avaliação das emissões e do desempenho do motor de um veículo
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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
AVALIAÇÃO DAS EMISSÕES E DO DESEMPENHO DO MOTOR DE
UM VEÍCULO UTILIZANDO BIOMETANO, GÁS NATURAL
VEICULAR, ETANOL E GASOLINA COMO COMBUSTÍVEL
VEICULAR
Roger Luiz Wagner Júnior
Lajeado, novembro de 2014
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Roger Luiz Wagner Júnior
AVALIAÇÃO DAS EMISSÕES E DO DESEMPENHO DO MOTOR DE
UM VEÍCULO UTILIZANDO BIOMETANO, GÁS NATURAL
VEICULAR, ETANOL E GASOLINA COMO COMBUSTÍVEL
VEICULAR
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao Centro de Ciências Exatas e
Tecnológicas do Centro Universitário
UNIVATES, como parte dos requisitos para
a obtenção do título de bacharel em
Engenharia Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Odorico Konrad
Lajeado, novembro de 2014
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Roger Luiz Wagner Júnior
AVALIAÇÃO DAS EMISSÕES E DO DESEMPENHO DO MOTOR DE
UM VEÍCULO UTILIZANDO BIOMETANO, GÁS NATURAL
VEICULAR, ETANOL E GASOLINA COMO COMBUSTÍVEL
VEICULAR
A banca examinadora abaixo aprova o trabalho de conclusão de curso apresentado
ao Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, do Centro Universitário UNIVATES,
como parte da exigência para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia
Ambiental:
Prof. Dr. Odorico Konrad - orientador
Centro Universitário UNIVATES
Prof. Dr. Eduardo Rodrigo Ramos Santana
Centro Universitário UNIVATES
Prof. Ms. Gustavo Reisdörfer
Centro Universitário UNIVATES
Lajeado, novembro de 2014.
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Dedico este trabalho aos meus
pais pelo incentivo e apoio
durante esta jornada.
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AGRADECIMENTOS
Agradeço aos meus pais Roger e Vivien por todos os ensinamentos, pelo
apoio e pela confiança.
A minha namorada Manuela, pelo amor e carinho, além de sua compreensão
e ajuda durante o trabalho.
A minha tia Débora, pelo auxílio nas questões relacionadas a física.
Ao meu orientador, Dr. Odorico Konrad, pela orientação no desenvolvimento
do trabalho, ao colega Cezar pela sua contribuição durante os testes.
A equipe da Columbia Racing Parts, em especial ao proprietário Jaime.
A equipe do Laboratório de Termodinâmica e Mecânica Automotiva da
Univates, em especial ao professor Edson.
Aos meus colegas que de alguma forma contribuíram ao projeto.
Muito Obrigado!
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RESUMO
A frota de automóveis, leves e pesados, em um número cada vez maior rodando pelas cidades e rodovias tem lançado cada vez mais poluentes na atmosfera, consumindo, assim, mais combustíveis fósseis. Assim, torna-se necessário buscar alternativas para a mitigação de tais impactos. Com isso, surgem propostas para redução destas emissões atmosféricas e entre essas alternativas, destacam-se o gás natural, pois, ainda que seja um combustível fóssil, tem uma redução significativa nas emissões atmosféricas; e o biometano, um combustível renovável, mas ainda se buscam mais informações quanto a suas emissões e seu desempenho. Além da questão ambiental, a questão econômica se faz sempre presente quando se avalia uma alternativa a ser usada em larga escala, visto que o desempenho é uma questão fundamental a ser avaliada. O presente trabalho visou analisar, utilizando o equipamento Discovery G4, as emissões emitidas por um mesmo veículo abastecido com quatro diferentes combustíveis: a gasolina, o etanol, o gás natural e o biometano. Além disso, objetivou-se, utilizando o equipamento Dinamômetro Hardwarecar 1200, determinar o desempenho gerado por cada um dos quatro combustíveis acima mencionados. Após essas análises, avaliou-se a viabilidade ambiental e econômica dos combustíveis utilizados. Palavras-chave: Gás Natural. Biometano. Viabilidade ambiental.
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ABSTRACT
The growing number of light and heavy automobile fleet running through cities and highways has launched increasingly pollutants in the atmosphere, thus consuming more fossil fuels. Because of this, it becomes necessary to search alternatives to mitigate such impacts. So, proposals for reducing these atmospheric emissions arise and among these alternatives, stands out the natural gas because, although being a fossil fuel, it has a significant reduction in atmospheric emissions; and the biomethane, a renewable fuel; but more information has still been searching about its emissions and its performance. Besides of the environmental issue, the economic question is always present when evaluating an alternative to be used on a large scale, whereas performance is a fundamental issue to be assessed. This study aimed to analyze, by using the Discovery G4 equipment, the emissions issued by the same vehicle fueled with four different fuels: gasoline, ethanol, natural gas and biomethane. Furthermore, there was aimed, by using the Dynamometer Hardwarecar 1200 equipment, to determine the performance generated by each of the four above-mentioned fuels. After these analysis, there was evaluated the environmental and economic feasibility of the fuel that were used. Keywords: Natural Gas. Biomethane. Environmental Feasibility.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Derivados do petróleo após o refino (2013) ............................................. 24
Figura 2 – Gasoduto Bolívia-Brasil ............................................................................ 26
Figura 3 – Gasoduto Bolívia-Brasil ............................................................................ 27
Figura 4 – Diagrama P-V/T-S ciclo Otto .................................................................... 48
Figura 5 – Demonstrativo ciclo Otto quatro tempos .................................................. 50
Figura 6 – Sistemas de componentes do kit GNV ..................................................... 51
Figura 7 – Veículos utilizados nos testes .................................................................. 61
Figura 8 – Analisador de gases Discovery G4 .......................................................... 63
Figura 9 – Software do analisador de gases Discovery G4 ....................................... 64
Figura 10 – Sensor de temperatura e pinça indutiva ................................................. 65
Figura 11 – Sonda coletora de gases do escapamento ............................................ 66
Figura 12 – Sonda coletora de gases no escapamento do veículo ........................... 67
Figura 13 – Dinamômetro de chassi .......................................................................... 70
Figura 14 – Veículo sobre o dinamômetro ................................................................ 70
Figura 15 – Veículo com o conta giro ........................................................................ 71
Figura 16 – Software utilizado para leitura ................................................................ 72
Figura 17 – Software determinando os resultados do desempenho do motor .......... 75
Figura 18 – Resultados de potência média no motor do veículo (CV) ...................... 76
Figura 19 – Resultados de potência média na roda do veículo (CV) ........................ 78
Figura 20 – Resultados de torque médio do veículo (kgf/m) ..................................... 79
Figura 21 – Resultados de velocidade máxima média (km/h) ................................... 80
Figura 22 – Resultados de tempo médio do teste (s) ................................................ 81
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Figura 23 – Software determinando resultados de emissões .................................... 82
Figura 24 – Resultado de emissões de Hidrocarbonetos (HC) ................................. 83
Figura 25 – Resultados de emissões de Monóxido de Carbono (CO) ...................... 85
Figura 26 – Resultados de emissões de Dióxido de Carbono (CO₂) ......................... 86
Figura 27 – Resultados de emissões de Oxigênio (O₂) ............................................. 87
Figura 28 – Comparativo dos resultados das emissões do biometano com os demais
combustíveis ............................................................................................................. 91
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – As dez maiores reservas de petróleo e a posição do Brasil (2014) ......... 25
Tabela 2 – As dez maiores reservas de gás natural e a posição do Brasil (2013) .... 28
Tabela 3 – Fases do processo de formação do biogás ............................................. 30
Tabela 4 – Produtores mundiais de etanol em 2013 ................................................. 32
Tabela 5 – Tipos de radiação ultravioleta em função do comprimento de onda ....... 39
Tabela 6 – Limite Máximo de Emissão de Poluentes para Veículos Leves de
Passageiros ............................................................................................................... 44
Tabela 7 – Especificações dos Veículos (GOL/CROSSFOX). .................................. 62
Tabela 8 – Limites máximos de emissão (%) de Monóxido de Carbono (CO) corrigido
.................................................................................................................................. 68
Tabela 9 – Limites máximos de emissões (ppm) de Hidrocarbonetos (HC) corrigido
.................................................................................................................................. 68
Tabela 10 – Consumo médio da gasolina e do GNV ................................................ 94
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANP: Agência Nacional de Petróleo
C₅H₁₁: Pentano
CFC: Clorofluorcabono
CO: Monóxido de Carbono
CO₂: Dióxido de Carbono
CONAMA: Conselho Nacional do Meio Ambiente
CRI: Certificado de Registro do Instalador
CV: Cavalo vapor
DETRAN: Departamento Estadual de Trânsito
GNV: Gás Natural Veicular
H₂O: Água
H₂S: Ácido Sulfídrico
H₂SO₄: Ácido Sulfúrico
HC: Hidrocarbonetos
HCO: Aldeídos
IBAMA: Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais
Renováveis
IL: Índice de Lucratividade
INMETRO: Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade
Industrial
IPEM: Instituto Pesos e Medidas
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kW: Kilowatt
MP: Material Particulado
NBR: Norma Brasileira Regulamentadora
NOx: Óxidos de Nitrogênio
PDV: Ponto de venda
PET: Pelitereftalato de etileno
PGQP: Programa Gaúcho da Qualidade e Produtividade
PLANGÁS: Plano Nacional de Gás
PMI: Ponto Morto Inferior
PMS: Ponto Morto Superior
PROALCOOL: Programa Nacional do Álcool
PROCONVE: Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos
Automotores
PTS: Partículas totais em Suspensão
RBMLQ: Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade
RPM: Rotações por Minuto
RTQ: Regulamento Técnico da Qualidade
S.I.: Sistema Internacional
SNI: Sistema Nacional Interligado
SO₂: Dióxido de Enxofre
SULGÁS: Companhia de Gás do Estado do Rio Grande do Sul
TIR: Taxa Interna de Retorno
VPL: Valor Presente Líquido
W: Watt
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 16
2 OBJETIVOS ........................................................................................................... 19
2.1 Objetivos Gerais ................................................................................................ 19 2.2 Objetivos Específicos ....................................................................................... 19
3 REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 20
3.1 Matriz energética ............................................................................................... 20 3.1.1 Matriz energética brasileira ........................................................................... 21
3.2 Combustíveis Fósseis ....................................................................................... 21 3.2.1 Gasolina .......................................................................................................... 22
3.2.2 Gás Natural Veicular - GNV ........................................................................... 25
3.3 Combustíveis renováveis ................................................................................. 28 3.3.1 Biogás/Biometano .......................................................................................... 29
3.3.1.1 Purificação do Biogás para Biometano ..................................................... 30
3.3.2 Álcool hidratado/Etanol ................................................................................. 31
3.4 Poluentes atmosféricos .................................................................................... 33 3.4.1 Poluição atmosférica gerada por veículos automotores ............................ 34
3.4.1.1 Monóxido de carbono (CO) ........................................................................ 34
3.4.1.2 Hidrocarbonetos (HC) ................................................................................. 35
3.4.1.3 Óxidos de nitrogênio (NOx)......................................................................... 35
3.4.1.4 Dióxido de enxofre (SO2) ............................................................................ 35
3.4.1.5 Aldeídos ....................................................................................................... 36
3.4.1.6 Material particulado (MP) ............................................................................ 36
3.4.1.7 Dióxido de carbono (CO2) ........................................................................... 37
3.5 Impactos causados pelos poluentes atmosféricos ........................................ 37 3.5.1 Efeito estufa .................................................................................................... 38
3.5.2 Degradação da camada de ozônio ................................................................ 39
3.5.3 Chuva ácida .................................................................................................... 40
3.5.4 Inversão térmica ............................................................................................. 40
3.6 Legislação de emissões de poluentes em automóveis ................................. 41 3.6.1 Legislação brasileira ...................................................................................... 41
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3.6.2 PROCONVE ..................................................................................................... 42
3.7 Emissões dos veículos ..................................................................................... 45 3.8 Funcionamento dos automóveis ..................................................................... 46 3.9 Motores e kits .................................................................................................... 46 3.9.1 Conversão de motores para gás natural ...................................................... 47
3.9.2 Motores de combustão interna ..................................................................... 47
3.9.3 Ciclo Otto – Teoria da combustão ................................................................ 49
3.9.4 Kits de gás natural veicular ........................................................................... 51
3.9.5 Potência .......................................................................................................... 54
3.9.5.1 Unidades da Potência ................................................................................. 55
3.9.5.2 Potência em veículos que utilizam kit GNV .............................................. 55
3.9.6 Torque do motor ............................................................................................. 56
3.9.7 Desgaste excessivo de componentes .......................................................... 57
3.10 Relevância do trabalho ................................................................................... 58
4 METODOLOGIA .................................................................................................... 60
4.1Veículos utilizados no teste .............................................................................. 60 4.2 Combustíveis utilizados no teste ..................................................................... 62 4.3 Metodologia para verificar emissões .............................................................. 62 4.4 Metodologia para determinação do desempenho do motor .......................... 69 4.5 Avaliações .......................................................................................................... 73
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 74
5.1 Resultados de desempenho de cada combustível analisado ....................... 74 5.1.1 Resultados de potência do motor ................................................................. 75
5.1.2 Resultados de potência na roda ................................................................... 77
5.1.3 Resultados de torque do motor .................................................................... 78
5.1.4 Resultados de velocidade do veículo ........................................................... 79
5.1.5 Resultados do tempo do teste ...................................................................... 80
5.2 Resultados das emissões geradas pelos combustíveis analisados ............ 81 5.2.1 Resultados de Hidrocarbonetos (HC) ........................................................... 83
5.2.2 Resultados de Monóxido de Carbono (CO) ................................................. 84
5.2.3 Resultados de Dióxido de Carbono (CO₂) .................................................... 85
5.2.4 Resultados de Oxigênio(O₂) .......................................................................... 86
5.3 Resultados de desempenho de cada combustível analisado ....................... 87 5.3.1 Etanol .............................................................................................................. 87
5.3.2 Gasolina .......................................................................................................... 88
5.3.3 GNV.................................................................................................................. 88
5.3.4 Biometano ....................................................................................................... 89
5.4 Comparativo do biometano com os demais combustíveis testados ............ 90 5.5 Avaliação ambiental dos resultados obtidos .................................................. 93 5.6 Avaliação econômica dos resultados obtidos ................................................ 93
6 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 95
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 97
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ANEXOS ................................................................................................................. 103
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1 INTRODUÇÃO
Com o ecossistema cada vez mais sobrecarregado em função do aumento no
número de veículos e de indústrias, além do crescimento populacional, tornam-se
necessários, cada vez mais, o desenvolvimento e a utilização de sistemas
produtivos e produtos que resultem na sustentabilidade do nosso planeta (ANEEL,
2008).
A escassez de combustíveis fósseis sempre foi uma preocupação mundial,
surgida no final da década de 1960, devido à elevação do preço do petróleo, o que
obrigou os governantes a buscarem novas fontes energéticas (RODRIGUES, 2005).
Nesse contexto, profissionais do ramo da ciência desenvolvem pesquisas e projetos
buscando analisar alternativas energéticas, como é o caso do uso de Gás Natural
Veicular (GNV) em ônibus urbanos (SILVA, 2006).
Conforme Rodrigues (2005), o gás natural produz uma energia menos
poluente e com um maior custo benefício. É considerado uma alternativa satisfatória
visto que o metro cúbico de gás rende mais que o litro da gasolina e do álcool, além
de ser comercializado por um valor mais baixo. Segundo o autor, no Brasil as
atividades com o uso de gás natural começaram em meados de 1980 com o Plano
Nacional de Gás (PLANGÁS) para uso no transporte. O plano tinha como objetivo
substituir a utilização de óleo diesel, que correspondia a 52% do consumo
energético do país, mas a falta de infraestrutura para abastecimento inviabilizava o
plano. Como ponto de partida, em 1991 foi liberada a utilização de GNV para táxis e
frotas de veículos de empresas. Já em 1996 foi liberado o uso para qualquer veículo.
Houve um crescimento acelerado, e, no ano de 2002 eram mais de 740 mil veículos
adaptados; em 2006, eram 1,2 milhões.
