COMPARATIVO DE EMISSÕES DE POLUENTES ATMOSFÉRICOS DE TRÁFEGO SOBRE PAVIMENTOS FLEXÍVEIS E RÍGIDOS: APLICAÇÃO NO
CASO DA OBRA DA RODOVIA BR-101/SE
Filipe Almeida Corrêa do Nascimento Francisco Reginaldo de Oliveira
Nerinei Alves Batista Marcelo de Miranda Reis José Carlos Cesar Amorim
Instituto Militar de Engenharia Engenharia de Transportes
RESUMO
O presente trabalho apresenta uma metodologia para a obtenção da estimativa de emissões de poluentes atmosféricos lançados por veículos automotores, trafegando sobre pavimentos flexíveis e rígidos. Os estudos anteriores de Zaniewski (EUA) e do National Research Council (Canadá), que mediram a economia de combustível no tráfego sobre pavimentos rígidos, serviram de base para a elaboração de uma metodologia atualizada com os dados do 1º Inventário Nacional de Emissões Atmosféricas por Veículos Automotores Rodoviários, do Ministério do Meio Ambiente. Como estudo de caso para aplicação da metodologia e análise dos impactos, foi usada a obra da Adequação e Restauração da Rodovia BR-101/SE.
ABSTRACT
This paper presents a methodology for obtaining an estimation of air pollutants emissions released by motor vehicles, traveling on flexible and rigid pavements. Zaniewski (USA) and National Research Council (Canada) previous studies, that measured fuel economy in traffic on rigid pavements, were the basis for the elaboration of an updated methodology with data from the 1st National Inventory of Air Emissions by Road Motor Vehicles, from the Brazilian Ministry of Environment. As a case study for the application of the methodology and analysis of the impacts, it was used the work of Adequacy and Restoration of the BR-101/SE Highway.
1. INTRODUÇÃO
Com os recentes incentivos à produção e ao consumo fomentados pelo Governo Federal, existe uma estimativa da continuidade do aumento das taxas de aquisição de veículos automotores, seja pelas iniciativas individuais quanto pelas industriais. Associado a esse fato, o quadro de emissões de poluentes na atmosfera por esse meio de transporte tende a se intensificar nos próximos anos.
Em virtude da forte evolução na percepção ambiental em todos os projetos de engenharia e a consequente introdução dos conceitos de sustentabilidade nas alternativas de estudo de viabilidade, o tipo de pavimentação (flexível, semi-rígida ou rígida) a ser adotada em determinado trecho rodoviário pode ser determinante sob a ótica ambiental.
Como a taxa de emissão de poluentes na atmosfera está relacionada com o consumo do combustível dos veículos, os esforços nos estudos comparativos de economia de combustível entre os tipos de pavimentos foram realçados desde o final da década de 1980 até os dias atuais, onde são ressaltados aqueles desenvolvidos por Zaniewski (1989) e pelo National Research Council (NRC, 2006), do Canadá.
Além da apresentação dos estudos, será desenvolvida uma metodologia para a obtenção da estimativa de lançamento de poluentes na atmosfera nos casos estudados, comparando os desempenhos em consumo de combustível dos veículos que trafegam sobre pavimentos flexíveis e rígidos, com os dados atualizados para a realidade brasileira, descritos pelo 1º Inventário Nacional de Emissões Atmosféricas por Veículos Automotores Rodoviários, do Ministério do Meio Ambiente (2011).
Por último, uma breve aplicação da metodologia será implementada no caso do Lote 2 da Rodovia BR-101/SE, trecho que se encontra em obras pelo 4º Batalhão de Engenharia de Construção, órgão executor do Exército Brasileiro.
