Os resultados apresentados nas FIGURAS 48 a 52 se referem às emissões de aldeídos, compostos que não são legislados.
No que diz respeito à determinação de aldeídos, neste trabalho foi dado foco aos dois tipos mais presentes nas emissões veiculares, aqueles que são exigidos em norma brasileira, para o caso de veículos (NBR 12026): acetaldeído e formaldeído. Trabalhos publicados mostram a proeminência destes dois perante os demais tipos de aldeídos, dentre os quais se destaca um relatório técnico (VERBEEK, et al. p.75, 2008), que mostra emissões em um motor Euro IV, de 2.961 µg/km para o formaldeído e 894 µg/km para o acetaldeído. A acroleína, terceira em grandeza, apresentou emissão menor que 100 µg/km.
No que diz respeito à influência do enxofre presente no combustível DAEMME et. al., 2014, publicaram resultados obtidos em um veículo diesel leve, confirmando um aumento no formaldeído proporcional ao enxofre do combustível.
0 50 100 150 200 250 300
esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc (vazio) AO-D/Padrão AO-D/S10-B5 AO-D/S10-B7 AO-D/S10-B20 AO-D/S500-B5 AO-D/S500-B7 AO-D/S500-
B20
(vazio)
g/
kWh
Para o acetaldeído a variação não foi proporcional, já as emissões de formaldeído foram maiores que de acetaldeído. Para o diesel S500 o formaldeído ficou em 4.100 µg/km e o acetaldeído em 1.500 µg/km, no diesel S10 o formaldeído ficou em 2.800 µg/km e o acetaldeído em 1.700 µg/km.
Outro estudo realizado em um veículo do ciclo diesel mostrou que o formaldeído tem predominância sobre os demais aldeídos e cetonas, seguido pelo acetaldeído e pela acetona (DAEMME et al., 2011). Os autores não detectaram a presença expressiva dos outros derivados de compostos carbonílicos investigados (crotonaldeído, acroleína, 2-butanona, butiraldeído, benzaldeído, valeraldeído, m- tolualdeído e hexaldeído). Neste caso a soma das quantidades de formaldeído e acetaldeído representou 86% do total de aldeídos medidos.
A FIGURA 50 mostra a concentração de formaldeído de vários combustíveis em ensaios do ciclo ESC, demonstra um aumento do formaldeído quando se aumenta a participação do biodiesel ao utilizar o S10. O mesmo não se pode afirmar quanto ao S500, onde os resultados não apresentaram uma tendência definida, apesar de serem estatisticamente diferentes. Sugere-se repetir o teste com o combustível S500 B7 para confirmar os resultados.
Outros autores publicaram resultados semelhantes, revelando que para ensaios em um motor EURO III, houve uma tendência de aumento das emissões de aldeídos com o uso de B5 e B20, com diesel S50 (MELO et al., 2013).
FIGURA 50 – Emissão de formaldeído no ciclo ESC. Fonte: O autor (2014). 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 g/ kWh
Formaldeído - ESC
A FIGURA 51 mostra a concentração de formaldeído de vários combustíveis em ensaios do ciclo ETC. Estatisticamente os grupos S10 e S500 são diferentes, sendo que as emissões de formaldeído aumentam com a participação do enxofre.
Por razões operacionais não foi possível testar o motor com o S10/B5.
FIGURA 51 – Emissão de formaldeído, no ciclo ETC. Fonte: O autor (2014).
A FIGURA 52 mostra os resultados de formaldeído nos dois ciclos e, pelas razões anteriormente citadas, os valores no ciclo ETC são maiores que no ESC.
