É cada vez maior a busca por fontes de energia alternativas com vistas à substituição dos derivados do Petróleo, em especial após a crise da década de 70. A indústria automotiva segue a mesma tendência, buscando alternativas viáveis frente à incerteza do tempo e quantidade que ainda resta de estoque de combustíveis fósseis líquidos. Além do Álcool como meio de substituição ao Diesel e a Gasolina, a utilização de GNV - Gás Natural Veicular - está entre as tecnologias atualmente consideradas viáveis e eficientes. Segundo a ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2006), o Brasil possui reservas comprovadas de 306,4 x 109 m3 de Gás Natural, quantidade estimada para abastecer o mercado nacional, no cenário mais pessimista, pelos próximos cinqüenta anos. A associação desses fatores resulta na busca do consumidor brasileiro pela redução dos gastos cada vez maiores com combustível e no aumento da demanda por veículos movidos a Gás Natural. Apesar da notória demanda de mercado, atualmente existem no Brasil poucas opções de veículos leves com Sistemas de Conversão originalmente instalados pelas montadoras e com manutenção da garantia de fábrica. A falta de opções de oferta abre espaço para o grande aumento do número de oficinas de conversão, freqüentemente ignorando aspectos técnicos e de legislação de conversão, na intenção de apenas obterem lucros com o aumento de demanda. Mais do que pretensiosas conclusões definitivas, o presente trabalho tem como objetivo oferecer uma pequena contribuição à indústria e à sociedade, através da análise da viabilidade técnica, econômica, ambiental e mercadológica da instalação original de fábrica de Sistema de Conversão para uso de Gás Natural em veículos leves movidos a Gasolina e / ou Álcool, frente ao atual mercado de veículos convertidos e ao aumento da demanda por fontes de energia alternativa. / The search for alternative energy sources aiming the substitution of derivate Oil products is each time higher, especially after the 70s Petroleum crisis. The automotive industry follows this trend too, looking for possible alternatives in face of the uncertainness of time and quantity available stocks of liquid fossil fuels. Besides the Ethanol as a way of Gasohol and Diesel substitution, the CNG - Compressed Natural Gas - use is nowadays considered one of the most possible and efficient technologies. According to the ANP - National Petroleum, Natural Gas and Biofuel Agency (2006), Brazil owns 306,4 x 109 m3 of Compressed Natural Gas proved reserves, which are considered enough to supply the national market, in the worst case, for the next fifty years. The conjunction of these issues results in the Brazilian customers search for the each higher fuel expenses reduction and the raise of Compressed Natural Gas impelled vehicles demand. Despite the notorious market demand, there are nowadays on Brazil only a few options of light vehicles with Conversion System originally installed by automotive assemblers and warrantys maintenance. This lack of supply options creates a large field to the raise in the quantity of conversion workshops, frequently ignoring the technical aspects and the conversion legislation only with intent of achieving profit with the demand raise. More than pretentious definitive conclusions, the present work aims to offer a small contribution to the industry and society through the technical, economical, environmental and merchandizing practicability analysis of original assemblers installation of Conversion System to the use of Compressed Natural Gas in Gasohol and / or Ethanol impelled light vehicles, in face of the actual converted vehicles market and the demand raise for alternative energy sources.