Compreendendo as emissões dos veículos de combustão

emissões

Para entender as emissões de um veículo de combustão interna, é preciso primeiro entender a combustão, as reações que ocorrem dentro do motor. e que então acionam os gases que são emitidos pelo escapamento. Neste artigo veremos exatamente isso, para entender melhor por que poluem e o que emitem.

Deve-se dizer que a descrição dada aqui é gasolina e diesel sem levar em conta outros compostos, aditivos ou impurezas que possam conter os combustíveis com os quais os tanques são abastecidos. Portanto, as fórmulas podem ser ligeiramente diferentes na realidade.

Motor a gasolina (ciclo Otto)

Como você sabe, para que ocorra a combustão e o motor funcione, o que se faz é misturar gasolina líquida com ar, que contém oxigênio. A mistura ideal costuma ser de aproximadamente 14.7 partes de ar para 1 parte de gasolina, ou seja, uma mistura estequiométrica, embora nem sempre seja tão exato. Dito isto, com uma faísca elétrica produzida pela vela, produz-se a reação que é a combustão dos hidrocarbonetos contidos na gasolina junto com o oxigênio do ar, liberando energia na forma de calor e gases:

A fórmula estrita para a gasolina é C12H26. Mas não é bem assim, pois o líquido com que enchemos o tanque contém misturas de diferentes hidrocarbonetos, como parafinas, naftenos, olefinas, isoparafinas, etc., como octano, heptano,... Porém, para simplificar o fórmula, pegarei apenas a da octanagem, um dos hidrocarbonetos de que é feita a gasolina.

2 C8H18 (octano) + 25 O2 (oxigênio do ar) → 7 CO2 + 8 H2O + calor

Essa é a reação ideal, mas como falei, a gasolina é composta por diversos hidrocarbonetos, além de aditivos, podendo também ser misturada com óleo lubrificante de motor, restos de partículas produzidas pelo desgaste do motor, etc. Então no final veremos o que acontece na realidade. Em princípio, de acordo com esta fórmula, produziria CO2, água e calor...

Motor diesel (ciclo diesel)

ciclo diesel

Neste caso, apenas é introduzido ar nos cilindros, comprimindo-o, o que eleva a temperatura acima de 500ºC, e em seguida é injetado o diesel líquido, produzindo combustão, sem a necessidade de faísca Neste caso, ou seja, ocorre a autoignição, queimando os hidrocarbonetos mais pesados ​​e o oxigênio. Além disso, é preciso dizer que neste caso a mistura costuma ser de 14.5 partes de ar para 1 de diesel. Quando ocorre esta combustão, os gases derivam da seguinte fórmula química:

Tal como acontece com a gasolina, a fórmula química do diesel é C12H26, mas não é pura, inclui pequenas quantidades de outros hidrocarbonetos cujas fórmulas variam de C10H22 a C15H32, além de aditivos. Portanto, limitar-me-ei a expor a reação do cetano.

C16H32 (cetano) + 24O2 (oxigênio do ar) → 16CO2 + 16H2O + calor

Neste caso, a reação retorna para gerar CO2 e água, bem como calor. Porém, não é assim, pois o gasóleo, como sabem, é mais prejudicial, por isso querem limitar a utilização de veículos deste tipo...

Realidade

limpe o tubo de escape

Como mencionei antes, a gasolina e o diesel não são compostos puros, mas são líquidos onde existem vários hidrocarbonetos e também aditivos que as companhias petrolíferas se misturem com eles para melhorar o desempenho, limpar o motor, etc. Além disso, também existem resíduos de óleo ou lubrificante que chegam à câmara de combustão e queimam, ou mesmo partículas de peças do motor produzidas por desgaste e atrito. Os óleos são compostos orgânicos complexos que também contribuem com a sua contribuição extra para os gases de escape.

E não só isso, o ar não é apenas oxigênio, o ar é composto por: nitrogênio (78,08%) e oxigênio (20,95%), que representam 99% do volume total. Mas também existem outros gases em quantidades menores como o argônio (0.93%) e o dióxido de carbono (0.035%), etc. À medida que o ar entra na câmara de combustão, estes outros gases podem recombinar-se com outros elementos durante a reação, dando origem a gases mais poluentes.

Assim, A realidade é que os gases de escape contêm:

  • partículas: Eles podem vir de partes do combustível que não queimam completamente, fuligem do escapamento, partículas metálicas do motor desgastado, etc. Há também metais pesados ​​provenientes de aditivos de combustíveis, como o chumbo (já proibido na gasolina), o arsênico e o cádmio, responsáveis ​​por doenças do sistema nervoso e prejudiciais ao desenvolvimento das crianças. Estes podem penetrar nos pulmões e causar problemas respiratórios. Podem também ser compostos orgânicos semivoláteis ou COV, emitidos na fase gasosa ou sólida, alguns agentes cancerígenos e poluentes.
  • Gases do grupo NOx: O nitrogênio e o oxigênio também se combinam para gerar gases de óxido de nitrogênio, como monóxido de nitrogênio (NO) e dióxido de nitrogênio (NO2). Eles ocorrem quando altas temperaturas de combustão fazem com que o nitrogênio se combine com o oxigênio. Esses gases têm efeitos nocivos ao meio ambiente e à saúde, pois são responsáveis ​​pela formação de smog e chuva ácida.
  • Dióxido de carbono (CO2): gás de efeito estufa mais abundante na combustão e que é tóxico para os humanos.
  • Vapor de água (H2O): É produzido pela combinação do hidrogênio do combustível com o oxigênio do ar. Embora não seja um poluente, pode contribuir para a formação de smog em condições atmosféricas específicas.
  • monóxido de carbono (CO): É um gás tóxico que é produzido pela combustão incompleta do combustível por falta de oxigênio, ou seja, por misturas ricas em combustível ou pobres em ar, como você quiser. Pode reduzir a capacidade do sangue de transportar oxigênio, causando tonturas, dores de cabeça e até morte em altas concentrações.
  • Hidrocarbonetos não queimados (HC): Estes são compostos orgânicos voláteis (VOCs) que não foram completamente queimados durante a combustão. Alguns são cancerígenos e contribuem para a formação de poluição atmosférica. Eles também podem causar outras doenças respiratórias. Por exemplo, sabe-se que o gasóleo pode aumentar os riscos de alergias.

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