Informe sobre transporte y calidad del aire N1 - UTN

TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE EN MENDOZA
Universidad Tecnológica Nacional
Facultad Regional Mendoza
Centro de Estudios para el Desarrollo Sustentable
Grupo de Estudios de la Atmósfera y el Ambiente
INFORME N°1
CEDS
GEAA
TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE EN MENDOZA
INFORME N° 1: Aspectos Metodológicos
S Enrique Puliafito, Fernando Castro, David Allende
www.frm.utn.edu.ar/ceds
Setiembre de 2009
RESUMEN
A medida que las regiones metropolitanas urbanas procuran atenuar los problemas inherentes
al deterioro de la calidad del aire, especialmente por las emisiones vehiculares, crece la
dificultad de balancear, por un lado, las necesidades de movilidad de una población y
economía en crecimiento, y por otro lado los niveles de contaminación ambiental. Si bien la
calidad del aire puede ser directamente medida, predecir el impacto producido por fuentes
móviles, sigue siendo un desafío importante.
El diagnóstico ambiental sobre la calidad del aire en Mendoza muestra claramente que las
emisiones vehiculares representan la fuente más importante del deterioro de su calidad del
aire. Más aún se espera que estas emisiones aumenten como consecuencia de un aumento del
tránsito automotor. Se hace indispensable una nueva planificación del transporte público de
manera de ofrecer nuevas opciones al usuario que habitualmente usa su vehículo particular.
Se evaluará el impacto ambiental de la propuesta de un Sistema Integral de Transporte
Público (SITP), en sus diversas variantes, determinando la contribución espacial y temporal
de la contaminación ambiental.
El objeto de esta investigación es determinar a) los aspectos más relevantes para la calidad del
aire, y su potencial deterioro por efecto de la circulación de vehículos; b) una proyección a
futuro, estableciendo además la distribución geográfica de los principales contaminantes
derivados del tránsito.
El estudio contempla: un diagnóstico ambiental preliminar de la situación actual y una
estimación de las condiciones ambientales con el proyecto implementado. En ambos casos se
calcularán las emisiones provenientes del transporte automotor de acuerdo a metodologías
estándares comparables (COPERT; MOBILE; CORINAIR; IVE), es decir, la masa emitida
por unidad de tiempo de CO, NOx, MP, HC, GEIs. Se discriminarán las emisiones para cada
tipo de combustible (nafta, gas oil y GNC) y la contribución del transporte público de
pasajeros. Se estimarán las zonas donde se registran las mayores concentraciones de
sustancias contaminantes provenientes del transporte automotor.
El Área de Estudio es el Área Metropolitana del Gran Mendoza, que incluye los
departamentos de: Maipú, Luján, Guaymallén, Godoy Cruz, Capital y Las Heras.
En este primer informe se presenta una estimación de las emisiones de contaminantes
atmosféricos generados por fuentes móviles para el año 2005 en el área de Gran Mendoza. Se
utilizó el modelo COPERT III basado en una metodología top-down para la estimación. Se
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INFORME N°1
presentan las emisiones totales de contaminantes criterio, globales y una especiación 1 de
compuestos orgánicos volátiles. Se analiza la contribución de las distintas categorías y tipos
de calle a las emisiones. Los resultados de ese análisis muestran una significativa contribución
(aprox. 60%) de los vehículos pesados a las emisiones de PM10, SO2 y NOx. Finalmente, en
una comparación con otras ciudades latinoamericanas se muestra que las emisiones por
habitante de Mendoza estimadas son mayores debido a un mayor uso del transporte privado.
1
Especiación: proceso de desagregación de contaminantes considerados en inventarios de emisión en especies
químicas individuales o grupos de especies.
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2
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INFORME N°1
INDICE
1
INTRODUCCIÓN ....................................................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
2
METODOLOGÍA ......................................................................................................................................... 5
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
3
ENFOQUE GENERAL METODOLÓGICO ....................................................................................................... 5
DETALLE DEL CÁLCULO ........................................................................................................................... 9
CATEGORIZACIÓN PARQUE AUTOMOTOR ............................................................................................... 10
TIPOS DE EMISIÓN .................................................................................................................................. 10
EMISIONES DE ESCAPE EN CALIENTE ...................................................................................................... 10
CANTIDAD DE VEHÍCULOS ...................................................................................................................... 11
KILOMETRAJE ........................................................................................................................................ 12
VELOCIDAD MEDIA................................................................................................................................ 12
EMISIONES DE ESCAPE EN FRÍO .............................................................................................................. 13
EMISIONES EVAPORATIVAS .................................................................................................................... 13
COMBUSTIBLES ...................................................................................................................................... 13
BALANCE DE COMBUSTIBLE ................................................................................................................... 13
RESULTADOS............................................................................................................................................ 14
3.1
3.2
3.3
3.4
BALANCE DE COMBUSTIBLE ................................................................................................................... 14
EMISIONES CONTAMINANTES CRITERIO.................................................................................................. 14
EMISIONES DE GEI ................................................................................................................................. 16
COMPARACIÓN DE EMISIONES ................................................................................................................ 16
4
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN ......................................................................................................................... 17
5
CONCLUSIONES ....................................................................................................................................... 19
6
REFERENCIAS .......................................................................................................................................... 19
Índice de Tablas
Tabla 1: Clasificación del parque vehicular .......................................................................................................... 11
Tabla 2: Número de vehículos y combustible utilizado ........................................................................................ 12
Tabla 3 :Kilómetros recorridos y velocidad media por tipo de calle. .................................................................... 12
Tabla 4: Balance de combustibles ......................................................................................................................... 14
Tabla 5: Emisiones totales de contaminantes criterio ........................................................................................... 14
Tabla 6: Especiación de NMVOC ......................................................................................................................... 16
Tabla 7: Emisiones de GEI por categoría. ............................................................................................................. 16
Tabla 8: Emisiones per cápita (kg hab-1 año-1) ...................................................................................................... 17
Índice de Figuras
Figura 1: Valores medios mensuales de material particulado total ( g/m3) en el microcentro de Mendoza .......... 6
Figura 2: Valores medios mensuales de material particulado total ( g/m3) en el microcentro de Mendoza .......... 7
Figura 3: Alta de vehículos según su tipo en Mendoza. .......................................................................................... 7
Figura 4: Cantidad de vehículos circulantes en Mendoza ....................................................................................... 8
Figura 5: Composición del transporte de Mendoza al año 2005 ............................................................................. 8
Figura 6: Contribución de cada categoría a la emisión total ................................................................................. 15
Figura 7: Distribución porcentual de las emisiones por tipo de calle .................................................................... 15
Figura 8: Emisiones de CO2 per capita (ton/hab) atribuibles al sector transporte. ................................................ 17
Figura 9: Reparto Modal para algunas ciudades ................................................................................................... 18
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1
INFORME N°1
INTRODUCCIÓN
Como en muchas ciudades, el aumento en el tránsito vehicular, privado y público, es
responsable del empeoramiento de la calidad del aire. Este deterioro se manifiesta
fundamentalmente como un aumento en las enfermedades respiratorias, sobre todo las
bronquitis, una disminución de la productividad y una disminución del valor artístico y
cultural del área contaminada.
