UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE · iv AGRADECIMENTOS À minha esposa Joelia Williane...

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM

ENGENHARIA MECÂNICA

ANÁLISE EXPERIMENTAL DO CONSUMO DE UM VEÍCULO FLEX OPERANDO

COM DIFERENTES MISTURAS DE GASOLINA/ETANOL EM TRÁFEGO

URBANO

Dissertação submetida à

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

como parte dos requisitos para a obtenção do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA MECÂNICA

FÁBIO PIMENTA DE LIRA

FRANCISCO DE ASSIS OLIVEIRA FONTES

ORIENTADOR

LÚCIO ÂNGELO DE OLIVEIRA FONTES

COORIENTADOR

Natal, novembro de 2015.

iii

Esse trabalho é dedicado aos meus pais e

a toda minha família por tudo o que eles

representam a mim. Em especial, ao

meu avô pela humildade e sabedoria que

foi transmitido a mim ao longo dos anos.

iv

AGRADECIMENTOS

À minha esposa Joelia Williane por tudo o que representa na minha vida, pelo

incentivo, dedicação e paciência.

Ao meu orientador Prof. Dr. Francisco de Assis Oliveira Fontes pelo incentivo

constante e pelo tempo dedicado aos experimentos, sempre debatendo e sugerindo ações para

o enriquecimento do trabalho.

Ao grande amigo Walcker Gomes pelo apoio e incentivo nos momentos difíceis.

Ao engenheiro Luís Henrique Gonçalves Costa pelo grande incentivo para a realização

e conclusão desse mestrado.

Ao INSPETRANS pelo apoio prestado na realização dos ensaios de emissões de

poluentes.

v

RESUMO

O presente estudo trata de uma análise, em caráter experimental, do consumo de combustível

de um veiculo Flex, operando com diferentes misturas de gasolina e etanol em tráfego urbano,

o que permite obter resultados mais condizentes com a realidade do motorista. Haja vista que

a maioria dos proprietários desconhece a possibilidade de misturar os combustíveis no

momento do abastecimento, possibilitando assim a escolha mais economicamente viável da

mistura gasolina/etanol, acarretando numa redução dos custos e, possivelmente, uma

diminuição nos índices de emissão de poluentes. Atualmente, existe um mito criado pela

população que o abastecimento com etanol só se torna viável caso o valor deste não ultrapasse

70% do valor da gasolina comum. Entretanto os veículos com essa tecnologia possibilitam

operar com qualquer percentual de mistura no tanque de combustível, porém, hoje, muitos dos

proprietários desses veículos não utilizam esse recurso com eficiência, por desconhecerem

essa possibilidade de mistura ou pela razão de não existir um estudo mais profundo em

relação ao percentual ideal da mistura que proporcione um maior rendimento com um custo

inferior ao proposto pelos fabricantes.

Palavras-chave: Veículos Flex, Consumo de combustível, Mistura Gasolina/Etanol,

Emissões de poluentes.

vi

ABSTRACT

This study is an analysis, on a trial basis, the fuel consumption of a Flex vehicle, operating

with different mixtures of gasoline and ethanol in urban traffic, allowing more consistent

results with the reality of the driver. Considering that most owners unaware of the possibility

of mixing the fuel at the time of supply, thus enabling the choice of the most economically

viable mixing gasoline / ethanol, resulting in lower costs and possibly a decrease in pollutant

emission rates. Currently, there is a myth created by the people that supply ethanol only

becomes viable if the value of not more than 70% of regular gasoline. However vehicles with

this technology make it possible to operate with any percentage of mixture in the fuel tank,

but today many of the owners of these vehicles do not use this feature effectively, because

they ignore the possibility of mixing or the reason there is a deeper study regarding the

optimal percentage of the mixture to provide a higher yield with a lower cost than proposed

by the manufacturers

Keywords: Flex vehicles, fuel consumption, Blend Gasoline / Ethanol, Emissions.

vii

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 4.1 - Imagem do circuito de testes ................................................................................ 22

Figura 4.2 - Fotografia do motor do veículo analisado ............................................................ 22

Figura 4.3 - Fotografia do motor analisador de gases SUN, modelo PGA-500 ....................... 25

Figura 5.1 - Gráfico do consumo médio de combustível das diferentes misturas .................... 29

Figura 5.2 - Gráfico das distâncias percorridas em função das misturas ................................. 31

Figura 5.3 - Gráfico do custo das misturas por km rodado ...................................................... 33

Figura 8.2.1 - Fotografia do volume de gasolina para mistura E25 utilizado no teste de

rodagem .................................................................................................................................... 45


rodagem .................................................................................................................................... 45


rodagem .................................................................................................................................... 45

Figura 8.2.4 - Fotografia do volume de etanol para mistura E50 utilizado no teste de

rodagem.. .................................................................................................................................. 46

Figura 8.2.5 - Fotografia do volume de etanol para mistura E75 utilizado no teste de

rodagem.. .................................................................................................................................. 46

Figura 8.2.6 - Fotografia do selo do INMETRO da bomba de etanol ...................................... 46

Figura 8.2.7 - Fotografia do selo do INMETRO da bomba de gasolina .................................. 47

Figura 8.2.8 - Fotografia do consumo médio de combustível para mistura E25 ...................... 47

Figura 8.2.9 - Fotografia da velocidade média do percurso com a mistura E25 ...................... 47

Figura 8.2.10 - Fotografia do tempo e da distância percorrida com a mistura E25 ................. 48

Figura 8.2.11 - Fotografia do consumo médio de combustível para mistura E50 .................... 48

Figura 8.2.12 - Fotografia da velocidade média do percurso com a mistura E50 .................... 49


Figura 8.2.14 - Fotografia do consumo médio de combustível para mistura E75 .................... 50

Figura 8.2.15 - Fotografia da velocidade média do percurso com a mistura E75 .................... 50


Figura 8.2.17 - Fotografia do Consumo médio de combustível para mistura E100 ................. 51

Figura 8.2.18 - Fotografia da velocidade média do percurso com a mistura E100 .................. 52

Figura 8.2.19 - Fotografia do tempo e da distância percorrida com a mistura E100 ............... 52

Figura 8.2.20 - Fotografia do volume de gasolina para mistura E25 utilizado no ensaio de

emissões de gases ..................................................................................................................... 53

viii





Figura 8.2.23 - Fotografia do volume de etanol para mistura E50 utilizado no ensaio de

emissões de gases .................................................................................................................... 54





Figura 8.3.1 - Resultado da análise de emissões de gases da mistura E25 ............................... 55



Figura 8.3.4 - Resultado da análise de emissões de gases da mistura E100 ............................. 58

ix

LISTA DE TABELAS

Tabela 5.1 - Preço médio dos combustíveis no RN .................................................................. 28

Tabela 5.2 - Consumo médio de combustível .......................................................................... 28

Tabela 5.3 – Poder calorífico das misturas ............................................................................... 29

Tabela 5.4 - Porcentagem da distância percorrida em relação à gasolina ................................ 30

Tabela 5.5 - Custo médio por quilômetro rodado ..................................................................... 31

Tabela 5.6 - Porcentagem do custo do etanol nas misturas ...................................................... 32

Tabela 5.7 - Razão do preço da gasolina x custo por quilômetro ............................................. 32

Tabela 5.8 - Porcentagem de CO2 emitidas pelo veículo ......................................................... 33

Tabela 5.9 - Porcentagens de CO emitidas pelo veículo .......................................................... 34

Tabela 5.10 - Porcentagem de monóxido de carbono corrigido por unidade volume .............. 34

Tabela 8.1.1 - Leitura do computador de bordo para mistura E25 ........................................... 42



Tabela 8.1.4 - Leitura do computador de bordo para mistura E100 ......................................... 42

Tabela 8.1.5 - Velocidade média real ....................................................................................... 43

Tabela 8.1.6 - Consumo médio real .......................................................................................... 43

Tabela 8.1.7 - Custo por quilômetro rodado ............................................................................. 43

Tabela 8.1.8 - Custo médio de combustível por quilômetro rodado no RN ............................. 43

Tabela 8.1.9 - Porcentagem do custo do etanol nas misturas com gasolina ............................. 43

Tabela 8.1.10 - Razão do preço da gasolina x custo por quilômetro ........................................ 44

Tabela 8.1.11 – Porcentagens de dióxido de carbono emitido pelo veículo ............................ 44

Tabela 8.1.12 - Porcentagens de monóxido de carbono emitido pelo veículo ......................... 44

Tabela 8.1.13 - Porcentagens de monóxido de carbono corrigido emitido pelo veículo ........ 44

x

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

AEAC - Álcool Etílico Anidro Combustível

AEHC - Álcool Etílico Hidratado Combustível

ANFAVEA - Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores

ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis

ASG - Automated Sequential Gearbox (Caixa de Transmissão Sequencial Automatizada)

CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente

ECU - Unidade de Controle do Motor

FFV – Flexible Fuel Vehicles (Veículos Flex)

INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia

INOVAR - AUTO - Programa de Incentivo à Inovação Tecnológica e Adensamento da

Cadeia Produtiva de Veículos Automotores

INSPETRANS – Instituto de Pesquisa, Engenharia e Transporte LTDA

IPI – Imposto sobre os Produtos Industrializados

OPEP - Organização dos Países Exportadores de Petróleo

PBEV – Programa Brasileiro de Etiquetagem de Veículos Leves de Passageiros e Comerciais

Leves com Motores do Ciclo Otto

PFI – Port Fuel Injection (Sistema de Injeção Portátil)

PROCONVE – Programa de Controle de Poluição do Ar por Veículos Automotores

SFG – Software Flexfuel Sensor (Programa de Sensoriamento Flex)

xi

LISTA DE SÍMBOLOS

C - Consumo médio (km/l)

d - Distância percorrida (km)

E18 - Gasolina pura com adição de 18% (v/v) de etanol anidro (adimensional)




E100 - Etanol anidro (adimensional)

PCI – Poder Calorífico Inferior (kJ/kg)

Pe - Preço do etanol (R$)

Pg - Preço da gasolina (R$)

V - Volume de combustível (L)

Ve - Volume do etanol (L)

Vg - Volume da gasolina (L)

Vms - Valor médio da mistura (R$)

Vkm - Valor médio da mistura por km rodado (R$)

xii

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 01

1.1. Objetivo do trabalho ..................................................................................................... 02

1.2. Justificativas .................................................................................................................. 02

1.3. Organização da dissertação ........................................................................................... 03

2. REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................................ 04

2.1. Aspectos teóricos .......................................................................................................... 04

2.1.1. Veículos com tecnologia Flex ................................................................................ 04

2.1.2. Histórico dos automóveis Flex .............................................................................. 05

2.2. Programas de redução de emissões de poluentes .......................................................... 08

2.2.1. Programas nacionais de redução de emissões de poluentes .................................. 08

2.2.2. Protocolo de Kyoto ................................................................................................ 09

3. ESTADO DA ARTE ........................................................................................................... 11

3.1. Resumos dos experimentos ........................................................................................... 11

3.2. Princípio de funcionamento .......................................................................................... 18

4. METODOLOGIA ................................................................................................................. 20

4.1. Procedimento experimental .......................................................................................... 20

4.1.1. Descrição dos equipamentos ................................................................................... 20

4.1.2. Instrumentação do veículo ...................................................................................... 20

4.1.3. Preparação das misturas do teste de rodagem ........................................................ 21

4.1.4. Preparação das misturas para análise de gases ...................................................... 21

4.2. Descrição dos procedimentos de ensaio ....................................................................... 21

4.2.1. Definição do circuito de testes ............................................................................... 21

4.3. Definição dos testes de rodagem .................................................................................. 23

4.3.1. Métodos para medição do consumo ........................................................................ 24

4.3.2. Análise econômica do custo por km rodado ........................................................... 24

4.4. Definição da análise de gases ....................................................................................... 25

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ......................................................................................... 28

6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES ......................................................................................... 35

7. REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 37

8. APÊNDICES ........................................................................................................................ 42

8.1. Tabelas .......................................................................................................................... 42

8.2. Registros fotográficos .................................................................................................. 45

8.3. Resultados das análises de emissões de gases ............................................................. 55

1

CAPÍTULO 01

1. Introdução

Tem-se buscado nos últimos anos uma maior inserção dos biocombustíveis no

segmento de transporte, visando à redução da dependência do petróleo e das emissões de CO2,

principal gás responsável pelo aquecimento global. O Brasil e os EUA são atualmente os

maiores produtores e consumidores mundiais de etanol.

Nos EUA, o etanol é produzido a partir do milho apenas na forma anidra, sendo usado

principalmente na mistura com a gasolina até o percentual de 15% em volume (E15) para

veículos exclusivamente a gasolina. No Brasil, o etanol é produzido a partir da cana de

açúcar, sendo usado na forma anidra na mistura com a gasolina e com percentuais de 18% a

25% em volume (E18 - E25) (ANP, 2011a). Ainda no Brasil, o etanol também é produzido

em larga escala na forma hidratada, contendo de 4,0 a 4,9% v/v de água (ANP, 2011b), para

uso em veículos Flex. Esses veículos podem funcionar com a gasolina adicionada de etanol

anidro (E18 - E25), 100% de etanol hidratado ou misturas desses combustíveis (MELO et al.,

2010; VICENTINI et al., 2011).

