asociacion de empresas consultoras de ingenieria – chile comitÉ de medio ambiente calculo de...

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

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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

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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

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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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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

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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)