growing due to the need for satisfying sustainability and environmental requirements, forcing industries and research institutions to develop new alternative fuels. The objective of this study was to evaluate the performance parameters of an agricultural engine using two different fuels: mineral diesel oil and ethanol. The experiment was conducted on a dynamometric stand using two engines for agricultural use but with a modified fuel injection system, suitable for both diesel and ethanol, in the speed range 1200-2300rpm. The performance of the engines was analyzed considering the power take-off from the tractors for each fuel, as established in the standard NBR ISO 1585. The data obtained showed that at the working speed that provides 540rpm at the power take-off, the engine performance changed when powered by ethanol, with a reduction in the maximum power and increased specific fuel consumption.

RESUMO: A demanda mundial por combustíveis alternativos ao óleo Diesel mineral vem crescendo, tanto pela sustentabilidade, quanto por exigências ambientais. Isso faz com que as indústrias e as instituições de pesquisa desenvolvam novas alternativas para o uso destes combustíveis. Nesse contexto, objetivou-se avaliar os parâmetros de desempenho de um motor agrícola, com dois diferentes combustíveis, Diesel mineral e etanol. O experimento foi realizado em bancada dinamométrica, utilizando dois motores de uso agrícola, porém, com alterações no sistema de injeção de combustível, Diesel e etanol, na faixa de rotação entre 1200 e 2300rpm. O desempenho dos motores foi analisado por meio da tomada de potência dos tratores para cada combustível, conforme estabelece a norma NBR ISO 1585. A partir dos dados obtidos, concluiu-se que, ao considerar a rotação de trabalho que fornece 540rpm na tomada de potência, houve alteração no desempenho do motor movido a etanol, com redução da potência máxima e aumento do consumo específico de combustível.

Performance of an agricultural engine using blends of diesel and ethanol / Desempenho de um motor agrícola utilizando misturas de óleo diesel e etanol

ABSTRACT: This research evaluated the performance of a diesel engine in an agricultural tractor, using Diesel S500 (B5) and mixture with 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) and 15% (ED15) of hydrous ethanol. Variables evaluated were the power, torque, specific fuel consumption, torque reserve, speed reserve and elasticity index of engine. Results indicated that using B5 and ED3 the values of torque and engine power not differ, in addition, with the ED3 the fuel consumption was lower than 5.92%. Using ED12, power has reduced in 2.97%, compared with B5, while their fuel consumption had no difference. With ED15, the power was lower 6.30% and the fuel consumption increase 3.77%, both compared with B5. Torque reserve value was increased with increasing the ethanol content in B5, reducing the speed reserve and elasticity index of engine. Ethanol in Diesel S500 (B5) can be used as an alternative fuel in agricultural tractor engines without presenting high changes in the performance, since the ethanol content is at low percentages, up to 12%.

RESUMO: Neste trabalho, foi avaliado o desempenho de um motor ciclo Diesel de um trator agrícola, utilizando óleo Diesel S500 (B5) e sua mistura com 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) e 15% (ED15) de etanol hidratado. As variáveis estudadas foram: potência, torque, consumo específico de combustível, reserva de torque, reserva de rotação e índice de elasticidade do motor. Os resultados indicam que, utilizando B5 e ED3, os valores de torque e potência do motor não diferiram, além disso, com o ED3, o consumo de combustível foi 5,92% menor. Utilizando ED12, a potência, em relação ao B5, teve uma redução de 2,97%, sem diferença para o consumo de combustível. Já com o ED15, a potência diminuiu 6,30% e o consumo aumentou 3,77%, em comparação com o B5. Os valores de reserva de torque foram incrementados conforme aumentou o conteúdo de etanol, reduzindo a reserva de rotação e o índice de elasticidade do motor. A mistura de etanol no óleo Diesel B5 pode ser utilizada como combustível alternativo em motores agrícolas, sem apresentar alterações significativas no seu desempenho, desde que seja utilizado até 12% de etanol.

Performance of an agricultural engine using blends of diesel and ethanol / Desempenho de um motor agrícola utilizando misturas de óleo diesel e etanol

This research evaluated the performance of a diesel engine in an agricultural tractor, using Diesel S500 (B5) and mixture with 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) and 15% (ED15) of hydrous ethanol. Variables evaluated were the power, torque, specific fuel consumption, torque reserve, speed reserve and elasticity index of engine. Results indicated that using B5 and ED3 the values of torque and engine power not differ, in addition, with the ED3 the fuel consumption was lower than 5.92%. Using ED12, power has reduced in 2.97%, compared with B5, while their fuel consumption had no difference. With ED15, the power was lower 6.30% and the fuel consumption increase 3.77%, both compared with B5. Torque reserve value was increased with increasing the ethanol content in B5, reducing the speed reserve and elasticity index of engine. Ethanol in Diesel S500 (B5) can be used as an alternative fuel in agricultural tractor engines without presenting high changes in the performance, since the ethanol content is at low percentages, up to 12%.(AU)