O Brasil e o EUA possuem a tecnologia Flex, sendo que, no caso americano, é

permitido o uso da mistura com teor máximo de 85% de etanol anidro e 15% de gasolina

adicionada em volume (E85), para melhor desempenho na partida a frio do motor. No caso

brasileiro, os veículos Flex funcionam com o uso de até 100% de etanol hidratado. Existem

iniciativas, a nível internacional, visando o aumento do percentual de adições de etanol anidro

à gasolina, podendo chegar até 15% em volume de etanol anidro em alguns países, como nos

EUA, ou até 25%, como é atualmente permitido para veículos no Brasil (MELO et al., 2010;

VICENTINI, 2011).

Hoje o Brasil é o país líder mundial no uso de energia renovável em veículos. Onde

em 2003, foi lançada, a tecnologia Flex para os veículos com ignição por centelha (BUCCI et

al., 2003; MARSON et al., 2003). Essa tecnologia permite a operação do veículo tanto com

gasolina (esta com etanol anidro adicionado de 18 a 25% v/v), quanto com etanol hidratado,

em qualquer percentual de mistura desses combustíveis, sendo um caso único no mundo

quanto ao uso de etanol hidratado em larga escala. Tal tecnologia teve grande penetração no

mercado brasileiro de veículos, representando em 2010 aproximadamente 85% de vendas de

novos veículos no país (MELO et al., 2010; VICENTINI, 2011).

2

Com relação ao desempenho desses veículos, muitas pesquisas estão sendo feitas no

país no sentido de se conseguirem melhores resultados de emissões e de consumo.

(VICENTINI et al., 2005; AMORIM et al., 2005a;; BAÊTA, 2006;; MELO et al.,2010;

COSTA et al., 2010; MACHADO et al., 2011).

1.1. Objetivos do trabalho

Esta dissertação de mestrado tem como objetivo geral identificar o consumo de

diferentes misturas de gasolina/etanol, num automóvel equipado com motorização Flex, em

trânsito urbano, tendo como objetivos específicos apontar um percentual que possa vir a

proporcionar uma diminuição no custo por quilômetro rodado, e os seus respectivos valores

de emissões de gases poluentes.

1.2. Justificativas

Desde o surgimento dos carros Flex, convencionou-se dizer que o abastecimento do

etanol deixa de ser vantajoso quando o seu preço ultrapassa a margem de 70% do preço da

gasolina. Esse cálculo é pouco preciso, pois o mercado automobilístico dispõe de veículos

com diferentes características de motores, que podem influenciar diretamente no consumo de

combustível.

Diante desse fato, surgiu a necessidade de fazer uma pesquisa mais aprofundada que

mostrasse o percentual de mistura do etanol na gasolina, que proporcione o maior rendimento

possível, com um custo inferior, se comparado com o uso da gasolina comum. Vale salientar

que muitos proprietários desses veículos desconhecem outras possibilidades de misturas,

acarretando num elevado custo por quilômetro rodado.

Além disso, a mistura da gasolina com o etanol pode reduzir consideravelmente os

índices de emissões de poluentes causados pela combustão do combustível fóssil, uma vez

que o etanol é um combustível originário de uma fonte renovável de energia, no Brasil,

proveniente da cana de açúcar. Dessa maneira, o próprio plantio desse vegetal já contribui

com a captação do CO2 presente na atmosfera terrestre, pois esse elemento é de fundamental

importância para a realização da fotossíntese.

3

1.3. Organização da dissertação

O Capítulo 2 apresenta um breve histórico de como surgiu a tecnologia Flex nos

motores de combustão interna automotivos, o seu princípio de funcionamento e os programas

de redução dos índices de emissão de poluentes dos veículos automotores.

O Capítulo 3 apresenta uma revisão bibliográfica e o estado da arte na área de

experimentos em banco de provas e de modelagem de motores. São descritos experimentos

em bancos de provas com o uso de misturas gasolina-etanol em diferentes percentuais e seus

efeitos no desempenho e nas emissões de motores.

O Capítulo 4 descreve as metodologias usadas no trabalho e na realização dos

experimentos. Estão incluídas informações da instrumentação do veículo e os seus dados

técnicos, bem como a definição da rota dos testes, preparação das misturas de combustíveis e

o método para a medição do consumo.

O Capítulo 5 apresenta os resultados e a discussão dos valores de consumo e de

emissões obtidos com o uso de diferentes misturas de etanol hidratado na gasolina no circuito

de testes.

O Capítulo 6 apresenta as considerações finais, a contribuição do mestrado e as

propostas de trabalhos futuros.

4

CAPÍTULO 02

REVISÃO DA LITERATURA

2.1. Aspectos Teóricos

2.1.1. Veículo com tecnologia Flex - História do Proálcool

O uso de etanol como combustível veicular no país ganhou grande impulso a partir de

1975 com o estabelecimento do Programa Nacional do Álcool – Proálcool. Nos primeiros

anos, o programa incentivou a produção de etanol anidro (AEAC) para ser misturado à

gasolina até um teor de 20% e, a partir de 1977, passou a promover também o uso puro de

etanol hidratado (AEHC) como combustível veicular.

Em virtude da resistência inicial das montadoras de veículos em produzirem

automóveis dedicados ao etanol, a primeira estratégia da coordenação do Proálcool, para

disseminar a tecnologia proposta, foi promover a conversão de motores que originalmente

operavam com gasolina para que funcionassem com etanol hidratado. Embora esse período de

conversão de motores, juntamente com as frotas de demonstração estabelecidas na época,

tenha ajudado a despertar o interesse do consumidor no uso de etanol hidratado como

combustível veicular, somente a partir de 1979, com a assinatura de um acordo entre a

coordenação do Proálcool e a Associação Nacional dos Fabricantes de Veículos Automotores

- ANFAVEA, é que se iniciou a produção de veículos originais movidos a etanol e o

programa efetivamente deslanchou. (MELO et al., 2010; AMORIM et al., 2005).

O principal vetor de desenvolvimento da tecnologia de motores a álcool, na época, era

o aumento de eficiência energética, coerente com os aspectos estratégico e econômico que

pautaram a criação do Proálcool. Considerações de cunho ambiental não eram prioritárias,

embora a característica do etanol como combustível renovável já fosse reconhecida e

apontada como sendo uma qualidade importante.

A partir de meados dos anos oitenta, além dos aspectos mencionados, passaram a

serem valorizadas as características ambientais e sociais do etanol. Do ponto de vista da

engenharia automotiva, o desenvolvimento tecnológico passou a ser determinado,

principalmente, pelos requisitos ambientais de controle da emissão de poluentes e de

satisfação do consumidor final, não raramente relegando a um segundo plano a eficiência

energética no aproveitamento do combustível. (MARSON et al., 2003).

5

O Proálcool começou a entrar em crise a partir de 1987, momento em que o Estado

aplicou apenas 3% dos investimentos totais do Programa, dando fim a paridade de preço de

64% entre o álcool e a gasolina, fator que desestimulou a expansão e a renovação dos

canaviais. Outro aspecto que influenciou na queda do Programa foi a baixa do preço de

petróleo juntamente com o aumento do valor do açúcar no mercado internacional. Devido a

este último acontecimento, grande parte dos usineiros produtores de álcool passou a vender

sua matéria-prima para a produção de açúcar no lugar do álcool, pois visava à exportação.

(AMORIM et al., 2005)

No final da década de 80, quando ocorreu um desabastecimento parcial do mercado

por oferta insuficiente de etanol, simultaneamente, com a queda dos preços do petróleo e a

abertura do mercado nacional para veículos importados (principalmente a gasolina), a

demanda por automóveis a etanol despencou, de modo que a partir de 1995, se manteve

abaixo de 5%. As montadoras juntamente com os consumidores passaram a descrer no

Proálcool, fato que favoreceu a queda brusca da produção deste automóvel a patamares

bastante desestimulantes. (AMORIM et al., 2005; COSTA et al., 2010)

2.1.2. Histórico dos automóveis Flex

O carro Flex surgiu no ano de 1998 no país que mais consome combustíveis derivados

do petróleo (EUA) com o intuito de amenizar a enorme dependência do petróleo fornecido

pelos países que formam a Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP). Os

principais fabricantes de automóvel dos Estados Unidos passaram a fornecer veículos,

chamados de Flexible Fuel Vehicles (FFV), com capacidade de transitar com gasolina ou com

etanol contendo 15% de gasolina. Nesse caso, o motorista tinha a liberdade de abastecer seu

veículo com gasolina ou com E85, esse etanol possui o nome de E85, pois sua composição é

de 85% de etanol e 15% de gasolina. (KOÇ et al., 2009.)

O carro Flex, fabricado no Brasil, pode utilizar o combustível E100. Esse álcool é do

tipo hidratado, com 7% de água obtida pelo processo de destilação e 1% de gasolina para

descaracterizá-lo como bebida alcoólica. Nos EUA, o álcool utilizado é o anidro (com 0,5%

de água). Este álcool também é empregado no Brasil, mas para misturar com a gasolina

unicamente, de 20% a 25%, por força de lei. (MELO et al., 2010; VICENTINI et al., 2011)

Em 1992, a General Motors englobou a tecnologia Flexfuel no mercado norte

americano. Atualmente os usuários consideram essa tecnologia confiável com custos

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equivalentes aos dos automóveis a gasolina. Essa tecnologia não logrou êxito naquele período

devido a um sensor, responsável por detectar o teor dos dois combustíveis da mistura ser

demasiado caro, o que o tornou inviável comercialmente. (VICENTINI et al.,2011).

O motor Flex lançado no Brasil é uma tecnologia brasileira inicialmente desenvolvida

por um grupo de 35 especialistas nas áreas de química, de informática e de mecânica,

coordenada pelo engenheiro Erwin Franieck. Eles foram responsáveis por criar o primeiro

protótipo de carro Flex nacional, na década passada, em 1994, pela empresa de componentes

automotivos da multinacional Bosch, filial localizada em Campinas e sede na Alemanha.

(BOSCH, 2004; MELO et al., 2009; VICENTINI et al.,2011).

Na década anterior ao lançamento, os engenheiros da Bosch iniciaram uma retomada

do projeto Flex estrangeiro. Esse fator obrigou a possibilidade dos veículos Flex substituírem

os motores restritamente a álcool, representando certa atratividade e economia para as

montadoras, pois não precisariam criar projetos em duplicata para veículos a álcool e a

gasolina. (BOSCH, 2004)

A empresa desenvolveu seus estudos em meio à crise no abastecimento de álcool, no

fim da década de 80, em um veículo 2.0 a álcool, a fim de torná-lo eficiente tanto com

gasolina quanto com álcool. Esta foi uma forma de aproveitar a disponibilidade do álcool no

Brasil sem espantar de novo o consumidor, devido aos problemas gerados pelo Proálcool. Os

especialistas tiveram que fazer modificações no sistema de gerenciamento do motor, fazer

modificações na geometria: trocar os pistões para elevar a taxa de compressão; tornar os

materiais resistentes à corrosão do álcool; adequar o avanço da ignição, o sistema de partida e

as velas da ignição ao uso dos dois combustíveis. (VICENTINI et al.,2011; ; MELO et al.,

2009).

O avanço nos estudos do motor Flex, pela Bosch, se deu também devido ao intenso

trabalho de pesquisa iniciado em 1982, com o desenvolvimento do sistema de injeção em

motores ciclo Otto a álcool. Essa perquirição possibilitou posteriormente a produção do

sistema responsável por adaptar de forma automática as condições de gerenciamento do motor

para qualquer proporção da mescla de álcool e gasolina que estivesse no reservatório.

O funcionamento do protótipo se baseava fundamentalmente na análise da quantidade

de oxigênio presente nos gases da mistura álcool/gasolina + ar resultantes da combustão por

parte da sonda lambda. O problema era que esse componente media a proporção dos fluidos

depois que o carro estava ligado, ou seja, era necessário um componente que recebesse a

informação do sensor oxigênio e ajustasse a mescla dos carburantes antes de adentrar no

cilindro. Isso fez com que houvesse uma necessidade de um software com um alto poder de

7

rapidez, capaz de processar a informação enviada pelo sensor de oxigênio. A Bosch

desenvolveu um tipo de software com esse intuito e, posteriormente, lançou o protótipo do

carro Flex em 1994. (BOSCH, 2004; BUCCI et al.)

