Estimación de Emisiones de Fuentes de la Calidad del Aire
6.2 Estimación de emisiones de fuentes móviles en ruta
6.2.3 Aplicación Simplificada de los factores de emisión
Factores simples de emisión, usualmente una cantidad de emisiones por unidad de tiempo o distancia para una fuente dada, multiplicado por el largo de tiempo o distancia de operación para alcanzar la totalidad de las emisiones, es el primer enfoque utilizado por gestores de la calidad del aire para estimar las emisiones provenientes de variados tipos de fuentes. Este enfoque es directo y puede entregar una aproximación de emisiones de primer orden. Sin embargo, el usuario de este enfoque debiera entender que existe la posibilidad de errores significativos en algunos casos. En el caso de fuentes móviles, los factores de emisión se definen típicamente en términos de gramos por kilómetro o gramos por milla de operación del vehículo. En este caso, las emisiones provenientes de un vehículo pueden ser estimadas multiplicando el factor de emisión en gramos por kilometro por los kilómetros o millas en las que el vehículo será operado. En el caso de una gran ciudad como Los Ángeles, el número de kilómetros puede ser 10,000,000 por hora para la flota total.
Hoy en día, los factores de emisión aún son considerados una forma viable de estimar emisiones provenientes de muchos tipos de fuentes. La EPA de los Estados Unidos mantiene un sitio web desde donde se pueden obtener factores de emisión genéricos. Estos factores de emisión se pueden encontrar en www.epa.gov/ttn/chief/ junto a otra información relevante. Sin embargo, la EPA de los Estados Unidos no sigue manteniendo estos factores de emisión simples para fuentes móviles, debido a que su uso tiende a producir resultados imprecisos. Los antiguos factores de emisión de la EPA de los Estados Unidos pueden encontrarse en http://www.epa.gov/otaq/ap42.htm#highway. Desafortunadamente, estos factores de emisión corresponden a un año modelo, lo que los hace inutilizables para la mayoría de las aplicaciones fuera de los Estados Unidos. La razón de esto es que la distribución de las tecnologías dado un año modelo para los Estados Unidos puede ser totalmente diferente a la distribución de tecnologías en otro país para el mismo año modelo. Por ello, es preferible evitar el uso de estos factores asociados a un año modelo dentro de lo posible a menos que sean utilizados para realizar cálculos en los Estados Unidos. El programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP) ha desarrollado un set de herramientas basadas en factores de emisión que es útil al realizar estimación de emisiones vehiculares en países en vías de desarrollo. Este set de herramientas de la UNEP puede ser encontrado en www.unep.org/tnt-unep/toolkit.
De manera de utilizar factores de emisión éstos deben, por supuesto, representar las tecnologías que disponibles en la flota vehicular de interés. Las tablas 6.2.3-1 a 6.2.3-2 presentan un conjunto de factores de emisión que reflejan de forma razonable las emisiones provenientes de tecnologías comunes operando en calles de países en vías de desarrollo. Los factores de emisión mostrados en estas tablas son promedios basados en mediciones realizadas por la ISSRC en once ciudades del mundo. Estos estudios de medición de emisiones vehiculares y estudios de patrones de conducción fueron llevados a cabo en Almaty, Kazajistán; Beijing, China; Los Ángeles, Estados Unidos; Ciudad de México, México; Santiago, Chile; y Sao Paulo, Brasil.
Los datos en la tabla 6.2.3-1 muestran los factores de emisión para CO, HC, NOx, and PM.
Los datos en la tabla 6.2.3-2 muestran los factores de emisión para CO2, N2O, and CH4.
Finalmente, la tabla 6.2.3-3 entrega los factores de emisión para: plomo, 1,3 butadienos, formaldehido, amoniaco y benceno.
