Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Tesis de Posgrado del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

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1 Inventario de emisiones de fuentes m?viles para el área metropolitana de Monterrey basado en la experiencia de la zona metropilitana del valle de México Title Inventario de emisiones de fuentes m?viles para el área metropolitana de Monterrey basado en la experiencia de la zona metropilitana del valle de México Issue Date 1-ene Publisher Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Abstract Tesis de Posgrado del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey Item Type Tesis de maestría Downloaded 17/4/218 12:1:55 Link to Item

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3 INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA TECNOLÓGICO DE MONTERREY INVENTARIO DE EMISIONES DE FUENTES MÓVILES PARA EL ÁREA METROPOLITANA DE MONTERREY BASADO EN LA EXPERIENCIA DE LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MÉXICO TESIS PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN SISTEMAS AMBIENTALES PRESENTADA FRANCISCO OBREGON ALVAREZ MONTERREY, NL. Enero 24

4 INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis presentado por el Ing. Francisco Obregón Alvarez sea aceptado como requisito parcial para obtener el grado académico de Maestro en Ciencias con especialidad en: SISTEMAS AMBIENTALES Comité de tesis: Gerardo M. Mejía Velázquez, Ph. D. Asesor Alberto Mendoza Domínguez, Ph. D. Sinodal Vicente Garza Ramírez, Ph. D. Sinodal Aprobado: Federico Viramontes Brown Ph. D. Director del Programa de Graduados en Ingeniería Enero del 24

5 DEDICATORIA A mi familia, a quienes les debo todo lo que he logrado, ya que siempre me han apoyado en cada una de mis decisiones, además son ustedes quienes me inspiran a seguir adelante. Gracias Papá, Mamá, Karla, Osvaldo, Adrián y María Fabiola.

6 AGRADECIMIENTOS A mis padres que me apoyaron a lo largo de todos mis estudios y a quienes les debo todo lo que he logrado hasta el momento. A mi asesor, Gerardo Mejía por el apoyo e interés que mostró hacia mi parte no solo en este trabajo, sino en todos aquellos trabajos en los que coincidimos. A mis sinodales, quienes siempre se mostraron dispuestos a ayudarme, por sus atenciones y recomendaciones del presente trabajo. A mis amigos de León, los pandiluxes de quienes siempre he sentido una verdadera amistad, a mis amigos en Monterrey los IQ's, los Alfa y los que conocí últimamente en estos últimos dos años (Perla, Liliana, Marú, Ana, Osear y Luis Alberto), todos aquellas personas a las que tuve el gusto de conocer en Boston y quienes también fueron parte importante en esta etapa. A los Doctores Luisa y Mario Molina a quienes agradezco el apoyo y confianza durante mi estancia en el MIT, muy especialmente a Luisa. Al Dr. José Agustín García de quien siempre recibí asesoría y un apoyo desinteresado durante esta etapa. A todos aquellos que de alguna manera me ayudaron a sacar este proyecto adelante.

7 Resumen RESUMEN El Área Metropolitana de Monterrey (AMM) está conformada por 1 municipios conurbanos, cuenta con 5 estaciones automáticas de monitoreo. Los datos del año 22 reportaron 1324 violaciones a la calidad del aire para el PM 1 principalmente, en diferentes zonas del AMM. Además se violó la norma anual de partículas menores a 1 mieras de 5 ug/m 3 promedio anual, reportándose un promedio anual mayor a los 8 ug/m 3. El Inventario de Emisiones juega un papel muy importante cuando se quiere mejorar la calidad del aire de algún lugar. El inventario tiene diferentes funciones como son definir las políticas y estrategias a seguir para mejorar la calidad del aire, medir cambios en los indicadores de la calidad del aire y verificar objetivos impuestos con anterioridad, así como informar a las autoridades o población en general el estado de la calidad del aire, en que cantidades se emiten los contaminantes criterio y quienes son los responsables. El inventario de emisiones se encuentra conformado por diferentes fuentes de emisión de gases contaminantes, como son las fuentes móviles, fuentes puntuales, fuentes de área y fuentes naturales. En el presente trabajo se enfoca en calcular un inventario de emisiones para las fuentes móviles del AMM. El estudio se basa en la experiencia anterior del caso de la Zona Metropolitana del Valle de México, en donde el inventario de emisiones se realiza cada dos años y de donde se tomaron las metodologías utilizadas en este trabajo. Así mismo se evaluaron y se disminuyeron las fuentes de incertidumbres presentadas en el caso de la Ciudad de México y se tomaron en cuenta recomendaciones hechas al mismo inventario de emisiones en la elaboración del inventario de emisiones del AMM. Para la realización del inventario de emisiones de fuentes móviles se evaluaron dos metodologías: Una basada en consumo de combustible y otra basada en distancia recorrida y factores de emisión. Se eligió está última por la disponibilidad de información permite evaluar categorías de vehículos dentro de las fuentes móviles. En esta última se puede utilizar el modelo Mobile. Este modelo es constantemente mejorado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Los resultados se puede comparar con otros inventarios de emisiones no oficiales hechos con modelos anteriores

8 Resumen del modelo Mobile, además de que este programa incorpora otros contaminantes que tuvieran que contabilizarse con métodos diferentes como las PM 1 y el SO 2. El inventario de emisiones de fuentes móviles se realizó considerando los 1,121,333 vehículos que existen en el Área Metropolitana de Monterrey. Se tomaron en cuenta vehículos no registrados en la categoría de vehículos ligeros a gasolina y camionetas ligeras a gasolina en base a un estudio el porcentaje de vehículos no registrados que circulan en el Área Metropolitana. Con el modelo Mobile 6 se obtuvieron los factores de emisión de cada uno de los diferentes tipos de vehículos. Con estos factores de emisión se obtuvieron las emisiones de las fuentes móviles para el AMM. Los resultados muestran que el contaminante que más se emite el monóxido de carbono con 498,431 toneladas anuales, seguido por los hidrocarburos con 56, 16 toneladas al año, en tercer lugar se encuentran los óxidos de nitrógeno con 24,46 toneladas durante el 23 y por último el SO 2, NH 3 y PM 1, con 782, 755 y 616 toneladas al año, respectivamente. Las emisiones de PM2.5 se calcularon como un porcentaje de las emisiones de PM 1 obteniéndose 519 toneladas durante el 23. De los resultados se concluye que los vehículos más antiguos son los que producen las mayores emisiones, el 13 % más antiguo produce la mitad de las emisiones totales, mientras que los vehículos nuevos, tienen emisiones cada vez más bajas, aunque se compensa la reducción de emisiones al estarse incrementado el parque vehicular.

9 Contenido CONTENIDO Capitulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey 1.1 Condiciones geográficas del Área Metropolitana de Monterrey Sistema de monitoreo ambiental en el Área Metropolitana de Monterrey Meteorología del Área Metropolitana de Monterrey Análisis de los contaminantes monitoreados en el AMM Problemática de la contaminación atmosférica en el AMM Objetivos Justificación Contenidos 14 Capitulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones 2.1 Características del inventario de emisiones Contaminantes criterio del inventario de emisiones Categoría de fuentes emisoras en el inventario de emisiones Importancia del inventario de emisiones Inventario de emisiones de 1995 del AMM 27 Capitulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México en el Inventario de Emisiones 3.1 Estructura del inventario de emisiones Metodologías y datos utilizados para el inventario de emisiones de fuentes móviles Principales resultados del inventario de emisiones de 1998 de la ZMVM Principales recomendaciones hechas al inventario de la ZMVM 48 Capitulo 4. Alternativas para estimar el Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el Área Metropolitana de Monterrey 4.1 Metodología basada en consumo de combustible Ventajas y desventajas de una metodología basada en consumo de combustible Metodología basada en factores de emisión-distancia recorrida Características del modelo Mobile Ventajas y desventajas de una metodología basada en factores de emisión- distancia recorrida Elección de la metodología y las razones de su utilización 57 Capitulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey 5.1 Características generales de la flota vehicular (Tipos de vehículo) 63

10 Contenido 5.2 Distribución de la flota vehicular por municipio del AMM Edad de la flota vehicular en la AMM Vehículos circulantes no registrados en el AMM 73 Capitulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para Fuentes Móviles en el Área Metropolitana de Monterrey 6.1 Discusión de parámetros y características para el uso del modelo Mobile Resultados para el inventario de emisiones para fuentes móviles Emisiones por edad de los vehículos 85 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...93 REFERENCIAS APÉNDICE A APÉNDICE B APÉNDICE C APÉNDICE D APÉNDICE E Rosas de viento para las diferentes estaciones del AMM en el 22 Cálculos de los factores de emisión de fuentes móviles utilizando el modelo Mobile 6 Cálculo de las emisiones de fuentes móviles para el AMM Metodologías y datos utilizados para el inventario de emisiones de fuentes puntuales, fuentes de área y fuentes naturales Porcentaje de las diferentes marcas para los diferentes tipos de vehículos del AMM

11 índice de Tablas ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1.1 Normas oficiales mexicanas sobre valores de concentración permisibles para los contaminantes criterio Tabla 1.2 Número de violaciones en las diferentes zonas del AMM para cada uno de los contaminantes Tabla 2.1 Categorías de fuentes puntuales y sus principales contaminantes Tabla 2.2 Categorías de fuentes móviles y sus principales contaminantes Tabla 2.3 Categorías de fuentes de área y sus principales contaminantes Tabla 2.4 Categorías de fuentes naturales y sus principales contaminantes Tabla 2.5 Inventario de emisiones desagregado del AMM 1995 Tabla 2.6 Inventario de emisiones para el AMM (porcentaje por contaminante) Tabla 3.1 Metodologías utilizadas para la estimación de las emisiones de los diferentes contaminantes y las instituciones participantes Tabla 3.2 Fuentes de información para cada una de los vehículos circulantes en la ZMVM Tabla 3.3 Inventario de emisiones en la ZMVM en 1998 Tabla 3.4 Las principales fuentes de emisión en cada uno de los contaminantes criterio Tabla 3.5 Inventario de emisiones para los gases de efecto invernadero en la ZMVM para 1998 Tabla 4.1 Comparación de las metodologías para el cálculo de emisiones de fuentes móviles en el AMM Tabla 5.1 Vehículos registrados y no registrados captados con sensores remotos en diferentes municipios del AMM Tabla 5.2 Vehículos registrados y no registrados captados en estacionamientos de los diferentes municipios del AMM Tabla 5.3 Distribución de los vehículos circulantes en el AMM Tabla 6.1 Factores de emisión en gramos por milla recorrida para diferentes estaciones Tabla 6.2 Emisiones por fuentes móviles en el AMM en el 23

12 índice de Tablas Tabla 6.3 Contribución porcentual por las fuentes móviles en el AMM en el 23 Tabla 6.4 Inventario de emisiones para PM 2.5 para las fuentes móviles del AMM Tabla 6.5 Porcentaje de emisiones para cada uno de los contaminantes producidos por los diferentes año-modelo de los vehículos Tabla B-l Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido en vía rápida Tabla B-2 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido en avenida Tabla B-3 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido en calles locales Tabla B-4 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido en acceso a vías rápidas Tabla B-5 Factores de emisión promedio del CO para emisiones de escape, durante recorrido Tabla B-6 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante el encendido Tabla B-7 Factores de emisión de CO en gramos por milla Tabla B-8 Tipo de emisiones para cada uno de los contaminantes Tabla B-9 Factores de emisión de CO en gramos por kilómetro Tabla B-l O Factores de emisión de NOx en gramos por kilómetro Tabla B-ll Factores de emisión de HC en gramos por kilómetro Tabla B-12 Factores de emisión de PM 1 en gramos por kilómetro Tabla B-13 Factores de emisión de SO 2 en gramos por kilómetro Tabla B-14 Factores de emisión de NH 3 en gramos por kilómetro Tabla C-l Número de vehículos en el AMM (NV ij ) (vehículos) Tabla C-2 Distancia recorrida por vehículo en el AMM (KD i ) (km/día-vehículo) Tabla C-3 Días circulantes al año (DAi) (días/año) Tabla C-4 Kilómetros recorridos por tipo de vehículo (KRVij) (km/año) Tabla C-5 Emisiones totales de CO (Eijk) (toneladas/año) Tabla C-6 Emisiones totales de NOx (Eijk) (toneladas/año) Tabla C-7 Emisiones totales de HC (Eijk) (toneladas/año) Tabla C-8 Emisiones totales de PM 1 (Eijk) (toneladas/año)

13 índice de Tablas Tabla C-9 Tabla C-1 Tabla D-l Tabla D-2 Tabla D-3 Tabla D-4 Tabla D-5 Tabla D-6 Tabla D-7 Emisiones totales de SO 2 (Eijk) (toneladas/año) Emisiones totales de NH 3 (Eijk) (toneladas/año) Categorías, información y contaminantes evaluados para las fuentes de área Factores de emisión usados en la aplicación de asfalto (g/año-personas) Factores de emisión para locomotoras Factores de emisión para la combustión residencial del gas LP Factores de emisión de la combustión comercial Consumo anual de combustible del sector comercial Factores de emisión de los incendios estructurales [kg/mg]

14 índice de Figuras ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Temperatura media mensual en el AMM. Figura 1.2 Radiación mensual del AMM Figura 1.3 Velocidades y dirección a la que se dirigen los vientos para el AMM Figura 1.4 Concentración promedio anual del CO para las 5 estaciones del AMM Figura 1.5 Concentración promedio anual del SO 2 para las 5 estaciones del AMM Figura 1.6 Concentración promedio anual del O 3 para las 5 estaciones del AMM Figura 1.7 Concentración promedio anual del NOx para las 5 estaciones del AMM Figura 1.8 Concentración promedio anual del PM 1 para las 5 estaciones del AMM Figura 3.1 Estructura del inventario de emisiones de la ZMVM en 1998 Figura 3.2 Clasificación de las fuentes emisoras en el inventario de emisiones de 1998 Figura 5.1 Porcentaje de los diferentes tipos de vehículos que conforman el AMM Figura 5.2 Porcentaje de vehículos del AMM según el municipio Figura 5.3 Edad de la flota vehicular en el AMM Figura 5.4 Distribución para el total de los vehículos en el AMM según el añomodelo Figura 5.5 Distribución para los HDDV según el año-modelo Figura 5.6 Distribución para los HDGV según el año-modelo Figura 5.7 Distribución para los LDDT según el año-modelo Figura 5.8 Distribución para los LDDV según el año-modelo Figura 5.9 Distribución para los LDGT1 según el año-modelo Figura 5.1 Distribución para los LDGT2 según el año-modelo Figura 5.11 Distribución para los LDGV según el año-modelo Figura 5.12 Distribución de la flota vehicular circulante en el AMM tomada con sensores remoto Figura 5.13 Distribución de la flota vehicular circulante en el AMM tomada en los estacionamientos del AMM Figura 6.1 Factores de emisión (g/mi) calculados para Temperaturas de verano, invierno y el promedio de las dos estaciones

15 índice de Figuras Figura 6.2 Porcentaje de emisión de cada uno de los contaminantes contabilizados Figura 6.3 Emisiones de CO de los vehículos por edad de manufactura Figura 6.4 Emisiones de NOx de los vehículos por edad de manufactura Figura 6.5 Emisiones de HC de los vehículos por edad de manufactura Figura 6.6 Emisiones de PM 1 de los vehículos por edad de manufactura Figura 6.7 Emisiones de SO 2 de los vehículos por edad de manufactura Figura 6.8 Emisiones de NH 3 de los vehículos por edad de manufactura Figura A-l Rosa de vientos para la estación del centro durante el 22 Figura A-2 Rosa de vientos para la estación del sureste durante el 22 Figura A-3 Rosa de vientos para la estación del suroeste durante el 22 Figura A-4 Rosa de vientos para la estación del noreste durante el 22 Figura A-5 Rosa de vientos para la estación del noroeste durante el 22 Figura E-l Porcentaje de los diferentes tipos de modelos para el total de vehículos Figura E-2 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los LDGV Figura E-3 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los LDGT2 Figura E-4 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los LDGT1 Figura E-5 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los HDGV Figura E-6 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los HDDV

16 Acrónimos ACRÓNIMOS AMM ASA CFE CH 4 CO CO 2 EPA GDF HC HDDBS HDDBT HDDV HDGB HDGV UMP IMSS INEGI IPCC ISSSTE LDDV LDDT LDGV LDGT MC NOx O 3 PEMEX PM 1 ppb Área Metropolitana de Monterrey Aeropuerto y Servicios Auxiliares Comisión Federal de Electricidad Metano Monóxido de Carbono Bióxido de Carbono Agencia de Protección al Ambiente de los Estados Unidos Gobierno del Distrito Federal Hidrocarburos Camiones de diesel escolares Camiones de diesel urbanos y transito Vehículos de carga pesada a diesel Camiones a gasolina como escolares, transito y urbanos Vehículos de carga pesada a gasolina Instituto Mexicano del Petróleo Instituto Mexicano del Seguro Social Instituto Nacional de Estadística de Geografía e Información Panel Intergubernamental de Cambio Climático Instituto del Seguro y Servicios Sociales para los Trabajadores del Estado Vehículos de carga ligeros a diesel o de pasajeros Camiones de carga ligero a diesel Vehículos de carga ligeros a gasolina o de pasajeros Camiones de carga ligero a gasolina Motocicletas Óxidos de nitrógeno Ozono Petróleos mexicanos Partículas menores a 1 mieras Partes por billón

17 Acrónimos ppm Partes por millón RAMA Red Automática de Monitoreo Ambiental SEMARNAT Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales SENEAM Servicio Meteorológico y de Navegación en el Espacio Aéreo Mexicano SETRAVI Secretaria de Transporte y Vialidad SIG Sistema de Información Georreferenciada SIMA Sistema integral de monitoreo ambiental SMA Secretaria del Medio Ambiente SO 2 Dióxido de azufre SSA Secretaria de Salud ZMVM Zona Metropolitana del Valle de México

18 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey CAPITULO 1 CALIDAD DEL AIRE EN EL ÁREA METROPOLITANA DE MONTERREY En este capítulo se presenta una introducción a las condiciones geográficas y meteorológicas del área metropolitana de Monterrey; se hace un análisis de los contaminantes monitoreados en el Área Metropolitana de Monterrey (AMM). Además se hace un diagnostico de las problemática de la contaminación en el AMM. Finalmente se mencionan los objetivos del presente trabajo y la justificación del mismo. r 1.1 Condiciones geográficas del Área Metropolitana de Monterrey El Área Metropolitana de Monterrey (AMM) se encuentra conformada por 7 municipios: Monterrey, San Pedro Garza García, Guadalupe, San Nicolás de los Garza, Santa Catarina, General Escobedo y Apodaca. Monterrey, que es el municipio central que del grupo que conforman el AMM, se encuentra ubicada en la latitud norte a 25 4', en la latitud oeste a 1 19' y a una altitud de 54 metros sobre el nivel del mar [NL 23]. La zona se encuentra rodeada al noreste por el cerro del Topo Chico, al noreste el cerro de las Mitras cuya altura sobre el nivel del mar alcanza los dos mil metros, la Sierra Madre Oriental cubre todo el Sur del AMM. La Sierra llega a alcanzar los 2'2 metros sobre el nivel del mar y hacia el sureste se levanta el Cerro de la Silla. Estas barreras naturales forman una cuenca atmosférica. Debido a su geografía, el Área Metropolitana de Monterrey esta influenciada por sistemas anticiclónicos procedentes del Golfo de México ocasionando una gran estabilidad atmosférica que inhibe el mezclado de aire en forma vertical. 1

19 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey 1.2 Sistema de monitoreo ambiental en el AMM El Sistema Integral de Monitoreo Ambiental (SIMA) es una red de monitoreo ambiental manejada por parte de la Subsecretaría de Ecología del gobierno del estado de Nuevo León. El SIMA ha recopilado datos de la calidad del aire desde 1993 a través de 5 estaciones de monitoreos ubicados en el Centro, Sureste, Suroeste, Noreste y Noroeste del AMM. Los cinco contaminantes monitoreados por el SIMA hasta el año 22 son: ozono (Oj), óxidos de nitrógeno (NOx), partículas menores a 1 mieras (PMio), bióxido de azufre (SÜ2) y monóxido de carbono (CO). Se tienen datos horarios en cada una de las cinco estaciones conformadas en el AMM. Además de los contaminantes monitoreados, el SIMA también recopila información de otros parámetros meteorológicos como la dirección y velocidad del viento, temperatura, radiación solar y precipitación pluvial. La estación sureste se encuentra ubicada en La Pastora en el municipio de Guadalupe; se encuentra lejos de influencia de fuentes industriales. La estación noreste ubicada en la colonia Unidad laboral del municipio de San Nicolás de los Garza se encuentra en un corredor industrial; en una zona densamente poblada, con esta se miden los impactos de la industria de la zona. La estación Centro se encuentra dentro de las instalaciones de Agua y Drenaje de Monterrey en el Obispado; en esta estación se puede medir el impacto vehicular principalmente. Finalmente, la estación Noroeste está ubicada en los talleres de Metrorrey en la colonia San Bernabé en el municipio de Monterrey, mientras que la estación suroeste se encuentra en el centro del municipio de Santa Catarina. 1.3 Meteorología del Área Metropolitana de Monterrey La temperatura media anual del Área Metropolitana de Monterrey es de 22 C. Sin embargo la temperatura media mensual varía en forma importante dependiendo la estación del año, llegando a tener temperaturas por arriba de los 4 grados Centígrados durante el verano y temperaturas mínimas por debajo de los O grados Centígrados en el 2

