7. Referencias Bibliográficas

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1 9 7. Referencias Bibliográficas Agência Nacional do Petróleo (009); Boletim Mensal do Gás Natural Junho 009; disponível no site: Alfesio Braga (007); Poluição Atmosférica e seus Efeitos na Saúde Humana; Faculdade de Medicina USP; São Paulo, SP. Andrade, J.; Teixeira, P. (003); Emissões em Processos de Combustão; Ed. UNESP; São Paulo, SP. Bean, H.S (1971); Fluid Meters, Their Theory na Application; ASME. Becerra, E.D.K.V. (1996); Modelo de Simulação para Motor Diesel/Gás; Dissertação de Mestrado; Departamento de Engenharia Mecânica; PUC-Rio; Rio de Janeiro, RJ. Braga, S.L.B.; Pereira, R.H. (004); A Possibilidade da Substituição Parcial de Óleo Diesel pelo Gás Natural em Motores de Combustão Interna Atratividade da Tecnologia Dentro da Realidade Brasileira; Congresso Internacional de Científicos Peruanos; Lima; Peru. Casado, L.M. (005); Desenvolvimento de um Sistema de Alimentação de Combustível para Motores de Diesel-Gás. Dissertação de mestrado, Departamento de Engenharia Mecânica; PUC-Rio; Rio de Janeiro, RJ. Cláudio, J. Principio de Funcionamento, Instalação, Operação e Manutenção de Grupo Diesel Geradores. Disponível na Internet no side: acessado em /03/009. Companhia Estadual de Gás (009). Composição Química e Física do Gás Natural (007). Rio de Janeiro, RJ.

2 93 Cuisano, J.C. (006); Redução das emissões em motores Diesel-gás; Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia Mecânica; PUC-Rio; Rio de Janeiro, RJ. Dondero, L.Z. (00); Uso do Gás Natural em Veículos Leves e Mecanismo de Desenvolvimento Limpo no Contexto Brasileiro; Tese de doutorado, Universidade de São Paulo; São Paulo, SP. Fox W. Robert (1985); Introdução a Mecânica dos fluidos; 3ª Edição, Ed. Guanabara. São Paulo, SP. Fundação Estadual de Engenharia do Médio Ambiente (007); Relatório de Qualidade do Ar do estado de RJ FEEMA; Rio de Janeiro, RJ. Fundação Estadual de Engenharia do Médio Ambiente (009); Emissões por tipo de fonte na Região Metropolitana do Rio de Janeiro; disponível na Internet no site: Giovanni, S. (003); Avaliação experimental da proporção de Diesel + Gás natural e o efeito da variação de injeção na pressão da câmara de combustão utilizando um motor padrão ASTM-CFR; Departamento de Engenharia Mecânica; UFRGS; Porto Alegre, PA. Gutiérrez, J. (000); Generación Eléctrica en Plantas Diesel; Revista de Anales de Mecánica y Electricidad; Vol. 77, pp Heywood, J.B. (1988); Internal Combustion Engine Fundamentals; McGraw- Hill Book Co.; New York. Instituto Estadual do Ambiente (009); Relatório Anual de Qualidade do Ar do ERJ 008; disponível na Internet no site: Karim, G. A. (1980); A Review of Combustion Processes in the Dual Fuel Engine-The Gas Diesel Engine; Prog. Energy Combust. Sci; Vol;