2. RELAÇÕES ENTRE TIPO DE PAVIMENTO E EMISSÕES ATMOSFÉRICAS 2.1. Efeito do tipo do pavimento no consumo de combustível
O estudo de Zaniewski (1989), a pedido do Portland Cement Association (PCA), realizou medições de consumo de combustível em veículos de passeio e caminhões, trafegando em pavimentos rígidos e flexíveis de 12 seções rodoviárias com velocidades constantes de 10 até 70 mi/h (16 até 113 km/h). Segundo seus resultados, o consumo de combustível dos automóveis não foi afetado pelo tipo de revestimento. Porém, para os dados coletados com os caminhões, em todas as velocidades acima de 20 mi/h (32 km/h), o consumo de combustível nos revestimentos asfálticos foi superior ao pavimento rígido, numa ordem de 2 mi/gal (0,85 km/L). Os resultados mais expressivos foram encontrados para o veículo tipo semi-reboque (4 eixos); essa categoria apresentou economia de combustível de 4,5 a 5,5 mi/gal (1,91 a 2,34 km/L), ocasionando uma redução de 20% nesse parâmetro. De acordo com o autor, os caminhões provocam uma maior deflexão em pavimentos flexíveis do que nos rígidos. A deflexão do pavimento absorve parte da energia do veículo que poderia ser aproveitada na sua propulsão. A figura 1 abaixo ilustra as observações de Zaniewski.
Figura 1: Dados de economia de combustível em diferentes tipos de pavimentos (Zaniewski,
Com vasta gama de variáveis, o estudo de Zaniewski desmembrou várias outras pesquisas que levaram em consideração diversos outros fatores. O National Research Council (NRC, 2006) conduziu um estudo por fases no Canadá para aprofundar os detalhes do efeito do tipo da superfície de rolamento para o consumo de combustível. O principal objetivo do trabalho foi a medição do consumo de combustível de veículos pesados em várias estruturas de pavimentos rodoviários, sob diversas condições, determinando, assim, a influência das variáveis: estrutura do pavimento, irregularidade do pavimento, configuração do veículo, carregamento do veículo, velocidade do veículo e temperatura ambiente. Na segunda fase do estudo, na metodologia proposta, foram utilizadas seis rodovias com revestimentos diferentes (duas em concreto de cimento Portland, três em concreto asfáltico e uma em compósito alfalto/concreto) e três tamanhos de veículos (semi-reboque, caminhão de eixo tandem duplo traseiro e bitrem). Dentre várias conclusões, o estudo revelou que houve consumo maior de combustível em todas as temperaturas na Rodovia 417 (pavimento flexível) comparado com o registrado na Rodovia 440 (pavimento rígido) para o semi-reboque completamente carregado em uma média de 11%, 8% e 6% para as respectivas velocidades de 100, 75 e 60 km/h. Para os outros tipos de veículos e carregamentos, foram encontradas diferenças menores, consideradas inconsistentes. Porém, na terceira fase dos trabalhos, houve o reestudo dos mesmos dados encontrados na segunda fase para criar um modelo estatístico mais consistente. O valor de redução de 11% no consumo de combustível do semi-reboque a 100 km/h foi revisto para a faixa de 4,1% a 4,9%. Também se confirmou o dado a 60 km/h, onde foi obtida a faixa de 5,4% a 6,9% na redução do consumo de combustível.
2.2. Emissões atmosféricas no Brasil
Em seu 1º Inventário Nacional de Emissões Atmosféricas por Veículos Automotores Rodoviários, o Ministério do Meio Ambiente (2011), publicou os dados atualizados com relação à frota de veículos brasileira, seus fatores de emissão e suas intensidades de uso. Particularmente, este artigo focará os poluentes emitidos pelos veículos do ciclo Diesel, quais sejam: monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), material particulado (MP),
hidrocarbonetos não-metano (NMHCescap) e dióxido de carbono (CO2).
Adaptando-se a equação geral apresentada por MMA (2011) para uma estimativa de emissões atmosféricas em um dado projeto de pavimentação, pode-se chegar a:
= ∑ × × (1)
em que E: taxa de emissão do poluente considerado (g);
Via: volume de veículos da categoria “i” durante o ano “a” de projeto;
L: comprimento do trecho considerado (km); e
Fe: fator de emissão do poluente considerado (g/km), dependente do tipo do veículo, ano de fabricação e combustível.
Como cada projeto de pavimentação já possui os dados de comprimento do trecho e de volume de veículos por categoria por ano, restringimos o foco para a obtenção do fator de emissão. Segundo MMA (2011), para veículos do ciclo Diesel, estão relatados no Relatório de qualidade do ar do estado de São Paulo 2009, os fatores de emissão médios para motores, gerados nos ensaios de homologação segundo os ciclos estabelecidos nas normas técnicas ABNT - NBR 14489 e ABNT - NBR 15634. Então, sabendo-se os consumos específicos de combustível dos motores Diesel por fase do PROCONVE (Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores), chega-se à tabela a seguir.
