Andar com o tanque cheio gasta mais combustível?

O consumo de combustível por um veículo depende de vários fatores (condições ambientes, do pavimento, das peças do veículo, do estilo de condução, …), nem sempre sendo fenômenos lineares. Imagine então extrapolar para vários tipos diferentes de veículos. No entanto, esse post tenta aprofundar um pouco mais uma discussão sobre as diferenças no consumo ao adotar diferentes táticas de abastecimento, comparando-se também os efeitos da redução do peso do combustível e de um carona.

Dirigir com o tanque na reserva pode queimar a bomba de combustível, já que ela deve trabalhar imersa no líquido. No entanto, deixar o tanque cheio faz com que o veículo ande vários quilômetros carregando um peso extra, o que gera mais gasto de combustível. A coluna “Coisa de meninos nada” do UOL publicou no post “Por que encher o tanque do carro eleva o consumo de combustível” dizendo que o melhor seria encher só até meio tanque quando estivesse em 1/4 de tanque – ou seja, sempre entre 1/2 e 1/4. Mas de quanto seria essa economia?

Quanto pesa a gasolina no tanque?

O álcool anidro é uma substância pura e sua massa específica é 791,5 g/l (no máximo). O álcool hidratado (encontrado nos postos) é uma mistura de 2 substâncias puras (álcool anidro e água), sendo a sua massa específica especificada pela ANP, de 805,0 a 811,0 g/l.

A gasolina sem álcool (gasolina A) apresenta densidade variando de 700 a 770 g/l (comum ou premium). No Brasil, adiciona-se álcool anidro à gasolina A, gerando a gasolina C. Assim, a densidade da gasolina encontrada nos postos brasileiros varia de 718 a 775 g/l.

O diesel metropolitano apresenta densidade variando de 820 a 865 g/l, enquanto que o diesel interior varia de 820 a 880 g/l.

Para um cálculo aproximado, consideremos a densidade (razão entre a massa e o volume) da gasolina valendo 750 g/l. Nesse caso, para um tanque cheio (50 l), meio tanque (25 l) e com um quarto de tanque (12,5 l), temos as seguintes massas:

\(
m = d \cdot Vol\\
m_{50l} = 37,5\;kg\\
m_{25l} = 18,75\;kg\\
m_{12,5l} = 9,375\;kg
\)

Ou seja, quando chegar no posto de combustível, se colocar gasolina até meio tanque, em vez de um tanque cheio, o carro vai levar 18,75 quilos a menos.

Qual o impacto do peso no consumo de combustível?

Quanto mais pesado estiver o veículo, maior será o gasto de combustível para sua locomoção. Segundo um trabalho publicado pelo Argonne Lab (conceituado laboratório dos Estados Unidos), há uma redução da ordem de 4,6% no consumo de combustível para cada 10% de redução de massa total de um veículo compacto (carro, passageiros e carga). Para modelos médios, essa diminuição fica em 4,1% para a mesma redução de massa.

Para um carro com massa de 1 tonelada, uma pessoa de 70 kg e 18,75 kg de gasolina a menos (meio tanque em vez do tanque cheio), isso corresponde a uma redução de 1,72% na massa total. Em um segundo cenário, visando comparar a redução de consumo com uma massa de um ocupante extra, o mesmo carro com meio tanque tem um carona de 70 kg, que é retirado da massa total. Considerando-se apenas a retirada do carona, a redução de massa é de 6,04%.

\(
m_T\;-\!\!\!-\!\!\!-\;100\%\\
m_r\;-\!\!\!-\!\!\!-\;x
\)

onde:

\(
m_T = 1088,75\;kg\;(gasolina)\;ou\;1158,75\;kg\;(carona)\\
m_r = 18,75\;kg\;ou\;70\;kg
\)

Considerando-se que redução do consumo tenha um comportamento linear com relação à redução de massa, pode-se fazer uma regra de três com a relação obtida pelo laboratório para encontrar que, ao reduzir a massa total em 1,72%, haverá uma redução de aproximadamente 3,74% no consumo de gasolina. No caso dos caronas a menos, haveria redução de 13,13%.