3 94 Karim, G. A. (003); Combustion in Gas Fueled Compression: Ignition Engines of the dual Type; Journal of Engineering of Gas Turbines an Power, Vol. 15, pp Kusaka, J. et al. (000); Combustion and Exhaust Gas Emission; Characteristics of a Diesel Engine Dual Fueled with Natural Gas; JSAE Review; 1; pp MacLean, H. L. and Lave, L. B (003); Evaluating Automobile Fuel / Propulsion System Technologies; Progress in Energy an Combustion Science; 9; pp Norma NBR (000); Motor diesel-análise e determinação dos gases e do material particulado emitidos por motores do ciclo diesel-ciclo 13 pontos; ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas. Norma NBR 5483 (1976); Desempenho de motores de combustão interna, alternativos, de ignição por compressão; ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas. Norma NBR 6396 (1976); Motores alternativos de combustão interna, não veiculares; ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas. Obert, E.F (1971); Motores de Combustão Interna; Trad. Por Luiz Carraro. ªEd.; Porto Alegre; Ed. Globo; 618 p. Pereira, R. H; Braga, S. L.B: Valois, C. V. M. (004); Substituição Parcial do Óleo Diesel pelo Gás Natural em Motores Atratividade da Tecnologia e sua Avaliação Experimental; III Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Belém, PA Pereira, R.H. (006); Avaliação Experimental e previsão do Desempenho de Motores Diesel Consumindo Gás Natural; Tese de Doutorado; Departamento de Engenharia Mecânica; PUC-Rio; Rio de Janeiro, RJ

4 95 Petrobrás (007), Utilização do Gás Natural Comprimido em Motores veiculares Aspirados do Ciclo Diesel. Petrobrás Distribuidora S/A Gerência de Produtos Químicos Comercialização de Energéticos, 198, 31p. Pires, A. Fernandez, E. (007), Política Energética para o Brasil; PUC-Rio; Rio de Janeiro, 1ª Ed.; Rio de Janeiro; Ed. Nova Fronteira; 35 p. Taylor, C.F (1976); Analise dos Motores de Combustão Interna; Trad. Por Mauro Ormeu C. Amorelli. ª Ed; São Paulo, Edgar Blücher e Edusp. Zhao, H (007); HCCI na CAI Engines for the Automotive Industry; Woodhead Publishing; Cambridge.

5 96 Anexo A Análise de Incertezas

6 97 Análise da propagação de incerteza nos cálculos O efeito sobre um erro na medição, tratando de forma individual, pode ser estimado por analogia com a derivada de uma função. (Fox, W.R., 004). δr i = R x i δx i (A1) A variação relativa em R é δr i R = 1 R R x i δx i = x i R R x i δx i x i (A) Introduzindo a notação de incerteza relativa temos u Ri = x i R R x i u xi (A3) Onde o melhor resultado para esta incerteza é u R = ± x 1 R R x u x x1 + R x u 1 R x x + + n R R 1/ u x xn (A4) n A.1. Incerteza na vazão mássica A vazão mássica esta em função de m = m (C d, d, ρ, P) = (cte. )xc d xd xxρx P(A5) As derivadas parciais são m = (cte. )xd xxρx P C d m d = (cte. )xc dxxdxxρx P m ρ = (cte. )xc d xd xρx Px 1 xρ 1/

7 98 m P = (cte. )xc dxd xρ x 1 x P 1/ Onde obtemos as incertezas relativas u m Cd = δm Cd m u m d = δm d m u m,ρ = δm ρ m u m, P = δm P m = d m = C d m = ρ m = ρ m m C d u Cd m C d u Cd = u Cd = u dcd m ρ u C d = 1 u ρ m P u P = 1 u P A equação da incerteza no cálculo da vazão é u m = ± u Cd + (u d ) + u 1/ ρ + (u P ) (A6) Onde, para o Cp (Bean 1971) é ± %, e a incerteza do diâmetro é estimada em ± 0,05/d. A massa específica está em função de ρ = ρ(p, R, T) = P RxT (A8) Diferenciando e considerando as incertezas dos termopares de ( ± 0,75) obtemos u ρ = ±[(u P ) + ( u T ) ] 1/ = ±[(±0,001) + (±0,0075) ] 1/ = ±0,76% Onde obtemos a equação válida para as incertezas de ar úmido e gás natural u ρ = ± (0,0) + 0,1 1/ d + (0,0076 ) + (0,0005 ) (A9)

