AVALIAÇÃO DA PERDA DE POTÊNCIA E TORQUE DO VEÍCULO QUANDO COMPARADO GNV E GASOLINA

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1 AVALIAÇÃO DA PERDA DE POTÊNCIA E TORQUE DO VEÍCULO QUANDO COMPARADO GNV E GASOLINA Douglas William dos Santos Leal (1) (douglas_will@globomail.com), Helena Demenjour Silva (1) (helena.demenjour@hotmail.com), André Luiz Vicente de Carvalho (1) (andrelvcarvalho@hotmail.com), David C. Rangel Velasco (1) (davidc.r.v214@gmail.com) (1) Universidade Candido Mendes (UCAM) RESUMO: O GNV (Gás Natural Veicular) é um combustível de baixo custo em relação a gasolina, por isso muitas vezes é a opção mais utilizada, por ser mais econômico. A utilização do GNV comparado a gasolina, mostra uma visível redução na potência final do veículo. Neste artigo foi proposto a avaliação da perda de potência e torque do veículo comparando a utilização de gasolina e GNV. O veículo submetido aos testes no dinamômetro modelo 72i da Dynotech foi o Chevrolet Astra ano 28, com o modelo da 3ª geração do kit gás instalado. Após o resultado da análise de três testes na gasolina e três testes no GNV, pode-se observar uma grande perda, de 25,38% no torque máximo do GNV em relação a gasolina, onde foi mantida a rotação do motor em que foi encontrada, já na potência máxima, observou-se uma menor redução do GNV em relação a gasolina de 12,61%, onde a mesma também variou a rotação do motor em que foi encontrada. PALAVRAS-CHAVE: Gasolina, GNV,,, Dinamômetro. ASSESSMENT OF POWER LOSS AND TORQUE OF THE VEHICLE WHEN COMPARED VNG AND GASOLINE ABSTRACT: VNG (Vehicular Natural Gas) is a low cost fuel compared to gasoline, so it is often the most used option, being more economical. The use of VNG compared to gasoline, shows a reduction in the final strength of the vehicle. In this article it was proposed evaluation of the loss of power and torque comparing the vehicle using gasoline and VNG. The vehicle subjected to the tests on the dynamometer 72i model DynoTech was the Chevrolet Astra 28, with the model of the 3rd generation of the installed gas kit. After the analysis result of three tests on gasoline and three tests on VNG, it can be observed a great loss of % in the maximum torque of VNG compared to gasoline, which was maintained at engine rotation it is found, already at full power, there was a smaller reduction of VNG compared to gasoline %, where it also changed the engine rotation in which it was found. KEYWORDS: Gasoline, VNG,, Power, Dynamometer. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial

2 1. INTRODUÇÃO Na busca por gerar níveis menores de poluição no ramo automotivo o (GNV Gás Natural Veicular) foi introduzido. Porém, quando se obtém uma melhora no consumo, tem-se uma redução na potência final do veículo quando comparado com a gasolina, no caso em estudo, utilizou o kit de 3ª geração. Apesar de já existir no mercado a 5ª geração do kit gás para veículos atuais, com um sistema eletrônico mais elaborado, ainda encontra-se em grande quantidade a instalação no modelo mais simples, que é o de 3ª geração, pela instalação e manutenção fácil. O motor de combustão interna transforma energia térmica em energia mecânica, utilizando a energia da queima da mistura ar-combustível. O princípio de funcionamento é baseado na expansão dos gases quando aquecidos, e com a expansão gasosa o movimento do pistão é gerado, sendo esse gás proveniente da queima de gasolina ou GNV. O GNV é um combustível de menor custo que a gasolina para abastecimento, tornando-se vantajoso a sua utilização por motivos de economia. Porém, existe uma diferença em relação ao torque e a potência do veículo quando alimentado com gasolina ou com GNV. Para saber a real diferença de eficiência do veículo utilizando os diferentes combustíveis, foram realizados testes no dinamômetro, do tipo rolo inercial, sendo 3 testes utilizando gasolina no veículo e mais 3 utilizando GNV. Após a realização dos testes, calculou a média para análise comparativa. 2. MATERIAIS E MÉTODOS A análise feita no dinamômetro é simples, basta posicionar o veículo na parte superior do equipamento, prender com fitas catracas por questões de segurança e realizar a medição da potência do motor através da roda. O rotor é acionado com a rotação da roda e os dados são analisados pelo computador, os testes foram iniciados a partir de 2 rpm com câmbio em terceira marcha. O veículo foi totalmente acelerado até que o motor atingisse a faixa de 6 rpm, sendo essa a faixa de realização do teste da potência e torque entregue na roda. Quando o carro é desengrenado aguarda-se a rotação do rolo do dinamômetro chegar novamente a rotação mínima. Dessa forma é possível medir a perda de potência que existe entre o motor e a roda, é a soma das duas medições que caracteriza a potência total disponibilizada no motor. Foram feitos três testes para cada combustível gerando resultados gráficos, depois de avaliar os resultados individuais, fez-se uma média dos valores obtidos, gerando um gráfico final para cada combustível. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 2