El rápido crecimiento de la población, el tráfico, la industria y el consumo de energía que se
aprecia en Mendoza en las últimas décadas, están aumentando la presión ambiental por
contaminación del aire. Consecuentemente, es urgente desarrollar políticas de gestión de la
calidad del aire y mitigación y prevención de la contaminación. La mayor limitación es, sin
embargo, la falta de efectividad de las medidas sugeridas por las autoridades ambientales y su
consideración de que la mitigación de la contaminación del aire no es todavía una prioridad
inmediata para la ciudad, o en su defecto, que su implementación es muy compleja.
En este contexto, la estimación de las emisiones del transporte rodado, señalado como el
principal contribuyente a la contaminación del aire en las ciudades, puede ser considerada
como un primer paso fundamental para entender, controlar y mitigar dicha contaminación.
Esta tarea, sin embargo, esta lejos de ser trivial dada la complejidad de factores que influyen
en las emisiones de este tipo de fuentes.
El objetivo de este primer informe es estimar las emisiones de fuentes móviles del
aglomerado urbano Gran Mendoza por medio de una metodología top-down, es decir, basada
en datos del parque vehicular registrado, supuestos del kilometraje anual promedio de cada
vehículo y factores de emisión típicos.
La calidad del aire en un área determinada está influenciada por muchos factores: la
meteorología, la orografía local, las emisiones naturales y las emisiones antrópicas. La fuente
principal de la contaminación antrópica viene típicamente de la industria, el transporte y otros
emisores menores provienen de los comercios y zonas residenciales.
En el área central del Gran Mendoza, el 70% de las emisiones de los contaminantes
principales provienen de las fuentes móviles, pudiendo alcanzar en la zona del microcentro al
90% (Puliafito, 1999, 2003, 2004, 2005). Las zonas industriales, localizadas sobre la periferia
del área urbana, contribuyen con el otro 30% en el área central, y en mayor medida en la
cercanía de estas fuentes. Así existen refinerías de petróleo, industrias petroquímicas y de
producción de energía en el suroeste, mientras que dos industrias productoras de cemento se
ubican en el extremo norte. Otras actividades como las agroindustrias se localizan hacia el
este de la ciudad (Subsecretaría Medio Ambiente, 2006).
Una de las herramientas de diagnóstico más importante la constituyen los modelos de calidad
del aire, que van dirigidos a ayudar a determinar las consecuencias que el presente nivel de
emisiones tiene sobre el medio ambiente y/o el riesgo para la salud de sus pobladores, y a
comprender la contribución de cada uno de las fuentes.
Los pasos más importantes incluyen (Puliafito, 2003): a) estudio y pronóstico de la emisión
de contaminantes; b) estudio y pronóstico de los patrones del viento; c) aplicación de modelos
de transporte y dispersión de contaminantes; y d) uso de modelos fotoquímicos, a fin de
determinar la formación de reactivos secundarios, como el ozono, PAH, etc.; y e) calibración
con estaciones de monitoreo de los contaminantes estudiados.
Como ya se ha mencionado, la contaminación vehicular es el problema principal de
afectación de la calidad del aire. Esto se debe a dos razones, a) por un lado las fuentes
puntuales o industriales se conocen con mayor precisión y en general es posible aplicar
sistemas de control de sus emisiones; y b) por el otro lado las emisiones de las fuentes
móviles son altamente variables tanto espacial como temporalmente, lo que dificulta su
estimación y control. Además de la carencia de suficientes estaciones de monitoreo, la
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INFORME N°1
limitación actual más importante en la modelación de la calidad del aire es la alta
incertidumbre espacial y temporal de las emisiones vehiculares.
2
METODOLOGÍA
2.1 Enfoque general metodológico
El cálculo de las emisiones urbanas de contaminantes aéreos y gases de efecto invernadero se
realiza sobre la base de un buen inventario de fuentes, datos de meteorología y monitoreo de
contaminantes que se aplican luego sobre modelos de dispersión adecuados.
La preparación de estos inventarios puede realizarse desde dos puntos de vistas, uno general,
de arriba a abajo (top-down), y el otro más detallado, de abajo hacia arriba (bottom-up),
dependiendo de la disponibilidad de información y las resoluciones espacio-temporales
deseadas.
