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A importância do combustível que movimenta a economia brasileira

Um país que concentra mais de 65% do transporte de matérias-primas e processadas através de caminhões tem sua produção comprometida pela deficiência nas malhas rodoviárias e custo elevado do diesel

Por Da redação

Mesmo sabendo que os motores diesel são responsáveis por boa parte do transporte de materiais e pessoas dentro do nosso país, vale a pena destacar que no geral foram consumidos 59 bilhões e 509 milhões de litros de óleo diesel somente em nosso país no ano de 2015 segundo dados do Balanço Energético Nacional de 2016, relatório desenvolvido anualmente pelo Ministério de Minas e Energia.  Esses números impressionam e dão uma dimensão da importância que estes incríveis propulsores movidos a óleo tem para o desenvolvimento do Brasil e consequentemente do mundo.    

No gráfico abaixo é possível visualizarmos de que forma estes 59 bilhões e 509 milhões de litros foram consumidos de acordo com o segmento.

   

Obs: o valor indicado no gráfico deve ser multiplicado por 1.000.000 (1 milhão)

Perceba que aproximadamente 78% do diesel foi consumido por meios de transporte, que podem ser divididos em rodoviários, hidroviários e ferroviários. No gráfico abaixo é possível visualizar como este consumo é desproporcionalmente muito maior no transporte rodoviário. 

Obs: o valor indicado no gráfico deve ser multiplicado por 1.000.000 (1 milhão)

No próximo gráfico foi traçado um comparativo entre os volumes de diesel, gasolina e etanol comercializados no Brasil no ano de 2015 e fica evidente que mesmo possuindo uma frota de automóveis e motocicletas muito maior que de veículos a diesel, o consumo de diesel representou aproximadamente 54% de todo o combustível comercializado no país em 2015 devido a vários fatores como maior número de horas em trabalho por dia, condição de funcionamento mais severa e maior consumo médio entre outros. 

Obs: o valor indicado no gráfico deve ser multiplicado por 1.000.000 (1 milhão)

Para todos estes valores de óleo diesel utilizados nos 2 gráficos acima foram somados os valores de biodiesel fabricados e consumidos. 

COMO OCORRE A FORMAÇÃO DE OXIDO DE NITROGÊNIO (NOx) 

 O NOx é venenoso e contribui para a formação do nevoeiro fotoquímico e para o ozônio ao nível do solo e também para a eutrofização e acidificação. 

Na atmosfera encontramos aproximadamente 78% de nitrogênio e 21% de oxigênio e quando o ar admitido pelo motor é sujeito a temperaturas altas, o nitrogênio e o oxigênio presentes no ar reagem e são transformados em óxidos de nitrogênio.  

Com o objetivo de reduzir a emissão destes óxidos de nitrogênio o fabricante é obrigado a tomar algumas medidas como: 

  1. Baixar a temperatura de combustão. 

  1. Reduzir a quantidade de oxigênio durante a combustão. 

Para que seja possível essa redução da temperatura na câmara de combustão pode-se refrigerar o ar admitido através do intercooler ou aftercooler ou realizar a recirculação de gases de escape através do sistema EGR (recirculação dos gases de escape) que em vários casos recebe inclusive um radiador para baixar esta temperatura. 

Inicialmente pode parecer estranho colocar uma parcela dos gases de escape na admissão a fim de “refrigerar” a câmara de combustão, já que os gases de escape saem do motor a uma temperatura aproximada de 800 graus Celsius, mas devemos lembrar que a combustão gera temperaturas de até 2.500 graus Celsius. Portanto este é sim um meio eficaz e muito utilizado para reduções de NOx.  

A realização de pós-injeções também é uma alternativa para baixar a temperatura da câmara de combustão. Esta estratégia eletrônica exigiu aperfeiçoamentos no Software e Hardware dos módulos de controle de injeção além de injetores com acionamentos cada vez mais rápidos. Inclusive nos motores EURO 5, que possuem filtros de partículas, o sistema realiza a regeneração do filtro em alguns momentos através da pós-injeção de combustível (abordaremos esta situação mais detalhadamente no capítulo destinado à NORMA EURO 5).      

  Atrasar o tempo de injeção de combustível na câmara de combustão do motor, redesenho do formato da câmara de combustão e pistões também são alternativas para esta redução de temperatura. 

Vale destacar que alguns dos métodos citados acima para reduzir os óxidos de nitrogênio também reduzem a eficiência do motor e levarão ao consumo elevado de combustível, que por sua vez leva à produção elevada de dióxido de carbono (CO2). Chegamos a esta conclusão pelos princípios termodinâmicos que mostram que a potência representará o fluxo de calor por unidade de tempo, representado pela equação abaixo:  
POT=Q/T  
Onde:   POT= Potência      Q=Calor            T=Tempo 

Simplificando: Quanto mais potente for o motor, maior é a temperatura gerada na câmara de combustão do motor.  

A NORMA EURO 6  

A 6ª etapa da norma EURO tem como objetivo a redução ainda maior da emissão de poluentes pelos gases de escape dos veículos movidos a diesel e para isso utilizará a junção dos sistemas SCR e EGR com filtro de partículas.  

Ao compararmos a emissão de poluentes entre as normas EURO 5 e 6 foram obtidas os seguintes resultados:

Portanto compreender perfeitamente o funcionamento dos sistemas SCR e de EGR com filtro de partículas e o catalisador de oxidação lhe garantirá condições de compreender, diagnosticar e reparar os motores diesel que se adequam a esta norma.   

Na figura a seguir é possível identificar a disposição dos componentes para que estes níveis de emissões sejam obtidos.

Existe também a possibilidade de uso do FAP após o catalisador SCR de acordo com o projeto de cada montadora.   

Lembre-se que o desenvolvimento interno dos motores e de seus subsistemas também são pontos importantes de um projeto, porém  não serão abordados neste livro por não fazerem parte do objetivo. 

1 – Módulo de gerenciamento do motor 

2 Módulo/ Bomba de Arla 32 

3 Reservatório de Arla 32 

4 Injetor de ARLA 32 

5 Sonda NOx 

6 Catalisador SCR + FAP  

7 Sensor de temperatura pré-catalisador  

8 Catalisador de oxidação  

9 Sensor de temperatura pós-catalisador 

10 Tubulação de Arla 32  

11 Aquecimento de Arla 32 

12 Sensor de pressão diferencial  

A Saída dos gases de escape 

B Gases de escape pós-oxidação 

C Arla 32 

D Injetor de Arla  

E Redução catalítica seletiva (SCR) 

F Gases de escape pós-filtragem (pós FAP) e redução catalítica  

G Ligações elétricas  

H Rede CAN 

Na figura a seguir é possível identificar as reações químicas que ocorrem em cada uma das 04 etapas do sistema de escapamento sendo: 

DOC = Catalisador de oxidação 

DPF – Filtro de partículas  

SCR – Catalisador do sistema de pós-tratamento de gases (injeção de ARLA 32)  

ASC – Filtro para tratamento dos vestígios de amônia que não reagiram no SCR 

É possível visualizar também a localização dos sensores de NOx, temperatura e de pressão diferencial (Delta P) presentes no sistema.

 

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