Apesar da possibilidade de se obter um carro no mercado capaz de rodar tanto com

álcool como com gasolina, os fabricantes de automóveis não aceitaram de bom grado tal

questão, devido à crise do álcool no fim dos anos 80 e a outros fatores como o

reconhecimento da classificação fiscal, registro e o licenciamento dos novos veículos

flexíveis. Entretanto a competição entre as empresas que pesquisavam tal tecnologia fez com

que o projeto Flexfuel continuasse.

Logo, em 1999, outra importante empresa pesquisadora de tecnologia automobilística,

a Magneti Marelli do grupo Fiat, localizada em Hortolândia - SP, anunciou dispor dessa

tecnologia (100% brasileira) que possibilitava a identificação do combustível usado e a

readaptação do motor para o funcionamento de forma normal. No ano 2000, os engenheiros

dessa mesma empresa desenvolveram um algoritmo que calculava a composição do

combustível com base nas informações colhidas pelos diversos sensores que os motores dos

carros normalmente trazem. Desta maneira, foi possível aumentar a precisão do sistema Flex

sem aumentar o custo. O primeiro modelo de veículo a usar a tecnologia dessa empresa foi o

Gol Total Flex, lançado em março de 2003. (BUCCI et al., 2003; MARSON et al., 2003).

Por meio daqueles algoritmos foi criado o SFS – Software Flexfuel Sensor, um

poderoso programa desenvolvido especialmente para o veículo Flex e instalado em um chip

no centro da UCE. Esta tecnologia permite o uso de álcool, gasolina ou qualquer proporção

dos dois carburantes, sem elevar a emissão de poluentes ou perder potência, fatores que

agradam tanto consumidores quanto ambientalistas. Isto é possível graças a informações

recebidas pelos sensores instalados em todo o sistema de combustível, tais como, a sonda de

oxigênio, sensor de rotação, sensor de temperatura, de detonação e de velocidade. (BOSCH,

2004; VICENTINI et al., 2011)

Diante das informações colhidas desses sensores o programa instalado na UCE

determina o valor de carburante injetado na câmara de combustão, tal como, o momento da

saída da faísca gerada pela vela para propiciar a combustão. O sistema deve adequar o

funcionamento do motor em milissegundos. Cabe ressaltar que qualquer que seja a proporção

da mistura álcool e gasolina, o motor não apresenta a mesma potência. Quando abastecido

com o álcool, obtém menos autonomia e maior potência, com a gasolina, a situação se inverte,

menor potência e maior autonomia. (BUCCI et al., 2003; MARSON et al., 2003).

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2.2. Programas de redução de emissões de poluentes

2.2.1. Programas nacionais de redução de emissões de poluentes

A crescente preocupação com a eficiência energética tem resultado em programas de

redução das emissões de veículos automotores e programas de desperdício de energia, sendo a

matéria objeto de normatização pelo poder público há algumas décadas, de tal forma que a

legislação do setor tem se consolidado de maneira progressivamente abrangente.

(GREENPEACE BRASIL, 2013).

No mesmo sentido, a crescente conscientização acerca dos danos causados pela

poluição atmosférica à saúde e ao bem estar da população teve como consequência a

instituição do PROCONVE, Programa de Controle de Poluição do Ar por Veículos

Automotores. Através da progressividade de etapas, nas quais, já foram implementadas em

seis fases para veículos leves e pesados, o PROCONVE estabelece limites às emissões

poluentes dos veículos novos, de modo que todos os modelos de automóveis do mercado

brasileiro são ensaiados durante sua homologação obrigatória, para atestar seu atendimento

aos tetos máximos de emissões. Importante avanço nesse sentido é o credenciamento, pelo

INMETRO, de instalações laboratoriais que alcançaram um nível necessário e suficiente à

realização de ensaios de motores regularmente de forma independente. (CONAMA, 2002)

O PROCONVE estabelece níveis máximos de emissão para homologação, cujo

desatendimento leva à transgressão legal. Os indicadores de consumo, por sua vez, não se

encontram limitados, podendo ter uma ampla variação. A ideia de que os motores mais

eficientes são também os menos poluentes e quando se trata das emissões de CO2 é

incontestável.

Em novembro de 2008, foi aprovado, por meio da portaria INMETRO nº 391, o

Regulamento de Avaliação da Conformidade para Etiquetagem de Veículos Leves de

Passageiros e Comerciais Leves com Motores do Ciclo Otto - PBEV, estabelecendo o

programa voluntário de etiquetagem veicular. Sob a coordenação do INMETRO, o PBEV foi

implementado em 2009, contando com a participação de cinco montadoras. (VICENTINI

P.C., 2011).

Em vigor desde 1º de janeiro de 2013, o Programa de Incentivo à Inovação

Tecnológica e Adensamento da Cadeia Produtiva de Veículos Automotores (Inovar-Auto) foi

lançado pelo governo em 4 de outubro de 2012 como parte do Plano Brasil Maior, e tem

validade entre 1º de janeiro de 2013 e 31 de dezembro de 2017. O programa voluntário

aumentou o imposto sobre produtos industrializados (IPI) em 30% para os veículos leves

9

vendidos no país entre os anos de 2013 a 2017 e prevê um desconto de 30 pontos porcentuais

no IPI para montadoras que aderirem ao programa. Para ter direito ao incentivo, no entanto,

os interessados devem cumprir uma série de contrapartidas, que vão aumentar gradualmente a

partir do início do programa. (VICENTINI P.C., 2011).

As medidas introduzidas pelo Programa Inovar-Auto concedem benefícios para as

empresas que estimularem e investirem na inovação e em pesquisa e desenvolvimento dentro

do Brasil. O novo regime prevê ainda a concessão de créditos presumidos adicionais de IPI

para incentivar as empresas a extrapolarem as metas estabelecidas para habilitação ao Inovar-

Auto.

O governo também estipulou um benefício de até dois pontos percentuais do IPI para

os fabricantes que ultrapassarem a meta de habilitação, fixada em 1,82 MJ/km (melhoria de

12,08% em comparação com valores de 2011), como estímulo à eficiência energética. Esse

desconto na alíquota do IPI é válido para o período entre 2017 e 2020, e será de um ponto

percentual no caso das empresas atingirem a média de 1,75 MJ/km (15,46%) e de dois pontos

percentuais, no caso de atingirem 1,68MJ/km (18,84%). A meta-alvo de 1,68MJ/km equivale

à meta europeia de 2015 de 130g de CO2/km. (ANFAVEA, 2013)

2.2.2. Protocolo de Kyoto

O Protocolo de Kyoto foi o resultado da 3ª Conferência das Partes da Convenção das

Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas, realizada no Japão em 1997. Após discussões que

se estendiam desde 1990, a conferência reuniu representantes de 166 países para discutir

providências em relação ao aquecimento global.

O documento estabelece a redução das emissões de dióxido de carbono e outros gases

do efeito estufa em 5,2% em relação aos níveis de 1990, até 2012. Um importante aspecto

deste protocolo é que apenas os países ricos (listados no chamado Anexo I) são obrigados a

reduzir suas emissões. Países em desenvolvimento, como o Brasil, grandes emissores de

poluentes, não são obrigados. (GREENPEACE BRASIL, 2013; VICENTINI P.C., 2011).

O conceito do protocolo é de responsabilidade comum, porém diferenciada. Isso quer

dizer que todos têm responsabilidades em relação ao aquecimento global, porém aqueles que

mais contribuíram para o acúmulo de gases durante a história é que devem arcar com a

obrigação de reduzir as emissões, por isso a isenção dos países em desenvolvimento. No

10

entanto, apesar de não ser obrigado, o Brasil assinou, em julho de 2002, uma carta de

ratificação.

Com a implementação deste protocolo, uma nova moeda mundial entra em vigor: Os

Créditos de Carbono, ou seja, quem diminuir os níveis de emissões além do necessário tem o

direito de negociar as cotas excedentes, surgindo assim a comercialização da nova moeda na

Bolsa de Mercadorias e Futuros. Em outras palavras, cada tonelada deixada de ser emitida ou

retirada da atmosfera poderá ser adquirida pelo país que tem metas de redução a serem

atingidas e neste ponto o Brasil se classificaria como grande investidor na área.

O Brasil tem três grandes vantagens em relação à emissão de carbono: ser um país de

renda média, classificando-o fora das obrigações do protocolo, ter uma matriz energética

limpa do ponto de vista de efeito estufa, e a principal, possuir grande área de florestas, que

têm grande participação no ciclo global do gás carbônico. Porém, sua maior desvantagem é

ainda ser considerado um grande poluidor. (GREENPEACE BRASIL, 2013).

11

CAPÍTULO 03

ESTADO DA ARTE

3.1. Resumos experimentais

A maioria dos artigos publicados na literatura internacional reporta experimentos

sobre a adição do etanol anidro à gasolina. Sendo poucos, os trabalhos que indicam o uso de

etanol hidratado. Entre os trabalhos nacionais, existem trabalhos que reportam resultados

experimentais com o etanol hidratado. HSIEH et al. (2002) investigaram o efeito da adição de

etanol anidro nos percentuais de 0%, 5%, 10%, 20% e 30% em um motor comercial. Foram

verificadas alterações das propriedades da gasolina, tais como aumento da pressão de vapor

até o percentual de 10% de etanol e o decréscimo de pressão para misturas acima desse valor.

Com o aumento do percentual de etanol, houve redução significativa de CO e HC e aumento

de CO2, devido à melhor combustão do motor. O artigo conclui que as emissões de NOx

dependem mais do regime de operação do motor do que do efeito da mistura de etanol.

HE et al. (2003) se basearam no experimento de HSIEH et al. (2002) e também

verificaram redução de HC e CO nos percentuais de 10% e 30% de etanol, porém verificaram

aumento de emissões de etanol não queimado e acetaldeído. O artigo menciona que a

eficiência do catalisador não é muito elevada para o etanol não queimado, podendo gerar

problemas ambientais.

AL-HASAN (2003) utilizou 10 misturas de etanol anidro à gasolina, variando de 0%

até 25% com incrementos de 2,5%, a fim de investigar o efeito do etanol no desempenho, no

consumo e nas emissões de um motor Toyota, 4 cilindros, 1,4 L, com razão de compressão de

9:1 e potência de 52 kW em 5600 rpm. Os experimentos foram feitos em um dinamômetro

hidráulico e o analisador de gases utilizado foi o modelo MGA 1200 da SUN, que utiliza um

detector de infravermelho para medir CO, CO2 e THC. A razão ar-combustível foi ajustada

para maximizar a potência e os ensaios foram feitos em 1000, 2000, 3000 e 4000 rpm, na

posição de ¾ de abertura de borboleta. Para cada ponto de operação, foram feitas 3 medições

para se calcular a média dos dados experimentais.

Os resultados mostraram que a adição de etanol à gasolina aumentou a potência, o

torque e a eficiência volumétrica e térmica, além de ter aumentado o consumo específico de

combustível. Com relação às emissões, as concentrações de CO e HC foram reduzidas,

enquanto a concentração de CO2 aumentou. A principal limitação dos trabalhos de HSIEH et

al. (2002), HE et al. (2003) e AL-HASAN (2003), para uso nessa dissertação, foi o baixo

12

valor de adição de etanol (25% a30%). Entretanto a constatação nesses trabalhos de tendência

de redução de CO e HC e aumento de CO2 com a adição de etanol foi útil para esta presente

dissertação.

BUCCI et al. (2003) estudaram uma metodologia de programação para a central

eletrônica do veículo, de forma a eliminar a necessidade de um sensor físico para a medição

do percentual de etanol hidratado contido no tanque do veículo Flex. Esse sensor tinha como

principal finalidade informar à central eletrônica o percentual da mistura nos instantes de

partida a frio, pois devido à baixa temperatura a sonda lambda ainda não se encontra

operacional nesses momentos. Foram feitos diversos ensaios experimentais em dinamômetro

para a medição de consumo e emissões, além de ensaios de retomada de velocidade. O

trabalho conclui que a estratégia adotada pelo programa foi capaz de predizer com precisão o

percentual da mistura, substituindo assim a necessidade de instalação de sensor físico para

instantes de partida a frio do motor.

MARSON et al. (2003) apresentaram algumas etapas referentes ao desenvolvimento

do veículo GM Corsa 1.8, 8 válvulas, Flex, no período de 2002 a 2003. Foram realizadas

modificações na central eletrônica do veículo (incluindo a elaboração de um programa para

eliminação do sensor de etanol do tanque de combustível), no sistema de injeção, na razão de

compressão, dentre outras. O trabalho concluiu que o veículo Flex modificado apresentou

uma pequena melhora de desempenho em comparação ao veículo original a gasolina. Por não

necessitar de componentes adicionais, o preço final do veículo foi mantido igual ao original a

do veículo a gasolina.

