MODELAGEM E MENSURAÇÃO DO NÍVEL DE EMISSÕES POR ETAPA DE VÔO

Anais do 14 O Encontro de Iniciação Científica e Pós-Graduação do ITA XIV ENCITA / 2008 Instituto Tecnológico de Aeronáutica São José dos Campos SP Brasil Outubro 20 a 23 2008. MODELAGEM E MENSURAÇÃO DO NÍVEL DE EMISSÕES POR ETAPA DE VÔO Gabriel de Sá Meira de Araújo Instituto Tecnológico de Aeronáutica End.: Praça Marechal Eduardo Gomes 50 - Vila das Acácias CEP 12228-900 São José dos Campos SP Brasil Bolsista PIBIC-CNPq meira.gabriel@gmail.com Prof. Dr. Alessandro Vinícius Marques de Oliveira Instituto Tecnológico de Aeronáutica End.: Praça Marechal Eduardo Gomes 50 - Vila das Acácias CEP 12228-900 São José dos Campos SP Brasil a.v.m.oliveira@gmail.com Resumo. O presente estudo visa estruturar a modelagem da emissão de poluentes no transporte aéreo brasileiro de acordo com as características da etapa de vôo (distância percorrida tipo da aeronave etc). O modelo terá foco na aviação civil no segmento de transporte de passageiros e o modelo estatístico do consumo das aeronaves será baseado em dados históricos do DAC - Departamento de Aviação Civil no período de 1997 2004. O cálculo é fundamentado em duas etapas na primeira o modelo transloagarítmico de consumo é definido; na segunda os coeficientes de emissão dos poluentes são calculados através de planilhas da FAA Federal Aviation Administration. Na etapa final são expostas as vantagens do modelo desenvolvido e evidências e possibilidades de validação do mesmo. Palavras chave: Emissões Transporte aéreo Externalidades 1. Introdução A definição de Desenvolvimento Sustentável dada pela Comissão Mundial em Ambiente e Desenvolvimento através do relatório "Our Common Future publicado em 1987 é a seguinte: Desenvolvimento Sustentável satisfaz as necessidades do presente sem comprometer as necessidades das futuras gerações. Na atual realidade econômica e social um dos setores da indústria que mais cresce é o da aviação. Este apesar de já ser responsável por aproximadamente 35% de todo o Dióxido de Carbono emitido pelo homem é o ramo da economia e o modal de transporte que mais cresce em emissão de CO 2. Além disso os incrementos tecnológicos realizados no sentido de favorecer o meio ambiente ainda são insuficientes quando comparados ao que é realizado dia após dia com o intuito de aumentar o sucesso econômico da indústria pois de acordo com Cordina(2002) As melhorias tecnológicas em emissões crescem 3% ao ano enquanto que o tráfego aéreo cresce 5% ao ano.. Apesar de muito inferiores se comparadas às emissões de veículos automotores por exemplo as emissões aeronáuticas já representam uma contribuição considerada acentuada pela comunidade científica no que diz respeito à sua influência no Aquecimento Global. De acordo com o Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) órgão fundado em 1988 pelo World Metereological Organization (WMO) e pela United Nations Environment Programme (UNEP) esse quadro fica ainda mais preocupante quando se faz a projeção para o ano de 2050: a emissão aeronáutica de CO 2 haverá aumentado por volta de 10 vezes e caso as outras fontes de emissão antropogênica permaneçam com taxa constante a emissão aeronáutica será a maior em valores absolutos. Não obstante foi levantado pela consultoria internacional The Hodgkinson Group: Aviation & Climate Change Advisors que não existe na atualidade nenhum modelo sistemático ou compulsório que efetivamente esteja reduzindo as emissões observando esse fato a necessidade de uma metodologia que possibilite a existência desse modelo torna-se ainda mais iminente. Além disso a consultoria mostrou também que apesar da possibilidade de melhorias tecnológicas nos motores reduzirem os níveis de emissões a chance dessa emissão ser desprezível é praticamente nula portanto esse modelo será necessário independente dos avanços tecnológicos havendo apenas a atualização do mesmo. Para realizar a modelagem do consumo das aeronaves em função das variáveis posteriormente