Devido ao compromisso com a melhoria do meio ambiente, aliado às crescentes exigências dos órgãos ambientais, e a necessidade de identificar a contribuição de cada atividade/processo desenvolvido em institutos de pesquisas, quanto ao impacto destes à qualidade do ar, este trabalho teve a finalidade de desenvolver um modelo de inventário e aplicar uma metodologia de cálculo, que permita estimar a emissão de poluentes atmosféricos, decorrentes das atividades dos centros de pesquisa e desenvolvimento do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/CNEN-SP). O estudo foi motivado pela ausência de metodologias de cálculo de emissões atmosféricas específicas para fontes fixas como capelas químicas de exaustão e da necessidade em atender as condicionantes estabelecidas no licenciamento ambiental da instituição. Para a elaboração dos cálculos foram adotados os fatores de emissão e a equação descrita na AP-42 da EPA- Environmental Protection Agency. Foram utilizadas como abordagens de cálculo de emissões: a) Mensuração direta (por meio do inventário de emissões atmosféricas); e b) Estimativa de emissões (utilizando estimativa da taxa de emissão calculada a partir do fator de emissão apropriado). O estudo foi detalhadamente realizado tendo como base inicial o inventário e o modelo de estimativa de emissão atmosférica das fontes fixas aplicado no Centro de Química e Meio Ambiente (CQMA). Cabe ressaltar que o monitoramento online da qualidade do ar no campus é realizado em estação fixa, parceria IPEN CETESB, na estação CETESB Cid. Universitária IPEN - USP. O estudo possibilitou estabelecer, de forma efetiva, o Programa de Monitoramento e Controle de Emissões Atmosféricas (PMEA IPEN), podendo servir de modelo para outras instituições de Pesquisa, Desenvolvimento & Inovação. Como produto final obteve-se um inventário de emissões atmosféricas de fontes fixas da instituição, a taxa de emissão de poluentes, bem como a concentração de poluentes emitidos. A estimativa das emissões não ultrapassou os limites dispostos na legislação em âmbito nacional e estadual. / Atmospheric Emission Factors and Significance Analysis applied to the Air Quality Management in the IPEN / CNEN-SP Campus due to the commitment to improve the environment, combined with the increasing demands of environmental agencies, and the need to identify the contribution of each activity / process developed in research institutes, as well as the impact of these on the air quality, this work aims to develop an inventory model and apply a methodology of calculation for measuring the emission of atmospheric pollutants, arising from the activities of the research and development centers of the Nuclear and Energy Research Institute (IPEN / CNEN-SP). The study was motivated by the absence of atmospheric emission calculation methodologies specific to stationary sources, such as fume hoods. For preparation of the calculations, the emission factors and the equation described in the AP-42 EPA- Environmental Protection Agency were adopted. The emission calculation methods used were: a) Direct measurement (through the inventory of air emissions); and b) Emissions estimate (using the emission rate estimate calculated from the appropriate emission factor). The study was carried out in detail, based on the inventory and model of atmospheric emission of fixed sources applied at the Chemistry and Environment Center (CQMA). It should be noted that online monitoring of air quality on campus is carried out at a fixed station, IPEN CETESB partnership, at CETESB Cid station. University - IPEN - USP. The study has made it possible to establish, in an effective way, the Atmospheric Emission Monitoring and Control Program (PMEA - IPEN), which could serve as a model for other Research, Development and Innovation institutions. The final product was an inventory of atmospheric emissions from fixed sources of the institution, the emission rate of pollutants, as well as the concentration of pollutants emitted. The estimation of the emissions did not exceed the limits established in the national legislation and state level.