AL-FARAYEDHI et al. (2004) pesquisaram diferentes tipos de combustíveis

oxigenados (MTBE, metanol e etanol anidro) e verificaram a performance de um motor típico

a gasolina. Cada um desses combustíveis foi misturado em três diferentes percentuais (10%,

15% e 20%). Nos ensaios, o ângulo de avanço foi maximizado para a obtenção do torque

máximo em cada ponto de operação (MBT), com borboleta em abertura máxima (WOT) e

lambda igual a 1. Os combustíveis oxigenados apresentaram uma eficiência térmica maior do

que a gasolina de referência usada. Os melhores percentuais foram de 20% para o metanol e

15% para o etanol. Dentre os biocombustíveis, o metanol foi o que apresentou melhor

desempenho.

AMORIM et al. (2005a; 2005b; 2005c) realizaram diversos estudos experimentais em

um motor Fiat, do tipo Flex, modelo Fire (Fully Integrated Robotized Engine), equipado com

um kit GNV (Gás Natural Veicular) de 5ª geração e com uma central programável da injeção

eletrônica. Eles avaliaram o desempenho do motor em carga máxima, respeitando-se o valor

13

de lambda informado pelo fabricante, para gasolina, etanol e GNV. As calibrações (mapas do

motor) foram feitas para cada um dos combustíveis. Dentre os resultados foram obtidas

diversas curvas otimizadas com a melhor relação entre torque, potência e consumo específico

de cada um dos combustíveis.

AMORIM et al. (2005c) realizaram experimentos com gasolina E25 (25% de etanol

anidro), etanol hidratado (com 6% de água), mistura de 50% gasolina E25 e 50% de etanol

hidratado e GNV. O objetivo do trabalho era mostrar as diferenças de desempenho entre os

combustíveis, considerando uma razão de compressão fixa de 11:1. O melhor resultado de

potência foi obtido com o etanol hidratado, que também apresentou o pior resultado de

consumo. O GNV apresentou o melhor resultado de consumo específico entre os

combustíveis testados.

BAÊTA (2006) desenvolveu uma metodologia experimental para maximizar o

desempenho de um motor multicombustível (etanol hidratado, gasolina e GNV) turbo-

alimentado, sem prejudicar a eficiência global do motor. Um turbo-alimentador, uma central

eletrônica programável e um kit de conversão para GNV de 5a geração (MELO et al., 2006b)

foram instalados no motor, que foi calibrado para cada combustível, controlando-se a pressão

de turbo-alimentação. Foram feitas medições de pressão no cilindro para análise dos

parâmetros da combustão e de outras variáveis de desempenho do motor (potência, consumo

etc.). Esse trabalho conclui que a aplicação da turbo-alimentação mostrou-se efetiva em

permitir que se tire proveito das diferenças de propriedades entre os três combustíveis testados

(etanol, gasolina e GNV). Foram obtidos desempenhos superiores com os combustíveis

testados, sem variar a razão de compressão e sem prejuízo à eficiência global.

A principal contribuição dos trabalhos de AMORIM et al. (2005a, 2005b, 2005c) e de

BAÊTA (2006) para uso nessa dissertação foi a explicação dos procedimentos de

mapeamento do motor para condição de máximo torque. A principal limitação dos trabalhos

foi a ausência dos resultados de emissões.

TOPGÜL et al. (2006) fizeram experimentos em um motor monocilíndrico, variando a

razão de compressão (8:1, 9:1, 10:1) e o avanço de ignição em rotação constante de 2000 rpm

e borboleta plenamente aberta (WOT). Foram utilizada misturas de etanol anidro com

gasolina (E10, E20, E40 e E60). Os resultados mostraram que houve queda na emissão de HC

e CO, bem como a possibilidade de aumento da razão de compressão sem a ocorrência de

detonação no motor. Esse trabalho confirma a tendência de redução de CO e HC para teores

mais elevados de etanol (até 60%), fato observado anteriormente por HSIEH et al. (2002), HE

et al. (2003) e AL-HASAN (2003) de até 30%. Também é importante a constatação de

14

possibilidade de aumento da razão de compressão sem a ocorrência de detonação devido a

maior octanagem do etanol.

VARDE et al. (2007) estudaram o efeito de misturas de etanol anidro à gasolina (E10,

E22 e E85) nas emissões e nas taxas de liberação de energia em um motor com ignição por

centelha. Foram feitos ensaios em duas rotações (2100 e 1500 rpm) e em 4 condições de carga

(BMEP 1, 2, 3 e 4 bar). Segundo os autores, diversos estudos já foram feitos sobre a variação

de consumo de combustível com a adição de etanol na gasolina, mas ainda não há consenso

de resultados. Existe uma grande diferença quando a adição do etanol na gasolina ocorre em

um motor não calibrado para a nova mistura, ou em um motor com capacidade de auto-

calibração para o etanol.

Nos testes feitos por VARDE et al. (2007) a adição de etanol aumentou a eficiência

térmica do motor apenas para a mistura E85. Na condição estequiométrica (λ=1), as misturas

de etanol reduziram de maneira pouco significativa as emissões de CO. Com relação ao NOx,

não houve diferença significativa para os percentuais de 10 e 22%, porém houve redução

significativa da emissão com o uso de E85, sendo explicado pelo fato do elevado calor de

vaporização do E85 resultar em uma temperatura mais baixa na admissão. Também com o

E85, a temperatura de chama adiabática foi menor, resultando numa menor temperatura na

câmara de combustão, o que contribuiu para a redução do NOx. Com relação ao HC, não

houve variação significativa nos percentuais de E10 e E22, porém, com o E85 houve uma

redução significativa. Esta mistura necessitou de muito tempo para desenvolver e estabilizar a

chama na câmara de combustão, em comparação com a gasolina, em especial para pequenas

cargas.

Um ponto importante do trabalho de VARDE et al. (2007), para esta dissertação, foi a

constatação de diferenças de resultados de emissões com adição de etanol caso o motor seja

calibrado ou não, para a nova mistura de combustível. Outro fator relevante foi que os autores

não observaram diferenças significativas de CO e NOx com a adição de até 22% de etanol.

CELIK (2008) avaliou o desempenho de uma mistura com 50% de etanol (E50) em

um motor com ignição por centelha com razão de compressão modificada de 6:1 para 10:1.

Foi verificada uma redução significativa nas emissões de CO, CO2, NOx e HC quando do uso

de E50, além de uma redução de 3% no consumo específico.

MITTAL et al. (2008) estudaram o desempenho de misturas de etanol anidro em um

motor monocilíndrico, equipado com dois sistemas de injeção de combustível, sendo: um

sistema de injeção convencional (PFI) e outro de injeção direta (DI). Os ensaios

experimentais foram feitos com E85 (85% de etanol e 15% de gasolina), com gasolina pura e

15

com percentuais de 100, 70, 50 e 30% de E85 misturados à gasolina. Também foram

utilizadas duas rotações de motor e duas condições de borboleta (WOT - máxima abertura e

carga parcial). A configuração do sistema de injeção possibilitava o uso de qualquer

combustível (gasolina, E85 e misturas de E85) de forma independente em cada um dos dois

sistemas de injeção (PFI e DI) do motor.

Os resultados mostraram que, com a gasolina sendo injetada pelo sistema DI (injeção

direta) e misturas de E85 pelo sistema PFI (injeção convencional – Port Fuel Injection), a

pressão média efetiva (IMEP) aumentou com maiores percentuais da adição do E85 devido à

redução da temperatura na admissão (permite aumento da massa de ar) e devido à combustão

mais rápida do etanol. Porém, quando a gasolina foi injetada pelo sistema PFI e as misturas de

E85 pelo sistema DI, não houve variação significativa de IMEP com o aumento da adição de

E85. O trabalho também comparou dois modelos de cálculo de fração de massa queimada,

sendo um pelo método de pressão do cilindro e outro pelo método de Rassweiller & Withrow

(BALL et al., 1999) com um modelo linear politrópico.

YOUSUFUDDIN et al. (2008) pesquisaram em um motor monocilíndrico de razão de

compressão variável, o efeito do avanço de ignição, razão de equivalência e razão de

compressão no desempenho e nas emissões de poluentes com o uso de diferentes misturas de

etanol anidro à gasolina (E0, E10, E25, E35 e E65). Foi utilizada uma rotação constante de

1500 rpm e abertura máxima de borboleta (WOT), sendo a alimentação de combustível do

motor feita por um carburador. Foram utilizadas as razões de compressão de 9:1 e de 11:1 no

estudo. A razão ar-combustível foi ajustada para permitir a máxima potência para gasolina. Os

resultados mostraram que o menor consumo específico foi obtido com razão de compressão

de 11:1 com gasolina pura e com 0,95 de razão de equivalência. Um maior percentual de

etanol permitiu aumento do torque, em consequência do uso de maiores valores de avanço de

ignição. As misturas de E35 e E65 reduziram significativamente as emissões de CO e HC.

KOÇ et al. (2009) estudaram o efeito da adição de etanol anidro nas proporções de

50% (E50) e 85% (E85) em uma gasolina comum sem chumbo quanto ao desempenho e

emissões de poluentes de um motor monocilíndrico. Foram pesquisadas duas razões de

compressão (10:1 e 11:1) com rotação do motor variando de 1500 até 5000 rpm, sendo todos

os pontos em condição de borboleta totalmente aberta (WOT). O artigo destaca que o etanol,

quando comparado à gasolina, possui uma temperatura de auto-ignição mais elevada e

também uma pressão de vapor menor, facilitando o transporte e a estocagem segura do

produto, além de gerar menor perda de propriedades por emissão evaporativa. O calor latente

de vaporização também é da ordem de 3 a 5 vezes mais elevado, o que gera uma menor

16

temperatura na admissão do motor, aumentando a eficiência volumétrica. O artigo também

comenta que, devido ao fato do poder calorífico do etanol ser menor do que o da gasolina,

ocorre um aumento de consumo desse combustível para a geração da mesma potência.

Os resultados encontrados por KOÇ et al. (2009) mostraram que a adição do etanol

aumentou o torque, a potência e o consumo de combustível, além de reduzir as emissões de

monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) e hidrocarbonetos (HC). Foi

verificado também que as misturas de etanol à gasolina permitiram o incremento da razão de

compressão sem a ocorrência de detonação.

A principal aplicação dos trabalhos de KOÇ et al. (2009) e YOUSUFUDDIN et al.

(2008) para esta dissertação é o fato de terem usado teores elevados de etanol (até 85%) com

verificação experimental do aumento do torque, potência e consumo e redução de CO e HC,

nos dois trabalhos, e também do NOx, no caso do trabalho de KOÇ et al. (2009). A principal

limitação dos trabalhos foi o uso de apenas uma condição de carga (borboleta em máxima

abertura).

Existem diversos outros trabalhos experimentais sobre o uso do etanol anidro:

YÜKSEL et al. (2004) estudaram a aplicação do etanol em motores carburados.

CEVIZ et al. (2005) estudaram a influência da adição do etanol na redução da variabilidade

das curvas de pressão e nas emissões, sendo o percentual de 10% o de melhor performance.

YOON et al. (2009) também estudaram o efeito do etanol (E85 e E100) na melhora da

variabilidade da combustão do motor, e concluíram que o etanol apresenta menores variações

de curva de pressão e de IMEP em relação à gasolina.

MELO et al. (2010). O artigo apresenta dados experimentais utilizando gasolina,

misturas de 50 e 80% de etanol hidratado à gasolina e etanol hidratado 100% em um motor

TETRAFUEL FIAT 1,4 L com central eletrônica programável. Foram feitos ensaios em

banco de provas para diferentes condições de operação do motor (lambda=1 e lambda=0,9). A

medição da pressão no cilindro do motor foi feita por um sistema AVL Indimodul e a

medição das emissões do motor foi realizada por um sistema da empresa HORIBA do tipo

on-board, modelo OBS2200 e capaz de medir CO2, NOx, CO e THC (hidrocarbonetos totais),

sendo os hidrocarbonetos medidos por um analisador do tipo ionização de chama (FID). Os

resultados mostraram que a rotação de 3875 rpm foi crítica para detonação quando do uso da

gasolina. Os resultados de emissões de CO e THC apresentaram tendência de queda, com

exceção do THC para o uso de etanol 100% e para lambda 0,9. Foi verificado que o

analisador do tipo ionização de chamas para THC sofre interferência dos oxigenados

presentes nos gases de exaustão (aldeídos e etanol não queimado). O trabalho recomendou um

17

estudo mais aprofundado das emissões de THC quando do uso de elevados percentuais de

etanol incluindo o uso de outra técnica de medição.

Em 2010, SANDSTROEM-DAHAL et al. (2010) investigaram as emissões de um

veiculo Flex, usando E85 (85% de etanol anidro e 15% de gasolina) em ensaios de

dinamômetro de chassi condicionado para diferentes temperaturas ambiente (+22°C e - 7°C).

Segundo o artigo, para uma medição correta dos hidrocarbonetos totais (THC) com utilização

de um analisador do tipo ionização de chama (FID), é necessário se calcular fatores de

resposta do analisador para diferentes concentrações de etanol não queimado no escapamento.