determinadas foi escolhido o modelo translogarítmico. Essa escolha deve-se ao fato deste ser o modelo econométrico mais flexível e com bastante aplicação em modelos de consumo e produção como este. A base de dados utilizada para a implementação do modelo foi coletada junto ao DAC Departamento de Aviação Civil e possui dados de 1997 a 2004. A consideração que quais poluentes seriam abordados também fez parte do trabalho visto que apesar do CO 2 ser o poluente de maior impacto no aquecimento global ao tratar de emissões aeronáuticas todo o conjunto de poluentes precisa ser estudado como mostra Simões(2003) em seu artigo O Transporte Aéreo no Contexto das Mudanças Climáticas Globais : Em verdade as emissões das aeronaves são autênticos coquetéis de substâncias aquecedoras do clima da Terra.. Diante disso o presente estudo abordará todos os poluentes relevantes mais precisamente será seguida a abordagem do System for assessing Aviation s Global Emissions (SAGE) sistema desenvolvido pela Federal

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 Aviation Administration (FAA) dos Estados Unidos com o apoio de grandes centros de pesquisa dentre eles o Massachussetts Institute of Technology (MIT) com a finalidade de realizar um inventário das emissões norteamericanas no período de 2000 a 2004. Também é relevante abordar o desconhecimento da ciência em relação a alguns desse poluentes por exemplo de acordo com Cordina(2002) não obstante o bom conhecimento da ciência em relação à nocividade do CO 2 o nível de conhecimento dos fenômenos físico-químicos que regem os óxidos de enxofre os óxidos de nitrogênio e os hidrocarbonetos é insatisfatório. De tal forma que a mitigação dessas emissões necessita do avanço na ciência no tocante às interações químicas entre tais moléculas e a atmosfera. Diante do exposto tem-se que a determinação de uma metodologia para a mensuração de emissões aeronáuticas viável tanto do ponto de vista computacional quanto prático inicia no Brasil um importante processo rumo à evolução consciente do tráfego aéreo neste país. 3 Determinação das Variáveis Relevantes Considerando a revisão bibliográfica realizada e os conhecimentos de engenharia essenciais na aviação foi definido o grupo de variáveis que necessitam considerações no que diz respeito às emissões: Etapas do vôo (Pouso/Decolagem e Cruzeiro) Tipo de Aeronave Distância Percorrida Substâncias Emitidas Combustível Utilizado Fator de ocupação da aeronave A relevância e considerações sobre cada um deles são discutidas a seguir. Algumas considerações podem parecer óbvias entretanto serão citadas. No Primeiro Inventário Nacional de Emissões Antrópicas de Gases de Efeito Estufa [3] há um capítulo Transporte Aéreo Scatolini(2006) que nos mostra a importância da consideração das etapas do vôo na modelagem da mensuração de emissões. Todos os cálculos são realizados com a separação entre a emissão correspondente às operações de pouso e decolagem (LTO) e o período em cruzeiro. Do ponto de vista da engenharia isto é facilmente justificável pois a exigência mecânica sobre o motor durante essas operações possui uma dinâmica bastante diferente da exigida em cruzeiro. Além disso também é citada a necessidade de observação do combustível envolvido na operação pois existem aeronaves movidas à gasolina de aviação e outras a querosene de aviação implicando portanto em diferentes emissões. Considerar o tipo de aeronave é natural pois o consumo de máquinas com capacidades dimensões e desempenhos diferentes não pode ser o mesmo. Além do porte as condições operacionais a altitude a temperatura e o tipo de combustível utilizado são determinantes na emissão dos motores. A distância percorrida uma consideração aparentemente óbvia precisa ser feita com cuidado pois alguns tipos de substâncias são liberadas em grande parte nas operações de LTO ou seja para essas substâncias a distância não é tão relevante. Um exemplo que possui esta característica são os Hidrocarbonetos. O ponto crucial desta etapa da pesquisa que demandou uma análise mais cuidadosa das fontes bibliográficas e da calculadora da Scandinavian Airlines - SAS foi quanto à decisão de quais substâncias serão consideradas em nossos cálculos. A seguir encontram-se as tabelas com os dados da calculadora SAS que foram analisados: Tabela 2 Exemplos de emissões segundo Calculadora SAS AERONAVE Dist.