20 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey invierno. En la Figura 1.1 se muestra la Temperatura promedio mensual histórica para el AMM [INEGI 2] "ñ 3 g 2 E.2 "g 15 e o. r E 5 O O Tiempo Figura 1.1 Temperatura media mensual en el AMM. En los datos medidos por el SIMA en la estación sureste durante el 22, la radiación solar promedio durante el año es de.31 Langs/minuto; lo que puede considerarse alto. En la Figura 1.2 se muestran los promedios mensuales de la radiación en el AMM. Es importante recalcar que conforme llegan los meses de verano, la radiación aumenta, siendo Junio el mes con mayor radiación. Por otra parte, los vientos predominantes para el AMM se dirigen hacia el oeste entre los 27 y grados principalmente, tal y como se puede observar en la Figura 1.3 donde se muestra los vientos medidos en las cinco estaciones para el 22. Por otra parte, para la zona centro los vientos predominantes van hacia el suroeste. Para las estaciones del noroeste y noreste casi una cuarta parte de los vientos se dirigen hacia direcciones entre el Oeste y el Noroeste, aunque para la estación noroeste existen vientos fuertes dirigiéndose el sureste. Por otro lado la mayoría de los vientos captados en las estaciones del sureste y suroeste se dirigen de este a oeste (ver Apéndice A). 3

21 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey o.35.3 o> ra.25 H.2-1 I o- 15 ra K.1.5. Mes Figura 1.2 Radiación mensual del AMM Noi* Oeste Este Velocidad del viento (metros segundo) Sur.5-2,1 Figura 1.3 Velocidades y dirección a la que se dirigen los vientos para el AMM 4

22 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey 1.4 Análisis de los contaminantes monitoreados en el AMM En el AMM, como se mencionó anteriormente se monitorean los cinco contaminantes que se encuentran normados por las leyes mexicanas: Monóxido de carbono, ozono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre y PMio. A continuación se explica el comportamiento de cada uno ellos durante los últimos diez años y la problemática que puede representar al Área Metropolitana de Monterrey. En la Tabla 1.1 se muestra el criterio para evaluar la calidad del aire con respecto a los 5 contaminantes criterio tomados en cuenta por las normas mexicanas como medida para la protección de la salud de la población. La exposición aguda es la exposición al contaminante a un periodo de tiempo relativamente corto (1 a 24 horas); la frecuencia máxima es el número máximo de ocasiones en que el límite máximo a la exposición aguda puede ser excedido; mientras que la exposición crónica es la exposición al contaminante por largos periodos de tiempo. Tabla 1.1 Normas oficiales mexicanas sobre valores de concentración permisibles para los contaminantes criterio Contaminante Exposición aguda Frecuencia Exposición crónica máxima Monóxido de 1 1 ppm en 8 horas 1 vez al año carbono Dióxido de azufre.13 ppm en 24 1 vez al año.3 ppm promedio horas anual Ozono.11 ppm en 1 hora 1 vez cada 3 años Óxidos de nitrógeno.21 ppm en 1 hora 1 vez al año Partículas menores a 15 ug/m j en 24 1 vez al año 5 ug/m promedio 1 mieras horas anual En la Figura 1.4 se muestra la tendencia que ha tenido el monóxido de Carbono durante los últimos 1 años, como se ve la concentración promedio anual para todas las 5

23 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey estaciones ha disminuido de un valor promedio de 1.5 ppm para el AMM a valores cercanos a 1 ppm, con un ligero aumento hacia el año 22. La zona que representa los valores promedio más alta de este contaminante es el suroeste, sin embargo la zona noreste en los últimos años ha recuperado los valores promedio que tenía diez años atrás. El valor promedio del AMM se encuentra muy por debajo de la norma mexicana, sin embargo en la figura solo se muestran los promedios anuales y la norma mexicana para este contaminante no es anual I Figura 1.4 Concentración promedio anual del CO para las 5 estaciones del AMM En la Figura 1.5 se observa las concentraciones de bióxido de azufre, la tendencia para el AMM se ha mantenido estable, aunque en el 22 bajaron las concentraciones promedio para el AMM. La zona más problemática para este contaminante es el noreste, esto debido a que es una zona industrial, además de estar una termoeléctrica de la CFE. Las demás zonas se han mantenido estables, salvo un aumento alto en la concentración del SÜ2 en el noroeste, esto se puede deber a que industrias de la zona hayan aumentado durante ese año la emisión de este contaminante. Cabe resaltar que el promedio anual 6

24 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey para todas las estaciones se encuentra por debajo de la norma mexicana, sin llegarse a exceder en ninguna ocasión Figura 1.5 Concentración promedio anual del SOz para las 5 estaciones del AMM El ozono como se puede apreciar en la Figura 1.6 se ha mantenido alrededor en un promedio de concentración anual de las 2 ppb para el AMM, aun y cuando existen fluctuaciones en las diferentes estaciones del AMM. Los valores más altos para el ozono por lo general se registran en la zona noroeste, pero cabe señalar que durante los últimos dos años la zona sureste ha registrado un incremento importante en el promedio anual de la concentración de ozono. Los valores promedio en cada uno de los años se encuentran por debajo del valor de la norma mexicana para exposición aguda. El valor promedio anual funciona para ver la tendencia de este contamínate en toda el AMM, sin embargo es más importante el monitoreo continuo, para comparar la concentración horaria con lo establecido en la norma ya que es para exposición aguda y no exposición crónica. 7

25 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey Figura 1.6 Concentración promedio anual del Oa para las 5 estaciones del AMM Para los óxidos de nitrógeno la concentración del AMM ha tenido un ligero aumento por arriba de las 3 ppb, aunque aquí el interés viene en las diferentes zonas porque aunque en algunas zonas la concentración ha disminuido, pero en otras zonas como en el centro o sureste ha habido un aumento repentino en la concentración de NOx. En la Figura 1.7 se muestran los promedios anuales de NOx para las diferentes zonas del AMM. Los NOx no tienen una norma crónica contra la que se comparen los promedios anuales de sus concentraciones, sin embargo las concentraciones anuales se encuentran muy por debajo del valor de la norma del NOx para exposición aguda. Al igual que el ozono es importante su monitoreo continuo para comparar cada hora las concentraciones del contaminante. 8

26 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey 8. o.oo Figura 1.7 Concentración promedio anual para los NOx en las 5 estaciones del AMM Para el caso de las partículas menores a 1 mieras, la concentración se ha ido incrementando a lo largo de los años (Figura 1.8), es de especial atención que en cuatro de las cinco estaciones ha aumentado la concentración durante los últimos dos años y en la estación noreste donde bajo del 21 al 22 la tendencia durante estos 1 años ha sido a la alza. Se debe de poner especial atención a que se debe estos aumentos en las PMio, ya que a partir de 1998 el aumento ha sido constante. Además si se compara con la norma mexicana de 5 ug/m 3 para exposición crónica, a excepción de 1997 el promedio para el AMM ha sido excedido. Si se ve en cada una de las estaciones a partir del año 21 ha sobrepasado el valor permitido en la norma anual en todas las estaciones. En la zona Suroeste el problema es mucho más grave, debido a que prácticamente el promedio de las concentraciones duplica el valor permitido en la norma durante los últimos dos años. 9

27 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey Figura 1.8 Concentración promedio anual para ell PMio en las 5 estaciones del AMM 1.5 Problemática de la contaminación atmosférica en el AMM El Área Metropolitana de Monterrey como otras grandes urbes presenta problemas de contaminación atmosférica. Actualmente el AMM tiene una población de 3'426' habitantes (INEGI2), lo que lo convierte en la tercera Metrópoli con mayor población en México. Así mismo el AMM presenta un crecimiento anual del 2.3 %, más alto que el crecimiento nacional anual promedio. Los vehículos automotores representan uno de las principales fuentes de emisión en las Áreas metropolitanas, en la Figura 1.9 se muestra el aumento vehicular en el AMM durante los últimos 2 años. Se puede observar que existían 165, vehículos en 1979 y se llegó a los más de 94, vehículos en el 21. Si relacionamos estos datos con la población en el AMM tenemos que en solo 1 años se paso de tener 17.3 vehículos por cada 1 habitantes a 26.8 vehículos por cada 1 habitantes actualmente. A nivel nacional es el lugar donde menos habitantes por vehículo existen. Si este dato se compara 1

28 Capitulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey con los datos de las otras dos grandes metrópolis en México, en donde se tiene que en Guadalajara existen 14 vehículos cada 1 habitantes y en el Valle de MéxicolS.8; se puede concluir que existe un incremento mucho mayor que en el resto de las ciudades Año Figura 1.9 Número de Vehículos en el AMM en diferentes años En la Tabla 1.2 muestra el número de violaciones que han existido en el AMM desde 1993 hasta el 22 para los diferentes contaminantes. Basado en el número de violaciones se puede observar el principal problema del AMM lo representan las PMio, donde la violación a la norma ha sido constante. En la zona Suroeste es donde existen las concentraciones más altas de este contaminante, por lo que en esa zona el problema se agudiza aún más. El ozono es el otro contaminante que presenta problemas en el AMM, en cada año se presentan violaciones a la norma. El ozono también representa un riesgo para la salud de las personas por ser un oxidante fuerte. Para el monóxido de carbono, la situación no es tan preocupante como en el caso de los contaminantes anteriores, sin embargo se debe tener especial cuidado ya que se han presentado violaciones a los límites permisibles. Además, los vehículos son los 11

29 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey principales emisores de este contaminante y aunque es cierto que la tecnología para reducir las emisiones va mejorando continuamente, esta mejora tecnológica puede llegar a ser insuficiente ante el aumento de vehículos circulantes. Además los vehículos es la fuente principal de emisiones en el AMM, por lo que resulta inminente actualizar la aportación de estos vehículos a las emisiones del AMM. Tabla 1.2 Número de violaciones en las diferentes zonas del AMM para cada uno de los contaminantes Año\Contaminante 1993 ^ ^ ^ ^M co S NO 2 1 PM Total En el caso de los NOx y el SÜ2, no se ha presentado violaciones a la norma, sin embargo para el caso de los NOx, contribuyen en la formación de ozono en la atmósfera baja, así que una forma de controlar la producción de ozono es controlar las emisiones de NOx. 1.6 Objetivos El objetivo general de este trabajo es utilizar la experiencia de la realización del inventario de emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM) para identificar las mejores técnicas y reducir las incertidumbres para la elaboración de un 12

30 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey inventario de emisiones de fuentes móviles en el Área Metropolitana de Monterrey. La metodología incluye la identificación de las técnicas utilizadas en el inventario de emisiones del Valle de México y conocer las fuentes de incertidumbres resultantes durante la elaboración del inventario para tratar de reducirlas. Posteriormente se estimara el inventario de emisiones para fuentes móviles en el AMM, posteriori de haber identificado técnicas para su estimación y elegir alguna de las mismas. Los objetivos específicos son: Identificar las técnicas para la estimación del inventario de emisiones y sus principales incertidumbres basados en estudios previos del inventario de emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México. Obtener metodologías para la elaboración de un inventario de emisiones para fuentes móviles y elegir la más apropiada basado en la disponibilidad de la información. Estimar el inventario de emisiones para fuentes móviles en el AMM. Detectar fuentes de incertidumbre. 1.7 Justificación El problema de la contaminación atmosférica en el Área Metropolitana de Monterrey es evidente y no es fácil atacarla si no se conoce la raíz del problema. Un inventario de emisiones representa información sobre los contaminantes que se están arrojando, qué cantidades se emiten y quienes son los responsables de la emisión. Es por eso que es importante el desarrollo de un inventario de emisiones para atacar el problema. Con la elaboración del inventario de emisiones se pueden definir las políticas a aplicar para mejorar la calidad del aire. Así mismo, juega un papel importante ya que al realizarse continuamente sirve para medir las mejoras existentes debido a la aplicación de medidas o a la mejora de tecnología. Por las razones anteriores es importante que la información que contenga el inventario de emisiones sea lo más apegada a la realidad, para que la información que se desprenda sea de utilidad. Es por eso que se debe evitar al máximo reducir las incertidumbres durante la elaboración del mismo. 13

31 Capítulo 1. Calidad del Aire en el Área Metropolitana de Monterrey La elaboración de un inventario de emisiones es compleja y lleva tiempo, además de que la información necesaria para su elaboración es extensa; por estas razones se elabora solamente el inventario de emisiones para fuentes móviles, ya que estas fuentes representan a uno de los sectores que más contribuyen en las emisiones en el AMM, además de tener un crecimiento constante. 1.8 Contenidos En el Capítulo 2 se describen las generalidades de un inventario de emisiones, que elementos lo componen, los contaminantes que se toman en cuenta y una breve descripción de cada uno de ellos, la importancia de su elaboración y su uso; así como los resultados del inventario de emisiones de 1995 del AMM. En el Capítulo 3 se describe el inventario de emisiones de la Ciudad de México, la estructura que tiene, que metodologías fueron utilizadas durante su elaboración, los principales resultados e incertidumbres. En el Capítulo 4 se hace una descripción de dos metodologías para calcular el inventario de emisiones para fuentes móviles: Una basada en consumo de combustible y la otra basada en kilómetros recorridos se resaltan las ventajas y desventajas de su uso. En el Capítulo 5 se hace una recapitulación de las características de la flota vehicular de Monterrey, como lo es su edad, tamaño y recuento de los vehículos circulantes no registrados en el Estado. En el Capítulo 6 se dan los resultados de la estimación del inventario de emisiones para fuentes móviles en el AMM. Finalmente, se dan las conclusiones y las recomendaciones del presente trabajo. 14

32 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones CAPITULO 2 GENERALIDADES DEL INVENTARIO DE EMISIONES En el presente capítulo se discuten las características de un inventario de emisiones. El inventario de emisiones está formado de contaminantes de interés, típicamente se incluyen los contaminantes criterio de los cuales se da un breve recuento de los impactos que tienen los mismos en la salud de la población y en el medio ambiente. De la misma forma se explica cada una de las categorías que son tomadas en cuenta en el inventario de emisiones en México, así como las subcategorías. Se hace un breve repaso de la importancia de desarrollar un inventario de emisiones, los usos que tiene en la planeación de una región, las regulaciones y la evaluación de los planes. Finalmente, se presenta y discute lo que fue el último inventario de emisiones en el Área Metropolitana de Monterrey en el año de Características del inventario de emisiones Un inventario de emisiones es un conteo que se hace de los gases contaminantes de interés que son emitidos a la atmósfera por las diferentes fuentes emisoras en una comunidad. Generalmente se agrupan las principales fuentes emisoras como lo pueden ser los automóviles, transporte público, industria, aeropuertos, plantas generadoras de energía, refinerías, hogares, extracción de minerales, vegetación, fertilizantes, etc. Por lo general solo se cuentan los principales emisores a detalle y aquellos emisores que no representan un porcentaje importante en sus emisiones no se llegan a contar a detalle. Aunque existen categorías en las que se agrupan las fuentes por tipo de emisor, es importante que los datos sean analizados por fuente y no por sector, pues se puede dar el caso que aunque un sector no tenga una contribución importante de algún contaminante si 15

33 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones lo tenga una fuente dentro del mismo y al estar clasificada dentro del sector pase desapercibida. En lo que se refiere a los contaminantes, existen una cantidad importante de gases detectados que son emitidos a la atmósfera, sin embargo solo algunos llegan a representar una cantidad importante que por el riesgo a la salud de la población o el impacto ambiental se justifique su contabilización. Es importante definir para que se utilizará el inventario de emisiones, pues según sea el objetivo de su utilización es cuan detallado debe ser el mismo. Los objetivos del inventario son variados y va desde regulación, uso de evaluación y desarrollo de estrategias de control, hasta el simple cumplimiento de reportar las emisiones. 2.2 Contaminantes criterio del inventario de emisiones Las fuentes emisoras arrojan a la atmósfera diferentes gases y contaminantes. No todos los contaminantes emitidos a la atmósfera son contabilizados. En un inventario de emisiones típicamente son tomados en cuenta cinco contaminantes [EEA 22]: CO NOx SO 2 PM,o " PM 2.s Estos cinco contaminantes son tomados en cuenta debido a que son emitidos en cantidades importantes y que tienen un efecto directo sobre la salud de la población, o son precursores de ozono en la atmósfera baja [EPA 23], El ozono no aparece ya que es un contaminante de origen secundario, producido en presencia de ciertos gases (CO, NOx, SOj e hidrocarburos). Sin embargo cuando algún otro contaminante se tenga a concentraciones importantes y tenga un efecto sobre la salud de las personas o sobre el medio ambiente deberá también ser contabilizado. Algunas características importantes de los cinco contaminantes criterio son las siguientes: 16

34 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Monóxido de Carbono El monóxido de Carbono es un gas inodoro e incoloro, con gran estabilidad. Es el contaminante más abundante de la atmósfera baja y es producido cuando el combustible no se quema completamente. El CO puede causar daños a la salud ya que reduce el oxígeno entregado a los órganos del cuerpo como el corazón o el cerebro, así como a los tejidos. El CO es altamente venenoso aun para gente saludable si se encuentra a altas concentraciones en el aire. El CO respirado a altas concentraciones ocasiona problemas de visión, dificultad de aprendizaje y de trabajar, dificultad de realizar tareas complejas y a muy altas concentraciones puede causar la muerte. Además contribuye a la formación de smog que a su vez puede causar daños respiratorios [EPA 23], Óxidos de nitrógeno La forma genérica de nombrar a un grupo de gases altamente reactivos que contienen oxígeno y nitrógeno en diferentes cantidades es NOx (NO y NÜ2). La mayoría de los óxidos de nitrógeno son incoloros e inodoros. Aunque el más común de ellos NÜ2, junto con otras partículas en el aire se puede ver como una capa rojiza sobre áreas urbanas. Los NOx son producidos cuando se quema combustible a altas temperaturas, tal como sucede en los procesos de combustión. Los NOx son de los principales gases que participan en la formación de ozono. También reaccionan para formar partículas nitradas, las cuales forman aerosoles, que pueden llegar a ser causantes de problemas respiratorios. Los aerosoles además contribuyen en la formación de lluvia acida y a la sobrecarga de nutrientes que degrada la calidad del agua [EPA 23]. Además de que los NOx contribuyen a la formación de partículas atmosféricas, también forman químicos tóxicos y contribuyen al calentamiento global. Cabe destacar que los NOx tienen un impacto regional, ya que muchas veces este tipo de gas tiene un impacto ambiental o de salud en poblaciones o lugares lejanos a donde fueron emitidos [EPA 23]. Dióxido de azufre El dióxido de azufre es un gas que se disuelve fácilmente en agua Este se encuentra en muchas materias primas tales como petróleo crudo, carbón mineral y en otros minerales 17

35 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones donde se encuentran algunos metales como aluminio, plomo, zinc, hierro y cobre. El SOi es producido cuando son usados combustibles que lo contienen, cuando la gasolina es extraída del petróleo y cuando los metales son extraídos de minerales. El SÜ2 reacciona con el vapor de agua para formar ácido y al interactuar con otros gases y partículas en el medio ambiente forma sulfates que pueden ser dañinos para el medio ambiente o la salud de las personas. El SOz contribuye a las lesiones respiratorias, especialmente en niños y ancianos; agrava problemas existentes del corazón y de pulmones. Así mismo contribuye a la formación de lluvia acida, que a su vez acidifica los suelos lagos y corrientes; daña a árboles, cultivos, edificios y monumentos. Además contribuye a la formación de aerosoles que causan neblina. El problema del SÜ2 no es local ya que este puede ser depositado a grandes distancias de donde fue emitido. Los días donde existen altas concentraciones de SCh en la atmósfera puede ser muy problemático para las personas que sufren de asma [EPA 23]. Partículas En esta sección se puede agrupar las PMio y las PIVh.s, ambas son partículas con diferentes tamaños. Las PMio son aquellas que tienen un diámetro menor a 1 micrómetros y las PM 2 j 2.5 micrómetros. Esta última fracción son las que resultan más peligrosas para la salud de la población. El hollín, polvo, suciedad, humo o gotitas líquidas son conocidos como partículas (PM por sus siglas en inglés). Las partículas pueden estar suspendidas en el aire por un largo período de tiempo. En las partículas hay algunas que se pueden alcanzar a ver a simple vista como hollín o humo, pero existen otras partículas que solo bajo un microscopio electrónico pueden ser vistas [EPA 23]. Algunas partículas son emitidas directamente por fuentes tales como automóviles, camiones, fábricas, caminos sin pavimentar, trituración de piedra, campos labrados, quema de madera, etc. Sin embargo también pueden producirse indirectamente en el aire después de que reaccionen gases producidos en combustión con vapor de agua y luz solar [EPA 23]. Existen varios estudios que ligan a las partículas con problemas de salud, muchos relacionados con problemas respiratorios tales como agravar el problema del asma, 18

36 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones incrementar el problema de la tos, dificultad y dolor al respirar, bronquitis crónica, decaimiento de las funciones pulmonares y hasta muerte prematura [EPA 23]. En el medio ambiente también causa problemas como la formación de neblina; si se llegan a depositar en fuentes de agua puede acidificar lagos o corrientes, cambiar el balance de nutrientes en las costas o cuencas, eliminar nutrientes del suelo, entre otros. Además el hollín puede llegar a dañar monumentos o edificios. Otros contaminantes. En otros lugares también se consideran dos contaminantes importantes de contabilizar: El plomo y el ozono. El ozono tiene un especial interés ya que ha cobrado importancia en las grandes ciudades y en algunos casos se ha convertido en el contaminante más problemático. Su concentración puede ser medida en cualquier área metropolitana, pero debido a que es un contaminante de origen secundario es imposible contabilizarlo en el inventario de emisiones. Sin embargo es importante mencionarlo ya que contaminantes como el NOx, CO e hidrocarburos favorecen su producción en la atmósfera baja [EPA 23], El ozono tiende a estar en concentraciones altas en las zonas urbanas, sin embargo también puede viajar grandes distancias por lo que puede afectar a otras poblaciones. El ozono es un oxidante muy fuerte por lo que causa varios problemas a la salud tales como: Irritamiento pulmonar, una exposición en un periodo prolongado puede causar daño permanente en los pulmones. Aun a bajas concentraciones puede agravar el asma, bronquitis o neumonía, reducir capacidad pulmonar. Como en la mayoría de los casos los grupos más vulnerables se encuentran los infantes, las personas de la tercera edad y aquellas con problemas respiratorios. Además el ozono causa daños a la flora y al ecosistema [EEA 23]. Por otra parte se tiene al Plomo que aunque ha sido reducido grandemente y por tanto su efecto sobre la salud de la población, principalmente en los infantes quienes en ocasiones lo llegan a ingerir una vez depositado en el suelo, también hay daños en la vegetación, ya que inhibe su crecimiento en las zonas donde se encuentra a altas concentraciones. El plomo se puede también depositar en el agua donde puede afectar a los organismos que existan en el mismo. _, -i r~\

