inventarios de emisiones viernes 4_11_11_web_2

Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile

Inventario de fuentes móviles para

Santiago

¿Cómo se hace?

Sergio Ibarra Espinosa

[email protected]

Encargado de Fuentes Móviles

Unidad de Modelación y Gestión de la Calidad del Aire

Centro Nacional del Medio Ambiente

http://www.uchile.cl/


Categorías del Inventario

Fuente: CENMA. Año 1997



Puntuales Areales

Estacionarias

En Ruta Fuera de Ruta

Móviles

Tipos de Fuentes



Metodologías de Estimación de Emisiones

Emisión = Concentración * Caudal * Tiempo de Funcionamiento

Emisión = Factor de Emisión * Nivel de Actividad

Emisión = Balance de Masa

1. Monitoreo Directo en Chimenea (Discreto o Continuo)

2. Factores de Emisión

3. Balances de Masa

4. Ecuaciones y Modelos de Emisión

Emisión = F(x1,x2,…,xn) (Ej: Tanks, MODEM, GloBEIS, etc)



Factores de Emisión

Factor de Emisión = Emisión

Nivel de actividad

Ejemplo: Factor de Materia Particulado (MP) de Caldera quemando

Petróleo Diesel.

FE MP : 0.0002 __ Ton de MP____

Ton de combustible

Literatura internacional (AP-42)

Estudios nacionales (Estudio Proceff de vidrio y cemento)

Ejemplo: Factor de Óxido nitroso de Vehículo Livianos a Diesel

FE N2O : 0.027 g N2O

km



Donde?

Universidad de Chile



Evaporativas

•Carga de combustible

Emisiones Vehiculares

Material Particulado

•Desgaste de Frenos

•Desgaste de Neumáticos

•Polvo Resuspendido

Tubo de Escape

Emisiones en Caliente

Partidas en Frío

•Hidrocarburos

•Monóxido de Carbono

•Oxido de Nitrógeno

•Material Particulado

•Otros

Corrección emisiones

•Nuevos combustibles

•Deterioro vehicular

•Pendiente del camino

•Carga del vehículo

ET = EEN CALIENTE + EPARTIDAS EN FRÍO + EEVAPORATIVAS + EDESGASTE + EPOLVO

Evaporativas

•Durante el recorrido

•Detención en caliente

•Diurnas



CO desde gasolineros

• Cuántos gasolineros hay?

1,105,276 en RM al 2009 según Datos de Permisos de

Circulación, INE

• Cómo se produce CO?

• Como se miden las emisiones de CO?

• Cómo se genera el factor de emisión?

• Diferentes aproximaciones?

– IVE

– MODEM




Como se produce CO

en vehículos gasolineros• Ciclo de Otto

1-Primer tiempo o admisión: el descenso del pistón aspira

la mezcla aire combustible en los motores de encendido

provocado

2-Segundo tiempo o compresión: al llegar al final de

carrera inferior, la válvula de admisión se cierra,

comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el

ascenso del pistón.

3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de

la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima.

Salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la

mezcla. La combustión progresa rápidamente incrementando

la temperatura y la presión en el interior del cilindro y

expandiendo los gases que empujan el pistón.

4 -Cuarto tiempo o escape: El pistón empuja, en su

movimiento ascendente, los gases de la combustión que

salen a través de la válvula de escape.


http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_cuatro_tiempos


http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_cuatro_tiempos


Medición de emisiones - Chassis dynamometer

• A chassis dynamometer

measures power delivered to

the surface of the "drive roller"

by the drive wheels. The

vehicle is often parked on the

roller or rollers, which the car

then turns and the output is

measured.


• A chassis dynamometer is used to simulate driving on a road

inside a laboratory under controlled conditions. The vehicle

is driven on rolls, while a dynamometer simulates the inertia

of the vehicle as well as the drag and friction on the vehicle

(known as "road load").http://www.etclab.com/Chassis-Dynamometer-Testing.asp


http://www.etclab.com/Chassis-Dynamometer-Testing.asp






• Chassis dynamometer testing allows a better assessment of

the benefits of new fuels and vehicle technologies, and is

absolutely essential to assessing the performance of heavy

hybrid trucks and buses.

• Chassis (Emissions) Dynamometer: A special chassis

dynamometer used for emission testing. It is calibrated to

accommodate weights of various vehicles, referred to as

“inertia weight” categories. The dynamometer is also

calibrated for various road load horsepower (RLHP)

settings to simulate the amount of horsepower required to

move the vehicle over a level road surface at 50 miles per.


Medición de emisiones - Chassis dynamometer









• The IM240 test is a chassis dynamometer schedule used

for emission testing of in-use light duty vehicles in

inspection & maintenance programs implemented in a

number of states.

• It is a short, 240 second test representing a 1.96 mile (3.1

km) route with an average speed of 29.4 mile/h (47.3

km/h) and a maximum speed of 56.7 mile/h (91.2 km/h).


Medición de emisiones – Dinamómetro – IM240

http://www.dieselnet.com/standards/cycles/im240.php


http://www.dieselnet.com/standards/cycles/im240.php


Medición de emisiones – Remote Sensing

FEAT: Fuel Efficiency Automobile Test

Universidad de Chile http://www.feat.biochem.du.edu


http://www.feat.biochem.du.edu/


Roadside Instrument Setup

Speed Bars

Light

Source

Calibration Cylinder

FEAT

Detector

Spectrometers



• CO, HC, NO, NO2,SO2,NH3, smoke,

speed, acceleration

• About 5000 vehicles per day

• Fuel-based mass emissions in gm/kg of

fuel.

