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Estrutura Técnica do Ônibus: Mecânica 14 – Nível de Opacidade

Atualização: Página criada em: 23/04/2022 por César Mattos.

Fontes: Todas fontes são devidamente referenciadas, nenhum dado foi retirado do além, informações são comprovadas por fontes publicadas. Qualquer dúvida ou questionamento sobre algum fato entrar em contato pelo email: contato@viacircular.com.br

Nível de opacidade

Em 1986 o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) criou o Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores (PROCONVE) para reduzir as emissões de poluentes, por meio de implantação de programas de adesão obrigatória pelo setor automotivo. A PROCONVE separa os veículos em leves e pesados. Os ônibus e microônibus só são considerados pesados os com capacidade acima de 12 passageiros.

Opacidade: medida de absorção de luz sofrida por um feixe luminoso ao atravessar uma coluna de gás de escapamento, expressa em m–1, entre os fluxos de luz emergente e incidente.

De acordo com instrução normativa do IBAMA nº 127/2006, os índices de fumaça em aceleração livre e nível de ruído precisam ser publicados na internet de acordo com a data de fabricação de cada modelo conforme: para nível de ruído desde 1993 e índice de fumaça desde 1995.

14.01 – Norma de emissões de gases

Normas de redução de poluentes vigente: CONAMA fase P-7 / EURO 5
Próxima fase: P-8 / EURO 6 no ano de 2023.

Norma de emissões de gases

Abaixo a tabela de máximas emissões permitidas em cada PROCONVE:

PROCONVE Monóxido de carbono (CO)
(g/kW.h)
Hidrocarbonetos (HC)
(g/kW.h)
Óxidos de nitrogênio (NOx)
(g/kW.h)
Material Particulado (MP)
(g/kW.h)
Teor de Enxofre (S)
Fase P1 14,00 3,50 18,00
Fase P2 11,20 2,45 14,40 0,60 3000 a 10000 ppm
Fase P3 4,90 1,23 9,00 0,40 (+ 85 kW)
0,70 (até 85kW)
3000 a 10000 ppm
Fase P4 4,00 1,10 7,00 0,15 3000 a 10000 ppm
Fase P5 2,10 0,66 5,00 0,10 500 a 2000 ppm
Fase P6 1,50 0,46 3,50 0,02 50 ppm
Fase P7 1,50 0,46 2,00 0,02 10 ppm
Tabela 14.1 – Limite das emissões para veículos pesados a diesel.
Fonte: Programa Despoluir – SEST/SENAT.

Gases e partículas emitidas na atmosfera por um motor normal (sem controle de poluentes):

  • Óxido de nitrogênio (NOx)
  • Hidrocarbonetos totais (THC)
  • Hidrocarbonetos não metálicos (NMHC)
  • Monóxido de carbono (CO)
  • Material particulado (PM)

14.02 – EGR (exhaust gas recirculation) – Recirculação dos gases de escape

Associado ao filtro DPF (diesel particulate filter ou filtro de partículas), que é capaz de promover drástica redução no material particulado (MP) lançado pelos veículos diesel. Os sistemas de EGR reduzem a formação de NOx (óxidos de nitrogênio) entre 25% e 40%, por meio da reintrodução dos gases da exaustão no motor. No entanto, tal estratégia faz com que os índices de MP se elevem acima do tolerado. Para reduzir o MP, os gases de escape passam pelo DPF e são então filtrados antes de serem lançados à atmosfera, atingindo, assim, padrões de emissão aceitáveis pela fase P7.