37 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Existen otros contaminantes que también tienen efectos sobre la salud, la EPA (Agencia de Protección al Medio Ambiente de los Estados Unidos) reporta 188 sustancias peligrosas incluyendo sustancias más comunes como el formaldehído, metanol y asbestos entre otros. Cabe destacar que algunas de estas sustancias presentan riesgo de cáncer a su exposición, mientras que las no cancerígenas pueden tener efectos en la salud tales como: Retardo en el crecimiento, lesiones pulmonares, depresión del sistema nervioso central, irritación de las membranas mucosas, deformación fetal, mutación, reducción de la capacidad respiratoria, efectos en el sistema inmunológico, efectos en la sangre, lesiones cardiacas, bronquitis, etc. [EPA 22]. Existen también los gases de efecto invernadero, entre los más importantes se encuentra el Metano (CEU) y el bióxido de Carbono (CO2). Estos generalmente son contabilizados pues tienen un impacto global ya que se les ha asociado con el calentamiento global y con el cambio climático. 2.3 Categorías de fuentes emisoras en el inventario de emisiones Las fuentes emisores se agrupan en cuatro principales categorías, que a su vez se subdividen en otras categorías mucho más específicas. Los cuatro principales grupos de fuentes emisoras son: Fuentes puntuales. Fuentes móviles. Fuentes de área. Fuentes naturales. En México, cada uno de estos sectores está dividido en otras categorías, muy parecido a las definidas por la Agencia de protección al ambiente de los Estados Unidos (EPA), pero adaptados a México. En lo que respecta a Europa ellos contemplan las mismas fuentes emisoras, aunque su categorización es diferente. En México se encuentran clasificados de la siguiente manera: Fuentes puntuales 2

38 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Las fuentes puntuales se encuentran definidas en el Artículo 6 del Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente en Materia de Control y Prevención de la Contaminación del Aire como toda instalación que tenga como propósito desarrollar procesos industriales o comerciales de servicios o actividades, que generen o puedan genera emisiones contaminantes a la atmósfera [LGEEPA 23]. En la Tabla 2.1, se muestran las categorías para las fuentes puntuales, así como los contaminantes inventariados comúnmente (CO, NOx, SC>2, PMio y PlVTz.s), se pueden contar otros como el amoníaco, los gases de efecto invernadero, CFC's o compuestos volátiles orgánicos, compuestos orgánicos totales, entre otros. Es importante destacar que aunque existen contaminantes criterio, se deben de contabilizar otros gases cuando su emisión se vuelve importante. La clasificación utilizada para la Zona Metropolitana del Valle de México es muy similar, solo eliminan algunas categorías que no aplican o que no existen en la zona. Una categoría que no es abordada como fuente puntual es la de los rellenos sanitarios. En el caso de la Ciudad de México no se aborda como fuente puntual debido a que no se cuenta con la información individual de los rellenos sanitarios, por lo que se contabiliza con una fuente de área y para su estimación se utiliza el software LANDFILLS [EPA 1997] desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). En el caso de Monterrey se tiene que revisar la información que se tiene y decidir si se debe reclasificar como fuente de área o dejarla como fuente puntual. Fuentes móviles Las fuentes móviles contienen la mayoría de los vehículos automotores salvo algunos utilizados en la agricultura o construcción. La clasificación básica está conformada entre vehículos a gasolina y diesel; así como por el tamaño del mismo. En la Tabla 2.2 podemos observar las categorías propuestas [Radian 1997], para las fuentes móviles. Sin embargo se podría aún reclasificar si se toma en cuenta autos particulares o vehículos dedicados a servicios como pueden ser taxis, microbuses, etc. La categoría que si es necesario incluir son vehículos que usan gas LP como combustible ya que actualmente existen varios vehículos que ya se encuentran utilizando este tipo de combustible. 21

39 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Tabla 2.1 Categorías de fuentes puntuales y sus principales contaminantes. Categoría Planta eléctrica Manufactura Química Refinación de Petróleo Producción Primaria de metales Producción secundaria de metales Producción de cemento Producción de minerales diversos Industria de vehículos automotores Operaciones de pulpa de madera Producción de petróleo y gas Impresiones y publicaciones Recubrimiento de superficies Terminales a granel Minería y explotación de canteras Manufactura de productos de madera Producción de azúcar Tenerías y acabados Producción de vidrio Producción de partes de hule y de plástico Producción de metal fabricado Productos textiles Rellenos sanitarios Incineradores municipales Quema de residuos al aire libre Planta de asfalto Alimentos y agricultura Combustión en fuentes puntuales CO s V s NOx ^ S s V SO 2 v' ^,/ V s PM 1 ^ v',/ v' v' ^ -/ v^ ^ ^ S S PM 25 V S S V </ s s </ s V s s Otros S s s s -/ s s s s s </ -/ s Fuente: Radian

40 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Tabla 2.2 Categorías de las fuentes móviles y sus principales contaminantes Categoría CO NOx S 2 PM, PM 25 Otros Vehículos de gasolina de trabajo ligero (LDGV) ^ ^ ^ ^ ^ ^ Camiones de gasolina de trabajo ligero (LDGT) Vehículos de gasolina de trabajo pesado (HDGV) Vehículos de diesel de trabajo ligero (LDDV) Camiones de diesel de trabajo ligero (LDGT) Vehículos de diesel de trabajo pesado (HDDV) Motocicletas (MC) ' ' ' ' ' ' Fuente: Radian Fuentes de área En las fuentes de área se clasifican todos aquellos que es difícil estimar en forma individual por lo que se agrupan en una sola categoría y en base a factores de emisión se estima los contaminantes que se arrojan a la atmósfera. En las fuentes de área se agrupan categorías muy variadas. En la Tabla 2.3 se pueden ver cada una de las categorías que conforman las fuentes de área y los contaminantes considerados [Radian 1997]. Cabe destacar que está lista se puede modificar ya sea eliminando algunas categorías o agregando otras más. Tal y como se comentó en la sección de fuentes puntuales, los rellenos sanitarios pudiesen considerarse como fuentes de área pues podrían estimarse con factores de emisión debido a la dificultad de monitorear las emisiones individuales de cada relleno sanitario. Por ejemplo, las gasolineras y lavados en seco son tratados como fuentes de área y no como fuentes puntuales debido a la dificultad de tratar estos en forma individual, por lo que se basa en niveles de emisión de contaminantes para la estimación de sus emisiones. 23

41 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Tabla 2.3 Categorías de las fuentes de área y sus principales contaminantes Categoría Combustión industrial, comercial e CO NOx SO 2 PM 1 s PM 25 Otros institucional Combustión residencial (Combustibles y </ S comerciales) Combustión residencial (Combustibles de s biomasa o derivados de residuos) Locomotoras Embarcaciones comerciales Aeronaves Otro equipo móvil que no circula por V s s s s s V Y s s s s carreteras (construcción, industrial, recreativo, etc.) Cruces fronterizos Terminales de autobuses y de camiones -/ S s V s s V Recubrimiento de superficies industriales Acabado de carrocerías Recubrimiento de superficies s s arquitectónicas Pintura de tránsito Limpieza de superficies industriales (desengrasado) Artes Gráficas Aplicación de asfalto Uso comercial y doméstico de solventes s s 24

42 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Continuación Tabla 2.3 Distribución de gasolina Recarga de combustible de aviones Distribución de gas LP Panaderías Ladrilleras Actividades de construcción Asados al carbón Vendedores callejeros Aplicación de plaguicidas Corrales de engorda de ganado Quemas agrícolas Aplicación de fertilizantes Desecho de animales Labranza agrícola Incineración en sitio Manejo de Residuos-Quema al aire libre Tratamiento de aguas residuales Aguas negras y aguas residuales en canales S -/ s s s s s s s s s s s -/ s s s s V s V V s s s s abiertos Incendios silvestres e incendios prescritos Incendios de construcciones Polvo de caminos pavimentados Polvo de caminos sin pavimentar Erosión del viento Emisiones domésticas de amoníaco </ S S V s s s s s s s s s s Fuente: Radian Fuentes naturales 25

43 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Las fuentes naturales agrupan todas aquellas emisiones provocadas de forma natural por la vegetación, el suelo o por alguna otra causa ajena a la acción del hombre. El caso de las fuentes naturales es importante su contabilización por su aportación en las emisiones de partículas y en ocasiones otros contaminantes. En la Tabla 2.4 se muestran las categorías de las fuentes naturales, aunque cabe destacar que en la Ciudad de México solamente fue clasificado como la emisión proveniente de suelos y vegetación [Radian 1997]. Para el caso del AMM la clasificación usada en la Zona Metropolitana del Valle de México pudiese ser utilizada ya que las condiciones y su aplicación serían similares. Tabla 2.4 Categorías de las fuentes naturales y sus principales contaminantes Categoría CO NOx SO 2 PM IO PM 25 Otros Hidrocarburos biogénicos NOx del suelo s Termitas Rayos Volcanes/Otras fuentes geotérmicas V./ ^./ 2.4 Importancia del inventario de emisiones El inventario de emisiones tiene una gran importancia en los campos científicos, como políticos y estratégicos. El inventario de emisiones tiene varias finalidades en cada campo y según las necesidades será el nivel de detalle que debe tener el inventario de emisiones. El inventario de emisiones tiene un carácter informativo para las autoridades, como para la población en general. Por lo que tiene una función importante para legislar y adecuar las políticas que se deben seguir según se presente el problema de las emisiones. Al mismo tiempo el inventario de emisiones permitirá definir prioridades en las estrategias y medidas de control a seguir en cada giro en particular; así como a identificar a los responsables del problema. Así mismo el inventario de emisiones es de gran ayuda para establecer nuevos objetivos en los niveles de contaminación. De la misma manera sirve para establecer 26

44 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones restricciones en cuanto a emisiones se refiere; refiérase con esto a limitar el número de fuentes emisores en cuencas atmosféricas (emitir o revocar permisos de industria que emita contaminantes a la atmósfera), en cuanto a la capacidad de renovar o limpiar el aire, para que no se sobrepasen los valores recomendados de calidad de aire. Por otra parte también el inventario de emisiones sirve como datos de entrada en los modelos de dispersión, que sirven para evaluar estrategias y posibles escenarios ante cambios en las regulaciones o en la misma economía del lugar. Con los modelos de dispersión es posible evaluar los impactos en la salud de la población o en el ambiente, así como comparar las estrategias, evaluar el costo-beneficio. Otro uso importante del inventario de emisiones es que sirven para establecer bases para indicadores en cambios de la cantidad de emisiones que puedan provocar cambios en la calidad de aire, monitorear el estado actual y verificar los objetivos impuestos con anterioridad, monitorear que las políticas seguidas tengan el efecto deseado. Existen otros usos del inventario de emisiones. En este documento solo se comentan algunos de los usos más importantes. La razón de esta tesis es actualizar un inventario de emisiones para fuentes móviles, utilizando los datos disponibles más recientes, ya que no existe un inventario de emisiones oficial desde Los resultados sirven para informar sobre el estado actual de las emisiones de las fuentes móviles y comparar los resultados con otros inventarios de emisiones no oficiales de fuentes móviles realizados para el AMM. 2.5 Inventario de emisiones de 1995 del Área Metropolitana de Monterrey El único inventario oficial de emisiones realizado para el Área Metropolitana de Monterrey fue el del año de 1995 [Ecología 1997]. Este inventario ya no es representativo de las condiciones actuales de la cuenca atmosférica de la zona y aunque puede llegar a mostrar ciertas tendencias sobre la industria y transporte de ese año, existen varias fuentes de incertidumbres debido a que no se contabilizaron algunas categorías o que en algunas emisiones fueron subestimadas. 27

45 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones En la Tabla 2.5 se presenta el inventario de emisiones desagregado para el Área Metropolitana de Monterrey. En esta se puede ver cada una de las categorías contabilizadas en cada uno de los cuatro grupos de fuentes emisoras. Las partículas fueron inventariadas como partículas suspendidas totales, sin llegar a diferenciar las PM 1 y PM2.5 que para efectos de salud son las que más interesan. Además el Plomo se contabilizaba, pues aún existía en la atmósfera como un contaminante importante debido a su contenido en la gasolina nova que aún se encontraba a la venta. Actualmente las gasolinas que están a la venta ya se encuentran sin plomo, salvo trazas de este metal pesado que se queda por el proceso de la producción de gasolina. Por la razón anterior su presencia en la cuenca del AMM se debió reducir significativamente. En las fuentes de área no fueron contabilizadas varias áreas que tienen un impacto importante en la calidad del aire. Entre estas se encuentran el recubrimiento de superficies industriales, fugas de gas natural doméstico, fuga de hidrocarburos no quemados, rellenos sanitarios, locomotoras, tratamiento de aguas residuales, combustión en hospitales, caminos no pavimentados. Los diferentes tipos de incendios como los incendios en estructuras y forestales como los que se suscitaron durante 1998 en la cuenca del AMM. La combustión comercial e institucional que no fue contabilizada representó para la ZMVM el 23.5 % de las emisiones totales de SÜ2. Así mismo fueron contadas como fuentes móviles las emisiones suscitadas en los aeropuertos, sin embargo estas se clasifican mejor dentro de las fuentes de área, además de no estar especificadas que tipo de actividades dentro del aeropuerto (operación de aeronaves y recarga de aeronaves) fueron las causantes de las emisiones. Otras actividades particulares como las pedreras, actividades de construcción, asados al carbón, aplicación de plaguicidas, aplicación de fertilizantes, levantamiento de polvo en caminos pavimentados pudieran ser contabilizadas. Cabe destacar que estas actividades aún no son inventariadas en la Zona Metropolitana del Valle de México. Para el caso de las fuentes naturales habría que estimar la aportación de NOx e hidrocarburos producidos por la vegetación. 28

46 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Tabla 2.5 Inventario de emisiones desagregado para el AMM 1995 (toneladas/año) Tipo de fuente PST SO 2 CO NOx HC Pb Total Industria Generación de energía 38 3' ' N/E 15'818 eléctrica Refinación de N/E 1'74 petróleo/petroquímica Industria química 1'169 3' '625 N/E 8'834 Minerales metálicos N/E 1'99 Minerales no 42'898 19' ' N/E 68'72 metálicos Productos vegetales y N/E 41 animales Madera y derivados N/E 941 Productos de consumo N/E 553 alimenticio Productos de consumo N/E 96 varios Productos metálicos N/E 1'69 Productos de consumo N/E 1'53 de vida media Productos de consumo N/E 865 de vida larga Artes gráficas N/A N/A N/A N/A 126 N/A 1'26 Servicios Lavado y desengrase N/A N/A N/A N/A 4 '744 N/A 4 '744 Consumo de solventes N/A N/A N/A N/A 1'771 N/A 1'771 Almacenamiento y N/A N/A N/A N/A 7' N/A 7' dist. de combustibles 29

47 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Mercadeo y N/A Continuación Tabla 2.5 N/A N/A N/A 5'654 N/A 5'654 distribución de gas LP Operación de lavado N/E N/A N/A N/A 2'12 N/A 2' 12 en seco (tintorerías) Superficies N/E N/A N/A N/A 3'718 N/A 3'718 arquitectónicas Panaderías N/E N/E N/E N/E 749 N/A 749 Pintura automotriz N/E N/A N/A N/A l'osl N/A l'osl Pintura de tránsito N/E N/A N/A N/A 582 N/A 582 Esterilización en N/A N/A N/A N/A 61 N/A 61 hospitales Uso de asfalto N/E N/A N/A N/E 21 N/A 21 Combustión 14 N/S N/A 45 residencial Combustión 2 N/S N/S 46 2 N/A 5 comercial/institucional Transporte Autos particulares '74 16'724 4' '138 Pick up '242 1'616 25' '12 Taxis '345 2'316 5' '523 Camiones pasajeros 2' '85 2'825 6'877 N/A 87'967 Camiones carga 1' '592 1'532 3 '729 N/A 47'75 Motocicletas 4 7 3' '459 Aeropuerto N/A N/A N/A 527 Suelos y vegetación Suelos 763'725 N/A N/A N/A N/A N/A Vegetación N/A N/A N/A N/A N/E N/A N/E Total 815'628 3M66 97'762 53' ' '932'622 N/S No significativo, N/E No estimado. N/A No Producido 3

48 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones Por otra parte en lo referente a las fuentes móviles, habría que distinguir los vehículos a diesel y gasolina, pues se encuentran inventariados juntos; además es importante incluir a los vehículos que utilizan gas LP como combustible pues se ha acrecentado este tipo de vehículos en la zona. En la Tabla 2.6, se muestra el inventario de emisiones para el AMM pero con la aportación porcentual de cada sector por contaminante. En este caso comparando con el inventario de emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México, el NOx emitido por suelos y vegetación no fue estimado sin embargo en la ZMVM significo al menos un 2% de la emisión total de este contaminante. Por otra parte en el sector servicios del AMM se reporta como "no significativo" las emisiones de SÜ2, no obstante para las fuentes de área de la ZMVM equivalente al sector servicios del AMM, las emisiones del dióxido de azufre representan el 26 % de las emisiones, por lo que es recomendable poner atención en este rubro en el siguiente inventario de emisiones. Tabla 2.6 Inventario de emisiones para el AMM (porcentaje por contaminante) Sector PST SO 2 co NOx HC Pb Industria N/E Servicios N/S N/S N/S N/S 29. Transporte Suelos y 93. vegetación Total N/S No significativo. N/E No estimado Es importante señalar que no se detalla la metodología utilizada para la elaboración del inventario de emisiones [Ecología 1997], por lo que cuando exista un nuevo inventario de emisiones se recomienda detallar la metodología para que este inventario pueda ser comparado con posteriores. En el año de 1995 las partículas totales era el contaminante de mayor preocupación. Actualmente, las PMio, siguen siendo un problema para Monterrey, además se tiene que 31

49 Capítulo 2. Generalidades del Inventario de Emisiones poner especial atención en los gases que participan en la producción de ozono en la atmósfera baja. En 1995 el sector con mayor contribución a las emisiones fue el del transporte, fue el principal emisor de CO, NOx y HC con 99.7 %, 64 % y 66 % de las emisiones, respectivamente. Ante esto es importante vigilar más este sector. En el reporte del inventario de emisiones del AMM de 1995 (Ecología, 1997), no se describen claramente las metodologías usadas y las fuentes de incertidumbre para obtener los datos de emisiones reportados. Por lo anterior, se usó el inventario de emisiones de la ZMVM como base para obtención de datos y metodologías, ya que en este inventario se tiene una descripción de los datos utilizados, fuentes de referencia y se tomaron en cuenta muchas categorías que no fueron estimadas en el AMM. Por otra parte el inventario de emisiones del AMM de 1995 fue el último y único inventario oficial publicado, lo cual lo convierte en un inventario obsoleto que no representa las condiciones actuales del AMM. El inventario de emisiones de la ZMVM se renueva cada dos años, por lo que es un precedente para la elaboración de inventarios de emisiones oficiales que se realicen en otras ciudades de México. En el siguiente capítulo se hace una revisión de la metodología y fuentes de incertidumbre del inventario de emisiones de la ZMVM. En base a la revisión y a la información existente se propone en el Capítulo 4 la mejor forma de estimar las emisiones de fuentes móviles para el AMM. 32

50 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México CAPÍTULO 3 LA EXPERIENCIA DE LA ZONA METROPOLITANA DEL VALLE DE MÉXICO EN EL INVENTARIO DE EMISIONES En este capítulo se presenta la estructura del inventario de emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México, se detallan cada uno de los elementos que la conforman como emisiones, fuentes emisoras y metodologías utilizadas. Se hace un recuento de las recomendaciones hechas al inventario de emisiones de la ZMVM y se muestran los principales resultados del inventario de emisiones de 1998 para la ZMVM. Finalmente se hace un recuento de cómo esta experiencia puede ser aplicada en el caso del AMM. 3.1 Estructura del inventario de emisiones El inventario de emisiones de 1998 para la ZMVM, está conformado como se muestra en la Figura 3.1 [CAM 2], En la parte de la fisiografía están contenidos muchos parámetros que se utilizan durante el cálculo del inventario de emisiones, además que se describe el área de estudio e información sobre el clima y población, entre otros. Para el cálculo de los gases de efecto invernadero se hizo un balance energético, en donde se toman en cuenta todos los posibles combustibles utilizados en la ZMVM y se multiplican por un coeficiente de emisión de CÜ2 o CFLt según la actividad. Las fuentes de emisión fueron divididas en cinco categorías: fuentes móviles, fuentes puntuales, fuentes naturales, fuentes de área y los gases de efecto invernadero. En el inventario de 1998 se utilizaron diferentes metodologías, la elección fue basada en el tipo de contaminante a estimar y el tipo de fuente emisora. Los datos necesarios para la estimación de las emisiones fueron obtenidos por diferentes instituciones. 33

51 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México Como se menciona anteriormente la Fisiografía esta conformada por los datos de la población, el clima de la región y el área considerada para el inventario de emisiones. Para el caso de la ZMVM se tienen dos principales temporadas climáticas: la temporada de lluvias y la temporada seca. A su vez la temporada seca se divide en dos partes: templada y fría. En lo que se refiere a la población para 1998 la Zona Metropolitana del Valle de México tenía alrededor de 16.7 millones de habitantes. Por otra parte el área de estudio esta conformada por 18 municipios del Estado de México y el Distrito Federal. Factores Externos Fisiografía Inventario de emisiones Emisiones Fuentes emisoras Instituciones Participantes Balance energético Metodología Figura 3.1 Estructura del inventario de emisiones de la ZMVM en 1998 Los cambios urbanos como urbanización, cambio de suelo, edificaciones; así como los incendios forestales forman parte de los factores externos. Los factores externos tienen influencia en el incremento de contaminantes, la permanencia de los contaminantes en la atmósfera y el clima de la región. Los contaminantes tomados en cuenta para el inventario de emisiones de 1998 son: Bióxido de azufre Monóxido de carbono Óxidos de nitrógeno Partículas menores a 1 mieras 34