Debe notarse que los factores en las tablas 6.2.3-1 a la 6.2.3-3 han sido calculados para vehículos que tienen un promedio de uso de 100,000 kilómetros y se han ajustado a tamaños de vehículos típicamente encontrados en las flotas de países en vías de desarrollo. Los ciclos de conducción utilizados para desarrollar los factores son consistentes con aquellos encontrados como un promedio global en los estudios del ISSRC en el mundo, y los combustibles asumidos corresponden a aquellos existentes en la mayoría de los países en desarrollo en el año 2007. También, las emisiones de partida y evaporativas provenientes de los vehículos han sido incluidas en el cálculo de factores de emisión en las tablas siguientes. De esta forma, estos factores de emisión no permiten al usuario considerar el impacto del envejecimiento en las emisiones ni cómo el tamaño del vehículo, los patrones de conducción o las partidas del vehículo pueden tener un impacto en las emisiones. Por otra parte, estos factores debieran permitir al usuario obtener una aproximación muy gruesa de las emisiones de una región hasta que el usuario esté preparado para utilizar uno de los modelos más sofisticados que se discutirán en las secciones siguientes.
Para hacer uso de los factores contenidos en estas tablas, el usuario debe tomar los valores de tasas de emisión y multiplicarlos por el número total de kilómetros recorridos por cada tipo de vehículo en la flota local para estimar las emisiones globales de la flota. La determinación del número total de kilómetros recorridos por cada tipo de vehículo en un área urbana o rural no es tarea simple y puede implicar un estudio significativo por sí mismo. Si el usuario no está al tanto de la composición de su flota en términos de la fracción de vehículos en cada clase de tecnología, entonces se puede utilizar la tabla 6.2.3-4 para estimar la fracción de vehículos en cada clase, seleccionando una ciudad que sea más parecida a la ciudad de estudio.
El usuario de la tabla 6.2.3-4 debiera entender que la distribución de tecnologías en Nairobi está influenciada fuertemente por el hecho de que al momento de realizar el estudio, se utilizaba combustible con plomo y se consideró que cualquier catalizador en vehículos estaba inoperante en Nairobi.
Como un ejemplo, si se pretende estimar las emisiones para una ciudad en Uganda e información específica sobre flotas no está disponible, entonces la distribución de flota vehicular para Nairobi puede ser utilizada con los factores de emisión en las tablas 6.2.3-1 a la 6.2.3-3. Sin embargo, en este caso especial, si en Uganda no se utilizan combustibles con plomo, los vehículos tendrán un catalizador en operación y la distribución de la flota deberá ser modificada. Este enfoque producirá un factor de emisiones globales para Uganda ya que la flota de vehículos tenderá a ser similar a la flota vehicular de Nairobi. El factor de emisiones globales puede entonces ser multiplicado por el recorrido estimado total en la región de interés. Si el recorrido total en la región se desconoce, se ha podido encontrar que vehículos en países en vías de desarrollo recorren en promedio 42 kilómetros por día y por vehículo, basado en estudios del ISSRC, pero esta tasa de recorrido promedio fluctúa considerablemente de país en país. Para ilustrar el proceso, se desarrollará un factor de emisión de NOx crudo para la ciudad de Mumbai, India sin asumir ninguna información previa acerca de Mumbai. En este caso, se utilizará la distribución de tecnologías vehiculares de Pune, India. La información requerida se presenta en la tabla 6.2.3-5.
Obviamente, el mismo factor de emisión resultaría para cualquier ciudad en India o en los países que lo rodean dado que la información de flota está actualmente disponible solamente para Pune. Para completar estos cálculos y tener las emisiones globales para Mumbai, alguna estimación del número de kilómetros recorridos en Mumbai debe realizarse y ser multiplicada por el factor de emisión derivado.
Las tablas de factores de emisión en esta sección no contienen emisiones asociadas a frenos o neumáticos. Frenos y neumáticos contribuyen con la emisión de particulado hacia el aire. Desafortunadamente, la investigación en estas fuentes de emisión es limitada. La EPA de los Estados Unidos llevó a cabo una evaluación de los datos existentes en asociación con el desarrollo del modelo MOVES. La EPA de los Estados Unidos concluyó que las emisiones de PM2.5 asociadas a frenos y neumáticos es aproximadamente 3 mg/kilometro y que las emisiones de PM10 son aproximadamente de 23 mg/kilometro (http://www.epa.gov/otaq/models/ngm/facabraketire.pdf). Es de esperar que investigaciones futuras provean mejores estimaciones de emisiones.
