quarta-feira, 9 de janeiro de 2013

A eficiência energética dos motores a combustão


Enviado por luisnassif
Por Leandro_O
Gostaria de compartilhar algo que me intriga há tempos.
Considerando a multiplicidade de conhecimento dos frequentadores desse espaço, creio que poderão ajudar a esclarecer se a ideia é válida ou não, se tem fundamento ou não.
Trata-se do impacto que os automóveis de hoje causam no meio ambiente. Para os engenheiros mecânicos, é fato que os motores a combustão, como máquina de produzir movimento, são ótimos fornos, a eficiência energética é risível e nunca me conformei com o fato de ninguém levantar a questão a sério.
Fiz umas contas rápidas, estimando alguns valores, vejamos:
1. Frota global: em torno de 1 bilhão de veículos (WardsAuto.com)
2. Estimativa de uso: 500 milhões de veículos (número baseado no Anuário 2011 da Anfavea, onde nos países ricos a taxa é de mais de um veículo por habitante, porém não inclui China, Índia e muitos outros países)
3. Estimativa de uso por dia: 20 km (vamos trabalhar com números baixos)
4. Total de km rodados no mundo inteiro: 10 bilhões
5. Estimativa de consumo médio: 10 km por litro
6. Total de combustível necessário: 1 bilhão de litros.
7. Caloria: energia necessária para se elevar um grama de água em um 1ºC (de 14.5ºC para 15,5ºC)
Caloria aproximada existente em um litro de gasolina: 8.000.000 calorias (algumas fontes dão como 31.000kcal por galão)
8. Total de calorias por dia com gasolina, no mundo: 8 milhões de bilhões de calorias (8x10^15)
9. Perdas do motor a combustão = 62,4%
Total de calorias desperdiçadas transformadas em calor = 5 milhões de bilhões de calorias (5x10^15)
graphic showing energy losses in vehicle described below
10. Massa estimada da atmosfera terrestre = 5x10^21 g
11. Impacto sobre a atmosfera terrestre = se 1 caloria é necessária para aumentar a temperatura de uma grama de água em 1 grau Celsius, podemos simplificar estimando que seriam necessárias 5x10^21 calorias para aumentar a temperatura da atmosfera em 1 grau. 
Com esses cálculos simplificados, teríamos uma quantidade 1 milhão de vezes menor (5x10^15 calorias).
Porém, esse resultado seria por dia, logo, em 1.000 dias, ou 2 anos e 9 meses, teríamos uma milésima parte, o que não é pouco. 
Considerando ainda que alguns dados foram estimados de certa forma a simplificar os cálculos e a análise, o impacto pode ser pior, por exemplo, utilizou-se 1 bilhão de litros de combustível, mas de acordo com US Energy Information Adminsitration (www.eia.gov), o consumo mundial de gasolina, por dia, é de 3,508971 bilhões de litros por dia (22,069 milhões de barris por dia) – para 2010. 
Para destilado de petróleo, onde se inclui o diesel, o valor é de 3,97 bilhões de litros por dia (24,9966 milhões de barris por dia). Já o consumo mundial de petróleo por dia é de 13,89 bilhões (87,36 milhões de barris) – ou 13,99 bilhões de litros de petróleo (88 milhões de barris), segundo dados do BP Statistical Review of World Energy June 2012. 
Ou seja, há muitos tipos de motores que geram grande quantidade de calor que não foram incluídos (embarcações, aeronaves, motores de geradores a diesel, etc.), somente veículos.
Claro que há muitas variáveis que influenciam no cálculo: quantidade rodada por dia, consumo de combustível para os diferentes tipos de motores, diferença de eficiência energética dos diferentes tipos de motores, diferentes tipos de combustível utilizados que resultam diferentes entalpias, etc. 
Mas enfim, um milésimo do que seria necessário para elevar a temperatura de toda a atmosfera, é algo no mínimo preocupante para continuarmos a aceitar esses veículos cujo coração é uma máquina totalmente ineficiente.