Here is a summary of the document in 3 sentences or less: [SUMMARY] The document discusses a TurBUS project that aims to recover residual energy from bus exhaust gases using a turbo generator system. It analyzes different methods of recovering exhaust energy and simulates a internal combustion engine with a turbo generator, finding it can reduce fuel consumption by 2.2% on average and increase power output. The project would pay for itself within 2.5 years for a fleet of 100 buses.

1. Projeto TurBUS
1Fonte: Autor

2. Distribuição da energia
proveniente da combustão
Fonte: Autor “adaptado de” Journal of Energy, 2015
2
Energia de
combustível
100%
Exaustão
33%
Arrefecimento
29%
Potência
Mecânica 38%
Perda por
atrito 33%
Resistência
Aerodinâmica
5%
Motor 11,5%
Trans. 5%
Rolagem 11,5%
Freios 5%
Motor 5%
Energia
para
mover o
carro
21,5%
Oportunidade de
recuperação de
energia
Energia
para
mover o
carro
21,5%

3. Desafio e objetivo do projeto
Desafio:
3
Como aproveitar esta energia?
Energia
elétrica
Resultado: Redução de consumo específico de combustível.
Energia
residual dos
gases de
escape
Energia
mecânica

4. Benchmarking
Aproveitamento da energia residual
dos gases de escape
4

5. Gerador Termoelétrico (TEG)
Métodos para aproveitamento da
energia residual dos gases de escape
5Fonte: eng.usf.edu
Fonte:(RIFFAT e XIAOLLI,2003)
Ciclo Rankine à Vapor (SRC)

6. Métodos para aproveitamento da
energia residual dos gases de escape
6Fonte: (NOOR, PUTECH e RAJOO,2014)
Ciclo Rankine Orgânico (ORC)
Turbocompound Mecânico
Fonte: eng.usf.edu

7. Métodos para aproveitamento da
energia residual dos gases de escape
7
Turbocompound Elétrico
Fonte: (BRIGGS)
Fonte: (DIY STIRLING ENGINE)
Motor de Combustão Externa
(Ciclo Stirling)

8. Turbogerador
Fonte: Autor
8

9. Turbogerador
Fonte: Autor
9

10. Turbogerador
Fonte: Autor
10

11. Matriz de decisão
11Fonte: Autor

12.  Tipo de uso: Comercial urbano
 Utilização: Transporte de passageiros
 Denominação: Midi-ônibus
 Classificação técnica: Categoria M3 simples
Aplicação veicular
12
 Capacidade de passageiros sentados: 31
 Capacidade de passageiros em pé: 25
 PBT: 120 kN
 Capacidade volumétrica do motor: 4,5 L
 Potência máxima: 109 kW @ 2300 rpm
 Torque máximo: 501 Nm @ 1300 rpm
Fonte: Autor
Especificações

13. Requisito e estimativa
Requisito do projeto:
Potência média recuperada dos gases de escape: 10%
13
Estimativa preliminar do projeto:
Redução média do consumo específico de combustível: 5%

14. Simulação do motor de
combustão interna
14
Parâmetros da simulação:
 Motor em plena carga;
 Dimensões baseadas em motores comerciais.
Software utilizado:

15. Modelamento - AVL Boost
15Fonte: Software AVL Boost
Motor de combustão interna com Turbogerador
Motor Monitor
Filtro de ar
Turbocompressor
Trocador de calor
aftercooler
Cilindros
(câmaras de combustão)
Catalisador

16. Resultados
Fonte: Autor
16

17. Comparativo
Motor de Combustão Interna e Motor de Combustão Interna com
Turbogerador
17

18. Curvas de contrapressão
18
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Pressão[bar]
Rotação do Motor [rpm]
Contrapressão (Backpressure)
Backpressure MCI +ME Backpressure MCI

19. Curvas de torque e potência
19
100
200
300
400
500
600
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
20
40
60
80
100
120
Torque[Nm]
Rotação do motor [rpm]
Potência[kW]
Curva de torque e potência
Potência MCI Potência MCI + ME Torque MCI Torque MCI + ME

20. Curvas de consumo específico
de combustível
20
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
210
220
230
240
250
260
Rotação do motor [rpm]
BSFC[g/kWh]
Consumo específico
Funcionamento plenoFuncionamento parcial

21. Reduções atingidas
21
1.075 Litros de Combustível/ano
2.900 R$/ano
2,8 Toneladas de CO2/ano
Fonte: ngoilgas.com
Implicará em uma economia
e redução de:
 Redução de consumo específico médio: 2,2%
 Redução de consumo específico @1600rpm: 4,0%
 Aumento de potência média: 1,4%
 Aumento de potência @1700rpm: 2,7%

22. Frota de 100 ônibus
Viabilidade do projeto
22
Investimento:
0,720 MioBRL
Economia de
0,290 MioBRL/ano
18,360 MioBRL/ano
(combustível)
Turbogerador
Retorno do
investimento:
2,5 anos
Custo estimado do
sistema:
R$ 7.200,00/veículo
Representa 2,5% do
custo de aquisição

23. Análise e conclusão
23
 O efeito de contrapressão aumenta a pressão na saída do coletor
de escape em até 80%, reduzindo a potência em 4,1%;
 É possível a aplicação de um sistema turbogerador em um
veículo comercial urbano;
 Com a utilização de uma turbina de baixa taxa de expansão,
diminui-se os efeitos negativos da contra-pressão de escape.
 A máxima redução de consumo específico de combustível do motor
foi de 4,0 % a 1600 rpm;
 Com a adição do motor elétrico, tem-se um aumento médio na
potência do motor de 1,4 %, compensando o efeito de
contrapressão;

24. Obrigado!
24
Cristopher Carmo
Ernando Tesch Delorto
Giovane Cipriano Pereira
Henrique Batista de Carvalho
Henrique Capobianco de Almeida Soares
Jonathan Constantino Alves de Alencar
Luan Gomes Sousa
Pedro Henrique Ragazzo Carvalho
Vinicius Tadeu Robles Naville
Orientador: Prof. Silvio Sizuo Sumioshi