ESTUDO DA VIABILIDADE ECOLÓGICA E FINANCEIRA DA SUBSTITUIÇÃO
DO DIESEL POR GNV PARA A FROTA DE CAMINHÕES E ÔNIBUS EM
CAMPINAS.
RICARDO LUIS TASSI ANDRɹ, RODRIGO DE ANDRADE MAGGIONI¹, GUSTAVO AKIHIRO TANAKA¹, RENATO BATTOCHIO MAZZIERO¹
¹: Curso de Graduação - Faculdade de Engenharia Mecânica / UNICAMP
RESUMO: Este trabalho buscou informar sobre a viabilidade, em termos da visão ecológica, técnica e
financeira, da substituição, via kits de instalação, do diesel ao GNV como combustível de operação das frotas de veículos de ônibus e caminhões, principalmente na cidade de Campinas (SP). Para os dois tipos de combustíveis foram pesquisados aspectos como: consumo, emissão de poluentes e efeitos ao meio ambiente e saúde publica e potência desenvolvida. Após as análises de estudos previamente realizados, verificou-se a viabilidade da conversão de veículos Diesel para GNV. Motores alimentados com GNV tiveram níveis de consumo e emissão de poluentes bem inferiores ao Diesel. Porém, se operar apenas com GNV os veículos apresentam uma significativa perda de potência nominal, e problemas devido à necessidade de infra-estrutura para o transporte do GNV. Para isso foi elaborada uma mistura “flexível”, entre GNV: cerca de 85% da mistura de combustível e 15% de Diesel, atuando como agente explosivo, não restringindo o motor a GNV exclusivamente, permitindo que, em situações especiais, o veiculo opere apenas com Diesel também, e reduzindo significativamente a perda de potência com relação ao combustível GNV exclusivamente.
PALAVRAS-CHAVE: combustível alternativo, poluição, GNV, GNC, diesel. INTRODUÇÃO
A qualidade do ar e, conseqüentemente, da saúde da população são muito vulneráveis aos poluentes emitidos por veículos, e aqueles movidos a diesel têm uma grande participação em tais emissões. Por isso, em se tratando de combustíveis alternativos é de suma
importância conhecer detalhadamente os impactos da substituição de um combustível mais poluente, o diesel, por combustíveis teoricamente menos poluentes, como é o gás natural (LOBKOV, 2005).
Motores Ciclo Diesel são muito usados no Brasil, haja visto nossa dependência do sistema rodoviário como principal meio de logística nacional, tanto para escoamento de produção, como para transporte de pessoas. Para se ilustrar a importância que os motores a Diesel representam em nível de poluição e econômico, em Campinas (SP), a frota deste tipo de veículo, chega quase em torno de 100.000 veículos, sendo destes quase 900 ônibus circulares, de acordo com o levantamento feito pela Emdec em 31/12/2005 (EMDEC, 2006).
Hoje, empresas como a Petrobrás e órgãos do governo federal adotam planos de massificação do uso do gás natural, incluindo o setor de veículos a diesel, como caminhões, Vans e ônibus. Esses programas de fontes alternativas de energia têm além do objetivo da fonte de energia renovável, também intensas pesquisas em instituições brasileiras, com uma grande perspectiva de geração de empregos. (PETROBRAS, 2006)
O presente trabalho buscou avaliar a viabilidade técnica, ecologia e econômica da conversão de veículos movidos a Diesel para gás natural veicular (GNV).
MATERIAIS E MÉTODOS:
A elaboração do trabalho visou concluir
sobre a viabilidade da conversão do Diesel para o GNV para frota de ônibus e caminhões. Esse enfoque se deu basicamente pela pesquisa de trabalhos publicados sobre o tema, bem como a visitação a uma empresa devidamente credenciada e idônea que presta esse tipo de serviço no mercado. Para a determinação das características do motor, com ambos combustíveis foi pesquisado o desempenho de um motor Para ilustrarmos as características fundamentais de um motor movido a 100% a Diesel, foi usado o teste de um motor Diesel (SCHOLOSSER et al., 2006), marca Agrale, modelo M90, de injeção indireta, com torque máximo nominal de 35,58 N.m e potência máxima nominal de 8,8 kW (12cv). Esse motor foi ensaiado com máxima aceleração e variação de torque em um dinamômetro de absorção hidráulica, fabricado pela empresa Motorpower, modelo 800V, dotado de um sistema de aquisição de dados computadorizado. O programa computacional de interpretação dos resultados, disponível, apresenta curvas de potência e torque, além de planilhas com os dados obtidos (SCHOLOSSER et al., 2006). Com as visitas à empresa Formaggioni foi possível acompanhar o processo de transformação de um ônibus original a Diesel para o sistema flexível GNV-Diesel. Durante
nossa visita, avaliaram-se os níveis de emissão de poluentes do motor a Diesel, gás natural comprimido (GNC) e GNC-Diesel, através de uma análise realizada como procedimento a detectar anormalidades apresentadas pela bomba injetora.
