Proposição de materiais alternativos para o sistema de escapamento automotivo com base nas atuais concentrações dos gases de emissões em motores abastecidos com etanol

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dc.contributor.advisorPadula, Flávio Renato de Góes
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4801461064304302
dc.contributor.authorSilva, Rafael Lúcio Nascimento
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0302970674896566
dc.contributor.refereePadula, Flávio Renato de Góes
dc.contributor.refereeDumont, Marcello Rosa
dc.contributor.refereeLima, Frederico Romagnoli Silveira
dc.date.accessioned2026-08-06T21:31:44Z
dc.date.available2026-08-06T21:31:44Z
dc.date.issued2026-05-06
dc.description.abstractO aumento do uso de etanol em motores flex no Brasil, aliado ao endurecimento das normas de emissões (PROCONVE L8), tornou crítica a seleção de materiais para sistemas de escapamento, devido à exposição dos Gases Orgânicos não Metano (NMOG), especialmente aldeídos capazes de induzir corrosão em aços inoxidáveis. Este trabalho investigou como NMOG provenientes da combustão de etanol hidratado afetam materiais metálicos de escapamentos e identificou alternativas mais adequadas. Ensaios em dinamômetro, com análise por FTIR, permitiram quantificar formaldeído, acetaldeído, etanol e hidrocarbonetos totais. A partir desses dados, uma adaptação da NBR 6601 foi desenvolvida para calcular NMOG em testes de motor. As emissões variaram entre 28 mg/s a 45 mg/s, totalizando 2,52g a 4,05 g por ensaio de 90 s. O acetaldeído atingiu 300ppm a 400 ppm, enquanto o formaldeído predominou, entre 1500 ppm a 4500 ppm. Esses valores permitiram criar um Índice de Risco de Severidade Corrosiva (IRSC), combinando concentrações de aldeídos, temperatura e propriedades dos materiais. As taxas de corrosão estimadas foram de 0,040 mm/ano a 0,11 mm/ano para AISI 409 e 0,018 mm/ano a 0,048 mm/ano para AISI 304, confirmando maior vulnerabilidade do aço ferrítico. Usando a metodologia de seleção de materiais de Ashby, o AISI 304 apresentou o melhor desempenho global para regiões críticas do escapamento, enquanto o AISI 409 mostrou limitações sob maior severidade química. O estudo fornece, assim, subsídios técnicos para a seleção racional de materiais em sistemas de escapamento automotivo, alinhando desempenho, durabilidade e requisitos ambientais.
dc.description.abstractotherThe growing use of ethanol in Brazilian flex-fuel Otto engines, together with stricter emission standards such as PROCONVE L8, has made material selection for automotive exhaust systems increasingly critical due to exposure to NMOG, especially aldehydes capable of inducing corrosion in stainless steels. This study investigated the influence of NMOG emissions from hydrated ethanol combustion on metallic materials used in exhaust systems and identified alternative materials with better performance under these conditions. Engine dynamometer tests analyzed by FTIR enabled the quantification of formaldehyde, acetaldehyde, ethanol, and total hydrocarbons. Based on these data, an adapted formulation of NBR 6601 was developed to calculate NMOG in engine tests. NMOG emissions ranged from 28 mg/s to 45 mg/s, totaling 2.52 g to 4.05 g over 90-second tests. Acetaldehyde concentrations reached 300 ppm to 400 ppm, while formaldehyde predominated at 1500 ppm to 4500 ppm. These values supported the creation of a Corrosive Severity Risk Index (IRSC), combining aldehyde concentrations, temperature, and material properties. Estimated corrosion rates were 0.040 mm/year to 0.11 mm/year for AISI 409 and 0.018 mm/year to 0.048 mm/year for AISI 304, confirming higher susceptibility of the ferritic steel. Using Ashby’s material selection methodology, AISI 304 showed the best overall performance for critical exhaust regions, while AISI 409 presented limitations under severe chemical exposure. This study provides technical support for the rational selection of materials for automotive exhaust systems, aligning performance, durability, and environmental requirements.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2895
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectEtanol
dc.subjectAldeídos
dc.subjectCorrosão
dc.subjectAço inoxidável
dc.subjectAutomóveis - Motores - Sistemas de escapamento
dc.subjectMateriais - Seleção
dc.titleProposição de materiais alternativos para o sistema de escapamento automotivo com base nas atuais concentrações dos gases de emissões em motores abastecidos com etanol
dc.typeDissertação

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