Dessa forma, a pesquisa recomenda o uso de um analisador de espectroscopia no

infravermelho do tipo FTIR (Fourier Transform Infrared Analyzer), que é capaz de medir até

23 poluentes em tempo real incluindo os hidrocarbonetos, o etanol não queimado e os

aldeídos. Foi usado o sistema de emissões FTIR AVL SESAM e foram obtidas boas

correlações de aldeídos do equipamento, com o método HPLC (Cromatografia Líquida de

Alta Eficiência). O método de cromatografia usa impingers (frascos) contendo solução líquida

com mistura de acetonitrila e DNPH (2,4 –dinitro-fenil-hidrazina) (ABNT, 2009).

WALLNER et al. (2010) estudaram o efeito do uso de combustíveis oxigenados nas

emissões de gases medidos com um equipamento FTIR AVL SESAM. Gasolina, etanol,

anidro e butanol foram testados em um motor de injeção direta, sendo as emissões medidas

antes do catalisador em um banco de provas de motor. Foi encontrada uma boa correlação

entre o sistema FTIR e um analisador de gases convencional para CO, CO2 e NOx. Tal artigo

mostra que as medições de hidrocarbonetos totais com analisador convencional (FID)

sofreram interferência dos oxigenados presentes na exaustão e recomenda o uso do FTIR para

uma medição com melhor precisão dos hidrocarbonetos. O trabalho avaliou além dos

hidrocarbonetos, as emissões de etanol não queimado e de aldeídos e concluiu que a emissão

da soma desses poluentes aumenta quando da adição de etanol ou butanol à gasolina.

COSTA et al. (2010) estudaram a performance e as emissões de um motor Flex 1.0 L

utilizando etanol hidratado e gasolina E22 (78% de gasolina e 22% de etanol anidro). Foram

investigados a pressão média efetiva de eixo (BMEP), potência de eixo, consumo específico e

a eficiência térmica. Foram medidas a concentração das emissões de CO, CO2,

hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio. Os resultados mostraram que o torque e a pressão

média efetiva de eixo foram maiores quando usando gasolina, nas condições operacionais de

menor rotação do motor. Para rotações elevadas, foram obtidos torque e BMEP mais elevados

com o uso do etanol. O etanol hidratado apresentou maior eficiência térmica e também maior

consumo específico do que a gasolina. Com relação às emissões, o uso do etanol hidratado

18

reduziu as emissões de CO e de HC, mas aumentou o CO2 e o NOx. Com relação às emissões

de NOx apenas a rotação de 2500 rpm apresentou um decréscimo de emissões com o uso do

etanol hidratado, as demais rotações apresentaram um aumento significativo de emissões.

Segundo os autores, este aumento pode ser atribuído ao fato de maior velocidade de chama do

etanol junto com o maior valor do ângulo de avanço de ignição, que favorecem um aumento

de pico de pressão. Como consequência, há um aumento do pico de temperatura na câmara de

combustão.

3.2. Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento do motor Flex é o mesmo do motor movido a gasolina.

A função da UCE (Unidade de controle de emissão) no motor Flex é aferir a proporção da

mistura álcool/gasolina + ar e adequar o funcionamento do motor, modificando o tempo de

injeção de combustível, o tempo de abertura e fechamento das válvulas e o ponto de ignição.

Este último é adiantado pelo gerenciamento eletrônico (avanço da ignição), geralmente

quando se usa álcool devido ao seu baixo poder de detonação.

O motor Flex dispõe de um sistema de identificação de combustível que torna mais

rápido o processo de identificação do carburante e correção do funcionamento do motor. Um

equipamento chamado sensor de nível de combustível, responsável por informar a quantidade

de combustível, envia, por meio de um sinal elétrico, dados sobre um reabastecimento a UCE,

de forma que esta fique de sobreaviso sobre mudança de leitura do sensor de oxigênio.

Outro dispositivo que também faz parte do sistema Flex é um ohmímetro localizado de

forma estratégica no interior do reservatório de combustível com a função de enviar o valor da

resistência elétrica do combustível armazenado à Centralina, a qual identifica o tipo de

combustível ou teor de combustível está lidando. Dessa forma, a central processa os dados e

caso o reservatório de combustível possui um valor acima de 80% de álcool e uma

temperatura inferior a 20°C, aquela se encarrega de acionar a partida a frio.

O sensor de oxigênio é outro elemento de fundamental importância, pois envia dados

colhidos dos gases resultantes da combustão que saem pelo escapamento com relação à

proporção da mistura combustível (álcool/gasolina + ar) que está sendo queimada à UCE.

Assim, o sistema se adéqua ao ajuste ideal para preservar as condições de dirigir.

19

Os dispositivos que compõem o motor Flex são praticamente os mesmos. O que difere

no motor Flex, em relação ao motor a gasolina é o chip com o Software Flexfuel (sensor

instalado na UCE) e outras modificações conforme se apresenta logo abaixo:

• Mudanças na geometria e tratamento das peças para evitar corrosões;

• O coletor de admissão é adaptado para dar partida a frio, como no álcool;

• Peças como a bomba de gasolina, válvulas de escape e linha de alimentação da

bomba são adaptados;

• O tempo do fechamento e a abertura das válvulas são diferenciados;

• A taxa de compressão presente no motor Flex é de 11,7:1 (para se ter uma boa noção,

nos motores convencionais a gasolina o valor ideal é de 9:1 e nos convencionais a álcool é

12:1);

• Os bicos injetores e a bomba de combustível possuem maior vazão;

• A parede do coletor de admissão de plástico está menos rugosa;

• A galeria de combustível de plástico (porque a acidez do álcool é revelada pela sua

reação com os metais ativos, com a liberação de hidrogênio no estado gasoso);

• O corpo da borboleta e o sensor de temperatura e pressão do ar passam a se localizar

no coletor;

• A bomba de gasolina juntamente com as válvulas de escape possuem revestimento

anticorrosivos;

• Há um sistema de partida a frio com gasolina, com um orifício calibrado após o

corpo de borboleta para a injeção da gasolina do reservatório, como no modelo a álcool;

• O tempo de abertura e fechamento dos injetores é diferente do motor convencional;

• As velas de ignição possuem de um a três eletrodos de platina, com prolongamento

maior para melhorar a queima na câmara de combustão;

• O sensor de rotação substitui o distribuidor de ignição.

Apesar de utilizar como ponto de referência a tecnologia do sistema Flex americano, o

Brasil saiu à frente dele, devido ao aproveitamento da experiência com os veículos a álcool,

ou seja, a adaptação de um veículo a álcool para utilizar a gasolina. Tal fato colocou o maior

consumidor de gasolina do mundo em desvantagem, porque para adaptar um motor a gasolina

a álcool é muito mais complexo. O sistema Flex brasileiro demonstrou um desempenho e uma

economia melhor, ademais de usar 100% de álcool. (BUCCI et al., 2003; MARSON et al.,

2003).

20

CAPÍTULO 04

METODOLOGIA

4.1. Procedimento Experimental

4.1.1. Descrição dos equipamentos

O automóvel tomado como base para realização dos nossos experimentos é um sedan

ano/modelo 2010/2011, tração dianteira, coeficiente aerodinâmico de 0,313, com motor de

ignição por centelha de 4 cilindros em linha, Flex (Gasolina/Etanol), contendo 2 válvulas por

cilindro em seu cabeçote, capacidade volumétrica de 1598 cm3, taxa de compressão de 12,1:1,

potência de 101 cv (Gasolina) e 104 cv (Etanol), torques de 15,4 kgf.m (Gasolina) e 15,6

kgf.m (Etanol), com alimentação de combustível realizada através de um sistema de injeção

eletrônica multiponto Bosch, transmissão automatizada ASG de 5 marchas, com as seguintes

relações de transmissão:

1ª marcha: 3,550:1

2ª marcha: 2,250:1

3ª marcha: 1,517:1

4ª marcha: 1,026:1

5ª marcha: 0,740:1

Diferencial: 4,188:1

Esse automóvel é dotado de rodas de liga leve 6J x 15, com pneus fabricados pela

Pirelli com a seguinte medidas: 195/55/15, calibrados com as pressões recomendadas pelo

fabricante de 30 lb/pol2 na dianteira e de 28 lb/pol

2 na traseira. O veículo possui peso em

ordem de marcha de 995 kg.

No percurso do teste não foi ultrapassado o limite de velocidade de 60 km/h, além

disso, em todos os testes, o ar condicionado encontrava-se na 2ª velocidade e o veículo se

deslocava com dois ocupantes, totalizando uma massa de aproximadamente 150 kg. O

câmbio, devido ser automatizado, realizava as trocas de marchas em, no máximo, 2000 rpm.

4.1.2. Instrumentação do veículo

O veículo ensaiado conta com hodômetro digital e computador de bordo, com as

seguintes funções: distância percorrida, em km; tempo de deslocamento, em minutos;

velocidade média, em km/h; consumo médio, em km/l; e consumo instantâneo, em km/l.

21

4.1.3. Preparação das misturas do teste de rodagem

Foram preparadas 4 misturas, em recipientes distintos, com combustível fornecido por

posto de abastecimento da rede Petrobras, sendo elas:

- Mistura E25: 3 litros de gasolina comum (25% de etanol);

- Mistura E50: 2 litros de gasolina comum e 1 litro de etanol (50% de etanol);

- Mistura E75: 1 litro de gasolina comum e 2 litros de etanol (75% de etanol);

- Mistura E100: 3 litros de etanol (100% de etanol).

4.1.4. Preparação das misturas para análise de gases

Para a análise de emissão de poluentes foram preparadas 4 misturas, fornecidas pelo

mesmo posto de abastecimento da mistura do teste de rodagem, entretanto, com volumes

diferenciados:

- Mistura E25: 1 litro de gasolina comum (25% de etanol);

- Mistura E50: 666 mililitros de gasolina comum e 333 mililitros de etanol (50% de

etanol);

- Mistura E75: 333 mililitros de gasolina comum e 666 mililitros de etanol (75% de

etanol);

- Mistura E100: 1 litro de etanol (100% de etanol);

Vale salientar que os recipientes foram abastecidos com combustíveis provenientes

das mesmas bombas, com validação da calibração até o ano de 2015, descartando a

possibilidade de variação no volume de combustível depositado nos recipientes.

4.2. Descrição do procedimento de ensaio

4.2.1. Definição do circuito de testes

Para a execução dos testes foi adotado um circuito de trânsito urbano, composto de:

lombadas, radares e retornos, com a finalidade de tornar o nosso ensaio fiel à realidade

enfrentada diariamente pela maioria dos motoristas.

22

Figura 4.1: Circuito de testes

Durante a realização dos testes, foram medidos os seguintes parâmetros: volume de

combustível, distância percorrida, tempo de deslocamento e temperaturas da pista, da tampa

do eixo de comando de válvulas e do tubo distribuidor do sistema de injeção eletrônica,

conforme a figura 4.2:

Figura 4.2: Fotografia do motor do veículo analisado

Com base nas medições obtidas na leitura dos parâmetros anteriormente listados, foi

calculada a velocidade média e o consumo médio, para poder realizar o levantamento da

mistura ideal, com base no preço médio da gasolina comum e do etanol ofertados ao

consumidor.

23

4.3. Definição dos testes de rodagem

Foi iniciada a retirada de todo o combustível do tanque do veículo através da

desconexão da mangueira de alimentação e com o acionamento da bomba elétrica do próprio

automóvel, até ser expulso todo o combustível que nele estava contido; em seguida, foi

reconectado todas as mangueiras de alimentação do tanque e abastecido o veículo com a

mistura E25, contendo 25% de etanol, cujo volume era de 03 litros.

Logo em seguida, foram realizadas as medidas de temperatura da pista, 54,0 °C,

temperatura da tampa do eixo de comando de válvulas, 76,0 °C, temperatura do tubo

distribuidor do sistema de injeção eletrônica, 73,0 °C. Dentro do veículo, o hodômetro do

painel registrava 90.710 km e as coordenadas do GPS eram de latitude: 5°56,658’S e

longitude: 35°9,998’O.

Foi zerado o cronômetro do relógio e iniciado o teste, percorrendo o circuito pré-

estabelecido até a pane seca do veículo, neste momento, foram coletados os dados de

distância do hodômetro veículo: 90.754 km, e o tempo do cronômetro, de exatos 60’12”.

Após a coleta, foi reabastecido o veículo com a segunda mistura (E50), contendo 50%

de etanol e volume de 03 litros, em seguida, coletadas as temperatura da pista, 55,0 °C,

temperatura da tampa do eixo de comando de válvulas, 75,5 °C; temperatura do tubo

distribuidor do sistema de injeção eletrônica, 70 °C.

Em seguida, foram coletadas as informações do hodômetro: 90.754 km, as

coordenadas do GPS eram de latitude: 5°57,029’S e longitude: 35°9,402’O; percorremos todo

o circuito até a parada completa por falta de combustível. Sendo feita a verificação do

cronômetro do relógio, o qual registrava: 52’05”, e o hodômetro do veículo: 90.793 km.

