Filtros ajudam reduzir poluição e protegem nossa saúde
Por Cristiane Rubim Edição Nº 120 - Janeiro/Fevereiro 2023 - Ano 21 -
A poluição do ar é um problema ambiental que afeta a saúde e a qualidade de vida das pessoas.
A poluição do ar é um problema ambiental que afeta a saúde e a qualidade de vida das pessoas. A Organização Mundial da Saúde (OMS) calcula que mais 4 milhões de pessoas no mundo morrem por causa da poluição do ar. Além disso, a poluição do ar aumenta o aquecimento global e interfere no clima. Os filtros limpam o ar, reduzindo o material particulado do ambiente, e preservam os sistemas. Ajudam, assim, a diminuir a poluição, protegendo o ser humano da carga tóxica nas ruas e estradas. Poluente é toda matéria com intensidade, quantidade, concentração e características que tornam o ar impróprio e nocivo à saúde e ao meio ambiente. As condições meteorológicas também influenciam na qualidade do ar. Baixa umidade do ar e pouco vento impossibilitam a dispersão e aumentam a concentração de gases e particulados.
A poluição do ar é um dos principais fatores de risco de morbidade e mortalidade mundial, elevando mortes por doenças cardiorrespiratórias, neoplásicas e metabólicas. O excesso de concentração de contaminantes causa principalmente problemas respiratórios às pessoas. O sistema respiratório exposto a diferentes fontes e tipos de poluentes do ar aumenta os atendimentos em emergências, internações e óbitos.
Nas regiões metropolitanas, as emissões de automóveis, ônibus, caminhões e motocicletas são as principais fontes de poluição. O controle da poluição dos veículos está previsto nas Resoluções Conama 490 e 492. Os novos modelos de caminhões e ônibus atendem ao Proconve P8 e automóveis e comerciais leves ao Proconve L7, que exigem reduzir as emissões dos novos veículos. As emissões de gases do efeito estufa (GEE) são alvo de ações para zerar emissões líquidas até 2050.
Poluentes mais importantes monitorados: monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), dióxido de enxofre (SO2), ozônio (O3), fumaça e materiais particulados inaláveis (PM10 e PM2,5) e totais em suspensão.
Sem partículas nem gases
Os sistemas de filtragem atuam nos controles de admissão de ar, combustível e lubrificante dos motores. Os filtros de cabine/ar-condicionado retêm particulados indesejados ao ambiente interno dos veículos, minimizando impactos à saúde do motorista e passageiros. Os filtros da linha pesada retêm as partículas dentro dos níveis aceitáveis conforme legislação.
Os filtros de ar retiram o material particulado em suspensão no ar para realizar a combustão de combustível, protegendo o equipamento de partículas nocivas. Absorve gases nocivos, como óxidos de enxofre (SOx), óxidos de nitrogênio (NOx) e amônia (NH3), dependendo do tipo de meio filtrante utilizado – conjunto de meios filtrantes para reter partículas e meio filtrante com carvão ativado para absorver gases.
O mundo sem filtros?
Os filtros protegem equipamentos de alto valor agregado e também a vida das pessoas. “Com os níveis de contaminação e poluição gerados pelos processos industriais e meios de transporte a combustão, o mundo sem filtros seria um local dificilmente habitável” – afirma Cesar Souza, gerente de desenvolvimento de negócios da Parker.
Os filtros retêm e gerenciam contaminantes indesejados aos motores. “Sem os filtros, o nível de desgaste e a redução na vida útil de motores a diesel seriam maiores e teríamos limitações para atingir os níveis de emissões” – pontua Marcos Azambuja, gerente de contas Estratégicas e suporte técnico LATAM da Cummins.
A poluição é um desafio à saúde e ao meio ambiente. “É um desafio complexo que abrange diversos setores da economia com impacto maior nas parcelas mais vulneráveis da população, caso das crianças e idosos” – adverte Ricardo Marks, executivo de vendas da Mann-Hummel.
“O ar estaria muito mais prejudicial às pessoas sem atuação dos filtros, principalmente no Brasil, Alemanha, Coreia, Índia, Japão e China” – alerta. Nestes países citados por Marks, a Mann-Hummel implantou torres de filtragem de ar que já estão em operação (ver box e fotos).
Em 2021, o volume de negócios da Mann-Hummel foi de 4,2 bilhões de euros. Detentora das marcas Mann-Filter e Wix Filters no Brasil, onde também tem fábricas, o Grupo, com sede na Alemanha, em suas duas unidades Transporte e Ciências da Vida e Meio Ambiente, desenvolve soluções que atinjam mobilidade, ar e água mais limpos.