En este informe se presentará una estimación top-down, a fin de tener un primer cálculo de las
emisiones de contaminantes y gases de efecto invernadero.
Las aproximaciones top-down son generalmente suficientes para estimar las emisiones
promedio anuales. Las emisiones se estiman a partir de la información de venta de
combustible en el Gran Mendoza separados por tipo de combustible, lo que se distribuye de
acuerdo a la cantidad de vehículos totales y un promedio típico anual de uso.
Sin embargo, si se requiere información más detallada es necesario realizar aproximaciones
bottom-up, es decir determinar cantidad, frecuencia y tipo de vehículo en cada calle de la
ciudad. Esto es especialmente necesario para las emisiones vehiculares debido a su alta
variabilidad. Para caracterizar las emisiones vehiculares desde una aproximación bottom-up
es necesario reunir información de conteos de tráfico en las intersecciones de las calles
principales y determinar las velocidades promedio de los vehículos. Los vehículos en cada
calle están agrupados en diferentes categorías según el combustible que utilicen, su tamaño y
su tipo. Este balance se presentará en un segundo informe.
Las emisiones totales generadas por el sector transporte, se pueden determinar en forma
general como:
E A F
(1)
Donde E es la emisión total por unidad de tiempo (tn/año), A es la tasa de actividad para cada
tipo de vehículo en kilómetros anuales o combustible o energía anual consumida y F es un
factor de emisión que vincula la actividad con la tasa de emisión por actividad, por ejemplo
en g/km o g/l, g/J. La Ecuación (1) en forma general, y para un periodo dado, puede
reescribirse para tres factores principales:
E N F L
(2)
Donde E (g/tiempo) es la emisión total para el tiempo considerado, N es el número de
vehículos circulantes en ese periodo, F es el factor de emisión promedio para un contaminante
determinado en g/km por vehículo y L es la distancia media recorrida en km por vehículo.
Debe notarse que F, a su vez es una función de:
tipo y antigüedad del vehículo
tipo de combustible utilizado
régimen de marcha
Del análisis de estos tres factores surgen diversas medidas tendientes a disminuir las
emisiones de contaminantes provenientes de las fuentes móviles.
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INFORME N°1
1. Número de vehículos N: El diagnóstico ambiental de Mendoza muestra claramente el
aumento de partículas (Figura 1) y nitrógenos (Figura 2) está asociada al incremento del
parque automotor (Figura 3). La reducción de N no sólo debe interpretarse como una
disminución de los vehículos, sino en una disminución de los kilómetros recorridos por
vehículos particulares. Esto implica varias medidas posibles:
Incentivar y mejorar el transporte público
Aumentar la tasa de ocupación del vehículo particular
Coordinar con otras actividades o simplificar los horarios de trabajos para optimizar el
uso de los espacios de circulación, la demanda del transporte y el uso del vehículo
particular.
600
PST
Material particulado total (ug/m3)
500
400
300
200
100
0
Ene-87
Ene-89
Ene-91
Ene-93
Ene-95
Ene-97
Ene-99
Ene-01
Ene-03
Ene-05
Mes y año
Figura 1: Valores medios mensuales de material particulado total ( g/m3) en el
microcentro de Mendoza
Fuente: Dirección de Control y Saneamiento Ambiental (DCSA), Prov. de Mendoza
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INFORME N°1
80
NOx
70
Óxidos de nitrógeno (ppb)
60
50
40
30
20
10
0
Ene-87
Ene-89
Ene-91
Ene-93
Ene-95
Ene-97
Ene-99
Ene-01
Ene-03
Ene-05
Mes y año
Figura 2: Valores medios mensuales de material particulado total ( g/m3) en el
microcentro de Mendoza
Fuente: Dirección de Control y Saneamiento Ambiental (DCSA), Prov. de Mendoza
15,000
500
Particular y carga
10,000
300
200
5,000
Transporte de pasajeros
400
100
-
1,996
1,997
1,998
Carga
1,999
2,000
Particular
2,001
2,002
2,003
2,004
2,005
Transporte de Pasajeros
Figura 3: Alta de vehículos según su tipo en Mendoza.
Fuente: Dirección de Estadísticas e Investigaciones Económicas (DEIE) sobre la base de datos Dirección
General de Rentas
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INFORME N°1
800,000
767,422
750,000
754,545
734,331
720,640
711,651
700,000
696,015
Cantidad de vehículos
673,893
650,000
651,739
621,150
600,000
591,306
567,562
550,000
500,000
450,000
400,000
Hasta 1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005 1°
semestre
Año
Figura 4: Cantidad de vehículos circulantes en Mendoza
Fuente DEIE, Mendoza
Particular
76%
Carga
21%
Transporte de
Pasajeros
3%
Figura 5: Composición del transporte de Mendoza al año 2005
Fuente: DEIE, Mendoza
2. Tasa de emisión F: Este factor está directamente relacionado a la tecnología disponible,
al combustible utilizado, pero también a la antigüedad, uso y régimen de marcha.
Evidentemente la fijación de límites admisibles en las normas busca la reducción de este
índice. También se logra este objetivo a través de un control sobre el estado de
mantenimiento de los vehículos. Existen varios ejemplos y normas respecto de las
revisiones obligatorias o inspecciones periódicas de vehículos.
En lo que respecta a fuentes móviles hay que distinguir entre vehículos nuevos y
vehículos usados. Cualquier nueva configuración de vehículos2 debe contar con una
certificado de aprobación de las emisiones sonoras y gaseosas que señale que no se
superan los límites de emisión de contaminantes de acuerdo a la Ley Nacional de Tránsito
24.449, su decreto reglamentario 779/95 y normas complementarias.
