Estimación de Emisiones de Fuentes de la Calidad del Aire
6.2 Estimación de emisiones de fuentes móviles en ruta
6.2.4 Modelos emisiones de vehiculos más usados
6.2.4.1 Introducción
Existen varios modelos de emisión vehicular en ruta que se han desarrollado para variados propósitos, desde el análisis de la exposición cerca de intersecciones o en caminos, hasta el entendimiento de tasas de emisión en una región particular. Algunos de los modelos más ampliamente utilizados para propósitos de inventariado se discuten a continuación. Estos son: El modelo MOBILE6, desarrollado por la EPA de los Estados Unidos; el modelo MOVES, también desarrollado por la EPA de los Estados Unidos; el modelo EMFAC desarrollado por la Junta de Recursos del Aire de California; la Guía Alemana de Factores de Emisión y el modelo TREMOD; el modelo COPERT, desarrollado por la Agencia Ambiental Europea; el Modelo Integral de Emisiones Modales (CMEM), desarrollado por la Universidad de California en Riverside y el modelo internacional de Emisiones Vehiculares (IVE), desarrollado por el centro de investigación ISSRC en conjunto con la Universidad de California en Riverside. El modelo IVE será discutido en una sección independiente, mientras que los demás modelos mencionados anteriormente serán discutidos en esta sección.
6.2.4.2 El Modelo MOBILE de la EPA de los Estados Unidos
El propósito del modelo MOBILE es el de estimar las tasas de emisión provenientes de vehículos motorizados en ruta, operando en los 49 estados tales como vehículos de pasajeros, motocicletas, camiones, buses y casas rodantes. El estado de California en los Estados Unidos ha diferenciado sus estándares de emisión y por consiguiente ha desarrollado un modelo de emisiones por separado. La flota de vehículos utilizada en el modelo opera principalmente con diesel y gasolina, con una fracción muy pequeña de gas natural y vehículos eléctricos que también fueron incorporados al modelo. La EPA de los Estados Unidos desarrolló el primer modelo MOBILE en 1978 para reemplazar la tabla de factores de emisión AP-42 que se utilizaba en ese momento, por un método más rápido y fácil para realizar cálculos. La primera versión solo predecía emisiones a partir de tres contaminantes. A partir de ese momento, han existido seis grandes iteraciones del modelo, resultando esto en MOBILE6, la última realización del año 2002. MOBILE6.2 es la versión más actualizada y se recomienda para todos los nuevos esfuerzos de modelación en los estados de Estados Unidos que no sean California. Las salidas del modelo MOBILE son emisiones por unidad de tiempo o emisiones por unidad de distancia para una flota o un tipo de vehículo (es decir, salidas en gramos/hora o gramos/milla) de GC, CO, NOx, CO2, PM, NH3, SO2 y seis contaminantes tóxicos del aire como por ejemplo, el plomo. MOBILE estima emisiones provenientes tanto de emisiones de gases de escape como emisiones evaporativas y emisiones particuladas provenientes de frenos y neumáticos. Una de las diferencias entre el modelo MOBILE y alguno de los otros modelos, como el EMFAC, es que el modelo MOBILE no aplica la operación del vehículo en términos de distancia recorrida y número de partidas. El usuario necesitará aplicar lo anterior de forma separada. Sin embargo, una vez que se han obtenido las distancias, las tasas de emisión pueden ser multiplicadas por el total recorrido de modo de estimar el inventario en forma global. Una de las habilidades del modelo MOBILE y de la mayoría de los modelos de emisión, es que se han diseñado de tal forma de predecir tasas de emisión de una flota futura para entender como cambiarán las emisiones a través del tiempo a medida que los vehículos envejecen, la cantidad de viajes aumenta, la congestión aumenta y nuevos vehículos con menores estándares de emisión entran a la flota. Esto hace que estos modelos sean una herramienta clave para el entendimiento de los impactos de potenciales cambios en políticas para combustibles, programas de mantenimiento, crecimiento de la región y regulación para nuevos vehículos.
