Ultrassons de potência para emulsões de água em gasóleo

A utilização de emulsões de água em combustível está a expandir-se rapidamente devido ao reforço da regulamentação ambiental e à concorrência mais intensa no mercado dos transportes. A tecnologia de emulsificação ultrassónica permite uma utilização mais eficiente dos combustíveis, como combustíveis pesados ou gasóleo, através da mistura de água no combustível de base. Os combustíveis com água emulsificados por ultrassons proporcionam uma combustão mais completa e um consumo de combustível mais económico, com menos emissões durante a combustão!

Emulsão de água em combustível

A combustão de combustíveis gera gases perigosos, como «nitrous oxides» (NOx), hidrocarbonetos (HC), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), bem como partículas em suspensão (PM), fuligem e fumo, que são prejudiciais à saúde humana e ao ambiente. A emissão destes poluentes pode ser significativamente reduzida através da adição de água ao combustível.
A adição de 5 – 25% de água ao combustível, como fuelóleo pesado ou gasóleo, pode reduzir drasticamente a emissão de poluentes perigosos. A água injetada reduz a temperatura adiabática local de combustão. Estudos demonstraram que, desta forma, a emissão de NOx pode ser reduzida em até 40%, a de CO2 em 5% – 15% e a de PM em até 90%. O fumo negro da combustão do gasóleo pode ser completamente eliminado, uma vez que o combustível é queimado completamente.
Ao mesmo tempo, o consumo de combustível pode ser reduzido em aproximadamente 5%. Proteja o ambiente e poupe combustível!
Os combustíveis emulsificáveis incluem hidrocarbonetos líquidos, petróleo bruto, combustíveis pesados (HFO), nafta, querosene, gasóleo, óleos de aquecimento, biodiesel e óleos vegetais.

Benefícios ambientais e económicos:

• menores emissões de NOx
• menores emissões de fuligem
• consumo de combustível reduzido
• combustão mais completa
• temperaturas máximas de combustão mais baixas
• menos incrustações na caldeira

Atomização primária e secundária na chama de pulverização de combustível emulsificado.

Emulsões ultrassónicas de água em combustível

Os ultrassons de potência são uma tecnologia bem conhecida e comprovada para criar emulsões finas com gotículas na gama micrométrica e nanométrica. A tecnologia de emulsificação ultrassónica baseia-se nas forças de cisalhamento geradas pela cavitação. A cavitação ultrassónica reduz as gotículas de água e de combustível a dimensões nanométricas e mistura-as, produzindo uma emulsão fina (nanoemulsão/miniemulsão). Para a emulsificação ultrassónica em linha, os fluxos separados de combustível e água podem ser ajustados com precisão, assegurando uma proporção constante de água e combustível.
Os homogeneizadores ultrassónicos podem ser instalados diretamente antes da bomba de injeção, permitindo que a emulsão homogénea de água e combustível seja imediatamente injetada no motor e evitando o armazenamento da emulsão de combustível. Quando a emulsão de água e combustível é injetada na câmara de combustão, as gotículas de água evaporam rapidamente devido às temperaturas elevadas, uma vez que o ponto de ebulição da água é muito inferior ao do combustível. Durante o processo de vaporização, as gotículas de água rebentam sob a forma de microexplosões e fragmentam o combustível em gotículas mais pequenas. Deste modo, a mistura de água e combustível é atomizada na câmara de combustão, permitindo uma melhor mistura do combustível com o ar e a combustão completa do combustível. As gotículas muito pequenas oferecem uma área superficial das partículas muito elevada, resultando numa extensa interface água–óleo com baixa tensão interfacial, o que melhora ainda mais a atomização. Isto aumenta a eficiência da combustão, resultando, em última análise, numa redução significativa dos custos de combustível, que excede os custos da emulsificação.
A tecnologia de mistura ultrassónica é um processo em linha que pode ser facilmente integrado em motores existentes. O próprio motor não necessita de modificações.

Conjunto Hielscher UIP6000hdT composto por até 12x sonicadores. Esta configuração permite constituir um potente sistema de sonicação em linha de 72kW para processamento em linha de elevado desempenho.

Tecnologia de emulsificação por ultrassons

A tecnologia de emulsificação ultrassónica baseia-se na cavitação e na mistura com elevado cisalhamento. As ondas ultrassónicas de elevada intensidade são acopladas ao meio líquido (mistura de combustível e água), criam gotículas de dimensões nanométricas e permitem produzir emulsões bifásicas de água em óleo e emulsões trifásicas de óleo em água em óleo.

Instalações em:

• CHP – unidades de produção combinada de calor e eletricidade
• geradores a gasóleo
• centrais elétricas
• embarcações
• locomotivas a gasóleo
• adaptável a todos os motores a gasóleo existentes
• tecnologia a bordo: aptidão para condições marítimas

A nanoemulsificação ultrassónica produz emulsões estáveis

Equipamento ultrassónico para serviço pesado

A Hielscher fornece equipamento ultrassónico industrial para serviço pesado, capaz de processar elevados caudais de combustível – mesmo com viscosidades elevadas. Os homogeneizadores ultrassónicos Hielscher são construídos para funcionar 24/7 em condições adversas. Os nossos sistemas são fáceis de utilizar e compactos, não têm peças móveis, são fáceis de instalar e operar e quase não necessitam de manutenção.
A produção ultrassónica de combustíveis emulsificados pode ser controlada com segurança através de um navegador, enquanto os dois fluxos separados de alimentação de água e combustível permitem dosear com precisão a proporção de água e combustível e regular / adaptar a mistura de combustível durante o funcionamento, de acordo com a carga / rotação atual do motor.

Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha

Os sonicadores Hielscher são bem conhecidos pelos seus padrões de qualidade e conceção ao mais alto nível. A robustez e a facilidade de utilização permitem uma integração harmoniosa dos nossos sonicadores em instalações industriais. Os sonicadores Hielscher lidam facilmente com condições adversas e ambientes exigentes.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa com certificação ISO e dá especial ênfase a sonicadores de elevado desempenho, com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os sonicadores Hielscher estão em conformidade com a marcação CE e cumprem os requisitos de UL, CSA e RoHs.

Produção ultrassónica de combustíveis emulsificados a bordo de embarcações

Bibliografia / Referências

• Al-Iwayzy, Saddam H.; Yusaf, Talal; Al-Juboori, Raed A. (2014): Biofuels from the Fresh Water Microalgae Chlorella vulgaris (FWM-CV) for Diesel Engines. Energies 7/2014. 1829-1851.
• Khan, Mohammed Yahaya; Karim, Z. A. Abdul; Hagos, Ftwi Yohaness; Aziz, A. Rashid A.; Tan, Isa M. (2014): Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel. The Scientific World Journal 2014.
• Scarpete, Dan (2013): Diesel-Water Emulsion, an Alterantive Fuel to Reduce Diesel Engine Emissions. Machines, Technologies, Materials 7/2013. 13-16.