2
Configuración de vehículo: combinación única de una configuración de carrocería, configuración de motor,
inercia del vehículo y las relaciones de transmisión desde el volante del motor hasta la rueda incluida.
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Las mencionadas normas se aplican también en el control de las emisiones contaminantes
(incluida en la Revisión Técnica Obligatoria) de vehículos que realizan transporte
interprovincial e internacional de pasajeros y carga.
En Mendoza, la Ley Provincial de Tránsito 6.082, el decreto 867/94 y sus normas
complementarias, establecen la revisión técnica periódica de todos los vehículos
automotores y fijan los límites de emisión de contaminantes que los mismos deben
respetar. Para la aplicación de estos controles distingue una autoridad de aplicación
distinta para transporte de carga y pasajeros (Dirección de Transporte) y vehículos
particulares (Dirección de Tránsito de la Policía y Municipios). Establece además, al igual
que la legislación nacional, la posibilidad de realizar revisiones rápidas aleatorias a la vera
del camino por cualquier autoridad dentro de su jurisdicción.
Actualmente, la Dirección de Vías y Medios de Transporte lleva a cabo controles de todos
los vehículos destinados al transporte público de pasajeros. En cambio, la inspección de
los vehículos particulares no está siendo exigida por las autoridades correspondientes.
La tasa efectiva de emisión también se reduce evitando las congestiones y manteniendo
una marcha regular. Por ejemplo a través de la sincronización inteligente de la red
semafórica. Otro recurso que se ha utilizado para la disminución de la emisión de
contaminantes es la incorporación de un catalizador de oxidación y luego uno de tres vías
en vehículos que utilizan nafta (sin plomo), y el uso de otros combustibles como el GNC,
alcohol, propano (LPG), entre otros.
3. Longitud recorrida L: Este factor está afectado por la morfología y características de la
ciudad que determinan el desarrollo de sus actividades y por factores tales como la
duplicación de viajes por horarios divididos. La reducción de la longitud media del
recorrido diario podría realizarse de varias formas:
Fortaleciendo la tendencia a la descentralización de actividades administrativas públicas
(modificando la logística de la organización espacial y funcional de los trámites
municipales o provinciales),
Favoreciendo la tendencia de creación de sucursales bancarias descentralizadas,
Favoreciendo la localización de centros comerciales en áreas urbanas perimetrales con
alta densidad de población,
Mejorando o compensando el nivel de calidad de la educación en escuelas periféricas a
la ciudad.
Esta tendencia a la descentralización producirá un fortalecimiento de las comunidades locales,
provocando un aumento de la oferta cultural y comercial evitando la concurrencia innecesaria
a un único centro de actividades, alejado del lugar de residencia de los usuarios. La creciente
informatización y la instalación de megacentros comerciales en los distritos periféricos a la
zona central de la ciudad han acelerado esta alternativa independientemente de las
necesidades ambientales. Sería conveniente que a este proceso le acompañe una adecuada
planificación urbana.
2.2 Detalle del cálculo
En la estimación de las emisiones totales se ha utilizado el modelo COPERT III que adopta la
metodología CORINAIR (2003), que se utiliza en muchos países europeos para realizar sus
inventarios de emisión. Las emisiones se determinan combinando parámetros de actividad
(km recorridos anuales, velocidades promedio de recorrido, distancia promedio de viaje, etc)
con factores de emisión para cada categoría de vehículos y tipo de contaminante. La
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INFORME N°1
resolución temporal de la estimación es anual y corresponde al año 2005 que es la
información actualmente disponible recabada en la encuesta origen-destino (O-D) realizada
ese año por el Gobierno de Mendoza para el diseño de políticas públicas de transporte de
pasajeros. El área geográfica considerada para la estimación es el Gran Mendoza, un área
predominantemente urbana. Posteriormente se actualizará el cálculo con los datos que se
obtengan de la encuesta de movilidad realizada en el marco de este estudio.
2.3 Categorización parque automotor
El modelo COPERT III prevé la división del parque automotor en 91 clases dependiendo del
tipo de combustible, categoría del vehículo (carga, pasajeros, transporte público, motos) y de
las tecnologías asociadas a limitaciones legales de emisiones. La falta de información precisa
y el atraso tecnológico respecto de los vehículos europeos hace que para la Argentina no se
pueda considerar un rango tan amplio de clases. En este trabajo se ha asociado el parque
automotor a solo 29 clases de las consideradas en COPERT y se han incorporado 4 más para
los vehículos a GNC (Tabla 1). En la clasificación se ha tenido en cuenta:
la categoría del vehículo, peso y cilindrada. Esta información ha sido obtenida de
distintas organizaciones (DNRPA, ADEFA, ACARA) y de relevamientos realizados en
distintos estacionamientos de la ciudad.
el tipo de combustible utilizado. Se han considerado los datos de la encuesta O-D para la
determinación del combustible utilizado.
el año de patentamiento para ser asociado a las restricciones legales de emisión vigentes
en nuestro país para ese año. La Ley Nacional N° 24.449, (Decreto 779/95 y
Resoluciones posteriores, 731/2005 y 35/2009) establecen los límites de emisión que los
vehículos nuevos deben respetar. Estos límites están asociados al uso de determinadas
tecnologías para poder ser alcanzados (ej. uso de convertidores catalíticos en los sistemas
de escape de gases de combustión a partir de 1.998).
2.4 Tipos de emisión
La metodología del modelo COPERT permite determinar emisiones de tres tipos:
escape en caliente: se producen durante la operación térmica estable del motor (EHot),
escape en frío: emisiones adicionales de escape producidas durante la fase de
calentamiento del motor (ECold)
evaporativas: producidas por la evaporación de nafta (Eevap).