Pelo escapamento
O sistema de exaustão de gases de escapamento é importante para os fabricantes de veículos e oficinas mecânicas. Quando os veículos com motor a combustão ficam ligados em ambientes fechados, como as oficinas e as áreas de testes, o sistema de exaustão absorve os gases tóxicos do escapamento pelo captor ou coifa, aspira os contaminantes e os conduz ao ambiente externo. Antes do ar ser liberado, ele pode ser filtrado. Deve ser escolhido o filtro mais apropriado para cada tipo de gás.
Por serem quase inodoros, os gases só são sentidos quando a contaminação já avançou. Em pouco tempo, atingem níveis tóxicos altos que provocam náuseas; tonturas; ardência nos olhos; mal-estar, asfixia e perda da consciência. Além de afetar o sistema respiratório, são carcinogênicos.
As partículas de fuligem liberadas contaminam o ar com agentes tóxicos, como o benzeno, o arsênico e o formaldeído. Para as empresas, há perda de produtividade e financeira, além de alta rotatividade. Gases emitidos pelo escapamento: monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HC), óxidos de enxofre (SOx), material particulado (MP) etc.
Exaustor e filtro
Um sistema de ventilação que tenha exaustão com filtragem trabalha com o exaustor e o filtro. Nos sistemas diesel, os filtros DPF (Diesel Particule Filter) aplicados na linha de exaustão retêm com elevada performance os particulados. O sistema DPF é um filtro de alta durabilidade desenvolvido conforme vida útil do motor sem precisar trocar componentes desde que seja seguido o correto plano de manutenção do veículo. “O sistema de DPF é conectado ao sistema de escape e através de reações químicas com a passagem dos gases por cerâmicas constituídas com metais nobres é capaz de reduzir gases nocivos” – explica Azambuja, da Cummins.
Blow-by do motor
O blow-by do motor é um problema comum de veículos antigos que consiste de sinais de óleo saindo da vareta. Os gases de combustão pressurizados pelo motor são expelidos pelo sistema de exaustão. No blow-by, os gases de combustão dentro do cilindro vazam por outro canal, na maioria dos casos, pelo anel de pistão gasto em vez do sistema de exaustão.
Quando isso ocorre, os gases de combustão entram no cárter e se misturam com o óleo do motor, empurrando parte do óleo para fora pela vareta. Com o motor frio, se houver óleo na parte superior da vareta, pode estar tendo fuga do motor. Se os gases de combustão escapam, o motor trabalha com menos potência e consome mais gasolina. É preciso identificar onde está ocorrendo o vazamento na combustão e substituir a peça.
Tratamento
Foi observada evolução nos sistemas de filtragem para ventilação de cárter/respiro. “Há maior nível de gerenciamento no processo de filtragem dos gases contaminados oriundos do blow-by que podem causar contaminação de óleo ao ambiente operacional” – enfatiza Azambuja.
De acordo com ele, a Fleetguard desenvolveu os sistemas abertos (OCV) e fechados (CCV) que capturam os resíduos, procedem a filtragem dos gases contaminados com óleo e gerenciam essa contaminação. “Como os motores a diesel têm característica de exaustão de gases pelo blow-by, é preciso coletar esses gases e fazer um tratamento adequado para não contaminar o solo com óleo” – aponta.
Ar direto no turbo
Os filtros CCV (Closed Crankcase Ventilation, em português, Ventilação do Cárter Fechado) evitam que vapores de óleo do blow-by sejam emitidos para a atmosfera. “Além de evitar a contaminação do ambiente por particulados e gases de vapores de óleo, este tipo de filtro ajuda a melhorar a potência dos veículos e otimizar o consumo de combustível” – destaca o gerente de desenvolvimento de negócios da Parker.
Souza mostra ainda que é possível gerar um sistema fechado de aproveitamento do ar quente do processo, injetando esse ar diretamente no turbo. Veja abaixo como funciona:
Emissões decrescem
O Relatório Emissões Veiculares no Estado de São Paulo 2020 da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb) traz as emissões de poluentes e de gases de efeito estufa (GEE) no Estado e suas regiões metropolitanas entre 2006 e 2020. Além dos dados da frota, consumo de combustível, indicadores e análises do uso de veículos e suas emissões.
Emissões veiculares em 2020 no Estado de São Paulo dos poluentes tóxicos:
• 248 mil toneladas de monóxido de carbono (CO);
• 54 mil toneladas de hidrocarbonetos não metano (NMHC);
• 153 mil toneladas de óxido de nitrogênio (NOx);
• 3,8 mil toneladas de materiais particulados (MP);
• 2,3 mil toneladas de dióxido de enxofre (SO2).
A emissão dos poluentes é decrescente, impulsionada pelos veículos com novas tecnologias que substituem os veículos antigos e mais poluidores.