Tabela 1: Fatores de emissão de poluentes para motores Diesel (gpoluente/kgdiesel) (MMA,
2011)
Fase do PROCONVE CO NMHC NOx MP
Pré-PROCONVE, P1 e P2 8,27 3,02 47,56 2,933
P3 7,43 2,48 30,05 1,459
P4 4,05 1,38 29,33 0,571
P5 3,77 0,73 21,23 0,355
P7 3,95 0,76 8,57 0,086
Considerando que a massa específica do diesel de petróleo é cerca de 0,840 kg/L (MME, 2011), pode-se, juntamente com os dados referentes aos consumos médios levantados por ANFAVEA, em 2008, e PETROBRAS, em 2010, na tabela abaixo, calcular o fator de emissão para cada poluente por categoria de veículo.
Tabela 2: Valores médios de quilometragem por litro para veículos do ciclo Diesel (MMA,
2011)
Categoria Quilometragem por litro (km/Ldiesel)
Comerciais leves 9,09 Caminhões leves 7,61 Caminhões médios 5,56 Caminhões pesados 3,17 Ônibus urbanos 2,30 Ônibus rodoviários 3,03
O cálculo do fator de emissão (Fe) é, então, dado pela seguinte formulação:
= × × (2)
em que Fe: fator de emissão do poluente considerado (g/km);
KL: valor médio de quilometragem por litro de cada categoria do ciclo Diesel
(km/Ldiesel);
Ddiesel: massa específica do óleo diesel (20º C); e
PK: fator de emissão de poluentes para motores Diesel em cada fase do PROCONVE (gpoluente/kgdiesel).
Os fatores de emissão de CO2 utilizados por MMA (2011) foram baseados nos fatores de
emissão apresentados no Primeiro Inventário Brasileiro de Emissões Antrópicas de Gases de Efeito Estufa (Relatório de Referência: Emissões de Dióxido de Carbono por Queima de Combustíveis: Abordagem Top-Down). Tais fatores foram convertidos da unidade original, em kg/TJ, para kg/L ou kg/m3, aplicando-se os fatores de conversão e os valores de densidade energética dos combustíveis apresentados no Balanço Energético Nacional 2010. A participação nas emissões de CO2 de cada veículo foi apresentada por MMA (2011),
conforme ilustração abaixo. O fator de participação de cada veículo, denominado P, deve, então, ser considerado para o cálculo do fator de emissão de CO2, conforme fórmula e tabela
resumo a seguir.
= × × (3)
KL: valor médio de quilometragem por litro de cada categoria do ciclo Diesel
(km/Ldiesel);
P: percentual de participação de cada tipo de veículo; e PL: fator de emissão de C
CO2 por litro de Diesel (gpoluente
Tabela 3: Percentual de participação nas emissões de CO
Figura 2: Emissões de CO
2.3. Cálculo das emissões atmosféricas no Brasil para os pavimentos ríg
Considerando as premissas dos estudos
os redutores de consumo dos pavimentos rígidos encontrados nesses estudos para o cálculo do fator de emissão. As reduções de consumo de combustível foram significa
veículos do ciclo Diesel. Portanto, os poluentes considerados ativeram
Para o modelo de Zaniewski (1989), o parâmetro KL foi majorado em 0,85 km/L de diesel nos dados descritos na tabela
leves e caminhões médios, obtendo
Para a categoria caminhões pesados, adotou registro original, resultando em uma nova q
valor médio de quilometragem por litro de cada categoria do ciclo Diesel percentual de participação de cada tipo de veículo; e
fator de emissão de CO2 para motores Diesel, fixado em 2.671,00 gramas de
poluente/Ldiesel) (MMA, 2011).
Percentual de participação nas emissões de CO2 por categoria (MMA, 2011)
Categoria Valor P 2009 2020 Comerciais leves 3% 3% Caminhões leves 1% 1% Caminhões médios 4% 2% Caminhões pesados 30% 33% Ônibus urbanos 14% 10% Ônibus rodoviários 3% 3%
Emissões de CO2 por categoria de veículos (MMA, 2011)
2.3. Cálculo das emissões atmosféricas no Brasil para os pavimentos ríg
Considerando as premissas dos estudos de Zaniewski (1989) e NRC (2006
os redutores de consumo dos pavimentos rígidos encontrados nesses estudos para o cálculo do fator de emissão. As reduções de consumo de combustível foram significa
veículos do ciclo Diesel. Portanto, os poluentes considerados ativeram-se a esse combustível. Para o modelo de Zaniewski (1989), o parâmetro KL foi majorado em 0,85 km/L de diesel
tabela 2 para os veículos das categorias comerciais leves, caminhões leves e caminhões médios, obtendo-se, assim, o percentual k1 de majoração nessas classes.