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-05-20T15:06:45Z No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 3354479 bytes, checksum: 996d07df4c09abbfebfb68b78cde4ed6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T15:06:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 3354479 bytes, checksum: 996d07df4c09abbfebfb68b78cde4ed6 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The compressed natural gas (CNG) is a fossil derivative mostly comprised of light hydrocarbons (methane, ethane, and propane), which has great energy importance for modern society. Considering the growing demand for CNG, it is also necessary to an effective control of the composition of the majority gases, which are mainly responsible for the energy efficiency of this fuel. The composition of these gases in CNG follows a certain pattern of conformity (control group) established by the ANP (National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels), to ensure the energy efficiency of CNG sold in Brazil. This work proposes the development of a methodology for automatic preparation of gas mixtures of methane standards, ethane and propane, in order to chromatographic determination of these gases levels in CNG, employing elaborate calibration models and validated by analysis of variance (ANOVA) and test recovery. The automatic system is of the dynamic type and is fully controlled by a program in order to prepare, as programmed by the user, binary mixtures of nitrogen / methane / nitrogen and nitrogen ethane / propane at levels (at fraction mol / mol) ranging in order to obtain good calibration models that consider the concentrations of these gases in the CNG. The evaluation methodology using ANOVA was quite satisfactory, the models built for the three gases methane, ethane and propane showed a high correlation (R2> 0.99) and significant in the regression, and showed no lack of fit and systematic variation at the residual plot. The performance parameters obtained from built models had lower detection and quantification limits 10-2 to 10-1, the analytical frequency was 4 samples per hour. A recovery study , involving three gas mixtures of certified composition and Natural Gas sample Vehicle (NGV) was also performed and the percentage values mean were 99.7 ± 3.1; 100.7 ± 4.4 and 98.0 ± 5.8 for methane, ethane and propane, respectively. The conclusion is based on the recovery values, as well as ANOVA, the proposed method was validated, with satisfactory precision and accuracy. / O gás natural veicular (GNV) é um derivado fóssil composto majoritariamente por hidrocarbonetos leves (metano, etano e propano), que tem grande importância energética para a sociedade moderna. Considerando a crescente demanda de GNV, se faz necessário, também, um efetivo controle da composição destes gases majoritários, que são os principais responsáveis pela eficiência energética deste combustível. A composição destes gases em GNV segue um determinado padrão de conformidade (faixa de controle) estabelecido pela ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis), de modo a garantir a eficiência energética do GNV comercializado no Brasil. Este trabalho propõe o desenvolvimento de uma metodologia para preparação automática de misturas gasosas padrões de metano, etano e propano, visando à determinação cromatográfica dos teores destes gases em GNV, empregando modelos de calibração elaborados e validados por análise de variância (ANOVA) e teste de recuperação. O sistema automático é do tipo dinâmico e é totalmente controlado por um programa de modo a preparar, conforme programado pelo usuário, misturas binárias de nitrogênio/metano, de nitrogênio/etano e de nitrogênio/propano, com teores (em fração mol/mol) que variam de modo a se obter bons modelos de calibração que contemplem as concentrações desses gases no GNV. A avaliação da metodologia por meio da ANOVA foi bastante satisfatória, os modelos construídos para os três gases metano, etano e propano apresentaram uma alta correlação (R2 > 0,99) e significância na regressão, e não demonstraram falta de ajuste e variação sistemática no gráfico dos resíduos. Os parâmetros de desempenho obtidos a partir dos modelos construídos tiveram limites de detecção menores que 10-2 e de quantificação menores que 10-1, a frequência de amostragem foi 4 amostras por hora. Um estudo de recuperação, envolvendo três misturas gasosas de composição certificada e uma amostra de Gás Natural Veicular (GNV), foi também realizado e os valores médios percentuais obtidos foram de 99,7 ± 3,1; 100,7 ± 4,4 e 98,0 ± 5,8 para o metano, etano e propano, respectivamente. Conclui-se com base nos valores de recuperação, bem como na ANOVA, que o método proposto foi devidamente validado, apresentando uma satisfatória precisão e exatidão.