\(
4,6\%\;-\!\!\!-\!\!\!-\;10\%\\
redução\;-\!\!\!-\!\!\!-\;x
\)

onde:

\(
redução = 1,72\%\;ou\;6,04\%
\)

Quanto essa redução corresponde em litros?

Deve-se calcular o incremento no número de quilômetros rodados por litro, ou seja, atualizar o valor de consumo. Nesses exemplos, considera-se que o carro tenha inicialmente um consumo de 14,6 km/l. Reduzindo-se o combustível, o novo consumo será de 14,85 km/l, enquanto que no caso do carona a menos, será de 15,48 km/l.

\(
consumo\;-\!\!\!-\!\!\!-\;100\%\\
x\;\;\;\;\;\;\;-\!\!\!-\!\!\!-\;redução\\
\\
consumo\_novo = consumo + x
\)

onde:

\(
consumo = 14,6\;km/l\\
redução = 1,72\%\;ou\;6,04\%
\)

Usando esse novo consumo, pode-se fazer uma regra de três usando um certo valor de quilômetros rodados para descobrir os litros de gasolina economizados. Mas como o consumo é dado para 1 litro, é mais interessante já calcular diretamente quantos reais foram economizados.

Quanto que essa redução equivale em reais?

De posse do consumo em cada novo cenário e do preço do litro da gasolina, é possível calcular a economia em cada caso. Mas quantos quilômetros devo considerar?

Um carro que ande 20 km por dia útil, e considerando-se 250 dias úteis em 1 ano, serão 5 mil quilômetros rodados. Considera-se também que a gasolina seja vendida R$ 4,50 o litro durante todo o período (se você estiver lendo esse post mais do que algumas semanas após a data de publicação, aposto que vai ter saudades desse preço rsrs).

Calculando-se o gasto com o consumo antigo e os dois novos consumos, tem-se os valores de R$ 1541,09, R$ 1515,15 e R$ 1453,49, respectivamente. Ou seja, completando-se meio tanque em vez de tanque cheio durante um ano, a economia será de 25,94 reais nesse caso, enquanto que retirando-se um carona gera uma economia de 87,60 reais.

\(
consumo\;-\!\!\!-\!\!\!-\;4,50\;reais\\
distância\;-\!\!\!-\!\!\!-\;x
\)

onde:

\(
consumo = 14,6\;km\;ou\;14,85\;km\;ou\;15,48\;km\;(para\;1\;l)\\
distância = 5000\;km
\)

A economia nos dois casos deve ser maior, pois boa parte dos 5 mil quilômetros será percorrido com menos de 1/2 tanque. Uma conta que considerasse a perda de peso conforme se movimenta (como a equação de movimento para um foguete) seria mais apropriada.

Como existem diversos fatores que influenciam no consumo de combustível, esses valores podem ficar dentro da incerteza de um gasto médio de combustível, sendo difícil de detectar essa redução. No entanto, a discussão não para por aqui, pois esse novo hábito está dentro de um contexto maior que deve ser considerado.

Quantas vezes mais tenho que ir ao posto?

Enchendo somente meio tanque cada vez que for ao posto, o combustível do carro acaba mais rápido e exige retornos mais frequentes ao posto. Primeiro, considerando cada um dos três consumos (padrão, meio tanque e sem carona) e um uso diário de 20 km, pode-se calcular quantos litros são usados por dia via regra de três, chegando aos valores de 1,37 l, 1,35 l e 1,29 l.