FIGURA 52 – Emissão de formaldeído, comparativo entre os dois ciclos. Fonte: O autor (2014). 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 g/ kWh
Formaldeído - ETC
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc AO-D/Padrão AO-D/S10-B5 AO-D/S10-B7 AO-D/S10-B20AO-D/S500-B5AO-D/S500-B7 AO-D/S500-
B20
(vazio)
g/
kWh
As FIGURAS 53 e 54 mostram as emissões de acetaldeído. Não é possível observar um comportamento linear das emissões deste composto com o teor de enxofre do combustível. NELSON et al. (2008) estudaram doze veículos diesel abastecidos com combustíveis com teores de enxofre variando de 24 a 177 ppm. Concluíram que as emissões de aldeídos não são afetadas de forma significativa por combustíveis de baixo teor de enxofre. Por razões operacionais não foi possível testar o motor no ciclo ETC com o S10/B5.
FIGURA 53 – Emissão de acetaldeído, no ciclo ESC. Fonte: O autor (2014).
FIGURA 54 – Emissão de acetaldeído, no ciclo ETC. Fonte: O autor (2014). 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 g/ kWh
Acetaldeído - ESC
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 g/ kWhAcetaldeído - ETC
Por uma dificuldade de caráter operacional não foi possível obter os resultados de emissões de acetaldeído para o combustível S10-B5.
A FIGURA 55 apresenta resultados comparativos entre os ciclos ESC e ETC de emissão de acetaldeído. Como esperado, os valores no ciclo ETC são maiores.
FIGURA 55 – Emissão de acetaldeído, comparativo entre os dois ciclos. Fonte: O autor (2014).
A FIGURA 56 apresenta resultados de emissão de aldeídos totais (soma de formaldeído e acetaldeído) no ciclo ESC.
Neste caso as amostras de S10 e S500 são estatisticamente diferentes. Os valores do grupo S10 são idênticos, mostrando que a participação de biodiesel em até 20% na mistura não é significativa. Os valores do grupo S500 diferem entre si, possivelmente pelos resultados obtidos com o combustível B7. Recomenda-se repetir esses testes para confirmar os valores obtidos. Verificou-se uma tendência no aumento dos aldeídos totais com o uso do combustível S500.
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014
esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc (vazio) AO-D/Padrão AO-D/S10-B5 AO-D/S10-B7 AO-D/S10-B20 AO-D/S500-B5 AO-D/S500-B7 AO-D/S500-
B20
(vazio)
g/
kWh
FIGURA 56 – Emissão de aldeídos totais no ciclo ESC. Fonte: O autor (2014).
A FIGURA 57 traz as emissões de aldeídos totais no ciclo ETC. Com a aplicação da ANOVA concluiu-se que os valores para os combustíveis S10 e S500 são estatisticamente idênticos.
FIGURA 57 – Emissão de aldeídos totais no ciclo ETC. Fonte: O autor (2014). 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 g/ kWh
Aldeidos totais - ESC
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 g/ kWh
A FIGURA 58 mostra a comparação entre os ciclos.
‘
FIGURA 58 – Emissão de aldeídos totais, comparativo entre os dois ciclos. Fonte: O autor (2014). 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035
esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc esc etc AO-D/Padrão AO-D/S10-B5 AO-D/S10-B7 AO-D/S10-B20 AO-D/S500-B5 AO-D/S500-B7 AO-D/S500-
B20
(vazio)
g/
kWh
7 CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS
Os resultados apresentam uma correlação aceitável entre os métodos de coleta de aldeídos por meio de cartuchos e impingers com diferenças, em geral, menores de 5% entre os dois métodos.
No decorrer deste estudo foi desenvolvido um dispositivo intitulado Unidade Móvel Autônoma cujo desempenho, para as condições necessárias aos ensaios deste trabalho, foi comprovado por testes de laboratório. A referida unidade foi utilizada para coleta dos gases de exaustão. Trata-se de um equipamento que não tem similar disponível no mercado e que passará a integrar o conjunto de instrumentos do Laboratório de Emissões veiculares dos Institutos Lactec. No capítulo 4 desta dissertação constam informações suficientes para que um engenheiro experiente e com conhecimentos de Instrumentação possa reproduzir a construção de outra unidade de mesmas características.