De modo que la emisión total de un vehículo se estima como:
ETot
E Hot
ECold
E Evap
(4)
Donde Etot es la emisión total para cada contaminante considerado. En el caso de vehículos a
GNC solo se han considerado emisiones de escape en caliente ya que COPERT III no tiene en
cuenta este tipo de combustible.
2.5 Emisiones de escape en caliente
Aunque estas emisiones dependen de una enorme serie de factores, COPERT asume que los
factores de emisión son sólo dependientes de la velocidad media. La fórmula utilizada para
calcular las emisiones anuales es:
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E Hot ;i, j ,k
INFORME N°1
N j M j ,k e Hot ;i, j ,k
(5)
Donde:
EHot: emisión del contaminante i en [g] producida por los vehículos clase j manejados en
calles tipo k.
Nj: número de vehículos [veh] de clase j
Mj,k: kilometraje por vehículo [km/veh] manejado en calles tipo k por vehículos de clase j
eHot;i,j,k: factor de emisión promedio [g/km] para el contaminante i, relevante para vehículos de
clase j, manejado en calles tipo k.
Tabla 1: Clasificación del parque vehicular
Modelo-Tec. Asociada1
Otro
Pre 1998-Conv
3 categorías
Nafta
1999-2003-Euro1
por modelo según cilindrada
Post 2004-Euro2
Pasajero
Pre 1996GNC
liviano
Post 1996Pre 1998-Conv
2 categorías por modelo según
Gasoil
1999-2003-Euro1
cilindrada
Post 2004-Euro2
Pre 1998-Conv
Nafta
1999-2003-Euro1
Post 2004-Euro2
Pre 1996Carga Liviano
GNC
Post 1996Pre 1998-Conv
Gasoil
1999-2003-Euro1
Post 2004-Euro2
Pre 1995-Conv
Carga Pesados Gasoil
1996-1999-Euro1
2 categorías por modelo según peso
Post 2000-Euro2
Pre 1998-Conv
Buses
Gasoil
Post 1998-Euro2
1
Modelo-Tecnología asociada: se refiere a las tecnologías asociadas al límite de emisión para
los modelos de esos años. 2 Conv.: convencional, es decir, sin ninguna tecnología de
reducción de emisiones.
Categoría
Comb
Aquí vale aclarar que además de la clasificación de los vehículos se hace una distinción entre
tres tipos de calles (subíndice k), urbanas (U), rurales (R) y autopista (H) que se distinguen
por sus velocidades medias. En Gran Mendoza solo una pequeña fracción de los kilómetros
recorridos se hace en calles rurales ya que como dijimos es una zona predominantemente
urbana. Para los vehículos propulsados a GNC se sigue el mismo cálculo solo que el factor de
emisión no es dependiente de la velocidad media, es un valor medio de emisión.
2.6 Cantidad de vehículos
La Tabla 2 presenta el número total de vehículos por categoría. El número de vehículos de
cada clase Nj se obtuvo distribuyendo ese total en cada una de las 33 clases descriptas en la
Tabla 1 .
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INFORME N°1
Tabla 2: Número de vehículos y combustible utilizado
Categoría
Cantidad de
vehículos
Pasajero liviano
Carga liviano
Carga pesado
Buses
242.544
66.152
24.038
980
Porcentaje según
combustible utilizado
N
GNC
GO
35
38
27
10
25
65
100
100
Fuente: Dirección Nacional del Registro de la Propiedad del Automotor (DNRPA), 2005. DEIE, Estudio de
patrones de movilidad, 2005.N: Nafta, GN: Gas Natural Comprimido. GO: Gasoil.
2.7 Kilometraje
El kilometraje total anual de los vehículos livianos de pasajeros se obtuvo suponiendo una
distancia promedio entre origen y destino de los distintos departamentos del Gran Mendoza y
se multiplicó por el número de viajes para el mismo O-D. La suma de esos cálculos repartida
proporcionalmente al número de vehículos de cada categoría y tipo de calle dio como
resultado un valor estimado de Mj,k.
El kilometraje anual de los buses se estimó a partir de multiplicar la longitud de la red estática
por la frecuencia anual de viajes y dividirla por el número de buses. Para el transporte de
cargas, tanto liviana como pesadas, se asumió un valor de acuerdo a experiencias de otros
inventarios de fuentes móviles. En el kilometraje anual se incluye un porcentaje adicional
debido a la gran circulación de camiones dentro del Gran Mendoza que no están registrados
en la provincia. El kilometraje anual total de estos vehículos se obtiene al multiplicar el
número de camiones registrados por el kilometraje medio anual. En la Tabla 3 se presenta un
resumen con los kilometrajes de cada categoría y la proporción recorrida en cada tipo de calle
k.
Tabla 3 :Kilómetros recorridos y velocidad media por tipo de calle.
Categoría
Km por veh
Pasajero liviano
8.500
Carga liviano
15.000
Carga pesado
Buses
35.000
74.000
Tipo de calle
U
R
H
U
R
H
U
R
H
U
R
H
Porc.
[%]
70
10
20
65
15
20
40
20
40
70
10
20
Vel. Media
[km/h]
29
60
85
25
55
80
20
50
70
15
50
70
2.8 Velocidad Media
La velocidad media de los vehículos de cada categoría fue calculada a partir de las
velocidades medidas con un automóvil equipado con un navegador satelital durante recorridos
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12
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INFORME N°1
en cada tipo de calle k. La Tabla 3 presenta los valores de velocidad media utilizados en el
cálculo de los factores de emisión.