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O GNV possui em sua maior parte o metano, assim como biometano, que
pode substituir o GNV sem qualquer prejuízo ao potencial de geração de energia e
sem modificações nos equipamentos utilizados atualmente na transformação de um
automóvel normal para um automóvel apto a utilizar o GNV/biometano como
combustível (RUTZ & RAINER, 2008). O biometano é oriundo de matéria orgânica
degradada. Esse gás tem um aspecto “limpo”, pode ser obtido através de esgotos
cloacais e resíduos orgânicos urbanos, que geralmente têm sua matéria orgânica
com alta demanda química de oxigênio (KAPDI et al., 2005).
O funcionamento dos motores com o uso do GNV e biometano é idêntico ao
funcionamento dos motores movidos a diesel e a gasolina, e a transformação de um
veículo movido a gasolina/etanol para a utilização do GNV/biometano é baseada no
monitoramento do sistema de alimentação e ignição, além da taxa de compressão
(SOUZA et al., 2012). Os motores movidos a gás, que utilizam ignição por centelha,
têm uma menor eficiência volumétrica se comparados a motores que utilizam
combustíveis fósseis, pois, quando o gás é adicionado, ocorre a redução do volume
aspirado. Isso, no entanto, geralmente é compensado devido a motores movidos a
gás funcionarem com taxas de compressão elevadas (SOUZA et al., 2007).
Tratando-se de combustíveis fósseis ou biocombustíveis, é necessário
também avaliar uma questão fundamental: os poluentes atmosféricos emitidos pelos
motores dos automóveis. Os poluentes lançados na atmosfera são oriundos do
processo de combustão completa ou incompleta dos motores dos veículos, ou seja,
o combustível injetado no cilindro acaba encontrando ou não o ar necessário para
sua queima. Estes poluentes, denominados poluentes primários, entre os quais o
dióxido de enxofre (SOx), os óxidos de nitrogênio (NOx) e monóxido de carbono
(CO), alcoóis, material particulado, aldeídos e hidrocarbonetos (HC). São emitidos
pelo escapamento do veículo e podem sofrer fotólise, interações entre si, e formar
novos poluentes, denominados poluentes secundários. Ambos os poluentes,
primários e secundários, são nocivos ao meio ambiente (GUARIEIRO et al., 2011).
Além das emissões de poluentes lançados pelos veículos, é importante
analisar o desempenho do motor, fator importante a ser estudado, pois cada
combustível tem suas características particulares, o que faz com que gere
potências/torque de motor diferentes. Este fator, além de retratar a perda ou não de
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potência/torque, serve como parâmetro para determinar um rendimento diferenciado
quando utilizados os combustíveis.
O trabalho foi estruturado em seis capítulos. O primeiro é introdutório,
enquanto o segundo capítulo apresenta os objetivos do trabalho. No terceiro capítulo
foram abordados os conceitos teóricos sobre os processos relacionados com o tema
proposto. Em seguida no quarto, fez-se uma descrição da metodologia experimental
e testes práticos realizados e no quinto capítulo, os resultados obtidos. Por fim, o
sexto e último capítulo, a conclusão do trabalho.
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2 OBJETIVOS
2.1 Objetivos Gerais
Determinar e avaliar as emissões e o desempenho do motor de um veículo
que utiliza como combustíveis a gasolina, o etanol, o gás natural veicular e o
biometano, bem como a viabilidade ambiental e econômica deste veículo.
2.2 Objetivos Específicos
Determinar as emissões de HC (hidrocarbonetos), O₂ (oxigênio), CO
(monóxido de carbono), CO₂ (dióxido de carbono), lançadas por um veículo com os
combustíveis: gasolina, etanol, gás natural veicular e biometano;
Determinar a potência gerada pelo motor, a potência de roda e o torque
gerado pelo motor utilizando gasolina, etanol, gás natural veicular e biometano;
Avaliar a questão ambiental, com base nas emissões geradas, e a
questão econômica dos combustíveis estudados, através dos dados obtidos pela
determinação de desempenho do motor utilizando os combustíveis mencionados.
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3 REVISÃO DE LITERATURA
Neste capítulo, foram abordados combustíveis fósseis, gasolina e gás natural
veicular, além de renováveis como etanol e biometano, com uma breve descrição da
sua definição e características, bem como uma descrição da parte mecânica do
automóvel. Após, foi realizada a análise de emissões e desempenho do motor
utilizando os combustíveis.
3.1 Matriz energética
Fundamental para o desenvolvimento em todas as áreas, como
desenvolvimento de cidades, indústrias, saúde, a energia é indispensável. Os
vetores energéticos modernos são o petróleo, o carvão, gás natural,
hidroeletricidade e energia nuclear. Destas fontes energéticas, apenas a
hidroeletricidade é considerada uma energia renovável, enquanto as demais são
consideradas não renováveis. As energias renováveis começam cada vez mais a se
tornar uma alternativa para a matriz energética, porém os combustíveis fósseis ainda
são a base do atual modelo energético mundial (BARROS, 2007).
Os combustíveis fósseis ainda são a base da energia, mas questiona-se por
quanto tempo ainda estarão disponíveis. Estimativas relatam que teríamos petróleo
disponível por 40 anos (ROSA & GOMES, 2004). Assim, pressupõe-se que a
produção aumentará até um certo patamar, mantendo-se por alguns anos e,
posteriormente, haverá um declínio rápido (BARROS, 2007).
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3.1.1 Matriz energética brasileira
O Brasil, que nos últimos anos passou por algumas mudanças na sua
economia e produção de energia, a partir de 2006 inverteu a balança de importações
de petróleo, ou seja, atualmente tem a possibilidade de se tornar um grande
produtor de petróleo e gás natural. Segundo dados da Agência Nacional do Petróleo
(ANP), o país tinha uma reserva de 16 bilhões de barris no ano de 2005; deste valor,
91,6% se encontravam no mar, e o restante em campos terrestres. Quanto ao gás
natural, cerca de 75% das reservas nacionais se encontram no mar e o restante em
campos terrestres (MME, 2006).
Ainda na questão de energia, o Brasil tem um grande potencial não só de
produção de combustíveis, como também de produção de energia elétrica, na sua
maioria proveniente de usinas hidroelétricas. Estas usinas respondem por cerca de
93% da energia requerida no Sistema Interligado Nacional (SIN), ainda que esse
percentual possa aumentar, dependendo da qualidade e da eficiência das
hidroelétricas e redes. O Brasil ainda tem um grande potencial de exploração de
Urânio; porém, por se tratar de um processo muito complexo, devido a questões
ambientais, alto custo de investimento, necessidade de tecnologia importada, esta
não se constitui umas das principais fontes de energia nacional (BRONZATTI, 2008).
É evidente que, no Brasil, o novo quadro de matriz energética sofrerá
algumas mudanças com o aumento da contribuição de fontes renováveis, como as
energias eólica e solar. A energia eólica vem sendo muito utilizada nos litorais do
Nordeste, Sudeste e Sul, mudando um pouco a fisionomia do ambiente. Já a energia
solar ainda não tem seu real potencial utilizado devido aos investimentos
necessários em tecnologia e aos altos custos de implantação, que atualmente ainda
são inviáveis para a grande maioria da população brasileira (BRONZATTI, 2008).
3.2 Combustíveis Fósseis
Os combustíveis fósseis são produzidos a partir do gás natural, carvão e
principalmente do petróleo. Essas fontes de energia são hidrocarbonetos resultantes
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da decomposição de organismos vivos durante eras geológicas, que sofreram com
mudanças climáticas, pressão exercida sobre eles e bactérias, para que se
tornassem fontes de energia. O grande problema dos combustíveis fósseis é a
finitude das reservas. Dentre os combustíveis fósseis, a gasolina e o gás natural são
muito utilizados atualmente, principalmente como fonte de energia para automóveis
(PIVA, 2010).
3.2.1 Gasolina
A gasolina é um combustível que se origina do petróleo. Muito utilizado
atualmente em veículos com motores a explosão de ciclo de Otto, especificamente
no nosso país é o derivado de petróleo mais utilizado. A gasolina encontrada nos
postos possui compostos oxigenados na sua composição, normalmente álcool
etílico. Dependendo da época, pode ocorrer uma redução na produção de álcool, e,
assim, outros compostos oxigenados, como MTBE (Metil, Terc-Butil-Éter) e metanol
(álcool metílico) podem ser utilizados (BRITO, 2005).
Existem diversos tipos e diversas denominações para cada tipo de gasolina
encontrada no mercado nacional. Entre os citados pelo Departamento Nacional de
Trânsito, atualmente conhecido como DENATRAN, para automóveis, motocicletas,
entre outros, há gasolina Tipo A, Tipo A Premium, Tipo C e Tipo C Premium (BRITO,
2005).
Gasolina Tipo A: produzida pelas refinarias de petróleo e repassada
para as companhias de distribuição, constitui-se basicamente de misturas de naftas
(derivado de petróleo, utilizado como matéria-prima na indústria petroquímica), numa
proporção que se enquadre nas especificações previstas.
Gasolina Tipo A Premium: apresenta uma formulação diferente dos
demais tipos, pois sua mistura ocorre a partir de naftas de elevada octanagem (nafta
craqueada, nafta alquilada, nafta reformada). Assim, este tipo de gasolina possui
uma maior resistência à detonação se comparada à do Tipo A. A gasolina Tipo A
Premium é a base da gasolina Tipo C Premium nos postos de revenda.
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Gasolina Tipo C: o tipo de gasolina mais utilizado pelos consumidores
que possuem automóveis e outros veículos automotores, é a gasolina tipo comum,
ou seja, este tipo de gasolina recebe, nas companhias de distribuição, álcool etílico
anidro em sua composição. O teor de álcool encontrado no produto final, conforme
legislação, atinge 21 a 23 por cento em volume.
Gasolina Tipo C Premium: é composto gerado a partir da gasolina
Tipo C, a qual contém 21 a 23 por cento de álcool etílico anidro e gasolina Tipo A
Premium. Este composto gerado pelos dois tipos de gasolina foi desenvolvido com o
objetivo de atender tanto veículos nacionais quanto importados, por ser um
combustível de elevada resistência à detonação.
Como existem diversas distribuidoras de gasolina, também existem diversos
tipos de gasolinas, ou seja, cada distribuidora cria uma denominação específica para
seu produto. Estes diferentes tipos de gasolina são oriundos dos tipos acima citados,
mas com algumas características próprias e com alguns produtos específicos
adicionados, como, por exemplo, detergentes e dispersantes (FERNANDES, 2009).
A Agência Nacional do Petróleo (ANP) usa as seguintes definições para os
tipos de gasolina:
Gasolina A: Conforme Portaria ANP Nº 309, de 27/12/2001, é a
gasolina produzida no país, importada ou formulada pelos agentes econômicos
autorizados para cada caso, isenta de componentes oxigenados e que atende ao
regulamento técnico.
Gasolina Automotiva: Conforme Portaria ANP Nº 72, de 26/04/2000,
compreende os tipos de gasolinas especificados pela ANP, exceto a gasolina de
aviação e a gasolina utilizada em competições automotivas.
Gasolina C: Conforme Portaria ANP Nº 309, de 27/12/2001, é
constituída de gasolina tipo A e etanol anidro, nas especificações e proporções
definidas pela legislação em vigor, e que atende ao regulamento técnico.
Gasolina de Aviação: Conforme Resolução ANP Nº 18, de
26/07/2006, é o derivado de petróleo utilizado como combustível em aeronaves com
motores de ignição por centelha.
Gasolina Natural: Conforme Portaria ANP Nº 9, de 21/01/2000, é a
mistura de hidrocarbonetos em fase líquida, em determinadas condições de pressão
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e temperatura, obtida normalmente do processamento do gás natural rico em
hidrocarbonetos pesados. Sua composição basicamente são pentano (C₅H₁₁) e
outros hidrocarbonetos superiores em pequenas quantidades.
Além da gasolina, existem outros derivados do petróleo produzidos
atualmente. É possível avaliar a importância da gasolina expressa na fração. Na
Figura 1, é possível avaliar os produtos derivados do petróleo após o refino do
mesmo.
Figura 1 – Derivados do petróleo após o refino (2013)
Fonte: EPE, 2014.
Por estar havendo um aumento do consumo e por ser a gasolina um
combustível não renovável, é imprescindível questionar o quanto ainda resta de
petróleo nas reservas mundiais além de 2014 (TABELA 1). Entretanto, com as
descobertas recentes, como é o caso do pré-sal brasileiro, entre outras em países
diversos, espera-se que o petróleo continue sendo utilizado por um período
significativo.
42%
4%21%
7%
6%
3%
10%
7%
Óleo Diesel
Óleo Combustível
Gasolina
GLP
Nafta
Querosene
Outras Secundárias de Petróleo
Produtos Não-energéticos de Petróleo
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Tabela 1 – As dez maiores reservas de petróleo e a posição do Brasil (2014)
Posição País Bilhões de barris % das reservas totais
1 Venezuela 298,3 17,7
2 Arábia Saudita 265,9 15,8
3 Canadá 174,3 10,3
4 Irã 157,0 9,3
5 Iraque 150,0 8,9
6 Kuwait 101,5 6,0
7 Emirados Árabes Unidos 97,8 5,8
8 Rússia 93,0 5,5
9 Líbia 48,5 2,9
10 Estados Unidos da América 44,2 2,6
15 Brasil 15,6 0,9
Fonte: BP, 2014.
3.2.2 Gás Natural Veicular - GNV
O Gás Natural Veicular (GNV) é composto de hidrocarbonetos resultantes da
decomposição de matéria orgânica durante milhões de anos, ou seja, esta matéria
orgânica, durante o processo de decomposição, gera o petróleo e, nos seus últimos
estágios de decomposição, acaba gerando o gás natural. Por isso encontra-se gás
natural juntamente com reservas de petróleo (ANEEL, 2008).
O gás natural é composto basicamente por moléculas de hidrocarbonetos
(átomos de hidrogênio e carbono), de baixa densidade e estado volátil. No gás, o
elemento predominante é o metano e, em seu estado bruto, o gás não tem cheiro e
é mais leve que o ar. Por isso, quando se comercializa o gás natural, adiciona-se
uma substância odorizante para que se possa sentir o cheiro em caso de
vazamento. Por ser mais leve que o ar, o gás natural é mais seguro que outros tipos
de combustíveis (ANEEL, 2008).
Pode-se estabelecer seis etapas na cadeia produtiva do gás natural, segundo
ANEEL (2008). São os seguintes:
1. Exploração, em que pode ou não ser encontrado o gás natural;
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2. Explotação, instalação de infraestrutura necessária para extração,
perfuração, entre outros aspectos necessários na parte inicial do processo;
3. Produção, separação do petróleo e transporte até onde se encontra a
base de armazenamento;
4. Processamento, em que ocorre a retirada das frações pesadas e
também a realização da compressão do gás para a estação de tratamento;
5. Transporte e Armazenamento, prática não comum no Brasil, mas muito
utilizada em países que sofrem com invernos rigorosos;
6. Distribuição, em que o gás é levado para o consumidor final.
O transporte do gás pode ser feito de diferentes formas. Uma forma muito
utilizada atualmente são os gasodutos, através dos quais todo o gás explorado é
canalizado até seu destino final. É o que ocorre na exploração de gás da Bolívia, o
qual chega ao Brasil através de gasodutos, como se pode observar na Figura 2.
Figura 2 – Gasoduto Bolívia-Brasil
Fonte: Aneel, 2008.
Caso o gás não possa ser canalizado através de gasodutos, outra alternativa
é o transporte por navios e por caminhões para que ele chegue a locais de difíceis
acessos. Para isso, o gás necessariamente passa por um processo de liquefação,
em que atinge a temperatura de 106°C abaixo de zero e tem seu volume reduzido
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em 600 vezes, o que facilita seu transporte (ANEEL, 2008), o que pode ser
evidenciado na Figura 3.
Figura 3 – Gasoduto Bolívia-Brasil
Fonte: Aneel, 2008.
O gás natural, por ser um combustível fóssil, ou seja, não se renovar, ao
menos em um período curto de tempo, entra na mesma classe dos derivados do
petróleo, uma classe que tem sua vida útil limitada. Por isso é importante não
depender de um único combustível, e sim de vários para poder suprir de forma
confiável a sua demanda (ANEEL, 2008). A Tabela 2 apresenta as maiores reservas
de gás natural e a posição do Brasil.
