Palavras-Chave: emissões de gases, externalidades, taxação ambiental, translog, transporte aéreo .
Key words: air transportation, emission, externalities.
Recommended Citation
Abstract
The following paper intends to develop a translog model of the pollutants emission in Brazilian air transportation according to
the flight stages characteristics (flight distance, aircraft type, etc). The model will focus on the segment of passenger
transportation in civil aviation and the statistical model of fuel consumption will be based in a historical Brazilian database from
1997 to 2004. The assessment is performed in two stages. In the first, the translog consumption model is defined and estiamted;
in the second, the pollutants emission coefficients are calculated through FAA’s (Federal Aviation Administration) spreadsheets.
The developed model can be easily processed by computers and through the creation of an user interface can produce a brand
new pollutants emission calculator.
Araújo, G. S. (2008) Modelagem e mensuração do nível de emissões por etapa de vôo. Journal of Transport Literature, vol. 2, n. 2,
pp. 24-41.
Gabriel de Sá Meira de Araújo*
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
translogarítmico 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.
This paper is downloadable at www.transport-literature.org/open-access.
■ JTL|RELIT is a fully electronic, peer-reviewed, open access, international journal focused on emerging transport markets and
published by BPTS - Brazilian Transport Planning Society. Website www.transport-literature.org. ISSN 2238-1031.
* Email: [email protected].
Research Directory
Journal of Transport Literature
Submitted 13 Mar 2008; received in revised form 18 May 2008; accepted 29 May 2008
Vol. 2, n. 2, pp. 24-41, Jul. 2008
Modelagem e mensuração do nível de emissões por etapa de vôo
[Modeling aircraft emmisions by flight]
Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), Brazil
B T P SB T P SB T P SB T P S
Brazilian Transportation Planning Society
www.transport-literature.org
JTL|RELITJTL|RELITJTL|RELITJTL|RELIT
ISSN 2238-1031
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 3,5% 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 CO2. 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 CO2 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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 25
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 CO2 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 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 norte-
americanas 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 CO2, 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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 26
2. 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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 27
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
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 H20 não possui tanta importância se comparada ao dióxido
de carbono.
AERONAVE Dist.(km) CO2(Kg) NOX(Kg) CO(Kg) HC(Kg) H20(Kg) SO2(Kg)
A340-300 10397 762 4,35 0,59 0,03 300 0,24
A340-300 7165 527 3 0,45 0,03 207 0,17
A340-300 8240 605 3,45 0,5 0,03 238 0,19
A340-300 12085 885 5,05 0,67 0,03 348 0,28
A340-300 4907 362 2,06 0,36 0,02 142 0,12
A319 1867 165 0,67 0,18 0,01 65 0,05
A319 1624 147 0,6 0,16 0 58 0,05
A319 975 98 0,42 0,11 0 39 0,03
A319 611 71 0,32 0,09 0 28 0,02
A319 196 40 0,2 0,06 0 16 0,01
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 28
4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Emissão na Aeronave A340-300
Em
issã
o d
e C
arb
on
o (
Kg
/Pa
ssa
ge
iro
)
Distância Percorrida (Km)
Dióxido de Carbono
Vapor d'Água
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Emissão na Aeronave A319
Em
issã
o d
e C
arb
on
o (
Kg
/Pa
ssa
ge
iro
)
Distância Percorrida (Km)
Dióxido de Carbono
Vapor d'Água
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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 29
3. 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)
As aeronaves do segmento regional e do transporte de cargas mostraram diversos outliers 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:
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 30
Tabela 5 – Definição das variáveis utilizadas no modelo
Nova variável Significado Definição
Comb_Km Consumo de combustível em litros por quilômetro percorrido fuek
flkm
Load Factor - LF Fator de ocupação da aeronave _total pkask
Asize Tamanho da aeronave em assentos asknlandings
Avstl Etapa média desenvolvida pela aeronave flkm
nlandings
Speed (spd) Velocidade média desenvolvida pela aeronave flkm
flhs
Fonte: Cálculos próprios
De acordo com Greene [8], 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:
2222
2112
2
111
22110 ln2
lnlnln2
lnlnln xxxxxxy
(1)
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:
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 31
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.