2.9 Emisiones de escape en frío
Estas emisiones se calculan como un extra de las emisiones que se producirían con el motor y
el convertidor catalítico calientes. Las emisiones en frío anuales son calculadas con la
siguiente fórmula:
ECold;i, j
E Hot ;i, j
βi,j (eCold /e Hot i,j 1 )
(6)
Donde:
ECold; i, j: emisión en frío del contaminante i causada por los vehículos de clase j
EHot; i,j: emisión en caliente del contaminante i causada por los vehículos de clase j
i,j: fracción del kilometraje recorrida con el motor frío y convertidor catalítico con
temperatura menor a la de encendido
eCold/eHoti,j: razón de emisiones frías sobre calientes para el contaminante i y la clase j
El parámetro i,j depende de la temperatura ambiente ta y de la longitud media de viaje ITrip.
Las temperaturas medias mensuales para el año 2005 fueron calculadas e introducidas como
dato en el modelo para el cálculo de
La longitud media de viaje se estimó a partir de los datos de la encuesta O-D y dio como
resultado aproximadamente 12 km por viaje.
2.10 Emisiones evaporativas
Las emisiones de evaporación son estimadas sólo para vehículos que utilizan nafta. Los tipos
de emisión considerados son tres:
Diurnas: asociadas con las variaciones diarias de la temperatura ambiente
Hot-soak: causadas cuando el motor caliente es apagado
Running losses: son el resultado del vapor generado durante la operación del vehículo.
Las presiones de vapor Reid (RVP) de las naftas y las temperaturas ambiente máximas y
mínimas para los distintos meses del año fueron introducidas en el modelo para calcular estas
emisiones. Las emisiones evaporativas son exclusivamente de compuestos orgánicos
volátiles.
2.11 Combustibles
Las características de los combustibles influyen en gran medida las emisiones que se
producirán en su combustión. Algunos parámetros, tanto para nafta como para gasoil fueron
tomados de la legislación (Resolución 1283/2006 de la Secretaría de Energía) y se
incorporaron al modelo. Entre los más relevantes están los contenidos de azufre, benceno y
aromáticos totales.
2.12 Balance de combustible
El modelo COPERT utiliza el consumo de combustible real atribuible a la zona geográfica en
estudio de manera de poder realizar un balance con el consumo de combustible estimado. Los
parámetros más “suaves” de entrada al modelo han sido modificados en el proceso de
estimación hasta obtener un balance satisfactorio. Por suaves se entiende aquellos parámetros
asociados con la mayor incertidumbre. El consumo de combustible corresponde al total
consumido en la Provincia por lo que solo una parte corresponde al Gran Mendoza.
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3
INFORME N°1
RESULTADOS
3.1 Balance de combustible
El primer resultado que se presenta es el del balance de combustible ya que es éste el que le
da una primera validez a la estimación de las emisiones. En la Tabla 4 se muestran los
consumos de combustibles estadísticos y estimados y la diferencia porcentual entre ambos.
Tabla 4: Balance de combustibles
Comb.
Nafta
GNC
Gasoil
Calculado
69.980 ton
167.233 mil m3
340.690 ton
Estadístico
88.165 ton
215.312 mil ton
508.477 ton
Dif.
-20
-22
-33
Fuente: ADEFA (Asociación de fábricas de automotores de Argentina), Anuario 2005, 2005.
3.2 Emisiones contaminantes criterio
Las emisiones que primero se presentan son aquellas que tienen mayor influencia en la
calidad del aire de la ciudad y que corresponden a las de los denominados contaminantes
criterio. Estos contaminantes son:
CO: monóxido de carbono
NOx: óxidos de nitrógeno (NO2 y NO)
PM10: material particulado con diámetro aerodinámico menor a 10 µm.
SO2: dióxido de azufre
NMVOC: compuestos orgánicos no metánicos
La Tabla 5 presenta los tres tipos de emisiones considerados para cada contaminante criterio y
la suma de las mismas.
Tabla 5: Emisiones totales de contaminantes criterio
CO
Evap
ton
0
Ecold
ton
9.550
EHot
ton
34.651
ETot
ton
44.201
NOx
0
68
12.520
12.588
PM10
0
30
992
1.022
SO2
0
30
1.566
1.596
NMVOC
557
1.197
8.299
10.053
Contaminante
La contribución de cada categoría a las emisiones totales se muestra en la Figura 6.
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INFORME N°1
Pasajero liviano
Carga liviano
Carga Pesado
Buses
100%
80%
60%
40%
20%
VO
C
NM
SO
2
PM
No
x
CO
0%
Figura 6: Contribución de cada categoría a la emisión total
Un resultado interesante es el de conocer en que proporción influye el tipo de calle en las
emisiones. La Figura 7 muestra que la mayor parte de las emisiones pertenecen a calles de
tipo urbano.
Urbano
Rural
Autopista
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
VO
C
NM
SO
2
10
PM
No
x
CO
0%
Figura 7: Distribución porcentual de las emisiones por tipo de calle
El modelo COPERT permite además realizar una especiación de las emisiones de compuestos
orgánicos volátiles. En la Tabla 6 se presentan las emisiones de los compuestos considerados
más importantes por sus potenciales efectos a la salud y su participación en la formación de
ozono troposférico.
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INFORME N°1
Tabla 6: Especiación de NMVOC
Contaminante
1,3-butadieno
formaldehído
tolueno
etilbenceno
xilenos
benceno
EHot
ton
116
248
588
217
320
317
Ecold
ton
16
28
147
52
76
78
Evap
ton
0
0
6
0
3
6
ETot
ton
133
276
741
269
800
401
3.3 Emisiones de GEI
Entre los contaminantes considerados en esta estimación de emisiones también se hallan los
gases de efecto invernadero (GEI). Los mencionados gases son:
CO2: dióxido de carbono
CH4: metano
N2O: óxido nitroso
Esta estimación es incompleta ya que no se ha considerado la contribución de vehículos a
GNC por no contar con factores de emisión específicos para estos contaminantes. La Tabla 7
presenta las emisiones de GEI divididas por categorías. Se puede observar como los vehículos
de carga contribuyen de manera preponderante al total de las emisiones.
