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Título: AVALIAÇÃO COMPARATIVA TERMODINÂMICA E DAS EMISSÕES NA UTILIZAÇÃO DO HIDROGÊNIO E DO QUEROSENE DE AVIAÇÃO EM UM MOTOR AERONÁUTICO
Autor: PEDRO AFONSO CASSANI MARTINS
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):  MARCOS SEBASTIAO DE PAULA GOMES - ORIENTADOR
Nº do Conteudo: 65655
Catalogação:  20/12/2023 Liberação: 20/12/2023 Idioma(s):  PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo:  TEXTO Subtipo:  TRABALHO DE FIM DE CURSO
Natureza:  PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=65655@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=65655@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.65655

Resumo:
Com a necessidade global de descarbonização da atmosfera, a utilização de combustíveis alternativos no setor aeronáutico se mostrou relevante nos últimos anos. O hidrogênio é uma forma de energia renovável que pode ser produzida de forma limpa, além de ser uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis que contribui para a redução das emissões de gases de efeito estufa e para a transição de um setor aéreo mais limpo e sustentável. O objetivo do trabalho é realizar uma modelagem termodinâmica comparativa em um motor Turbofan General Eletric GE-90 com a utilização do querosene de aviação e hidrogênio em três etapas de voo: Subida, Cruzeiro e Aproximação, verificando as vantagens e desvantagens de cada combustível nesse tipo de motor. Essa análise foi realizada por meio de dois softwares: Matlab e Gasturb, para que haja uma melhor comparação entre os resultados. Ademais, foram realizados os cálculos das emissões geradas por esse motor em um percurso do Rio de Janeiro – Paris em um Boeing 777-300ER, incluindo as três etapas de voo, com a utilização do hidrogênio e querosene de aviação. Para o querosene, calcularam-se as emissões de 𝐶𝑂2, 𝐶𝑂, 𝐻𝐶, 𝑀𝑃, 𝑁𝑂𝑥 𝑒 𝐻2𝑂 e para o hidrogênio apenas 𝑁𝑂𝑥 𝑒 𝐻2𝑂. Com isso, os resultados das simulações foram então comparados para os dois combustíveis, onde observou-se que para produzir o empuxo necessário para as três etapas de voo definidas, o hidrogênio precisou-se de uma vazão de aproximadamente 3x menor que o querosene, mantendo a performance da aeronave. Em contrapartida, houve um aumento na temperatura de saída da câmara de combustão, que por sua vez, ocasionou um aumento das emissões de 𝑁𝑂𝑥 durante o voo de aproximação e subida, já em voo de cruzeiro houve uma redução dessas emissões, principalmente, pelo fato de a diferença de vazão ter uma influência maior no cálculo, porém, somando esses fatores, a utilização de hidrogênio reduziu em torno de 60% esse poluente. Além disso, como o processo de combustão do hidrogênio, gera água como principal produto, houve um aumento significativo da emissão de vapor de 𝐻2𝑂, equivalente a 3x mais comparado ao querosene, o que pode provocar contrails e a formação de nuvens o que pode interferir nas mudanças climáticas.

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