Para a categoria caminhões pesados, adotou-se o valor de 20% para k
registro original, resultando em uma nova quilometragem por litro para essa classe.
valor médio de quilometragem por litro de cada categoria do ciclo Diesel
para motores Diesel, fixado em 2.671,00 gramas de
por categoria (MMA, 2011)
por categoria de veículos (MMA, 2011)
2.3. Cálculo das emissões atmosféricas no Brasil para os pavimentos rígidos
de Zaniewski (1989) e NRC (2006), pode-se aplicar os redutores de consumo dos pavimentos rígidos encontrados nesses estudos para o cálculo do fator de emissão. As reduções de consumo de combustível foram significativas apenas para os
se a esse combustível. Para o modelo de Zaniewski (1989), o parâmetro KL foi majorado em 0,85 km/L de diesel
ategorias comerciais leves, caminhões de majoração nessas classes. se o valor de 20% para k1 na majoração do
Já no modelo proposto por NCR (2000), majorou-se em 6,15% o parâmetro de quilometragem por litro da categoria caminhões pesados. Tal medida foi adotada em virtude de apenas essa classe apresentar resultados significativos em seus estudos.
A tabela abaixo resume as correções do parâmetro quilometragem por litro das categorias de veículos do ciclo Diesel.
Tabela 4: Valores médios de quilometragem por litro para os pavimentos rígidos (veículos do
ciclo Diesel) Categoria MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (2006) Quilometragem por litro (km/Ldiesel) Fator k1 Quilometragem por litro (km/Ldiesel) Fator k2 Quilometragem por litro (km/Ldiesel) Comerciais leves 9,09 9,35% 9,94 - 9,09 Caminhões leves 7,61 11,17% 8,46 - 7,61 Caminhões médios 5,56 15,29% 6,41 - 5,56 Caminhões pesados 3,17 20,00% 3,80 6,15% 3,36 Ônibus urbanos 2,30 - 2,30 - 2,30 Ônibus rodoviários 3,03 - 3,03 - 3,03
Denominando de k1 os fatores de majoração do modelo de Zaniewski (1989) e de k2 os de
NRC (2006), encontram-se os novos valores de fator de emissão para os pavimentos rígidos de acordo com as formulações abaixo.
= × × × (4)
= × × × (5)
em que Fei: fator de emissão do poluente considerado (g/km), utilizando o fator ki (i = 1
ou i = 2);
KL: valor médio de quilometragem por litro de cada categoria do ciclo Diesel
(km/Ldiesel);
Ddiesel: massa específica do óleo diesel (20º C);
PK: fator de emissão de poluentes para motores Diesel em cada fase do PROCONVE (gpoluente/kgdiesel);
ki: fator segundo os modelos de Zaniewski (1989) (i = 1) e de NRC (2006) (i = 2);
Feco2i: fator de emissão do CO2 (g/km), utilizando o fator ki (i = 1 ou i = 2);
P: percentual de participação de cada tipo de veículo; e
PL: fator de emissão de CO2 para motores Diesel, fixado em 2.671,00 gramas de
CO2 por litro de Diesel (gpoluente/Ldiesel) (MMA, 2011).
As tabelas abaixo demonstram os valores de Fe para o caso do pavimento rígido. Os valores dos modelos que não sofreram alteração em relação ao proposto por MMA (2011) foram omitidos.