52 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México Hidrocarburos Gases de efecto invernadero (Bióxido de carbono y metano) El balance energético es importante porque el consumo de energía tiene un impacto directo en la calidad del aire. Los impactos en la calidad del aire pueden ser medidos con un balance energético, la calidad de los combustibles y las tecnologías utilizadas. Básicamente el balance de energía tomo en cuenta dos variables: los combustibles y los consumidores de los mismos. Los combustibles tomados en cuenta son: Gasolina Gas natural Gas licuado Diesel Otros Mientras que los consumidores pueden ser agrupados en tres grandes grupos: Industria, Residencial y Servicios. En la Figura 3.2 se muestran las 5 categorías de fuentes emisoras para el inventario de emisiones. Estas categorías se dividen en otras más. Los gases de efecto invernadero están considerados como una categoría aparte en donde se cuenta el metano y el bióxido de azufre emitido a la atmósfera. Las fuentes puntuales incluyen las emisiones provenientes de la industria, considerando las actividades de cada una de las industrias. Se tiene localizada cada una de las industrias y las emisiones que estás producen agrupadas por tipo. Las fuentes de área están divididas en cinco categorías: pérdidas evaporativas por transporte y almacenamiento de combustibles, evaporación de solventes, fuentes evaporativas de hidrocarburos, fuentes móviles no carreteras y fuentes de combustión. En las fuentes móviles están agrupados los vehículos, los cuales fueron clasificados por su uso, tecnología y tamaño. Por su parte las fuentes naturales están divididas en dos principales fuentes emisoras que son la vegetación y el suelo. Para las fuentes naturales fueron considerados cuatro principales tipos de suelo: forestal, forestal urbano, suelo para agricultura y otros tipos de suelo. La vegetación se dividió en suelo con cobertura o sin cobertura. 35

53 o Fuentes emisoras T3 I! ~ II "3 II Puntuales Área Móviles Gases de efecto invernadero Naturales o ex o c o N CD "O o <u ex f> jd -t-j "ex 3 O Evaporación de solventes Perdidas evaporatlvas por transporte y almacenamiento de combustible Fuentes de combustión Fuentes móviles no carreteras Fuentes evaporativas de hidrocarburos Forestal Agricultura Figura 3.2 Clasificación de las fuentes emisoras en el inventario de emisiones de 1998 Sin cobertura vegetal Con vegetal

54 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México Para el cálculo del inventario de emisiones se usaron diferentes metodologías entre las que se incluyen el balance de materia, mediciones directas de la fuente de emisión, factores de emisión y modelos matemáticos. La mayoría de estos modelos fueron desarrollados por la Agencia de Protección al Ambiente (EPA) en los Estados Unidos. En la Tabla 3.1 se muestran las metodologías usadas para cada una de las fuentes y las instituciones participantes para su estimación. Como se puede observar en algunas fuentes emisoras se utilizó más de una técnica, esto es porque en cada una de ellas se agrupan una serie de actividades en donde el cálculo de emisiones puede variar de una actividad a otra. En las instituciones participantes se muestran aquellas instituciones que tuvieron más participación durante la elaboración del inventario de emisiones para cada una de las fuentes. Tabla 3.1 Metodologías utilizadas para la estimación de las emisiones de los diferentes contaminantes y las instituciones participantes Metodología utilizada Fuentes Balance de materia Medición en la fuente Factores de emisión Modelos Instituciones participantes Móviles Puntuales Área Naturales Gases de efecto invernadero S S./ S V./ SETRAV1, SCT, IMP, COMETRAVI, DGRT, RAMA, Programa de verificación vehicular Secretaria de Ecología del Estado de México, Secretaria ambiental del Distrito Federal, INE Agencias del gobierno y privadas INEGI, SACAR, SENEAM, SEDAGRO, CORENA PEMEX, Distribuidores de gas licuado, Asociación de Gas Natural == 37

55 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México 3.2 Metodologías y datos utilizados para la estimación del inventario de emisiones A continuación se presenta la metodología y los datos usados en el inventario de emisiones de la ZMVM para las fuentes móviles. Se detallan los modelos, las ecuaciones, los factores de emisión y las mediciones utilizadas. Después se describen las fuentes de incertidumbre que existen durante el cálculo de las emisiones y finalmente se proponen metodologías alternativas. Por otra parte si se desea encontrar la misma descripción sobre las metodologías, datos usados, etc., para el resto de las fuentes de emisión puede ser encontrado en el Apéndice D. Fuentes Móviles Las fuentes móviles representan en la ZMVM el 83 % de las emisiones reportadas en el inventario de emisiones. Individualmente las emisiones de los vehículos son relativamente bajas, sin embargo cuando se agrupan todos los vehículos son los principales emisores. Para el siguiente análisis se utilizó un estudio que todavía no ha sido publicado, bajo el "Programa Integral sobre la Contaminación del Aire Urbana, Regional y Global de Contaminación del Aire" ("Integrated Program on Urban Regional and Global Air Pollution" por sus siglas en inglés) del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT 23). Datos usados Para las fuentes móviles se necesitan una serie de datos para el cálculo de sus emisiones. Los datos más importantes son las características de la flota vehicular como lo son el año, marca, cantidad de vehículos, etc. En la Tabla 3.2 se muestran las fuentes de información para la cantidad de cada uno de los tipos de vehículo circulantes en la ZMVM. La cantidad de los diferentes tipos de vehículos considerados fue obtenida por las instituciones mostradas en la Tabla 3.2. La información de la cantidad de vehículos y la 38

56 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México distribución de los mismos para el Estado de México fue proporcionada por la Secretaria de Ecología del Estado de México. Un dato importante para la estimación de las emisiones de las fuentes móviles es la cantidad promedio de kilómetros recorridos cada día para cada uno de los tipos de vehículos considerados en el inventario de emisiones. Estos datos fueron obtenidos por un estudio realizado por el Comité Metropolitano de Transporte y Vialidad [COMETRAVI, 1997]. Tabla 3.2 Fuentes de información para cada una de los vehículos circulantes en la ZMVM Tipo de vehículo Autos privados Taxis Combis Microbuses Pick up's Camiones de carga a gasolina Vehículos a diesel < 3 toneladas Trailer (tractocamión) Camiones a diesel Vehículos a diesel > 3 toneladas Camiones de carga a gas LP Motocicletas Fuente de información Dirección general de prevención y control de contaminantes (Documento: SMA/DGPCC/8942/2) Gobierno del Distrito Federal ( Bando Número 9 GDF, 2) Secretaria de Transporte y Vialidad (Documento: DEC- 1/2 SETRAVI 1999) Secretaria de Transporte y Vialidad (Documento: DEC- 1/2 SETRAVI 1999) Dirección general de prevención y control de contaminantes (Documento: SMA/DGPCC/8942/2) Secretaria de Transporte y Vialidad (Documento: DRT/299/2 SETRAVI) Secretaria de Transporte y Vialidad (Documento: DRT/299/2 SETRAVI) Secretaria de Transporte y Vialidad ( Programa Integral de Transporte y Vialidad ) Anuario SETRAVI- Dirección general de auto transporte urbano Dirección general de prevención y control de contaminantes (Documento: SMA/DGPCC/8942/2) SMA/DGGAA/J.U.D. De Políticas de Fuentes Móviles Secretaria de Transporte y Vialidad (Documento: DRT/299/2 SETRAVI) El consumo de combustible es importante, así como las propiedades de los combustibles. La información de ventas, composición y densidad para los diferentes tipos de gasolina fue proporcionada por PEMEX como también la cantidad de diesel vendido 39

57 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México en la Zona Metropolitana del Valle de México. El azufre contenido en las gasolinas y diesel fue reportado por PEMEX y el contenido en el gas licuado fue tomado de un estudio realizado por TUV RHEINLAND [2]. Modelos, ecuaciones, factores de emisión y mediciones utilizadas La Ecuación 3.1 es usada para estimar los kilómetros recorridos para cada tipo de vehículo. La estimación de las emisiones consideran el tipo de vehículo, modelo y año. Se considera que los vehículos circulan 313 días al año. Donde: (3.1) KRVjj Kilómetros recorridos por el tipo de vehículo i y año modelo j [km/año]. KD Kilómetros recorridos por el vehículo tipo i [km/día]. NVy Número de vehículos del tipo i y año modelo j. DA Días circulantes al año del tipo de vehículo i [días/año]. Los factores de emisión para los hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno fueron obtenidos para los diferentes vehículos como se indica a continuación: Para los vehículos a gasolina fueron usados factores de emisión desarrollados por el Instituto Mexicano del Petróleo. Para los vehículos a diesel y motocicletas fueron obtenidos factores de emisión con el modelo computacional Mobile 5a. 3 MCMA, desarrollado por la Agencia de Protección al ambiente de los Estados Unidos (EPA) y modificado por Radian Internacional. Cabe señalar que en el documento del inventario de emisiones no existe ninguna referencia sobre este estudio. Para los vehículos que utilizan gas licuado fueron usados los factores de emisión reportados en el Manual de referencia para un inventario de gases de efecto invernadero, desarrollado por el Panel Intergubernamental para el cambio climático [IPCC 1995]. 4

58 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México Las emisiones para PMio fueron obtenidas de un estudio desarrollado por la Universidad de Colorado [University of Colorado, 1998]. La ecuación 3.2 es usada para obtener las emisiones de los diferentes contaminantes excepto para el bióxido de azufre. 1 l'ooo'ooo Donde: E,jk Emisión total para los vehículos de tipo i, año-modelo j y contaminante k [toneladas/año] KRVy Kilómetros recorridos por el vehículo tipo i, año-modelo j [km/año] FEjjk Factor de emisión del vehículo tipo i, año-modelo j, contaminante k [g/km] 1,, Conversión de gramos a toneladas Las emisiones de bióxido de azufre fueron obtenidas por un balance de materia. Se conoce el dato del azufre en los combustibles, por lo que las emisiones fueron calculadas utilizando la Ecuación 3.3 y la emisión de bióxido de azufre fue obtenido para cada tipo de vehículo usando la Ecuación 3.4. Donde (3.3) Eso2i Emisión de SOi por el combustible i [toneladas/año]. C Consumo del combustible i [m 3 /año]. P Densidad del combustible i [toneladas/m 3 ]. S Contenido de azufre en el combustible i [fracción de masa]. 2 Factor de corrección de peso molecular por la conversión de azufre a dióxido de azufre. 41

59 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México 'KRV, (3.4) Donde Eso2j Emisiones de SÜ2 del vehículo] [toneladas/año], KRVj Kilómetros recorridos por el vehículo j [km/año]. KRV, Kilómetros recorridos por todos los vehículos que usan el combustible i [km/año]. Eso2i Emisiones de SÜ2 correspondientes al combustible i [toneladas/año]. Fuentes de incertidumbre La principal fuente de incertidumbre de las emisiones de fuentes móviles es la relacionada con el tamaño de la flota vehicular, las emisiones evaporativas y la metodología utilizada para estimar las emisiones. La flota vehicular es el primer dato de entrada para estimar las emisiones y tiene un impacto directo en la cantidad de contaminantes emitidos a la atmósfera. Además es importante conocer perfectamente la distribución de año-modelo de los vehículos ya que debido al cambio de tecnología las emisiones llegan a cambiar entre un modelo y otro. Los vehículos nuevos emiten mucho menos contaminantes que los vehículos viejos. Los vehículos viejos no tienen equipos de control de contaminantes, lo que incrementa grandemente la emisión de los mismos con respecto a los nuevos vehículos. Otra incertidumbre es con respecto a los vehículos registrados, ya que no existe concordancia entre los vehículos registrados en el Distrito Federal y los registrados en el Estado de México. La flota vehicular fue estimada utilizando diferentes fuentes de información, lo que puede ocasionar un doble conteo en algunos vehículos. Además el ir y venir dentro y fuera del Área Metropolitana de México no es estimada, en particular la de los camiones pesados de carga que pasan a través de la ZMVM y no se encuentran registrados. El modelo Mobile 5a.3 utilizado para estimar los factores de emisión de los vehículos a diesel y motocicletas contiene varias incertidumbres. Primeramente, los factores de emisión son un promedio de una muestra limitada de vehículos usada para la estimación 42

60 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México y puede resultar no representativa de la flota vehicular [Cadle 22 y Sawyer 2]. En segundo lugar el programa no tiene un análisis de incertidumbre sobre algunos parámetros como la velocidad promedio, patrones de manejo, combustible usado, condiciones mecánicas, temperatura ambiente, etc. Además, el Mobile 5 fue diseñado en un país desarrollado y aunque rué modificado para México, el patrón de uso del vehículo y de manejo es diferente, existe diferencia de tecnologías en vehículos del mismo modelo y la formulación distinta en la gasolina puede causar una gran incertidumbre en este modelo. En lo referente a los factores de emisión usados para los vehículos a gasolina proporcionados por el Instituto Mexicano del Petróleo, estos fueron obtenidos en estudios en México. Sin embargo tienen grandes limitantes, ya que fueron estudios preliminares y experimentales, por lo que es necesaria su validación para las diferentes condiciones de manejo. Las factores de emisión usados para los taxis fueron los mismos encontrados para los vehículos privados y los factores de emisión para los años 1974 a 1998 fueron utilizados para las combis y microbuses. Las condiciones de estos vehículos son muy diferentes a los vehículos privados, sus emisiones tienen que ser mucho más altas dado su uso intensivo y el mayor kilometraje recorrido cada día. La estimación de las emisiones para los vehículos a gas LP (petróleo licuado) usa tactores de emisión del 1PCC [IPCC 1995]. Estas emisiones fueron calculadas para vehículos ligeros y en el inventario de emisiones de la ZMVM los factores fueron utilizados indistintamente para vehículos ligeros, medianos e incluso vehículos pesados. El estudio del IPCC fue realizado en Norteamérica y Europa considerando tecnologías y condiciones de esos lugares. Además en el mismo reporte del IPCC se especifica claramente que esos factores no deben ser usados para inventarios de emisiones nacionales o regionales. Finalmente, hay diferencias significativas en las emisiones de CO y NOx para diferentes relaciones entre el propano y butano en el gas LP. Los factores de emisión por si mismos tienen grandes incertidumbres. Los factores de emisión fueron obtenidos para patrones específicos de manejo y condiciones de operación del vehículo que no representan las condiciones reales de manejo. Los factores de emisión desarrollados representan solamente una condición de manejo basado en distribuciones de velocidades en el manejo urbano pero no al grado de representar las 43

61 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México condiciones reales, por lo que no representan adecuadamente los diferentes comportamientos y condiciones de la ZMVM. Otras incertidumbres están en el hecho de suponer que todos los vehículos circulan el mismo número de días (313) durante el año, que no se considera el año del modelo y el uso específico (privado, servicio público, taxi, etc.) de los diferentes vehículos. En general, el uso de los vehículos cae con el paso del tiempo, por lo que se espera que los vehículos nuevos tengan más kilómetros recorridos al año que los vehículos viejos. Así mismo, los vehículos de uso público son usados más que los vehículos privados. Otra variable que trae incertidumbre es el programa "Hoy no circula". Bajo este programa los vehículos dejan de circular un día hábil a la semana, excepto para los vehículos de modelos recientes (2 años) equipados con convertidor catalítico de tres vías. Bajo este programa se espera que se sobreestime el uso de los vehículos viejos y que consecuentemente exista una sobreestimación en las emisiones, ya que asumen que circulan de las misma forma que los vehículos nuevos. Los factores de emisión de PM ] usados para los vehículos a gasolina no diferencian entre los diferentes modelos, año y tipos de vehículos. Además los factores de emisión del PMio para vehículos a gasolina son usados para estimar las emisiones de los vehículos a gas LP sin ninguna explicación. No hay ninguna explicación del porque los vehículos que no circulan en carreteras no son incluidos en el inventario de emisiones. Esta categoría incluye las emisiones producidas por vehículos como vehículos para agricultura, vehículos militares, maquinaría de construcción, etc. Las emisiones de estas fuentes pueden tener importantes impactos en áreas donde son utilizados, ya que no tienen equipos de control de emisiones. En ocasiones estos vehículos son incluidos en fuentes de área, sin embargo tampoco aparecen en esa clasificación de fuentes emisoras. Metodologías y procedimientos alternativos En ocasiones si se tienen otros datos más fidedignos se pueden utilizar otros procedimientos alternativos en la estimación de las emisiones para las fuentes móviles. Uno de las más importantes metodologías alternativas es la basada en el consumo de 44

62 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México combustible en lugar de la basada en la distancia recorrida por los vehículos. Otras alternativas incluyen: - El modelo de túnel, donde las emisiones de los vehículos son estimados en túneles urbanos [Molina 2]. - El modelo de detección remota, donde un equipo sofisticado de captación detecta los hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno y es usado en avenidas o calles para medir los cambios de concentración de estos contaminantes como una fracción del combustible usado cuando los gases del escape de los vehículos pasan a través del sensor [Molina 2]. - La experiencia de la ZMVM La experiencia de la ZMVM ayuda en el momento de detectar y evaluar metodologías para la elaboración del inventario de emisiones para el AMM. También ayuda en la obtención de datos ya que existe el antecedente de donde fue tomada esta información. Así como en la reducción en la medida de lo posible de las fuentes de incertidumbre que afectan en la estimación de las emisiones. Además de que existe un antecedente sobre las metodologías alternas para la elaboración del inventario de emisiones. De la experiencia de la ZMVM fueron tomadas las metodologías para la estimación de emisiones de fuentes móviles: la metodología basada en la distancia recorrida por los vehículos y la metodología basada en combustible, la cual fue propuesta como una metodología alterna en la ZMVM. En lo que se refiere a las fuentes de incertidumbre estas también son tomadas en cuenta para la elaboración del inventario de emisiones de fuentes móviles del AMM y se tratarán de reducir en la medida que sea posible. Una vez que se elige la metodología con la que se estimarán las emisiones de las fuentes móviles para el AMM, se detalla la forma en como se puede disminuir las fuentes de incertidumbre. 45

63 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México 3.3 Principales resultados del inventario de emisiones de 1998 para la ZMVM Los resultados del inventario de emisiones de 1998 de la ZMVM muestran que más de 2.5 millones de toneladas de contaminantes criterio son emitidos a la atmósfera. El inventario de emisiones se muestra en la Tabla 3.3. Como se puede observar las emisiones de monóxido de carbono son las más altas con el 71 % del total, seguido por los hidrocarburos con el 19 %. Los óxidos de nitrógeno representan el 8 % de las emisiones de la ZMVM, mientras que las PMj y el dióxido de sulfuro representan alrededor del 1 % de las emisiones. Aunque las emisiones de PMio son pequeñas en porcentaje, la formación secundaria en la atmósfera es importante, además representan un riesgo importante para la salud de la población, mientras que el monóxido de carbono que es el contaminante mayor emitido representa un riesgo menor. Los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno contribuyen ambos con el 27 % de las emisiones, menos de la mitad de la contribución del monóxido de carbono; sin embargo estos contaminantes son precursores de ozono en la atmósfera baja. Las concentraciones de ozono son altas en la ZMVM, por lo que es importante controlar las emisiones de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno para reducir el peligro que el ozono representa a la salud de la población. Tabla 3.3 Inventario de emisiones en la ZMVM en 1998 Sector Fuentes puntuales Fuentes de área Vegetación y suelos Fuentes móviles Total Porcentaje total PM 1 3,93 1,678 7,985 7,133 19,889.8 % SO 2 12,442 5,354 No disponibles 4,67 22,466.9 % Emisiones (toneladas/año) L co 9,213 25,96 No disponibles 1 '733,663 1'768, % NOx 26,988 9,866 3, ,838 25, % HC 23,98 247,599 15, , ,21 19% 46

64 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México Es importante identificar las principales fuentes de emisión de cada uno de los gases inventariados, ya que ayuda a decidir donde dedicar el mayor esfuerzo en el mejoramiento de inventario de emisiones posteriores. Por ejemplo, un mejoramiento en las emisiones de CO para las fuentes móviles, será más importante que un mejoramiento en las emisiones de CO para las fuentes de área. En la Tabla 3.4 son presentadas las principales fuentes de emisión para cada uno de los contaminantes y su porcentaje de participación en la emisión. Las fuentes móviles representan la mayor fuente emisora en la ZMVM, se encuentran en el primero o segundo lugar para 4 de los cinco contaminantes inventariados en la Ciudad de México por lo que se debe poner especial atención en este rubro y procurar tener un inventario de emisiones para las fuentes móviles actualizado constantemente de tal manera que sea más confiable. Además es una fuente de emisión que no ha dejado de crecer, pues cada año se agregan más vehículos circulantes, y aunque es cierto que tienen mejor tecnología para el control de emisiones, el número en el que se incrementan puede contrarrestar la disminución de emisiones por la mejora de tecnología. Tabla 3.4 Las principales fuentes de emisión en cada uno de los contaminantes criterio PM 1 4 % Erosión de suelo 36 % Fuentes móviles 16% Fuentes puntuales 8 % Fuentes de área SO 2 55 % Fuentes puntuales 24 % Fuentes de área 21 % Fuentes móviles CO 98 % Fuentes móviles < 1 % Fuentes de área > 1 % Fuentes puntuales NOx 8.5 % Fuentes móviles 13.1 % Fuentes puntuales 4. 8% Fuentes de área 1.6% Vegetación HC 52 % Fuentes de área 4 % Fuentes móviles 5 % Fuentes puntuales 3 % Vegetación Los gases de efecto invernadero fueron calculados usando dos procedimientos. Un procedimiento fue usando los factores de emisión de la EPA y el segundo procedimiento es del Panel ínter gubernamental de cambio climático (IPCC). Los resultados obtenidos son presentados en la Tabla