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Tabela 2 – As dez maiores reservas de gás natural e a posição do Brasil (2013)
Posição País Trilhões (m³) % das reservas totais
1 Irã 33,8 18,2%
2 Rússia 31,3 16,8%
3 Catar 24,7 13,3%
4 Turcomenistão 17,5 9,4%
5 Estados Unidos da América 9,3 5,0%
6 Arábia Saudita 8,2 4,4%
7 Emirados Árabes Unidos 6,1 3,3%
8 Venezuela 5,6 3,0%
9 Nigéria 5,1 2,7%
10 Argélia 4,5 2,4%
32 Brasil 0,5 0,2%
Fonte: BP, 2014.
No Brasil, o emprego de GNV teve início em 1992, em táxis e, em 1996, em
carros de passeio. Com o início da utilização do GNV, iniciaram também as
regulamentações para a utilização dos kits de conversão. A Resolução nº 291/02 –
CONAMA, estabelece critérios para a certificação ambiental destes aparatos
(ANEEL, 2008).
O GNV é uma alternativa para quem necessita percorrer grandes distâncias e
ou rodar com o automóvel quase constantemente, como é o caso de taxistas e
empresas que prestam suporte. Assim, mesmo se tratando de um combustível fóssil,
o GNV é responsável por uma grande parcela da matriz energética de combustíveis
utilizados atualmente por veículos (ANEEL, 2008).
3.3 Combustíveis renováveis
Os combustíveis renováveis surgem como alternativa à utilização de
combustíveis fósseis e derivados do petróleo. Sua utilização plena não será
imediata, mas sim gradativa devido à falta de tecnologia e à grande demanda de
combustíveis no mercado, tanto nacional quanto internacional. Mesmo assim, são
excelentes alternativas para contribuir com a redução de combustíveis não
renováveis e de custo elevado.
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3.3.1 Biogás/Biometano
O biogás é um combustível gerado a partir da fermentação anaeróbia de
matéria orgânica, geralmente oriunda de resíduos de animais, resíduos de
atividades agrícolas, decomposição de resíduo urbano, entre outros. Na sua
composição, contém metano (CH₄), dióxido de carbono (CO₂), água (H₂O), sulfeto
de hidrogênio (H₂S) e azoto (N₂). Quanto maior a quantidade de metano encontrada
no gás, equivale melhor a qualidade do gás gerado. Vale ressaltar que o biogás
pode ser utilizado para a geração de energia elétrica, além de aquecimento das
instalações de aves e de suínos. No entanto, sua utilização depende da sua
qualidade, ou seja, a quantidade de metano presente na sua composição (COSTA,
2006).
O processo de formação do biogás (TABELA 3) ocorre com o armazenamento
do substrato, ou seja, dejetos suínos, por exemplo. Depois disso, o substrato deve
ser preparado, pois, dependendo do caso, ele deve ser triturado ou homogeneizado.
Na sequência, o substrato é incorporado a um reator ou digestor e é adicionado o
inóculo, um subproduto oriundo de outro reator já utilizado, que serve como um
“start” para o substrato começar a fermentar. No final deste processo, com a
decomposição do resíduo, tem-se a formação do biogás. O rejeito gerado pelo reator
pode ser utilizado em compostagem e, dessa forma, não há perdas no processo
(BACKES, 2011).
Mesmo após sua formação, o biogás, para se tornar utilizável, depende de
outros processos, como dessulfuração e secagem, pois o gás bruto tem
características corrosivas, ou seja, contém ácido sulfídrico (H₂S) na sua composição
(BACKES, 2011).
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Tabela 3 – Fases do processo de formação do biogás
Fases Processos Produtos Tipos
químicos intermediários bactérias
1 Hidrólise
açúcares simples, Bactérias anaeróbias
aminoácidos e facultativas
ácidos graxos (bactérias hidrolíticas)
2 Acidogênese
ácidos graxos da Bactérias formadoras
cadeia curta, de ácido
CO₂, H₂ e alcoois (bactérias fermentativas)
3 Acetogênese
ácido acético, Bactérias formadoras
CO₂ e de ácido acético
H₂ (bactérias acetogênicas)
4 Metanogênese
CH₄, Bactérias formadoras
CO₂, H₂O de metano
H₂S e N₂ (bactérias metanogênicas)
Fonte: Moura, 2011.
Falando especificamente da utilização do biogás em automóveis, existem
exemplos reais da utilização do gás em ônibus e caminhões, como acontece na
Suíça e Suécia. Para tanto, o gás necessita ser purificado, retirando-se totalmente o
ácido sulfídrico, dióxido de carbono e vapor de água, além de um aumento de
pressão do biogás a ser injetado (BACKES, 2011).
Assim, o biogás vem se tornando importante na composição da matriz
energética nacional e mundial, podendo num futuro contribuir ainda mais e diminuir
constantemente a dependência de petróleo. Além disso, o biogás contribuiu muito
com o reaproveitamento de resíduos que seriam descartados na natureza sem
nenhuma utilidade (BACKES, 2011).
3.3.1.1 Purificação do Biogás para Biometano
A transformação de biogás em biometano ocorre em duas etapas. A primeira
consiste no processo de limpeza do gás, para remoção de componentes nocivos; a
segunda é o ajuste do poder calorífico e densidade relativa através de um processo
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de remoção do CO₂. Esta transformação é necessária a fim de atender às normas
de uso do biometano como combustível de um veículo (RYCKEBOSCH et al., 2011).
São usados diferentes métodos para a purificação do biogás. Eles diferem no
seu funcionamento, condições de qualidade de entrada do gás, além da eficiência.
Métodos como o de condensação e de secagem são utilizados para remover a água
presente no gás. Quanto à remoção do sulfeto de hidrogênio (H₂S) durante a
digestão, aplica-se dosagem de ar e adição de cloreto de ferro no tanque digestor.
Já para a remoção após a digestão, técnicas como adsorção em pastilhas de óxido
de ferro são utilizadas. Após estes processos, podem ser necessárias etapas de
remoção extra, ou seja, alguma etapa de remoção para remover traços de alguns
componentes, como hidrocarbonetos, amônia, oxigênio, monóxido de carbono e
nitrogênio. Por fim, o metano (CH₄) deve ser separado a partir do dióxido de carbono
(CO₂), utilizando processos de pressão oscilante, separação por membrana
(RYCKEBOSCH et al., 2011).
Após estas transformações, o produto final é o biometano, o qual contém
tipicamente 95-97% de CH₄ e 1-3% de CO₂ (RYCKEBOSCH et al., 2011). .
3.3.2 Álcool hidratado/Etanol
O álcool hidratado, também conhecido como etanol, é uma forma de
combustível renovável, obtido através da fermentação de açúcares. No Brasil, que
se encontra nas primeiras posições da produção mundial de etanol (TABELA 4), a
cana-de-açúcar é a principal fonte de açúcares que origina o etanol, mas também
pode-se utilizar a fermentação de cereais, como cevada e malte. Mesmo sendo um
combustível renovável, devido ao grande número de automóveis que utilizam o
álcool, ele merece uma maior explanação (MENDES, 2004).
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Tabela 4 – Produtores mundiais de etanol em 2013
País Milhões de Galões
Estados Unidos da América 13.300
Brasil 6.267
Europa 1.371
China 696
Índia 545
Canadá 523
Resto do Mundo 727
Fonte: Renewable Fuels Association, 2013.
O consumo do álcool aumentou gradativamente. Em 1931, obrigou-se a
utilização do álcool etílico anidro acima comentado juntamente com a gasolina, com
um percentual de 5%; aproximadamente trinta anos, depois um percentual de 10%.
Essa adição de álcool na gasolina teve sua real importância na década de setenta,
com a crise do petróleo, fazendo com que o Governo Federal e empresas privadas
desenvolvessem o Programa Nacional do Álcool – PROÁLCOOL, programa que
teve o objetivo de incentivar o uso do álcool como combustível para automóveis
leves (MENDES, 2004).
Esse programa sofreu alguns problemas por causa da instabilidade nos
preços do açúcar no mercado externo e também por causa da grande quantidade de
carros movidos a álcool na década de oitenta. Alguns problemas encontrados na
produção do álcool decorreu de uma produção não constante, ou seja, a produção
depende de fatores físicos e preço de mercado que viabilize sua produção
(MENDES, 2004).
O PROÁLCOOL pode ser dividido em três fases, na primeira, o governo
buscou expandir a produção de açúcar no país e equiparar os valores pagos pelo
mercado internacional; na segunda, buscou-se triplicar a produção de álcool e
aumentar em 50% a frota nacional de veículos; na terceira, tentou-se desenvolver
ainda mais o programa, o que não ocorreu devido à queda do preço internacional do
petróleo, ocasionando, assim, um questionamento da necessidade do programa
(MENDES, 2004).
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Devido aos problemas com as variações de preço no mercado internacional
de açúcar, o Governo Federal implantou a Lei nº 8.723 de 1993, Artigo 9°, que
estabelece o teor de álcool etílico anidro na gasolina em 22%, podendo variar de 20
a 24%, o que ocasionou um controle no preço da gasolina, o principal combustível
para automóveis leves. Posteriormente, em 2000, o Decreto n° 3.552 reduziu o teor
de álcool etílico anidro para 20% e, no ano de 2001, o Decreto n° 3.824 determinou
um percentual de 22% para adição de álcool etílico anidro na gasolina (MENDES,
2004).
A estagnação do uso do álcool e a pouca produção de automóveis que
utilizavam somente este combustível determinaram que este ficasse “esquecido” por
certo período. Esse panorama mudou completamente em 2002, com a introdução de
veículos “Flex-Fuel”, ou seja, veículos capazes de rodar tanto com gasolina quanto
com álcool, ou até mesmo os dois combustíveis, dependendo da tecnologia
empregada no automóvel (MENDES, 2004).
Estes veículos dominam o mercado atual e, dessa forma, o álcool se torna
uma alternativa viável à utilização da gasolina. Infelizmente isto não acontece em
todo o território nacional, pois, como referido anteriormente, o álcool/etanol depende
de fatores físicos para sua produção, que ocorre principalmente no centro do país;
consequentemente seu preço mais elevado dependendo da região (MENDES,
2004).
3.4 Poluentes atmosféricos
Segundo Resolução nº 03/90 CONAMA, entende-se que um poluente
atmosférico pode ser qualquer matéria ou energia que esteja em desacordo com
níveis estabelecidos e/ou que possam tornar o ar:
I. Impróprio, nocivo ou ofensivo à saúde;
II. Inconveniente ao bem-estar público;
III. Danoso aos materiais, à fauna e à flora;
IV. Prejudicial à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades
normais da comunidade.
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Além disso, os poluentes são classificados como poluentes primários e
secundários. Primários são aqueles emitidos diretamente de fontes antropogênicas
(indústrias, automóveis) e naturais (emissões vulcânicas). Já os poluentes
secundários são aqueles que se formam através de reações químicas na atmosfera
a partir dos poluentes primários (BRITO, 2005).
3.4.1 Poluição atmosférica gerada por veículos automotores
A poluição gerada pelos veículos automotores cresce de forma constante e
contribui negativamente com a qualidade do ar que respiramos. Essa poluição
ocorre predominantemente pela combustão incompleta do motor do veículo. Com
essa queima incompleta, emitem-se diversos contaminantes à atmosfera, entre os
quais o monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio
(NOx), dióxido de enxofre (SO₂), aldeídos (HCO) e material particulado (MP). O
dióxido de carbono (CO₂) não é considerado poluente, mas sim um gás de efeito
estufa (SORDI, 2012).
3.4.1.1 Monóxido de carbono (CO)
O monóxido de carbono é um gás resultante da queima incompleta de
combustível, geralmente de origem fóssil; é incolor e inodoro. Encontra-se em maior
concentração em grandes centros urbanos, devido à maior quantidade de veículos
automotores em circulação (SORDI, 2012). O grande problema da emissão de
monóxido de carbono na atmosfera é que ele pode ser prejudicial à saúde humana,
pois compete com o oxigênio na combinação de hemoglobina no sangue, ou seja,
pode acarretar problemas de transporte de oxigênio no sangue e, posteriormente,
graves problemas à saúde humana (SORDI, 2012).
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3.4.1.2 Hidrocarbonetos (HC)
Hidrocarbonetos são constituídos basicamente por átomos de hidrogênio e
carbono e podem se apresentar em diversas formas, como cadeias simples ou
ramificadas, cíclicas ou associadas a compostos cíclicos, além de serem saturados
ou insaturados. Na atmosfera, os hidrocarbonetos podem ser encontrados em três
diferentes fases: líquida, sólida e gasosa. Essa diferença de fases se explica com a
quantidade de carbonos presente na cadeia de cada elemento. Além disso, os
hidrocarbonetos reagem ou podem reagir com outras substâncias, como nitrogênio e
enxofre, e formar uma nova variedade de compostos, como o ozônio (CAVALCANTI,
2010).
3.4.1.3 Óxidos de nitrogênio (NOx)
Óxidos de nitrogênio são representados pela mistura entre monóxido de
nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO₂). São formados a partir da queima do
combustível em altas temperaturas. Sua produção se dá no cilindro do automóvel
em função do aquecimento do ar. Quanto à preocupação com a saúde humana, o
NO₂, dependendo de sua concentração, pode ser prejudicial, pois, devido à sua
baixa solubilidade, pode penetrar profundamente no sistema respiratório, originando
nitrosaminas, que podem ser carcinogênicas (CAVALCANTI, 2010).
3.4.1.4 Dióxido de enxofre (SO2)
Os óxidos de enxofre são resultantes da queima de combustíveis fósseis.
Esse poluente pode se oxidar, resultando no ácido sulfúrico (H₂SO₄), que contribui
para uma deposição ácida, a qual pode ser seca ou úmida. A úmida é conhecida
como “chuva ácida”. O gás do enxofre é acre, corrosivo e tóxico, mas só se torna
uma ameaça com a combinação de vapor d’água, as doenças respiratórias pré-
existentes podem ser agravadas com o contato do dióxido de enxofre no sistema
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respiratório. Sem a combinação desses elementos, pode produzir somente irritação
no sistema respiratório, além de danos ao pulmão (CAVALCANTI, 2010).
3.4.1.5 Aldeídos
Os aldeídos podem ser gerados tanto por combustíveis fósseis, como por
renováveis, que é o caso do álcool/etanol. É qualquer classe de compostos
orgânicos que contém o grupo R-CHO (carbonila), entre o estado de oxidação dos
álcoois primário e ácidos carboxílicos. Os aldeídos (HCO) estão associados a
doenças no aparelho respiratório e irritação na mucosa (BRITO, 2005).
3.4.1.6 Material particulado (MP)
O material particulado resulta também da queima incompleta dos
combustíveis, desgaste de pneus e freios. São poluentes constituídos basicamente
de qualquer material sólido e líquido, que, pela baixa granulometria, se mantêm
suspensos na atmosfera. Geralmente estes materiais particulados são encontrados
em grande parte em virtude da fumaça emitida por veículos movidos a óleo diesel e
chaminés de indústrias (SORDI, 2012).
Devido à dificuldade de se classificar esses materiais particulados, utilizam-se
parâmetros associados ao tamanho das partículas: partículas totais em suspensão
(PTS), material particulado em que as partículas têm seu tamanho menor que 100
µm; material particulado inalável (MP-10), com partículas de tamanho menor que 10
µm; outras categorias compreendem partículas inaláveis finas (MP-2,5), partículas
com tamanho inferiores a 2,5 µm; e partículas com tamanho inferior a 1 µm (MP-1)
(BRITO, 2005).
Os efeitos causados por esses materiais particulados encontrados na
atmosfera dependem muito da natureza química e de suas dimensões. Assim,
dependendo do tamanho de partícula sólida, menor que 10 µm, ela pode se
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acumular no pulmão, ocasionando doenças com a pneumoconiose, ou seja,
doenças causadas pela inalação de poeiras (BRITO, 2005).
3.4.1.7 Dióxido de carbono (CO2)
O dióxido de carbono é gerado a partir da queima de combustíveis fósseis, da
queima de madeira oriunda do desmatamento e queima de biomassa, dentre outros.