Foi prosseguido com os testes, realizando as medidas de temperatura da pista, 55,0 °C;

temperatura da tampa do eixo de comando de válvulas, 75,0 °C; temperatura do tubo

distribuidor do sistema de injeção eletrônica, 69,0 °C. Foi reabastecido o tanque com a

mistura E75, contendo 75% de etanol e volume de 03 litros, coletadas as coordenadas do

GPS, cuja latitude era de 5°54,673’S e longitude: 35°10,276’O, zerado o cronômetro e dado

início ao teste, até a parada por pane seca, ao verificar o cronógrafo e este marcava 46’21”.

Após isso, foi verificado o hodômetro do veículo, o qual registrava 90.829 km as

coordenadas do GPS eram de latitude: 5°54,673’S e longitude: 35°10,276’O.

Em seguida, foi dada continuidade aos testes aferindo as temperaturas da pista, 55,0

°C, temperatura da tampa do eixo de comando de válvulas, 75,0 °C, temperatura do tubo

distribuidor do sistema de injeção eletrônica, 69 °C. Sendo reabastecido o tanque de

24

combustível do veículo com 03 litros da mistura E100, contendo 100% de etanol e iniciado o

último teste, até a parada do veículo, dessa vez o cronômetro marcava 42’18”, o hodômetro

registrava 90.862 km, e as coordenadas do GPS cuja latitude era de : 5°56,946’S e longitude:

35°9,546’O.

Foram verificadas as temperaturas da pista, 56,0 °C, temperatura da tampa do eixo de

comando de válvulas, 75,5 °C, temperatura do tubo distribuidor do sistema de injeção

eletrônica, 70,0 °C.

4.3.1. Métodos para medição do consumo

Para a medição do consumo, foi contado com o computador de bordo do veículo, e

realizado o cálculo pelo deslocamento por meio das coordenadas do GPS e do volume de

combustível consumido durante o trajeto, através da equação 4.1:

(4.1)

4.3.2. Análise econômica do custo por quilômetro rodado

Com base no valor do combustível do posto tomado como referência, onde o litro da

gasolina estava custando R$3,109 e o litro de etanol estava sendo comercializado por R$

2.699, pode-se calcular o valor total da mistura, pela equação 4.2:

(4.2)

De acordo com as distâncias percorridas para cada tipo de mistura, é possível calcular

o custo do combustível por quilômetro rodado, que corresponde à razão da equação 4.2 pela

distância, conforme a equação 4.3:

(4.3)

25

4.4. Definição da análise de gases

A análise de emissão de gases foi realizada nas dependências do INSPETRANS, que

cedeu o analisador de gases de fabricação SUN, modelo PGA-500, certificado pelo

INMETRO até o ano de 2016.

Esse equipamento permite captar os gases provenientes da exaustão do motor,

conforme preconiza a norma NBR 6601 (que abrange todos os veículos rodoviários leves no

quesito de determinação de hidrocarbonetos, monóxido de carbono, óxido de nitrogênio e

material particulado), além da rotação do motor, gerando um relatório com os valores dos

seguintes parâmetros:

- CO corrigido (em % volume);

- Fator de diluição;

- HC corrigido;

- CO (em % volume);

- CO2 (em % volume);

- HC hexano (em ppm do volume);

- Rotação e variação da rotação do motor.

Figura 4.3: Fotografia do analisador de gases SUN PGA-500

26

Como procedimento adotado como padrão, foi drenado todo o combustível que se

encontrava no tanque do veículo, através da bomba de combustível elétrica do próprio

automóvel, em seguida, foi abastecido o tanque com o volume de 1 litro da mistura E25, e

dada a partida no motor, sendo colocado em funcionamento durante 02 minutos, em marcha

lenta.

Em seguida, foi inserida a sonda na saída do escapamento, sendo coletadas as medidas

de temperatura na tampa do eixo de comando de comando de válvulas, 76 °C e iniciado os

ensaios, primeiramente, durante 30 segundos, numa rotação de 2500 rpm, com variação

máxima de ± 200 rpm, terminado esse tempo, foi efetuada a leitura em marcha lenta, com

rotação de 800 rpm, com variação máxima de ± 50 rpm, durante 30 segundos, finalizado esse

intervalo de tempo, a sonda foi retirada do escapamento do veículo e o mesmo permaneceu

em funcionamento até a parada por pane seca.

Após a impressão dos resultados, foi reabastecido o veículo com 01 litro da mistura

E50, e foi dada partida no motor que permaneceu em funcionamento durante 02 minutos, em

marcha lenta, sendo inserida a sonda na saída do escapamento do veículo, e coletadas as

medidas de temperatura da tampa do eixo de comando de válvulas, 78 °C sendo iniciados os

ensaios primeiramente, durante 30 segundos, numa rotação de 2500 rpm, com variação

máxima de ± 200 rpm, terminado esse tempo, foi iniciada a leitura em marcha lenta, com

rotação de 800 rpm, com variação máxima de ± 50 rpm, durante 30 segundos. Finalizado esse

intervalo de tempo, a sonda foi retirada e o veículo permaneceu em funcionamento até a

parada por pane seca.

Foi efetuada a impressão dos resultados, e o veículo foi reabastecido, agora com a

mistura E75. Foi dada a partida no motor e o mesmo permaneceu em funcionamento, durante,

aproximadamente, 02 minutos, em regime de marcha lenta. A sonda foi inserida na saída do

escapamento do veículo e foi coletada a temperatura da tampa do eixo de comando de

válvulas, 77 °C. Iniciados os ensaios primeiramente, durante 30 segundos, numa rotação de

2500 rpm, com variação máxima de ± 200 rpm, terminado esse tempo, foi efetuada a leitura

em marcha lenta, com rotação de 800 rpm, com variação máxima de ± 50 rpm, durante 30

segundos, finalizado esse intervalo de tempo, foi retirada a sonda e o veículo permaneceu em

funcionamento até a parada por pane seca.

Finalmente, o veículo foi reabastecido com a mistura E100, contendo 100 % de Etanol

e foi dada a partida no motor, após o funcionamento do mesmo por 02 minutos, em marcha

lenta, foi inserida a sonda na saída do escapamento do veículo, sendo realizada a medição da

temperatura da tampa do eixo de comando de válvulas, 77 °C e iniciados os ensaios,

27

primeiramente, durante 30 segundos, numa rotação de 2500 rpm, com variação máxima de ±

200 rpm. Terminado esse tempo, foi realizada a leitura em marcha lenta, com rotação de 800

rpm, com variação máxima de ± 50 rpm, durante 30 segundos, finalizado esse intervalo de

tempo, sonda foi retirada do escapamento do veículo e foi impresso os resultados da análise.

28

CAPÍTULO 05

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para uma análise mais eficiente dos resultados obtidos nos testes, se faz necessário

tomar como referência a média de preços dos combustíveis comercializados na primeira

semana do mês de junho/2015, período em que foram realizados os testes com o veículo.

Esses valores foram fornecidos no site da ANP, no estado do Rio Grande do Norte, os quais

constam na tabela 5.1:

TABELA 5.1: Preço médio dos combustíveis no RN

COMBUSTÍVEL R$

ETANOL 2,643

GASOLINA COMUM 3,308 Fonte: ANP

Tomando como base os resultados coletados nas medições do ensaio e aplicando-se as

equações 4.2 e 4.3, obtêm-se o consumo médio de combustível para cada tipo de mistura,

conforme mostra a tabela 5.2:

TABELA 5.2: Consumo médio de combustível

Como referência dos valores da tabela 5.2, é constatado que a mistura E25 atinge a

maior autonomia, cerca de 43,80 km, com um volume de 3,00 litros, ou seja, uma média de

R$ 14,60 km/l, enquanto que a mistura E100 apresenta a pior autonomia do circuito, cerca de

23,50 km, para um volume de 3,00 litros de combustível, ou seja, uma média de apenas

R$10,83 km/l, no circuito.

Dessa forma é observada que a autonomia do veículo diminui com o aumento da

concentração de etanol na mistura, em outras palavras, a distância percorrida por litro de

mistura de combustíveis é inversamente proporcional ao teor de etanol na mistura, ficando

ainda mais evidenciado pelo declínio da reta mostrado no gráfico da figura 5.1.

MISTURA DISTÂNCIA

(km)

VOLUME

(l)

CONSUMO

(km/l)

E25 43,80 3,00 14,60

E50 39,40 3,00 13,13

E75 36,00 3,00 12,00

E100 32,50 3,00 10,83

29

Figura 5.1: Gráfico do consumo médio das diferentes misturas de combustível.

CONSUMO MÉDIO DE COMBUSTÍVEL

0

2

4

6

8

10

12

14

16

E25 E50 E75 E100

Misturas

Co

ns

um

o (

Km

/l)

O gráfico da figura 5.1 exibe no eixo horizontal as misturas de combustíveis e no eixo

vertical a média do consumo, em km/l. É bastante visível o declínio da reta, o qual se justifica

pela diminuição do poder calorífico das misturas, haja vista que o etanol possui um poder

calorífico inferior ao da gasolina comum, na ordem de 70%. A tabela 5.3 mostra os valores do

poder calorífico inferior das misturas de combustíveis utilizados nos ensaios, em kJ/kg,

baseados nos percentuais mássicos de cada mistura, conforme resoluções nº 06, 07 e 57 da

ANP.

TABELA 5.3: Poder calorífico inferior das misturas de combustíveis

MISTURA PCI kJ/kg

E25 40005

E50 38547

E75 34058

E100 28242 Fonte: Adaptado de MELO et al. ( 2009)

Ficou evidenciado que a redução da autonomia não segue, proporcionalmente, a

diminuição do poder calorífico do combustível, como mostra a tabela 5.4. É observado, que a

mistura E50 possui um PCI (Poder Calorífico Inferior) na ordem de 38547 kJ/kg, 3,64%

menor que o da mistura E25. Entretanto, em relação a distância percorrida, a mistura E50, foi

menor na ordem de 10,01%, frente a mistura E25.

Na mistura E75, cujo PCI é de 34058 kJ/kg, foi atingido um percentual de 17,81%

menor que a distância percorrida na mistura E25, entretanto, a diminuição do PCI foi na

30

ordem de 14,86%. Por sua vez, a mistura E100, cujo PCI é de 28242 kJ/kg, ou seja, 29,40%

menor que o da mistura E25, obteve uma redução da distância percorrida, frente a mistura

E25 de 25,80%.

TABELA 5.4: Porcentagem da distância percorrida em relação a gasolina

Os dados presentes na tabela 5.4 evidenciam uma redução da autonomia com o

aumento da concentração do etanol nas misturas com gasolina comum. É observado que na

mistura E25 o veículo percorreu a maior distância, ou seja, esse obteve uma autonomia de

43,80 km no circuito adotado como padrão, com o volume preestabelecido de 3,00 litros de

combustível. Na mistura E50, o veículo ensaiado percorreu uma distância de 39,40 km, com o

volume de 3,00 litros de combustível, ou seja, a distância percorrida com esta mistura foi

menor 10,01% em relação à distância percorrida com o uso de gasolina comum, ou seja, a

mistura E25. Na mistura E75, o veículo percorreu a distância de 36,00 km, com um volume

de 3,00 litros de combustível, havendo uma diminuição de autonomia na ordem de 17,81%. Já

na mistura E100, composta por 100% de etanol, o veículo ensaiado percorreu uma distância

de 32,50 km, havendo uma diminuição de 25,80% da autonomia, frente ao uso da gasolina

comum.

Dessa maneira, fica, mais uma vez, evidenciado que mesmo com o aumento da

proporção de etanol na mistura, a autonomia não diminui na proporção. Dessa forma, para

uma melhor interpretação da tabela 5.4, foi montado o gráfico 5.2, o qual representa as

distâncias percorridas para os diferentes tipos de misturas analisadas. Nele é observado que o

decrescimento da reta representa a diminuição da autonomia, justificada pelo baixo poder

calorífico do etanol frente ao da gasolina comum, cerca de 30% menor frente a gasolina

comum.

MISTURA

DISTÂNCIA

(km)

DIMINUIÇÃO

DISTÂNCIAS

(%)

E25 43,80 0

E50 39,40 10,01

E75 36,00 17,81

E100 32,50 25,80

31

Figura 5.2: Gráfico das distâncias percorridas em função das misturas de combustíveis

DISTÂNCIA PERCORRIDA

0

10

20

30

40

50

E25 E50 E75 E100

Misturas

Dis

tân

cia

s (

Km

)

A partir das informações descritas na tabela 5.2, é possível encontrar o custo médio por

quilômetro rodado, aplicando a equação 4.3. Com estes resultados, ficam mais evidentes quais

das misturas possuem os menores custos, como mostrado na tabela 5.5.

