A medição das emissões evaporativas de combustível pelo veículo por perdas diurnas, durante o resfriamento e no abastecimento

Conheça um método de ensaio para a determinação das emissões evaporativas de combustível pelo veículo decorrentes de perdas diurnas, por permeação, durante o resfriamento e no seu abastecimento. É aplicável a veículos a gasolina, etanol, flex e multicombustível, dos tipos convencionais e híbridos não recarregáveis externamente que não possuam sistema de tanque pressurizado.

A NBR 16927 de 03/2021 – Veículos rodoviários automotores leves com motor de ignição por centelha – Medição de emissões evaporativas diurnas, no resfriamento do veículo e no abastecimento de combustível especifica um método de ensaio para a determinação das emissões evaporativas de combustível pelo veículo decorrentes de perdas diurnas, por permeação, durante o resfriamento e no seu abastecimento. É aplicável a veículos a gasolina, etanol, flex e multicombustível, dos tipos convencionais e híbridos não recarregáveis externamente que não possuam sistema de tanque pressurizado. Os resultados incluem compostos orgânicos oriundos ou não do combustível. Esta norma inclui ensaios para medição das emissões evaporativas e de abastecimento, um método para o cálculo dos fatores de deterioração das emissões e o critério para identificar e atribuir os resultados a veículos semelhantes.

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Como deve ser o equipamento para o abastecimento durante as medições de emissões evaporativas no ensaio de abastecimento?

Como deve ser realizada a determinação inicial e periódica das emissões de fundo da SHED?

Como deve ser feita a verificação da retenção de compostos orgânicos e calibração?

Como deve ser feita a calibração do analisador de hidrocarbonetos para medir etanol?

A determinação das emissões evaporativas decorrentes das variações diurnas de temperatura e do resfriamento do veículo é calculada a partir dos ensaios de 48 h (emissão diurna propriamente dita) e do ensaio de evaporação durante o resfriamento do veículo e representa a emissão evaporativa do veículo em uso durante um dia. O ensaio de emissão evaporativa durante o abastecimento de combustível, correspondente ao volume de vapor saturado expulso pelo líquido administrado, pode ser combinado com os ensaios de emissão evaporativa e de escapamento, ou realizado independentemente, pois a preparação e o precondicionamento do veículo seguem a mesma sequência de operações.

A conformidade do veículo é assegurada quando comprovada para todos os limites de emissão ao mesmo tempo, sem qualquer ajuste intermediário nos processos de certificação, isto é, todos os sistemas de controle de emissões atuam da mesma maneira em todos os ensaios previstos nesta norma. O registro da pressão na SHED (câmara selada para coletar emissões evaporativas de um veículo – sealed housing for evaporative determination), durante todos os ensaios de emissão evaporativa, deve ser feito por um equipamento capaz de: tomar uma medida ao menos a cada minuto; ter exatidão de ± 15 s e precisão de ± 15 s na determinação de tempo no período do ensaio; ter resolução de medição de pressão de ± 0,1 pol. de água; ter sistema registrador (gravador e sensor) com exatidão de ± 1,0 pol. de água.

Um sistema de registro adequado deve ser empregado para registrar a temperatura ambiente da SHED durante todos os ensaios de emissão evaporativa, tomando pelo menos uma medida por minuto. O sistema deve ter exatidão de ± 15 s e precisão de ± 15 s na determinação de tempo no período do ensaio e uma resolução de medição de temperatura de ± 0,4 °C (0,75 °F).

O sistema registrador (gravador e sensor) deve ter exatidão de ± 1,7 °C (3°F). A SHED deve possuir pelo menos dois sensores de temperatura interligados para fornecer uma indicação média de temperatura ambiente, posicionados aproximadamente, na linha vertical de centro de cada uma das paredes laterais da SHED, avançando nominalmente de 75 mm a 300 mm (3,0 pol. a 12,0 pol.) e à altura de 0,9 m ± 0,2 m (3 ft ± 0,7 ft).

Para as medições diurnas, um sensor adicional de temperatura deve ser posicionado sob o veículo para obter uma medida representativa da temperatura do ar sob o tanque de combustível. No ensaio de emissão de abastecimento, além do sistema de registro de temperatura ambiente da SHED, registradores ou processadores de dados automático devem ser usados para registrar a temperatura ambiente da área de estabilização térmica e a temperatura do combustível abastecido durante o ensaio.

Os registradores de temperatura ou o processador de dados devem registrar cada temperatura pelo menos uma vez a cada 20 s (o registrador de temperatura ambiente da área de estabilização térmica pode ser um sistema de gravação contínua). O sistema deve ter uma exatidão de ± 15 s e precisão de ± 15 s na determinação de tempo no período do ensaio e uma resolução de medição de temperatura ± 0,42 °C (0,75 °F).