É um subproduto encontrado nas combustões, respiração de animais e plantas, e
serve de matéria-prima para a fotossíntese. Sua fórmula básica é a combinação de
uma molécula de carbono com duas de oxigênio (BRITO, 2005). O dióxido de
carbono (CO2) contribui muito para o efeito estufa, pois a emissão desse gás na
atmosfera faz com que ele se acumule na mesma, tornando assim a camada de
gases de efeito estufa mais isolante, e, por consequência, retendo o calor (FÉRIS,
2004).
A quantidade de CO2 encontrada na saída do escapamento do veículo indica
se o motor está ou não trabalhando bem, ou seja, quanto maior a concentração
detectada, melhor é o desempenho do motor. Qualquer redução neste valor de
leitura de CO₂, indica uma queima incompleta do combustível (BRITO, 2005).
3.5 Impactos causados pelos poluentes atmosféricos
O constante aumento na frota de veículos, o crescimento populacional e do
uso de recursos como fonte de energia acarretam diversos problemas relacionados
à poluição atmosférica, entre eles o efeito estufa, a degradação da camada de
ozônio, a chuva ácida e a inversão térmica (FÉRIS, 2004). Esses impactos serão
abordados na sequência.
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3.5.1 Efeito estufa
O calor emitido pelo sol aquece a superfície da Terra. Parte desse calor vai
para o espaço e parte fica presa na atmosfera devido aos gases de efeito estufa. O
efeito estufa ocorre com o aumento da emissão destes gases, por veículos,
queimadas, fábricas, entre outros (FÉRIS, 2004).
Em função do aumento na concentração de gases como CO2, CH4, CFC e
N2O, os quais provocam a retenção da radiação infravermelha na atmosfera, a
temperatura do planeta Terra está aumentando. Este aumento pode ser explicado
por um fenômeno conhecido como efeito estufa. O efeito estufa é um processo
natural, ou seja, sem este seria impossível a vida no planeta Terra, pois, uma
temperatura que possibilita a vida no planeta (CAVALCANTI, 2010).
Entretanto, com o aumento na concentração dos gases referidos, que
absorvem radiação, a temperatura no planeta está aumentando, podendo ocasionar
diversos danos ao meio ambiente, tais como aumento no nível dos oceanos em
função do derretimento das calotas polares, aumento no regime de chuvas em
certas regiões, secas em outras, ou seja, mudanças climáticas em diversas regiões
(CAVALCANTI, 2010).
O gás mais significativo para o aumento do efeito estufa é o CO₂, gás
absorvido e liberado por plantas e animais na superfície terrestre. Sua concentração
pode ser sazonal, ou seja, ocorre absorção de plantas em crescimento na primavera
e sua liberação no outono, processos naturais que sempre ocorreram na Terra.
Porém, por ações antrópicas, o aumento da concentração de CO₂ na atmosfera é
uma das causas do efeito estufa (FÉRIS, 2004).
Uma maneira de diminuir o aumento no efeito estufa seria reduzir a emissão
de CO₂ na atmosfera, por exemplo, substituindo combustíveis causadores do
aumento destas emissões por outros que não contribuam tanto para o efeito estufa
(BRAGA et al., 2005).
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3.5.2 Degradação da camada de ozônio
Apesar de os veículos não serem os causadores diretos da degradação da
camada de ozônio, a sua destruição é causada por poluentes atmosféricos. Essa
camada está situada na estratosfera, entre 15 km e 50 km de altitude e tem a função
de bloquear radiação solar, principalmente os raios ultravioleta. A insuficiência em
bloquear estes raios pode ocasionar diversos problemas ao meio ambiente e à
saúde, tais como aumento na incidência de câncer de pele, inibição do crescimento
de espécies vegetais (CAVALCANTI, 2010).
Os raios ultravioletas podem ser divididos em três classes, dependendo do
seu comprimento de onda: UVA, UVB e UVC (TABELA 5).
Tabela 5 – Tipos de radiação ultravioleta em função do comprimento de onda
Tipo de
radiação
ultravioleta
Comprimento de
onda (nm)
Observações
UVA 320-400
Radiação com comprimento de onda muito próximo à
luz visível (violeta), não é absorvida pela camada de
ozônio.
UVB 280-320
Efeitos: podem causar danos ao DNA, são causa do
melanoma e câncer de pele, a camada de ozônio
protege a Terra da maior parte da radiação UVB.
UVC < 280 É extremamente prejudicial, mas é completamente
absorvida pela camada de ozônio e pelo oxigênio.
Fonte: Braga et. al., 2005.
O ozônio presente na estratosfera está sendo eliminado, principalmente pelo
cloro presente nos clorofluorcarbonetos (CFC), que, por serem estáveis,
permanecem na atmosfera por dezenas de anos. Além disso, também contribuem
para a destruição da camada de ozônio as erupções vulcânicas, o óxido nitroso,
entre outros. Assim, deve-se, cada vez mais, buscar alternativas que contribuam
com a preservação do ambiente (CAVALCANTI, 2010).
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3.5.3 Chuva ácida
Os óxidos de enxofre e de nitrogênio, conforme mencionado anteriormente,
quando combinados com o vapor de água na atmosfera, acabam por se tornar
ácidos. Esses ácidos, ao precipitarem, acabam por deteriorar produções agrícolas,
prédios, monumentos. Outros problemas causados pela chuva ácida ocorrem na
acidificação da água, causando diversos danos, tanto na parte estrutural como em
canos e no concreto – quanto na morte de milhares de peixes (BRAGA et al., 2005).
O controle da chuva ácida só é possível com a redução das emissões dos
gases antes citados. Além disso, neste caso, problemas regionais, em grandes
centros urbanos, acabam por se tornar problemas globais, ou seja, emissões em
certa região podem gerar deposições ácidas em outras, como, por exemplo, no
Canadá, onde 50 % da chuva ácida do país provém do país vizinho, os Estados
Unidos (BRAGA et al., 2005).
3.5.4 Inversão térmica
A inversão térmica ocorre em situações críticas de poluição do ar, diminuindo,
assim, a capacidade de dispersão de poluentes e ocasionando uma alta quantidade
de compostos na atmosfera. Em casos extremos, a temperatura aumenta com a
altitude, ou seja, ocorre uma inversão térmica. Essa inversão térmica pode ocorrer
de duas formas: por radiação ou por subsidência. No caso da inversão por radiação,
ela ocorre na grande maioria no inverno, em dias sem nuvens, quando, no decorrer
do dia, o solo sofre um aquecimento e à noite um resfriamento; entretanto, a uma
altitude de 100 m, permanece quente. Essa inversão ocorre no decorrer dos dias. Já
a inversão por subsidência ocorre nas altas altitudes e tem duração de alguns dias,
sendo formada por diferença na pressão existente entre grandes massas de ar que
se deslocam na atmosfera (BRITO, 2005).
Esses processos de inversão térmica, geralmente acontecem em grandes
centros urbanos, com relevos propícios para isso, devido à ação do homem. No
entanto, também podem ocorrer de forma natural, por exemplo, em regiões
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costeiras, onde a brisa do mar pode resfriar o solo durante a noite e,
consequentemente, nas primeiras horas da manhã, há existência massas de
temperatura mais alta em altitudes elevadas; essa inversão desaparece ao longo do
dia (BRITO, 2005).
3.6 Legislação de emissões de poluentes em automóveis
Como grande parte da emissão dos gases é oriunda dos automóveis e causa
grandes impactos à qualidade de vida da população e a degradação do ambiente,
buscou-se regulamentar as emissões geradas pelos automóveis (BRITO, 2005).
3.6.1 Legislação brasileira
Todas as legislações nacionais de emissões de poluentes provenientes de
automóveis são baseadas nas legislações já existentes na Europa e nos Estados
Unidos. Pode-se destacar duas resoluções que foram importantes na evolução das
legislações vigentes para as emissões dos automóveis: A Resolução CONAMA nº
18, de 1986, que introduz o Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos
Automotores (PROCONVE), e a Resolução CONAMA nº 07, de 1993, que
estabelece limites de emissões por veículos em circulação (BRITO, 2005).
A legislação nacional sobre emissões de veículos é recente, visto que até
1979 as indústrias automotivas não se preocupavam com as emissões ou consumo
de combustível, ou seja, seus projetos apenas buscavam desenvolvimento da
potência e eficiência. Este pensamento começou a mudar no período de 1980 a
1987, quando a preocupação com o consumo e as emissões se tornou parte dos
projetos de desenvolvimento de automóveis, o que se justifica, pois as indústrias
automotivas precisavam atender aos limites de emissões do PROCONVE (BRITO,
2005).
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3.6.2 PROCONVE
O Programa de Controle de Poluição do Ar por Veículos Automotores surgiu
em 1986, instituído pela Resolução CONAMA nº 18. Passou por diversas fases de
regulamentações para os veículos; no início, apenas veículos novos eram obrigados
a cumprir tal legislação (CAVALCANTI, 2010).
Os objetivos da PROCONVE, segundo a Resolução CONAMA nº 18, são:
Reduzir os níveis de emissões de poluentes por veículos automotores
visando ao atendimento aos Padrões de Qualidade do Ar, especialmente nos
centros urbanos;
Promover o desenvolvimento tecnológico nacional, tanto na engenharia
automobilística, como também em métodos e equipamentos para ensaios e
medições da emissão de poluentes;
Criar programas de inspeção e manutenção por veículos automotores
em uso;
Promover a conscientização da população com relação à questão da
poluição do ar por veículos automotores;
Estabelecer condições de avaliação dos resultados alcançados;
Promover a melhoria das características técnicas dos combustíveis
líquidos, postos à disposição da frota nacional de veículos automotores, visando à
redução de emissões poluidoras à atmosfera;
Como mencionado acima, o PROCONVE estabeleceu fases de limites de
emissões (TABELA 6) e, consequentemente, teve a sua implantação de forma
gradativa. Essas fases foram divididas conforme a característica do veículo, ou seja,
veículos definidos como leves (com massa total igual ou menor que 3.856 kg e
capacidade máxima de 12 passageiros) tiveram as seguintes fases (MELO, 2011):
Fase L-1: gradativamente, de 1988 a 1991, com o objetivo de
incentivar o aprimoramento de projetos que visam à redução de emissões, entre elas
as emissões evaporativas;
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Fase L-2: a partir de 1992, devido aos limites estabelecidos, foram
verificadas aplicações de novas tecnologias, como injeção eletrônica e conversores
catalíticos para redução de emissões. Em 1994, tem início o controle de ruído;
Fase L-3: introduzida em 1997, os fabricantes automotivos implantaram
novas tecnologias para a formação da mistura e controle eletrônico do motor;
Fase L-4 e L-5: iniciou em 2009 com o objetivo de reduzir as emissões
de HC e NOx. Ocorreram melhorias na otimização da câmara de combustão e bicos,
e a injeção eletrônica. Devido à falta de tempo para o desenvolvimento e da
indisponibilidade de diesel adequado, não foi possível ocorrer a comercialização de
veículos a diesel; então a Fase L-5 foi substituída pela Fase L-6;
Fase L-6: Como forma de compensar o atraso, o CONAMA adotou
uma fase mais severa, que teve seu início em janeiro de 2013;
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Tabela 6 – Limite Máximo de Emissão de Poluentes para Veículos Leves de
Passageiros
Poluentes Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4 Fase 5 Fase 6
Monóxido de Carbono (CO em g/km)
24,0 12,0 2,0 2,0 2,0 1,3
Hidrocarbonetos (HC em g/km)
2,1 1,2 0,3 0,3⁽²⁾ 0,3⁽²⁾ 0,3⁽²⁾
Hidrocarbonetos não NE NE NE 0,16 0,05 0,05
metano (NMHC em g/km)
Óxidos de nitrogênio (NOx em g/km)
2,0 1,4 0,6 0,25⁽³⁾ ou 0,12⁽³⁾ ou
0,08 0,6 ⁽⁴⁾ 0,35 ⁽⁴⁾
Material particulado (MP em g/km)
NE NE 0,05 0,05 0,05 0,025
Aldeídos (CHO em g/km) NE 0,15 0,03 0,03 0,02 0,02
Emissão evaporativa (g/ensaio)
6,0 6,0 2,0 2,0 2,0 1,5⁽⁶⁾ ou
2,0 ⁽⁵⁾⁽⁶⁾
Emissão de gás nula nula nula nula nula nula
no cárter
¹ Em 2014 para todos os novos lançamentos, a partir 2015 para todos os veículos comercializados.
² Aplicável somente para veículos movidos a GNV.
³ Aplicável somente para veículos movidos a gasolina ou etanol.
⁴ Aplicável somente a veículos movidos a óleo diesel.
⁵ Aplicável aos ensaios realizados em câmara selada de volume variável.
⁶ Aplicado a todos os veículos a partir de 1°/1/2012.
(NE) não exigível.
Fonte: Ibama 2011.
Vale ressaltar que os veículos considerados pesados, ou seja, com massa
superior a 3.856 kg, também tiveram suas fases definidas (MELO, 2011). Porém
estes valores não serão detalhados aqui, já que o trabalho não tem como principal
propósito veículos pesados e movidos a diesel.
Desde sua implantação, o PROCONVE teve um papel fundamental na
redução das emissões de poluentes atmosféricos de automóveis, pois, em 1988, um
veículo gerava em torno de 54 g/km de CO; já em 2010, a emissão caiu para 0,7
g/km. Isso ocorreu porque, com estes parâmetros estabelecidos, os fabricantes
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automotivos cada vez mais buscaram tecnologias para se adequar aos parâmetros
estabelecidos pelo PROCONVE (MELO, 2011).
3.7 Emissões dos veículos
As emissões veiculares são um ponto importante nas emissões de poluentes
atmosféricos, por se tratar de emissões de difícil controle e de grande dispersão,
além de variarem constantemente, seja por aumento na frota dos veículos, seja pela
escolha de combustível (AZUAGA, 2000).
Os veículos geram de diferentes formas poluentes para a atmosfera. Entre
elas, podem ser citadas a emissão evaporativa de combustível, emissão de gases
do cárter do motor, a emissão de gases e partículas do escapamento. Além disso,
pode-se considerar a emissão de partículas como poeira, desgaste de pneus e
freios, entre outros (SORDI, 2012).
Entre os tipos de poluentes gerados, as emissões evaporativas de
combustível são evaporações de hidrocarbonetos presentes nos combustíveis.
Ocorrem quando o veículo apresenta vazamentos em conexões, nas mangueiras,
em veículos mais antigos, que contêm carburadores. Essa evaporação ocorre
quando o veículo se encontra parado, e com temperaturas elevadas (GOMES et al.,
1994).
A respeito das emissões de gases do cárter, novamente os hidrocarbonetos
aparecem na grande maioria dos gases gerados; esses gases são oriundos da
passagem do gás por anéis de segmento do motor e também por vapores do óleo
lubrificante (GOMES et al., 1994).
Por fim, há as emissões dos escapamentos, que são subprodutos da
combustão do motor. Pode-se explicar a presença de CO₂, H₂O e N₂ quando o
motor tem sua combustão completa; já quando ocorre a combustão incompleta, são
também gerados o CO, HC, aldeídos, NOx, material particulado e SOx
(BALASSIANO, 1991).
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3.8 Funcionamento dos automóveis
Conforme o Manual Técnico do DETRAN (2003), o conjunto composto por
vários sistemas que utiliza um motor, tanto elétrico como de combustão interna para
transformar energia em movimento, denomina-se automóvel.
O motor de combustão interna é o mais utilizado em automóveis e funciona a
partir de outros sistemas. Entre os principais, pode-se citar sistema de ignição,
alimentação, arrefecimento, escapamento e lubrificação. A velocidade e o sentido de
deslocamento são controlados pela rotação do motor e pela caixa de marchas.
Ainda englobam outros sistemas eletrônicos e comandos de indicação ao sistema de
segurança do veículo, variando de acordo com cada modelo (DETRAN, 2009).
Como toda máquina, seu funcionamento necessita de manutenção para seu
melhor desempenho.