Resultados más precisos se pueden obtener utilizando el modelo IVE, que será discutido en una sección posterior, pero el factor de emisión derivado aquí puede servir como un punto de partida para estimación de emisiones en una región.
Hoy en día, los factores de emisión aún son considerados una forma viable de estimar emisiones provenientes de muchos tipos de fuentes. La EPA de los Estados Unidos mantiene un sitio web desde donde se pueden obtener factores de emisión genéricos. Estos factores de emisión se pueden encontrar en www.epa.gov/ttn/chief/ junto a otra información relevante. Sin embargo, la EPA de los Estados Unidos no sigue manteniendo estos factores de emisión simples para fuentes móviles, debido a que su uso tiende a producir resultados imprecisos. Los antiguos factores de emisión de la EPA de los Estados Unidos pueden encontrarse en http://www.epa.gov/otaq/ap42.htm#highway. Desafortunadamente, estos factores de emisión corresponden a un año modelo, lo que los hace inutilizables para la mayoría de las aplicaciones fuera de los Estados Unidos. La razón de esto es que la distribución de las tecnologías dado un año modelo para los Estados Unidos puede ser totalmente diferente a la distribución de tecnologías en otro país para el mismo año modelo. Por ello, es preferible evitar el uso de estos factores asociados a un año modelo dentro de lo posible a menos que sean utilizados para realizar cálculos en los Estados Unidos. El programa Ambiental de las Naciones Unidas (UNEP) ha desarrollado un set de herramientas basadas en factores de emisión que es útil al realizar estimación de emisiones vehiculares en países en vías de desarrollo. Este set de herramientas de la UNEP puede ser encontrado en www.unep.org/tnt-unep/toolkit.
De manera de utilizar factores de emisión éstos deben, por supuesto, representar las tecnologías que disponibles en la flota vehicular de interés. Las tablas 6.2.3-1 a 6.2.3-2 presentan un conjunto de factores de emisión que reflejan de forma razonable las emisiones provenientes de tecnologías comunes operando en calles de países en vías de desarrollo. Los factores de emisión mostrados en estas tablas son promedios basados en mediciones realizadas por la ISSRC en once ciudades del mundo. Estos estudios de medición de emisiones vehiculares y estudios de patrones de conducción fueron llevados a cabo en Almaty, Kazajistán; Beijing, China; Los Ángeles, Estados Unidos; Ciudad de México, México; Santiago, Chile; y Sao Paulo, Brasil.
Los datos en la tabla 6.2.3-1 muestran los factores de emisión para CO, HC, NOx, and PM.
6.2.3-1 Factores de emisión para fuentes móviles en ruta, en países en vías de desarrollo
Los datos en la tabla 6.2.3-2 muestran los factores de emisión para CO2, N2O, and CH4.
6.2.3-2 Factores de emisión para fuentes móviles en ruta, en países en vías de desarrollo
Finalmente, la tabla 6.2.3-3 entrega los factores de emisión para: plomo, 1,3 butadienos, formaldehido, amoniaco y benceno.
6.2.3-3 Factores de emisión para fuentes móviles en ruta, en países en vías de desarrollo
Debe notarse que los factores en las tablas 6.2.3-1 a la 6.2.3-3 han sido calculados para vehículos que tienen un promedio de uso de 100,000 kilómetros y se han ajustado a tamaños de vehículos típicamente encontrados en las flotas de países en vías de desarrollo. Los ciclos de conducción utilizados para desarrollar los factores son consistentes con aquellos encontrados como un promedio global en los estudios del ISSRC en el mundo, y los combustibles asumidos corresponden a aquellos existentes en la mayoría de los países en desarrollo en el año 2007. También, las emisiones de partida y evaporativas provenientes de los vehículos han sido incluidas en el cálculo de factores de emisión en las tablas siguientes. De esta forma, estos factores de emisión no permiten al usuario considerar el impacto del envejecimiento en las emisiones ni cómo el tamaño del vehículo, los patrones de conducción o las partidas del vehículo pueden tener un impacto en las emisiones. Por otra parte, estos factores debieran permitir al usuario obtener una aproximación muy gruesa de las emisiones de una región hasta que el usuario esté preparado para utilizar uno de los modelos más sofisticados que se discutirán en las secciones siguientes.