Tabela 5: Fatores de emissão calculados de CO, NOx, NMHC e MP para veículos tipo
comerciais leves, caminhões leves e caminhões médios em pavimentos rígidos (gpoluente/km)
Categorias Fase PROCONVE MMA (2011) Zaniewski (1989) CO NOx NMHC MP CO NOxNMHC MP Comerciais leves Pré-PROCONVE 0,77 0,28 4,45 0,2740,70 0,26 4,07 0,251 P3 0,69 0,23 2,81 0,1360,63 0,21 2,57 0,124 P4 0,38 0,13 2,74 0,0530,35 0,12 2,51 0,048 P5 0,35 0,07 1,98 0,0330,32 0,06 1,81 0,030 P7 0,37 0,07 0,8 0,0080,34 0,06 0,73 0,007 Caminhões leves Pré-PROCONVE 0,92 0,34 5,31 0,3280,83 0,31 4,78 0,30 P3 0,83 0,28 3,36 0,1630,75 0,25 3,02 0,15 P4 0,45 0,15 3,28 0,0640,40 0,13 2,95 0,06 P5 0,42 0,08 2,37 0,04 0,38 0,07 2,13 0,04 P7 0,44 0,09 0,96 0,01 0,40 0,08 0,86 0,01 Caminhões médios Pré-PROCONVE 1,26 0,46 7,28 0,449 1,09 0,40 6,31 0,39 P3 1,14 0,38 4,6 0,223 0,99 0,33 3,99 0,19 P4 0,62 0,21 4,49 0,087 0,54 0,18 3,89 0,08 P5 0,58 0,11 3,25 0,054 0,50 0,10 2,82 0,05 P7 0,6 0,12 1,31 0,013 0,52 0,10 1,14 0,01 Tabela 6: Fatores de emissão calculados de CO, NOx, NMHC e MP para veículos tipo
caminhões pesados em pavimentos rígidos (gpoluente/km)
Categoria Fase PROCONVE MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (2006) CO NOxNMHC MP CO NOxNMHC MP CO NOxNMHC MP
Caminhões pesados Pré-PROCONVE 2,21 0,81 12,73 0,7851,84 0,68 10,61 0,652,08 0,76 11,99 0,740 P3 1,99 0,66 8,04 0,3911,66 0,55 6,70 0,331,87 0,62 7,57 0,368 P4 1,08 0,37 7,85 0,1530,90 0,31 6,54 0,131,02 0,35 7,40 0,144 P5 1,01 0,19 5,68 0,0950,84 0,16 4,73 0,080,95 0,18 5,35 0,089 P7 1,06 0,2 2,3 0,0230,88 0,17 1,92 0,021,00 0,19 2,17 0,022 Tabela 7: Fatores de emissão calculados de CO, NOx, NMHC e MP para veículos tipo ônibus
urbanos e ônibus rodoviários em pavimentos rígidos (gpoluente/km)
Categorias Fase PROCONVE MMA (2011) CO NOx NMHC MP Ônibus urbanos Pré-PROCONVE 3,06 1,12 17,57 1,084 P3 2,75 0,92 11,1 0,539 P4 1,5 0,51 10,84 0,211 P5 1,39 0,27 7,84 0,131 P7 1,46 0,28 3,17 0,032 Ônibus rodoviários Pré-PROCONVE 2,32 0,85 13,34 0,823 P3 2,08 0,69 8,43 0,409 P4 1,14 0,39 8,23 0,16 P5 1,06 0,2 5,95 0,099 P7 1,11 0,21 2,4 0,024
Tabela 8: Fatores de emissão calculado rígidos (gco2/km) Categoria Comerciais leves Caminhões leves Caminhões médios Caminhões pesados Ônibus urbanos Ônibus rodoviários
2.4. Distribuição da frota de veículos brasileira ao longo dos anos
Outro fator importante é a distribuição da frota de veículos distribuída pelas diversas fases do PROCONVE, que foi obtida a partir das curvas de sucate
Figura 3: Curvas de sucateamento para veículos do ciclo Diesel (MMA, 2011)
A seguir, será apresentada a estimativa de distribuição da frota brasileira entre os anos de 2011 a 2030, considerando a mesma taxa de declínio da
frente ao lançamento de uma mais nova. O período mencionado foi escolhido convenientemente para a aplicação no estudo de caso deste trabalho. A taxa de declínio foi retirada das estimativas de distribuição da frota entre o
MMA (2011).