• Fuel-based emissions are very much

less dependent upon driving mode than

are emissions per km.Universidad de Chile





• RSD does not MEASURE anything.

• It is a comparator.

• It compares the pollutant ratios (CO/CO2, HC/CO2,

NO/CO2 etc.) in the vehicle exhaust to the pollutant

ratios in a certified cylinder.

• RATIOS are what it is measured; all other results

such as fuel specific emissions (grams/gallon or g/kg)

are derived from the measured ratios.







RSD measures Ratios:

• Pollutant/CO2 from which can be

determined emissions in gm/kg or gm/L

of fuel

• 5000 tests per day is typical and this is

about 100 times more tests per day than

can be achieved by any other emission

testing capability



• Measure ratios

– CO/CO2,Q’ ;

– HC/CO2, Q”;

– NO/ CO2

– etc.

• Fuel specific emissions = pollutant/fuel

• CO/fuel = [CO/CO2]/[fuel/CO2]

• Fuel carbon = CO2 + CO + 6xHC

• Total fuel kg= fuel carbon*0.014




Some Uses of RSD

• Determine emission trends/fleet

characterization

• Determine fuel based fleet emissions

• Find high/low emitting/broken vehicles

• Identify use of illegal fuel (SO2)

• Identify unexpected emissions (NH3)

• Quantify expected emission trends (NO2)

• SMART SIGN driver information



International Vehicle Emission (IVE) Model



• Estimates criteria, toxic and global warming gases

from on-road mobile sources

• Corrects for ambient and operating conditions

• Free downloadable from the website:

www.issrc.org/ive

• Input files also available for download:

– Vehicle Technology Distribution Files

– Driving Pattern and Local Parameter Files

– Local Emission Rate files (optional)




http://www.issrc.org/ive


• Classes:

– Passenger Vehicles, 2 wheelers, 3 wheelers, taxis, light

and heavy trucks, buses. Variety of age and

maintenance conditions

• Fuels:

– Gasoline, Diesel, Propane, Natural Gas, Ethanol (OEM

and retrofitted), Electric. Varying sulfur, lead and

oxygenate levels

• Technologies:

– 2 stroke, 4 stroke, air/fuel controls, exhaust controls,

etc.





• Data Collection in Two areas:

1. Vehicle Activity (VA):

• Measure real world fleet fraction– The IVE study is carried out over a single 2-week study period.

– To collect representative data that can be extrapolated to the full urban

area.

– Three representative sections of the city are normally selected for the

IVE study

– Select representative streets.

2. Vehicle Emissions (VE)

• Basic Emissions Inventory created for all pollutants

at the end of the studies






0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

7:00 7:03 7:06 7:09 7:12 7:14 7:17 7:20

Time [hr:min]

Velo

cit

y [

km

/hr]

Highway Arterial Residential



0

2

4

6

8

10

12

14

CO/10 VOC NOx PM*10 CO2/40

Em

issio

n R

ate

(g/k

m)

Los Angeles Nairobi Santiago Pune Mexico Sao Paulo Lima

Fleet Emission Factors using IVE Model



Modelo de Emisiones Vehiculares MODEM



• Categorías vehiculares:

– Vehículos particulares,

– Vehículos de alquiler

– Taxis colectivos

– Vehículos comerciales,

– Motocicletas,

– Camiones livianos,

– Camiones medianos,

– Camiones pesados,

– Buses interurbanos,

– Buses rurales

– Buses particulares e institucionales

– Buses licitados urbanos.

• Categorías tecnológicas:

– Los combustibles son

gasolina, diesel y gas natural.

– Normas de emisión europeas

Euro, que en Modem van

desde Pre-Euro a Euro 5,

incluyendo el uso de filtros

de partículas.

– También se contempla la

tecnología para vehículos

híbridos.





• Partículas Totales

Suspendidas (PTS),

• Material Particulado

Respirable (MP10)

• Material Particulado

Respirable Fino (MP2.5)

• Monóxido de Carbono (CO)

• Hidrocarburos Totales

(HC),

• Óxidos de Nitrógeno

(NOX),

• Óxidos de Azufre (SO2),

• Dióxido de Carbono

(CO2),

• Metano (CH4),

• Óxido Nitroso (N2O)

• Amoniaco (NH3)

• Consumo de Combustible

(CC).





• Eijl : Emisiones (g/h)

• FVjk : Flujo vehicular (veh/h) en el

arco j a la hora modelada.

• CVjk: Composición Vehicular en %

• CTjl : Composición Tecnológica en

%

• PFjk : Perfil de flujo o fracción del

flujo total (Flujo jk)

• FE(V)il: Factor de emisión en

función de la velocidad (g/km)

• FCCl : Factor de corrección por

mejora de combustible

• FCDl: Factor de corrección por

deterioro vehicular.

• i: contaminante.

• j: arco (km).

• k: categoría vehicular.

• l: categoría tecnológica.



* * * * ( ) * *ijl jk jk jk jl il l lE FV CV CT PF FE v FCC FCD

FE(v) se basan en Copert http://www.emisia.com/copert/, DIMEC-UCHILE

http://www.dimec.uchile.cl/ y CENMA http://www.cenma.cl


http://www.emisia.com/copert/

http://www.emisia.com/copert/

http://www.dimec.uchile.cl/

http://www.cenma.cl/


MODEM

EMISIONES Ton/año

SECTRA - ESTRAUS

COPERT+

Experimental

Conteo en Terreno +

Análisis Base de Datos

• Flujos Vehiculares

• Velocidades Vehiculares

• Topología de la red vial

• Composición de

Flujo

• Perfil de Flujo

• Factores de

Emisión



Gracias!


inventarios de emisiones viernes 4_11_11_web_2

Documents