Neste trabalho, foi avaliado o desempenho de um motor ciclo Diesel de um trator agrícola, utilizando óleo Diesel S500 (B5) e sua mistura com 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) e 15% (ED15) de etanol hidratado. As variáveis estudadas foram: potência, torque, consumo específico de combustível, reserva de torque, reserva de rotação e índice de elasticidade do motor. Os resultados indicam que, utilizando B5 e ED3, os valores de torque e potência do motor não diferiram, além disso, com o ED3, o consumo de combustível foi 5,92% menor. Utilizando ED12, a potência, em relação ao B5, teve uma redução de 2,97%, sem diferença para o consumo de combustível. Já com o ED15, a potência diminuiu 6,30% e o consumo aumentou 3,77%, em comparação com o B5. Os valores de reserva de torque foram incrementados conforme aumentou o conteúdo de etanol, reduzindo a reserva de rotação e o índice de elasticidade do motor. A mistura de etanol no óleo Diesel B5 pode ser utilizada como combustível alternativo em motores agrícolas, sem apresentar alterações significativas no seu desempenho, desde que seja utilizado até 12% de etanol.(AU)

Caracterização dos acidentes com máquinas agrícolas em rodovias federais no estado do Rio Grande do Sul

Large part of the planted Rio Grande do Sul area is intended for the cultivation of crops that require the use of agricultural machinery for its cultivation, but the inappropriate use of these machines provides a greater number of accidents, especially the movement of machinery on highways. The objective of the study is to characterize the agricultural machinery accidents occurred on federal roads in the state of Rio Grande do Sul emphasizing its main indicators. The records were obtained from the Traffic Accident Bulletin of the Federal Highway Police, covering the period of January 2008 to September 2011. The indicators evaluated were type of accidents, causes, time of day, highway where it occurred and the age of the injured. The use of nonparametric statistics was done and the data evaluated through frequency analysis and chi-square test of independence. The most frequent cause was the lack of attention, the kind with the highest percentage was the rear-end collision, the time of day with the highest number of accidents was the afternoon, the highest percentage of casualties is aged between 40 to 44 years and highways with the highest number of accidents was the BR-285 and BR-116. It is recommended that the tractor only get in the highway following the traffic rules and safety, and that the operator take short breaks when working for long periods

Grande parte da área plantada do Rio Grande do Sul é destinada para o cultivo de culturas que necessitam do uso de máquinas agrícolas para seus tratos culturais. Todavia, o uso inadequado dessas máquinas propicia um maior número de acidentes, principalmente pela circulação das máquinas nas rodovias. Objetivou-se no trabalho caracterizar os acidentes com máquinas agrícolas ocorridos em rodovias federais no estado do Rio Grande do Sul, dando ênfase aos seus principais indicadores. Os registros dos acidentes foram obtidos através do Boletim de Acidentes de Trânsito da Polícia Rodoviária Federal, correspondentes ao período de janeiro de 2008 a setembro de 2011. Os indicadores dos acidentes avaliados foram tipo, causa, período do dia, rodovia em que ocorreu e a faixa etária dos acidentados. Foi feito o uso de estatística não paramétrica, sendo os dados avaliados através de análise de frequência e teste de independência do qui-quadrado. A causa mais frequente foi a falta de atenção, o tipo com maior percentual foi a colisão traseira, o período do dia com o maior número de acidentes foi o da tarde, o maior percentual de acidentados encontra-se na faixa etária entre 40 a 44 anos e as rodovias com maior número de acidentes foi a BR-285 e BR116. Recomenda-se que o trator só entre na rodovia seguindo as normas de trânsito e de segurança, e que o operador faça pequenas pausas quando estiver trabalhando em longos períodos

Caracterização dos acidentes com máquinas agrícolas em rodovias federais no estado do Rio Grande do Sul

Large part of the planted Rio Grande do Sul area is intended for the cultivation of crops that require the use of agricultural machinery for its cultivation, but the inappropriate use of these machines provides a greater number of accidents, especially the movement of machinery on highways. The objective of the study is to characterize the agricultural machinery accidents occurred on federal roads in the state of Rio Grande do Sul emphasizing its main indicators. The records were obtained from the Traffic Accident Bulletin of the Federal Highway Police, covering the period of January 2008 to September 2011. The indicators evaluated were type of accidents, causes, time of day, highway where it occurred and the age of the injured. The use of nonparametric statistics was done and the data evaluated through frequency analysis and chi-square test of independence. The most frequent cause was the lack of attention, the kind with the highest percentage was the rear-end collision, the time of day with the highest number of accidents was the afternoon, the highest percentage of casualties is aged between 40 to 44 years and highways with the highest number of accidents was the BR-285 and BR-116. It is recommended that the tractor only get in the highway following the traffic rules and safety, and that the operator take short breaks when working for long periods