Sistema EGR (exhaust gas recirculation) - Recirculação dos gases de escape
Imagem 14.02 – Sistema EGR (exhaust gas recirculation) – Recirculação dos gases de escape.
Fonte: Programa Despoluir – SEST/SENAT.
Esquema do sistema EGR com legenda na tabela abaixo
Imagem 14.02a – Esquema do sistema EGR com legenda na tabela abaixo.
Fonte: Iveco Bus.
A Gases de descarga
B Gases submetidos à combustão recirculados
C Circuito de admissão de ar
D Mistura de ar e gases de combustão
a Circuito em depressão do travão hidráulico
b Circuito em depressão modulada
1 Unidade de controle do motor
2 Conjunto da válvula borboleta
3 Tomada de depressão
4 Sensor de temperatura do líquido de arrefecimento
5 Sensor de rotações do motor
6 Atuador do turbocompressor
7 Permutador de calor (apenas motores com turbocompressor bifásico interarrefecido)
8 Filtro de ar
9 Sensor de restrição do filtro de ar
10 Debímetro
11 Turbocompressor (na figura é representada a versão bifásica)
12 Eletroválvula de modulação do atuador do turbocompressor (se presente)
13 Reservatório de vácuo
14 Travão hidráulico em depressão
15 Reservatório de vácuo adicional

14.03 – SCR (selective catalytic reduction) – Catalisador de redução seletiva

O SCR equipa motores que, em sua estratégia de injeção, priorizam a redução do MP nos gases produzidos na combustão. Esse fato ocasiona uma emissão com teores de NOx acima dos padrões estabelecidos. Para reduzir o NOx, os gases passam pelo catalisador de redução seletiva (SCR), que fará o tratamento específico deste elemento químico nocivo ao meio ambiente, e só então são lançados na atmosfera, cumprindo com os limites legais da fase P7. Neste processo, o SCR necessita usar um novo insumo à base de ureia que passou a ser utilizado pelo setor automotivo: O Agente Redutor Líquido Automotivo (ARLA-32).

Sistema SCR (selective catalytic reduction) - Catalisador de redução seletiva
Imagem 14.03 – Sistema SCR (selective catalytic reduction) – Catalisador de redução seletiva.
Fonte: Programa Despoluir – SEST/SENAT.

14.04 – Agente Redutor Líquido Automotivo (ARLA-32)

O Agente Redutor Líquido de NOx automotivo – ARLA 32 é uma solução aquosa, incolor, com um conteúdo de 32% em peso, conforme especifi cado na Instrução Normativa do IBAMA nº 23/2009.

Essa solução promove a redução do teor de NOx nos gases de escape de veículos movidos a diesel com motores que utilizam tecnologia SCR.

O ARLA 32 não é um combustível ou um aditivo para combustível; ele é injetado no sistema de escape através de um bico injetor cuja dosagem é controlada por um módulo eletrônico que monitora constantemente o sistema, bem como o volume de solução no reservatório.

Para evitar perdas de qualidade causadas pela presença de impurezas, o ARLA 32 deve ser acondicionado apenas em recipientes próprios e, ao abastecer o veículo, devem ser tomados todos os cuidados para que o produto não entre em contato com impurezas.

O ARLA 32 congelará se ficar exposto a temperaturas inferiores a -11°C. Mediante aquecimento, o ARLA 32 congelado voltará ao estado líquido, podendo ser utilizado normalmente.

O ARLA 32 se decompõe durante o armazenamento. Em caso de armazenagem a temperatura ambiente não deve ultrapassar 25°C. Nestas condições o ARLA 32 manterá as suas características por um período de 6 meses.

Funcionamento com agente redutor ARLA 32

Através do dosamento adicional de agente redutor ARLA 32 no sistema de tratamento de gases de escape, é possível transformar substâncias nocivas existentes nos gases de escape em substâncias inofensivas para o ambiente (nitrogênio e água). Quando um veículo estiver equipado com tecnologia SCR, é necessário que o veículo funcione com agente redutor para manter, dentro dos limites legais, os valores de emissão de gases para a fase P-7 do PROCONVE (programa de controle da poluição do ar por veículos automotores).

14.05 – Isolamento térmico

Todas as fontes de calor devem ser bem isoladas para evitar a forte incidência de calor no interior do veículo. As principais fontes de calor são: motor, coletor de escape, turbina, sistema de exaustão, etc.