(km) CO 2 (Kg) NO X (Kg) CO(Kg) HC(Kg) H 2 0(Kg) SO 2 (Kg) A340-300 10397 762 435 059 003 300 024 A340-300 7165 527 3 045 003 207 017 A340-300 8240 605 345 05 003 238 019 A340-300 12085 885 505 067 003 348 028 A340-300 4907 362 206 036 002 142 012 A319 1867 165 067 018 001 65 005 A319 1624 147 06 016 0 58 005 A319 975 98 042 011 0 39 003 A319 611 71 032 009 0 28 002 A319 196 40 02 006 0 16 001

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 Outras aeronaves foram analisadas entretanto com estas já podemos concluir que a emissão de CO2 e vapor d água é em valores absolutos são muito mais relevantes ao estudo do aquecimento global que quaisquer outras emissões. Inicialmente vale ressaltar o entrave científico que ainda existe no conhecimento sobre o efeito do vapor d água no aquecimento global. Já é de conhecimento da comunidade científica que a emissão de vapor d água em elevadas altitudes (por volta dos 11km) atua ativamente no efeito estufa local pois as moléculas permanecem alojadas por bastante tempo quando emitidas nessa faixa da atmosfera visto que escapam das precipitações naturais. Entretanto ainda não se consegue quantificar com rigor esse efeito. Além disso com os gráficos a seguir será justificado por outro motivo por que a emissão de H 2 0 não possui tanta importância se comparada ao dióxido de carbono. Emissão de Carbono (Kg/Passageiro) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 Emissão na Aeronave A340-300 Dióxido de Carbono Vapor d'água Emissão de Carbono (Kg/Passageiro) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Emissão na Aeronave A319 Dióxido de Carbono Vapor d'água 100 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 Distância Percorrida (Km) 0-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Distância Percorrida (Km) Fig.1 Emissão: Carbono X Vapor d Água Nos dois gráficos a derivada da emissão de carbono em função da distância é muito mais acentuada do que a da emissão de vapor d água ou seja essas emissões atuam de maneira mais acentuada nas operações de LTO mas a nocividade do vapor está relacionada à sua emissão em elevadas altitudes. Situado na troposfera a tendência é que seja eliminado em pouco tempo pela precipitação natural. Sendo assim pelos seguintes motivos a emissão de vapor d água não será considerada em nosso cálculo final: Influência na formação de cirrus e no aquecimento global ainda obscura para a ciência; Relevância maior nas operações de LTO ou seja em baixas altitudes onde o vapor não é tão nocivo; O efeito da emissão de vapor d água é bastante localizado. Em suma o foco do estudo é o dióxido de carbono tendo em vista sua preponderância na causa do efeito estufa por ser bem conhecido pela ciência atual e por ter maiores valores absolutos de emissão. Entretanto a consideração acima não implica que os outros poluentes serão desconsiderados na pesquisa podendo ter sua emissão modelada juntamente com a emissão do CO2. 4 METODOLOGIA DE MENSURAÇÃO A metodologia de mensuração das emissões envolverá duas etapas a estimativa de consumo de combustível pela aeronave e a relação entre consumo e emissão. Na primeira será determinada uma equação translogarítmica através da regressão múltipla dos dados fornecidos pelo DAC Departamento de Aviação Civil do período de janeiro de 1997 a dezembro de 2004. Tab. 4 Variáveis presentes no banco de dados utilizado Variável Significado lab_ano Ano do vôo lab_mes Mês do vôo lab_cia Companhia aérea da aeronave lab_segmento Segmento (doméstico;internacional ou regional) Pax/carga Transporte de passageiros ou carga lab_airc Aeronave Comb Consumo total de combustível (ano) flkm Número de quilômetros voados (ano) flhs Número de horas voadas (ano) nlandings Número de pousos (ano) ask Total de assentos oferecidos total_pk Total de passageiros transportados (ano)