O abastecimento do combustível deve ser efetuado por aparelhagem que permita a medição de volume abastecido e o controle requerido de temperatura para o ensaio. Uma SHED com dimensões internas mínimas de 3 m de largura, 6 m de profundidade e 2,6 m de altura, ilustrada na figura abaixo, é conveniente para ensaiar qualquer veículo automotor leve, a SHED também pode ser projetada para acomodar diferentes tipos de veículos, desde que isso não venha a afetar o resultado do ensaio.

A SHED deve ser hermética. A superfície interna deve ser de material impermeável, não reativa e que não retenha hidrocarbonetos, etanol e vapores de combustível, recomendando-se alumínio, policarbonato ou aço inoxidável. Nas SHED de volume fixo, além das paredes rígidas, uma parede, porta, ou teto deve ser confeccionada parcialmente com filme flexível de fluoreto de polivinila (PFV), com aproximadamente 0,15 mm de espessura, a fim de constituir um painel de segurança contra ruptura e, também, para permitir que as mínimas variações de temperaturas dos gases contidos na SHED não provoquem significativa variação de pressão interna ou outra forma de controlar essas variações.

Deve haver um sistema de condicionamento de temperatura capaz de controlar a temperatura interna do ar da SHED para seguir o ciclo de temperatura versus tempo, prescrito conforme especificado na Tabela 1 (conferir na norma), dentro de uma tolerância instantânea de ± 1,7 °C (3°F) da temperatura nominal no perfil temporal ao longo do ensaio e uma tolerância média de 1,1 °C (2°F) ao longo da duração do ensaio (em que a média é calculada utilizando o valor absoluto de cada desvio medido). O sistema de controle deve ser ajustado para fornecer uma curva de temperatura suave que tenha um mínimo de tentativa, erro e instabilidade sobre o perfil de temperatura ambiente desejado a longo prazo.

As temperaturas da superfície interior não podem ser inferiores a 4,4 °C (40°F) ou superiores a 54,4 °C (130°F) em qualquer momento durante o ensaio de emissões diurnas. Para acomodar as alterações de volume devido às mudanças de temperatura da SHED, uma SHED de volume variável, ou mesmo de volume fixo, pode ser usada para ensaios de emissão diurna.

Nas SHED preparadas para medir emissão evaporativa durante o abastecimento de combustível, o painel flexível ou outro sistema de alívio deve ser capaz de absorver também a variação de volume do ar decorrente do abastecimento de combustível durante o ensaio. Caso haja um sistema de alívio com descarga de ar, o fluxo de ar e a sua concentração de HC devem ser medidos e considerados nos cálculos dos resultados de emissão.

O sistema de alívio com descarga de ar deve ser capaz de medir a massa de vapores do combustível (compostos orgânicos voláteis – COV) nos fluxos de entrada e saída de ar com uma resolução de 0,01 g/h. Um sistema de amostragem por bolsa pode ser usado para coletar uma amostra proporcional do ar retirado e admitido no recinto. Alternativamente, as concentrações de COV nos fluxos de entrada e saída de ar podem ser continuamente medidas por um analisador FID (online) e integrado com as medições de vazão para fornecer um registro contínuo da remoção desses compostos orgânicos em massa.

As SHED para medir a emissão evaporativa durante o abastecimento de combustível devem atender aos requisitos especificados nessa norma e serem dotadas de duas aberturas para o bico de abastecimento de combustível ao veículo, com uma luva flexível de material que não retenha compostos orgânicos voláteis contidos no combustível e hermeticamente acoplada ao tubo de abastecimento e às paredes da SHED de forma a permitir a passagem do combustível líquido e impedir a perda de ar do interior da SHED. Este dispositivo deve ser instalado próximo da janela e em duas posições que permitam alcançar o bocal de enchimento do veículo por um operador externo à SHED.

O combustível deve ser abastecido a partir de um condicionador localizado fora da SHED e somente o bico da bomba deve passar pela luva da SHED. A capacidade de vedação nas luvas deve ser assegurada com o bico de abastecimento inserido ou não. A SHED de volume variável se expande e contrai em resposta à mudança de temperatura do ar na SHED.

As mudanças internas de volume podem ser acomodadas por painéis móveis ou uma câmara impermeável dentro da SHED que expande e contrai em resposta a mudanças de pressão interna, trocando ar com o ambiente externo. Qualquer projeto deve ter capacidade de acomodar uma mudança de ±7% em relação ao seu volume nominal, limitar o diferencial entre a pressão interna da SHED e a pressão barométrica a um valor máximo de ± 51 mm (2,0 pol.) de coluna d’água e deve manter a integridade da SHED na faixa de temperatura especificada.

A SHED deve ter a possibilidade de travar em um volume fixo. O projeto da parede deve promover a dissipação máxima do calor e, se for usado o resfriamento artificial, as temperaturas da superfície interna não podem ser inferiores a 20 °C (68°F). A SHED de volume variável é adequada para o ensaio de 48 h para emissão evaporativa diurna, ensaio de emissão evaporativa durante o resfriamento do veículo e ensaio de emissão evaporativa durante seu abastecimento.

