Simulação computacional dos efeitos térmicos do ciclo de carga-descarga em cilindros de GNA

1. Simulação computacional dos efeitos térmicos do ciclo de carga-descarga em cilindros de GNA Graduando: Alano Wedney Cecílio da Fonseca Orientador: Prof. João Alves Lima

2. O gás natural vem, desde o fim dos anos 70, vem sendo utilizado no abastecimento automotivo, pois, além de ser mais barato, também é menos nocivo ao meio ambiente. Atualmente, o Gás Natural Comprimido (GNC) é utilizado em grande parte dos automóveis de pequeno porte do Brasil. Por isso, muitos estudos tem sido realizados com objetivo de desenvolver formas melhores e mais eficazes de armazenamento. O Gás Natural Adsorvido (GNA) é uma dessas formas, pois apresenta maior densidade energética que o GNC e à pressão bem mais baixa. Introdução

3. Simular com o auxílio de alguns softwares (CFX, ANSYS e ICEM) os efeitos térmicos no ciclo de carga e descarga de cilindros de Gás Natural Adsorvido e desenvolver meios para amenizar os efeitos nocivos aos procedimentos de carga e descarga. Objetivos

4. Adsorção Adsorção consiste na adesão de moléculas de um fluido (adsorvido) a uma superfície sólida (adsorvente). Os sólidos porosos, como o carvão, são ótimos adsorventes.

5. Carvões adsorventes Dentre os sólidos porosos utilizados na indústria, o carvão ativado é o mais versátil devido à sua elevada área superficial e volume de microporos.

6. Cilindro de GNA

7. Motivação O GNA pode ser armazenado a pressões que variam entre 3,5 e 4,0 MPa, já o GNC é armazenado a cerca de 20 Mpa; O GNA apresenta baixo custo necessário a compressão do gás; O GNA necessita de cilindros menos robustos; Os cilindros de GNA podem apresentar geometrias diversas; O GN na forma líquida apresenta densidade energética de 72% em comparação com a da gasolina, enquanto que o comprimido apenas 26%;

8. Desafios O sistema de GNA é cerca de 60% mais pesado que o GNC devido ao peso adicional do adsorvente; O processo de carga é exotérmico e se o calor de adsorção não for removido menos metano será adsorvido, diminuindo, assim, a autonomia reservatório ; O processo de carga deve ser realizado lentamente, pois quanto mais rápido for o processo de carga, maior será a perda da capacidade de adsorção; O processo de descarga é endontérmico o que causa uma queda na temperatura, o que, por sua vez, favorece a permanência de metano no interior do cilindro; A perda total, somando as perdas na carga e na descarga, pode chegar a 35%

9. Metodologia • Criar modelos de cilindros de armazenamento de GN; • Gerar domínios sólidos representativos do adsorvente e das paredes do cilindro; • Desenvolver modelo de meio poroso para o meio adsorvente; • Criação de malhas numéricas características para os domínios; • Estabelecimento das regiões para condições de contorno; • Implementação do problema simplificado; • Implementação do problema completo; • Geração dos resultados; • Comparação dos resultados com a literatura.

10. Espectativas • Melhorar nossa compreensão dos efeitos térmicos que ocorrem durante a carga e a descarga de cilindros de GNA; • A partir dos resultados obtidos com a simulão, desenvolver meios para minimizar os efeitos nocivos; • Desenvolver cilindros mais eficientes do ponto de vista térmico.

11. Agradecimentos