asociacion de empresas consultoras de ingenieria – chile comitÉ de medio ambiente calculo de...
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ASOCIACION DE EMPRESAS CONSULTORAS DEINGENIERIA – CHILE
COMITÉ DE MEDIO AMBIENTE
CALCULO DE EMISIONES TRANSABLESMETODOLOGÍA Y APLICACIONES
Roberto M. Corvalán P.DEPARTAMENTO D EINGENIERÍA MECÁNICA
FACULTAD DE CIEMCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICASUNIVERSIDAD DE CHILE
SEMINARIO: COMPENSACIÓN DE EMISIONES EN LA REGIÓN METROPOLITANA
Santiago - ChileSeptiembre - 2004
CLASIFICACION DE FUENTES
ESTACIONARIASESTACIONARIAS
PUNTUALESPUNTUALES DE AREADE AREA
CombustiónProcesos
Evaporativas
CombustiónProcesos
Evaporativas
ResidencialComercial
Otras
ResidencialComercial
Otras
MOVILESMOVILES
EN RUTAEN RUTA FUERA DE RUTAFUERA DE RUTA
BusesCamiones
V. ParticularesV. Comerciales
TaxisMotocicletas
BusesCamiones
V. ParticularesV. Comerciales
TaxisMotocicletas
AeropuertosMáq. Agrícolas
Máq. ConstrucciónPuertos
AeropuertosMáq. Agrícolas
Máq. ConstrucciónPuertos
POLVO NATURAL DESDE FTES. FUGITIVASPOLVO NATURAL DESDE FTES. FUGITIVAS
CONSTR. Y DEMOLIC.CONSTR. Y DEMOLIC. POLVO RESUSPENDIDOPOLVO RESUSPENDIDO PREP. TERRENOS AGR.PREP. TERRENOS AGR.EdificiosCaminosEdificiosCaminos
Calles pavimentadasCalles no pavimentadas
Calles pavimentadasCalles no pavimentadas
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA – FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE
METODOLOGIAS PARA LAESTIMACION DE EMISIONES
Expresión general:
ETi = FEi · NA
ETi : emisiones totales del contaminante iFEi : factor de emisión del contaminante i NA : nivel de actividad de la fuente en estudio
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA – FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE
NATURALEZA DE LOS FACTORES DE EMISION
• De programas experimentales locales:
- Vehículos livianos a gasolina
- Polvo resuspendido desde calles
- Algunas fuentes estacionarias puntuales de combustión
• De literatura internacional:- Fuentes móviles fuera de ruta
- Vehículos livianos, medianos y pesados Diesel
- Fuentes estacionarias de área y puntuales
- Fuentes de emisiones fugitivas
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA – FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE
METODOLOGIAS PARA LAESTIMACION DE EMISIONES
FUENTES ESTACIONARIAS DE COMBUSTIÓN
E = FE · CC · Na · (1-Eff)
E : Emisión anual de cada fuente [ton/año].FE : Factor de emisión para un contaminante y combustible dado, por
consumo de combustible.CC : Consumo de combustible diario de la fuente considerada.Na : Nivel de actividad diaria, semanal y mensual de la fuente estudiada.Eff : Eficiencia de equipo de abatimiento
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Parámetros
Fuentes de Información
• Consumo de combustible• Horas de operación por día• Días de operación al año
• Base de datos FFFIJAS (SESMA)• Declaración de emisiones (SESMA)• SEC • Visitas a industrias• Estudios previos
Fuentes Estacionarias de Combustión
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA – FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE
GRANDES PROCESOS INDUSTRIALES
E = FE · P · Na· (1-Eff)
E : Emisión anual de cada fuente [ton/año].FE : Factor de emisión para un contaminante por unidad de
producción.P : Producción de la fuente considerada.Na : Nivel de actividad diaria, semanal y mensual de la fuente estudiada.Eff : Eficiencia de equipo de abatimiento
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA – FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE
Procesos Industriales
Parámetros
Fuentes de Información
• Datos de producción• Tipo de proceso
• Base de datos FFFIJAS (SESMA)• Declaración de emisiones (SESMA)• INE• Estudios previos
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FUENTES MOVILES
Etotal = Ecaliente + Epartidas en frío + Eevaporativas
Etotal : Emisiones totales del contaminante considerado [gramos]Ecaliente : Emisiones en caliente, fase estabilizada del motor [gramos]Epartidas en frío : Emisiones por partidas en frío [gramos] Eevaporativas : Emisiones por evaporación [gramos].
