ENSAIOS DE EMISSÃO VEICULAR

Os ensaios de emissão veicular objetivam uma reprodução das condições de uso dos motores ou veículos em uma situação padronizada, visando desenvolver e certificar suas emissões, performance, durabilidade ou situações específicas em estudo.

Os procedimentos não são padronizados mundialmente, e cada país adota um protocolo de ensaios de acordo com sua legislação e demandas. As primeiras

regulamentações, e com maior influência sobre os demais países, foram as legislações americana e europeia (FAIZ; WEAVER; WALSH, 1996; BOSCH, 2005).

Os principais tipos de ensaios de emissões em laboratório são divididos em três grupos básicos: ensaios em dinamômetro de chassi; ensaios de emissão evaporativa e ensaios do motor em bancada dinamométrica.

Na realização de ensaios em dinamômetro de chassis, as principais legislações utilizam os mesmos fundamentos, ou seja, a condução do veículo em um ciclo de velocidade em função do tempo sobre dinamômetro de chassis. Durante esse percurso ocorre a coleta das emissões usando um amostrador de volume constante (AVC) (FAIZ; WEAVER; WALSH, 1996). O dinamômetro de chassis é empregado para testes em veículos já em sua configuração motor/transmissão, em que as rodas propulsoras são posicionadas sobre um dinamômetro de rolos, que impõe uma resistência à rodagem, simulando os atritos aerodinâmicos, mecânicos e de pista (GUZZELLA; SCIARRETTA, 2007).

Para a coleta das emissões nesse tipo de ensaio, utiliza-se um AVC, que se baseia na coleta total do gás de escapamento e sua diluição com ar. Dessa maneira, não se torna necessário medir as variações de volume do gás de escapamento, decorrentes dos diferentes regimes de rotação e torque ao qual o veículo é submetido, propiciando maior precisão aos cálculos finais da massa dos componentes pesquisados (HURN, 2012). Esse é o método mais empregado para medição de emissões automotivas com diluição da amostra (ADACHI; NAKAMURA, 2014) sendo implementada pela legislação americana em 1970 (HARVEY; SAITO, 2003). Outra vantagem do sistema é o uso da diluição dos gases de escapamento, evitando a formação de condensados que podem absorver partes dos compostos, subestimando as emissões ou interferindo na leitura dos detectores. A vazão do gás amostrado é controlada e medida continuamente com uso de um venturi de fluxo crítico.

A legislação brasileira adotou os conceitos, parâmetros de testes e ciclos da legislação americana para os ensaios de emissões, utilizando a simulação em dinamômetro das condições em pista para os automóveis, ciclo esse denominado FTP 75 (Federal Test Procedure), desenvolvido a partir de um trajeto que simula ruas da cidade de Los Angeles, Califórnia, em 1970, sendo revisado a partir de 1975 (KRUSE; HULS, 1973; KUHLER; KARSTENS, 1978). As condições e requisitos para

execução do ensaio são regidos pelo CFR – Code Federal Regulation (2000). Esse ciclo representa a simulação da condução de um veículo em um trecho urbano.

Para os ensaios de motocicletas, a legislação brasileira adotou os parâmetros da União Europeia, teste desenvolvido em dinamômetro de chassis com amostragem usando um AVC, utilizando para esse método os mesmos princípios dos ensaios realizados nos automóveis do ciclo Otto (EC, 1997; IBAMA, 2011). Quando a legislação foi atualizada em 2014, seguindo a tendência europeia, o Brasil passou a adotar o ciclo WMTC (World-wide Harmonised Motorcycle Emissions

Certification/Test Procedure) para certificação das emissões em novos modelos de

motociclos. Esse ensaio utiliza a mesma filosofia da legislação anterior, porém com um ciclo e condições de condução mais representativos do uso real desses veículos (FAVRE et al., 2009). O ciclo WMTC teve seu desenvolvimento no grupo de especialistas em emissões e energia da Comissão Econômica das Nações Unidas para Europa (UNECE) com participação de representantes de vários continentes, sendo sua proposta a de se tornar um ciclo de uso mundial (STEVEN, 2002).

Usando a mesma premissa, a legislação europeia decidiu adotar o ciclo WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure) para os ensaios de emissões em automóveis a partir de 2017 (DELPHI, 2015), substituindo o ciclo NEDC (New European Drive Cycle) visando a utilização de um ciclo mais representativo das condições reais de uso de um veículo (DEMUYNCK et al., 2012; SILEGHEM et al., 2014). O WLTP foi desenvolvido por especialistas de vários países no grupo de regulamentação da UNECE, com objetivo de se tornar um procedimento mundial para testes de emissões. O Japão acenou que usaria o protocolo de testes, porém não estabeleceu prazos. Os Estados Unidos, apesar de terem participado do desenvolvimento, não sinalizaram intenção de adotar o ciclo.