de emissão calculados de CO2 para veículos do ciclo Diesel em pavimentos
MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (200 2009 2020 2009 2020 2009 8,82 8,82 8,06 8,06 3,51 3,51 3,16 3,16 19,22 9,61 16,67 8,33 Caminhões pesados 252,78 278,05 210,65 231,71 238,13 162,58 116,13 26,45 26,45
Distribuição da frota de veículos brasileira ao longo dos anos
Outro fator importante é a distribuição da frota de veículos distribuída pelas diversas fases do PROCONVE, que foi obtida a partir das curvas de sucateamento apresentadas
Curvas de sucateamento para veículos do ciclo Diesel (MMA, 2011)
A seguir, será apresentada a estimativa de distribuição da frota brasileira entre os anos de 2011 a 2030, considerando a mesma taxa de declínio da participação das fases anteriores frente ao lançamento de uma mais nova. O período mencionado foi escolhido convenientemente para a aplicação no estudo de caso deste trabalho. A taxa de declínio foi retirada das estimativas de distribuição da frota entre os anos de 1980 a 2009 apresentadas por para veículos do ciclo Diesel em pavimentos
NRC (2006) 2020
238,13 261,94
Outro fator importante é a distribuição da frota de veículos distribuída pelas diversas fases do amento apresentadas a seguir.
Curvas de sucateamento para veículos do ciclo Diesel (MMA, 2011)
A seguir, será apresentada a estimativa de distribuição da frota brasileira entre os anos de participação das fases anteriores frente ao lançamento de uma mais nova. O período mencionado foi escolhido convenientemente para a aplicação no estudo de caso deste trabalho. A taxa de declínio foi s anos de 1980 a 2009 apresentadas por
Figura 4: Estimativa da d
PROCONVE entre 2011 e 2030
Como os fatores de emissão dos poluentes são influenciados pela fase na qual o veícul enquadra no PROCONVE, tais resultados são úteis para o cálculo dos fatores de emissão ponderados pelo percentual de participação de cada fase na distribuição da frota no ano em questão. Por exemplo: no ano de 2011, temos 21% da frota na fase Pré PROCO
P3, 23% na P4, 43% na P5 e 0% na P7; então, o fator de emissão
pesados para esse ano será 2,21 x 21% + 1,99 x 13% + 1,08 x 23% + 1,01 x 43% + 1,06 x 0% = 1,41.
3. REDUÇÃO DAS EMISSÕES ATMOSFÉRICAS NO CASO DA RODOVIA 101/SE
Para verificação do impacto real na redução caso da duplicação da Rodovia
subtrecho Entroncamento SE
que está sendo executado pelo Exército Brasileiro
Construção. A figura a seguir ilustra a construção do trecho a ser estudado.
Figura 5: Adequação de capacidade e restauração do Lote 2 da Rodovia BR
http://www.1gec.eb.mil.br/pronto/fotos_obras/br101lote2.html 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3
Estimativa da distribuição da frota de veículos do ciclo Diesel PROCONVE entre 2011 e 2030
Como os fatores de emissão dos poluentes são influenciados pela fase na qual o veícul enquadra no PROCONVE, tais resultados são úteis para o cálculo dos fatores de emissão ponderados pelo percentual de participação de cada fase na distribuição da frota no ano em questão. Por exemplo: no ano de 2011, temos 21% da frota na fase Pré PROCO
P3, 23% na P4, 43% na P5 e 0% na P7; então, o fator de emissão de CO em caminhões pesados para esse ano será 2,21 x 21% + 1,99 x 13% + 1,08 x 23% + 1,01 x 43% + 1,06 x 0%
REDUÇÃO DAS EMISSÕES ATMOSFÉRICAS NO CASO DA RODOVIA
Para verificação do impacto real na redução da emissão de poluentes, foi adotado Rodovia BR-101/SE no Trecho Divisa AL/SE
camento SE-339 (p/ Capela) – Entroncamento SE/245/429 (Pedra Bra sendo executado pelo Exército Brasileiro, através do 4º Batalhão de Engenharia de
A figura a seguir ilustra a construção do trecho a ser estudado.
Adequação de capacidade e restauração do Lote 2 da Rodovia BR http://www.1gec.eb.mil.br/pronto/fotos_obras/br101lote2.html) 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 2 0 2 1 2 0 2 2 2 0 2 3 2 0 2 4 2 0 2 5 2 0 2 6 2 0 2 7 Pré PROCONVE P3 P4 P5 P7
do ciclo Diesel pelas fases do
Como os fatores de emissão dos poluentes são influenciados pela fase na qual o veículo se enquadra no PROCONVE, tais resultados são úteis para o cálculo dos fatores de emissão ponderados pelo percentual de participação de cada fase na distribuição da frota no ano em questão. Por exemplo: no ano de 2011, temos 21% da frota na fase Pré PROCONVE, 13% na de CO em caminhões pesados para esse ano será 2,21 x 21% + 1,99 x 13% + 1,08 x 23% + 1,01 x 43% + 1,06 x 0%
REDUÇÃO DAS EMISSÕES ATMOSFÉRICAS NO CASO DA RODOVIA
BR-foi adotado o estudo de L/SE – Divisa SE/BA, Entroncamento SE/245/429 (Pedra Branca), através do 4º Batalhão de Engenharia de A figura a seguir ilustra a construção do trecho a ser estudado.