\(
consumo\;-\!\!\!-\!\!\!-\;1\;l\\
distância\;-\!\!\!-\!\!\!-\;x
\)

onde:

\(
consumo = 14,6\;km\;ou\;14,85\;km\;ou\;15,48\;km\;(para\;1\;l)\\
distância = 20\;km
\)

Completando o tanque sempre que atingir a reserva (5 litros), o número inteiro truncado (ou seja, aproxima pra baixo) da seguinte equação indica o número de dias (n) que o carro vai rodar antes de ter que abastecer novamente:

\(
V_{tanque} – V_{reserva} = n \cdot consumo\_dia
\)

onde:

\(
V_{tanque} = 50\;l\;(tanque\;cheio)\;ou\;25\;l\;(meio\;tanque)\\
V_{reserva} = 5\;l\\
consumo\_dia = 1,37\;l\;ou\;1,35\;l\;ou\;1,29 l
\)

Assim, no caso padrão, serão 32 dias de uso para abastecer novamente, 14 para meio tanque e 34 para o caso sem o carona. Note que é praticamente o dobro de idas ao posto. Em um ano, serão 12 idas ao posto para encher o tanque (ou deixando o carona), rodando todos os dias ou 8 idas, rodando só em dias úteis; para meio tanque, serão 26 ou 18, respectivamente.

Qual o impacto dessas paradas extras?

Caso você tenha que sair de seu percurso normal para abastecer, sua economia vai diminuir consideravelmente. Supondo que o posto esteja no caminho, o gasto de maior relevância será o de acelerar o carro depois do abastecimento para entrar na via.

Considerando uma aceleração de 0 a 50 km/h em 5 segundos (0,0014 h) e usando a equação de Torricelli, temos que o carro percorre 34,7 m durante esse evento. Mas quanto será o gasto de combustível nesse caso?

\(
v^2 = v_0^2 + 2\cdot a\cdot distância
\)

onde:

\(
v^2 = 50\;km/h\\
v_0^2 = 0\;km/h\\
a = \frac{\Delta V}{\Delta t} = 50/0,0014 = 36000\;km/h^2
\)

A quantidade de combustível consumida durante a aceleração depende de quanta energia o motor está produzindo. Há muito mais combustível fluindo durante uma aceleração forte do que uma aceleração leve. A frenagem do motor (levantar o pé do acelerador e deixar o carro engatado) faz com que os injetores de combustível parem completamente – zero consumo de combustível.

Um carro típico com um motor de 2 litros (2.0) pode ficar em marcha lenta a 0,3 gal/h (galões por hora), enquanto um motor de 4 litros pode ficar mais próximo a 0,6 gal/h. Uma regra geral é que um motor de carro queima 7 gal/h para cada 100 hp (cavalo-força) produzido. Assim, se um motor 2 l estiver produzindo 150 hp durante a aceleração, haverá uma taxa de fluxo de combustível de 10,5 gal/h, contra 0,3 gal/h em marcha lenta.

Assim, pode-se considerar que exista uma relação de 1:35 no gasto de combustível entre andar em marcha lenta e acelerar. Ou seja, Calcula-se o gasto de gasolina para andar esse percurso e multiplica-se por 35. No exemplo 3 exemplos considerados, será usado aproximadamente 0,002 l em qualquer um dos casos, o que corresponde a 0,009 reais (aquele valor adicionado a cada litro que ninguém lembra, cobrado em centésimos) se o litro da gasolina for 4,50 reais.

\(
consumo\;-\!\!\!-\!\!\!-\;1\;l\\
distância\;-\!\!\!-\!\!\!-\;x
\)

onde:

\(
consumo = 14,6\;km\;ou\;14,85\;km\;ou\;15,48\;km\;(para\;1\;l)\\
distância = 0,0347\;km\;(34,7\;m)
\)

Multiplicando-se o gasto por 12 idas ao posto (tanque cheio), serão R$ 0,024; para 26 idas (meio tanque), serão R$ 0,052. São quantias praticamente desprezíveis perto dos valores gastos em um ano.

Esse texto serve para montar uma metodologia de cálculo e levantar questões a serem consideradas no abastecimentos de veículos visando maior economia. Longe de ser completo, o foco foi mais fazer a famosa “conta de padaria” para diminuir os “achismos”. As fórmulas foram apresentadas durante todo o texto, então você pode fazer seu cálculo usando os valores que quiser.

Fontes

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