Tabla 7: Emisiones de GEI por categoría.
Categoría
Pasajero liviano
Carga liviano
Carga Pesado
Buses
Total
CO2
ton
409.311
343.457
994.109
129.175
1.876.052
CH4
ton
89
17
63
8
177
N2O
ton
25
12
25
2
64
Cabe aclarar que aquí las emisiones están dadas en toneladas y no tienen en cuenta el
potencial de efecto invernadero de cada gas (21 para metano y 230 para óxido nitroso)
3.4 Comparación de emisiones
Las emisiones totales de los distintos contaminantes no dicen mucho por si mismas. La
comparación con las emisiones de otras ciudades proporciona una buena medida de la
situación en la que se encuentra la ciudad. La Tabla 8 siguiente presentan las emisiones per
capita de Mendoza, Santiago de Chile y Bogotá para contaminantes criterio.
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INFORME N°1
Tabla 8: Emisiones per cápita (kg hab-1 año-1)
CO
Bogotá
(Zárate et al,
2007)
124
Santiago
(Escobar et al,
2007)
28
NOx
7
6
13
PM10
0,30
0,28
1,08
SO2
0,33
0,28
1,14
NMVOC
11
3
11
Contaminante
Mendoza
47
En la Figura 8 se presentan los valores de emisión de CO2 por habitantes en ton/cápita para el
año 2005 atribuibles al transporte para algunas ciudades del mundo.
New York
ton/hab
Ciudad de Mexico
Buenos Aires
Mendoza
Santiago
Bogotá
0.00
2.00
4.00
6.00
Figura 8: Emisiones de CO2 per capita (ton/hab) atribuibles al sector transporte.
Fuentes: Elaboración propia a partir de datos de: Bogotá (Zárate et al, 2007), Santiago (Escobar et al., 2007),
New York (New York Mayor Office, 2007), Ciudad de México (SEMARNAT, 2002)
4
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN
El primer punto que debe ser analizado es el balance de combustible. La aparentemente gran
diferencia entre el valor estadístico y estimado del balance de combustible se debe, en gran
parte, a que el valor de consumo de combustible estadístico publicado corresponde al de total
de la Provincia y no específicamente al Gran Mendoza. Se considera estimativamente que
solo un 70-80% de ese valor pertenece a la zona que concentra aproximadamente el 70% del
parque automotor, la población y el producto bruto geográfico. Teniendo en cuenta esto las
diferencias en el balance se tornan aceptables. Una vez justificado el balance se pueden
analizar las emisiones de los distintos contaminantes. En las emisiones totales de la Tabla 5 se
puede observar que la contribución de las emisiones en frío es sólo de relevancia,
aproximadamente el 25%, para CO y NMVOC. La causa de esto es que cuando el motor
trabaja en frío la combustión es incompleta y se generan estos contaminantes. Por otro lado,
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17
TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE EN MENDOZA
INFORME N°1
en vehículos con convertidor catalítico hasta que no se alcanza la temperatura de encendido
estos dos gases no son oxidados eficazmente. Las emisiones evaporativas son exclusivamente
de compuestos orgánicos volátiles y se consideran para vehículos que utilizan nafta
únicamente. La posibilidad de contar con una especiación de los compuestos orgánicos
volátiles (NMVOC) permitiría estudiar la influencia de algunos peligrosos contaminantes
como benceno y formaldehído, que son cancerígenos, en la calidad del aire de la ciudad.
En la Figura 6 se aprecia que el transporte de carga es el principal responsable de las
emisiones de PM10, SO2 y NOx aún cuando la cantidad de vehículos en esa categoría solo
representa un 7 % del total. El motivo de esto tiene que ver con los factores de emisión entre 5
y 10 veces mayores para los vehículos pesados que para el resto.
Con respecto a la partición entre emisiones urbanas y rurales, en un área predominantemente
urbana como el Gran Mendoza era de esperarse una contribución casi exclusiva de las calles
de tipo urbana a las emisiones como se muestra en la Figura 7.
Desde un análisis comparativo con las ciudades de Santiago y Bogotá, las emisiones per
capita de Mendoza son mayores para todos los contaminantes. Esto puede deberse a una
mayor cantidad de vehículos por habitante en Mendoza y a la predominancia del transporte
particular por sobre el público.
Buenos
Aires
Mendoza
T. Individual
T. Colectivo.
Bogotá
A pié
Santiago
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Reparto por modo (%)
Figura 9: Reparto Modal para algunas ciudades
Fuente: DEIE, Estudio de Patrones de Movilidad, 2005 (Mendoza).
En Santiago y Bogotá se han implementado modernos sistemas de transporte público como el
Transantiago y el Transmilenio respectivamente. Además, las administraciones locales tienen
a la contaminación del aire como tema central en sus agendas. Sin embargo las emisiones de
gases de efecto invernadero (GEI) por habitante de Mendoza se hallan dentro de los valores
encontrados para otras ciudades Americanas de características muy disímiles. Las emisiones
de GEI están asociadas fuertemente al consumo de energía, siendo las emisiones del
transporte sólo una proporción de los GEI que varía entre 20 y 30% dependiendo de la ciudad.
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18
TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE EN MENDOZA
5
INFORME N°1
CONCLUSIONES
En este primer informe se presenta una estimación de las emisiones de contaminantes
atmosféricos generados por fuentes móviles para el año 2005 en el área de Gran Mendoza. La
metodología utilizada en la estimación es una metodología reconocida y utilizada en un gran
número de ciudades de Latinoamérica. Sin embargo, los resultados deben ser considerados a
la luz de los supuestos hechos para utilizar el modelo en cada ciudad. El más fuerte de estos
supuestos es considerar que el parque automotor local es similar al utilizado para derivar los
factores de emisión del modelo.