8 99 A.. Incerteza na vazão de ar seco A vazão mássica de ar seco é dada a partir da seguinte equação m ar _s = m ar _sm ar _u, w = m ar _u 1+w (A10) Diferenciando dm ar _s = m ar _s dm m ar _u + m ar _s dw(a11) ar _u w Temos que m ar _s m ar _u = w m ar _s w = m ar _u (1 + w) Calculando as incertezas relativas = m ar _u m ar _s u m ar _s m m = u ar _s m ar _s, ar _u u m ar _s,w = w m ar _s w u w = w 1 + w u w u m ar _s,m ar _u m ar _s Onde obtemos que a equação para o cálculo de ar seco é u m ar _s = ± u m ar _s + w u 1+w w 1/ (A1) A equação da umidade é w = w(u r, P sat, P ar ) = 0,6x U r 100 xp sat P ar U r 100 xp sat (A13) Diferenciamos e desprezamos a incerteza relativa Psat

9 100 u w = ± P ar P ar U r 100 xp sat u U r + P ar P ar U r 100 xp sat u P sat 1/ (A14) Substituindo as incertezas da umidade relativa ( ± %) e da pressão barométrica ( ± 0,1) obtemos u w = ± 0,145P ar P ar U r 100 xp sat (A15) Finalmente u m ar _s = ± (0,015) + 1/ 0,145 P ar (1+w)P ar U r 100 xp sat (A16) A.3 Incerteza na taxa de substituição Na equação: TS = TSm D_O, m D = 100 m D _O m D (A17) m D _O Diferenciamos TS = TSm D_O, m D = 100 m D_O m D dts = m D_O TS m D_O = 100 m D dm m D_O dm D D_O m D_O dm D,O + TS dm D m D Onde resultam as incertezas relativas u TS.m D _O u TS.m D = m D_O TS = m D_O TS TS m D_O um D_O = m D m D_O m D u m D _O TS m D um D = m D m D_O m D u m D relativa é A incerteza do medidor de vazão é ± 0,1, depois temos que a incerteza

10 101 u TS = ± 0,008 m D (A18) m D _O m D A.4. Incerteza na razão de equivalência Na operação Diesel-Gás a relação de equivalência é calculada por RE T = RE T m ar _s, m D,m g = 14,99xm D +16,99xm g (A0) m ar _s Diferenciando e calculando as incertezas relativas dre T = RE T dm ar _s + RE T dm D + RE T dm g m ar _s m D m g = 14,99xm D + 16,99xm g m ar _s + 16,99 dm g m ar _s dm ar _s + 14,99 dm D m ar _s u RE T,m ar _s = m ar,s RE T RE T u m m ar _s ar _s = u m ar _s u RE T,m D = m ar,s RE T RE T u m m ar _s ar _s = u m ar _s Onde a equação da incerteza da razão de equivalência é u RE T = ± u m ar _s + 0,0998 m D 14,99xm D +16,99xm g + 0, m g 14,99xm D +16,99xm g 1/ (A1) Na operação de diesel puro, a razão de equivalência, junto à incerteza relativa é RE T = RE T m ar _s, m D = 14,99xm D m ar _s RE T = ± (0,00) + u m ar _s 1/ (A)

11 10 A.5 Incertezas nas emissões específicas de CO, HC e NO Na operação Diesel- Gás, as emissões são calculadas em função de (exemplo medida de CO) (CO)s = (CO)sCO C_S, m D, m g, m ar _ s, m ar,_u, P = P 1 x0, CO C_S x x m D m ar _s 3.8x m g m ar _u + m D + m m g ar _s Diferenciamos d(co)s = s(co)s dco CO C_S + s(co)s dm D + s(co)s dm g C_S m DCO C_S m DCO C_S + s(co)s m DCO C_S dṁ ar _ s + s(co)s m DCO C_S dṁ ar _u + s(co)s m DCO C_S dp u (CO )s.co C _S = CO C_S (CO)s u (CO)s CO CO C _S = u CO C _S C_S Onde as incertezas relativas são u (CO )s.m g = m g (CO )s (CO )s m g u m g = m g m m ar _s 3,8m ar _u 5,67m D 7,64m g ar _s 1 1,85x m D m 3,8x m gás ar _s m m ar _u +m D +m g ar _s u (CO )s.m ar _s = m ar _s (CO)s u (CO)s m m ar _s ar _s 1 m ar _s = 1 1,85x m D u m g (A4) 1,85m D 3,8m g m ar _s 3,8x m g m ar _s u m ar _s u (CO )s.m ar _u = m ar _u (CO)s u (CO)s m = m ar _u m u ar _u ar _u m ar _u + m D + m m ar _s g