Os materiais mais recomendados para uso como defletor (barreira térmica) são as fibras cerâmicas com alumínio, chapas defletoras em aço carbono (quando há espaço suficiente) ou chapas em inox ou alumínio simples e gofrado, single e multi-layer.

O motor nunca deve ser confinado. Caso isso ocorra, poderá ocorrer superaquecimento e consequente perda de potência do veículo.

Para determinar se a utilização do defletor está sendo efetiva, devem ser utilizados termopares para medir a diferença entre as temperaturas, lado fonte de calor X lado a ser protegido. Nessa avaliação, deve ser dada especial atenção para a região próxima ao motorista, principalmente às pedaleiras e região lateral do capô, próxima às pernas do condutor.

Garantir isolamento térmico na região das tubulações e tanque de combustível.

Em todos os casos, devem ser utilizados materiais resistentes a altas temperaturas (acima de 600 °C), resistentes a chama ou auto-extinguíveis, impermeáveis a fluidos e outros itens de segurança.

Materiais recomendados para absorção acústica: feltros de baixa densidade, poliuretano (espuma expansiva), etc. Em áreas abertas, podem ser associadas a outros materiais para “bloqueio” das frequências, pois não possuem massa (Exemplo: borrachas, EPDM, chapas, etc.).

14.06 – Isolamento acústico / Nível de ruído

O nível de ruído interno não deve exceder 85 dB(A) em qualquer rotação do motor. Medição feita conforme ABNT NBR 9079.

Todas as fontes de ruído devem ser localizadas (através de medições e subjetivamente) e trabalhadas para serem reduzidas.

A transmissão do ruído da sua fonte até o habitáculo do condutor e passageiros pode ser estrutural ou aérea.

O ruído estrutural ocorre através da excitação da carroceria do veículo devido às pequenas parcelas de vibrações geradas pelo trem de força (motor, exaustão, transmissão, eixos, pneus, etc.), que não foram absorvidas pelos sistemas de sustentação destes componentes (coxins). Uma forma de tratar esse fenômeno em superfícies grandes, como chapas do piso ou capô, é através do amortecimento das vibrações, utilizando sistemas massa/mola com a adição de materiais abafantes que reduzem as amplitudes de vibração desses componentes.

O ruído aéreo, como o próprio nome diz, é transmitido pelo ar e possui frequências mais elevadas se comparadas ao ruído estrutural. Esse tipo de ruído atinge o habitáculo do veículo principalmente através dos orifícios e fendas existentes entre sua divisória com o compartimento do motor e demais fontes de ruído. Deve-se ter especial atenção em relação à sua vedação. Além desse procedimento, para se obter uma maior atenuação dos ruídos no interior do veículo, é recomentada também a adoção de materiais com função de barreira e absorção acústica nas regiões divisórias com as fontes de ruído.

O ruído que atinge o habitáculo de passageiros também sofre múltiplas reflexões nas paredes, teto e assoalho do veículo, que não possuem características de absorção sonora, reduzindo assim a inteligibilidade nesse ambiente. Por esta causa existe a necessidade de utilizar materiais de absorção acústica também nessa região (o coeficiente de absorção varia conforme o material, espessura e área aplicada).

É importante lembrar que todas as fendas e orifícios das divisórias com o ambiente externo também devem ser eliminados para que a melhoria acústica seja praticável.

Materiais recomendados para absorção de ruído da estrutura (chapas): manta asfáltica, entre outros materiais viscoelásticos.

14.07 – Óxido de nitrogênio (NOx)

São resultantes da oxidação do nitrogênio do ar em altas temperaturas. No caso do NO2, trata-se de um gás marrom-amarelado com cheiro de “alvejante”. Concentrações de 50 ppm a 300 ppm geram fraqueza progressiva, dispnéia (“falta de ar”), tosse e cianose, depois de uma a três semanas após uma ou repetidas exposições. Concentrações maiores que 300 ppm causam edema pulmonar fulminante ou broncopneumonia, cuja manifestação se dá após algumas horas ou dias. O impacto da exposição depende tanto da concentração do gás quanto do tempo. Ratos, camundongos, porquinhos-da-índia, coelhos e cães começam a morrer após uma hora de exposição contínua a concentrações de NO2 entre 40 ppm e 50 ppm. A recuperação da reação inflamatória pulmonar pode requerer de um a seis meses, e algumas mudanças enfisematosas podem persistir indefinidamente.