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 As aeronaves do segmento regional e do transporte de cargas mostraram diversos outlyers e pouca relevância numérica absoluta na análise estatística a ser realizada portanto os dados do segmento regional foram excluídos. Entretanto a metodologia desenvolvida pode ser implementada para este tipo de vôo com pequenas alterações. Das variáveis acima foram determinadas as seguintes variáveis que melhor servem ao objetivo do presente trabalho: Tabela 5 Definição das variáveis utilizadas no modelo Nova variável Significado Definição Comb_Km Load Factor - LF Asize Avstl Consumo de combustível em litros por quilômetro percorrido Fator de ocupação da aeronave Tamanho da aeronave em assentos Etapa média desenvolvida pela aeronave fuek flkm total _ pk ask ask nlandings flkm nlandings flkm Speed (spd) Velocidade média desenvolvida pela aeronave flhs Fonte: Cálculos próprios De acordo com William Greene [8] no livro Econometric Analysis o modelo econométrico translogarítmico é o que gerará após a regressão múltipla a função mais flexível ou seja a suposição de um modelo translog que regendo o consumo de combustível apesar de não ser o mais simples do ponto de vista matemático possui a maior probabilidade de ser o modelo mais adequado. Matematicamente isso ocorre pois se trata de uma expansão de segunda ordem da série de Taylor para uma função desconhecida. Para a modelagem de duas variáveis o modelo possui a seguinte forma: (1) A regressão múltipla será implementada através do software de análise estatística Stata 10. Para a realização da segunda etapa foram utilizados os dados da metodologia mais completa em relação à análise das emissões de aeronaves comerciais em função do consumo que é a System for assessing Aviation s Global Emissions (SAGE). Desenvolvido pela Federal Aviation Administration (FAA) dos Estados Unidos com o apoio do Massachussetts Institute of Technology (MIT) do Volpe National Transportation Systems Center (Volpe) e do Logistics Management Institute (LMI) o SAGE é um modelo computacional usado para diversos fins relacionados ao tráfego aéreo um deles é determinar o consumo de combustível e a respectiva emissão de poluentes para toda a aviação comercial Norte-Americana em determinado ano. O software não se encontra disponibilizado entretanto os resultados do modelo estão disponíveis para o uso para a utilização de toda a comunidade científica. A base de informações utilizadas pelo SAGE é proveniente da ICAO - International Civil Aviation Organization principal órgão da atualidade no que se refere à Aviação Civil no mundo. Os dados mais relevantes estão listados a seguir: Tipo da Aeronave Bypass Ratio Tabela de Emissão de cada um dos poluentes em gramas emitidos por Kg consumido em cada etapa de vôo. O SAGE também modela a poluição atmosférica ao redor nas proximidades dos locais de decolagem e pouso nos quais a dinâmica da emissão é diferenciada visto que a capacidade de dispersão é completamente diferente se comparada à dispersão na alta atmosfera. 5 Resultados 5.1 Definição da Função Consumo Através da metodologia já explanada foi implementada a seguinte regressão múltipla: ln(consumo/km) = a0 + a1ln(speed) + a2ln(avstl) + a3ln(lf) + a4ln(asize) + a5[ln(speed)]^2 + a6[ln(avstl)]^2 + a7[ln(lf)]^2 + a8[ln(asize)]^2 + a9ln(speed)ln(avstl) + a10ln(lf)ln(avstl) + a11ln(speed)ln(lf) + a12ln(asize)ln(speed) + a13ln(asize)ln(avstl) + a14ln(asize)ln(lf)+a15ln(asize)ln(lf)ln(speed)+a16ln(avstl)ln(lf)ln(speed)+a17ln(asize)ln(lf)ln(speed)+ a18ln(asize)ln(avstl)ln(lf) + a19ln(asize)ln(avstl)ln(lf)ln(speed) onde a constante K refere-se à aeronave e à companhia aérea da mesma. Dessa maneira a primeira regressão feita foi realizada com todos os dados de maneira consolidada.