12 103 u (CO )s.p = P (CO )s (CO )s P u P = u P (A5) O cálculo da incerteza da potência relativa, onde leva-se em conta as incertezas do voltímetro e amperímetro (u V = ± 0,0016 e u I = ± 0,001), potência em kw, temos a equação em função de P = P(V, I) = V I 3(A6) Onde as incertezas das leituras dos aparelhos de medição são u P = u I + u V = 0,0037 Logo, para termos a equação das incertezas relativas para a medição de emissões (incerteza de concentrações ± 5% PPM) obtemos a incerteza parcial para emissões específicas de CO u (CO )s = 0,00 m D m m a a rs 1,85m aru 3,7m D 5,67m g rs 1 1,85x m D 3,8x m g s m m a rs m a aru +m D +m g rs 0,036 m g m m a ars 3,8m aru 5,67m D 7,64m g rs 1 1,85x m D 3,8x m g s m m a rs m a aru +m D +m g rs ,015 m a ru + [0,05] + [1 + 0,015V + 0,0I] m aru +m D +m g 1,85m m D +3,8m g ars 1 1,85x m D 3,8x m g m a rs m ars 1 (A8) u m ars + Analogamente, temos para ES emissões específicas de HC e NO (concentrações de HC= ± 10% PPM, e NO = ± 5%PPM) onde u (HC )s = ± 0,00 m D m ar _s m ar _s 1,85m ar _u 3,7m D 5,67m g 1 1,85x m D m ar _s 3,8x m g m ar _s m ar _u +m D +m g +

13 104 0,036 m g m m ar _s 3,8m ar _u 5,67m D 7,64m g ar _s 1 1,85x m D m 3,8x m gás ar _s m m ar _u +m D +m g ar _s 1 m 1,85m D +3,8m g ar _s 1 1,85x m D m ar _s 3,8x m g 1/ m ar _s u m ar _s + + 0,015 m ar _u + [0,1] + [1 + 0,015V + m ar _u +m D +m g 0,0I] (A9) u (NO )s = ± 0,00 m D m ar _s m ar _s 1,85m ar _u 3,7m D 5,67m g 1 1,85x m D m ar _s 3,8x m gás m ar _s m ar _u +m D +m g 0,036 m gás m m ar _s 3,8m ar _u 5,67m D 7,64m g ar _s 1 1,85x m D m 3,8x m g ar _s m m ar _u +m D +m g ar _s 1 m 1,85m D +3,8m g ar _s 1 1,85x m D m ar _s 3,8x m g m ar _s u m ar _s 1/ ,015 m ar _u + [0,05] + [1 + m ar _u +m D +m g 0,015V + 0,0I] (A30) Agora, para a operação diesel, repetimos o cálculo para calcular as emissões específicas, tendo em vista que a vazão de gás natural = 0. u (CO _D)s = ± 0,00 m D 1,85m D m ar _s 1 1,85x m D m ar _s u m ar _s u (HC _D)s = ± 0,00 m D 1,85m D m ar _s 1 1,85x m D m ar _s u m ar _s m ar _s m ar _s 1,85m ar _u 3,7m D 1 1,85x m D m ar _s m ar _u +m D + [0,05] + 0,00 + 0,5 N m ar _s m ar _s 1,85m ar _u 3,7m D 1 1,85x m D m ar _s m ar _u +m D + [0,05] + 0,00 + 0,5 N + 0,015 m ar _u + m ar _u m D 1/ (A31) + 0,015 m ar _u + m ar _u m D 1/ (A3)

14 105 u (NO D )s = ± 0,00 m D 1,85m D m ar _s 1 1,85x m D m ar _s u m ar _s m ar _s m ar _s 1,85m ar _u 3,7m D 1 1,85x m D m ar _s m ar _u +m D + [0,05] + 0,00 + 0,5 N + 0,015 m ar _u + m ar _u m D 1/ (A33)

15 106 Anexo B Planilhas de Medições

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17 107

18 108

19 109

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21 111

22 113 Anexo C Planilhas de Incertezas

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