El modelo MOBILE puede ser descargado en forma gratuita desde el sitio de la EPA en http://www.epa.gov/oms/m6.htm. La EPA también lleva a cabo seminarios de capacitación para MOBILE6 y entrega guías de usuario así como también documentos de guía de políticas para desarrollar planes de implementación estatal, a los cuales sólo se puede acceder a través de su sitio web. Sin embargo, este modelo está dotado para enfocarse en la situación vehicular y de políticas de los Estados Unidos, y muy probablemente no sea aplicable a otras ubicaciones. El modelo MOBILE no fue diseñado para ser modificado fácilmente y de manera de poder ser aplicado a un país diferente, se requerirían cambios significativos en algunos parámetros. Por ejemplo, MOBILE utiliza años modelo de vehículos de los Estados Unidos como entrada. Un año modelo incluirá una mezcla de varios tipos de tecnologías, y podría no ser fácilmente traducido a la distribución de otro país. Más aún, MOBILE es un software basado en FORTRAN, el cual necesita de modificaciones al código fuente del modelo para realizar los cambios necesarios para áreas fuera de los Estados Unidos. Sin embargo, antes de que modelos más internacionales como es el caso del modelo IVE estuvieran disponibles, han existido instancias como por ejemplo en México, en donde se han realizado esfuerzos para modificar el modelo MOBILE y adaptarlo a su propia región. Sin embargo, este fue un ejercicio mayor y está basado en una versión obsoleta del modelo MOBILE.
6.2.4.3 El modelo EMFAC de California
La junta de Recursos del Aire de California (ARB) desarrolló su propio modelo de emisiones vehiculares el cual tiene una función similar a la del modelo MOBILE, pero predice emisiones provenientes de vehículos en ruta operando específicamente en California. El desarrollo de este modelo tiene múltiples razones, pero una obvia es el hecho de que California tiene estándares de emisión diferentes al resto de los Estados Unidos y algunas condiciones vehiculares únicas, como por ejemplo, un alto flujo de vehículos desde fuera del país entrando al estado. El modelo EMFAC fue desarrollado más recientemente que el modelo MOBILE hace aproximadamente 10 años atrás, y ha sufrido cinco revisiones mayores desde entonces. La versión más reciente del modelo es el EMFAC2007 y debiera ser utilizado para todas las estimaciones de emisiones vehiculares provenientes de cualquier área dentro de California. El modelo EMFAC estima tanto la tasa de emisión como las emisiones globales provenientes de cualquier área en California debido a que posee información auto contenida acerca de la actividad de vehículos localizados en este estado, tales como cuanto recorre cada vehículo diariamente y cuantas veces se hace partir. Estos parámetros fueron desarrollados en coordinación con las autoridades locales de transporte y con estudios extensos en la cantidad de viajes en autopistas, velocidad en autopistas, numero de partidas diarias y el deterioro y tasas de emisión de vehículos operando en California. Aún con la gran cantidad de datos e investigaciones que se han llevado a cabo para desarrollar la versión actual del modelo, cada año se descubre nueva información que afecta de forma sustancial las estimaciones de emisión resultantes del modelo. Por ejemplo, las emisiones provenientes de camiones de carga pesada y la actividad de camiones utilizada en EMFAC, está ahora siendo actualizada debido a que estimaciones previas no daban cuenta explícitamente de las diferencias en antigüedad y recorridos de los camiones provenientes desde fuera del estado. La idea de este punto es ilustrar que hasta los modelos de emisión más complejos y actualizados no son perfectos y pueden tener errores significativos al representar las emisiones que ocurren realmente. El resultado de esto es que los modelos están siendo revisados constantemente de modo de mejorar las estimaciones globales.
El modelo EMFAC puede ser descargado en forma gratuita desde la página de ARB: http://www.arb.ca.gov/msei/onroad/latest_version.htm. Este sitio web también contiene varios reportes que documentan estudios técnicos utilizados para reunir datos y un manual del usuario para operar el modelo. Nuevamente, el modelo EMFAC ha sido diseñado para ser muy específico de un área e incluye información sólo de las comunas ubicadas en California. Por ejemplo, si un usuario escoge modelar la comuna de San Diego, automáticamente se cargará en el modelo la información de temperatura ambiente, humedad, tipos de vehículos, combustibles y cantidad de recorridos. A diferencia del modelo MOBILE, en el caso de EMFAC la plataforma está basada en Java y tiene un método relativamente amigable con el usuario para modificar la mayoría de los parámetros de entrada, tales como la velocidad en vehículos, recorridos y temperaturas. Sin embargo, como en MOBILE, la ARB depende de clasificaciones basadas en años modelo que hacen que la extrapolación hacia áreas fuera de los Estados Unidos sea difícil. Sin embargo, con las pocas opciones que existen y el estado actual de la modelación existente en California, por lo menos una organización se ha tomado la tarea de modificar EMFAC para reflejar información específica en otros lugares. Hong Kong ha hecho esto y ahora utiliza un modelo EMFAC modificado para su estimación de emisiones, lo que puede ser encontrado en http://www.epd.gov.hk/epd/english/environmentinhk/air/guide_ref/air. La versión modificada incluye distintas tasas de emisión y distintas tecnologías de vehículos, así como también condiciones locales de Hong Kong. El usuario debiera especificar la composición de la flota y los parámetros de conducción y no debiera confiarse de los datos incluidos por defecto en el modelo.