O objetivo do desenvolvimento do projeto foi minimizar uma das principais desvantagens no uso do gás natural veicular, que é a perda de potência, e aumentar sua eficiência volumétrica através da construção de um circuito eletrônico capaz de gerenciar de forma eficiente a injeção do gás. O aumento do rendimento é obtido através do gerenciamento eficiente da mistura ar-combustível utilizando um sistema de malha fechada. O gerenciamento da relação de potência e economia é conseguido com o uso simultâneo de gás natural e o combustível líquido. Nos sistemas de conversão atuais e nos veículos originais a gás natural, a perda de potência é compensada desligando o sistema de gás e utilizando somente o combustível líquido, sendo esta seleção feita de forma manual na maioria dos sistemas de conversão e de forma automática no Fiat Siena tetrafuel, não possibilitando o uso simultâneo do gás com o combustível líquido. A exigência de potência é medida através do ângulo do pedal do acelerador. Quando a exigência de potência é baixa, o sistema opera apenas com gás. No momento em que há solicitação de potência intermediária, o sistema opera com diferentes proporções de etanol e gás. Na situação de solicitação de potência máxima, é utilizado apenas o combustível líquido. Foram feitas comparações entre o sistema convencional e o sistema proposto, através de ensaios dinamométricos, rodoviários e emissão de poluentes. O veículo Volkswagen Gol com seu sistema original utilizando somente etanol possui potência máxima de 64,06 cavalos, (47,77 Kilowatts) e consumo de 12,6 quilômetros por litro de etanol. Com o sistema convencional de gás natural aspirado, o consumo foi de 21 quilômetros por metro cúbico e a potência não ultrapassou 51,82 cavalos (38,64 Kilowatts), com o protótipo desenvolvido a eficiência volumétrica aumentou 25% com consumo de 26,4 quilômetros por metro cúbico. O gerenciamento de potência proporciona potências intermediárias acima de 51,82 cavalos (38,64 Kilowatts), até a potência máxima de 64,06 cavalos (47,77 Kilowatts) em situações que uma maior potência é requerida. O sistema desenvolvido proporciona o benefício da flexibilidade no abastecimento disponível nos sistemas atuais, com a flexibilidade na potência não disponível nos sistemas atuais. / This project intended to minimize one of the main disadvantages of using natural gas vehicles, which was the loss of power, and increase their volumetric efficiency by building an electronic circuit able to efficiently manage the gas injection. The increase in volumetric efficiency is obtained through the efficient management of air-fuel mixture using a closed loop system. The management of the power and economy ratio is achieved with the simultaneous use of natural gas and liquid fuel. In the current conversion systems and original vehicles that use natural gas, the power loss is compensated by turning off the gas system and using only the liquid fuel. This selection is done manually in most conversion systems, and automatically at Fiat Siena Tetrafuel, not allowing the simultaneous use of gas to liquid fuel. The demand for power is measured by the angle of the accelerator pedal. When the power demand is low, the system operates only with natural gas. When intermediate power is required, the system operates with different proportions of ethanol and natural gas. For maximum power, only ethanol is used. Comparisons were made between the conventional and the proposed system through dynamometer tests, road tests and emission analyses. The Volkswagen Gol with original system using only ethanol has a maximum power of 64.06 horses (47.77 Kilowatts) and consumption of 12.6 kilometers per liter of ethanol. With conventional aspirated natural gas system, the consumption was 21 km per cubic meter and the power did not exceed 51.82 horses (38.64 Kilowatts). With the prototype, volumetric efficiency increases by 25%, with consumption of 26.4 kilometers per cubic meter. The power management provides intermediate powers up to 51.82 horses (38.64 Kilowatts) until the maximum power of 64.06 horses (47.77 Kilowatts) in situations where more power is required. The developed system provides the benefit of refueling flexibility found in the original system, with power flexibility not available in original systems.

O objetivo do desenvolvimento do projeto foi minimizar uma das principais desvantagens no uso do gás natural veicular, que é a perda de potência, e aumentar sua eficiência volumétrica através da construção de um circuito eletrônico capaz de gerenciar de forma eficiente a injeção do gás. O aumento do rendimento é obtido através do gerenciamento eficiente da mistura ar-combustível utilizando um sistema de malha fechada. O gerenciamento da relação de potência e economia é conseguido com o uso simultâneo de gás natural e o combustível líquido. Nos sistemas de conversão atuais e nos veículos originais a gás natural, a perda de potência é compensada desligando o sistema de gás e utilizando somente o combustível líquido, sendo esta seleção feita de forma manual na maioria dos sistemas de conversão e de forma automática no Fiat Siena tetrafuel, não possibilitando o uso simultâneo do gás com o combustível líquido. A exigência de potência é medida através do ângulo do pedal do acelerador. Quando a exigência de potência é baixa, o sistema opera apenas com gás. No momento em que há solicitação de potência intermediária, o sistema opera com diferentes proporções de etanol e gás. Na situação de solicitação de potência máxima, é utilizado apenas o combustível líquido. Foram feitas comparações entre o sistema convencional e o sistema proposto, através de ensaios dinamométricos, rodoviários e emissão de poluentes. O veículo Volkswagen Gol com seu sistema original utilizando somente etanol possui potência máxima de 64,06 cavalos, (47,77 Kilowatts) e consumo de 12,6 quilômetros por litro de etanol. Com o sistema convencional de gás natural aspirado, o consumo foi de 21 quilômetros por metro cúbico e a