65 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México Tabla 3.5 Inventario de emisiones para los gases de efecto invernadero en la ZMVM para 1998 Método IPCC EPA (AP-42) Gas Total (toneladas/año) C 2 37'54,977 CH CO 2 16'699,861 CH 4 172,12 El CÜ2 es el gas invernadero de mayor emisión en la ZMVM, la emisión del metano es mucho menor. Sin embargo por los resultados obtenidos por ambas metodologías se desconoce cual sea el valor más confiable de emisión para los gases de efecto invernadero, debido a que ambos presentan valores totalmente distintos. Estos resultados del inventario de emisiones para la ZMVM, nos da una idea de lo que se pudiera esperar en Monterrey. En el AMM, al igual que en la ZMVM el número de vehículos es grande y se sigue incrementando la flota vehicular. Se espera que la participación en el inventario de emisiones por parte de las fuentes móviles en el AMM también sea alta. 3.4 Principales recomendaciones hechas al inventario de emisiones de la ZMVM Para el inventario de emisiones de 1996 para la ZMVM se hicieron varias recomendaciones de las cuales algunas fueron aplicadas y algunas otras quedaron aun pendientes. Así mismo existen otras recomendaciones para el inventario de emisiones de 1998 para la ZMVM. A continuación se presentan las recomendaciones hechas en forma general al inventario de emisiones de la ZMVM y las recomendaciones hechas a las fuentes móviles, ya que son la fuente más importante de emisión de contaminantes. La calidad y confiabilidad del inventario de emisiones depende de una estimación precisa. Para obtener los mejores resultados se debe mejorar primeramente en las partes más importantes del inventario de emisiones, por esta razón es importante poner especial énfasis en las fuentes móviles. 48

66 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México A continuación se presentan algunas de las recomendaciones generales hechas al inventario de emisiones de la ZMVM: Usar dos métodos de estimación de emisiones, uno detallado y otro global para medir los niveles de incertidumbre durante la estimación. Implementar nuevas medidas que soporten los métodos globales como el uso de modelos de calidad de aire y modelos receptores. Integrar en el inventario de emisiones a las partículas finas (PM2.s) y cuantificarlas para las diferentes fuentes emisoras. Cuantificar las emisiones de isopreno y monoterpeno para las fuentes biogénicas. Cuantificar las emisiones de amoníaco producido por actividades como la agricultura y ganadería. Actualización continúa de la información y de los datos utilizados para estimar las emisiones. Desarrollar factores de emisiones en las diferentes actividades que se acoplen a las características y condiciones de la ZMVM. Integrar actividades que aun no son tomadas en cuenta como la suspensión de partículas por tránsito vehicular, asados al carbón, etc. Incrementar el nivel de resolución espacial y temporal de las emisiones. Contabilizar las emisiones de algunas actividades que solamente fueron inventariadas para el Distrito Federal y no para el Estado de México, como el tratamiento de aguas residuales e incendios. Por otra parte, éstas son las recomendaciones hechas para mejorar el inventario de emisiones de fuentes móviles de la ZMVM: Es importante diseñar un sistema eficaz que determine el número de vehículos circulando en la ZMVM. Esta variable afecta directamente la estimación de las emisiones [CAM 1998]. La flota vehicular necesita ser mucho más precisa en su caracterización de los tipos y modelos de los vehículos y en su actualización. Los vehículos son una fuente importante de emisiones de NOx. Las emisiones dependen grandemente de las condiciones mecánicas y modelo del vehículo. Es importante tener un mejor registro _ - -. A Q

67 Capítulo 3. La experiencia de la Zona Metropolitana del Valle de México de las condiciones mecánicas para asignar un factor de emisión apropiado a la flota vehicular. Además es preciso tener patrones de manejo, recargas de combustible, distancias recorridas al año y las principales rutas de circulación [Molina 2]. Es necesario introducir alternativas en las metodologías para estimar las emisiones de los vehículos basados en consumo de combustible para tener un punto de comparación entre las emisiones estimadas actuales y estimaciones por otro método. Realizar un estudio de los ciclos de manejo para los diferentes segmentos de la flota vehicular. Por ejemplo el consumo de combustible y las emisiones se incrementan durante los congestionamientos vehiculares, algo común en la ZMVM a las horas pico. Otro aspecto importante es la distribución espacial y temporal de los diferentes tipos de vehículos circulando en la ZMVM. Esto ayuda en la distribución de las emisiones que pueden servir para tomar decisiones y como datos de alimentación a los modelos de calidad de aire. Para la transferencia de datos y visualización de la información disponible es apropiado considerar una base de datos por medio de un Sistema de Información Georeferenciada (SIG) por su facilidad de manejo y para el uso de datos en las actividades de modelación. Estas recomendaciones sirven para que durante la elaboración del inventario de emisiones de fuentes móviles del AMM, se reduzcan las fuentes de incertidumbre que de alguna manera afectaron al inventario de emisiones de la ZMVM. Esta experiencia previa hará que la incorporación de estas recomendaciones hechas con anterioridad dé como resultado un inventario de emisiones más confiable y apegado a la realidad. Cabe señalar que solamente algunas de estas recomendaciones son consideradas para realizar el inventario de emisiones de fuentes móviles del AMM. En algunos casos la recomendación no aplica para fuentes móviles (recomendaciones para otro tipo de fuentes de emisión) o se necesitan recursos que se encuentran fuera del alcance del presente trabajo. En el Capítulo 4 una vez que se elige la metodología a utilizar para la estimación de las emisiones de las fuentes móviles se explica como se reducen las fuentes de incertidumbre y se incorporan algunas de las recomendaciones hechas para la ZMVM. 5 ==

68 Capítulo 4. Alternativas para Estimar el IE para Fuentes Móviles en el AMM CAPITULO 4 ALTERNATIVAS PARA ESTIMAR EL INVENTARIO DE EMISIONES PARA FUENTES MÓVILES EN EL ÁREA METROPOLITANA DE MONTERREY En este capítulo se describen dos metodologías alternativas para calcular el inventario de emisiones de fuentes móviles, una basada en el consumo de combustible y la segunda en la distancia recorrida para cada tipo de vehículo en la Zona Metropolitana de Monterrey. Dentro de la descripción se mencionan las ventajas y desventajas de cada una las metodologías y las características de los programas computacionales que se usan. Finalmente se elige una de las metodologías y se justifica su uso. 4.1 Metodología basada en consumo de combustible Un inventario de emisiones basado en consumo de combustible utiliza factores de emisión normalizados con el consumo de combustible (gramos de contaminante emitido por volumen o masa de combustible quemado). Los factores de emisión promedio para cada uno de los subgrupos de los vehículos están basados en la fracción del total de combustible usado por cada subgrupo de vehículos. El factor de emisión de la flota vehicular promedio es multiplicado por las ventas regionales de combustible para contabilizar los contaminantes emitidos [Singer 2], Para el cálculo de los factores de emisión se utilizan sensores de percepción remota, los cuales se colocan en diferentes avenidas del lugar donde se quiere estimar un inventario de emisiones para fuentes móviles. De esta forma se miden las emisiones de los diferentes tipos de vehículos. 51

69 Por balance del carbono es posible relacionar las cantidades de contaminantes emitidos con la cantidades de combustible quemado si las concentraciones en las emisiones de CÜ2, CO e HC provenientes del escape son medidas. En la Ecuación 4.1 se muestra como puede obtenerse el factor de emisión para un contaminante dado: Donde: ir _í M }»<"f M, P ~~([C 2 ]+[CO]+{HC]) 12 ^ Ep Emisión del contaminante P [gramos de contaminante P/ volumen de combustible consumido]. P Concentración de las emisiones del contaminante P [moles/ volumen], w c Pf Mp Fracción masa del carbono del combustible. Densidad del combustible [masa/ volumen], Peso molecular de P [masa/ moles], [CÜ2] Concentración molar de carbono en la combustión [moles de CÜ2/ volumen]. [CO] Concentración molar de carbono en la combustión [moles de CO/ volumen]. [HC] Concentración molar de carbono en la combustión [moles de HC/ volumen], 12 Masa atómica del carbono. Cada una de las medidas de las emisiones de los vehículos por los sensores remotos, se respalda con un video donde se toman las placas de los vehículos. Después el número de placas es comparado con los registros de la autoridad correspondiente. Con los registros se puede obtener información como el año-modelo, marca, tipo de combustible que usa, entre otra información. Toda esta información hace posible desagregar la flota vehicular para calcular los factores de emisión para cada uno de las subcategorías de los vehículos. En muchas ocasiones, las emisiones captadas con los sensores remotos son relacionadas con el CÜ2. es decir, las emisiones de otros contaminantes serán un 52

70 Capítulo 4. Alternativas para Estimar el IE para Fuentes Móviles en el AMM porcentaje o fracción del CÜ2. La cantidad de combustible consumido se puede obtener de los impuestos de la gasolina o en el caso de México donde existe un solo distribuidor (PEMEX) directamente de sus ventas en una zona determinada. 4.2 Ventajas y desventajas de una metodología basada en consumo de combustible Esta metodología ofrece varias ventajas, dos de las más importantes son las siguientes: las mediciones hechas de las emisiones son de vehículos que circulan en las calles y avenidas del lugar donde se desea realizar el inventario de emisiones de fuentes móviles bajo condiciones geográficas y meteorológicas del lugar, además de que son realizadas totalmente al azar no hay influencia de ningún tipo en la elección de vehículos. La segunda ventaja es que los factores de emisión basados en consumo de combustible varían mucho menos que los factores de emisión basados en distancia recorrida cuando las condiciones de manejo cambian. Por otra parte, una de las desventajas que tiene el inventario de emisiones basado en consumo de combustible es que las mediciones son hechas solamente en unas calles y o avenidas que pueden no representar toda el área de estudio. Las condiciones de manejo cambian de un lugar a otro y aun en el mismo lugar de una hora a otra. En una misma ciudad la clase de vehículos circulantes puede ser muy diferente, por lo que la zona donde se midan las emisiones puede representar solamente a alguno de los diferentes niveles socioeconómicos. Otras desventajas son que las emisiones de la combustión pueden no estar bien representadas en esta metodología. Se asume que las emisiones son emitidas una vez que los vehículos han alcanzado las condiciones normales de operación y no considera las emisiones asociadas con el encendido del vehículo y cuando los vehículos circulan todavía con el motor aún frío. Cuando los vehículos todavía se encuentran fríos están emitiendo más contaminantes y por lo tanto no están bien contabilizados. En lo referente a las ventas de gasolina, se puede incluir en el inventario de emisiones ventas del combustible para otro tipo de uso como pudiese ser venta de combustible para vehículos no circulantes en carreteras (off-road). 53

71 4.3 Metodología basada en factores de emisión-distancia recorrida Esta metodología está basada en los kilómetros recorridos por tipo de vehículo y factores de emisión de los contaminantes emitidos por cada tipo de vehículo. Esta metodología requiere tres datos para determinar los kilómetros recorridos totales por cada tipo de vehículo; estos datos son los kilómetros recorridos por día para cada tipo de vehículo, el número de días al año que circula cada tipo de vehículo y los números de cada tipo de vehículo. Una vez que se obtienen los kilómetros recorridos totales de cada tipo de vehículo, para obtener las emisiones se requiere el factor de emisión de cada tipo de vehículo. El factor de emisión puede ser obtenido por medio de programas computacionales como el modelo Mobile [EPA 22], para el cual la última versión es la 6.2, y se describe en la siguiente sección, o bien, se pueden realizar pruebas para medir las emisiones de los vehículos locales por medio de dinamómetros. La Ecuación 4.2 es usada para estimar los kilómetros recorridos para cada tipo de vehículo. La estimación de las emisiones consideran el tipo de vehículo, modelo y año. Donde: (4.2) KRVíj Kilómetros recorridos por el tipo de vehículo i y año modelo j [km/año]. KD Kilómetros recorridos por el vehículo tipo i [km/día]. NV j Número de vehículos del tipo i y año modelo j. DA Días circulantes al año del tipo de vehículo i [días/año]. La ecuación 4.3 es usada para obtener las emisiones para cada uno de los diferentes contaminantes. Donde: (KRV,\FE k ) _ V!/A -A/ (43) ifk rooo'ooo 54

72 Capítulo 4. Alternativas para Estimar el IE para Fuentes Móviles en el AMM E yk Emisión total para los vehículos de tipo i, año-modelo j y contaminante k [toneladas/año]. KRVjj Kilómetros recorridos por el vehículo tipo i, año-modelo j [km/año]. FE jk Factor de emisión del vehículo tipo i, año-modelo j, contaminante k [g/km]. 1,, Factor de conversión de gramos a toneladas. 4.4 Características del modelo Mobile 6 El modelo Mobile 6 es un programa computacional desarrollado por la Agencia de Protección al Ambiente de los Estados Unidos (EPA). El modelo requiere de ciertos parámetros para obtener los factores de emisión en gramos de contaminante por kilómetro recorrido para los diferentes tipos de vehículos circulantes. Con el modelo se pueden estimar factores de emisión para contaminantes como hidrocarburos, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, partículas suspendidas (PMio), dióxido de azufre, amoníaco y seis contaminantes peligrosos ("Hazardous Air Pollutants") producidos por motores diesel y motores a gasolina. En el programa se incluyen diferentes tipos de emisiones de los vehículos, como lo son las emisiones propias de la combustión y las emisiones evaporativas del vehículo, estas últimas se encuentran divididas en varios tipos: Emisiones diurnas, son aquellas que se producen cuando la temperatura comienza a incrementarse y el vehículo se encuentra apagado. Emisiones calientes húmedas (Hot soak emissions), son aquellas ocurridas cuando el vehículo finaliza el viaje y que se deben al calentamiento del combustible y las líneas de combustible. Emisiones por pérdidas durante el recorrido, son aquellas que se emiten mientras el vehículo es conducido debido al calentamiento del combustible y las líneas de combustible. Otras emisiones, las cuales son pequeñas pero continuas debido a fugas menores como conexiones defectuosas, tapón de gasolina defectuoso, etc. 55

73 Los factores de emisión del modelo reflejan un promedio de los diferentes tipos de emisiones, así como de las condiciones diferentes de uso del vehículo, el encendido en frío del vehículo y el encendido en caliente de los vehículos. Los factores de emisión son desarrollados a partir de pruebas con dinamómetros, en donde se someten a prueba diferentes tipos de vehículos representativos de la flota vehicular. Como el programa computacional fue desarrollado en los Estados Unidos los vehículos son representativos de este país. Con el programa se pueden obtener los factores de emisión para vehículos muy antiguos (más de 25 años) y para vehículos que aun no circulan ya que el programa hace estimaciones de los factores de emisión de los vehículos actuales en el futuro y de los vehículos futuros, basándose en los reglamentos de emisiones para los vehículos en un futuro y de los decaimientos de los sistemas de control de emisiones de los vehículos actuales. 4.5 Ventajas y desventajas de una metodología basada en factores de emisión-distancia recorrida Algunas de las ventajas que tiene la metodología basada en factores de emisión es su amplio uso en los Estados Unidos y por lo tanto la actualización constante del programa Mobile, de donde se obtienen los factores de emisión para esta metodología. Además la Agencia de Protección al Ambiente de los Estados Unidos promueve su uso por lo que los factores de emisión se encuentran bajo constante revisión y actualización. Esta metodología es recomendada en el Manual del Programa de Inventario de Emisiones de México [Radian 1997], esto hace posible que se pueda comparar el inventario de emisiones de las fuentes móviles para las diferentes ciudades de México. Además que los inventarios oficiales se encuentran calculados bajo esta metodología. Con las nuevas incorporaciones en el programa Mobile 6, se pueden calcular emisiones futuras, ya que el programa incorpora el decaimiento de los controles de emisión vehiculares e incorpora las futuras restricciones para la emisión vehicular. Por otra parte esta metodología también presenta algunas desventajas. Aunque se han hecho grandes avances en el programa Mobile, también es cierto que fue desarrollado en los Estados Unidos y aunque se han hecho adaptaciones del programa como en su versión 56

74 Capitulo 4. Alternativas para Estimar el IE para Fuentes Móviles en el AMM anterior, los vehículos con los que se hicieron las pruebas podrían no ser suficientes para considerarlos representativos de la flota vehicular. Aún así en el programa desarrollado por la EPA, la muestra de vehículos puede ser muy pequeña para representar cada combinación de vehículos por clase, tipo de tecnología y edad; debido al gran costo y el tiempo que lleva las pruebas con el dinamómetro. Además que muchos de los vehículos más contaminantes pudieran quedar fuera de las pruebas, ya que éstas son voluntarias. Otra desventaja son los estudios que se tienen que llevar a cabo para definir la cantidad de kilómetros recorridos por tipo de vehículo y los días de circulación de los mismos, pues estos factores también afectan en forma importante a las emisiones estimadas. Además existe una variación importante en la cantidad de contaminante emitido por cada kilómetro según a la velocidad que este recorriendo el vehículo, por lo anterior las pruebas se hacen a diferentes velocidades; pero se tiene dudas de que se llegue a representar adecuadamente las condiciones reales de manejo. 4.6 Elección de la metodología y las razones de su utilización Para la elección de la metodología a utilizar primeramente se hace un recuento sobre la información disponible para cada una de las metodologías. En la Tabla 4.1 se hace una comparación entre las dos metodologías para diferentes parámetros. En el caso de los datos disponibles la metodología basada en combustible tendría ventaja, ya que solamente requiere de los datos de las ventas de combustible en el AMM. Esta información se podría conseguir con PEMEX dado que es el único proveedor de combustible (gasolinas y diesel) en el país. En lo que se refiere a la metodología basada en distancia recorrida se tienen los datos de los vehículos registrados en el AMM. Además de los kilómetros recorridos para los diferentes tipos de vehículos, pero no se tienen los números de días que circulan cada tipo de vehículo. En el caso de los factores de emisión necesarios en ambas metodologías la metodología basada en distancia recorrida tiene una gran ventaja, ya que los factores de emisión para esta metodología pueden ser obtenidos con el modelo Mobile 6 de uso gratuito. Por otro lado para la metodología basada en combustible se necesita un estudio para obtener los 57

75 factores de emisión en la región. Este estudio requiere de tiempo y recursos económicos para su realización. Otro punto a favor de la metodología basada en distancia recorrida es el nivel de detalle de las emisiones, en donde se pueden llegar a obtener por tipo de vehículo y edad vehicular. Para el caso de la metodología basada en consumo de combustible es un método global que no llega al mismo detalle que la otra metodología. Tabla 4.1 Comparación de las metodologías para el cálculo de emisiones de fuentes móviles en el AMM Parámetro Datos disponibles Factores de emisión Nivel de detalle de emisiones Uso oficial Metodología basada en distancia recorrida Se tienen los datos del número de vehículos, kilómetros recorridos por vehículos, pero no del número de días que circulan los vehiculos Para este método se puede utilizar el modelo Mobile 6 Se puede obtener las emisiones por tipo de vehículo y edad vehicular Es usado en el inventario de emisiones de la ZMVM y recomendado en los manuales para la elaboración de inventario de emisiones (Radian 1997) Metodología basada en consumo de combustible Aunque no se tienen se puede conseguir datos de las ventas de combustible con PEMEX Se requiere hacer un estudio para desarrollar los factores de emisión dado que no existen factores de emisión actualizados El nivel de detalle no llega a ser como en la otra metodología No es usado en inventarios de emisiones oficiales en México 58

76 Capítulo 4. Alternativas para Estimar el EE para Fuentes Móviles en el AMM Por último, entre los parámetros comparados se encuentra el uso oficial de las metodologías. Para el caso de México, los manuales del programa de inventario de emisiones para México (Radian 1997) recomienda el uso de la metodología basada en distancia recorrida y es la que es usada en el inventario de emisiones de la ZMVM. Mientras que la metodología basada en consumo de combustible no ha sido utilizada en inventarios de emisiones oficiales en México. Para la realización del inventario de emisiones del Área Metropolitana de Monterrey en el presente trabajo se eligió la metodología basada en factores de emisión-distancia recorrida; debido a que presenta mayores ventajas conforme a los parámetros evaluados en la tabla anterior, en donde los factores de emisión tienen uno de los mayores pesos durante la elaboración del inventario de emisiones, además se desea comparar los resultados de la estimación de las emisiones con los resultados del inventario de emisiones oficiales, además con los resultados de inventarios de emisiones no oficiales en donde se utiliza en donde se utiliza la misma metodología, pero con el modelo Mobile 5 versión adaptada para el Área Metropolitana de Monterrey. Se eligió el modelo Mobile 6 por tener ya incorporado otros contaminantes como las partículas suspendidas y el dióxido de azufre, por lo que no se necesitaría otra metodología adicional para estimar estos contaminantes a diferencia de la metodología basada en el consumo de combustible o en el caso del uso del programa Mobile 5. La experiencia de la ZMVM también es importante ya que es una metodología que ha sido usada en la estimación de los inventarios de emisiones de los diferentes años de la ZMVM. Por esta razón se conocen las fuentes de incertidumbre que rodean a esta metodología y que por lo mismo se pueden reducir al mínimo en la medida de lo posible. A continuación se presentan las fuentes de incertidumbre que afectaron al inventario de emisiones de fuentes móviles de la ZMVM. Además se presenta que se hizo para disminuir estas fuentes de incertidumbre para el cálculo de las emisiones de fuentes móviles para el AMM: El tamaño de la flota vehicular representa un problema en la ZMVM dado que se toma de diferentes fuentes de información. Además de que existe la discrepancia entre los datos del Distrito Federal y del Estado de México. Para el caso de el AMM se. _.-_-_ _., CQ

77 cuenta con una fuente de información muy confiable como lo es la Secretaria de Ecología del Estado de Nuevo León, la cual tiene una base de datos para los vehículos registrados y además se cuenta con un estudio auspiciado por ERG (Environmental Research Group) en coordinación con la Secretaría de Ecología del Estado de Nuevo León y el Laboratorio de Modelación Ambiental del Centro de Calidad Ambiental del ITESM sobre los vehículos no registrados que circulan en el AMM. Lo anterior reduce al mínimo esta fuente de incertidumbre. En lo que se refiere a las emisiones evaporativas, éstas ya están contempladas en los factores de emisión estimados con el modelo Mobile 6 a diferencia de los factores de emisión utilizados en la ZMVM. Los factores de emisión para el AMM serán calculados a partir del modelo Mobile 6. El modelo incorpora a contaminantes como el SÜ2 y PMi ; lo cual reduce las fuentes de incertidumbre al tener que usar otras metodologías para estimar las emisiones de este tipo de contaminantes como es el caso del SÜ2 en la ZMVM. Así mismo evita usar otras fuentes de información no muy confiables para la obtención de factores de emisión como el caso de las PMio en la ZMVM. Una fuente de incertidumbre importante que no se pudo reducir fue el caso de los días de circulación de los vehículos ya que se carece de un estudio al respecto. Este estudio es largo y tiene un costo por lo que fue imposible realizarlo para el presente trabajo. Por otra parte se presentan algunas de las recomendaciones hechas al inventario de emisiones de la ZMVM. Estas recomendaciones se incorporan para el inventario de emisiones de fuentes móviles del AMM: Las PM2.5 y el NHs son incorporados en el inventario de emisiones para fuentes móviles del AMM. Se usa la información más actualizada disponible para la estimación de las emisiones. Para el caso de los factores de emisión el modelo Mobile 6 toma en cuenta las condiciones del AMM. Para el caso del AMM se cuenta con un sistema eficaz para determinar el número de vehículos que circulan. 6