3 2.1. Materiais utilizados no experimento A seguir tem-se a relação dos materiais utilizados nos testes. - Fitas de segurança com catraca - Veículo: Chevrolet Astra ano 28 motor 2. litros Flexpower - Dinamômetro Dynotech 72i inercial de rolo - Gasolina - GNV 2.2. Veículo testado O veículo utilizado para teste foi o Chevrolet Astra Ano 28 motor 2. litros Flexpower, mostrado na Figura 1, abastecido com gasolina, e com os dois cilindros de 8 m³ de GNV preenchidos. O Veículo estava em condições perfeitas de funcionamento e com todas as revisões feitas, pneus calibrados com a pressão recomendada em manual (Dianteiros psi e traseiros com 28 psi). A temperatura para funcionamento do motor era ideal com ventilação externa, fornecida por ventilador. FIGURA 1. Veículo utilizado para teste. Fonte: Douglas William dos Santos Leal Dinamômetro O dinamômetro utilizado para realização do teste foi o modelo 72i da marca Dynotech, conforme Figura 2, trata-se de um modelo de dinamômetro de rolo com princípio de funcionamento inercial, o software modelo 72i da marca Dynotech realiza a medição de torque e potência através da variação da inércia dos rolos posicionados na parte inferior das rodas do veículo, e as informações são mostradas em forma de gráfico e tabela, onde está relacionado o torque e a potência com a rotação do veículo. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 3

4 FIGURA 2. Dinamômetro modelo 72i da marca Dynotech. Fonte: Douglas William dos Santos Leal Combustíveis utilizados O veículo estava abastecido com gasolina brasileira comum, que contém, segundo a ANP, uma porcentagem de 27% de etanol anidro combustível fato este confirmado em teste de laboratório realizado conforme demonstra a Figura 3. Sendo sua fórmula química determinada por C 3 H 18 +C 2 H 6 O = 1%, sendo 73% Gasolina + 27% Etanol Anidro = 1% FIGURA 3. Porcentagem de álcool na gasolina. Fonte: Arquivo pessoal do Prof. Eudo Robson. O cilindro de estava abastecido com GNV (Gás Natural Veicular), com densidade de.6 g/cm³ em relação ao ar, em maioria composto por Hidrocarbonetos leves (CH 4 = METANO), Tabela 1. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 4

5 (cv) Componente (% volume) TABELA 1. Componentes do GNV. Rio de Janeiro Espirito Santo Bolívia Metano 89,44 84,8 9,8 Etano 6,7 8,9 6,1 Propano 2,26 3, 1,2 Butano,46,9, CO2,34,3,5 Nitrogênio,8 1,58 1,5 Fonte: Gás Net (216). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Cada um dos seis testes realizados no dinamômetro, três testes com cada combustível, gerou um gráfico, que consta no Apêndice de 1 a 6 de torque e potência que foi utilizado para calcular a média, a qual serviu de estudos. Com os valores da média de cada combustível gerou-se os gráficos para avaliação final, Figuras 4 e 5. Na Figura 6 tem-se o gráfico comparativo torque gasolina e GNV. Na Figura 7 tem-se o gráfico comparativo potência gasolina e GNV. Com o resultado obteve-se a seguinte variação apresentada na Tabela ,; 41, ,; 37,51 5.2,; 116, FIGURA 4. Gráfico da Média de torque e potência na Gasolina. Fonte: David C. Rangel Velasco. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 5

6 (cv) (cv) 1 5.6,; 11, ,; 31, ,; 26, FIGURA 5. Gráfico da Média de torque e potência no GNV. Fonte: David C. Rangel Velasco ,; 41, ,; 31, Gasolina GNV FIGURA 6. Gráfico comparativo torque gasolina e GNV. Fonte: David C. Rangel Velasco ,; 116,43 5.6,; 11, Gasolina GNV FIGURA 7. Gráfico comparativo potência gasolina e GNV. Fonte: David C. Rangel Velasco. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 6

