Ejemplo 1.1
Para la ciudad de Valdivia en el 2011 se ha medido una concentración promedio anual de 45 (μg/m3) de MP2.5, y se ha estimado que 60% de esta concentración ambiental se debe a MP2.5 directamente emitido por calefacción con leña, siendo el resto originado por vehículos o por aportes de fuera de la ciudad (background). Se asume que el 2011, el 75% de la leña se quema en calefactores convencionales y 25% en calefactores modernos.
Calcule cuáles hubieran sido las emisiones anuales de MP2.5 en Valdivia (relativas al valor del 2011) si se hubiesen tomado las siguientes medidas (sin considerar medidas para los vehículos o para las fuentes ubicadas fuera de la ciudad):
a)Sustituir todos los calefactores de leña convencionales por equipos modernos con leña seca.
b)Sustituir todos los calefactores de leña convencionales por equipos a gas licuado.
Para leña (calefactores convencionales y modernos) y gas licuado se conocen los siguientes factores de emisión.
| Combustible | Factor de emisión de MP2.5 | Poder calorífico del combustible |
| Leña, convencional | 15 g /kg | 4.000 kcal/kg |
| Leña seca, moderno | 4 g/kg | 6.000 kcal/kg |
| Gas licuado | 0,15 g /kg | 11.500 kcal/kg |
Respuesta: se trabaja en una base de energía consumida, ya que se trata de equipos de calefacción. Sea X (kg/año) la cantidad de leña consumida el 2011. Luego la energía total utilizada en calefacción ese año fue:
Usando los factores de emisión de la tabla, la emisión de MP2.5 por consumo residencial de leña es:
a)Sea Y el consumo de leña en los nuevos equipos; igualando los requerimientos de energía se obtiene que 3.000·X = 6.000·Y o sea Y = X/2. Entonces la emisión de MP2.5 residencial es:
Luego las emisiones residenciales se reducen en 75%.
b)Sea Z(kg/año) el consumo de gas licuado de calefacción en Valdivia; igualando nuevamente los requerimientos de energía: 3.000 X = 11.500 Z o sea Z = 0,26X. Ahora la emisión de MP2.5 residencial es:
En este caso las emisiones se reducen en 91,5% con respecto al escenario base.
1.3.3 Emisiones del transporte
El sector transporte es normalmente un sector dominante en las emisiones de una zona urbana. Una primera característica de la flota de vehículos en una ciudad es su gran variabilidad, lo que requiere de una clasificación previa para poder manejar la información relativa a factores de emisión, por lo que se suele establecer categorías tales como:
a)tipo de vehículos (motocicleta, automóvil, camión) y subclases por tamaño del motor o peso del vehículo.
b)combustible usado (diésel, gasolina, mezclas con biocombustibles, gas natural).
c)tecnología de abatimiento de emisiones existente (o no) en el vehículo.
Además de esta variabilidad tecnológica, hay otros factores que influyen en las emisiones de cada vehículo:
| i) | condiciones del tráfico: velocidad media, pendiente del camino, frecuencia de aceleración y frenadas. |
| ii) | condiciones del vehículo: edad, frecuencia de mantenimiento, eficiencia del motor, |
| iii) | comportamiento del conductor, |
| iv) | temperatura y condiciones meteorológicas, |
Debido a la gran cantidad de factores y a la dificultad de predecir algunos de ellos, normalmente las emisiones se estiman midiendo las emisiones de los vehículos en condiciones de conducción controlada (ensayos de dinamómetro), ejecutando “ciclos de conducción” que representan condiciones promedio de manejo en ruta, de manera de construir factores de emisión para las categorías a)-c) descritas anteriormente en diferentes modos de conducción que incorporan en promedio los factores i) a iv) antes resumidos. La Figura 1.16 muestra la evolución en el tiempo de factores de emisión de material particulado (g/km), medidos en vehículos pesados diésel en EE.UU. usando ensayos en dinamómetro. Para un ejemplo más reciente de la variabilidad de este tipo de factores de emisión, así como detalles de desarrollo de factores de emisión, consultar Franco y otros (2013).
Las compilaciones de factores de emisión más utilizadas en los países desarrollados corresponden a los sistemas Mobile en EE.UU.5 y Copert en Europa (Kouridis y otros, 2000; Ntziachristos & Samaras, 2000); el primero comienza los cálculos usando la cantidad de kilómetros recorridos por cada vehículo en un año y el segundo parte por la cantidad de combustible utilizado.
FIGURA 1.16
Evolución de los factores de emisión de MP en vehículos pesados en EE.UU., expresados en [g/km]. Fuente: Yanowitz y otros, 2000
Ahora bien, para estimar las emisiones del transporte en una ciudad dada, idealmente necesitaríamos datos de las distancias recorridas por todas las categorías de vehículos en toda la red vial de la ciudad. Esta información tan detallada raramente está disponible. Para simplificar el problema, se considera que las emisiones del transporte se puede ordenar en las siguientes tres categorías:
1)Emisiones de la red vial donde hay mediciones y/o modelaciones del tráfico. En muchas ciudades las autoridades mantienen modelos de transporte para fines de planificación; estos modelos son calibrados con observaciones de flujos y por ello representan el comportamiento del tráfico en los caminos principales dentro de la ciudad. Constituyen un buen punto de partida para estimar las emisiones totales.
2)Emisiones de caminos secundarios, donde no hay un modelo de tráfico representando los flujos. Esta información se debe repartir por la zona urbana, ya sea en base a conteos de flujo específicos u otros criterios de ingeniería. Debido a esto normalmente se les trata como fuentes de área y no de línea como el caso anterior.
3)Emisiones asociadas con el origen y destino de los viajes. Las fuentes móviles de las dos categorías anteriores suponen condiciones normales de conducción. Hay dos casos en los cuales esos supuestos no se cumplen: a) emisiones de las partidas con el motor frío, al comienzo de un viaje; b) la emisión cuando se finaliza un viaje (o se hace una detención intermedia) y el motor se mantiene caliente por un cierto lapso después de su detención.
En el caso