potência não ultrapassou 51,82 cavalos (38,64 Kilowatts), com o protótipo desenvolvido a eficiência volumétrica aumentou 25% com consumo de 26,4 quilômetros por metro cúbico. O gerenciamento de potência proporciona potências intermediárias acima de 51,82 cavalos (38,64 Kilowatts), até a potência máxima de 64,06 cavalos (47,77 Kilowatts) em situações que uma maior potência é requerida. O sistema desenvolvido proporciona o benefício da flexibilidade no abastecimento disponível nos sistemas atuais, com a flexibilidade na potência não disponível nos sistemas atuais. / This project intended to minimize one of the main disadvantages of using natural gas vehicles, which was the loss of power, and increase their volumetric efficiency by building an electronic circuit able to efficiently manage the gas injection. The increase in volumetric efficiency is obtained through the efficient management of air-fuel mixture using a closed loop system. The management of the power and economy ratio is achieved with the simultaneous use of natural gas and liquid fuel. In the current conversion systems and original vehicles that use natural gas, the power loss is compensated by turning off the gas system and using only the liquid fuel. This selection is done manually in most conversion systems, and automatically at Fiat Siena Tetrafuel, not allowing the simultaneous use of gas to liquid fuel. The demand for power is measured by the angle of the accelerator pedal. When the power demand is low, the system operates only with natural gas. When intermediate power is required, the system operates with different proportions of ethanol and natural gas. For maximum power, only ethanol is used. Comparisons were made between the conventional and the proposed system through dynamometer tests, road tests and emission analyses. The Volkswagen Gol with original system using only ethanol has a maximum power of 64.06 horses (47.77 Kilowatts) and consumption of 12.6 kilometers per liter of ethanol. With conventional aspirated natural gas system, the consumption was 21 km per cubic meter and the power did not exceed 51.82 horses (38.64 Kilowatts). With the prototype, volumetric efficiency increases by 25%, with consumption of 26.4 kilometers per cubic meter. The power management provides intermediate powers up to 51.82 horses (38.64 Kilowatts) until the maximum power of 64.06 horses (47.77 Kilowatts) in situations where more power is required. The developed system provides the benefit of refueling flexibility found in the original system, with power flexibility not available in original systems.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-23T16:43:37Z No. of bitstreams: 1 YOGE JERONIMO RAMOS DA COSTA - TESE PPGEP 2007..pdf: 3893859 bytes, checksum: a59d1d9d1668799657fcdaabc841e817 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T16:43:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YOGE JERONIMO RAMOS DA COSTA - TESE PPGEP 2007..pdf: 3893859 bytes, checksum: a59d1d9d1668799657fcdaabc841e817 (MD5) Previous issue date: 2007-04-02 / A escassez energética e impacto ambiental são fatores determinantes para a existência de novos estudos da conversão e uso de energia, e a redução dos níveis de poluentes na atmosfera. A operação que usa diesel e gás natural é indicada como uma das melhores formas para controlar emissões de poluentes oriundos de motores diesel e simultaneamente economizar diesel derivado de petróleo. Neste sentido, este trabalho tem como objetivos, estudar teórica e experimentalmente as características de emissões e performance de um motor de combustão interna do ciclo Diesel operando com diesel e gás natural. O sistema térmico experimental é composto de um motor de combustão interna acoplado a um gerador elétrico, instrumentado com sensores de temperatura, pressão, medidores de vazão de ar, diesel e gás natural, sondas de gás e sistema de absorção de potência, constituído por um banco de carga e seu sistema de controle. Para análise energética e exergética teórica do motor foi desenvolvido um modelo matemático baseando-se nos conceitos da termodinâmica. Resultados numéricos e experimentais dos efeitos das condições do ar, tipo e quantidade de combustível, e gases de escape sobre o desempenho do motor e impacto ambiental são apresentados e analisados. A utilização de motores do ciclo diesel trabalhando de forma dual é consideravelmente viável do ponto de vista ecológico, visto a redução da emissão de poluentes tais como CO, CO2, NO e SO2. Com relação aos custos operacionais, estes também se apresentam favoráveis, principalmente para valores de potência superiores a 100 kW. / The energetic shortage and environmental impact are main factors to new research in conversion and use of energy. Natural gas and diesel dual-fuel operation is regarded as one of the best way to control pollutant emissions from the diesel engine and simultaneously save petroleum based diesel fuel. In this sense, the aim of this work is to investigate theorical and experimentally the emissions and performance characteristics of a commercial diesel engine being operated with natural gas and diesel. Experimental facilities (thermal system) is composed by a diesel engine complying to electronic generator, and it was equipped with temperature and pressure sensors, gas, air and diesel flowmeters, gas analyzer and power absorption system (electric charge bank and control system). For energetic and exergetic analysis one mathematical model based in the concept of thermodynamics was developed. The predicted and experimental results of the effect of air conditions, type and quantity of fuel, and exhaust gas in the performance of engine and environmental impact are presented and analyzed. The use of engines of the cycle diesel working in dual mode is considerably viable of the ecological point of view, seen the reduction of the emission of pollutant such as CO, CO2 and SO2. Regarding the operational costs, these also are favorable, mainly for superior power values to 100 kW.