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Expresión General para Emisiones en Caliente por el Tubo de Escape de Fuentes Móviles en Ruta
(Metodología Agregada)
Ei,k = Nk · ( FEi,k · NAk )
E i,k : Emisiones del contaminante i producidas por la categoría vehicular kFE i,k : Factor de emisión del contaminante i para las fuentes de la categoría kNA k : Nivel de actividad de la categoría kN k : Número de fuentes de la categoría k
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Eijk : Emisiones horaria del contaminante considerado i en un arco j, [gr] FTk : Flujo vehicular de la categoría k en el arco j a la hora evaluada, [veh/h] Lj : Largo del arco evaluado j [km].FE ik : Factor de emisión del contaminante i para la categoría k evaluada [gr/km]Ckj : Composición o fracción del flujo total en el arco j perteneciente a la categoría k para la hora evaluada
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Emisiones Horarias desde Fuentes Móviles en Ruta(Modelo de Emisiones MODEM)
Eij = k FEik(v) · FTj · Ckj · Lj
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MODELO DE
TRANSPORTE
Red vial (arcos)Flujos Totales (FTjk)
Velocidades (v)
CAMPAÑAS DECARACTERIZACIÓN
DE FLUJOS
Composición de Flujossegún Categorías
(Cjk)
Expansión Temporalde Flujos
(PFjk)
FACTORESDE
EMISIÓN
FEk(v)
EMISIONES (Ejk)
EMISIONES (Ejk)
MODELO DE
TRANSPORTE
Red vial (arcos)Flujos Totales (FTjk)
Velocidades (v)
CAMPAÑAS DECARACTERIZACIÓN
DE FLUJOS
Composición de Flujossegún Categorías
(Cjk)
Expansión Temporalde Flujos
(PFjk)
FACTORESDE
EMISIÓN
FEk(v)
EMISIONES (Ejk)
EMISIONES (Ejk)
Metodología para Cálculo de Emisiones -MODEM
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Programa Experimental de Factores de Emisión para Fuentes Móviles
Modo de conducción <V< = 40 [km/h]
0
10
20
3040
50
60
70
80
0 40 80 120 160 200 240
Tiempo [seg]
Vel
oci
dad
[km
/hr]
PRIVATE CATALYTIC VEHICLES
0
2
4
6
8
10
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80
AVERAGE SPEED (km/h)
CO
(g
/km
)
EXP. DATACOPERT IIAP-42BEST FIT
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MODO STD05
0
5
10
15
20
25
0 50 100 150 200 250 300TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD10
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 100 150 200 250 300
TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD20
0
10
20
30
40
50
60
0 50 100 150 200 250 300
TIEMPO (s )
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD30
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200 250 300TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD40
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 50 100 150 200 250 300
TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD50
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 50 100 150 200 250 300TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD60
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200 250 300
TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD70
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200 250 300
TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
MODO STD80
010
20304050
607080
90100
0 50 100 150 200 250 300
TIEMPO (s)
VE
LO
CID
AD
(k
m/h
)
Ciclos de Conducción
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Caracterización de Flujos
Emisiones EvaporativasDiurnal
EevapDk = Nvk · FEevapDk
EevapDk : Emisiones evaporativas totales debidas a las variaciones de temperatura de la categoría k, en el área de estudio [gr/día]Nvk : Número de vehículos de la categoría k en el área de estudio.FEevapDk : Factor de emisión para emisiones diarias debidas a cambios en la temperatura ambiente correspondiente a la categoría k [gr/día]
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Emisiones EvaporativasDetenciones en caliente
(hot soak)
EevapHSk = Nvk · Nvdk · FEevapHSk