TABELA 5.5: Custo médio de combustível por quilômetro rodado

MISTURA VALOR

(R$)

DISTÂNCIA

(km)

CUSTO MÉDIO POR KM

(R$/km)

E25 9,924 43,80 0,226

E50 9,255 39,40 0,234

E75 8,594 36,00 0,238

E100 7,929 32,50 0,243

A mistura que apresentou o menor custo médio por quilômetro percorrido foi a E25,

cerca de R$ 0,226/km. Entretanto, as misturas E50 e E75, apresentaram, respectivamente, os

custos de R$ 0,234/km e R$ 0,238/km, teoricamente empatadas uma vez que a diferença de

valor é constatada apenas na 3ª casa decimal, sendo de R$ 0,004/km. Vale salientar que os

valores dos custos estão diretamente relacionados com os valores de combustíveis praticados

no mercado, conforme a tabela 5.1, no qual, o valor do litro do etanol era de R$ 2,643 e o da

gasolina comum de R$ 3,308. Na relação dos custos das misturas, obtidos na tabela 5.4, com

o valor do etanol contido nas mesmas, pode-se ter uma noção de proporção do valor do etanol

na gasolina, conforme a tabela 5.6:

32

TABELA 5.6: Porcentagem do custo do etanol nas misturas com gasolina

MISTURA

CUSTO

ETANOL

(R$)

CUSTO

GASOLINA

(R$)

CUSTO

MISTURA

(R$)

C. ETANOL /

C. MISTURA

(%)

E25 0 9,924 9,924 0

E50 2,643 6,612 9,255 79,89

E75 5,286 3,308 8,594 61,51

E100 7,929 0 7,929 100

Partindo dos resultados das medições obtidas no ensaio, é possível simular infinitos

cenários baseados nos mais variados valores de combustíveis comercializados no mercado.

A tabela 5.7 retrata um valor fixo de Etanol, adotado com o valor de R$ 2,540 e na

horizontal, diversos valores do litro da gasolina comum, partindo de R$ 3,10 até R$ 3,80,

variando numa taxa de R$ 0,10. Os valores pertencentes ao corpo da tabela correspondem ao

custo R$/km rodado. É observado que na sua parte inferior, dispõe da razão entre os custos da

gasolina/etanol, para uma melhor interpretação.

TABELA 5.7 – Razão do preço da gasolina x custo por quilômetro rodado

VALOR G* R$ 3,10 R$ 3,20 R$ 3,30 R$ 3,40 R$ 3,50 R$ 3,60 R$ 3,70 R$ 3,80

MISTURA CUSTO REAL / KM RODADO

E25 0,212 0,219 0,226 0,233 0,240 0,247 0,253 0,260

E50 0,222 0,227 0,232 0,237 0,242 0,247 0,252 0,257

E75 0,227 0,230 0,233 0,236 0,238 0,241 0,244 0,247

E100 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234

Razão E/G* 0,82 0,79 0,77 0,75 0,73 0,71 0,69 0,67 (*) Valor da gasolina, expresso em reais.

(**) A razão E/G é baseada no custo do litro do etanol em relação a gasolina.

Diante dos valores coletados da tabela 5.7 pode-se exibir, mais claramente, as

informações no gráfico 5.3. Dessa forma é evidenciado que no eixo horizontal dispomos dos

diferentes valores do litro da gasolina e no eixo vertical o custo por quilômetro rodado,

ambos expressos em Reais. As retas coloridas representam as misturas, em azul, mistura

E25, em vermelho, mistura E50 e, em verde, a mistura E75.

No gráfico é fácil de ser observado, por exemplo, que a mistura E75 (representada

pela reta na cor verde) possui o menor custo por quilômetro rodado, aproximadamente de R$

0,24/km, quando o valor do litro da gasolina é de R$ 3,70, enquanto que para o mesmo valor

do litro da gasolina, a mistura E25 (representada pela reta na cor azul) o custo por quilômetro

33

rodado é de, aproximadamente, R$ 0,25/km. Vale salientar que o valor do litro do etanol,

tomado como referência na construção do gráfico, foi de R$ 2,54.

Figura 5.3: Gráfico do custo das misturas por km rodado.

CUSTO POR KM DAS MISTURAS

R$ 0,21

R$ 0,22

R$ 0,23

R$ 0,24

R$ 0,25

R$ 0,26

3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8Preço da Gasolina (R$)

Cu

sto

po

r K

m

E25

E50

E75

Baseado na análise de gases, coletados diretamente da saída do escapamento do

veículo tomado como referência para o ensaio, e processados pelo analisador de gases SUN,

modelo PGA-500 foi criada a tabela 5.8.

TABELA 5.8: Porcentagens de dióxido de carbono emitido pelo veículo

A tabela 5.8 mostra as porcentagens do gás dióxido de carbono emitido pelo veículo

ensaiado em regime de marcha lenta e de média rotação, ou seja, 2500 rpm. Diante dos

valores explicitados, foi observado que a mistura E50 apresentou o melhor resultado em

relação à emissão do dióxido de carbono, frente às demais misturas, sendo 13,00% de CO2 em

marcha lenta e 12,60% de CO2 em regime de média rotação. Enquanto isso, a mistura que

apresentou os maiores índices foi a E25, sendo de 15,14 % de CO2 em regime de marcha lenta

MISTURA % CO2

900 rpm 2500 rpm

E25 15,14 15,13

E50 13,00 12,60

E75 13,62 13,50

E100 13,39 13,30

34

e de 15,13% de CO2 em média rotação. O fato das misturas com maiores concentrações de

etanol apresentarem uma tendência na redução na emissão de CO2 é justificado pelo fato que

devido a adição de etanol na mistura, em função da presença de oxigênio em sua molécula, a

combustão do CO em CO2 é favorecida.

Em relação aos índices de emissões referentes ao monóxido de carbono, foi criada a

tabela 5.9. Nesta tabela é observada uma tendência na redução de emissão de CO com o

aumento da concentração de etanol na mistura, tanto no regime de média rotação quanto em

regime de marcha lenta. Foi constatado que a mistura E75 alcançou os melhores índices, para

o veiculo analisado, sendo de 0,04% de CO tanto em regime de marcha lenta quanto em

média rotação, ou seja, cerca de 2500 rpm. Enquanto que a mistura que apresentou o maior

percentual de emissão foi a E25, sendo de 0,09% de CO em regime de marcha lenta e de

0,10% de CO em média rotação, conforme evidenciado na tabela 5.9:

TABELA 5.9: Porcentagens de monóxido de carbono emitido pelo veículo.

A tabela 5.10 retrata as porcentagens do gás monóxido de carbono, corrigidos por

unidade de volume, nela, mais uma vez a mistura E75 apresenta o menor percentual de CO

corrigido, sendo de 0,04%, tanto em regime de marcha lenta como também em média rotação.

Enquanto que a mistura E25 apresentou um dos piores percentuais, cerca de 0,09% em regime

de marcha lenta e de 0,10 em média rotação, ou seja, 2500 rpm.

TABELA 5.10: Porcentagem de monóxido de carbono corrigido por unidade volume.

MISTURA % CO

900 rpm 2500 rpm

E25 0,09 0,10

E50 0,06 0,09

E75 0,04 0,04

E100 0,09 0,05

MISTURA CO corr.%vol

900 rpm 2500 rpm

E25 0,09 0,10

E50 0,07 0,11

E75 0,04 0,04

E100 0,10 0,06

35

CAPÍTULO 06

CONCLUSÕES E SUGESTÕES

Tomando com referência os resultados obtidos na tabela 5.4, pode se observar que a

mistura E100 apresenta a maior redução da autonomia das misturas analisadas, cerca de

25,80%, quando comparada com a autonomia ao utilizar a mistura E25, enquanto que a

mistura E50 alcançou a melhor das autonomia das misturas, com uma diminuição de apenas

10,01%, frente ao uso da gasolina comum (Mistura E25).

Ao fazer uma relação entre poder calorífico do combustível e autonomia, a mistura

E50 se sobressai das demais, tornando-se a mais viável. Porém não se pode levar em

consideração apenas a autonomia, e sim, também o custo por quilômetro rodado, pelo qual

essa mistura irá variar em função dos preços dos combustíveis praticados no mercado.

A partir da análise dos resultados obtidos na tabela 5.5, foi observado que os custos

por quilômetro rodado das misturas E75 e E100 se tornam inferiores as demais, quando o

valor do litro do etanol corresponde a 75% ou mais do valor do litro da gasolina para o

veículo ensaiado.

Diante disso, o mito popular em optar para o uso do etanol, caso esse corresponda a

70% do valor da gasolina comum, pode ser questionado, frente aos resultados obtidos com o

veiculo tomado como referência dessa dissertação.

Levando em consideração a emissão de gases nocivos ao meio ambiente, foi

observado que a adição do etanol provocou um aumento nas emissões de CO2 a partir da

mistura E50. Esse fato ocorre em função do aumento de consumo de combustível e vazão

mássica de carbono. A redução de CO2 com adição de etanol ocorre apenas na mistura E50,

conforme detalhado na tabela 5.8. As emissões do monóxido de carbono apresentaram uma

tendência de redução com a adição de etanol, devido à presença de oxigênio em sua molécula

que favorece a oxidação do CO em CO2, ficando evidenciado a partir da mistura E25,

conforme exibido na tabela 5.9.

A partir dos resultados apresentados neste presente estudo, pode ser concluido que a

mistura da gasolina comum com o etanol pode diminuir, consideravelmente, os índices de

emissões de poluentes provenientes da combustão do combustível fóssil.

Em função disso, segundo o protocolo de Kyoto, é possível até gerar créditos de

carbono. Uma vez que o etanol é obtido do plantio da cana de açúcar e como todo o vegetal,

para seu desenvolvimento, é necessário capturar CO2 da atmosfera para que haja a

36

fotossíntese, tornando o etanol uma fonte de energia limpa, pois o dióxido de carbono gerado

pela queima do combustível é completamente absorvido pela plantação da cana de açúcar.

Vale salientar que os valores são baseados nos resultados, levando em consideração as

condições em que os ensaios foram realizados, com isso essa dissertação de mestrado se

destaca pelas seguintes contribuições:

Análise, em caráter experimental, do consumo de combustível de um veiculo

Flex, operando com diferentes misturas de gasolina e etanol em tráfego urbano,

disponibilizando dados referentes ao consumo de combustível dessas misturas. Esses

resultados podem contribuir para a escolha da mistura com o menor custo por quilômetro

rodado, acarretando na diminuição de custos com combustível;

Resultados experimentais da emissão de gases poluentes, em diferentes

regimes de rotações e de misturas de gasolina e etanol, possibilitando uma diminuição dos

gases nocivos ao meio ambiente nos grandes centros urbanos, contribuindo para redução do

efeito estufa.

Após a conclusão da análise experimental e dos resultados obtidos na análise de

emissões de poluentes, foi possível se visualizar propostas de trabalhos futuros que podem

contribuir para a continuidade das pesquisas realizadas com diferentes misturas de gasolina e

etanol em motores Flex, como a seguir:

Realização de ensaios experimentais adicionais com diferentes percentuais de

mistura de etanol na gasolina comum que não foram contemplados nessa dissertação;

Realização de análise do consumo de combustível em regime de tráfego

rodoviário;

Realização de ensaios experimentais com veículos de diferentes características.

37

CAPÍTULO 07

REFERÊNCIAS

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2005, Veículos

rodoviários automotores leves – Determinação de hidrocarbonetos, monóxido de carbono,

óxidos de nitrogênio, dióxido de carbono e material particulado no gás de escapamento, NBR

6601.

AL-HASAN, M., 2003, “Effect of ethanol-unleaded gasoline blends on engine performance

and exhaust emission”, Energy Conversion and Management, v.44, n. 9, pp. 1547-1561.

AMORIM, R.J., BAÊTA, J.G.C., VALLE, R.M., et al., 2005a, ”Experimental Analysis of

Flexible Fuel Systems in Spark Ignition Engine”, SAE 2005 Fuels & Lubrificants Meeting &

Exhibition, 2005-01-2183, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

AMORIM, R.J., BAÊTA, J.G.C., VALLE, R.M., et al., 2005b, ”Performance Analysis of a

CNG-Fuelled Flex Engine to Different Compression Ratios”, 18th International Congress of

Mechanical Engineering, Ouro Preto, MG, Brasil.

AMORIM, R.J., BAÊTA, J.G.C., VALLE, R.M., et al., 2005c, ”Analysis of an Otto cycle

engine performance regarding alcohol concentration in gasoline and CNG usage”, 18th

International Congress of Mechanical Engineering, Ouro Preto, MG, Brasil.

ANFAVEA, 2013. Anuário da Indústria Automobilística Brasileira. Associação Nacional dos

Fabricantes de Veículos Automotores - ANFAVEA. São Paulo, 2013.

ANP – AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO GÁS E COMBUSTÍVEIS

RENOVÁVEIS,2005, Especificações para a gasolina automotiva utilizada como padrão para

os ensaios de consumo de combustível e emissões veiculares, Resolução nº 06.