Fazendo a analise econômica da conversão e comparando, por meio de pesquisas realizadas em diversos artigos publicados, adquirimos dados técnicos como: nível de emissão de poluentes, potência desenvolvida e consumo dos motores para ambos os combustíveis analisados. A partir da avaliação dos dados e das conclusões dos pesquisadores em suas teses, vimos que tecnicamente a conversão é possível e vantajosa, assim tivemos a constatação da viabilidade da instalação dos kits de conversão.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Efeitos dos Motores movidos a Diesel
A seguir tem-se o gráfico representativo do consumo, potência e torque (SCHOLOSSER et
al., 2006) para o motor movido a Diesel
somente, representados por Figura 1.
A seguir foram obtidos dados sobre os principais poluentes oriundos da queima do Diesel e seus danosos efeitos imediatos (Tabela 1).
Tabela 1. Características básicas e principais efeitos dos poluentes emitidos por motores a diesel (Fonte:
CETESB 2005).
Poluente Características Efeitos sobre a Saúde Efeitos sobre o Ambiente
PTS-Partículas gerais sobre suspensão
Partículas de material sólido ou liquido que ficam suspensas no ar e causam fuligem ou neblina.
Principalmente danos pulmonares devido à inalação das mesmas.
Danos à vegetação, perda da visibilidade e contaminação do solo.
Partículas Inaláveis e Fumaça
Partículas de material sólido ou liquido que ficam suspensas no ar e causam fuligem ou neblina.
Principalmente danos pulmonares devido à inalação das mesmas.
Danos à vegetação, perda da visibilidade e
contaminação do solo.
SO2
-Dióxido de Enxofre
Gás incolor com odor forte. Pode ser
transformado em SO3 e em contato com água origina o acido sulfúrico.
Doenças respiratórias e
cardiovasculares. Formação da chuva ácida,.
NO2 -
Dióxido de Nitrogênio
Gás marrom e avermelhado. Pode se combinar e formar o ácido nítrico e nitratos, que constituem partículas orgânicas tóxicas.
Doenças respiratórias. Pode levar a formação da chuva acida.
O3- Ozônio Gás inodoro, incolor, tóxico. Produzido indiretamente pela ação a radiação solar sob óxidos de nitrogênio e comp. orgânicos voláteis
Irritação nos olhos e insuficiência pulmonar.
Danos à vegetação natural.
CO Monóxido de Carbono
Gás inodoro e incolor. Provoca intoxicação nas pessoas, asfixiar.
Efeitos do motor movido com mistura de GNV e Diesel
Foram realizados 2 testes (SCHOLOSSER et al., 2006), um com uma mistura de 30% e outro com uma mistura de 22% de Diesel e GNV. Ambos os testes à temperatura ambiente de 24°C.
A seguir teremos a comparação dos desempenhos dos testes com a testemunha, que corresponde ao ensaio com o motor alimentado apenas com Diesel (Figuras 2 a 4).
A análise dos gráficos nos remete à Tabela 1, onde é apresentada a comparação dos melhores ensaios em relação ao ensaio testemunha.
A avaliação dos níveis de emissão de poluentes do motor a Diesel, gás natural comprimido (GNC) e GNC-Diesel (Tabela 2) demonstrou diferença expressiva nas quantidades emitidas. O Diesel apresentou o maior nível de emissão geral (Figura 5).
Tabela 2. Emissão de poluentes por 3 motores
diferentes. MP g/km NOx g/km HC g/km CO g/km Diesel 1,15 14,60 1,35 10,35 GNC 0,01 10,13 8,35 1,55 GNC-Diesel 0,19 9,47 6,10 2,65
Figura 5. Comparação da emissão de poluentes
veículos movidos com diesel, gás natural comprimido (GNC) e com a combinação de ambos.
Benefícios do uso do GNV como combustível
Com a visita à empresa, constatou-se que o valor de mercado para se converter um único veículo é de R$20.000,00. Com base nos índices de emissão de poluentes, fica evidente a boa relação custo - beneficio para os veículos convertidos. A queima do Gás Natural é muito mais completa que a queima do Diesel. Por isso, os veículos movidos a Gás Natural (Gás Metano Veicular) emitem menos poluentes, tais como óxidos nitrosos (NOX), dióxido de carbono (CO2) e principalmente o monóxido de carbono
(CO). O Gás Natural é sem dúvida, a melhor opção de combustível para utilização em centros
ficando cada vez mais rigorosos, contribuindo, assim, para a melhoria da qualidade de vida da população.