3.9 Motores e kits
Na conversão do veículo para GNV, o motor é o principal envolvido na
mudança. É a partir dele que são feitas todas as modificações necessárias para a
utilização do novo combustível. O kit GNV envolve todo o veículo desde o
acondicionamento dos cilindros de combustível até os acionamentos eletrônicos
para o sistema funcionar.
Para poder instalar kit GNV em um veículo, a oficina mecânica deve ser
credenciada pelo INMETRO. Segundo Oficina Brasil (2009), as oficinas
credenciadas são verificadas pela Rede Brasileira de Metrologia Legal e Qualidade
(RBMLQ), de acordo com critérios do RTQ 33 e do INMETRO (Portaria nº102/2002).
Além desses, a oficina precisa estar em conformidade com o Instituto de Pesos e
Medidas (IPEM). O credenciamento é autorizado através do Certificado de Registro
do Instalador (CRI). O não cumprimento destas medidas pode levar a oficina a
multas e processos civis e criminais.
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3.9.1 Conversão de motores para gás natural
De acordo com Barbosa (1997), o gás natural e o biogás são compostos
principalmente pelo gás metano e podem ser empregados tanto para acionar
motores do ciclo Diesel como do ciclo Otto. Entretanto reforça que, para cada caso,
a alimentação de combustível e as taxas de combustão da mistura ar-combustível
são diferentes.
Barbosa (1997) explica ainda que a conversão do motor ciclo Otto para operar
como veículo bicombustível é a mais simples, sendo realizada mediante a
incorporação de um sistema de alimentação de gás junto ao motor.
3.9.2 Motores de combustão interna
Segundo Oliveira Junior (1997), motores de combustão interna são
dispositivos que convertem energia térmica em trabalho mecânico. Usualmente são
empregados de forma veicular e de forma estacionária. Na forma veicular, aplicada
em carros, caminhões, máquinas agrícolas, entre outros; e de forma estacionária,
em bombas, geradores, compressores.
Seu princípio parte da combustão da mistura básica de combustível e ar, que
se pode observar principalmente nos ciclos Diesel e Otto. Ainda existem os motores
tipo Wankel e a turbina a gás, pouco explorados. No ciclo Diesel, a mistura é feita
com a admissão de ar e a injeção de combustível. A mistura é pressurizada na
câmara de combustão, e a explosão se dá pela sua compressão. A força gerada
pela explosão empurra o pistão para baixo, promovendo o movimento do conjunto
da árvore de manivelas que propulsiona o sistema de transmissão do veículo ou
equipamento. O ciclo Otto funciona da mesma maneira, utilizando o princípio da
centelha para explodir a mistura de ar com combustível.
Os motores de combustão interna são a fonte de energia mais utilizada em
veículos automotores. Geram energia através da conversão química contida no
combustível em calor e, desse, em trabalho mecânico. A conversão de energia
química em trabalho se dá por meio da combustão, enquanto a conversão
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subsequente em trabalho mecânico é realizada permitindo-se que a energia do calor
aumente a pressão dentro de um meio, que então realiza trabalho na medida em
que se expande. O conjunto árvore/manivela converte o serviço gerado neste
processo em torque (BOSCH apud SILVA, 2006, p. 24).
Motores de combustão interna utilizados em veículos leves, como é o caso da
frota analisada, são do tipo ciclo Otto, ou ignição por centelha. Esse tipo de motor
possibilita uma adaptação simples para o kit GNV, se comparado a motores do ciclo
diesel.
Os motores ciclo Otto operam em quatro tempos, como pode ser observado
através dos diagramas P-V e T-S (FIGURA 4).
Figura 4 – Diagramas P-V/T-S ciclo Otto
Fonte: Silva, 2006.
Segundo Silva (2006), no diagrama P-V (pressão e volume) e T-S
(temperatura e entropia), pode-se observar que, no momento 1-2, acontece uma
compressão isoentrópica do ar quando o pistão do motor sai do ponto morto inferior
(PMI) para o ponto morto superior (PMS), ou seja, há uma diminuição no volume da
câmara de combustão e aumento da pressão, ao passo que a temperatura aumenta.
No momento 2-3, a temperatura continua aumentando junto com a entropia. No
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momento 3-4, acontece uma expansão isoentrópica, em que o pistão do motor vai
do PMS para o PMI, ocorrendo um aumento de volume e diminuição da pressão. E,
em 4-1, ocorre a rejeição do ar pelo escapamento do motor.
3.9.3 Ciclo Otto – Teoria da combustão
Segundo Oliveira Junior (1997), Beau de Rochas propôs uma sequência de
operação em quatro tempos no ano de 1862, ciclo que até hoje é utilizado nos
motores de ignição por centelha. Mais tarde, em 1876, Nikolaus August Otto, a partir
das ideias de Beau de Rochas, construiu um motor que funcionou perfeitamente.
Em um motor de ignição por centelha convencional, o combustível e o ar são
misturados no sistema de admissão e admitidos através da válvula de entrada do
cilindro, sendo misturados com o gás residual e então comprimidos. Sob
circunstâncias de operação normais, a combustão é iniciada durante o curso da
compressão por uma descarga elétrica da vela. A seguir, desenvolve-se uma chama
turbulenta, propagando-se através da mistura ar mais combustível, até alcançar as
paredes da câmara de combustão para então extinguir-se (WILDNER, 2010).
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O sistema funciona em quatro estágios (FIGURA 5).
Figura 5 – Demonstrativo ciclo Otto quatro tempos
Fonte: Silva, 2006.
De acordo com Silva (2006), no primeiro estágio temos a admissão dos
gases, ao mesmo tempo em que o pistão se desloca do PMS para PMI, permitindo
que a mistura ar-combustível entre na câmara de combustão. Em seguida inicia-se a
compressão, em que a válvula de admissão se fecha, ao passo que o pistão se
desloca do PMI para o PMS, comprimindo, dessa forma a mistura. Um pouco antes
de o pistão chegar ao PMS, a combustão é iniciada por meio de uma centelha. A
partir disso, começa o processo de expansão, em que o pistão é impulsionado para
o PMI pela força da explosão da mistura. Depois disso, a válvula de escape de
gases é aberta, e o pistão se desloca do PMI até o PMS, expulsando os gases
gerados pelo processo.
Esse ciclo é repetido milhares de vezes por minuto dentro do motor de
combustão interna a fim de gerar o trabalho necessário para que o veículo possa se
deslocar.
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3.9.4 Kits de gás natural veicular
Os kits instalados em veículos são compostos por diversos itens que
modificam a sua estrutura original (FIGURA 6).
Figura 6 – Sistemas de componentes do kit GNV
Fonte: Mecânica do Beto, 2014.
Na figura acima, pode-se observar o acondicionamento dos componentes no
veículo de acordo com seus respectivos sistemas. O sistema de entrada de GNV
serve para controlar e dosar todo o combustível que entra na câmara de combustão,
e se localiza junto ao motor do veículo. O sistema de controle manda um sinal para o
sistema de entrada de GNV para que possa fazer a dosagem; localiza-se no painel e
na região do motor. Cada componente tem uma função específica para o perfeito
funcionamento do veículo. O cilindro é instalado geralmente no porta-malas e serve
para armazenar todo o combustível. Abaixo estão listados todos os possíveis
componentes necessários para a instalação do kit GNV no veículo. Cada tipo de kit
é aplicado em veículos compatíveis; sendo assim, nem todos utilizam todos os itens
da lista. De acordo com COMPAGÁS (2009), os itens que compõem os kits GNV
são os seguintes:
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Redutor: Reduz a pressão de gás no cilindro regulando-a em uma
faixa de 200 bar até a pressão atmosférica; funciona baseado na diferença de
pressão entre os meios.
Válvula de Abastecimento: Tem múltiplas funções, além de impedir
que o gás retorne à fonte de abastecimento; possibilita o corte do gás para o redutor
em um possível caso de emergência ou manutenção.
Misturadores e Injetores: O misturador de GNV influencia diretamente
no bom funcionamento do veículo. Se ocorre a aplicação correta para cada tipo de
veículo, pode-se evitar a perda de potência e o consumo excessivo, proporcionando
um excelente funcionamento com GNV ou com combustível líquido.
Válvula do Cilindro: é uma válvula que serve para reter o gás no
cilindro, e controla a saída de gás através de uma conexão ligada à linha de alta
pressão. Possui dois dispositivos de segurança, um para controlar um possível
excesso de fluxo de gás, e outro para controlar um possível excesso de pressão no
cilindro.
Barra de Aterramento: Descarrega ao solo a energia estática gerada
no momento do abastecimento do veículo.
Tubulações: Para as tubulações, existem peças de aço para alta
pressão e peças mais simples para baixa pressão.
Manômetro: O manômetro tem a função de indicar e enviar sinais do
nível de pressão do gás à chave comutadora instalada no painel. É instalado entre a
válvula de abastecimento e o redutor de pressão.
Chave Comutadora: Possui dois estágios de funcionamento, podendo
ser manual ou automático; seleciona qual o combustível que será utilizado.
Eletroválvula: Utilizada somente em veículos carburados, tem a
função de abrir e fechar a passagem do combustível líquido. Possui sistema de
fechamento manual para o caso de emergência.
Suporte e Cilindro: O cilindro tem a função de armazenar o GNV a
aproximadamente 200 bar e é fixado através de suporte, geralmente no porta-malas
ou embaixo do carro, em local que seja adequado, conforme NBR 11353.
Simulador de Bico: Faz a comunicação do kit com o sistema original
do veículo. Interrompe o funcionamento dos bicos, evitando a entrada dos dois
combustíveis simultaneamente.
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Simulador de Sonda Lambda: É um dispositivo utilizado em alguns
casos que não usam módulo eletrônico; envia sinal de lambda (sinal que informa se
a mistura está rica ou pobre para o módulo de injeção), sinal que simula o
funcionamento original da sonda.
Variador de Avanço: Mantém o perfeito funcionamento do veículo,
dosando a relação AR/GNV, evitando contra-explosão, problema que pode acabar
danificando componentes (como coletores e filtros de ar), e evita a perda de
potência, reduzindo o consumo e a poluição ambiental.
Módulo Eletrônico: Corrige a mistura ar/combustível, controla os
atuadores e sensores, dosando a mistura enriquecendo-a ou empobrecendo-a.
Motor de Passo: Também chamado atuador de linha, recebe sinal do
circuito eletrônico ou sonda lambda para enriquecer ou empobrecer a mistura,
mantendo o veículo com a dosagem de mistura ideal, evitando consumo excessivo e
poluição.
Segundo Machado et al., (2007), os kits de conversão dividem-se em cinco
gerações, sendo que, com o passar do tempo, aconteceram avanços tecnológicos.
Assim eles foram separados por gerações:
1ª Geração de kit GNV é produzido para veículos carburados. O
acionamento é feito por sistema pneumático para liberação de gás, e a regulagem é
feita mecânica ou manualmente. A vazão do gás acontece por chave comutadora de
três estágios.
2ª Geração de kit GNV é fabricado para veículos carburados e com
injeção eletrônica. Um mesclador faz a função de alimentação do gás. Possui
emuladores de bicos injetores e uma sonda lambda que serve para enviar sinais
eletrônicos para o sistema de injeção.
3ª Geração de kit GNV é produzido para injeção eletrônica. Conta com
controle eletrônico da mistura AR/GNV em função da sonda lambda, rotação e carga
do motor; um motor de passo faz o acionamento eletrônico da alimentação.
4ª Geração de kit GNV também é produzido para injeção eletrônica e
trabalha no coletor de admissão com bicos injetores de forma paralela, um redutor
de pressão de dois estágios e possui dispositivo que elimina o retorno de chama.
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5ª Geração de kit GNV foi produzido para injeção eletrônica. Conta com
injeção por bicos de forma sequencial no coletor de admissão, e com redutor de
pressão em dois estágios, dispositivo para eliminar o retorno de chama e possibilita
o melhor desempenho do motor.
De acordo com Machado et al., (2007), os kits da 1ª e 2ª gerações são os
mais utilizados, mas não atendem aos limites de emissão de poluentes. Estas
opções são encontradas no mercado para conversão de veículos para utilização de
GNV.
3.9.5 Potência
A potência pode ser definida como o trabalho realizado em uma unidade de
tempo, ou seja, quanto maior for o trabalho realizado no menor intervalo de tempo,
maior será a potência. Quando se fala em automobilismo, se dois veículos são
iguais, mas com potências diferentes, o mais potente realizará o mesmo trajeto em
menos tempo. Claro que isso não é o único fator, porém é um fator que ajuda a
compreender a importância da potência (CEPRA, 2000).
Equação para definir potência:
(1)
Onde:
P = Potência (W = Watt)
W = Trabalho (J = Joule)
F = Força aplicada (N = Newton)
d = Deslocamento (m = Metros)
t = Tempo (s = Segundos)
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3.9.5.1 Unidades da Potência
Pelo Sistema Internacional (S.I.), define-se potência utilizando a unidade
Watt, representado pelo W. Normalmente é utilizado o kiloWatt, representado por
kW (1 kW = 1000 W). Outra unidade muito utilizada para medir potência é o Cavalo
Vapor (CV), que pode ser relacionada com a unidade Watt, e 1 CV equivale a 735,5
W (CEPRA, 2000).
3.9.5.2 Potência em veículos que utilizam kit GNV
A potência do veículo convertido para GNV está diretamente relacionada com
a eficiência volumétrica do motor. O veículo convertido tem perda de potência com a
utilização GNV, pois não foi projetado para trabalhar com tal combustível. Entretanto
por ser muito semelhante com combustíveis líquidos, o GNV pode ser utilizado como
combustível alternativo.
Segundo Maxwell (1995) apud Barbosa (1997), a potência é afetada
diretamente nos motores bi combustíveis convertidos para uso de gás natural,
podendo ocorrer redução da potência de até 30%; destes, 10% são decorrentes da
baixa densidade do combustível gasoso.
A mistura estequiométrica do álcool é de aproximadamente 8,5 partes de ar
para uma de combustível; a da gasolina, 13,5; e a do GNV, de 17 partes de ar para
cada uma de combustível. Dessa forma, o gás tem maiores dificuldades em relação
aos combustíveis líquidos, pois ele necessita de uma maior taxa de compressão
para atingir parâmetros semelhantes aos dos combustíveis líquidos. Precisa também
de um sistema mais eficiente de ignição para condução da centelha até a combustão
do combustível. Em relação aos líquidos, o GNV é considerado uma mistura pobre,
pois suas moléculas estão mais diluídas no ar admitido para a mistura, o que
compromete a velocidade de propagação da combustão já que sua velocidade de
queima é inferior, podendo chegar a ser setenta vezes menor (OFICINA BRASIL,
2009).
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Para suprir algumas deficiências do combustível, foram criados componentes
que aceleram e melhoram o seu desempenho. Segundo Oficina Brasil (2009),
fabricantes de kits oferecem soluções, como misturadores mais eficientes, que
possibilitam uma maior homogeneidade de entrada de combustível, e módulos
eletrônicos que fazem a variação de avanço do gás e adiantam mais o momento da
centelha.
De acordo com Maxwell (1995) apud Barbosa (1997), superalimentadores e
turboalimentadores podem suprir a perda de eficiência volumétrica dos motores a
gás por alterarem a pressão de admissão da mistura.
Barbosa (1997) ainda salienta outra possibilidade aplicada em veículos
comerciais, que consiste em enriquecer o conteúdo de oxigênio do ar empregado.
Maxwell (1995) apud Barbosa (1997) afirma que, se a injeção de combustível
for feita de forma direta no cilindro do motor, a perda de potência devido à queda de
eficiência volumétrica pode ser eliminada por completo nos motores a gás. Este
método é muito semelhante à 5ª geração de kits GNV, mas, para isso, seria
necessário que o motor fosse preparado somente a trabalhar com GNV.
3.9.6 Torque do motor
O torque do motor pode ser explicado como, o momento em que forças geram
as rotações do motor. Ele aumenta proporcionalmente com a rotação do motor até
seu nível máximo. O cálculo do torque é feito com a força gerada pela expansão dos
gases da câmara que empurram os pistões para baixo, multiplicando essa força pela
distância existente entre a linha do centro do eixo de manivelas e o centro do
diâmetro da biela. O torque do motor normalmente é medido utilizando um
dinamômetro, tanto de bancada quanto de rolo. O torque pode ser caracterizado
como mecânico, eletromagnético ou hidráulico (SILVA e COSTA, 2012).