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 Observando a primeira tentativa verificou-se que a relevância estatística da parcela ln(lf)^2 é nula portanto excluindo-se esse termo foi obtido o seguinte resultado: Tabela 6 Resultado para coeficientes e relevância estatística das variáveis envolvidas no modelo translogarítmico para o consumo de combustível. Ln(Comb/km) Coeficiente Erro Padrão Parâmetro t P> t a300 0.0059472 0.024105 0.25 0.805 a319-0.6519069 0.0518872-12.56 0 a320-0.8330224 0.0461885-18.04 0 a330-0.1372104 0.035144-3.9 0 b737200-0.379107 0.0504425-7.52 0 b737300-0.6006408 0.0488161-12.3 0 b737400-0.6541306 0.0463082-14.13 0 b737500-0.5474587 0.0502298-10.9 0 b737700-0.7114224 0.0479331-14.84 0 b737800-0.7202393 0.0442458-16.28 0 b767200-0.3148552 0.0400861-7.85 0 b767300-0.2546817 0.0368337-6.91 0 dc1030 0.1985304 0.0336875 5.89 0 e145-0.288114 0.0738988-3.9 0 fk100-0.755126 0.0518871-14.55 0 md11 0.0902572 0.0173701 5.2 0 Ln(speed) 8.228976 2.09948 3.92 0 Ln(avstl) 7.290585 1.950152 3.74 0 Ln(lf) -89.71989 28.91749-3.1 0.002 Ln(asize) 15.33772 2.648285 5.79 0 Ln(speed)^2-0.0229321 0.0029297-7.83 0 Ln(avstl)^2 0.0270441 0.0057644 4.69 0 Ln(asize)^2-0.3703164 0.044762-8.27 0 Ln(speed)Ln(avstl) -1.117792 0.3003511-3.72 0 Ln(lf)Ln(avstl) 12.40092 4.176075 2.97 0.003 Ln(spd)Ln(LF) 13.8253 4.481786 3.08 0.002 Ln(asize) Ln (spd) -1.61939 0.3998402-4.05 0 Ln(asize) Ln (avstl) -1.550099 0.371345-4.17 0 Ln (asize) Ln (LF) 17.84451 5.499933 3.24 0.001 Ln (spd) Ln (LF)ln(avstl) -1.909547 0.647087-2.95 0.003 Ln (spd) Ln (LF)ln(asize) -2.743927 0.8500982-3.23 0.001 Ln (spd) Ln (asize) Ln (avstl) 0.2235633 0.0570801 3.92 0 Ln (LF)ln(asize) Ln (avstl) -2.461279 0.7909824-3.11 0.002 Ln (asize) Ln (spd) Ln (avstl) Ln (LF) 0.3782384 0.1222486 3.09 0.002 Fonte: DAC e cálculos próprios Analisando o baixo valor valor de P> t conclui-se que a relevância estatística dos parâmetros escolhidos é muito alta o que corrobora a confiabilidade do modelo. Já a diminuição do erro padrão ou seja o aumento da precisão dos coeficientes pode ser obtido com o aumento do número de elementos no espaço amostral. Outro fato relevante a ser observado no modelo é quanto às constantes de cada companhia que por serem muito similares mostram que as mesmas possuem políticas similares de consumo de combustível. 5.2 Análise de dados SAGE A segunda parte da obtenção dos resultados consiste na análise das tabelas do SAGE para a obtenção dos fatores de emissão de cada poluente na etapa de cruzeiro para cada aeronave. A análise do SAGE contempla o período de 2000 a 2004 entretanto os fatores que serão utilizados no modelo são referentes ao ano de 2004 por serem os mais atualizados.