14.08 – Hidrocarbonetos totais (THC)

Chama-se HC o combustível não queimado (ou parcialmente queimado) que sai pela descarga. São irritantes das vias respiratórias. Olefínicos e acetilenos são integrantes da reação de “smog fotoquímico”, que causa irritações nos olhos, nariz, garganta e pulmões, agravando doenças respiratórias. Alguns tipos de aromáticos são considerados cancerígenos e atacam o sistema nervoso. Da mesma forma que o CO, sua quantidade na descarga diminuiu devido às tecnologias utilizadas nos motores atuais.

14.09 – Hidrocarbonetos não metano (NMHC)

Hidrocarbonetos totais existentes em uma amostra de gás, excluindo o gás metano (CH4).

14.10 – Monóxido de carbono (CO)

Trata-se de um gás tóxico, inodoro, incolor e mais leve que o ar. Nos veículos modernos, aparece na descarga em teores baixos (menores que 0,5%). As intoxicações por CO ocorrem em ambientes fechados ou mal ventilados. Seu efeito tóxico ocorre quando, depois de inalado, se combina com a hemoglobina, formando a carboxi-hemoglobina (COHb), que é incapaz de carregar o oxigênio para a célula, produzindo hipóxia tecidual. A afinidade do CO pela hemoglobina é 218 vezes maior que a do oxigênio. Basta 0,5% de CO no ar respirado para que 88% da Hb passem para COHb, gerando intoxicação. A gravidade das lesões está relacionada ao grau e à duração da hipóxia, principalmente nos tecidos cerebral e miocárdio.

14.11 – Material particulado (MP)

Partículas sólidas e/ou líquidas emitidas pelo motor, resultantes da combustão.

14.12 – Nível de vibrações da suspensão

Os veículos com suspensão a ar têm um maior equilíbrio e, como primeira função, o conforto é bem maior. Neste item pode-se, inclusive, fazer uma comparação entre os vários tipos de suspensão, tomando-se por base a trepidação que sofre a carroceria, segundo o tipo de suspensão. Quando estas são de molas semielípticas, o veículo carregado trabalha a uma frequência de 2 a 2,5 hertz. Estando vazio, o mesmo carro, oscilará a valores superiores a 6 Hz. Assim, mesmo com o veículo carregado quando torna-se mais macio, a frequência é muito alta. Explicação: a unidade hertz á a medida de frequência por segundo. Portanto, 2,5 hertz significam 2,5 oscilações por segundo ou 150 por minuto. 6 hertz equivalem a 360 vibrações por minuto. As suspensões mistas, aquelas que combinam molas semi-elípticas (feixes de molas com câmaras de ar) apontam uma frequência de 1,5 Hz, 80 vibrações por minuto. Já as suspensões a ar operam a uma frequência de 1,2 hertz, 72 oscilações por minuto, bastante próximas do ideal e, lógico, muito mais confortáveis para os passageiros e o motorista.

Nível de vibrações da suspensão
Imagem 14.12 – Nível de vibrações da suspensão:
(A) feixe de molas – 150 vibr./min
(B) mista (feixe de molas-ar) – 90 vibr./min
(C) a ar integral – 72 vibr./min
Fonte: Transporte Moderno.

14.13 – Nível de ruído – medição conforme NBR 9714

A medição de ruído, por método de ensaio, emitido nas proximidades do sistema de escapamento por veículos rodoviários automotores na condição parado, em um local de fácil obtenção com características específicas.

O nível é medido por aparelho medidor de nível de som (MNS) – ou sistema equivalente; e os microfones conectados na saída do escapamento e no motor.