Em motores de ciclo Otto, o torque de volante é o resultado do processo de
combustão, reduzido pelo atrito dos componentes do motor, pelo torque gasto em
acionamentos de acessórios e pela perda na mudança de carga em função do
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bombeamento. Já o torque de combustão é produzido no tempo de trabalho,
podendo ser determinado pela massa de ar disponível para combustão, massa de
combustível disponível e pelo instante em que a centelha da ignição induz a
combustão da mistura de ar (SILVA, 2006).
3.9.7 Desgaste excessivo de componentes
Segundo Takayama (2008), quando se projeta um produto, todas as suas
características são previstas, e prováveis situações testadas ou simuladas,
entretanto algumas inadequações se tornam evidentes somente quando o produto é
submetido a situações reais de uso. Todo desgaste excessivo de um componente se
dá pelo uso incorreto do equipamento, ou por algum meio externo que possa estar
atuando sobre o componente potencializando o desgaste.
De acordo com Seeling (2000), é preciso que ações sejam tomadas para
conservar e restabelecer características construtivas, regulagens devem ser feitas
para garantir que as características originais do equipamento sejam mantidas,
visando a um nível de desempenho adequado. Para assegurar tais níveis de
desempenho, a correta manutenção é essencial para o bom funcionamento do
veículo convertido para GNV. Devido a diferenças entre os combustíveis gasosos e
líquidos, alguns componentes merecem atenção especial.
O GNV, por ter uma taxa estequiométrica maior do que os combustíveis
líquidos, tem sua ignição por centelha comprometida. De acordo com Oficina Brasil
(2009), o retardo na ignição pode tornar a queima do combustível mais lenta, o que
compromete o funcionamento do motor. Com a queima mais lenta, o processo fica
comprometido, visto que o motor pode estar partindo para um novo ciclo, e o
combustível ainda estar em processo de queima, havendo, portanto, um cruzamento
dos volumes dentro da câmara de combustão. Essa ocorrência pode acarretar o
fenômeno “back fire”, que é uma explosão no coletor de admissão. Conforme Oficina
Brasil (2009), os itens que mais influenciam no “back fire” são as velas e cabos de
velas. Empresas especializadas estão fabricando esses componentes de forma
específica, a fim de prolongar sua necessidade de reposição.
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Barbosa (1997) explica que o gás natural tem sua velocidade de chama
laminar menor que os outros hidrocarbonetos, o que prejudica o processo de
combustão, mas pode ser corrigido com o avanço do ponto da ignição
proporcionando operações com maior eficiência.
O GNV proporciona uma queima mais limpa, gerando menos resíduos na
queima, que contaminam o sistema de lubrificação do motor. De acordo com
Machado et. al. (2007), o óleo lubrificante não sofre contaminação por resíduos de
fuligem, e os períodos de troca de óleo podem ser aumentados com base de
acompanhamento laboratorial. Cita também que o GNV possui poder antidetonante,
possibilitando a obtenção de maiores rendimentos sem detonação na câmara de
combustão.
Da mesma forma, Barbosa (1997) destaca que o poder antidetonante do gás
natural possibilita o uso de maiores taxas de compressão para se alcançar um
melhor rendimento do motor, e a queima do gás natural reduz a formação de
resíduos de carbono, prolongando a vida útil.
3.10 Relevância do trabalho
A importância deste trabalho reside no fato de que se aplica em algumas
questões importantes atualmente, como a reutilização de rejeitos, alternativas para a
matriz energética e inovações tecnológicas. Com isso, é possível entender a
relevância de um trabalho que seja inovador e abra portas para novos trabalhos que
visam aprimorar o anterior.
Atualmente o principal combustível utilizado em veículos é a gasolina.
Contudo, devido à sua fonte finita, uma ideia que vem ganhando força é o
biometano, combustível que se enquadra juntos com os combustíveis renováveis.
Sua característica renovável faz com que seja uma alternativa à utilização de
combustíveis fósseis, se encaixe nessa nova visão de meio ambiente, onde o rejeito
que no passado apenas seria descartado, atualmente pode se tornar uma alternativa
de combustível.
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Por ser um combustível novo, ou seja, não estar disponível em postos de
abastecimento de combustível ou não haver um número significativo de trabalhos
científicos que abordem o assunto, o biometano quando comparado com a gasolina,
o etanol e o GNV, reforça a importância deste trabalho, pois os testes e os
parâmetros aqui apresentados foram inovadores. Esta inovação permite que futuros
trabalhos possam utilizá-lo como base ou como referência, podendo, assim, além de
melhorar seus testes, complementar suas avaliações e os dados obtidos.
Além disso, o presente trabalho apresenta um número significativo de dados
obtidos através dos testes realizados esses dados, quando comparados os quatro
combustíveis analisados, se tornam dados de base e também podem ser utilizados
como parâmetros quando se busca uma alternativa ou uma opção de combustível
veicular.
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4 METODOLOGIA
Para a determinação de emissões de gases, foram realizados testes no
laboratório da Univates com o equipamento, o analisador de gases Discovery 4G
(ALFATEST, 2011), que quantifica a quantidade de gases que o veículo gera na
dissipação de calor proveniente da queima do combustível utilizado.
Já para a determinação do desempenho do motor do veículo utilizando cada
um dos combustíveis analisados, foi necessário realizar testes particulares em uma
mecânica localizada na cidade de Lajeado – RS, uma vez que a universidade em
que o autor está concluindo sua graduação, não possui equipamentos necessários
para a realização desses testes. Nesses testes foi utilizado um dinamômetro de
chassi, da marca Hardwarecar, modelo 1200, que permite simulação em condições
semelhantes às reais, assim determinando o desempenho do motor com os quatro
combustíveis analisados.
4.1 Veículos utilizados no teste
Para a realização dos testes necessários, foram utilizados dois veículos: um
contendo o kit gás instalado, enquanto o outro foi utilizado somente para o teste de
emissões utilizando o etanol como combustível. A introdução do segundo veículo foi
necessária porque o automóvel que contém o kit gás instalado, quando testadas as
emissões utilizando o etanol, gera valores totalmente fora dos padrões. Esses
resultados podem ser explicados porque o veículo utiliza raríssimas vezes o etanol
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como combustível. Assim, para testar os quatro combustíveis, foram escolhidos um
Volkswagen Gol 1.6 Mi Power Total Flex 8v 4 portas, ano 2009, e um Volkswagen
Crossfox 1.6 Mi Power Total Flex 8v 4 portas, ano 2009(FIGURA 7).
Figura 7 – Veículos utilizados nos testes
Fonte: Elaborado pelo autor.
As especificações do veículo utilizado no teste (TABELA 7) foram
importantes, pois foi possível fazer a comparação com os valores obtidos nos testes
realizados.
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Tabela 7 – Especificações dos Veículos (GOL/CROSSFOX).
Especificações Gol Crossfox
Fabricante: Volkswagen Volkswagen
Número de Cilindros: Quatro (4) Quatro (4)
Cilindrada: 1.598 m³ 1.598 cm³
Potência máxima com Gasolina em CV: 101 101
Potência máxima com Etanol em CV: 104 104
Torque máximo com Gasolina em kg/Nm: 15,4 14,3
Torque máximo com Etanol em kg/Nm: 15,6 15,6
Fonte: Volkswagen do Brasil, 2008.
4.2 Combustíveis utilizados no teste
Os testes foram realizados utilizando quatro diferentes combustíveis:
biometano, o GNV, a gasolina e o etanol.
4.3 Metodologia para verificar emissões
Para as análises de emissões utilizando os quatro diferentes combustíveis, foi
utilizado um analisador de gases, aprovado pelo INMETRO, possibilitando uma
confiabilidade aos dados obtidos.
Com o objetivo de ter um comparativo das emissões de gases gerados por
veículos movidos por gasolina, etanol, GNV e biometano, foram realizados testes no
laboratório da Univates usando o analisador de gases Discovery G4 (FIGURA 8),
equipamento homologado pelo INMETRO e também utilizado na Inspeção Veicular
Ambiental (NETO, 2009).
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Figura 8 – Analisador de gases Discovery G4
Fonte: Elaborado pelo autor.
As faixas de leitura suportadas pelo analisador de gases Discovery G4 são as
seguintes:
a) HC: 0 até 2000 ppm vol (Hexano).
b) HC: 0 até 4000 ppm vol (Propano).
c) CO: 0 até 15% vol
d) CO₂: 0 até 25% vol
e) O₂: 0 até 25% vol
O analisador Discovery G4 foi conectado a um microcomputador, e se utilizou
o software Discovery G4 (FIGURA 9), que auxilia na realização da leitura de quatro
gases (ALFATEST, 2011):
a) HC: Hidrocarboneto, composto amplamente por hidrogênio e carbono,
representa o combustível que não é queimado pelo motor.
b) O₂: Oxigênio, por não se tratar de um gás tóxico, a medição de
oxigênio se faz presente somente para indicar a qualidade da mistura.
c) CO: Monóxido de Carbono, gás formado pela queima incompleta do
carbono presente no combustível, é um gás perigoso à saúde humana e indica se
ocorre ou não uma mistura rica.
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d) CO₂: Dióxido de Carbono indica a eficiência do motor. Trata-se de um
dos gases causadores do efeito estufa, mas, em termos de eficiência, quanto maior
sua presença, melhor o desempenho do motor.
Figura 9 – Software do analisador de gases Discovery G4
Fonte: Elaborado pelo autor.
Para a realização da medição, primeiramente foi colocado um sensor de
temperatura no compartimento onde se localiza o óleo do motor. Esse procedimento
foi necessário para a medição da temperatura do óleo. Posteriormente, se colocou
uma pinça indutiva no cabo de vela do motor (FIGURA 10), possibilitando a medição
das rotações do motor.
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Figura 10 – Sensor de temperatura e pinça indutiva
Fonte: Elaborado pelo autor.
Com os equipamentos conectados no motor, este foi ligado, para que o
software do analisador de gases fizesse as leituras preliminares, como estabilização
do motor e a medição da temperatura. Seguindo os passos dados pelo software, foi
necessário fazer verificações da sonda coletora de gases do escapamento (FIGURA
11), como verificar vazamentos e a limpeza interna (VILANOVA, 2009).
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Figura 11 – Sonda coletora de gases do escapamento
Fonte: Elaborado pelo autor.
Feitos os procedimentos na sonda coletora de gases do escapamento, foi
necessário acelerar o veículo, para a descontaminação do escapamento do veículo.
Todos esses procedimentos foram anteriores ao início da coleta dos dados de
emissões do veículo. O software indicou os procedimentos seguintes: colocar a
sonda coletora de gases no escapamento do veículo (FIGURA 12) e aguardar por
aproximadamente um minuto, para que o software realizasse as leituras de
emissões de gases com o veículo em marcha lenta. Posteriormente o software
indicou a necessidade de acelerar o veículo até 2500 rpm e, assim, realizou as
leituras com dois parâmetros diferentes, em marcha lenta e a 2500 rpm. O
analisador de gases Discovery G4 e outros analisadores seguem o padrão brasileiro
de análises de gases, ou seja, na realização do teste, deve-se deixar o veículo em
marcha lenta e a 2500 rpm para simular uma condição do veículo em movimento
(MELO, 2011).
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Figura 12 – Sonda coletora de gases no escapamento do veículo
Fonte: Elaborado pelo autor.
O analisador de gases, com os dados obtidos nos procedimentos acima
citados, gera resultados. Além dos resultados medidos, o software informará os
valores de HC e CO corrigidos e o fator de diluição. Com estes valores, foi possível
avaliar se o veículo está ou não dentro dos parâmetros de emissões conforme
resolução CONAMA 418/2009 (TABELA 8 e 9) (VILANOVA, 2009). Por se tratar de
um combustível novo, o biometano ainda se encontra em fase de regulamentação
na ANP; assim, foram utilizados os parâmetros do GNV nas tabelas abaixo. É
importante ressaltar, que os testes de emissões seguem a resolução CONAMA
418/2009 e a Instrução Normativa IBAMA n. 06/2010.
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Tabela 8 - Limites máximos de emissão (%) de Monóxido de Carbono (CO)
corrigidos.
Ano de Fabricação Gasolina Álcool Flex GNV
Todos até 1979 6,0 6,0 - 6,0
1980-1988 5,0 5,0 - 5,0
1989 4,0 4,0 - 4,0
1990-1991 3,5 3,5 - 3,5
1992-1996 3,0 3,0 - 3,0
1997-2002 1,0 1,0 - 1,0
2003-2005 0,5 0,5 0,5 1,0
2006 em diante 0,3 0,5 0,3 1,0
Fonte: Resolução CONAMA 418/2009.
Tabela 9 - Limites máximos de emissão (ppm) de Hidrocarbonetos (HC)
corrigidos.
Ano de Fabricação Gasolina Álcool Flex GNV
Todos até 1979 700 1100 - 700
1980-1988 700 1100 - 700
1989 700 1100 - 700
1990-1991 700 1100 - 700
1992-1996 700 700 - 700
1997-2002 700 700 - 700
2003-2005 200 250 200 500
2006 em diante 100 250 100 500
Fonte: Resolução CONAMA 418/2009.
O fator de diluição foi necessário, pois, por haver o gás oxigênio no ar
atmosférico em alguns casos, o escapamento do veículo não está bem vedado,
assim, este fator de diluição é importante para corrigir os valores obtidos (MELO,
2011):
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(2)
Com esta equação acima, é possível então determinar os valores de HC e CO
corrigidos, levando em consideração os dados obtidos pela leitura do software do
analisador de gases:
(3)
(4)
4.4 Metodologia para determinação do desempenho do motor
Para determinação da potência do motor e potência de roda do automóvel
utilizando diferentes combustíveis, foi utilizado um dinamômetro de chassi da marca
Hardwarecar, modelo Dinamômetro 1200 (FIGURA 13), além de um software de
mesma marca que gera resultado de potência do motor, potência de roda, torque do
motor, a velocidade máxima alcançada no teste, o tempo do teste e a distância
percorrida, gerada por cada combustível.
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Figura 13 – Dinamômetro de chassi
Fonte: Elaborado pelo autor.
As determinações acima citadas, geradas pelo veículo utilizando os quatro
diferentes combustíveis, foram feitas da seguinte forma: o veículo foi colocado sobre
o dinamômetro de chassi (FIGURA 14), com as rodas dianteiras sobre os rolos do
dinamômetro.
Figura 14 – Veículo sobre o dinamômetro
Fonte: Elaborado pelo autor.
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Com o veículo sobre o dinamômetro, foi necessário instalar um conta giro da
marca Auto Meter – Sport Comp II (FIGURA 15), pois o veículo não conta com
medidor de giros do motor, além de sensor para medição da pressão negativa ou o
vácuo no motor, e o sensor lambda, que mede a quantidade de oxigênio na
descarga do veículo. Após a instalação do conta giro no veículo, foi preciso calibrar
as rotações do motor do veículo com as rotações do dinamômetro; desse modo,
ambos tiveram a mesma rotação de 3.000 rpm usada no software utilizado no teste.
Figura 15 – Veículo com o conta giro
Fonte: Elaborado pelo autor.
Após a calibragem do software (FIGURA 16) com a rotação do veículo, ele teve
seus pneus calibrados a 28 libras, e foi preso à estrutura do dinamômetro por
motivos de segurança. No software, determinou-se que teria seu início quando o
motor do veículo alcançasse 2.500 rpm. Todos os testes foram realizados com o
veículo em terceira marcha e utilizando o mesmo condutor.
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Figura 16 – Software para determinação de potência
Fonte: Elaborado pelo autor.
É importante ressaltar que houve variação nos resultados obtidos nos testes
com o conjunto mecânico do veículo frio, ou seja, quando o veículo permaneceu
estático sobre o dinamômetro por um período de aproximadamente 30 minutos. O
conjunto mecânico antes mencionado se refere ao motor do veículo, pneu, roda,
câmbio, escapamento, enfim, praticamente todo o veículo Em função disso, foram
realizados testes com o conjunto mecânico frio e quente, com os quatro
combustíveis, para uma melhor comparação dos combustíveis.