ANP – AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO GÁS E COMBUSTÍVEIS RENOVÁVEIS,

2011a, Especificações para a comercialização de gasolina automotiva no Brasil, Resolução n°

57.

38

ANP – AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO GÁS E COMBUSTÍVEIS RENOVÁVEIS,

2011b, Especificações para a comercialização de álcool etílico hidratado combustível no

Brasil, Resolução n° 7.

BAÊTA, J. G. C., AMORIM, J. R., VALLE, R. M., 2005, “Multi-fuel spark ignition engine –

optimization performance analysis”, SAE Technical Paper 2005- 01-4145

BAÊTA, J. G. C., 2006, Metodologia experimental para maximização do desempenho de um

motor multicombustível turboalimentado sem prejuízo à eficiência global, Tese de D. Sc.,

UFMG, Belo Horizonte, MG, Brasil.

BALL, J. K., STONE, C. R., COLLINGS, N., 1999, “Cycle-by-cycle modeling of NO

formation and comparison with experimental data”, Proceedings of the Institution of

Mechanical Engineers, v. 213, Part D, pp. 175-189.

BOSCH, 2004, Automotive Hand Book, 6a edição, Society of Automotive Engineers,

Germany.

BUCCI, A., ANDRADE, A., DAMASCENO, F., et al., 2003, “SFS - Software Flexfuel

Sensor – O sistema para um novo carro a álcool”, XII Simpósio Internacional de Engenharia

Automotiva – SIMEA 2003, AEA, SP, Brasil.

CELIK, M. B., 2008, “Experimental determination of suitable ethanol–gasoline blend rate at

high compression ratio for gasoline engine”, Applied Thermal Engineering, v. 28, pp. 396-

404.

CEVIZ, M.A., YÜKSEL, F., 2005, “Effects of ethanol-unleaded gasoline blends on cyclic

variability and emissions in an SI engine”, Applied Thermal Engineering, v. 25, pp. 917-925.

CONAMA – CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE, 2002, Resolução

CONAMA número 315, Dispõe sobre a nova etapa do Programa de Controle de Emissões

Veiculares – PROCONVE.

39

COSTA, C. R., SODRÉ, R. J., 2010, “Hydrous ethanol vs. gasoline-ethanol blend: Engine

performance and emissions”, Fuel, v. 89, pp. 287-293.

DAMASCENO, F., MONTANARI, G., RAMIRES, C., 2005, “CO2 evitado por veículos

Flex”, XIII Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva – SIMEA 2005, São Bernardo

do Campo, SP, Brasil, Outubro.

GREENPEACE BRASIL, 2013. (R)evolução Energética – a caminho do desenvolvimento

limpo. São Paulo, SP, 79p.

HE, B., JIAN-XIN, W., JI-MING, H., et al., 2003, “A study on emission characteristics of an

EFI engine with ethanol blended gasoline fuels”, Atmospheric Environment, v. 37, pp. 949-

957.

HSIEH, W., CHENB, R., WUB, T., et al., 2002, “Engine performance and pollutant emission

of an SI engine using ethanol–gasoline blended fuels”, Atmospheric Environment, v. 36, pp.

403-410.

KOÇ, M., SEKMEN, Y., TOPGÜL, T., YÜCESU, H.S., 2009, “The effects of ethanol

unleaded gasoline blends on engine performance and exhaust emissions in a spark-ignition

engine”, Renewable Energy, v.34, n.10, pp. 2101-2106.

MACHADO, G. B., BARROS, J. E. M., BRAGA, S. L., et al., 2011, “Investigations on

surrogate fuels for high-octane oxygenated gasolines”, Fuel, v. 90, n. 2, pp.640-646.

MARSON, A., PALMA, R., STEIN, R., 2003, “Benefícios do sistema multifuel”, XII

Simpósio Internacional de Engenharia Automotiva – SIMEA 2003, AEA, SP, Brasil.

MELO, T. C. C, 2006, “Incerteza de Medição em Ensaios de Emissões Veiculares - Proposta

de Metodologia de Cálculo”, INMETRO – Fórum de discussão de ensaios de proficiência,

Maio, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, www.inmetro.gov.br.

http://www.inmetro.gov.br/

40

MELO, T. C. C, MACHADO, G. B., LEÃO, R.R, et al., 2006, “Veículos leves a GNV –

Desafios de atendimento ao PROCONVE”, Congresso SAE Brasil 2006 – XV Congresso e

Exposição Internacional de Tecnologia da Mobilidade, 2006-01-2823, SP, Brasil, Novembro.

MELO, T. C. C., 2007, “Modelagem Termodinâmica de um motor do ciclo Otto tipo FLEX-

FUEL funcionando com Gasolina, Álcool e Gás Natural”, Dissertação de M. Sc.,

COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

MELO, T. C. C., MACHADO, G. B., OLIVEIRA, E. J., et al., 2010. “Experimental

investigation of different hydrous ethanol - Gasoline Blends on a Flex Fuel Engine”, SAE

Technical Paper 2010-36-0469.

MITTAL, M., ZHU, G., SCHOCK, H.J., et al., 2008, “Burn rate analysis of an ethanol

gasoline, dual fueled, spark ignition engine”, ASME International Mechanical Engineering

Congress and Exposition, v. 3, pp. 3-11.

SANDSTROEM-DAHL, C., ERLANDSOM, L., GASSTE, J., et al., 2010, “Measurement

methodologies for hydrocarbons, ethanol and aldehyde emissions from ethanol fuelled

vehicles”, SAE Technical Paper n. 2010-01-1557.

TOPGÜL, T., YÜCESU, H. S., ÇINAR, C., et al., 2006, “The effects of ethanol–unleaded

gasoline blends and ignition timing on engine performance and exhaust emissions”,

Renewable Energy, v. 31, pp. 2534-2542.

VARDE, K.A B , JONES, A.A , KNUTSEN, A.A , et al., 2007, “Exhaust emissions and

energy release rates from a controlled spark ignition engine using ethanol blends (2007)

Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers”, Journal of Automobile Engineering,

v. 221, n. 8, Part D, pp. 933-941.

VICENTINI, P.C., KRONENBERGER, S., 2005, ”Rating the performance of Brazilian flex

fuel Vehicles”, SAE 2005 Brasil Fuels & Lubricants Meeting & Exhibition, 2005-01-2206,

Rio de Janeiro, Brasil, Maio.

41

VICENTINI P.C., 2011, Uso de modelos de qualidade do ar para avaliação do efeito do

PROCONVE, entre 2008 e 2020 na região metropolitana do Rio de Janeiro, Tese de D. Sc.,

COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil.

WALNNER, T., FRAZEE, R., 2010, “Study of regulated and non-regulated emissions from

combustion of gasoline, alcohol fuels and their blends in a DI-SI engine”, SAE Technical

Paper 2010-01-1571.

YOON, S. H., HA, S. Y., ROH, H. G., et al., 2009, “Effect of bioethanol as an alternative fuel

on the emissions reduction characteristics and combustion stability in a spark ignition

engine”, Journal of Automobile Engineering, v. 223, Part D.

YOUSUFUDDIN, S., MEHDI, S.N., 2008, “Effect of ignition timing, equivalence ratio, and

compression ratio on the performance and emission characteristics of a variable compression

ratio si engine using ethanol-unleaded gasoline blends”, International Journal of Engineering,

v.21 n.1, pp. 97-106.

YÜKSEL, F., YÜKSEL, B., 2004, “The use of ethanol-gasoline blend as a fuel in an SI

engine”, Renewable Energy, v. 29, n. 7, pp. 1181-1191.

42

CAPÍTULO 08

APÊNDICES

8.1. Tabelas

Tabela 8.1.1. Leitura do computador de bordo para mistura E25

DESCRIÇÃO VALOR

TEMPO 60 min

DISTÂNCIA 43,8 km

VELOCIDADE MÉDIA 46 km/h

CONSUMO MÉDIO 15,1 km/l


DESCRIÇÃO VALOR

TEMPO 52 min

DISTÂNCIA 39,4 km




DESCRIÇÃO VALOR

TEMPO 42 min

DISTÂNCIA 36,0 km




DESCRIÇÃO VALOR

TEMPO 42 min

DISTÂNCIA 32,5 km



43

Tabela 8.1.5. Velocidade média real

MISTURA DISTÂNCIA

(km)

TEMPO

(min)

VELOCIDADE

(km/h)

E25 43,8 60 43,8

E50 39,4 51 46,35

E75 36 46 46,95

E100 32,5 42 46,42

Tabela 8.1.6. Consumo médio real

MISTURA DISTÂNCIA

(km)

VOLUME

(l)

CONSUMO

(km/l)

E25 43,80 3,00 14,60

E50 39,40 3,00 13,13

E75 36,00 3,00 12,00

E100 32,50 3,00 10,83

Tabela 8.1.7. Custo por quilômetro rodado

MISTURA VALOR

(R$)

DISTÂNCIA

(km)

CUSTO MÉDIO POR

KM (R$/km)

E25 9,327 43,80 0,2129

E50 8,917 39,40 0,2263

E75 8,507 36,00 0,2363

E100 8,097 32,50 0,2491

Tabela 8.1.8. Custo médio de combustível por quilômetro rodado no RN

MISTURA VALOR

(R$)

DISTÂNCIA

(km)

CUSTO MÉDIO POR KM

(R$/km)

E25 9,924 43,80 0,226

E50 9,255 39,40 0,234

E75 8,594 36,00 0,238

E100 7,929 32,50 0,243

Tabela 8.1.9. Porcentagem do custo do etanol nas misturas com gasolina

MISTURA

CUSTO

ETANOL

(R$)

CUSTO

GASOLINA

(R$)

CUSTO

MISTURA

(R$)

% R$ ETANOL

/ R$MISTURA

E25 0 9,924 9,924 0

E50 2,643 6,612 9,255 79,89

E75 5,286 3,308 8,594 61,51

E100 7,929 0 7,929 100

44

Tabela 8.1.10. Razão do preço da gasolina x custo por quilômetro rodado

VALOR G R$3,10 R$3,20 R$3,30 R$3,40 R$3,50 R$3,60 R$3,70 R$3,80

MISTURA CUSTO REAL / KM RODADO

E25 0,212 0,219 0,226 0,233 0,240 0,247 0,253 0,260

E50 0,222 0,227 0,232 0,237 0,242 0,247 0,252 0,257

E75 0,227 0,230 0,233 0,236 0,238 0,241 0,244 0,247

E100 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234 0,234

Razão E/G* 0,82 0,79 0,77 0,75 0,73 0,71 0,69 0,67 (*) A razão E/G é baseada no custo do litro do etanol em relação a gasolina

Tabela 8.1.11. Porcentagens de dióxido de carbono emitido pelo veículo

Tabela 8.1.12. Planilha das porcentagens de monóxido de carbono emitido pelo veículo

Tabela 8.1.13: Porcentagem de monóxido de carbono corrigido emitido pelo veículo

MISTURA % CO2

900 rpm 2500 rpm

E25 15,14 15,13

E50 13,00 12,60

E75 13,62 13,50

E100 13,39 13,30

MISTURA % CO

900 rpm 2500 rpm

E25 0,09 0,10

E50 0,06 0,09

E75 0,04 0,04

E100 0,09 0,05

MISTURA %CO cor

900 rpm 2500 rpm

E25 0,09 0,10

E50 0,07 0,11

E75 0,04 0,04

E100 0,10 0,06

45

8.2. Registros fotográficos

Figura 8.2.1. Fotografia do volume de gasolina para mistura E25

Figura 8.2.2. Fotografia volume de gasolina para mistura E50

Figura 8.2.3. Fotografia do volume de gasolina para mistura E75

46

Figura 8.2.4. Fotografia do volume de etanol para mistura E50

Figura 8.2.5. Fotografia do volume de etanol para mistura E75

Figura 8.2.6. Fotografia do selo do INMETRO da bomba de etanol

47

Figura 8.2.7. Fotografia do selo do INMETRO da bomba de gasolina

Figura 8.2.8. Fotografia do computador de bordo mostrando o consumo médio de

combustível para a mistura E25

Figura 8.2.9. Fotografia do computador de bordo mostrando a velocidade média do percurso

com a mistura E25

48

Figura 8.2.10. Fotografia do computador de bordo mostrando o tempo e a distância

percorrida com a mistura E25



49


com a mistura E50



50




com a mistura E75

51

Figura 8.2.16. Fotografia do computador de bordo mostrando o tempo e a distância percorrida

com a mistura E75



52


com a mistura E100



53

Figura 8.2.20. Fotografia do volume de gasolina para mistura E25 utilizado no ensaio de

emissões de gases


emissões de gases


emissões de gases

54

Figura 8.2.23. Fotografia do volume de etanol para mistura E50 utilizado no ensaio de

emissões de gases


emissões de gases


emissões de gases

55

8.3. Resultados das análises de emissões de gases

8.3.1. Resultado da análise de emissões de gases da mistura E25

56


57


58


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