7 TABELA 2. Resultados obtidos a partir dos testes para gasolina e GNV. Gasolina GNV Variação (%) RPM ,71 Máximo 41,6 31,27 24,83 RPM ,69 Máxima 116,43 11,2 13,24 Fonte: Autores. Como pode ser observado na Tabela 2, existe uma grande perda de 24,83% no torque máximo do GNV em relação à gasolina, entretanto, houve uma variação de 1,71% na rotação do motor quando encontrada a mesma. Quanto a potência máxima, pode-se observar uma ligeira variação de 13,24%, entretanto, houve uma variação de 7,69% na rotação do motor quando encontrada a mesma. Há também uma diferença no comportamento do veículo quando o GNV é utilizado, como pode ser observado na Figura 5, a curva de torque sofre pequenas variações ao longo do teste, indicando uma aceleração que não se comporta linearmente, observa-se a mesma variação na curva de potência da mesma figura. Um dado que demonstra a variação do comportamento do veículo é a interseção das curvas de torque e potência, na utilização dos dois combustíveis (Figuras 4 e 5), podendo-se observar que, o ponto em que a potência passa a prevalecer no comportamento do carro, ocorre em um torque mais baixo quando se utiliza o GNV (26,44 Nm a 4725 RPM) comparado com a utilização da gasolina (37,51 Nm a 4425 RPM). Comparando os dados da Tabela 2 com as Figuras 4 e 5 é possível observar que, mesmo o ponto de interseção das curvas de torque e potência sendo um momento de queda de rendimento, analisando a Figura 4, tem-se que o torque, mesmo com essa decadência é maior que o torque máximo apresentado pelo GNV na Tabela 2. Indicando um comportamento que força mais o motor a trabalhar em rotações maiores para atingir o mesmo desempenho de como se estivesse utilizando a gasolina como combustível. 4. CONCLUSÃO Existem duas formas de avaliar os resultados obtidos. Primeiramente pensando em performance do veículo, a variação do torque com uso do GNV irá influenciar negativamente em relação ao uso da gasolina. Com menor torque, o condutor precisará de maiores rotações do motor para efetuar certas manobras como, ultrapassagens e retomada de velocidade, tendo dificuldades para realizar acelerações rápidas; e com a menor potência, o veículo atingirá velocidade máxima inferior, comparado ao uso de gasolina. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 7

8 A outra forma de avaliar o resultado é levando em conta o uso cotidiano do veículo, onde não será necessário ou possível, atingir altas velocidades ou realizar ultrapassagens em curtos espaços. Neste modo, o que mais é levado em conta é o lado financeiro, quando se avalia os valores gastos por quilometro rodado com o combustível GNV ou gasolina. Levando em consideração o uso cotidiano do veículo pelo condutor, a potência e o torque máximo na gasolina, a interferência que essa variação com o uso de GNV pode causar, poderá ser considerada irrelevante, ficando assim satisfatória a relação consumo x potência. Sendo importante também considerar a intensidade de uso do veículo, visto que a instalação do kit GNV, envolve um custo maior, que deverá ser pago com a economia proveniente do combustível, visto que na venda do veículo, não influencia de forma significativa o preço do mesmo. O veículo testado alcançou a potência de 1 cavalos com o uso de GNV, o que pode ser considerada potência suficiente para uso cotidiano. Em contrapartida, para veículos com menor potência e torque com o uso da gasolina, quando se transfere o seu consumo para GNV, a perda de potência e torque será mais perceptível e trazer desconforto no uso do veículo mesmo em situações cotidianas. O uso de tecnologias mais novas, como a 5ª geração de GNV, pode auxiliar em uma menor variação de torque e potência, o que fica como sugestão de futuros trabalhos para estudo. REFERÊNCIAS ANP. Resolução ANP N o 9/27 (27). Brasil: Resolução ANP N o 9/27. Disponível em: < Acesso em: 8 de agosto de 216. Benefícios. (n.d.). Disponível em: < Acesso em: 5 de agosto de 216. BRUNETTI, F. Motores de Combustão Interna. Editora Edgard Blüncher Ltda, São Paulo, SP, Brasil, 554 p., 212. Dynotech 72i Dynotech - Tecnologia Avançada em Medições. (n.d.). Disponível em: < 72i.html?category_id=1> Acesso em: 5 de agosto de 216. GásNet O Site do Gás Natural. Disponível em: < Acesso em: 5 de agosto de 216. Petrobras - Fatos e Dados - Entenda 1 questões sobre a nossa gasolina. (n.d.). Disponível em: < Acesso em: 1 de agosto de 216. Qual a diferença entre kit GNV de 3 a, 4 a e 5 a gerações? (n.d.). Disponível em: < Acesso em: 4 de agosto de 216. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 8

9 (cv) (cv) QUALIDADE DOS COMBUSTÍVEIS. Disponível em: < Acesso em: 6 de agosto de 216. RABENSCHLAG, D. R. (213). Introdução. In IX CONGRESSO NACIONAL DE EXCELÊNCIA EM GESTÃO. TURNS, S. R. Introdução à combustão: Conceitos e aplicações. 3. ed. Porto Alegre: AMGH, p. 12. TURNS, S. R. Introdução à combustão: conceitos e aplicações. 3. ed. Porto Alegre: AMGH, p. Universo da Química: TESTE DA DOSAGEM DE ÁLCOOL NA GASOLINA. (n.d.). Retrieved August 7, 216, from APÊNDICES APÊNDICE 1. e na Gasolina - TESTE 1. Fonte: David C. Rangel Velasco APÊNDICE 2. e na Gasolina - TESTE 2. Fonte: David C. Rangel Velasco. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 9

10 (cv) (cv) APÊNDICE 3. e na Gasolina - TESTE 3. Fonte: David C. Rangel Velasco APÊNDICE 4. e no GNV - TESTE 1. Fonte: David C. Rangel Velasco. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 1

11 (cv) (cv) APÊNDICE 5. e no GNV - TESTE 1. Fonte: David C. Rangel Velasco APÊNDICE 6. e no GNV TESTE 3. Fonte: David C. Rangel Velasco. Anais do XVI CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 11