Una dificultad encontrada en la estimación es la falta de factores de emisión para vehículos
propulsados a GNC. En la Argentina los vehículos alimentados con este combustible
representan una importante proporción de la flota móvil por lo que sus emisiones merecerían
mejores estimaciones.
Las emisiones de contaminantes criterio per capita del Gran Mendoza se hallan por encima de
otras ciudades Latinoamericanas como Bogotá y Santiago de Chile. Ya que no poseemos los
valores de los factores de emisión usados en las otras ciudades, es posible que estas
diferencias se deban al uso de factores de emisiones menores. Otro elemento importante es la
mayor tasa de motorización y menor uso del transporte público en la ciudad de Mendoza. En
cuanto a las emisiones de GEI, Mendoza posee similares indicadores que otras ciudades de
América. Independientemente de los valores puntuales obtenidos, el valor del uso de este tipo
de modelos es que permiten la evaluación de escenarios hipotéticos futuros y de distintas
medidas tendientes a reducir estas emisiones. Debe notarse también que otros factores como
las pendientes de las calles, la altitud, el estado de mantenimiento de la flota y la carga de los
vehículos pesados deben ser tenidos en cuenta en sucesivas estimaciones ya que pueden tener
una incidencia adicional en las emisiones del transporte. Es por ello que estas estimaciones se
realizan de manera iterativa buscando mejorar, en forma constante la información que
presenta mayor incertidumbre.
En el próximo informe se presentará un análisis de la calidad del aire en Mendoza y se
detallará la metodología bottom-up de cálculo de emisiones. .
6
REFERENCIAS
1. (IPCC, 1996) Watson, R., M.C. Zinyowera, and R. Moss (eds.), (1996): Climate
Change 1995. Impacts, Adaptations and Mitigation of Climate Change: Scientific
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Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press,
Cambridge, 861 pp.
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de Chile, 5-7 setiembre 2007, 10 pps. publicado en CD.
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for National Resources and Sustainable Development. October 1999. Country report
to the United Nations framework convention on climate change (IPCC).
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summary and annual 1996 update. Reports, No. 5/97, 1997
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TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE EN MENDOZA
INFORME N°1
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Environment Agency
6. DEIE(2005): Estudio de patrones de movilidad de la población de la provincia de
Mendoza, DEIE, Argentina, Mendoza
7. Escobar, J.M., et al., Actualización del inventario de emisiones de contaminantes
atmosféricos en la región metropolitana 2005, DICTUC; Pontificia Universidad
Católica de Chile, 2007.
8. New York Major’s Office of Operations, Inventory of New York City Greenhouse
Gas Emissions, New York, (http://www.nyc.gov/html/planyc2030/html/home/home.shtml ),
2007.
9. Ntziachristos, L., Samaras, Z. (2000):COPERT III Computer programme to calculate
emissions from road transport Methodology and emission factors (Version 2.1),
Technical Report No 49, EEA, Copenhagen.
10. Puliafito, E. y otros, Contaminación del aire por fuentes fijas y móviles en el Gran
Mendoza, Informe final peritaje para Fiscalía Federal Nº1, 1999.
11. Puliafito, E., Allende, D. (2007): Calidad del aire en ciudades intermedias.
Proyecciones, Año 5, N.2, Octubre 2007, Publicación de posgrado e investigación de
la F.R. Buenos Aires, Universidad Tecnológica Nacional, pp. 33-52.
12. Puliafito, E., Allende, D. (2007): Emission patterns of urban air pollution. Rev. Fac.
Ing. Univ. Antioquia, Colombia, N. 42. pp. 38-56. Diciembre, 2007.
13. Puliafito, E., Gantuz, M., Puliafito, C.:“A GIS model for urban air quality análisis”,
XIV Congreso sobre métodos numéricos y sus aplicaciones, ENIEF 20004 Bariloche,
Argentina 8-11 Noviembre 2004 Asociación Argentina de Mecánica Computacional.
en Mecánica Computacional Vol. XXIII- G. Buscaglia, E. Dari, O. Zamonsky (Eds.),
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14. Puliafito, E.: "Linking Carbon cycle with urban air quality". I Urban Regional Carbon
Management Conference; Global Carbon Project, Universidad Metropolitana de
México, México, 4-8 de setiembre, 2006. Trabajo aceptado para presentación oral y
publicación de abstract luego de revisión del comité organizador.
15. Puliafito, E.: “Emissions and air concentrations of pollutant for urban area sources”,
VIII Congreso Argentino de Mecánica Computacional, MECOM 2005 Buenos Aires,
Argentina 16-18 Noviembre 2005. Asociación Argentina de Mecánica Computacional.
en Mecánica Computacional Vol. XXIV- Axel E. Larreteguy (Eds.), pp 1389-14088,
Nov 2005, ISSN 1666-6070.
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Encuentro de Investigadores y Docentes de Ingeniería EnIDI, 2005, Mendoza,
Argentina 3 - 5 Octubre 2005 Universidad Tecnológica nacional, Universidad
Nacional de Cuyo, S. Rivera, J. Nuñez (Eds.), pp 25-32, Oct 2005. (También
miembro del comité organizador)
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Calidad del Aire en el Polo Petroquímico de Bahía Blanca, V Congreso
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TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE EN MENDOZA
INFORME N°1
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20. Puliafito, E.; Rey Saravia, F.; Pereyra, M.; Pagani, M.: Modelación Y Monitoreo de la
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