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 A tabela do SAGE [7] apresenta as informações de distância percorrida por etapa de vôo (em solo abaixo de 3000 pés e acima de 3000 pés) número de vôos realizados combustível consumido e emissão dos seguintes poluentes: CO2 CO Hidrocarbonetos Vapor d água e SOx todas elas consolidadas por ano e por aeronave. A seguir um exemplo da aeronave A320 no ano de 2004. Tabela 7 Exemplo do resultado do SAGE para a aeronave A320 em 2004 Alt.(ft) Dist.(Km) Comb.(Kg) NOx(kg) CO(Kg) HC(Kg) CO2(Kg) H2O(Kg) SOx(Kg) 1.75E+0 1.73E+0 <=3000 7.69E+07 7.63E+08 1.48E+07 6 5 2.41E+09 9.44E+08 6.10E+05 2.46E+0 2.33E+0 >3000 2.76E+09 9.87E+09 1.39E+08 7 6 3.11E+10 1.22E+10 7.89E+06 2.63E+0 2.38E+0 Solo 2.32E+07 2.95E+08 3.87E+06 6 5 9.30E+08 3.65E+08 2.36E+05 2.90E+0 2.74E+0 Total 2.85E+09 1.09E+10 1.57E+08 7 6 3.45E+10 1.35E+10 8.74E+06 A320 Um detalhe nos dados do SAGE é que não contemplam a aeronave Fokker 100 portanto esta não estará presente na tabela apesar de estar presente na análise estatística realizada anteriormente. A seguir a tabela com a emissão de cada poluente por aeronave em cada etapa de vôo por litro de combustível no ano de 2004 nos Estados Unidos. Tabela 8 Coeficientes de emissão por aeronave e por altitude Coeficientes de emissão por aeronave Aeron. Alt. (ft) NOx/Comb CO/Comb HC/Comb CO2/Comb H2O/Comb SOx/Comb A300 A319 A320 A330 B737 B767 B777 <=3000 1.46E-02 1.01E-03 8.97E-05 2.23E+00 8.78E-01 5.67E-04 >3000 1.02E-02 6.07E-04 7.23E-05 2.24E+00 8.78E-01 5.68E-04 Em solo 1.19E-02 5.77E-03 4.82E-04 2.24E+00 8.80E-01 5.69E-04 <=3000 1.10E-02 3.40E-03 2.75E-04 2.24E+00 8.79E-01 5.69E-04 >3000 9.26E-03 3.18E-03 2.29E-04 2.24E+00 8.78E-01 5.69E-04 Em solo 6.49E-03 1.11E-02 1.25E-03 2.23E+00 8.77E-01 5.68E-04 <=3000 1.38E-02 1.63E-03 1.61E-04 2.24E+00 8.78E-01 5.68E-04 >3000 1.00E-02 1.77E-03 1.68E-04 2.24E+00 8.78E-01 5.68E-04 Em solo 9.31E-03 6.33E-03 5.73E-04 2.24E+00 8.78E-01 5.68E-04 <=3000 2.12E-02 8.10E-04 7.78E-05 2.24E+00 8.78E-01 5.68E-04 >3000 1.07E-02 8.76E-04 7.51E-05 2.24E+00 8.76E-01 5.67E-04 Em solo 1.35E-02 9.74E-03 1.58E-03 2.24E+00 8.81E-01 5.69E-04 <=3000 1.38E-02 1.73E-03 1.50E-04 2.24E+00 8.80E-01 5.68E-04 >3000 9.84E-03 1.10E-03 1.43E-04 2.23E+00 8.80E-01 5.68E-04 Em solo 1.17E-02 6.78E-03 7.50E-04 2.24E+00 8.77E-01 5.67E-04 <=3000 1.40E-02 2.64E-03 2.24E-04 2.24E+00 8.80E-01 5.68E-04 >3000 9.42E-03 1.19E-03 9.69E-05 2.24E+00 8.79E-01 5.68E-04 Em solo 1.22E-02 6.29E-03 5.20E-04 2.24E+00 8.77E-01 5.65E-04 <=3000 2.40E-02 5.60E-04 1.19E-05 2.24E+00 8.79E-01 5.68E-04 >3000 1.28E-02 3.38E-04 5.95E-07 2.25E+00 8.83E-01 5.70E-04 Em solo 2.31E-02 2.93E-03 1.45E-04 2.24E+00 8.82E-01 5.70E-04 Outra consideração que precisou ser feita diz respeito à densidade da querosene de aviação que de acordo com dados da ANP Agência Nacional de Petróleo é 071 Kg/l. A densidade foi necessária para que fosse possível relacionar os dados do SAGE em quilogramas e os dados do DAC em litros.