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6846990 bytes, checksum: aec1aa41c1eb06b9173fca41e6af79b0 (MD5) Previous issue date: 2014-06-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Concern about environmental problems triggered the search for new sources of energy and consequently caused an increase in the use of gaseous fuels such as natural gas (NG) and liquefied petroleum gas (LPG). Given this reality, there is growing demand for quality monitoring and supervision of this type of fuel. This paper proposes a flow system for the screening of samples of LPG and NG by near infrared spectrometry (NIR) analysis in order to verify the quality of these fuels in relation to its major concentration of hydrocarbons, propane and methane, respectively. For this, one spectrophotometric flow cell for gas, seven NG containers collectors and one flow system for injection and mixture of gases, as well as its automation (SAIMG) and building management software (GasMixer) were developed. The gas handling equipment and systems for flow enabled the development of SPA-LDA and SIMCA models for screening analysis of samples of LPG and NG. The classification models were constructed and tested with commercial samples that have been previously grouped and analyzed by gas chromatography. Adulterated NG mixtures with nitrogen, compressed air, ethane and lighter fluid were also created. LPG samples were grouped into two different classes depending on the concentration of propane, which have been termed "rich LPG" and "poor LPG" The NG samples were analyzed according to the specified limit for the concentration of methane, which resulted in negative cases ( NG -) and positive (NG +) when they are considered respectively higher or lower than the limits set limit. The results showed that the screening analysis was efficient and robust, reaching 100% accuracy compared samples of LPG and NG test. In addition, the automation of the flow system optimizes all stages of the analysis and enhances their use in future applications / A preocupação com os problemas ambientais impulsionaram a busca por novas fontes de energia e consequentemente provocaram um aumento no uso de combustíveis gasosos como o gás natural veicular (GNV) e gás liquefeito de petróleo (GLP). Diante dessa realidade, cresce também a demanda pelo monitoramento da qualidade e fiscalização desse tipo de combustível. Esse trabalho propõe um sistema em fluxo para a análise screening de amostras de GLP e GNV através da espectrometria no infravermelho próximo (NIR), a fim de verificar a qualidade desses combustíveis em relação a concentração de seus hidrocarbonetos majoritários, o propano e o metano, respectivamente. Para tanto, foram desenvolvidos uma célula espectrofotométrica de fluxo para gás, sete recipientes coletores de GNV e um sistema em fluxo para introdução e mistura de gases, bem como sua automação (SAIMG) e criação de um software de gerenciamento (GasMixer). Os equipamentos de manipulação gasosa e o sistemas em fluxo possibilitaram o desenvolvimento dos modelos SIMCA e SPA-LDA para análise screening de amostras de GLP e GNV. Os modelos de classificação foram construidos e testados com amostras comerciais que foram agrupadas e analisadas previamente por cromatografia gasosa. Também foram criadas misturas adulteradas de GNV com nitrogênio, ar comprimido, etano e fluido de isqueiro. As amostras de GLP foram agrupadas em duas classes distintas em função da concentração de propano, as quais foram denominadas GLP rico e GLP pobre . As amostras de GNV foram analisadas de acordo com o limite especificado para a concentração de metano, o que resultou em casos negativos (GNV !) e positivos (GNV +) quando são considerados respectivamente superiores ou inferiores aos limites estabelecidos. Os resultados demonstraram que a análise screening foi eficaz e robusta, alcançando 100% de acerto em relação as amostras de teste de GLP e GNV. Além disso, a automação do sistema em fluxo otimiza todas as etapas da análise e potencializa seu uso em aplicações futuras.