Controle
Nos anos 70 e 80, os veículos emitiam grandes quantidades de monóxido de carbono (CO), gás da queima incompleta do combustível. Quando inalado, reduz o transporte de oxigênio pelo sangue. Sua emissão foi reduzida com as novas tecnologias de combustão e controle.
Um dos poluentes que mais preocupam são os óxidos de nitrogênio (NOx), formados quando o nitrogênio reage com o oxigênio devido à alta temperatura na câmara de combustão. O NOx participa do ‘smog’ fotoquímico, sendo principal poluente o ozônio, e contribui para a chuva ácida e o material particulado. Requer novas tecnologias porque aumenta com a eficiência dos motores.
Outra substância que preocupa e precisa de controle são os hidrocarbonetos (HC). São parcela de combustível não queimado ou parcialmente queimado expelido pelo motor, vapor de combustível ou ao abastecer o tanque. Reagem na atmosfera e formam o ‘smog’ fotoquímico.
É importante controlar as partículas de fuligem, materiais particulados (MP), dos maiores emissores, que são os veículos a diesel. A fumaça preta e seu mau cheiro trazem mal-
estar aos pedestres e aumentam acidentes de trânsito por reduzir a visibilidade.
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Filtragem ao ar livre 31% menos poluentes
Para dimensionar a região de aplicação das torres de filtragem de ar, foi feita uma análise matemática. O estudo identificou a poluição do ambiente e o comportamento do vento em meio às edificações, já que a direção e a velocidade influenciam na eficiência de redução de partículas do ambiente. Com os dados, foi possível saber quantas torres deveriam ser aplicadas, a distância entre cada uma delas e a posição de entrada do ar. Neste projeto, a simulação (ver figura) apontou ser preciso instalar quatro torres numa distância de 15 m entre elas:
Os equipamentos foram instalados sem interferir na rotina do tráfego ou restringir a circulação de veículos ou pessoas. O foco é trazer ar mais limpo às pessoas que circulam todos os dias pelo terminal de ônibus, diminuindo problemas respiratórios e cardiovasculares. Os testes realizados na região de operação das torres de filtragem instaladas na Praça Dom Pedro, em Indaiatuba (SP), de março a agosto de 2020, apontaram redução média de 31% na concentração de poluentes.
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Renovar frota
O Estado de São Paulo possui 40% da frota automotiva do País, que cresceu em todo o País. Segundo o Relatório, em 2020, a frota circulante no Estado foi de 15,2 milhões de veículos: 10,4 milhões de automóveis, 1,7 milhão de comerciais leves, 550 mil ônibus e caminhões e 2,5 milhões de motocicletas. Só na Região Metropolitana de São Paulo, são mais de 7 milhões de veículos.
Os maiores emissores de CO e de NMHC foram os automóveis. Os caminhões foram maiores emissores de MP, NOx e SO2. No gráfico, foi usado o parâmetro COV para totalizar as emissões de NMHC e aldeídos. Devido à sua reatividade, é comum tratar os HC como Compostos Orgânicos Voláteis (COV), onde o metano é excluído.
Veículos com até três anos atendem à Fase L6 do Proconve e respondem por 10% das emissões, mesmo sendo 1,6 milhão ou 14% da frota. Veículos com mais de 20 anos das fases antigas ou anteriores ao Proconve PP, L1, L2 e L3 somam 1,1 milhão ou 10% da frota e 27% das emissões. O impacto dos veículos mais antigos e com tecnologia defasada nas emissões adverte que é preciso renovar a frota. Como a manutenção de parte dos veículos mais antigos tende a ser precária, sua participação nas emissões pode ser maior.
O diagnóstico e as ações de controle do Estado de São Paulo para as emissões estão no Plano de Controle da Poluição Veicular (PCPV), atualizado a cada três anos. Os resultados são veiculados no Relatório de Emissões Veiculares publicado todo ano pela Cetesb.
Contato das empresas
Cummins: www.cumminsfiltration.com
Mann-Hummel: www.mann-hummel.com
Parker: www.parker.com.br
Referências bibliográficas
NEDERMAN. O que é um sistema de exaustão para gases de escape. Disponível em: https://www.nederman.com/pt-br/knowledge-center/o-que-e-um-sistema-de-exaustao-para-gases-de-escape-pt. Acesso em: 21 nov. 2022.
CETESB. Disponível em: https://cetesb.sp.gov.br/. Acesso em: 22 nov. 2022.
O QUE É motor blowby?. J&B Auto Tool, 7 maio 2019. Disponível em: https://pt.jbtools.com/blog/what-is-engine-blowby/. Acesso em: 22 nov. 2022.