Feitos todos os ajustes, o automóvel foi ligado, acelerou-se até a terceira
marcha e o teste iniciou quando o veículo atingiu 2.500 rpm e foi até o ponto de
corte dos giros do motor. Esse ponto variou entre 6.000 rpm e 6.100 rpm. Após isso,
o software gerou os resultados dos parâmetros anteriormente mencionados.
A potência de um motor pode ser definida como a energia que será gerada por
unidade de tempo, ou seja, energia dividida pelo tempo. Geralmente usa-se a
unidade Watt, mas, por se tratar de um veículo, a unidade utilizada é os cavalos
vapor (CV). Dessa forma, obtém-se um melhor entendimento de como é
determinada a potência do veículo.
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4.5 Avaliações
Por fim, após realizar todos os testes propostos, foi feita uma avaliação
comparativa quanto aos resultados obtidos nos testes. Essa avaliação foi feita
atendendo à questão ambiental e econômica, pois, além de buscar uma alternativa
que reduza as emissões atmosféricas, a proposta do trabalho também contempla a
parte econômica. Nesse sentido, o desempenho do veículo é importante, pois a
pouca potência/torque gerada pode não ser vantajosa quando comparados os
quatro diferentes combustíveis, uma vez que uma baixa potência/torque consome
mais combustível.
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5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Durante a realização dos testes, tanto para determinação de potência quanto
para a determinação das emissões, a metodologia utilizada foi similar para que os
resultados obtidos não sofressem alterações. Entretanto, por motivos mecânicos, foi
necessário utilizar um automóvel diferente nos testes de emissão utilizando o etanol
como combustível. A fim de que o trabalho não perdesse sua confiabilidade,
resolveu-se utilizar um veículo com um motor e ano de fabricação idêntico ao do
veículo utilizado nos demais testes.
Todos os testes foram realizados no período de duas semanas, no início do
mês de outubro. Por se tratar de quatro diferentes combustíveis a serem avaliados,
os testes foram divididos de forma que, num primeiro momento, foram analisados
dois combustíveis, um líquido e o outro gasoso, e, posteriormente, os outros dois
combustíveis, novamente um líquido e outro gasoso.
5.1 Resultados de desempenho de cada combustível analisado
Os resultados obtidos através dos testes realizados utilizando o dinamômetro
de chassi, não foram inesperados quanto ao desempenho dos combustíveis
utilizados comumente nos postos de abastecimento, que é o caso do etanol,
gasolina e o GNV. Entretanto, o etanol obteve os melhores resultados em todos os
parâmetros analisados. Mas o inesperado ficou por conta do biometano, que obteve,
em alguns parâmetros, resultados melhores que o GNV. Esse resultado positivo
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mostrou a importância de se buscar alternativas aos combustíveis comumente
utilizados, obtendo não só uma alternativa ao abastecimento dos veículos, mas
também um combustível de qualidade, em alguns parâmetros superior aos pré-
existentes.
Além da potência gerada pelo motor do veículo utilizando diferentes
combustíveis, foi possível determinar, utilizando um software de mesma marca do
dinamômetro, a potência gerada na roda do veículo, o seu torque, além do tempo e
velocidade máxima atingida pelo veículo durante as avaliações (FIGURA 17).
Figura 17 – Software determinando os resultados do desempenho do motor
Fonte: Elaborado pelo autor.
Os testes foram realizados de forma que todos os combustíveis avaliados
tivessem o mesmo número de testes e posteriormente fosse utilizado o mesmo
número de resultados para que se obtivesse um valor médio de cada resultado, ou
seja, foram utilizados quatro resultados de cada combustível, descartando os
melhores e os piores resultados, o que gerou uma média de cada combustível.
5.1.1 Resultados de potência do motor
A potência gerada no motor com cada combustível (FIGURA 18) mostrou um
excelente desempenho do etanol, pois, diferentemente dos outros combustíveis
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testados, conseguiu manter uma similaridade nos resultados de potência de motor,
mesmo com o aquecimento do conjunto mecânico do veículo. Esse aquecimento
ocorreu por causa da sequência de testes realizados. Por isso optou-se por deixar o
veículo resfriar por certo tempo, aproximadamente trinta minutos, e realizar
novamente os testes, buscando melhores resultados.
Com o aquecimento do conjunto mecânico, a gasolina, o GNV e o biometano
tiveram em seus resultados valores inferiores quando comparados aos primeiros
testes realizados. Foi possível detectar essa diferença quando comparados os
resultados aos do etanol, que, mesmo com o aquecimento do conjunto mecânico,
obteve resultados praticamente iguais durante todos os testes.
Figura 18 – Resultados de potência média no motor do veículo (CV)
Fonte: Elaborado pelo autor.
Quando comparados os resultados de potência gerada no motor, o
biometano, teve um desempenho muito similar ao do GNV, o que surpreendeu
positivamente sua avaliação. É importante ressaltar que os resultados obtidos
utilizando o etanol e a gasolina ficaram dentro dos padrões encontrados no manual
do veículo, fato importante, pois mostrou uma coerência nos resultados obtidos.
O desempenho superior do etanol, quando comparado aos outros
combustíveis testados, explica-se devido à sua alta octanagem, ou seja, a
capacidade de queimar misturas ricas, além do seu calor latente de vaporização
79,95
92,67
81,25
106,50
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
Potência Média do Motor (CV)
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superior, o que possibilita uma maior geração de potência, explicando, assim, o
porquê do desempenho superior do etanol nos testes (OWEN e COLEY, 1995).
Para os resultados do GNV e do biometano, foram buscadas referências de
testes que utilizaram o GNV como combustível. Essa falta de referências quanto ao
biometano se explica por ser um combustível inovador e de desenvolvimento
recente. Assim, as referências do GNV foram a base para o biometano.
Quanto aos resultados do GNV e biometano, o seu baixo desempenho nos
resultados pode ser explicado devido à baixa velocidade de sua queima, falhas na
sua combustão, menor eficiência volumétrica em relação aos combustíveis líquidos
e combustão incompleta quando o combustível apresenta uma mistura pobre
(KALAM e MASJUKI, 2011).
5.1.2 Resultados de potência na roda
Os resultados da potência gerada na roda do veículo (FIGURA 19)
mostraram-se, na proporção de porcentagens dos resultados, idênticos aos
resultados da potência do motor. Esse resultado é importante não só para um
comparativo entre os combustíveis, mas também para a confiabilidade do teste, que
se manteve honesto nos resultados, quando foram comparados os resultados de
potência do motor e da roda.
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Figura 19 – Resultados de potência média na roda do veículo (CV)
Fonte: Elaborado pelo autor.
Os parâmetros de potência e torque testados com os diferentes
combustíveis, os quais tiveram o etanol obtendo os melhores resultados, podem ser
explicados como mencionado anteriormente, devido à sua octanagem elevada
quando comparada aos outros combustíveis testados, e também ao índice
antidetonante do etanol superior à gasolina, ao GNV e ao biometano. Este índice faz
com que o motor possa variar a taxa de compressão, tempo de avanço de ignição,
entre outros, e o motor tem ganhos na sua pressão interna, resultam em maiores
valores de torque e pressão (CARVALHO, 2011).
5.1.3 Resultados de torque do motor
Em outro parâmetro analisado durante o teste, o torque do motor do veículo
(FIGURA 20) novamente revelou o etanol com o melhor desempenho, além de
mostrar também o bom desempenho do biometano, que teve um resultado superior
ao do GNV. Esse resultado foi realmente visível durante os testes, pois, quando o
automóvel utilizou o GNV, houve muita dificuldade na aceleração, diferentemente do
biometano, que teve uma aceleração compatível com os resultados.
Os resultados obtidos pelo etanol nos testes de torque do motor podem ser
explicados porque a taxa de queima do etanol é mais rápida quando comparada aos
60,42
71,95
62,67
88,77
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
Potência Média na Roda (CV)
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outros combustíveis (CARVALHO, 2011). Uma base para isso foram os dados
obtidos por Sheghua et al. (2007), que determinou que o torque do motor do veículo
diminuiu conforme a adição de gasolina na mistura de etanol.
Figura 20 – Resultados de torque do veículo (kgf/m)
Fonte: Elaborado pelo autor.
5.1.4 Resultados de velocidade do veículo
Os resultados anteriores são fundamentais para um comparativo dos quatro
combustíveis testados. Mas, além desses dados, foi possível determinar também a
velocidade média máxima (FIGURA 21) exercida pelo veículo durante os testes.
Essa velocidade foi uma média da velocidade que o veículo obteve durante o tempo
em que foi realizado o teste.
Nos resultados de velocidade média do veículo durante o teste, novamente o
etanol teve o melhor resultado dos quatro combustíveis. Esses resultados servem
como mais um dado obtido durante os testes, assim, utilizado apenas como
comparação entre os combustíveis.
12,74
15,20
11,78
16,67
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
Torque Médio do Motor (kgf/m)
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Figura 21 – Resultados de velocidade máxima média (km/h)
Fonte: Elaborado pelo autor.
5.1.5 Resultados do tempo do teste
Além disso, foi possível determinar o tempo necessário (FIGURA 22) pelo
veículo para realizar o teste. Esse foi o tempo necessário em que o veículo, em
terceira marcha, atingiu uma média de 6.000 rpm e finalizou o teste. Ele tem a sua
importância como parâmetro, visto que mostra novamente o desempenho superior
do etanol quando comparado aos outros combustíveis, e também o desempenho
superior do biometano quando comparado ao GNV. Isso corrobora novamente o que
foi constatado na prática: o biometano se mostrou mais consistente durante os
testes, sem que o motor necessitasse de mais tempo para realizar o teste.
118,55 118,42
117,90
121,02
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
Velocidade Máxima Média do Teste (km/h)
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Figura 22 – Resultados de tempo médio do teste (s)
Fonte: Elaborado pelo autor.
Esse parâmetro analisado foi relevante para constatar a diferença entre os
combustíveis líquidos, gasolina e etanol, e os gasosos, o GNV e o biometano. A
diferença anteriormente explicada ficou evidenciada quanto ao tempo necessário
pelo veículo para realizar o teste. Esse tempo foi a combinação de todos os
parâmetros anteriormente analisados, ou seja, o torque e a potência foram
fundamentais para o tempo do teste, e o melhor desempenho de potência e torque
resultou no menor tempo para realizar o teste.
Quanto aos resultados obtidos nos testes de desempenho do veículo, a
potência no motor, potência na roda e torque do motor, os resultados foram
coerentes, uma vez que, conforme Carvalho (2011) – que testou diferentes tipos de
combustíveis, entre eles o etanol, a gasolina e o GNV, utilizando um dinamômetro
de bancada – o etanol obteve os melhores resultados nos testes de potência e
torque. A gasolina obteve resultado inferior ao do etanol, enquanto o GNV teve o
pior resultado quando comparados os três combustíveis testados.
5.2 Resultados das emissões geradas pelos combustíveis analisados
Para a determinação das emissões geradas pelos quatro combustíveis
analisados, foi utilizado um analisador de gases, aprovado pelo INMETRO, no qual
16,97
12,90
17,70
11,92
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
Tempo Médio do Teste (s)
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foram realizados testes em duas fases: com o motor do veículo em marcha lenta e
com o motor do veículo a 2.500 rpm. A realização dos testes em duas fases foi
fundamental pois se obteve um valor similar ao que se encontra no dia a dia da
utilização do veículo, visto que, no trânsito, há uma variação na utilização do veículo,
parado ou em movimento.
Os parâmetros analisados (FIGURA 23) durante os testes foram de
Hidrocarbonetos (HC), Monóxido de Carbono (CO), Dióxido de Carbono (CO₂) e
Oxigênio (O₂). Assim, foi possível determinar o combustível que obteve o melhor
desempenho dentre os analisados. É importante ressaltar que os resultados obtidos
após a realização dos testes se mostraram muito coerentes para os quatro
combustíveis, ou seja, os resultados para os combustíveis líquidos, gasolina e
etanol, tiveram seus valores semelhantes, na maioria dos testes. Essa similaridade
ocorreu também para os resultados dos combustíveis gasosos, o biometano e o
GNV. É importante ressaltar que, em todos os testes realizados com o analisador de
emissões, os combustíveis foram aprovados, ou seja, estão dentro dos padrões
permitidos pela Resolução CONAMA n. 418 de 2009.
Figura 23 – Software determinando resultados de emissões
Fonte: Elaborado pelo autor.
Para as emissões lançadas pelo veículo, é importante avaliar os resultados
obtidos com o processo de combustão completa ou não. O processo de combustão
completa é definido quando todo o combustível encontra a quantidade
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estequiométrica de ar necessária para sua queima, ou seja, a quantidade exata de
reagentes necessária para se obter um produto. Quando esta quantidade não é
estequiométrica, ocorre a combustão incompleta, resultando em emissões de
poluentes (LOUREIRO, 2005).
5.2.1 Resultados de Hidrocarbonetos (HC)
Os resultados obtidos no teste de emissões de hidrocarbonetos (FIGURA 24)
demonstraram o etanol com o melhor resultado entre os combustíveis analisados.
Seu resultado foi similar ao obtido pela gasolina. Já os resultados obtidos pelos
combustíveis gasosos também foram similares. Essa similaridade é importante para
o combustível biometano, pois suas características são praticamente as mesmas do
GNV, e os testes realizados ajudam a comprovar estes resultados.
Figura 24 – Resultados de emissões de Hidrocarbonetos (HC)
Fonte: Elaborado pelo autor.
A figura acima combina os dois testes realizados, com o motor a 2.500 rpm e
em marcha lenta. É relevante observar os valores obtidos com biometano e com
GNV. Estes valores, Loureiro (2005), deveriam ser menores se comparados aos da
gasolina, pois teoricamente deveria ocorrer uma queima limpa, uma vez que estes
combustíveis são constituídos de moléculas pequenas e leves, proporcionando uma
diminuição de hidrocarbonetos.
66
11
62
7
33
9
44
4
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
HC(ppm) - 2500 rpm HC(ppm) - marcha lenta
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Ainda sobre os resultados das emissões de hidrocarbonetos, segundo Melo e
Silva (2011), o GNV e o biometano deveriam apresentar índices menores nas
emissões quando comparado as emissões da gasolina e etanol, isso se explica pelo
fato dos combustíveis gasosos oxidarem de maneira mais eficaz os hidrocarbonetos
presentes nos gases, resultando em uma queima mais limpa e menos índices de
hidrocarbonetos.
A emissão de hidrocarbonetos pode ser explicada por uma combustão não
completa do combustível, o que pode ser consequência de algum problema
mecânico ou na instalação do kit gás do automóvel Gol testado. Essa queima não
completa é também uma característica dos hidrocarbonetos, assim, o resultado
elevado nos ensaios de emissões dos combustíveis gasosos explicando os
resultados elevados, e os diferenciando dos resultados de outros autores
anteriormente mencionados.
5.2.2 Resultados de Monóxido de Carbono (CO)
Para os resultados de emissões de monóxido de carbono (FIGURA 25), o
biometano, o GNV e o etanol revelaram excelentes resultados, pois tiveram valores
praticamente nulos, enquanto a gasolina teve um resultado muito superior se
comparado aos demais combustíveis, uma diferença em termos de porcentagem na
casa dos milhares.
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Figura 25 – Resultados de emissões de Monóxido de Carbono (CO)
Fonte: Elaborado pelo autor.
A emissão de monóxido de carbono ocorre por causa da queima incompleta
do combustível, ou da combustão incompleta. Estes resultados são muito
significativos do ponto de vista ambiental, pois, dos quatro combustíveis avaliados,
os dois renováveis estão entre os três que obtiveram os melhores resultados.
Segundo Manzoli (2009), o etanol reduz em cerca de um terço a emissão de CO,
comparado com a emissão da gasolina.
5.2.3 Resultados de Dióxido de Carbono (CO₂)
Talvez fosse o resultado dos testes de emissão, o do dióxido de carbono
(FIGURA 26), o mais aguardado dentre os ensaios realizados, já que este é o gás
de feito estufa mais relevante.
0,01
0,13
0,020,01
0,02
0,08
0,01 0,01
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
CO(%) - 2500 rpm CO(%) - marcha lenta
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Figura 26 – Resultados de emissões de Dióxido de Carbono (CO₂)
Fonte: Elaborado pelo autor.