78 Capítulo 4. Alternativas para Estimar el IE para Fuentes Móviles en el AMM En lo referente a la distribución espacial de los vehículos se cuenta con información sobre el municipio de procedencia de los vehículos. Sin embargo no llega a ser suficiente dado que se desconoce el movimiento de los vehículos entre los diferentes municipios y las principales avenidas para conocer la distribución temporal y espacial de las emisiones. 61

79

80 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. CAPITULO 5 CARACTERÍSTICAS DE LA FLOTA VEHICULAR EN EL ÁREA METROPOLITANA DE MONTERREY Para obtener las emisiones de la flota vehicular del AMM, es necesario clasificar la flota vehicular en sus diferentes categorías. En este capítulo se describe la flota vehicular del AMM, los diferentes tipos de vehículo que la conforman, la cantidad de vehículos, así como la edad de los mismos. Dentro de las características generales de los vehículos se hacen estadísticas sobre el año-modelo de los vehículos, su distribución en el AMM, la distribución de los diferentes tipos de vehículos según la edad. Además con el fin de reducir algunas de las incertidumbres como lo es los autos no registrados que circulan en el AMM, se incluyen resultados de un estudio realizado al respecto, los cuales se muestran en la sección Características generales de la flota vehicular (Tipos de vehículos) En el AMM existen diferentes tipos de vehículos, estos son clasificados por el combustible que utilizan, por el tamaño del vehículo y por su uso (privado o público). Las categorías y subcategorías en las que se dividió a la flota vehicular se hizo basado en la clasificación del modelo Mobile 6, las cuales son las siguientes: Vehículos de carga ligeros a gasolina o de pasajeros (LDGV) Camiones de carga ligero a gasolina de -6 libras y -375 libras de carga (LDGT1) Camiones de carga ligero a gasolina de -6 libras y libras de carga (LDGT2) 63

81 Capitulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. Camiones de carga ligero a gasolina de libras y -575 libras de carga (LDGT3) Camiones de carga ligero a gasolina de libras y >5751 libras de carga (LDGT4) Vehículos de carga pesada a gasolina clase 2b libras (HDGV2b) Vehículos de carga pesada a gasolina clase libras (HDGV3) Vehículos de carga pesada a gasolina clase libras (HDGV4) Vehículos de carga pesada a gasolina clase libras (HDGV5) Vehículos de carga pesada a gasolina clase libras (HDGV6) Vehículos de carga pesada a gasolina clase libras (HDGV7) Vehículos de carga pesada a gasolina clase 8a libras (HDGVSa) Vehículos de carga pesada a gasolina clase 8b >6 libras (HDGVSb) Vehículos de carga ligeros a diesel o de pasajeros (LDDV) Camiones de carga ligero a diesel 1 y 2 de -6 libras (LDDT12) Vehículos de carga pesada a diesel clase 2b de libras (HDDV2b) Vehículos de carga pesada a diesel clase 3 de libras (HDDV3) Vehículos de carga pesada a diesel clase 4 de libras (HDDV4) Vehículos de carga pesada a diesel clase 5 de libras (HDDV5) Vehículos de carga pesada a diesel clase 6 de libras (HDDV6) Vehículos de carga pesada a diesel clase 7 de libras (HDDV7) Vehículos de carga pesada a diesel clase 8a de libras (HDDVSa) Vehículos de carga pesada a diesel clase 8b >6 libras (HDDVSb) Motocicletas (MC) Camiones de gasolina como escolares, transito y urbanos (HDGB) Camiones de diesel urbanos y transito (HDDBT) Camiones de diesel escolares (HDDBS) Camiones de diesel de carga ligeros 3 y 4 de libras (LDDT34) Para clasificar la flota vehicular del AMM se trato de seguir la clasificación original del modelo Mobile 6, sin embargo en muchos de los casos la información sobre los vehiculos 64

82 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. no fue suficiente para encontrar una subcategoría, es decir se conoce la categoría, más no el peso del vehículo o el peso de la carga para la cual fue diseñado, por lo que no se pudo elegir la subcategoría correcta y se clasifico en la primer subcategoría correspondiente. En la Figura 5.1 se puede observar los diferentes vehículos que conforman la flota vehicular del AMM, en donde el total de vehículos registrados en el AMM asciende a 1'121'333 (SEENL, 23). Como se puede observar los vehículos ligeros a gasolina conforman el 6 % de la flota vehicular del AMM, en segundo lugar se encuentran los vehículos ligeros de carga a gasolina con un 37 % del total (en donde los vehículos ligeros de carga a gasolina con un peso con capacidad de carga menor a 3,75 libras (LDGT1) representa el 28 % y los vehículos ligeros de carga a gasolina con capacidad mayor a 3,75 libras (LDGT2) representan el 9 %. Con una representación del 3 % de la flota vehicular se encuentran los vehículos de carga pesados a diesel, mientras que el resto de la clasificación vehicular tiene una participación muy poco significativa. 9.24% 3.38%.5%.1%.% 28.35% 58.97% Figura 5.1 Porcentaje de los diferentes tipos de vehículos que conforman el AMM 65

83 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. En el Apéndice E se encuentra un análisis sobre las diferentes marcas para cada uno de los diferentes tipos de vehículos que conforman la flota vehicular, este análisis puede servir para cuando se tienen factores de emisión según la marca del vehículo. 5.2 Distribución de la flota vehicular por municipio del AMM. En el AMM existen 1,121,333 vehículos registrados según datos de la Secretaría de Ecología del Estado de Nuevo León hasta principios del año 23. Estos vehículos se encuentran distribuidos en los diferentes municipios que conforman el AMM. El municipio de Monterrey es quien tiene una mayoría relativa en el número de vehículos registrados con un 41.9 %, según se puede constar en la Figura 5.2. Los municipios de Guadalupe y San Nicolás concentran el 17.7 y 16.8 por ciento de los vehículos; San Pedro es el cuarto municipio en cantidad de vehículos registrados con el 7 %, mientras que Apodaca y Santa Catarina contienen un 4.8 y 4.4 por ciento, respectivamente. Por último se encuentra Escobedo con un 3.5 % de los vehículos, Cadereyta con un 2.3 %, Juárez con.9 % y García con un porcentaje vehicular menor al 1 %. 3.5%.9% 2.3% I r-.4% 7.3% 16.8% 41.9% e Monterrey Guadalupe ü San Nicolás G San Pedro Apodaca E Santa Catarina! Escobedo : D Cadereyta ' Juárez i García 17.7% Figura 5.2 Porcentaje de vehículos del AMM según el municipio 66

84 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. 5.3 Edad de la flota vehicular en el AMM La edad de la flota vehicular se muestra en la Figura 5.3. Un 18 % de los vehículos tienen 24 años o más, un 3 % de los vehículos son modelos de la década de los ochenta, una cuarta parte de los vehículos son modelos de 199 a 1995, mientras que el 27 % restante son modelos de entre 1996 y el 22. Más de la mitad de los vehiculos en el AMM tienen 1 años o más. Aunque una cuarta parte de los vehículos circulantes en el AMM se pueden considerar nuevos, el hecho es que más de la mitad de los vehículos tienen más de 1 años de antigüedad, estos vehículos no cuentan con algún tipo de control de emisiones como puede ser el convertidor catalítico. 27% 18% E 1979 y anteriores 198a 1989 Dl99a1995 Dl996a22 3% 25% Figura 5.3 Edad de la flota vehicular en el AMM En la Figura 5.4 se muestra la distribución del total de los vehículos en el AMM según el año-modelo; en la gráfica se puede observar que los modelos del año 2 al 22 son los años con mayor incorporación de vehículos. Esto significa que se introdujeron nuevos vehículos al parque vehicular y que hubo una recuperación en la renovación de vehículos, = 67

85 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. después de una caída en los años posteriores a 1995, justo después de la crisis económica sufrida en aquella época o u Año-modelo Figura 5.4 Distribución para el total de los vehículos en el AMM según el añomodelo En casos particulares como el de los HDDV los vehículos están conformados principalmente por modelos anteriores a 1995, como lo son modelos de 1993 y 1994, en donde se incorporaron casi 6 unidades de este tipo de vehículo y después ha existido una continua incorporación de modelos a partir de 1998 con un promedio de 2 unidades por año. La Figura 5.5 se muestra la distribución de los HDDV. Por otra parte en el caso de los HDGV, en el año 2 fue cuando mayor incorporación hubo en este tipo de vehículos, aunque como se puede observar en la Figura 5.6, para este tipo de vehículos la flota vehicular es muy antigua, ya que gran parte se concentra en los modelos de los años setentas. Cabe destacar que las nuevas incorporaciones en estos vehículos no es importante sino hasta después del año 2. 68

86 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. 35 «25 f- o al 1 o Q O E z 1 n 541 Año-modelo Figura 5.5 Distribución para los HDDV según el año-modelo (A O 6 ai ou «I o 4 Q 1 E * 1 41 [Infl nnn Año-modelo Figura 5.6 Distribución para los HDGV según el año-modelo

87 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. En la Figura 5.7 se muestra la distribución para los camiones de carga ligeros a diesel, este tipo de vehículos no se comercializan en México y más bien pueden ser vehículos importados, tal y como se puede observar solo existen unos cuantos vehículos de este tipo. ID 1 «3 e 1 > Año-modelo Figura 5.7 Distribución para los LDDT según el año-modelo Los vehículos ligeros a diesel tampoco son representativos en la flota vehicular del AMM. Los LDDV tampoco se comercializan en México por lo que gran parte de estos vehículos son provenientes de los Estados Unidos. Como se puede observar en la Figura 5.8, gran parte son modelos de la década de los ochentas, es decir son vehículos con más de 15 años de antigüedad. Por otra parte se encuentran los vehículos LDGT, los cuales se dividen en los LDGT1 y LDGT2 que juntos representan el 37 % del total de los vehículos del AMM. En la Figura 5.9 se presentan el primero de ellos los LDGT1, los cuales tienen su mayoría en los modelos de principios de los noventas, pero también es importante mencionar que a partir del año de 1997 siempre existen más de 7, unidades en el modelo de cada año. 7

88 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. Af\ OC in 5 3 O ) o o O) in OC on 1 c; m «=; Ac / fin V^ Vb A<D /A /i > K<^ N^ s^ ^ N# ^ \ 3 4 l g í! H íl i* n B 1.. II * N^ N^ <f ^ <f > ^ <f ^ ^ Año-modelo Figura 5.8 Distribución para los LDDV según el año-modelo Figura 5.9 Distribución para los LDGT1 según el año-modelo 71

89 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. Para el caso de los LDGT2, la distribución es similar a la de los LDGT1 solo que la mayoría de los vehículos se encuentran en los modelos de los años 1998 en adelante y en los modelos anteriores a los años En la Figura 5.1 se puede ver la distribución para este tipo de vehículos. Además se puede observar tres ciclos con un comportamiento similar en donde existe una tendencia de crecimiento seguido por una caída en el número de vehículos al final del ciclo, sin embargo el siguiente ciclo siempre tiene un crecimiento mayor del número de vehículos. Los ciclos estarían marcados por los modelos de 197 a 198, el segundo ciclo de 1981 a 1994 y el último de 1995 al 23. Finalmente se encuentran los vehículos ligeros a gasolina o de pasajeros (LDGV), los modelos recientes son los más numerosos para este tipo de vehículos que tienen una tendencia creciente y en los modelos de los últimos tres años existen más de cuarenta mil unidades en cada año para este tipo de vehículos. En la Figura 5.11 se puede apreciar la distribución anual para esta categoría. 7 6 m o 4 oí 3 1 o n Año-modelo Figura 5.1 Distribución para los LDGT2 según el año-modelo En cada uno de las categorías mayoritarias de la flota vehicular del AMM, se puede observar una caída en el número de vehículos en los años 1995, 1996 e incluso Una 72

90 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. posible explicación es la caída que hubo en esa época de la economía mexicana, que se vio reflejada en la incorporación de modelos de esos años a la flota vehicular. 6 5 nnnn 1 o ^nnno 9onnn innnfi n -flnnnllfiflflíl Año-modelo Figura 5.11 Distribución para los LDGV según el año-modelo 5.4 Vehículos circulantes no registrados en el AMM Además de los vehículos registrados en el AMM, existen otros vehículos que circulan también en el AMM, pero que no se encuentran registrados por el Gobierno del Estado. Para conocer el porcentaje aproximado de vehículos circulantes no registrados se llevo a cabo un estudio auspiciado por ERG (Environmental Research Group) en coordinación con la Secretaría de Ecología del Estado de Nuevo León y el Laboratorio de Modelación Ambiental del Centro de Calidad Ambiental del ITESM. En este estudio se tomaron datos de las placas de vehículos en diferentes lugares de los distintos municipios que conforman el AMM. Los datos fueron tomados en dos formas distintas, unos con sensores remotos en diferentes cruceros en las avenidas del AMM y otros mediante levantamiento de datos apoyados de fotografías, donde fue posible, en = 73

91 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. diferentes estacionamientos. Cada una de las placas fue comparada con los registros de la Secretaria de Ecología del Estado de Nuevo León para asegurar que el vehículo estuviera registrado o en su caso clasificarlo como algún caso de vehículo no registrado. Los vehículos no registrados se clasificaron como vehículo nacional de otro estado, como vehículo extranjero, con placas del Estado de Nuevo León pero que no se encuentra en la base de datos de la Secretaría de Ecología del Estado, o en otra categoría como por ejemplo, con placas federales o carente de placas. Para los vehículos carentes de placas no se puede conocer si son pertenecientes al AMM o provienen de algún otro lugar. En la Tabla 5.1 se muestran los resultados obtenidos con los sensores remotos en los municipios donde se realizó el estudio. Se analizaron datos de 3149 vehículos de los cuales se encontraron 237 como no registrados. Como se puede observar entre los vehículos no registrados los más importantes son los provenientes de otros estados, seguidos por lo vehículos extranjeros y por último los vehículos con placas del estado de Nuevo León que no se encuentran en la base de datos del Estado. Tabla 5.1 Vehículos registrados y no registrados captados con sensores remotos en diferentes municipios del AMM Vehículos Registrados Vehículos no registrados Sensor Privados Taxis Otros Otros NLno Otros Total Remoto Estados países registrado San Nicolás Apodaca Escobedo Santa Catarina Subtotal

92 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. En la Figura 5.12 se puede observar el porcentaje de vehículos registrados y no registrados que circulan en el AMM, el 92 % de los vehículos captados con los sensores remotos son vehículos registrados, de los cuales el 79 % corresponden a vehículos de uso privado y un 13 % a taxis. El 8 por ciento restante son vehículos no registrados en el Estado de Nuevo León; un 5 % son vehículos de otros estados, mientras que el 3 % restante corresponden a vehículos de otros países, vehículos con placas de Nuevo León no registrados o vehículos con placas antiguas o algún otro caso con alrededor del 1 %. 4.7%.6% 13.1% D Autos NL ü Ecotaxis üotro Edo. D Otros Otro pais G No registrado 79.4% Figura 5.12 Distribución de la flota vehicular circulante en el AMM tomada con sensores remoto Para los muéstreos en los estacionamientos se tomaron datos de placas de 3,758 vehículos. Los automóviles provenientes de otros estados representan los vehículos no registrados más numerosos en el Estado de Nuevo León, seguido por los vehículos con placas del Estado de NL, pero no registrados en la base de datos del estado y en tercer lugar los vehículos con placas extranjeras u otros. Cabe destacar que a diferencia de los vehículos captados con sensores remotos en este estudio fueron pocos los taxis captados, ya que por lo general este tipo de vehículos se encuentran en circulación continúa. 75

93 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. Tabla 5.2 Vehículos registrados y no registrados captados en estacionamientos de los diferentes municipios del AMM Vehículos Vehículos no registrados registrados Estacionamientos Privado Taxis Otros Otro NL no Otros Total estados país registrados Guadalupe Mty Centro Santa Catarina Mty ITESM Escohedo San Nicolás Subtotal ^ ^ ^ ^^ Q O En la Figura 5.13 se puede observar que el 84 % de los vehículos corresponden a automóviles registrados en el Estado, el 12 % corresponden a vehículos procedentes de otros estados y el resto con porcentajes muy pequeños el resto de los vehículos no registrados y los taxis. 76

94 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. 12.3% O NL B Otro Estado a Ecotaxis D No registrado Otro País D Otro 83.5% Figura 5.13 Distribución de la flota vehicular circulante en el AMIM tomada en los estacionamientos del AMM Finalmente, en la Tabla 5.3 se presentan los vehículos registrados para el AMM, clasificados en cada uno de las categorías o subcategorías del Mobile 6, así como el añomodelo al que pertenecen. Para el calculo de emisiones, se dividió los LDGV en autos particulares o taxis, porque aunque comparte los mismos factores de emisión, el uso de este tipo de vehículos es distinto, los kilómetros viajados es muy distinto. Los taxis fueron considerados como un porcentaje de los autos particulares (4.7 %) según datos de la Secretaría de Ecología del Estado y por ley no deberían tener más de 1 años de antigüedad, debido a que se desconoce su distribución en base a estos datos anteriores. Para el caso de las motocicletas se conoce que son 986 motos en el AMM según datos de la Secretaría de Ecología, por lo que también fue distribuida esa cantidad de motocicletas en los últimos 1 años. Así mismo para incorporar los vehículos no registrados se tomo en cuenta el % que se obtiene del estudio auspiciado por ERG v se obtienen 1,256,385 vehículos circulantes en el AMM, incluyendo las motocicletas. 77

95 Capítulo 5. Características de la flota vehicular en el Área Metropolitana de Monterrey. Tabla 5.3 Distribución de los vehículos circulantes en el AMM. Aiíomodelo > LDGV (AP) LDGV (Taxis) LDGT Tipo de vehículo (# de vehículos) LDGT HDGV LDDV _> -) % LDDT12 -> 2 1 HDDV 2b MC Total

96 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM CAPÍTULO 6 ESTIMACIÓN DEL INVENTARIO DE EMISIONES PARA FUENTES MÓVILES EN EL ÁREA METROPOLITANA DE MONTERREY En este último capítulo se presentan y discuten los parámetros alimentados al modelo Mobile 6, así como los resultados obtenidos del Inventario de emisiones para fuentes móviles en el AMM. Se presentan las emisiones para los siguientes contaminantes: CO, NOx, SÜ2, PMjo, HC y NHj, y los porcentajes de la emisión con la que contribuyen cada uno de los tipos de vehículo, así como por la edad vehicular. Finalmente se dan las conclusiones sobre los resultados, y se hacen recomendaciones para disminuir incertidumbres y mejorar las estimaciones de las emisiones en posteriores versiones del inventario de emisiones. 6.1 Discusión de parámetros y características para el uso del modelo Mobile 6 Para la obtención de los factores de emisión por medio del modelo Mobile 6 es necesario establecer ciertos parámetros en base a las condiciones del AMM. Los datos de entrada considerados son los siguientes: Los contaminantes que se tomaron en cuenta fueron los HC, NOx, CO, SOi, PMio y NH 3. En el programa se estableció que se dieran factores de emisión para cada uno de los distintos caminos (calles locales, arteriales, avenidas, rampas y ninguna). Los tipos de vehículos fueron 8, los cuales son los que se establecen en el Capitulo 5. 79

97 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM Se establece que se reporten los factores de emisión para todos los tipos de vehículos de los modelos de 1979 a los modelos del 23. Los resultados se deben de reportar en una base de datos. Se pide que se reporten las diferentes emisiones evaporativas para los HC. El año base es el 23. La Temperatura mínima es de 22 grados centígrados. La Temperatura máxima es de 38 grados centígrados. La altitud es para una ciudad bajo los 1 metros sobre el nivel del mar. El contenido de azufre de la gasolina es de 378 ppm y el de diesel es de 4 ppm (CAM 23), las cuales fueron tomadas del inventario de emisiones para la ZMVM del 2. La presión de vapor REÍD usada es de 7.1 (CAM 23), que fue tomado del inventario de emisiones para la ZMVM del 2. Con estos parámetros se establecieron las condiciones que mejor se adaptaban al AMM. Las condiciones de temperatura para las cuales fueron estimadas las emisiones fueron para verano. En este caso dado que las condiciones durante el invierno son muy distintas a las de verano se hace una comparación con los factores de emisión resultantes con las condiciones de Temperatura del invierno. En la Figura 6.1 se puede compara los valores de los factores de emisión para las condiciones de verano e invierno, así como el promedio de los dos factores. Se tiene una ligera variación para el SÜ2, las PMio y el NHs, pero para los HC, NOx y el CO existe un incremento en los factores de emisión. En la Tabla 6.1 se muestran la diferencia porcentual para los factores de emisión bajo las condiciones de verano y los factores de emisión promedio. Como se puede ver las emisiones de CO están un 13 % abajo si se tomarán condiciones promedio, los hidrocarburos un 6.5 % abajo, los NOx un 6 % debajo. Por otro lado las PMio y SÜ2 tendrían una variación muy pequeña ya que estarían un 3 % arriba de su valor y un.6 %, respectivamente. En lo que respecta al NHs, esté estaría un.8 % por debajo de su valor actual. Si se desea ver más sobre le cálculo de los factores de emisión se puede consultar el Apéndice B. 8