Para hacer uso de los factores contenidos en estas tablas, el usuario debe tomar los valores de tasas de emisión y multiplicarlos por el número total de kilómetros recorridos por cada tipo de vehículo en la flota local para estimar las emisiones globales de la flota. La determinación del número total de kilómetros recorridos por cada tipo de vehículo en un área urbana o rural no es tarea simple y puede implicar un estudio significativo por sí mismo. Si el usuario no está al tanto de la composición de su flota en términos de la fracción de vehículos en cada clase de tecnología, entonces se puede utilizar la tabla 6.2.3-4 para estimar la fracción de vehículos en cada clase, seleccionando una ciudad que sea más parecida a la ciudad de estudio.
El usuario de la tabla 6.2.3-4 debiera entender que la distribución de tecnologías en Nairobi está influenciada fuertemente por el hecho de que al momento de realizar el estudio, se utilizaba combustible con plomo y se consideró que cualquier catalizador en vehículos estaba inoperante en Nairobi.
Como un ejemplo, si se pretende estimar las emisiones para una ciudad en Uganda e información específica sobre flotas no está disponible, entonces la distribución de flota vehicular para Nairobi puede ser utilizada con los factores de emisión en las tablas 6.2.3-1 a la 6.2.3-3. Sin embargo, en este caso especial, si en Uganda no se utilizan combustibles con plomo, los vehículos tendrán un catalizador en operación y la distribución de la flota deberá ser modificada. Este enfoque producirá un factor de emisiones globales para Uganda ya que la flota de vehículos tenderá a ser similar a la flota vehicular de Nairobi. El factor de emisiones globales puede entonces ser multiplicado por el recorrido estimado total en la región de interés. Si el recorrido total en la región se desconoce, se ha podido encontrar que vehículos en países en vías de desarrollo recorren en promedio 42 kilómetros por día y por vehículo, basado en estudios del ISSRC, pero esta tasa de recorrido promedio fluctúa considerablemente de país en país. Para ilustrar el proceso, se desarrollará un factor de emisión de NOx crudo para la ciudad de Mumbai, India sin asumir ninguna información previa acerca de Mumbai. En este caso, se utilizará la distribución de tecnologías vehiculares de Pune, India. La información requerida se presenta en la tabla 6.2.3-5.
Obviamente, el mismo factor de emisión resultaría para cualquier ciudad en India o en los países que lo rodean dado que la información de flota está actualmente disponible solamente para Pune. Para completar estos cálculos y tener las emisiones globales para Mumbai, alguna estimación del número de kilómetros recorridos en Mumbai debe realizarse y ser multiplicada por el factor de emisión derivado.
Las tablas de factores de emisión en esta sección no contienen emisiones asociadas a frenos o neumáticos. Frenos y neumáticos contribuyen con la emisión de particulado hacia el aire. Desafortunadamente, la investigación en estas fuentes de emisión es limitada. La EPA de los Estados Unidos llevó a cabo una evaluación de los datos existentes en asociación con el desarrollo del modelo MOVES. La EPA de los Estados Unidos concluyó que las emisiones de PM2.5 asociadas a frenos y neumáticos es aproximadamente 3 mg/kilometro y que las emisiones de PM10 son aproximadamente de 23 mg/kilometro (http://www.epa.gov/otaq/models/ngm/facabraketire.pdf). Es de esperar que investigaciones futuras provean mejores estimaciones de emisiones.
Resultados más precisos se pueden obtener utilizando el modelo IVE, que será discutido en una sección posterior, pero el factor de emisión derivado aquí puede servir como un punto de partida para estimación de emisiones en una región.