O Brasil produz cerca de 25 milhões de metros cúbicos de gás natural por dia, e a Petrobrás Distribuidora conta com a maior rede de distribuição do produto, com postos localizados nas mais diversas cidades do país. Além das reservas existentes, a BR pretende aumentar ainda mais a disponibilidade de gás com o abastecimento do mercado com a entrada em operação do gasoduto Brasil-Bolívia. (PETROBRAS, 2006).
A formação de petróleo e gás natural continua a ocorrer na natureza. Porém, as movimentações da crosta terrestre hoje são muito escassas, a velocidade com que as novas quantidades são geradas é desprezível. Por esta razão, diz-se que as acumulações destes produtos são não renováveis. Ainda que tendam ao esgotamento em algumas décadas à frente, em face das grandes quantidades que atualmente são extraídas do subsolo ano a ano, assim o gás natural deve ser o principal combustível a suceder o petróleo.
CONCLUSÕES
De acordo com o LOBKOV (2005) é inviável para as montadoras produzirem diretamente de fábrica veículos movidos exclusivamente a GNV por dois aspectos. O primeiro é: considerar a utilização de motores de combustão interna (ciclo Otto), de ignição iniciada por velas, originais de fábrica e concebidos para a utilização de gás natural, cujo ciclo é diferente do Ciclo Diesel, onde a explosão é espontânea e devida à compressão da mistura ar-combustível. Constatou-se que os ônibus e caminhões fabricados especificamente para esse fim têm custo cerca de 40% maior que os veículos convencionais movidos a diesel. Além desse custo adicional, depois de oito a dez anos de vida útil, seria difícil vendê-los para municípios menores por falta de infra-estrutura que possibilitasse o uso de gás natural, que precisaria chegar a estações locais através de gasodutos, ou seja, existe o problema da infra-estrutura.
Já a adaptação imediata de todos os
atuais motores a diesel para um sistema bi-combustível, que utilizaria uma mistura de GNC/diesel e que, segundo o autor, é a que apresenta maior benefício do ponto de vista econômico e ecológico. A conversão de cada motor custa em torno de R$ 10 mil e permite,
em uma emergência, que o veículo transite apenas com diesel.
A proporção da mistura ideal é de 85% de GN e 15% de diesel, já testada em países como a Rússia, onde mais de 100 mil veículos utilizavam a mistura. Nos motores por compressão (ciclo Diesel) o gás natural constitui o combustível principal eo óleo diesel é utilizado para incendiar a mistura ar/gás, promovendo uma melhor queima e menor emissão de particulados e gases nocivos.
Segundo nossas observações, os dados apresentados na pesquisa permitem afirmar que em relação às questões ambientais, o gás natural é muito menos poluente que o diesel ou qualquer outro combustível fóssil. Trata-se do combustível fóssil mais limpo e ecologicamente correto. A queima do gás natural reduz as emissões dos gases de escape oriundos da combustão, como hidrocarbonetos não-queimados, monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio e de enxofre e material particulado, que chega a ser insignificante.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
EMDEC. Sumário estatístico da circulação em Campinas. Disponível em: < http://www.emdec.com.br/downloads/imprensa
/sumario/sumario.pdf>. Acesso em 7 outubro 2006.
IBAMA. Procove/ Promot. Disponível em: < www.ibama.gov.br/proconve/arquivosUpload/4 251.pdf>. Acesso em 22 outubro 2006.
SCHOLOSSER, J. et al. A dual fuel compression ignition engine performance, running with Diesel fuel and natural gás. Departamento de Engenharia Rural, CCR, UFSM, Santa Maria – RS. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_art text&pid=S0100-69162004000300026#fig02>. Acesso em 21 outubro 2006
PETROBRAS. Gás natural veicular. Disponível em:
<http://www.br.com.br/portalbr/calandra.nsf#ht tp://www.br.com.br/portalbr/calandra.nsf/0/08A C4F5BCA934CF703256ACE0077B469?Open Document>. Acesso em 22 outubro 2006.
LOBKOV, D. Análise econômica para substituição de combustível Diesel por GNC no transporte público de passageiros. 2005. 111f. Dissertação (Mestrado) - Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da UNICAMP, Campinas, 2005. Disponível em: <http://libdigi.unicamp.br/document/?code=vtls 000378445