A SHED de volume fixo deve ter um mecanismo para manter um volume de ar interno fixo. Isso pode ser conseguido retirando-se ou acrescentando-se ar a uma taxa constante conforme necessário, em resposta às variações de temperatura. O ar adicionado deve ser filtrado com carvão ativado para fornecer um nível de COV relativamente baixo e constante.

Qualquer método de acomodação de volume deve manter o diferencial entre a pressão interna do gabinete e a pressão barométrica para um valor máximo de ± 51 mm (2,0 pol.) de coluna d’água. O sistema deve ser configurado para fornecer uma temperatura ambiente interna da SHED entre 20°C a 30°C durante as leituras de COV. A SHED de volume fixo é adequada para os ensaios de emissão evaporativa durante o resfriamento do veículo e durante seu abastecimento.

O detector de compostos orgânicos por ionização de chama (FID), conforme a NBR 6601, deve ser calibrado e verificado com propano para a medição de vapores de combustível no ambiente interno da SHED. Para a medição em veículos abastecidos com etanol, o detector e as linhas de amostragem devem ser aquecidos a 113°C ± 8°C (235°F ± 14°F) e a resposta do FID ao etanol deve ser determinada e aplicada à sua leitura.

O fluxo de retorno do instrumento pode voltar ao interior da SHED. O FID deve ter um tempo de resposta de 90% da leitura final de até 1,5 s. Alternativamente, pode ser utilizado linha de amostragem sem aquecimento desde que demonstrado que a linha não aquecida produz resultados equivalentes.

A amostra deve ser retirada da SHED através de um tubo de diâmetro interno apropriado, com uma sonda penetrando de 50 mm a 300 mm no interior da SHED através da parede, localizado no centro geométrico da parede oposta à porta, ou de uma das laterais, ou ainda abaixo do centro do teto interno. O tubo de retirada da amostra deve ser de aço inoxidável, ou de outro material similar, e tão curto quanto possível. Outro comprimento e localização da sonda podem ser utilizados, desde que seja demonstrada e comprovada a equivalência dos resultados.

A leitura do FID utilizado para medição de emissões evaporativas (hidrocarbonetos mais etanol ou apenas etanol, conforme apropriado) deve ser registrada pelo menos no início e no término do período de amostragem de cada ensaio de emissão evaporativa diurna, de resfriamento e de abastecimento. A gravação pode ser feita por meio de um registrador gráfico potenciométrico, por meio de um sistema de computador ou outro meio adequado.

Em qualquer caso, o sistema de gravação deve ter características operacionais (relação sinal-ruído, velocidade de resposta, etc.) equivalentes ou melhores que aquelas da fonte de sinal sendo gravada, e deve manter um registro dos resultados. Os resultados devem mostrar uma variação positiva do início à conclusão de cada ensaio de emissões (incluindo início e finalização do (s) período (s) de amostragem), em função do tempo decorrido durante cada ensaio.

Um ou mais ventiladores portáteis ou fixos devem ser usados para purgar a SHED. Os ventiladores devem ter capacidade volumétrica suficiente para reduzir a concentração de combustíveis na SHED, até o nível ambiente entre os ensaios. A capacidade real de fluxo depende do tempo disponível entre os ensaios.

Os ventiladores ou circuladores de ar devem ser usados para homogeneizar a concentração em todo interior da SHED. O fluxo de ar não pode ser dirigido diretamente ao veículo ensaiado. As entradas e saídas do (s) ventilador (es) ou circulador (es) de ar devem ser configuradas para fornecer um padrão de circulação bem disperso que misture o ar interno de forma eficaz e evite estratificação significativa da temperatura ou a de COV.

A manutenção de concentrações uniformes em toda a SHED é importante para a precisão dos ensaios. Para o ensaio de emissão diurna, os ventiladores e circuladores de ar devem ter uma capacidade de 0,8 m³/min ± 0,2 m³/min por metro cúbico de volume nominal da SHED para promover a homogeneização interna.

Os ventiladores adicionais podem ser usados para manter uma velocidade do ar mínima de 8 km/h (5 mph) sob o tanque de combustível do veículo de ensaio. Para o ensaio de emissão durante o resfriamento do veículo, os ventiladores e circuladores de ar devem ter uma capacidade de 0,8 m³/min ± 0,2 m3/min por metro cúbico de volume nominal da SHED. O ar circulado não pode ser direcionado diretamente para o veículo. Para o ensaio de emissões de abastecimento, os ventiladores e os circuladores de ar devem ter uma capacidade de 0,8 m³/min ± 0,2 m³/min por metro cúbico de volume nominal do SHED. O ar circulado não pode ser direcionado diretamente para o veículo.