É cada vez maior a busca por fontes de energia alternativas com vistas à substituição dos derivados do Petróleo, em especial após a crise da década de 70. A indústria automotiva segue a mesma tendência, buscando alternativas viáveis frente à incerteza do tempo e quantidade que ainda resta de estoque de combustíveis fósseis líquidos. Além do Álcool como meio de substituição ao Diesel e a Gasolina, a utilização de GNV - Gás Natural Veicular - está entre as tecnologias atualmente consideradas viáveis e eficientes. Segundo a ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (2006), o Brasil possui reservas comprovadas de 306,4 x 109 m3 de Gás Natural, quantidade estimada para abastecer o mercado nacional, no cenário mais pessimista, pelos próximos cinqüenta anos. A associação desses fatores resulta na busca do consumidor brasileiro pela redução dos gastos cada vez maiores com combustível e no aumento da demanda por veículos movidos a Gás Natural. Apesar da notória demanda de mercado, atualmente existem no Brasil poucas opções de veículos leves com Sistemas de Conversão originalmente instalados pelas montadoras e com manutenção da garantia de fábrica. A falta de opções de oferta abre espaço para o grande aumento do número de oficinas de conversão, freqüentemente ignorando aspectos técnicos e de legislação de conversão, na intenção de apenas obterem lucros com o aumento de demanda. Mais do que pretensiosas conclusões definitivas, o presente trabalho tem como objetivo oferecer uma pequena contribuição à indústria e à sociedade, através da análise da viabilidade técnica, econômica, ambiental e mercadológica da instalação original de fábrica de Sistema de Conversão para uso de Gás Natural em veículos leves movidos a Gasolina e / ou Álcool, frente ao atual mercado de veículos convertidos e ao aumento da demanda por fontes de energia alternativa. / The search for alternative energy sources aiming the substitution of derivate Oil products is each time higher, especially after the 70s Petroleum crisis. The automotive industry follows this trend too, looking for possible alternatives in face of the uncertainness of time and quantity available stocks of liquid fossil fuels. Besides the Ethanol as a way of Gasohol and Diesel substitution, the CNG - Compressed Natural Gas - use is nowadays considered one of the most possible and efficient technologies. According to the ANP - National Petroleum, Natural Gas and Biofuel Agency (2006), Brazil owns 306,4 x 109 m3 of Compressed Natural Gas proved reserves, which are considered enough to supply the national market, in the worst case, for the next fifty years. The conjunction of these issues results in the Brazilian customers search for the each higher fuel expenses reduction and the raise of Compressed Natural Gas impelled vehicles demand. Despite the notorious market demand, there are nowadays on Brazil only a few options of light vehicles with Conversion System originally installed by automotive assemblers and warrantys maintenance. This lack of supply options creates a large field to the raise in the quantity of conversion workshops, frequently ignoring the technical aspects and the conversion legislation only with intent of achieving profit with the demand raise. More than pretentious definitive conclusions, the present work aims to offer a small contribution to the industry and society through the technical, economical, environmental and merchandizing practicability analysis of original assemblers installation of Conversion System to the use of Compressed Natural Gas in Gasohol and / or Ethanol impelled light vehicles, in face of the actual converted vehicles market and the demand raise for alternative energy sources.

O presente trabalho apresenta um modelo de aplicação de ferramentas de projeto integradas ao longo das fases de desenvolvimento de produto, neste caso, aplicadas na melhoria do produto suporte para fixação de cilindro de gás natural veicular. O foco do trabalho é apresentar a integração de ferramentas nas fases de Projeto Informacional, Projeto Conceitual e Projeto Detalhado do Processo de Desenvolvimento de Produtos. Entende-se por integração a escolha de ferramentas que permitam conduzir o fluxo de informação ao longo das fases de desenvolvimento de produtos, de tal forma que a informação de saída de uma ferramenta seja a informação de entrada da ferramenta subseqüente. As ferramentas integradas a partir da fase de Projeto Informacional foram a Pesquisas de Mercado Qualitativa e Quantitativa, com a finalidade de identificar as demandas dos clientes. As demandas dos clientes foram os dados de entrada da Matriz da Qualidade (Quality Function Deployment - QFD), resultando nos requisitos do produto e suas respectivas especificações-meta. A partir dos requisitos do produto, diferentes conceitos (configurações) foram gerados, apoiados pela Matriz Morfológica no Projeto Conceitual. Na seqüência utilizou-se a ferramenta de Projeto de Experimentos (Design of Experiments - DOE) para avaliar a estimativa de preço frente às possíveis configurações do produto. Com a Matriz de Pugh, alternativas de conceito de produto foram avaliadas possibilitando a escolha do melhor conceito de produto. No Projeto Detalhado, foi aplicada ferramenta de Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (Failure Mode and Effects Analysis - FMEA), utilizado de forma integrada com o QFD, para identificar as falhas atuais e potenciais e seus efeitos em sistemas e processo. Em função das demandas identificadas, foram definidas e implementadas melhorias no produto. Observou-se a adequabilidade destas ferramentas de projeto para aplicação de forma integrada, garantindo um fluxo contínuo de informações rastreáveis e que tendem