98 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM Verano Invierno D Promedb HC(x1 A 1) NOx(x1 A 1) SO2(x1 A 2) PM1(x1 A 2) Figura 6.1 Factores de emisión (g/mi) calculados para temperaturas de verano, invierno y el promedio de las dos estaciones Tabla 6.1 Factores de emisión en gramos por milla recorrida para diferentes estaciones Contaminante CO HC NOx SO2 PM1 NH3 Diferencia porcentual 13.6% 6.5% 6.%.6% 3.% -.8% 6.2 Resultados para el inventario de emisiones para fuentes móviles Los resultados fueron obtenidos usando la metodología elegida en el Capitulo 4. El cálculo de las emisiones para cada uno de los contaminantes se puede consultar el 81

99 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM Apéndice B y el Apéndice C, donde se detalla cada uno de los datos utilizados, los archivos usados para la obtención de los factores de emisión del programa Mobile 6, los factores de emisión obtenidos, así como el calculo final de las emisiones. En la Tabla 6.2 se muestran las emisiones para cada uno de los distintos vehículos y para los 6 contaminantes inventariados (PMio, SÜ2, CO, NOx, NH^ e HC), así como el PM 2 5 el cual es calculado a partir de los resultados de las PM 1. Los resultados muestran que durante el 23 fueron producidos por los diferentes vehículos 581,26 toneladas de los seis contaminantes mencionados anteriormente. Se emiten en total de 616 toneladas al año de las Partículas suspendidas menores a 1 mieras, 782 toneladas anuales de el bióxido de azufre, el monóxido de carbono es el contaminante que más se produce con 498,431 toneladas durante el 23, se emitieron en 24'46 toneladas de óxidos de nitrógeno, 56'16 toneladas de los hidrocarburos totales y 755 toneladas de amoníaco en el mismo año. Tabla 6.2 Emisiones por fuentes móviles en el AMM en el 23. Tipo de Emisiones (toneladas/año) Vehículo Autos particulares Taxis LDGT1 LDGT2 HDGV LDDV LDDT12 HDDV2b Motocicletas Total PM SO N/S CO NOx HC NH N/S N/S Total En la Tabla 6.3 se muestra la contribución porcentual para cada uno de los distintos tipos de vehículos en cada uno de los diferentes contaminantes evaluados. Los autos particulares son los principales emisores con el % del total de las emisiones, seguido por las camionetas y vehículos de carga ligeros a gasolina (LDGT1 y LDGT2) con un 4.12 y por ciento. Los taxis contribuyen con un 4.57 % de las emisiones 82

100 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM totales y con 1.4 % de las emisiones se encuentran los vehículos pesados de carga a diesel con porcentajes muy pequeños en la contribución total de las emisiones se encuentran los vehículos ligeros a diesel, los vehículos de carga pesados a gasolina y las camionetas a diesel. Estos porcentajes cambian según el contaminante de que se trate y aunque los autos particulares siempre se encuentran en los principales emisores de contaminantes en lo referente a PMio no es el principal emisor. En lo referente a las PMio son los HDDV los principales contribuyentes con un 54 % de las emisiones, seguidos por los autos particulares con un % y las camionetas por un %. Para el monóxido de carbono los dos principales contribuyentes son los autos particulares y los LGDT1 con un 41.8 y 4.9 por ciento, seguido por los LDGT2 con un 11.8 por ciento. En lo que se refiere a los NOx son los autos particulares con un 4.8 % los mayores emisores de este gas, seguido por los HDDV con un % y los LDGT1 con un por ciento. En lo que se refiere a los hidrocarburos los autos particulares son también los principales emisores con un %, seguidos por los LDGT1 y LDGT2 con un y por ciento, respectivamente. Por último en lo referente al amoníaco son los autos particulares que contribuyen con casi la mitad de las emisiones (48.59 %), seguido por los taxis con un 2.94 % y los LDGT1 con un 19.69%. Las emisiones de CO representan un 86 % de las emisiones totales tal y como se muestra en la Figura 6.2. Los hidrocarburos representan un 1 %, los NOx un poco más del 4 % y con porcentajes debajo del uno por ciento del total de las emisiones se encuentran los SÜ2, PMio y NH 3. Por otra parte para el caso de las PMj.s, se calcularon las emisiones basándose en las fracciones de tamaño de partícula reportados por el Comité de Recursos del Aire de California (CARB, por sus siglas en inglés) y que se muestran en las memorias de cálculo del inventario de emisiones de la ZMVM para el 2 (CAM 23). La gasolina y combustibles gaseosos producen un 75 % de PM/z 5 con respecto al total de PMio que se emite, mientras que para el diesel la fracción de Partículas menores a 2.5 mieras del total de PM 1 es del 92 %. 83

101 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM Tabla 6.3 Contribución porcentual por las fuentes móviles en el AMM en el 23. Tipo de Emisiones (%) Vehículo PM 1 SO 2 co NOx HC NH 3 Total de las emisiones Autos particulares Taxis LDGT1 LDGT2 HDGV LDDV LDDT12 HDDV2b Motocicletas Total La Tabla 6.4 se obtiene multiplicando los valores de PM to de la Tabla 6.2 por la fracción de PIVL:.?; en la tabla se puede observar que los camiones de carga pesados a diesel son los principales emisores para este contaminante con 36 toneladas/anuales lo que equivale al 59.5 % de las PM2.5. Los autos particulares emiten 98 toneladas al año con un 18.8 % de las emisiones, después se tienen las camionetas (LDGT1) con casi 6 toneladas de PM 2. 5 (11.5%) emitidas durante el 23. Tabla 6.4 Inventario de emisiones para PMi.s para las fuentes móviles del AMM Tipo de vehículo Autos particulares Taxis LDGT1 LDGT2 HDGV LDDV LDDT12 HDDV2b Motocicletas Total Emisiones PM2.5 (toneladas/año) PM 2. 5 (%)

102 Capitulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM 9.66% DCO HC G NOx DSO2 PM1 DNH % Figura 6.2 Porcentaje de emisión de cada uno de los contaminantes contabilizados. 6.3 Emisiones por edad de los vehículos A continuación se presenta las emisiones de CO, NOx, HC, PMio, SO: y NHi emitidas por los vehículos de diferente edad vehicular. En la Tabla 6.5 se muestran los porcentajes de emisiones producidos por los vehículos según su edad. En los casos de los hidrocarburos y el monóxido de carbono más de la mitad de los contaminantes son producidos por los vehículos más antiguos. Para el caso de los NOx y las partículas un porcentaje mayor es producido por modelos más viejos, sin embargo no llega a ser tan marcado como para el caso de los HC y CO. Por otra parte para el SO?, las emisiones son muy similares para los vehículos antiguos a los más actuales, sin embargo para el NH;,. los vehículos más recientes tienen emisiones significativamente más altas que los vehículos antiguos. Tabla 6.5 Porcentaje de emisiones para cada uno de los contaminantes producidos por los diferentes año-modelo de los vehículos. 85

103 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM Porcentaje Porcentaje de emisiones Año de vehículos HC co NOx PM 1 SO 2 NH, > % 2% 3% 3% 2% 3% 3% "JO/ J /() 3% 4% 4% 4% 4 o/ /o c<>/ J /() 4% 3% 2 -)<>/ /o 2% 3% ^o/ J /o 4% 6% 6% 6% 7 O/ J /O 13.1% 2.4% 3.% 2.8% 2.% 2.8% 2.8% 2.8% 2.6% 3.5% 4.2% 4.4% 4.5% 4.8% 4. 1 % 3.4% 2.1% 1.7% 3.1% 4.8% 4.2% 5.5% 6.4% 6.3% 2.6% 52.1% 7.4% 4.7% 4.3% 2.8% 3.% 2.8% 2.4% 2.1% 2.2% 2.3% 2.1% 1.8% 2.3% 1.8% 1.3%.8%.6%,.7%.8%.6%.6%.3%.3%.1% 53.4% 7.7% 3.7% 3.4% 2.1% 2.3% 2.2% 1.9% 1.6% 1.7% 1.9% 1.8% 1.7% 2.2% 1.8% 28.2% 5.4% 3.8% 3.2%, 2.1% 2.7% 2.8% 2.6% 2.3% 3.% 3.5% 3.8% 4.% 5.4% 4.7% 1.4% 3.2% 1.% 2.1%.8% 1.7% 1.% 2.5% i i fí 1. J //o 2.7% 1.% 2.3% 1.1% 2.6% 1.6% 1.1%.4% 18.8% 3.6% 4.6% 3.3% 1.8% 2.7% 3.1% 2.8% 2.2% 3.1% 4.4% 5.%, 4.4% 6.3%, 5.7%, 2.6%, 1.9% 1.7% 2.6% 3.2% 2.9% 3.7% 2.5% 3.9% 2.1%.9% 3.8% 2.% 14.5% 2.2% 2.7% 2.2% 1.5% 2.% 2.2% 2.% 1.9% 2.7% 3.4% 3.7% 4.1% 5.8% 5.2% 4.% 2.9% 2.5% 3.9% 5.%, 4.5% 5.7% 6.1% 6.1%, 3.1% Total 1% 1% 1% 1% 1% 1% 1% Monóxido de Carbono (CO) Para el caso del monóxido de carbono los resultados que muestran los principales emisores son los vehículos más antiguos, los vehículos manufacturados en 1979 o años anteriores que representan al 13 % de la flota vehicular producen el 52 % de las emisiones, mientras que los vehículos más nuevos como los 22 y 23, que son alrededor del 9 % de la flota vehicular producen menos del 2 % de las emisiones de este contaminante, tal y como se puede observar en la Figura

104 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM D Número de vehículos Emisiones (toneladas/año) Figura 6.3 Emisiones de CO de los vehículos por edad de manufactura Óxidos de Nitrógeno (NOx) Los óxidos de nitrógeno son producidos en mayor proporción por los vehículos más antiguos, aunque no de la misma forma que el CO. Un 28 % de las emisiones son producidas por el 13 % más antiguo de la flota vehicular del AMM. En la Figura 6.4 se pueden observar los diferentes años de manufactura de los vehículos. Conforme los vehículos son más recientes las emisiones son emitidas en menor proporción, esto se debe a la mejora en la tecnología de los vehículos, así como un decaimiento mucho menor del convertidor catalítico. En los vehículos más antiguos no se tiene convertidor catalítico por lo que las emisiones de NOx no pueden ser reducidos. 87

105 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM E3 Número de vehículos Emisiones *1 A (-1) (ton/año) I Figura 6.4 Emisiones de NOx de los vehículos por edad de manufactura Hidrocarburos (HC) En las emisiones de hidrocarburos el mayor problema son los vehículos más antiguos, el 13 % de los vehículos más antiguos emiten el 52 % de las emisiones de hidrocarburos, lo que es más impactante el 51 % de la flota vehicular del AMM, es decir los modelos de 1992 o anteriores producen el 91 % de las emisiones de los hidrocarburos. En la Figura 6.5 se puede observar como las emisiones de hidrocarburos disminuyen conforme los vehículos son más nuevos, incluso las emisiones son menores aun cuando se aumenta el número de vehículos en modelos más recientes como el 21 y 22. Al igual que para el CO y el NOx, en el caso de los hidrocarburos mucho ha tenido que ver la incorporación de tecnologías más efectivas contra la contaminación de los vehículos.

106 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM S Número de vehículos Emisiones *1 A (-1) (toneladas/año) Figura 6.5 Emisiones de HC de los vehículos por edad de manufactura Partículas menores a 1 mieras (PMio) Las emisiones de PMio son producidas ligeramente en mayor proporción por los vehículos más viejos, el 51 % de la flota vehicular más antigua (modelos 1991 o anteriores) producen el 6 % de las emisiones de PMio. Sin embargo no se llega a ver una fuerte diferencia entre los modelos más recientes y lo más antiguos como en el caso del CO, HC e incluso para el caso de los NOx. En la Figura 6.6 se puede observar las emisiones de cada uno de los vehículos con diferentes años de manufactura. En la Figura se puede observar como las emisiones de vehículos más viejos son ligeramente superiores a las emisiones producidas por los modelos más recientes, aunque el comportamiento de las emisiones va acorde al número de vehículos, ya que siguen el mismo patrón. 89

107 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM 18 ifinnnn H 14 i9nnfin 8 I O I i rs? ^ t <# D Número de Vehicutos Emisiones (kg/año) Figuras 6.6 Emisiones de PMio de los vehículos por edad de manufactura Bióxido de Azufre (SC^) Para el caso del bióxido de azufre, las emisiones de este contaminante son igualmente producidos por vehículos antiguos, que por vehículos más recientes. Las emisiones de este contaminante están ligadas a la cantidad de azufre contenida en la gasolina. En la Figura 6.7 se puede observar los kilogramos de SÜ2 emitidos a la atmósfera durante el 23, como se menciono anteriormente las emisiones son en proporción igualmente producidos por vehículos antiguos que nuevos, por lo que la emisión está mucho más ligada al número de vehículos que a la edad de la flota vehicular. 9

108 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM D Número de vehículos Emisiones (kg/año) Figuras 6.7 Emisiones de SÜ2 de los vehículos por edad de manufactura Amoníaco Para este último caso del amoniaco sucede algo muy diferente que para el resto de las emisiones de los otros contaminantes, son en este caso los vehículos más nuevos los que producen ligeramente más emisiones para el amoníaco. Tenemos que el 51 % de los vehículos más viejos (1991 y anteriores) producen el 45 % de las emisiones de amoníaco. Mientras que el 49 % restante, que esta conformada por vehículos de 1992 o posteriores emite el 55 % de las emisiones. En la Figura 6.8 se puede observar las emisiones de amoníaco producidas por cada uno de los diferentes vehículos según su año de manufactura. En la Figura se puede observar que las emisiones siguen un patrón según cambia el número de vehículos de cada año, sin embargo también se puede observar que las emisiones van aumentando proporcionalmente conforme parte de la flota vehicular se va acercando a vehículos más recientes.

109 Capítulo 6. Estimación del Inventario de Emisiones para fuentes móviles en el AMM LJU Número de vehículos Emisiones (kg/año) I Figura 6.8 Emisiones de NHs de los vehículos por edad de manufactura 92

110 Conclusiones y Recomendaciones CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES A continuación se presenta las conclusiones y recomendaciones que surgieron durante la elaboración de la presente Tesis. Conclusiones. En el AMM existen problemas relacionados con la calidad del aire y que la elaboración del inventario de emisiones es un paso importante para la elaboración de políticas y estrategias para mejorar la calidad del aire y evitar su deterioro en el futuro. El inventario de emisiones de fuentes móviles del AMM se baso en la experiencia en el desarrollo del inventario de emisiones para el año 1998 de la ZMVM. El tamaño de la flota vehicular se tomó de una sola fuente de información confiable como es la Secretaría de Ecología del Estado de Nuevo León. Además, se consideraron los vehículos no registrados que circulan en el AMM. Los factores de emisión solo fueron tomados por el modelo por el modelo Mobile 6, por lo que están basados en la misma metodología y no varias fuentes como sucede en el ZMVM. Las conclusiones más relevantes son las siguientes: El trece por ciento de los vehículos más antiguos contribuyen con más de la mitad de las emisiones totales, mientras que la contribución de los vehículos más recientes es mínima. Sin embargo dado que se hace la suposición que todos los vehículos circulan el mismo número de días su emisión pudiera estar sobreestimada. La introducción de nuevas tecnologías hace que las emisiones disminuyan, sin embargo esta introducción puede no verse reflejado en la calidad del aire, debido al rápido aumento del parque vehicular en el AMM hace que existan más vehículos emitiendo gases contaminantes y la circulación se haga más lenta. Los autos particulares son los mayores contribuyentes en las emisiones, junto con los vehículos a gasolina de carga ligera con el 82 % del total de las emisiones. Estos últimos son importantes en el AMM debido a la cantidad de camionetas existentes en 93

111 Conclusiones y Recomendaciones la zona y que los llamados vehículos todo terreno se han vuelto populares a últimos años para uso particular. La distribución por edad de los taxis es solamente en los últimos 1 años. Los factores de emisión de los últimos años son mucho más bajos que en años anteriores. Los factores de emisión tienen un mayor peso en la estimación de las emisiones totales que la distancia recorrida. Por las razones anteriores, la contribución de los taxis no es proporcional, ni mayor que la de los vehículos particulares El inventario de emisiones actual resulto más bajo en emisiones que el reportado en 1995, aunque no se puede hacer una comparación igualitaria, ya que se desconoce la metodología utilizada en 1995 y este contenía muchas fuentes de incertidumbre. Recomendaciones. En la elaboración del trabajo surgieron preguntas y fuentes de incertidumbre que no pudieron ser resultas por falta de información. Esto requiere de otros trabajos de larga duración o simplemente información que es importante se actualice para futuros estudios. Los puntos importantes a considerar son los siguientes: Actualizar continuamente la información y datos utilizados para estimar las emisiones. El parque vehicular está cambiando continuamente, así como las condiciones de manejo en las principales avenidas. Determinar cambios en espacio y tiempo de las emisiones. Se tiene información sobre en que municipios están registrados los vehículos, sin embargo es importante para estudios de calidad del aire saber con mayor precisión en que lugares se emiten los gases contaminantes. Es necesario caracterizar mejor el tipo de vehículos para clasificarlos adecuadamente en el modelo Mobile 6. La información sobre el número de días de uso de los vehículos es muy importante definirlo, ya que se su hizo la suposición de que estos fueron usados diariamente, cuando la realidad es distinta. Es importante se haga un estudio al respecto. Esta información es una importante fuente de incertidumbre dado que se hace la suposición 94

112 Conclusiones y Recomendaciones de que los vehículos nuevos recorren las mismas distancias, que los vehículos más viejos. Determinar con mayor exactitud la información sobre el número de kilómetros recorridos por tipo de vehículo, ya que en muchos de los tipos de vehículos no se tiene buena precisión, además que la información no está actualizada. Determinar la distribución de edad de los taxis y motocicletas, ya que solo se contó el número de estos vehículos. Para el caso de los taxis se sabe que no deberían ser modelos con una edad mayor a 1 años, sin embargo se desconoce si se cumple. Además por su uso intensivo, pueden presentar un mayor desgaste que los vehículos de uso particular y deben obtenerse factores de emisión específicos para estos. 95

113 Referencias REFERENCIAS 1 Cadle, S.H., Gorse, R., Bailey, B., Lawson, D. Real-World Vehicle Emissions: A Summary of the Eleventh Coordinating Research Council On-Road Vehicle Emissions. J. Ari & Waste Manage. Assoc. Vol CAM. Inventario de emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México Comisión Ambiental Metropolitana, México, 2. 1 CAM. Inventario de emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México 2. Comisión Ambiental Metropolitana, México, 23. COMETRAVI. Estudio Número 5, Definición de Políticas de Modernización, Inspección, Sustitución, Eliminación Definitiva, Adaptación de Vehiculos y Combustibles Alternos, COMETRAVI 1997 Eastern Research Group 1997.Emission Inventory Improvement Program. Volume I. Ecología Programa de administración de la calidad del aire del área metropolitana de Monterrey. Gobierno del Estado de Nuevo León (Subsecretaría de Ecología, Subsecretaría de salud), Secretaría del Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca, Secretaría de Salud. EPA. SIMS ESTIMATED AIR EMISSIONS 2. (Surface Impoundment Modeling System) CTC-EPA. EPA TANKS. Users Cuide to TANKS V EEA 22.EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook - 3rd edition October 22. Technical report No 3.

114 Referencias int/hmepcorinair3/en/tab_abstract_rlr EPA AP-42, Air Pollution Emission Factors, Fifth Edition, Volume 1, Stationary Point and Área Sources. USA, EPA Emission factor documentation for municipal solid waste landfills. AP-42 section EPA 22. Mobile 6: Mobile Source Emission Factor Model. EPA 22. About Air toxic, health and ecological effects. EPA 23. What are the six common air pollutants? INEGI. Proyección de población para el año 1998 realizado por la Subdirección de Inventario de Emisiones (SEE), con base en el documento "Escenarios demográficos y urbanos de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México " CONAPO. México, INEGI 2. IPCC. Greenhouse Gas Inventory Reference Manual Volume 3, Intergovernmental Panel on Climate Change, LGEEPA 23. Ley General de Equilibrio Ecológico y de Protección al Ambiente. Comentarios y concordancias Carmena, María del Carmen. 9 l=542

115 Referencias MIT Molina 2. Molina M.J., Molina L.T., Sosa G., Gasea J., West J. Análisis y Diagnóstico del Inventario de Emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México, USA, August 2. NL Radian Manuales del Programa del Inventario de emisiones para México. Fundamentos del programa de inventario de emisiones para México. Volumen II. Sawyer, R.F., Harley, R.A., Cadle, S.H., Norbeck, J.M. Slott, R. Bravo, H.A. Mobile Sources Critical Review, Atmospheric Environment Vol. 34, SEENL 23. Base de datos vehicular del Área Metropolitana de Monterrey, Secretaria de Ecología del Estado de Nuevo León, Comunicación Personal, Mayo 23. Singer, B.C., Harley, R.A. A Fuel-Based Motor Vehicle Emission Inventory. Air & Waste Manage Association Vol. 46, Singer, B.C., Harley, R.A. A Fuel-Based inventory of motor vehicle exhaust emission in the Los Angeles área during summer Atmospheric Environment Vol. 34, SCC. Standard Classification Code SIMA 23.

116 Referencias University of Colorado. Measurement of Exhaust Particulate Matter Emissions from In-Use Light Duty Motor Vehicles in Denver Colorado Área, University of Colorado, TÜV Rheiland de México S.A de C.V. Programa para la reducción y eliminación de fugas de gas LP, en las instalaciones domesticas de la Zona Metropolitana del Valle de México. México, 2.