Adequação de capacidade e restauração do Lote 2 da Rodovia BR-101/SE (Fonte:
2 0 2 8 2 0 2 9 2 0 3 0
O presente trecho da rodovia possui extensão de 37,3 km e está sendo duplicada em pavimentação rígida. A projeção de volume tráfego foi estimada conforme quadro a seguir, de acordo com o projeto executivo.
Figura 6: Projeção de tráfego para dimensionamento do pavimento do Lote 2 da Rodovia
BR-101/SE (DNIT, 2004)
Com base na projeção de tráfego apresentada anteriormente, serão calculados, através da equação (1), uma estimativa das emissões atmosféricas para o período de vida útil do projeto (2011 a 2030), utilizando os fatores de emissão das tabelas 5 e 6 e L = 37,3 km. Foram encontrados os resultados apresentados nas tabelas a seguir.
Tabela 9: Quantitativo de poluentes lançados na atmosfera, no trecho da Rodovia
BR-101/SE, segundo as hipóteses estudadas (toneladas de poluente)
C O N M H C
PERÍODO MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (2006) PERÍODO MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (2006)
2011 2015 525.00 453.34 501,86 2011 2015 2.670,22 2.305,71 2.552,55
2016 2020 541.57 467.65 517,71 2016 2020 2.396,33 2.069,16 2.290,71
2021 2025 572.16 494.06 546,94 2021 2025 2.270,16 1.960,19 2.170,09
2026 2030 643.56 555.72 615,20 2026 2030 2.231,58 1.926,86 2.133,20
N O x M P
PERÍODO MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (2006) PERÍODO MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (2006)
2011 2015 197,64 177,10 191,01 2011 2015 91,49 79,00 87,46 2016 2020 188,13 169,39 182,08 2016 2020 60,58 52,31 57,91 2021 2025 184,73 167,12 179,05 2021 2025 40,16 34,68 38,39 2026 2030 196,96 178,84 191,12 2026 2030 32,41 27,98 30,98 TOTAL 767,47 692,45 743,27 TOTAL 224,64 193,96 214,73 C O2
PERÍODO MMA (2011) Zaniewski (1989) NRC (2006)
2011 2015 85.459,72 71.515,35 80.645,88 2016 2020 99.075,59 82.909,45 93.494,75 2021 2025 114,860,74 96.118,94 108.390,74 2026 2030 133.153,87 111.427,27 125.653,46 TOTAL 432.549,93 361.971,01 408.184,83 4. CONCLUSÕES
Após a análise dos dados dos apresentados, pode-se concluir que, independente da metodologia utilizada, existe uma diminuição na emissão atmosférica de veículos que trafegam em pavimentos rígidos sob certas condições. Qualitativamente, pode-se concluir dos estudos de Zaniewski que a variação no consumo de combustível só ocorre no caso de veículos pesados, do ciclo diesel, sendo desprezível para veículos leves.
Akbarian e Ulm (2012) apresentaram um modelo mecanístico de primeira ordem que explica tal evidência. Segundo esse estudo, que relaciona diversos parâmetros (peso do veículo e módulos de elasticidade e espessuras das camadas de revestimento e do subleito) com a deflexão provocada no pavimento, observou-se que o consumo de combustível instantâneo é proporcional ao quadrado do peso do veículo. Além disso, relacionando a equação encontrada para o consumo de combustível entre as situações de revestimento asfáltico e de concreto, em pavimentos submetidos ao mesmo carregamento e sobre a mesma camada de subleito, o revestimento asfáltico necessitaria de uma espessura 1,6 vezes maior que o revestimento de concreto para manter o mesmo consumo de combustível relacionado à deflexão do pavimento. Para tal afirmação, utilizou-se os parâmetros comuns de módulo de elasticidade de 5.000 MPa (asfalto) e 20.000 MPa (concreto). Portanto, Akbarian e Ulm (2012) simularam diversas situações de relações entre os módulos dos materiais e suas espessuras, desenvolvendo o quadro abaixo, onde se pode notar que, nas células com valores superiores à unidade, o consumo de combustível do revestimento asfáltico é maior. Os parâmetros hc e ha são as
espessuras das camadas de concreto e de asfalto; os módulos de elasticidade do concreto e do asfalto são representados por Ec e Ea. Percebe-se que o consumo de combustível do
revestimento asfáltico só será menor que o do revestimento em concreto quando houver pequena relação entre módulos e espessura de camada asfáltica superior à de concreto.