Existen varios modelos de emisión vehicular en ruta que se han desarrollado para variados propósitos, desde el análisis de la exposición cerca de intersecciones o en caminos, hasta el entendimiento de tasas de emisión en una región particular. Algunos de los modelos más ampliamente utilizados para propósitos de inventariado se discuten a continuación. Estos son: El modelo MOBILE6, desarrollado por la EPA de los Estados Unidos; el modelo MOVES, también desarrollado por la EPA de los Estados Unidos; el modelo EMFAC desarrollado por la Junta de Recursos del Aire de California; la Guía Alemana de Factores de Emisión y el modelo TREMOD; el modelo COPERT, desarrollado por la Agencia Ambiental Europea; el Modelo Integral de Emisiones Modales (CMEM), desarrollado por la Universidad de California en Riverside y el modelo internacional de Emisiones Vehiculares (IVE), desarrollado por el centro de investigación ISSRC en conjunto con la Universidad de California en Riverside. El modelo IVE será discutido en una sección independiente, mientras que los demás modelos mencionados anteriormente serán discutidos en esta sección.
6.2.4.2 El Modelo MOBILE de la EPA de los Estados Unidos
El propósito del modelo MOBILE es el de estimar las tasas de emisión provenientes de vehículos motorizados en ruta, operando en los 49 estados tales como vehículos de pasajeros, motocicletas, camiones, buses y casas rodantes. El estado de California en los Estados Unidos ha diferenciado sus estándares de emisión y por consiguiente ha desarrollado un modelo de emisiones por separado. La flota de vehículos utilizada en el modelo opera principalmente con diesel y gasolina, con una fracción muy pequeña de gas natural y vehículos eléctricos que también fueron incorporados al modelo. La EPA de los Estados Unidos desarrolló el primer modelo MOBILE en 1978 para reemplazar la tabla de factores de emisión AP-42 que se utilizaba en ese momento, por un método más rápido y fácil para realizar cálculos. La primera versión solo predecía emisiones a partir de tres contaminantes. A partir de ese momento, han existido seis grandes iteraciones del modelo, resultando esto en MOBILE6, la última realización del año 2002. MOBILE6.2 es la versión más actualizada y se recomienda para todos los nuevos esfuerzos de modelación en los estados de Estados Unidos que no sean California. Las salidas del modelo MOBILE son emisiones por unidad de tiempo o emisiones por unidad de distancia para una flota o un tipo de vehículo (es decir, salidas en gramos/hora o gramos/milla) de GC, CO, NOx, CO2, PM, NH3, SO2 y seis contaminantes tóxicos del aire como por ejemplo, el plomo. MOBILE estima emisiones provenientes tanto de emisiones de gases de escape como emisiones evaporativas y emisiones particuladas provenientes de frenos y neumáticos. Una de las diferencias entre el modelo MOBILE y alguno de los otros modelos, como el EMFAC, es que el modelo MOBILE no aplica la operación del vehículo en términos de distancia recorrida y número de partidas. El usuario necesitará aplicar lo anterior de forma separada. Sin embargo, una vez que se han obtenido las distancias, las tasas de emisión pueden ser multiplicadas por el total recorrido de modo de estimar el inventario en forma global. Una de las habilidades del modelo MOBILE y de la mayoría de los modelos de emisión, es que se han diseñado de tal forma de predecir tasas de emisión de una flota futura para entender como cambiarán las emisiones a través del tiempo a medida que los vehículos envejecen, la cantidad de viajes aumenta, la congestión aumenta y nuevos vehículos con menores estándares de emisión entran a la flota. Esto hace que estos modelos sean una herramienta clave para el entendimiento de los impactos de potenciales cambios en políticas para combustibles, programas de mantenimiento, crecimiento de la región y regulación para nuevos vehículos.
El modelo MOBILE puede ser descargado en forma gratuita desde el sitio de la EPA en http://www.epa.gov/oms/m6.htm. La EPA también lleva a cabo seminarios de capacitación para MOBILE6 y entrega guías de usuario así como también documentos de guía de políticas para desarrollar planes de implementación estatal, a los cuales sólo se puede acceder a través de su sitio web. Sin embargo, este modelo está dotado para enfocarse en la situación vehicular y de políticas de los Estados Unidos, y muy probablemente no sea aplicable a otras ubicaciones. El modelo MOBILE no fue diseñado para ser modificado fácilmente y de manera de poder ser aplicado a un país diferente, se requerirían cambios significativos en algunos parámetros. Por ejemplo, MOBILE utiliza años modelo de vehículos de los Estados Unidos como entrada. Un año modelo incluirá una mezcla de varios tipos de tecnologías, y podría no ser fácilmente traducido a la distribución de otro país. Más aún, MOBILE es un software basado en FORTRAN, el cual necesita de modificaciones al código fuente del modelo para realizar los cambios necesarios para áreas fuera de los Estados Unidos. Sin embargo, antes de que modelos más internacionales como es el caso del modelo IVE estuvieran disponibles, han existido instancias como por ejemplo en México, en donde se han realizado esfuerzos para modificar el modelo MOBILE y adaptarlo a su propia región. Sin embargo, este fue un ejercicio mayor y está basado en una versión obsoleta del modelo MOBILE.