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 5.3 Considerações sobre o modelo 5.3.1 - Falta de dados para analisar as emissões em etapas Os coeficientes de emissão do SAGE são dados em função da etapa de vôo entretanto os dados de distância percorrida e consumo de combustível do DAC estão consolidados desta maneira a análise de emissão por etapa de vôo ficou inviabilizada até o presente momento. Com a continuidade da pesquisa será investigada a possibilidade de ser determinar-se a distância percorrida em cada etapa em função da distância total do trecho. Além disso é provável que a distância percorrida em solo dependa diretamente do aeroporto entretanto como nossa análise de propõe a uma análise da emissão na atmosfera as contribuições locais serão desprezadas. 5.3.2.Dados Os dados obtidos do DAC não permitiram análises mais atualizadas e além disso a imprecisão e obscuridade de alguns dados das tabelas não permitem grande precisão nos cálculos. Um dos exemplos são as aeronaves regionais onde erros de ordem de grandeza foram observados outro ponto a ser considerado é o desconhecimento se a distância da tabela inclui a distância percorrida no aeroporto ou não. Como o foco do presente estudo é o CO2 e o coeficiente de emissão deste é praticamente constante para todas as aeronaves em todas as etapas de vôo nosso resultado não fica tão prejudicado. Outra possível fonte de erros é o motor utilizado pela aeronave. O SAGE possui a análise de emissões por aeronave e por motor em funcionamento. Essa análise neste trabalho ficou impossibilitada visto que as informações que relacionam número de aeronaves e os respectivos motores no mercado brasileiros não foram encontradas. A seguir encontra-se um exemplo do resultado do SAGE na análise da aeronave A320 para cada motor no ano de 2004: Os gráficos abaixo mostram que a mesma aeronave pode ter diversos coeficientes de emissão de poluentes dependendo do motor. O exemplo abaixo é do A320. Fig. 2 Coeficientes de emissão para diferentes motores no Airbus A320 É importante notar que para alguns poluentes como CO2 H20 e os óxidos de enxofre os coeficientes são muito similares independente do motor entretanto para os hidrocarbonetos para o CO e para os óxidos de nitrogênio são muito similares não gerando problemas para a análise. Considerando o CO2 o principal foco dos estudos em emissões na atualidade a disparidade entre os motores não ocasionará graves erros nas estimações. Para contornar esse problema no que diz respeito à emissão dos poluentes deve ser considerada a média ponderada do coeficiente de cada motor pelo número de aeronaves na frota. No modelo apresentado neste estudo essa média é obtida através do SAGE portanto não tem-se uma média brasileira que resolva este problema portanto a média norte-americana será utilizada. Neste caso é necessário utilizar um valor médio ponderado entre número de motores na frota aérea. O coeficiente que será utilizado em nosso modelo seguirá a média ponderada do SAGE visto que não foram obidos dados brasileiros que tratem dessas proporções.

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 6 Verificação do Resultado A seguir serão apresentados os resultados obtidos com a implementação do modelo para a A320. Para este resultado foram feitas algumas hipóteses que deverão ser refinadas com a continuidade da pesquisa são estas: Etapa média e velocidade possuem covariância relevante desta maneira para os casos em que a velocidade média não pode ser informada esta poderá ser estimada através de uma regressão com gráfico a seguir: Fig.4 Regressão entre etapa média e velocidade média para o A320 O load factor foi estimado pela média de todos os vôos por aeronave visto que essa informação aparentemente não possui covariância com as outras. Entretanto esse valor pode ser mais preciso se for possível trabalhar com o horário dos vôos. O gráfico (Fig. 6) a seguir que apresenta o Consumo/Km X Vel. Média mostra o sucesso do modelo quando comparado ao gráfico empírico para aeronaves turbofan em geral. A Figura 5 apresenta a curva obtida através do livro Aircraft Design e a Fig. 6 apresenta o gráfico plotado com o modelo desenvolvido é notória a semelhança das curvas o que corrobora a previsão da equação já desenvolvida. A seguir uma comparação qualitativa dos valores de Consumo por Km X Velocidade. O gráfico da direita é o