O uso da Unidade Móvel Autônoma possibilitou uma economia do solvente acetonitrila nas análises de aldeídos pela metodologia de cartuchos impregnados com DNHP. No procedimento de preparo e análise com o método impingers, são utilizados cerca de 500 ml de acetonitrila para cada ensaio, considerando 3 fases do ciclo mais a fase do ar de diluição. Na análise com o cartucho, são utilizados cerca de 100 ml de acetonitrila, também considerando as 3 fases, mais o ar ambiente. A economia de solvente pode chegar a cerca de 400 ml para cada teste de emissões de um motor Euro V.
Como a legislação não determina valores para a emissão de aldeídos nos motores de veículos pesados do ciclo diesel, foram tomados como referência os valores máximos de emissões de aldeídos da fase L-6 para veículos leves, vigentes atualmente, apesar de existirem diferenças entre as metodologias. Os resultados das medições de aldeídos no motor diesel mostraram no ciclo ESC valores bem abaixo dos limites de emissões especificados pela fase L-6 do PROCONVE. No entanto para os ensaios do ciclo ETC os valores ficaram muito próximos ao limite legal e em alguns combustíveis com valores maiores que os limites aplicáveis nesta fase.
A realização dos testes nos ciclos ESC e ETC mostrou que os valores de emissões obtidas em ambos diferem significativamente e são elevados no ciclo ETC.
No que diz respeito ao CO, não houve mudança com o aumento do biodiesel no combustível, porém a presença do enxofre aumenta esse poluente.
Em relação ao HC, observou-se um aumento com o S500 se comparado ao S10. No que tange ao S500, a emissão de HC tende a diminuir com aumento do biodiesel.
Quanto ao NOx, nos dois ciclos não se percebeu uma alteração significativa nos resultados com a variação do biodiesel na mistura. O aumento do enxofre do combustível não gerou mudança no ciclo ESC, mas aumentou o NOx no ciclo ETC.
O material particulado reduz com o aumento do biodiesel para 20% da mistura no ciclo ESC e aumenta com o enxofre presente no combustível. Diferentemente dos ensaios realizados no ciclo ESC, os ensaios realizados no ciclo ETC não mostram tendência à diminuição do material particulado com adição de biodiesel na mistura do combustível.
Há uma tendência de aumento do consumo específico quando se utiliza combustível com maior teor de enxofre.
Em relação aos aldeídos constatou-se que a emissão de formaldeído é maior que de acetaldeído tanto para os ciclos ESC com ETC.
Verificou-se uma tendência no aumento dos aldeídos totais com o uso do combustível S500 quando comparado ao S10. A participação de biodiesel em até 20% na mistura, no entanto, não é significativa.
Na fase de construção do sistema de coleta de aldeídos (unidade autônoma) verificou se que a medição da vazão do volume amostrado é uma das variáveis que mais influencia na determinação da concentração de aldeídos emitidos no ciclo de ensaio. Neste trabalho para a medição do volume de gás amostrado na coleta de aldeídos, foi utilizado um equipamento para medição de vazão SLPM (standard liter per minute) que corrige para condições normalizadas a temperatura e a pressão do gás durante a medição de vazão, produzindo um resultado proporcional de medição que pode ser usado diretamente nos cálculos para determinação de concentração. Portanto, no decorrer do trabalho constatou-se que a correta medição de vazão da amostra é um dos fatores que influenciam diretamente na determinação da emissão dos aldeídos.
Sugere-se para trabalhos futuros a medição de aldeídos em motores com diferente tecnologia de pós-tratamento, abastecido com combustíveis diferentes dos utilizados neste trabalho, bem como a medição de aldeídos do ar de diluição
(quando aplicável) antes de cada ensaio ou ao menos uma medição diária para ser descontado dos valores totais dos ensaios realizados no dia.
Neste trabalho os cartuchos para a coleta de aldeídos foram reutilizados uma única vez. Sugere-se a utilização por mais vezes para determinar qual o seu limite de reuso, lembrando que a coleta foi efetuada após o filtro de material particulado para aumentar a vida útil do cartucho.
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