Grande parte da área plantada do Rio Grande do Sul é destinada para o cultivo de culturas que necessitam do uso de máquinas agrícolas para seus tratos culturais. Todavia, o uso inadequado dessas máquinas propicia um maior número de acidentes, principalmente pela circulação das máquinas nas rodovias. Objetivou-se no trabalho caracterizar os acidentes com máquinas agrícolas ocorridos em rodovias federais no estado do Rio Grande do Sul, dando ênfase aos seus principais indicadores. Os registros dos acidentes foram obtidos através do Boletim de Acidentes de Trânsito da Polícia Rodoviária Federal, correspondentes ao período de janeiro de 2008 a setembro de 2011. Os indicadores dos acidentes avaliados foram tipo, causa, período do dia, rodovia em que ocorreu e a faixa etária dos acidentados. Foi feito o uso de estatística não paramétrica, sendo os dados avaliados através de análise de frequência e teste de independência do qui-quadrado. A causa mais frequente foi a falta de atenção, o tipo com maior percentual foi a colisão traseira, o período do dia com o maior número de acidentes foi o da tarde, o maior percentual de acidentados encontra-se na faixa etária entre 40 a 44 anos e as rodovias com maior número de acidentes foi a BR-285 e BR116. Recomenda-se que o trator só entre na rodovia seguindo as normas de trânsito e de segurança, e que o operador faça pequenas pausas quando estiver trabalhando em longos períodos

Acelerações eficazes na interface assento-operador de um trator / Effective accelerations in the seat-interface operator of an tractor

Este trabalho teve por objetivo analisar as magnitudes das acelerações eficazes na interface assento-operador, utilizando três posições de regulagem do assento, duas profundidades de escarificação, duas velocidades de deslocamento e três configurações de lastros. O experimento foi realizado na Universidade Federal de Santa Maria com delineamento experimental de parcelas subdivididas, com quatro repetições, totalizando 144 unidades experimentais. Utilizou-se um trator agrícola, com potência no motor de 63kW (85cv), tendo um escarificador acoplado. Os dados foram registrados através de um acelerômetro triaxial posicionado na interface assento-operador. Concluiu-se que as magnitudes das acelerações eficazes obtidas, na interface assento-operador, em todos os 36 tratamentos, ficaram acima do limite de conforto na frequência de 1 a 80Hz, estabelecidas pela norma (International Organization for Standardization 2631-1: 1997) para exposição de oito horas diárias do operador.

This research has the main objective to analyze the magnitude of efficient accelerations on the seat-operator interface, using three adjustment knob positions, two scarification depths, two displacement speeds and three different ballast settings. The experiment was held at the Federal University of Santa Maria through a subdivided portion experimental design, with four repetitions and 144 experimental units. A agricultural tractor was used with 63kW of power on the engine (63kW) attached to the chisel plow. The information was recorded by the accelerometers that were installed on the seat-operator interface. It was concluded that the magnitude of efficient accelerations obtained on the seat-operator interface in all the 36 individual tests stayed above the comfort limit on the frequency of 1 to 80Hz, established by the standard (International Organization for Standardization 2631-1: 1997) for daily eight hour exposure.

Acelerações eficazes na interface assento-operador de um trator / Effective accelerations in the seat-interface operator of an tractor

Este trabalho teve por objetivo analisar as magnitudes das acelerações eficazes na interface assento-operador, utilizando três posições de regulagem do assento, duas profundidades de escarificação, duas velocidades de deslocamento e três configurações de lastros. O experimento foi realizado na Universidade Federal de Santa Maria com delineamento experimental de parcelas subdivididas, com quatro repetições, totalizando 144 unidades experimentais. Utilizou-se um trator agrícola, com potência no motor de 63kW (85cv), tendo um escarificador acoplado. Os dados foram registrados através de um acelerômetro triaxial posicionado na interface assento-operador. Concluiu-se que as magnitudes das acelerações eficazes obtidas, na interface assento-operador, em todos os 36 tratamentos, ficaram acima do limite de conforto na frequência de 1 a 80Hz, estabelecidas pela norma (International Organization for Standardization 2631-1: 1997) para exposição de oito horas diárias do operador.(AU)

This research has the main objective to analyze the magnitude of efficient accelerations on the seat-operator interface, using three adjustment knob positions, two scarification depths, two displacement speeds and three different ballast settings. The experiment was held at the Federal University of Santa Maria through a subdivided portion experimental design, with four repetitions and 144 experimental units. A agricultural tractor was used with 63kW of power on the engine (63kW) attached to the chisel plow. The information was recorded by the accelerometers that were installed on the seat-operator interface. It was concluded that the magnitude of efficient accelerations obtained on the seat-operator interface in all the 36 individual tests stayed above the comfort limit on the frequency of 1 to 80Hz, established by the standard (International Organization for Standardization 2631-1: 1997) for daily eight hour exposure.(AU)ien