6.2.4.3 El modelo EMFAC de California
La junta de Recursos del Aire de California (ARB) desarrolló su propio modelo de emisiones vehiculares el cual tiene una función similar a la del modelo MOBILE, pero predice emisiones provenientes de vehículos en ruta operando específicamente en California. El desarrollo de este modelo tiene múltiples razones, pero una obvia es el hecho de que California tiene estándares de emisión diferentes al resto de los Estados Unidos y algunas condiciones vehiculares únicas, como por ejemplo, un alto flujo de vehículos desde fuera del país entrando al estado. El modelo EMFAC fue desarrollado más recientemente que el modelo MOBILE hace aproximadamente 10 años atrás, y ha sufrido cinco revisiones mayores desde entonces. La versión más reciente del modelo es el EMFAC2007 y debiera ser utilizado para todas las estimaciones de emisiones vehiculares provenientes de cualquier área dentro de California. El modelo EMFAC estima tanto la tasa de emisión como las emisiones globales provenientes de cualquier área en California debido a que posee información auto contenida acerca de la actividad de vehículos localizados en este estado, tales como cuanto recorre cada vehículo diariamente y cuantas veces se hace partir. Estos parámetros fueron desarrollados en coordinación con las autoridades locales de transporte y con estudios extensos en la cantidad de viajes en autopistas, velocidad en autopistas, numero de partidas diarias y el deterioro y tasas de emisión de vehículos operando en California. Aún con la gran cantidad de datos e investigaciones que se han llevado a cabo para desarrollar la versión actual del modelo, cada año se descubre nueva información que afecta de forma sustancial las estimaciones de emisión resultantes del modelo. Por ejemplo, las emisiones provenientes de camiones de carga pesada y la actividad de camiones utilizada en EMFAC, está ahora siendo actualizada debido a que estimaciones previas no daban cuenta explícitamente de las diferencias en antigüedad y recorridos de los camiones provenientes desde fuera del estado. La idea de este punto es ilustrar que hasta los modelos de emisión más complejos y actualizados no son perfectos y pueden tener errores significativos al representar las emisiones que ocurren realmente. El resultado de esto es que los modelos están siendo revisados constantemente de modo de mejorar las estimaciones globales.
El modelo EMFAC puede ser descargado en forma gratuita desde la página de ARB: http://www.arb.ca.gov/msei/onroad/latest_version.htm. Este sitio web también contiene varios reportes que documentan estudios técnicos utilizados para reunir datos y un manual del usuario para operar el modelo. Nuevamente, el modelo EMFAC ha sido diseñado para ser muy específico de un área e incluye información sólo de las comunas ubicadas en California. Por ejemplo, si un usuario escoge modelar la comuna de San Diego, automáticamente se cargará en el modelo la información de temperatura ambiente, humedad, tipos de vehículos, combustibles y cantidad de recorridos. A diferencia del modelo MOBILE, en el caso de EMFAC la plataforma está basada en Java y tiene un método relativamente amigable con el usuario para modificar la mayoría de los parámetros de entrada, tales como la velocidad en vehículos, recorridos y temperaturas. Sin embargo, como en MOBILE, la ARB depende de clasificaciones basadas en años modelo que hacen que la extrapolación hacia áreas fuera de los Estados Unidos sea difícil. Sin embargo, con las pocas opciones que existen y el estado actual de la modelación existente en California, por lo menos una organización se ha tomado la tarea de modificar EMFAC para reflejar información específica en otros lugares. Hong Kong ha hecho esto y ahora utiliza un modelo EMFAC modificado para su estimación de emisiones, lo que puede ser encontrado en http://www.epd.gov.hk/epd/english/environmentinhk/air/guide_ref/air. La versión modificada incluye distintas tasas de emisión y distintas tecnologías de vehículos, así como también condiciones locales de Hong Kong. El usuario debiera especificar la composición de la flota y los parámetros de conducción y no debiera confiarse de los datos incluidos por defecto en el modelo.