Quanto aos resultados obtidos, nota-se uma diferença considerável na
redução de dióxido de carbono emitido entre os combustíveis gasosos e os líquidos,
principalmente entre a gasolina e os demais combustíveis. A gasolina teve
resultados similares tanto com o motor a 2.500 rpm quanto em marcha lenta,
diferentemente do etanol, que teve um resultado idêntico ao dos combustíveis
gasosos com o motor a 2.500 rpm; entretanto seu resultado com o motor em marcha
lenta foi superior ao dos combustíveis gasosos.
A redução na emissão de CO₂ dos combustíveis gasosos pode ser explicada
pois o biometano e o GNV apresentam uma relação de hidrogênio por carbono
maior que a gasolina. Isso representa, durante a combustão do combustível, um
aumento na emissão de vapor d’água em vez de CO₂ (MELO e SILVA, 2011).
5.2.4 Resultados de Oxigênio(O₂)
O último parâmetro testado foi o oxigênio lançado (FIGURA 27) na atmosfera
pelos quatro combustíveis. Estes resultados não têm grande importância na parte
ambiental, pois a emissão é somente de oxigênio, o que não traz nenhum prejuízo
ao meio.
12,0
15,3
12,1 12,012,1
15,3
12,0
15,3
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
CO₂(%) - 2500 rpm CO₂(%) - marcha lenta
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Figura 27 – Resultados de emissões de Oxigênio (O₂)
Fonte: Elaborado pelo autor.
Para estes resultados, todos os combustíveis tiveram resultados similares.
Somente o etanol, quando o motor estava a 2.500 rpm, apresentou resultados muito
elevados quando comparado com o próprio etanol com o motor em marcha lenta.
Este resultado pode ser efeito de algum problema mecânico do motor, que está
provavelmente consumindo mais combustível do que o ideal, pois, segundo
Carvalho (2011), misturas de ar e combustível consideradas não ideais são oriundas
de altos percentuais de oxigênio emitidos pelo veículo.
5.3 Resultados de desempenho de cada combustível analisado
Após realizar todos os testes referidos na metodologia e tabelá-los, foi
possível avaliar o desempenho dos quatro combustíveis testados separadamente,
facilitando uma melhor compreensão dos resultados.
5.3.1 Etanol
O etanol, ao final dos testes, teve um resultado muito superior aos demais
combustíveis quando avaliado o desempenho do motor do veículo; em todos os
0,330,17
0,35
4,59
0,28 0,19 0,31 0,24
BIOMETANO GASOLINA GNV ETANOL
O₂(%) - 2500 rpm O₂(%) - marcha lenta
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parâmetros avaliados, o etanol obteve o melhor resultado. Esses resultados já eram
esperados, tanto em função da bibliografia consultada quanto de conversas
informais com mecânicos, que sempre colocaram o etanol como o melhor
combustível ao se buscar um melhor desempenho de motor.
Na questão ambiental, este combustível obteve resultados satisfatórios nos
testes só que avaliaram as emissões do veículo. Esses resultados positivos
comprovam que o etanol é uma excelente opção de combustível, por ser renovável e
obter resultados positivos na maior parte dos testes. Uma questão frequentemente
mencionada quando se avalia a utilização do etanol é o seu custo: em certas regiões
do Brasil, como o nosso Estado, seu preço se torna inviável quando comparado ao
dos outros combustíveis disponíveis no mercado.
5.3.2 Gasolina
A gasolina obteve resultados de desempenho do motor dentro do esperado
para este combustível. Sua avaliação foi positiva e teve somente resultados
inferiores ao etanol. Já para os resultados de emissões, a gasolina obteve o pior
resultado entre os combustíveis testados. Esse desempenho preocupa, pois, além
de a gasolina ser um derivado de petróleo que tem sua reserva limitada, é o
combustível mais utilizado entre os avaliados, o que demonstra a grande quantidade
de emissões poluentes na atmosfera.
5.3.3 GNV
Na avaliação do GNV, nos testes de desempenho do motor, ele teve seus
resultados inferiores aos resultados obtidos pelos combustíveis líquidos. Nesses
mesmos testes, foi possível observar muita dificuldade do veículo realizar seus
testes, o que pode ser explicado pela instalação do kit ou até mesmo sua
manutenção.
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Já para os resultados de emissões, o GNV, juntamente com o biometano,
obteve os melhores resultados. A sua combustão mais limpa se comprovou nos
resultados, que permitem constatar a importância do GNV como fonte alternativa de
combustível veicular, pois conta com bons resultados de emissões e resultados
satisfatórios de desempenho de motor, além de um custo mais baixo quando
comparado aos combustíveis líquidos testados.
5.3.4 Biometano
O último combustível avaliado foi o biometano, o que teve os resultados mais
significantes, pois até então não existiam muitas referências quanto ao seu
desempenho no motor de um veículo e de suas emissões.
Os resultados de desempenho de motor obtidos foram muito similares e, em
alguns, casos até melhores que os resultados do GNV. O biometano e o GNV foram
comparados, pois ambos são combustíveis gasosos e têm em suas composições
praticamente as mesmas características. Assim, quando comparados os resultados
de desempenho de motor, é possível confirmar essa constatação, que é
fundamental para um maior investimento neste combustível.
Para os resultados das emissões lançadas pelo veículo utilizando o
biometano como combustível, eles foram, juntamente com o GNV, os melhores
obtidos quando comparados os quatro combustíveis testados. Novamente estes
resultados são extremamente importantes para um maior desenvolvimento do
biometano quando se há resultados praticamente idênticos aos de um combustível
muito utilizado e já comercializado, como é o caso do GNV, esses resultados
indicam que o biometano pode se tornar mais do que uma alternativa aos
combustíveis fósseis: pode se tornar uma realidade como um combustível renovável,
com características suficientes para ser utilizado no dia a dia de um veículo
automotor.
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5.4 Comparativo do biometano com os demais combustíveis testados
O biometano, juntamente com o etanol, foi o combustível renovável utilizado
nos testes. Foi interessante esta comparação com os combustíveis não renováveis,
o caso da gasolina e GNV, pois os resultados obtidos permitem as seguintes
constatações: o biometano e o GNV obtiveram resultados similares tanto nos testes
de desempenho de motor quanto nos de emissões (FIGURA 28), o que demonstra
que, além de o biometano ser um combustível renovável, ele teve o mesmo
desempenho do GNV. Portanto em uma hipótese de o biometano entrar no mercado
de combustíveis, ele poderá competir com qualquer combustível já existente no
mercado.
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Figura 28 – Comparativo dos resultados das emissões do biometano com os
demais combustíveis
Fonte: Elaborado pelo autor.
Na figura acima é possível observar as porcentagens de aumento ou
diminuição nas emissões veiculares emitidas pelo biometano quando comparadas
as emissões dos demais combustíveis. Fica claro na figura a similaridade dos
resultados do biometano e GNV, além disso, é possível observar a redução das
emissões nos parâmetros de CO e CO2. É importante ressaltar que, o analisador de
gases emite seus resultados com duas casa decimais, isso explica muitos resultados
nos quais houve uma diferença de 100% entre os combustíveis.
50
0,0
0
26
6,6
7
-12
00
,00
-30
0,0
0
-27
,50
-26
,45
94
,12
47
,37
6,4
5
-33
,33
-10
0,0
0
10
0,0
0
-0,8
3
0,8
3
-6,0
6
-10
,71
84
2,8
6
72
5,0
0
0,0
0 10
0,0
0
0,0
0
-26
,45
-12
90
,90
16
,67
-1500,00
-1000,00
-500,00
0,00
500,00
1000,00
HC
-2
50
0 r
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(%
)
HC
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a le
nta
(%
)
CO
-2
50
0 r
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(%
)
CO
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(%
)
CO
₂ -
25
00
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GASOLINA
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Para o etanol, é possível identificar os mesmos parâmetros utilizados para o
biometano; porém, levando em conta que o etanol não obteve resultados similares
aos da gasolina, mas sim resultados superiores, mostra que, além de renovável, o
etanol é superior à gasolina em todos os parâmetros testados.
Portanto, o biometano, juntamente com o etanol, obteve os melhores
resultados entre os quatro combustíveis testados. Para definir o melhor combustível,
é necessário não só avaliar as questões acima mencionadas, mas também outras
questões importantes, como preço de produção, preço final, transporte, pontos de
abastecimento, produção, consumo de combustível, entre outros fatores.
Entre os fatores de avaliação acima mencionados, não se pode definir a
melhor opção, pois o biometano ainda não apresenta dados suficientes para ser
comparado com o etanol, que é um combustível utilizado há muito mais tempo que o
biometano.
Ao final desses resultados, é possível constatar o grande potencial disponível
no biometano, um combustível que, diferentemente do etanol, não utiliza grandes
áreas para a sua produção, áreas que poderiam ser usadas para plantio de
alimentos. O mais interessante é o ciclo de produção do biometano, que o diferencia
dos demais combustíveis, pois os testes comprovaram suas características
semelhantes às dos demais combustíveis. No entanto o seu diferencial é o
reaproveitamento de material orgânico, que era geralmente descartado, e agora
torna-se matéria-prima para a produção de um combustível veicular.
Então, analisados todos os resultados, acredita-se que o biometano pode vir a
se tornar uma ótima alternativa para a matriz energética dos combustíveis
disponíveis atualmente, o que foi provado em seus resultados de desempenho de
motor e, principalmente, nos resultados de emissões, demonstrando que é um
combustível inovador e vai ao encontro das preocupações com o ambiente.
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5.5 Avaliação ambiental dos resultados obtidos
A partir dos resultados obtidos, foi possível fazer uma avaliação geral do
desempenho de cada combustível nos testes de emissões veiculares. Os resultados
comprovaram que os combustíveis gasosos obtiveram os melhores resultados,
seguidos dos líquidos, o etanol e a gasolina. É possível constatar, assim, que o
biometano é sem dúvida o combustível que obteve o melhor resultado na visão
ambiental, ou seja, analisando não somente os seus resultados, mas sim o seu
processo de produção e a sua matéria-prima, que é o reaproveitamento de resíduos
orgânicos que geralmente são encaminhados para aterros sanitários onde se juntam
a outros tipos de resíduos, sem gerar nenhum benefício ao ambiente.
Este reaproveitamento e o fato de não necessitar de grandes áreas de plantio
diferenciam o biometano do etanol, que, embora tenha obtido excelentes resultados
nos valores de emissões, necessita de grandes áreas de plantio, por exemplo, da
cana de açúcar. Esta grande área atualmente não é vista como ambientalmente
correta, pois poderia ser usada para o plantio de alimentos.
5.6 Avaliação econômica dos resultados obtidos
É possível determinar ao final de todos os testes, que os resultados estiveram
dentro de padrões existentes em bibliografias. Com esse padrão também e possível
determinar a questão econômica dos combustíveis testados. O biometano, por não
estar disponível em postos de abastecimento de combustíveis, não ter um valor de
mercado disponível e não estar regulamentado, acaba ficando fora da comparação
econômica, todavia este combustível tem semelhança com o GNV, tanto pelos seus
resultados similares quanto por sua composição.
A questão econômica pode ser avaliada considerando a frequência com que o
condutor necessita do veículo no dia a dia. Por exemplo, se o condutor necessita
utilizar o veículo diariamente, percorrer muita quilometragem, geralmente em
trânsitos congestionados, pelos resultados de desempenho, o melhor combustível a
utilizar seria um combustível gasoso, pois, apesar de ter resultados inferiores de
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desempenho de motor, é combustível menos poluente e que tem o menor consumo.
Assim, essa perda de potência pode ser equiparada com o menor consumo e menor
valor gasto por litro ou m³ de combustível.
Para ilustrar esse exemplo, utilizando dados obtidos com condutores que
utilizam o GNV e gasolina como combustíveis diários (TABELA 10), é possível
comparar o desempenho de um combustível líquido com um combustível gasoso.
Nessa tabela é possível observar uma redução de 69% no custo do quilômetro a ser
rodado utilizando o GNV quando comparado com a gasolina.
Tabela 10 – Consumo médio da gasolina e do GNV
Combustível Média de quilômetros rodados por litro ou m³ (km/l ou km/m³)
Valores médios do litro
ou m³ (R$)
Valor médio do quilômetro com cada
combustível (R$)
Gasolina 13,80 3,00 0,22
GNV 17,75 2,28 0,13
Fonte: Elaborado pelo autor.
Vale ressaltar que o valor médio do m³ do GNV utilizados na tabela anterior,
pode ser comparado com o preço do GNVerde, denominação comercial utilizada
para o biometano, este que tem o mesmo valor de mercado do GNV, ou seja, essa
comparação de valores pode ser utilizada tanto para o GNV quanto para o
biometano.
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6 CONCLUSÃO
É possível constatar que atualmente ainda vivemos na dependência do
petróleo e seus derivados, o que é comprovado na hora do abastecimento do
veículo: a grande maioria da população opta por abastecer seus veículos com
gasolina, um combustível fóssil e derivado do petróleo. Essa procura pela gasolina
não é uma opção para a população; é uma realidade, uma realidade financeira,
principalmente na nossa região, pois o custo benefício da gasolina é superior ao do
etanol. Já para o GNV, o veículo necessita de estar equipado com um kit conversor
de combustível para rodar. Assim a população acaba por escolher a opção de
combustível mais acessível, levando em conta o seu valor por litro e seu consumo
por quilômetro rodado.
Convém ressaltar, ao término do trabalho, que, embora a gasolina ainda seja
o combustível mais utilizado, existem pesquisas e produtos sendo desenvolvidos em
busca da redução do consumo de combustíveis fósseis. Essa busca por novas
alternativas é muito relevante para o desenvolvimento sustentável, tão comentado
atualmente. Nesse viés se encaixa perfeitamente o biometano, um combustível
benéfico ao ambiente. Suas características são incrivelmente similares às do GNV e,
com o término de todos os testes realizados durante o trabalho, foi possível
comprovar isso na apuração dos resultados.
O biometano não substituirá totalmente os combustíveis fósseis, nem se
tornará o principal combustível utilizado no mundo. Todavia, o biometano surge para
se agregar à matriz energética de combustíveis automotores. Este é o aspecto
interessante de se buscar novas alternativas: não é preciso que as novas ideias se
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tornem o principal combustível, mas é necessário que novas ideias surjam para que
no futuro existam opções aos combustíveis já existentes atualmente.
Conclui-se, ao final deste trabalho, que, ele será de grande importância para
outros trabalhos que busquem uma base para a utilização dos combustíveis
atualmente disponíveis no mercado e outros combustíveis que possam surgir.
Assim, acredita-se que, ao final deste trabalho, foi possível atingir os objetivos
traçados anteriormente e concluir que o novo é sempre bem-vindo, e a inovação
tecnológica se faz sempre necessária na busca por alternativas que visam a
melhorar o meio que vivemos.
Conclusões com os resultados obtidos através da metodologia de testes
utilizada:
O etanol obteve os melhores resultados nos testes realizados,
principalmente nos resultados de desempenho do motor do veículo.
A gasolina obteve os resultados mais insatisfatórios de todos os
combustíveis avaliados nos testes de emissões veiculares, isso chama a atenção e
preocupa pelo fato deste combustível ser o mais utilizado atualmente.
O GNV obteve resultados satisfatórios nos resultados de desempenho
do motor, mas em compensação obteve excelentes resultados nas avaliações de
emissões de poluentes.
O biometano obteve resultados semelhantes aos do GNV, isso
demonstra que ambos são muito similares, assim, esse resultados comprovam que
o biometano pode vir a se tornar uma alternativa à matriz energética dos
combustíveis veiculares.
São necessários mais estudos e investimentos para um maior
desenvolvimento do biometano, assim, num futuro próximo, esse combustível se
torne uma realidade e uma alternativa para sua utilização como combustível
veicular.
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ANEXOS
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ANEXO A - RESULTADO TESTE EMISSÕES BIOMETANO
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ANEXO B - RESULTADO TESTE EMISSÕES GNV
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ANEXO C - RESULTADO TESTE EMISSÕES GASOLINA
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ANEXO D - RESULTADO TESTE EMISSÕES ETANOL
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ANEXO E - RESULTADO ANÁLISE PLÁGIO