4. Resultados
4.1 Definição da Função Consumo
Através da metodologia já explanada, foi implementada a seguinte equação de regressão
múltipla:
ln(consumo/Km) = a0 + a1 ln(speed) + a2 ln(avstl) + a3 ln(LF) + a4 ln(asize) + a5 [ln(speed)]2 +
a6 [ln(avstl)]2 + a7 [ln(LF)]
2 + a8 [ln(asize)]
2 + a9 ln(speed)ln(avstl) + a10 ln(LF)ln(avstl) +
a11 ln(speed)ln(LF) + a12 ln(asize)ln(speed) + a13 ln(asize)ln(avstl) + a14 ln(asize)ln(LF) +
a15 ln(asize)ln(LF)ln(speed) + a16 ln(avstl)ln(LF)ln(speed) + a17 ln(asize)ln(LF)ln(speed) +
a18 ln(asize)ln(avstl)ln(LF) + a19 ln(asize)ln(avstl)ln(LF)ln(speed),
(2)
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.
Observando a primeira tentativa de regressão, verificou-se que a relevância estatística da
parcela ln(LF)2 é nula, portanto, excluindo-se esse termo foi obtido o seguinte resultado:
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 32
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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 33
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.
4.2 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.
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
A3
20
Alt.(ft) Dist.(Km) Comb.(Kg) NOx(kg) CO(Kg) HC(Kg) CO2(Kg) H2O(Kg) SOx(Kg)
<=3000 7.69E+07 7.63E+08 1.48E+07 1.75E+06 1.73E+05 2.41E+09 9.44E+08 6.10E+05
>3000 2.76E+09 9.87E+09 1.39E+08 2.46E+07 2.33E+06 3.11E+10 1.22E+10 7.89E+06
Solo 2.32E+07 2.95E+08 3.87E+06 2.63E+06 2.38E+05 9.30E+08 3.65E+08 2.36E+05
Total 2.85E+09 1.09E+10 1.57E+08 2.90E+07 2.74E+06 3.45E+10 1.35E+10 8.74E+06
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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 34
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
<=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
A319
<=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
A320
<=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
A330
<=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
B737
<=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
B767
<=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
B777
<=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 0,71 Kg/l. A densidade
foi necessária para que fosse possível relacionar os dados do SAGE, em quilogramas, e os
dados do DAC, em litros.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 35
4.3 Considerações sobre o modelo
4.3.1 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.
4.3.2.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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 36
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.
Fig. 2 – Coeficientes de emissão para diferentes motores no Airbus A320
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 37
5. 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.
y = 104,35ln(x) - 113,42
500
550
600
650
700
750
800
850
900
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000
Ve
loci
dad
e (
Km
/h)
Etapa (Km)
Velocidade X Etapa (A320)
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 38
A seguir o gráfico real. Os números são apenas ilustrativos visto que o que importa é o
formato da curva:
Fig. 5 – Gráfico Real – Consumo específico de combustível X RPM do motor
Entretanto, extrapolando a curva através da equação obtida até velocidades maiores que 800
Km/h chega-se ao seguinte gráfico gerado pelo nosso modelo matemático:
Fig. 6 – Gráfico modelado do Consumo/Km X Velocidade
A validação do modelo desenvolvido ainda necessita ser aprofundada, entretanto, os primeiros
resultados obtidos com a modelagem mostram a qualidade do modelo translogarítmico. Uma
das possibilidades de validação seria consultar o manual de cada uma das aeronaves e
verificar alguns valores de consumo e de velocidade em função da etapa. Também é
Consumo por Km X Vel. Média
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
400 500 600 700 800 900
Velocidade (Km/h)
Co
ns
um
o p
or
Km
(l)
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 39
interessante lembrar que a melhora do modelo pode ser conseguida com fontes de dados
maiores (maior período de tempo analisado) e mais precisas.
Conclusão
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.
Referências
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
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 40
BASTOS, A., BAUM, D. e PISANI, D..; 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.
Vol. 2, N. 2 (2008) Revista de Literatura dos Transportes - RELIT Página 41