a levar à uma reduzida chance de perdas ao longo do processo. / There are few examples in literature about the integration of project tools along the product development phases. The main research objective in thesis is to integrate some tools that facilitate the information flow along the product development phases, more specifically in Informational Project, Conceptual Project and Detailed Project phases. The product improvement “support for Vehicular Natural Gas” was the object of study in thesis. The main idea is that the information output from one tool is the input information of the subsequent tool. Starting from the Informational Project phase it was performed qualitative and quantitative market researches with the purpose of identifying the customers' demands for the studied product. The customers’ demands were the entrance data of the QFD (Quality Function Deployment) tool resulting in the product requirements and their respective specifications-goal. In Concept Project the product requirements were converted in functions and further different concepts were generated through the Morphologic Analysis. In the sequence, it was used the DOE (Design for experiments) tool to evaluate the estimate price to the possible products' configurations. The Pugh Matrix tool was used for concepts evaluation and choice. The FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) tool integrated with QFD was useful for current and potential failures identification and impact analysis in the system and process. With the application of these five tools the users’ demands were identified and improvements to the product were performed. The chosen tools proved to be adequate for integration, assuring that a continuous trackable information flow was attained with presumable reduced information loss, along the Product Development Process phases.

O presente trabalho apresenta um modelo de aplicação de ferramentas de projeto integradas ao longo das fases de desenvolvimento de produto, neste caso, aplicadas na melhoria do produto suporte para fixação de cilindro de gás natural veicular. O foco do trabalho é apresentar a integração de ferramentas nas fases de Projeto Informacional, Projeto Conceitual e Projeto Detalhado do Processo de Desenvolvimento de Produtos. Entende-se por integração a escolha de ferramentas que permitam conduzir o fluxo de informação ao longo das fases de desenvolvimento de produtos, de tal forma que a informação de saída de uma ferramenta seja a informação de entrada da ferramenta subseqüente. As ferramentas integradas a partir da fase de Projeto Informacional foram a Pesquisas de Mercado Qualitativa e Quantitativa, com a finalidade de identificar as demandas dos clientes. As demandas dos clientes foram os dados de entrada da Matriz da Qualidade (Quality Function Deployment - QFD), resultando nos requisitos do produto e suas respectivas especificações-meta. A partir dos requisitos do produto, diferentes conceitos (configurações) foram gerados, apoiados pela Matriz Morfológica no Projeto Conceitual. Na seqüência utilizou-se a ferramenta de Projeto de Experimentos (Design of Experiments - DOE) para avaliar a estimativa de preço frente às possíveis configurações do produto. Com a Matriz de Pugh, alternativas de conceito de produto foram avaliadas possibilitando a escolha do melhor conceito de produto. No Projeto Detalhado, foi aplicada ferramenta de Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (Failure Mode and Effects Analysis - FMEA), utilizado de forma integrada com o QFD, para identificar as falhas atuais e potenciais e seus efeitos em sistemas e processo. Em função das demandas identificadas, foram definidas e implementadas melhorias no produto. Observou-se a adequabilidade destas ferramentas de projeto para aplicação de forma integrada, garantindo um fluxo contínuo de informações rastreáveis e que tendem a levar à uma reduzida chance de perdas ao longo do processo. / There are few examples in literature about the integration of project tools along the product development phases. The main research objective in thesis is to integrate some tools that facilitate the information flow along the product development phases, more specifically in Informational Project, Conceptual Project and Detailed Project phases. The product improvement “support for Vehicular Natural Gas” was the object of study in thesis. The main idea is that the information output from one tool is the input information of the subsequent tool. Starting from the Informational Project phase it was performed qualitative and quantitative market researches with the purpose of identifying the customers' demands for the studied product. The customers’ demands were the entrance data of the QFD (Quality Function Deployment) tool resulting in the product requirements and their respective specifications-goal. In Concept Project the product requirements were converted in functions and further different concepts were generated through the Morphologic Analysis. In the sequence, it was used the DOE (Design for experiments) tool to evaluate the estimate price to the possible products' configurations. The Pugh Matrix tool was used for concepts evaluation and choice. The FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) tool integrated with QFD was useful for current and potential failures identification and impact analysis in the system and process. With the application of these five tools the users’ demands were identified and improvements to the product were performed. The chosen tools proved to be adequate for integration, assuring that a continuous trackable information flow was attained with presumable reduced information loss, along the Product Development Process phases.