EevapHSk : Emisiones evaporativas totales debidas a las detenciones en caliente (hot o warm soak según corresponda) de la categoría k, en el área de estudio expresadas en [gr/día]Nv k : Número de vehículos de la categoría k en el área de estudio.Nvd k : Número de viajes diarios promedio realizado por la categoría k. FEevapHSk : Factor de emisión para emisiones por detenciones en caliente (hot o warm soak) correspondiente a la categoría k [gr/detención]
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Emisiones EvaporativasPérdidas durante el recorrido
(running losses)
EevapRLkj = ( FEevapRLk · Fkj · Lj )
EevapRLkj : Emisiones evaporativas totales debidas al recorrido diario (running losses) de la categoría k por arco de la red vial j [gr/hr]FE evapRLk : Factor de emisión para emisiones evaporativas debidas al recorrido diario (hot running losses o warm running losses según corresponda) de la categoría k en estudio [gr/km]Fkj : Flujo de vehículos de la categoría k en el arco j evaluado. Lj : Longitud del arco j [km]
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Emisiones adicionales por partidas en frío
EFrío k = FEcal · FLvfrío · KMak · (efrío /ecal - 1) · Nvk
EFrío k : Emisiones al año producto de las partidas en frío en la categoría k [gr]FEcal : Factor de emisión usado en el cálculo de las emisiones en caliente [gr/km]KMak : kilómetros recorridos anualmente por vehículo de la categoría k [km]FLvfrío : Fracción del kilometraje recorrido realizada con el motor fríoefrío /ecal : Razón “emisión partida en frío / emisión en caliente”Nvk : Número de vehículos de la categoría k en estudio
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Emisiones adicionales de MP por desgaste de frenos y neumáticos
MP frenos = 0.0128 * PSBRK
MP neumáticos = 0.002 * PSTIRE * N°neum
PSBRK : Fracción del particulado menor o igual al punto de corte involucrado. Para el caso de PM10 corresponde al 98% (0.98).PSTIRE : Fracción del particulado menor o igual al punto de corte involucrado . Para el caso de PM10 corresponde al 100% y el N°neum corresponde al número de neumáticos promedio utilizado por la categoría evaluada
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RESULTADOS DE APLICACIONES
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Car
bón
Elec
tric
idad
Gas
Liq
. y C
añer
ía
Gas
nat
ural
Ker
osen
e
Mad
era
Petr
óleo
Nº2
Petr
óleo
Nº5
Petr
óleo
Nº6
Sin
esp
ecifi
car
Año 1997
Proyección 20050
100
200
300
400
500
600
700
800
Emisión anual de MP por tipo de combustible
Año 1997
Año 2000
Proyección 2005
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DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA – FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE
0 27090 180
Meters
Particulate Matter
0.5
0.25
0.125
PM hour ESTRAUS [kg/hr]
SAN AN
TON
IO
SAN AN
TON
IO
SAN AN
TON
IO
MONEDA
AGUSTINA
Compañia
Catedral
Santo Domingo
Rosas
ALAMEDA
I. Valdés V.
0 6,0002,000 4,000
Meters
NOx
7500
37501875
NOx for bus [KT/year]NOx for other [KT/year]
1
23
4
5
6 7
8
9
0 6,0002,000 4,000
Meters
NOx
7500
37501875
NOx for bus [KT/year]NOx for other [KT/year]
1
23
4
5
6 7
8
9
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA – FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS UNIVERSIDAD DE CHILE
0 1,800600 1,200
Meters
CO
300
150
75
CO hour ESTRAUS 1997 [kg/hr]CO hour ESTRAUS 2005 [kg/hr]
0 2,100700 1,400
Meters
Particulate Matter
5
2.5
1.25
PM hour ESTRAUS 1997 [kg/hr] PM hour ESTRAUS 2005 [kg/hr]
0 2,100700 1,400
Meters
HC
50
25
12.5
HC hour ESTRAUS 1997 [kg/hr] HC hour ESTRAUS 2005 [kg/hr]
0 2,100700 1,400
Meters
NOx
75
37.5
18.75
NOx hour ESTRAUS 1997 [kg/hr] NOx hour ESTRAUS 2005 [kg/hr]
CONCLUSIONES
• La medición de emisiones no siempre es posible y, además, no siempre representativa de la operación real de una fuente• Se dispone de metodologías aceptables para la estimación de emisiones tanto de fuentes móviles como estacionarias• Es posible aplicar estas metodologías para estimar reducciones de emisiones c/r a cupo de emisión (créditos) a través de la acreditación de parámetros medibles y fiscalizables (nivel de actividad, consumo de combustible, etc)