teórico obtido no RAYMER (2006) e o da direita é o gráfico obtido com o modelo desenvolvido. As unidades não estão coerentes entretanto o único objejtivo da apresentação desses gráficos é mostrar a consistência qualitativa do modelo desenvolvido com o que se espera na teoria. Consumo por Km X Vel. Média C o n s u m o p o r K m (l) 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 400 500 600 700 800 900 Velocidade (Km/h) Fig. 5 Gráfico Real Consumo específico de combustível X RPM do motor Também foi realizada uma comparação com os resultados da calculadora de emissões da Scandinavian Airlines SAS. Os resultados obtidos foram bastante favoráveis ao modelo produzido com a teoria abordada no presente estudo visto a curva desenvolvida possui maior flexibilidade para a adequamento às diversas faixas de etapa possíveis:

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 Fig. 6 Modelo SAS Linear Fig. 7 Modelo NECTAR - Translog Fig. 8 NECTAR X SAS Modelo NECTAR indica maior emissão A validação do modelo desenvolvido ainda necessita ser aprofundada entretanto os primeiros resultados obtidos com a modelagem mostram a qualidade do modelo translogarítmico. Ainda assim é interessante lembrar que a melhora do modelo pode ser conseguida com massas de dados maiores (maior período de tempo analisado) e mais precisas. 7 Conclusão

Anais do XIV ENCITA 2008 ITA Outubro 20-23 2008 O efeito estufa é sem dúvida o maior desequilíbrio ecológico que o homem está convivendo no momento. Sua iminência é clara e sua mitigação ainda obscura por isso tantos esforços da comunidade científica no esclarecimento deste efeito e das possibilidades de atenuação do mesmo. O que de fato já foi observado durante o presente estudo foi: a forte relevância que o projeto possui para o desenvolvimento sustentável da aviação civil haja vista o que foi comentado nos resultados a respeito do efeito estufa e além disso a contemporaneidade do assunto abordado e conseqüentemente a escassez de informações sobre o tema. O modelo desenvolvido principal objetivo do trabalho está pronto para ser implementado e realizar a mensuração das emissões aeronáuticas no Brasil. Quanto aos problemas levantados no texto eles permanecerão como objeto de pesquisa na continuidade da pesquisa do NECTAR nesse campo do conhecimento. 8 - Agradecimentos Agradeço a Deus e à minha família. Agradeço ao Prof. Alessandro pela paciência consideração e ensinamentos durante o projeto e ao CNPQ pelo apoio financeiro para realização do mesmo. Agradeço também à Profª Rogéria pelo apoio dado na orientação do projeto. Dedico este projeto ao ITA Instituto Tecnológico de Aeronáutica por permitir-me toda a experiência acadêmica e humana que tenho vivenciado nos últimos anos. 9 Bibliografia IPCC (1999) Intergovernmental Panel on Climate Change. Aviation and the Global Atmosphere A Special Report of IPCC Working Groups I and III Cambridge University Press UK. CORDINA E. (2002). Aviation and the Environment. A Study on Ways to Limit the Environmental Harm Caused by Engine Emissions and an Assessment of Future Environmentally Friendly Aircraft Technologies. Primeiro Inventário Brasileiro de Emissões Antrópicas de Gases de Efeito Estufa - Emissões de Gases de Efeito Estufa por Fontes Móveis no Setor Energético. Ministério da Ciência e Tecnologia. 2006 SIMÕES A; O Transporte Aéreo Brasileiro no Contexto de Mudanças Climáticas Globais: Emissões de CO2 e Alternativas de Mitigação COPPE/UFRJ. Rio de Janeiro 2003 SCHEELHAASE J. GRIMME W.; Emissions trading for international aviation an estimation of the economic impact on selected European airlines; German Aerospace Center (DLR) Air Transport and Airport Research Cologne Germany. 2007 BASTOS A. OLIVEIRA A.; Ruídos e Emissões no Transporte Aéreo Instituto Tecnológico de Aeronáutica São José dos Campos SP. 2007 FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION (FAA). System for Assessing Aviation's Global Emissions (SAGE) Version 1.5 - APPENDIX D MODAL AIRCRAFT COMB BURN AND EMISSIONS FOR 2004. Seattle 2004. FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION (FAA). System for Assessing Aviation's Global Emissions (SAGE) Version 1.5 Technical Manual. Washington 2005. GREENE W.; Econometric Analysis; 5ª Edição Prentice Hall New Jersey 2003 RAYMER D.; AIRCRAFT DESIGN: A Conceptual Approach. New York: AIAA Education Series 2006.