O presente trabalho apresenta um modelo de aplicação de ferramentas de projeto integradas ao longo das fases de desenvolvimento de produto, neste caso, aplicadas na melhoria do produto suporte para fixação de cilindro de gás natural veicular. O foco do trabalho é apresentar a integração de ferramentas nas fases de Projeto Informacional, Projeto Conceitual e Projeto Detalhado do Processo de Desenvolvimento de Produtos. Entende-se por integração a escolha de ferramentas que permitam conduzir o fluxo de informação ao longo das fases de desenvolvimento de produtos, de tal forma que a informação de saída de uma ferramenta seja a informação de entrada da ferramenta subseqüente. As ferramentas integradas a partir da fase de Projeto Informacional foram a Pesquisas de Mercado Qualitativa e Quantitativa, com a finalidade de identificar as demandas dos clientes. As demandas dos clientes foram os dados de entrada da Matriz da Qualidade (Quality Function Deployment - QFD), resultando nos requisitos do produto e suas respectivas especificações-meta. A partir dos requisitos do produto, diferentes conceitos (configurações) foram gerados, apoiados pela Matriz Morfológica no Projeto Conceitual. Na seqüência utilizou-se a ferramenta de Projeto de Experimentos (Design of Experiments - DOE) para avaliar a estimativa de preço frente às possíveis configurações do produto. Com a Matriz de Pugh, alternativas de conceito de produto foram avaliadas possibilitando a escolha do melhor conceito de produto. No Projeto Detalhado, foi aplicada ferramenta de Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (Failure Mode and Effects Analysis - FMEA), utilizado de forma integrada com o QFD, para identificar as falhas atuais e potenciais e seus efeitos em sistemas e processo. Em função das demandas identificadas, foram definidas e implementadas melhorias no produto. Observou-se a adequabilidade destas ferramentas de projeto para aplicação de forma integrada, garantindo um fluxo contínuo de informações rastreáveis e que tendem a levar à uma reduzida chance de perdas ao longo do processo. / There are few examples in literature about the integration of project tools along the product development phases. The main research objective in thesis is to integrate some tools that facilitate the information flow along the product development phases, more specifically in Informational Project, Conceptual Project and Detailed Project phases. The product improvement “support for Vehicular Natural Gas” was the object of study in thesis. The main idea is that the information output from one tool is the input information of the subsequent tool. Starting from the Informational Project phase it was performed qualitative and quantitative market researches with the purpose of identifying the customers' demands for the studied product. The customers’ demands were the entrance data of the QFD (Quality Function Deployment) tool resulting in the product requirements and their respective specifications-goal. In Concept Project the product requirements were converted in functions and further different concepts were generated through the Morphologic Analysis. In the sequence, it was used the DOE (Design for experiments) tool to evaluate the estimate price to the possible products' configurations. The Pugh Matrix tool was used for concepts evaluation and choice. The FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) tool integrated with QFD was useful for current and potential failures identification and impact analysis in the system and process. With the application of these five tools the users’ demands were identified and improvements to the product were performed. The chosen tools proved to be adequate for integration, assuring that a continuous trackable information flow was attained with presumable reduced information loss, along the Product Development Process phases.