Os compostos com limites regulamentados nas principais legislações mundiais se restringem, basicamente, ao controle da emissão de óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC) e material particulado (MP) para veículos do ciclo Diesel e com injeção direta de combustível no ciclo Otto. Regulamentações como a dos EUA e do Brasil possuem limites para as emissões de aldeídos (formaldeído e acetaldeído). A emissão de CO2 está diretamente ligada à eficiência e consumo de combustível nos motores, sendo que as legislações americana e europeia possuem metas para redução dessa emissão (HARRINGTON, 1997; AN; SAUER, 2004; FONTARAS; DILARA, 2012). No Brasil,

em 2008, foi implantado o programa de etiquetagem, com intuito de classificar os veículos de acordo com seu consumo (BASTIN; SZKLO; ROSA, 2010). Em 2012 ocorreu a implantação do programa INOVAR AUTO, visando estimular a indústria automotiva através da redução da carga tributária (IPI). Como contrapartida, as montadoras devem comprovar uma redução de 12% no consumo de combustível até 2017, tendo como base o ano de 2012 (PASCOAL et al., 2014; PASCOAL; SILVA, 2014). A certificação desse consumo seguirá os mesmos processos de ensaio utilizados atualmente para verificação das emissões.

O APÊNDICE 3 apresenta informações da regulamentação de ensaios no cenário internacional, comentando sobre a legislação, limites de emissão e posicionando o Brasil no contexto mundial.

Os ensaios de emissões evaporativas têm por objetivo a determinação das emissões fugitivas de hidrocarbonetos provenientes do sistema de armazenamento de combustível dos veículos (FAIZ; WEAVER; WALSH, 1996). O ensaio consiste em inserir o veículo em uma câmara selada (SHED - Sealed Housing Evaporative

Determination) para mensurar as emissões de combustível evaporado. Esse método

teve início de aplicação na legislação americana em 1978 (BLACK; HIGH; LANG, 1980), sendo adotado posteriormente por outros países (FAIZ; WEAVER; WALSH, 1996). No Brasil, dois testes são empregados na medição das emissões evaporativas: a simulação de emissão diurna e as emissões de veículo a quente. As emissões evaporativas no teste que simula um veículo estacionado e recebendo calor do dia, emissão diurna, realiza-se com aquecimento do tanque de combustível, abastecido com 40% de sua capacidade, em uma faixa de temperatura de 16 a 29 ºC. O ensaio tem duração de uma hora, sendo ao final determinada a concentração de hidrocarbonetos emitidos. Nas emissões a quente, o veículo é colocado na câmara SHED imediatamente após a realização do percurso do ensaio de emissões em dinamômetro e o ensaio tem duração de uma hora (WILLIAMS; LIPARI; POTTER, 1990; FAIZ; WEAVER; WALSH, 1996). O ensaio de emissões evaporativas adotado pela legislação brasileira vigente é baseado na regulamentação americana, cujos procedimentos para realização estão descritos na NBR 11481 (ABNT, 2010c).

Existem ainda outras modalidades de testes adotados na legislação americana, como a emissão evaporativa simulando o deslocamento do veículo sobre um dinamômetro e a emissão evaporativa durante o processo de abastecimento

(FAIZ; WEAVER; WALSH, 1996). No Brasil, a Associação de Engenharia Automotiva (AEA) possui um grupo de trabalho sobre as emissões evaporativas durante o processo de abastecimento (AEA, 2015b). Esses estudos possibilitarão o desenvolvimento de um método para determinação dessas emissões visando pesquisar sua relevância e futuro controle.

Os ensaios de emissões de escapamento em veículos de grande porte, como ônibus e caminhões, denominados motores pesados, são realizados em dinamômetros de bancada, em que apenas o motor é testado, visando simplificar e reduzir os custos de estruturas destinadas à realização dos testes. No ensaio de bancada, o eixo de transferência de potência do motor é ligado diretamente a um dinamômetro, possibilitando a simulação de torque e rotação. Esse método é utilizado para desenvolvimento, certificação e durabilidade de motores, componentes e testes em combustíveis.

Para os ensaios de certificação de emissões em motores pesados, o Brasil adotou o método europeu de ensaios, com seus limites e procedimentos de ensaios. Os limites de emissão da legislação brasileira têm acompanhado a legislação europeia com defasagem de um nível de regulamentação (CETESB, 2010): em 2015, o Brasil se encontra na fase P7, equivalente ao Euro V; já na Europa, está em vigor a legislação Euro VI.

Uma inovação implantada na legislação europeia foi a chamada emissão real (real world), onde os veículos além dos testes de laboratório devem passar por ensaios em condições reais de uso, procedimento que teve início de aplicação no ano de 2017 (DELPHI, 2015). Diversas pesquisas realizadas demonstram que as condições reais de operação podem apresentar emissões com níveis mais elevados que os obtidos em laboratório (COCKER et al., 2004; PELKMANS; DEBAL, 2006; DUARTE; GONÇALVES; FARIAS, 2014; HAO et al., 2015). No ano de 2015 uma das maiores montadoras de automóveis do mundo foi flagrada pelas autoridades americanas fraudando os procedimentos de ensaios na certificação das emissões de seus veículos leves do ciclo Diesel (VOLKS, 2015). Informações como essa devem ser consideradas na evolução das legislações regulatórias, dos procedimentos de testes e no acompanhamento por parte das autoridades dos ensaios de certificação, na fiscalização e monitoramento das emissões veiculares.