Limite máximo de ruído para fiscalização do veículo em circulação: nível de ruído na condição parado, acrescido de 3,0 (três) dB(A).

Nível de ruído, medição 0,5m: no escapamento.
Imagem 14.13a – Nível de ruído, medição 0,5m: no escapamento.
Fonte: ABNT.
Nível de ruído, medição 0,5m: no motor.
Imagem 14.13b – Nível de ruído, medição 0,5m: no motor.
Fonte: ABNT.

14.14 – Resolução Conama 17/95 – Artigo 3

Responsabilidade pelo nível de ruído do veículo:

“Artigo 3º: Para fins desta Resolução, os responsáveis pelo encarroçamento, ou por complementações ou modificações em que sejam realizadas alterações nos itens diretamente relacionados a emissão de ruído, são considerados fabricantes finais do veículo e serão os responsáveis pelo atendimento às exigências estabelecidas pelo CONAMA.

14.15 – Aceleração livre

Regime de rotação a que o motor é submetido com o acelerador no seu curso máximo, sendo a potência desenvolvida absorvida somente pela inércia dos componentes mecânicos do motor, embreagem e árvore-piloto da caixa de mudanças, estando o veículo estacionado.

14.16 – Banco dinamométrico

Equipamento de ensaio capaz de simular a operação de um motor de combustão interna sob diferentes regimes de carga e rotação.

14.17 – Dinamômetro de chassi

Equipamento de ensaio capaz de simular a operação de um veículo numa rua ou estrada. O dinamômetro possui recursos que possibilitam simular, através de sistemas hidráulicos ou elétricos, as forças que agem sobre o veículo sob condições reais de uso.

14.18 – Conversor catalítico

Conjunto constituído basicamente por um ou mais catalisadores e respectivo invólucro metálico.

Conversor catalítico de oxidação: promove a oxidação dos hidrocarbonetos e do monóxido de carbono contidos nos gases de escapamento.

Conversor catalítico de oxidação-redução: promove, simultaneamente, a oxidação dos hidrocarbonetos e do monóxido de carbono contidos nos gases de escapamento e reduz os óxidos de nitrogênio.

Conversor catalítico original: equipamento ou conjunto aprovado pelo fabricante do veículo e com a sua identificação.

Conversor catalítico de reposição: conversor catalítico ou conjunto de conversores catalíticos que apresenta características gerais similares ao do(s) conversor(es) catalítico(s) original(is).

14.19 – Gás de escapamento

Conjunto de substâncias emitidas pelo tubo de escapamento do veículo para a atmosfera.

14.20 – Marcha lenta

Regime de trabalho em que a velocidade angular do motor especificada pelo fabricante deve ser mantida durante a operação do motor sem carga e com os controles do sistema de alimentação de combustível, acelerador e afogador, na posição de repouso.

14.21 – Dispositivos e/ou sistemas da autodiagnose (OBD)

Dispositivos ou sistemas instalados a bordo do veículo e conectados ao módulo eletrônico de controle, visando identificar deterioração ou mau funcionamento dos componentes do sistema de controle de emissões, alertar ao usuário do veículo para proceder à manutenção ou reparo do sistema de controle de emissões, armazenar e prover acesso às ocorrências de defeitos e ou desregulagens nos sistemas de controle e disponibilizar informações para interessados sobre estado de manutenção e reparo nos sistemas de controle de emissões.

14.22 – Condições de aceleração intermediária

Condições de utilização do motor em carga parcial, cuja potência específica em kW/t (quilowatts por tonelada) deve ser avaliada através da medição da velocidade e aceleração do veículo, inclinação da pista e de coeficientes típicos de resistência ao movimento de veículos, principalmente para atrito, aerodinâmica e inércia.

14.23 – Condições normais de operação

São as condições de operação do veículo em tráfego normal, sob carga e velocidade compatíveis com as especificações originais do veículo, combustível comercial e quando os componentes do sistema de propulsão e do sistema de controle de emissão de poluentes apresentam funcionamento regular e aceitável em relação aos padrões de projeto e de produção do veículo.

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