Tabela 10: Relação entre o consumo de combustível do revestimento asfáltico e o do
revestimento de concreto para diversas situações de módulos e espessuras dos materiais (adaptado de Akbarian e Ulm, 2012)
hc / ha 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,5 Ec / Ea 10 5,2 4,2 3,2 2,3 1,5 1,1 8 4,7 3,7 2,8 2,0 1,3 1,0 6 4,1 3,2 2,4 1,8 1,1 0,9 4 3,3 2,6 2,0 1,4 0,9 0,7 2 2,3 1,9 1,4 1,0 0,7 0,5
Já na situação de tráfego leve, EAPA (2004) observou que os pavimentos asfálticos apresentaram uma menor emissão de gases. Também concluiu que as diferentes texturas do pavimento podem alterar o consumo de combustível em até 10%, mas não identificou diferenças significativas entre o pavimento rígido e o flexível.
No estudo de caso apresentado da Rodovia BR-101/SE, no período de vida útil da rodovia (20 anos), na comparação entre pavimento flexível e pavimento rígido, constatam-se as seguintes reduções de emissão de poluentes atmosféricos pelos veículos automotores do ciclo Diesel devido à adoção do concreto de cimento Portland na pavimentação:
a) 14% (Zaniewski) ou 4% (NRC) para os poluentes CO, NMHC e MP; b) 10% (Zaniewski) ou 3% (NRC) para o poluente NOx; e
c) 16% (Zaniewski) ou 6% (NRC) para o poluente CO2.
Os efeitos constatados pela redução das emissões de gases, além do aspecto ambiental, podem ser revertidos no âmbito econômico através leilões de venda de Reduções Certificadas de Emissão (RCE). Aproveitando o estudo realizado no Lote 2 da Rodovia BR-101/SE, a adoção da pavimentação rígida na adequação da capacidade e restauração proporcionou a redução de 70.578,92 toneladas de CO2 nas considerações de Zaniewski (1989) e de 24.365,11 toneladas
do mesmo poluente conforme NRC (2006), apenas contabilizando as emissões dos veículos automotores do ciclo Diesel durante toda a vida útil da rodovia. A título ilustrativo, a Ata do Leilão regido pelo Edital nº 001/2012 na Bolsa de Valores de São Paulo registrou o melhor valor ofertado de € 3,30 a tonelada de CO2. Aplicando esse valor nos quantitativos
encontrados, teríamos os valores de € 232.910,45 (Zaniewski) e € 80.404,85 (NRC) em crédito de carbono durante os 20 anos de vida útil do pavimento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Akbarian, M.; Ulm, F. J. (2012) Model Based Pavement-Vehicle Interaction Simulation for Life Cycle Assessment of Pavements. Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, EUA.
DNIT (2004) Projeção de Tráfego da Rodovia BR-101/SE. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes, Brasília, DF.
EAPA (2004) Environmental Impacts and Fuel Efficiency of Road Pavements. European Asphalt Pavement Association, Bélgica.
MMA (2011) 1º Inventário Nacional de Emissões Atmosféricas por Veículos Automotores Rodoviários. Ministério do Meio Ambiente, Brasília, DF.
MME (2011) Balanço Energético Nacional 2012. Ministério de Minas e Energia, Brasília, DF.
NRC (2002) Effect of Pavement Structure on Truck Fuel Consumption – Phase II: Seasonal Tests. National Research Council, Canadá.
NRC (2006) Effects of Pavement Structure on Vehicle Fuel Consumption – Phase III. National Research Council, Canadá.
Zaniewski, J. P. (1989) Effect of Pavement Surface Type on Fuel Consumption. Portland Cement Association, Skokie, IL, EUA.