117 Apéndice A APÉNDICE A En este apéndice se muestran las rosas de viento resultantes para cada una de las cinco estaciones del Área Metropolitana de Monterrey: La estación del Centro (Obispado), la estación del sureste (La Pastora), la estación del suroeste (centro de Santa Catarina), la estación del noreste (San Nicolás de los Garza) y la estación del noroeste (San Bernabé) para las 24 horas de los días del año 22. En la Figura A-l se muestra la rosa de vientos para la estación del centro durante el año 22, como se puede observar los vientos predominantes se dirigen hacia el suroeste, alrededor del 18 % del tiempo se dirigen hacia los 225 grados y es notable como la mayoría de los vientos se dirigen entre los 18 y 27 grados. Aunque muchos de los vientos más fuertes se dirigen entre los 27 y los grados. En la Figura A-2 se presentan los vientos en La Pastora (sureste), en este la tendencia es muy clara más de una cuarta parte de los vientos se dirigen hacia el oeste, además una cantidad importante son vientos fuertes, de entre los 5.8 y 8.8 metros por segundo. Alrededor de un 12 % de los vientos se dirigen hacia los grados y grados, aunque en el primero los vientos tienen generalmente más velocidad que los que van hacia los grados. La rosa de vientos de la estación suroeste que se observa en la Figura A-3 tienen sus vientos predominantes y con mayor velocidad hacia el oeste, siguiendo los vientos que se dirigen entre el oeste y el noroeste, son mínimos los vientos que se dirigen hacia el sureste y raros los que se dirigen a otra dirección. En la Figura A-4, los vientos de la estación noreste se dirigen principalmente entre el oeste y el noroeste, siendo los que se dirigen hacia los grados los más fuertes y constantes pues representan casi un 25 % de los vientos registrados en esta estación. Por último los vientos registrados en la estación de San Bernabé (noroeste) la mayoría de sus vientos se dirigen hacia los grados ya que son casi el 25 % de los vientos registrados en esta estación, además presenta los vientos con mayor velocidad del Área Metropolitana de Monterrey, como se puede observar en la Figura A-5. A-l

118 Apéndice A Norte \2«. \16*. \ M2«Oeste Este Velocidad del viento (metió segnndo) Figura A-l Rosa de vientos para la estación del centro durante el 22 Norte \ JO* \24*. \ 18' 12» Oeste Este Velocida del viento (metí os segundo) Sm Figura A-2 Rosa de vientos para la estación del sureste durante el 22 A-2

119 Apéndice A Norte JO». Oeste T Este Velocidad del viento (metros segundo) Figura A-3 Rosa de vientos para la estación del suroeste durante el 22 Norte 1» \25*. \:o«. \ i?* Oeste Este Velocidad del viento (metí o.v segundo Sra- Figura A-4 Rosa de vientos para la estación del noreste durante el 22 = A-3

120 Apéndice A > 2* \ 15» Oeste 1 Este Velocidad del viento (metí os segando Sra Figura A-5 Rosa de vientos para la estación del noroeste durante el 22 A-4 =====

121 Apéndice B APÉNDICE B En este apéndice se muestran todos los datos necesarios para el cálculo de las emisiones en el AMM, el programa fuente para calcular los factores de emisión con el modelo Mobile 6 y los resultados de emisiones obtenidas por tipos de vehículo, contaminante y totales. Así mismo se muestran todos los datos de los vehículos, factores de emisión utilizados, los kilómetros recorridos por cada tipo de vehículo y las emisiones finales de cada uno de los contaminantes. Cálculo de los factores de emisión. A continuación se muestra el programa fuente utilizado para el cálculo de los factores de emisión: * Este es el archivo para calcular los factores de emisión del AMM Mty23.in * #######*********************** * MOBILE6 INPUT FILE : POLLUTANTS : HC CO NOX PARTICULATES : SO4 OCARBON ECARBON GASPM LEAD SO2 NH3 BRAKE TIRE REPORT FILE : Mtyveran.txt WITH FIELDNAMES : SPREADSHEET : DATABASE OUTPUT : DATABASE FACILITIES: Arterial Local Freeway Ramp None B-l

122 ASDTüQOWd AS 3 I "HQO Wd ASDTJAIZDWd O'OOt? : >mnns 13S3IQ 8 e : IN31NO3 >in JIAS i : saniinv ASO raaawd ASD J3 I 'L ' dpca 13ÍU 'Z : dw3i XVW/NIW L ' HINOW NOIlVmVAH 2 : W3A VOM3TVO UOIP9 OUBU9 UOISOU9 sp S3jopt?j : CDJO33>í OráVN33S ****************************** ****************************** a : 3AIlV^íOdVA3 QNVdX3 : ISHVHX3 QNVdX3 : OOI SV 3H SS3>IdX3 JAfl/\[V UOISIUI9 3p S9JOPBJ SO[ UOS uoipsg ****************************** ****************************** VIVQ 33Vld3>í 191 SNOISSIW3 indino Aiiva OOZ'6 6I : SHV3A 3SVHV1VQ 'S2 : S3OV 3SV9VIVQ u i imiiizizzziumiz uzzz ' SSIDIHSA asvaviva g

123 Apéndice B PARTICLE SIZE : 1 CLOUD COVER :.2 SUNR1SE/SUNSET : 7 7 ****************************** End of this Run ***************************** END OF RUN Este programa calcula las emisiones para el NOx, CO, HC, PMio, NH 3 y SO 2. Para el caso de las emisiones de HC, hace la estimación para emisiones evaporativas y de escape. Para el caso de las PM ], calcula las emisiones de escape, así como las producidas por los frenos y las llantas. Además para cada uno de los contaminantes se calculan las emisiones para los diferentes caminos, cuando se esta en avenidas, calles locales, autopista o vía rápida, accesos a vías rápidas y cuando el vehículo es encendido. Para establecer los porcentajes en de los lugares que se encuentran los vehículos mientras se encuentran funcionando se usaron los porcentajes utilizados en los Estados Unidos y que se encuentran incluidos en el Mobile 6, los cuales son: Vía rápida (freeway) un 34.2 %. - Avenida (arterial) un 49.8 %. Calles locales (local) un 13 %. Acceso a vía rápida (ramp) un 3 %. El programa da un resultado resumiendo los factores de emisión de cada uno de los diferentes vehículos y contaminantes en unos cuantos, sin embargo se puede pedir al programa que de los resultados expandidos, es decir un factor de emisión para cada año, tipo de camino y tipo de vehículo, resultando una base de datos extensa, pero que en este caso se utilizo para poder hacer un análisis más detallado sobre que vehículos, y de que año-modelo produce que emisiones y en que cantidad. Los resultados de las emisiones en forma resumida es la siguiente: MOBILE6.2.1 (31-Oct-22) B-3

124 Apéndice B * Input file: MTYVER3.IN (file 1, run 1). * Estos son los tactores de emisión para el AMM * Reading Registration Distributions from the following external * data file: REGMTY D *######################### * Factores de emisión AMM Verano - 23 * File 1, Run 1, Scenario 1. *######################### * Reading PM Gas Carbón ZML Levéis * from the external data file PMGZML.CSV * Reading PM Gas Carbón DR1 Levéis * from the external data file PMGDR1.CSV * Reading PM Gas Carbón DR2 Levéis * from the external data file PMGDR2.CSV * Reading PM Diesel Zero Mile Levéis * from the external data file PMDZML.CSV * Reading the First PM Deterioration Rates * from the external data file PMDDR1.CSV * Reading the Second PM Deterioration Rates * from the external data file PMDDR2.CSV User supplied gasoline sulfur contení = 378. ppm. B-4

125 Apéndice B M617 Comment: User supplied altérnate AC input: Cloud Cover Fraction set to.2. M618 Comment: User supplied altérnate AC input: Sunrise at 7 AM, Sunset at 7 PM. * Reading Ammonia (NH3) Basic Emissiion Rates * from the externa! data file PMNH3BER.D * Reading Ammonia (NH3) Sulfur Deterioration Rates * from the external data file PMNH3SDR.D Calendar Year: 23 Month: July Altitude: Low Minimum Temperature: 72. (F) Máximum Temperature: 1. (F) Absolute Humidity: 75. grains/lb Nominal Fuel RVP: 7.1 psi Weathered RVP: 6.6 psi Fuel Sulfur Content: 259. ppm Exhaust 1/M Program: No Evap I/M Program: No ATP Program: No Reformulated Gas: No VehicleType: LDGV LDGT12 LDGT34 LDGT HDGV LDDV LDDT HDDV MC All Veh GVWR: <6 >6 (All) B-5

126 Apéndice B VMT Distribution: Composite Emission Factors (g/mi): Composite TOG : Composite CO : Composite NOX : Exhaust emissions (g/mi): TOG Start: TOG Running: TOG Total Exhaust: CO Start: CO Running: CO Total Exhaust: NOx Start: B-6

127 Apéndice B NOx Running: NOx Total Exhaust: Non-Exhaust Emissions (g/mi): HotSoakLoss: DiurnalLoss: RestingLoss: Running Loss: Crankcase Loss: Refueling Loss: Total Non-Exhaust: Para el caso de las PMio, los resultados son los siguientes: * MOBILE6.2.1 (31-Oct-22) * * Input file: MTYVER3.IN (file 1, run 1). * ######################### T-J i-l -=== O-1

128 Apéndice B * Factores de emisión AMM Verano - 23 * File 1, Run 1, Scenario 1. *######################### Calendar Year: 23 Month: July Gasoline Fuel Sulfur Contení: 259. ppm Diesel Fuel Sulfur Content: 4. ppm Particle Size Cutoff: 1. Microns Reformulated Gas: No VehicleType: LDGV LDGT12 LDGT34 LDGT HDGV LDDV LDDT HDDV MC All Veh GVWR: <6 >6 (All) VMT Distribution: Composite Emission Factors (g/rni): Lead: GASPM: ECARBON: OCARBON: SO4: B-8

129 Apéndice B Total Exhaust PM: Brake: Tire: Total PM: SO2: NH3: Las emisiones de cada uno de los contaminantes están conformadas de la siguiente manera: HC= X Emisiones Evaporativas + Emisiones de escape Emisiones de escape = Emisiones de encendido + Emisiones durante recorrido NOx = Emisiones de escape (Encendido y recorrido) CO = Emisiones de escape (Encendido y recorrido) SÜ2 = Emisiones de escape (solo recorrido) TV//? = Emisiones de escape (solo recorrido) PM o = Emisiones de escape + Emisiones por frenos + Emisiones por llantas Emisiones de escape (PM) = SC»4 + Carbón + Gas PM + Plomo A continuación se presentan los resultados individuales para el CO, estos servirán de ejemplo de cómo fueron calculados los factores de emisión finales para cada uno de los contaminantes, ya que se uso la misma metodología para todos los contaminantes. B-9

130 Apéndice B En las Tablas B-l, B-2, B-3 y B-4 se presentan los factores de emisión del CO para las emisiones de escape durante el recorrido del vehículo para los cuatro diferentes caminos existentes: vía rápida, avenida, calle local y accesos a vías rápidas. En algunas ocasiones aparece O como factor de emisión. Esto se debe a que en el registro vehicular que viene en el Mobileó aparece que no existen vehículos de ese tipo para ese año-modelo. Tabla B-l Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido en vía rápida. Año - modelo X I.DGV ^ i Tipos de Vehículo (gramos/milla) LDGTI LDGT Emisiones de escape, durante recorrido en vía rápida HDGV I,DDV I,I)I)T HDDV2b Mf B" i 1 r\ \J ' ~

131 Apéndice B Tabla B-2 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido Ano modelo l'r/y X LDGV en avenida. Tipos de Vehículo (gramos/milla) Emisiones de escape, durante recorrido en avenida I.DGTl I.DGT HDGV LDDV LDDT HDDV2b MC Tabla B-3 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido en calles locales. Ano modelo I.DGV Tipos de Vehículo (gramos/milla) Emisiones de escape, durante recorrido en calles locales LDGT LDGT HDGV LDDV LDDT HDDV2b MÍ: B-ll

132 Apéndice B Tabla B-4 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante recorrido en acceso a vías rápidas. Ano - modelo X Tipos de Vehículo (gramos/milla) Emisiones de escape, durante recorrido en accesos a vía rápidas i.nov I.DDT I,IK;V LDGT _, I.DGT HDGV HDDV2b MC De las anteriores Tablas (B-l, B-2, B-3 y B-4), multiplicando cada una por el porcentaje en el que se encuentran los vehículos en cada uno de los caminos y sumando posteriormente se obtiene la Tabla B-5, la cual es el promedio de las emisiones de escape para el CO. Por otra parte están los factores de emisión para emisiones de escape que se presentan durante el encendido del vehículo y durante el calentamiento del motor del vehículo, estas emisiones se pueden observar en la Tabla B-6. Finalmente se hace una suma de las emisiones de escape durante el recorrido y el encendido y se obtiene los factores de emisión final para el Monóxido de Carbono, estos factores de emisión se pueden observar en la Tabla B-7. B-12

133 Apéndice B Tabla B-5 Factores de emisión promedio del CO para emisiones de escape, durante recorrido. Ano mmlí'lo ')"') 9SII 9SI )S2 9S3 9N-I 9S5 986 MS" 98X 9X Í, 99-99S III (1(12 2(Kl.i i,m;v Tipos de Vehículo (gramos/milla) Emisiones de escape promedio, durante recorrido IJHill LDGT IIDGV I.DDV LDDT ,_ HDDV2b MC Tabla B-6 Factores de emisión de CO para emisiones de escape, durante el encendido. Ano - modelo SO S S (11 2(12 23 i,ix;v Tipos de Vehículo (gramos/milla) I.DGT I.DGT Emisiones de escape, durante recorrido en calles locales HDGV LDDV LDDT HDDV2b MC B-13

134 Apéndice B Tabla B-7 Factores de emisión de CO en gramos por milla. Año modelo Tipos de Vehículo (gramos/milla) (12 23 LDGV I.lXiTl U)GT HDGV M)DV LDDT HI)l)V2b M( Después las emisiones ftieron convertidas a gramos por kilómetro en lugar de gramos por milla y son las que fueron utilizadas para el cálculo final de las emisiones. Esta metodología fue utilizada para todos los contaminantes solo que en algunos casos tienen diferentes emisiones, las cuales se muestran a continuación en la Tabla B-8: Tabla B-8 Tipo de emisiones para cada uno de los contaminantes Tipo de emisiones Contaminante Evaporativas 1 1 De escape Frenos Llantas CO NOx HC SO 2 PMio NH 3 S Recorrido 1 Encendido II S S </ S S S B-14

135 Apéndice B Una vez definidas cada una de las emisiones de los contaminantes, a continuación se presentan los factores de emisión en gramos por kilómetro para el CO, NOx, HC, PMio, SO: y NH 3. Primeramente en la Tabla B-9 se presenta los factores de emisión para el CO en gramos por kilómetro recorrido. En la Tabla B-1 se presenta los factores de emisión para los NOx, después en la Tabla B-ll se pueden observar los factores de emisión finales para los HC. En la Tabla B-12 se presentan los factores de emisión para los PMio, mientras que en la Tabla B-13 donde se pueden observar los factores de emisión para los SÜ2. Finalmente es en la Tabla B-14 donde se encuentran los factores de emisión para el NH 3. Tabla B-9 Factores de emisión de CO en gramos por kilómetro. Ano - modelo S í ux;\ LIK;TI LDGT Tipos de Vehículo (gramos/kilómetro) HDGV i, Din UJDT HDDV2b MC == B-15

136 Apéndice B Tabla B-1 Factores de emisión de NOx en gramos por kilómetro. Ano modelo S j Tipos de Vehiculo (gramos/kilómetro) LIX;V I.DGT LDGT HDGV i.din LDOT IIDDV2b MC Tabla B-ll Factores de emisión de HC en gramos por kilómetro. Año - modelo Tipos de Vehículo (gramos/kilómetro) LDGV LDGT LDGT IIDGV LDDV I.DDT IIDDV2b MC B -t s~ -1 ~

137 Apéndice B Tabla B-12 Factores de emisión de PMio en gramos por kilómetro. Año - modelo Tipos de Vehículo (gramos/kilómetro) I.DGV LDGT LDGJ IIDGV LDDV LDDT HI)l)V2b MC Tabla B-13 Factores de emisión de SOz en gramos por kilómetro. Ano - modelo Tipos de Vehículo (gramos/kilómetro) I.DGV _ ,_ LDGT I.DGT ^ HDGV LDDV I, DDT HDDV2b MC = B-17

138 Apéndice B Tabla B-14 Factores de emisión de NHs en gramos por kilómetro. Ano - modelo Tipos de Vehículo (gramos/kilómetro) I.DGV LDGT I,I)G HDGV LDDV LDDT HDDV2b MC B 1 O -1 o

139 Apéndice C APÉNDICE C Una vez que se ha mostrado el proceso de obtención de los factores de emisión, en este Apéndice se explica el proceso para la obtención de las emisiones, estas se obtienen usando las Ecuaciones 4.2 y 4.3 mostradas en el Capitulo 4 y que se muestran a continuación: Donde: (4.2) KRV j Kilómetros recorridos por el tipo de vehículo i y año modelo j [km/año]. KD, Kilómetros recorridos por el vehículo tipo i [km/día]. NVi, Número de vehículos del tipo i y año modelo j. DA Días circulantes al año del tipo de vehículo i [días/año]. La ecuación 4.3 es usada para obtener las emisiones para cada uno de los diferentes contaminantes. l'ooo'ooo (4.3) Donde: E jk Emisión total para los vehículos de tipo i, año-modelo j y contaminante k [toneladas/año]. KRVy Kilómetros recorridos por el vehículo tipo i, año-modelo j [km/año]. FEyk Factor de emisión del vehículo tipo i, año-modelo j, contaminante k [g/km]. 1 'OOO'OOO Factor de conversión de gramos a toneladas. C-l

140 Apéndice C Para mostrar el proceso de la obtención de las emisiones se toma a las emisiones de CO como ejemplo, dado que el número de vehículos, los kilómetros recorridos y días de circulación, así como el proceso son el mismo para todos los contaminantes se ilustra solamente el ejemplo del CO. Primeramente se muestra en la Tabla C-l el número de vehículos (NV j) del AMM, las cuales se multiplica por las celdas correspondientes de la distancia recorrida por vehículo (KDi) que se encuentran en la Tabla C-2 y posteriormente por la Tabla C-3, que son los días circulantes al año, lo cual da como resultado la Tabla C-4, los kilómetros recorridos totales por tipo de vehículo (KRVij). Cabe señalar que no se tienen estudios sobre los días circulantes al año para el AMM, por lo que se asume como si circularan los días al año. Después la Tabla C-4 es multiplicada por la Tabla B-9 que son los factores de emisión del CO y se divide entre l'ooo'ooo para transformar de gramos a toneladas y da como resultado la Tabla C-5 que son las emisiones de CO. Las emisiones de los demás contaminantes se obtienen en forma similar, cambiando únicamente la Tabla B-9 por las Tablas B-1, B-ll, B-12, B-13 ó B-14 que corresponden a los factores de emisión del NOx, HC, PMio, SO 2 y NH 3 respectivamente. Añomodelo > Total Tabla C-l LDGV (AP) LDGV (Taxis) Número de vehículos en el AMM (NVy) (vehículos). LDGT LDGT HDGV LDDV LDDT HDDVZb MC C-2

141 Apéndice C Tabla C-2 Distancia recorrida por vehículo en el AMM (KD ) (km/día-vehículo). Año modelo > LDGV (AP) LDGV (Taxis) LDGT1 LDGT2 HDGV LDDV LDDT IIDDVlb MC Tabla C-3 Días circulantes al año (DA ) (días/año). Añoniodclo > LDGV (AP) LDGV (Taxis) LDGT1 LDGT2 HDGV LDDV LDDT12 IIDDV2b MC C-3

142 Apéndice C Añon u nielo > Tabla C-4 LDGV (AP) _ _Í Kilómetros recorridos por tipo de vehículo (KRV j) (km/año). LDGV (Taxis) » LDGT1 5.65E E+8 1.8t> E E E E E+8 2.9E E E-f8 1.48E+8 1.3E-I E E E E LIXÍT2 1.73E HDGV LDDV LDDT HDDV2b MC En las siguientes tablas se presentan los resultados finales de las emisiones de cada uno de los contaminantes. En la Tabla C-5 se presentan las emisiones finales totales para fuentes móviles de CO, en la Tabla C-6 se presentan las emisiones para los NOx, mientras que en la Tabla C-7 se presentan para los HC. Las emisiones de PM 1 pueden observarse en la Tabla C-8; en la Tabla C-9 se pueden observar las emisiones finales para el SC>2. Finalmente las emisiones de NHs se presentan en la Tabla C-1. C-4

143 Apéndice C Tabla C-5 Emisiones totales de CO (E jk) (toneladas/año). Añomodrlo > (M)2 23 Total LDGV (AP) X I,DGV (Taxis) LDGT LDGT ^ HDGV LDDV LDDT HDDVlb MC Tabla C-6 Emisiones totales de NOx (E jk) (toneladas/año). Anomodelo > Total LDGV (AP) X LDGV (Taxis) LDGT LDGT HDGV LDDV LDDT HDDV2b MC = C-5

144 Apéndice C Tabla C-7 Emisiones totales de HC (E j k ) (toneladas/año). Año^ modelo > X Ü Total LDGV (AP) LDGV (Taxis) LDGTl LDGTl HDGV LDDV LDDT HDDVlb MC Tabla C-8 Emisiones totales de PMio (E j k ) (toneladas/año). Añomodelo > Total LDGV (AP) LDGV (Taxis) LDGTl LDGT HDGV LDDV LDDT HDDVZb MC C-6

145 Apéndice C Tabla C-9 Emisiones totales de SÜ2 (E jk) (toneladas/año). Añomoclelu > Total LDGV (AP) X2726 X. 46X X X X X X X LDGV (Taxis) LDGTl X.X4X X LDGT HDGV LDDV « LDDT12.X HDDV2b MC Tabla C-1 Emisiones totales de NHa (E jk) (toneladas/año). Añomodelo > Total LDGV (AP) X X LDGV (Taxis) X X X LDGTl X X LDGTl HDGV LDDV E E E E E E E LDDT HDDV2b MC ===== C-7

146 Apéndice D APÉNDICE D En este apéndice se muestran los datos usados, los modelos, ecuaciones, factores de emisión y mediciones utilizadas para las fuentes puntuales, fuentes de área y fuentes naturales que fueron utilizados para el cálculo de las emisiones para el inventario de emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de México. Así mismo se hace mención a las fuentes de incertidumbre y a las metodologías o procedimientos alternativos para el cálculo de las emisiones de las fuentes citadas anteriormente. Fuentes Puntuales En el inventario de emisiones de 1998 se reportan 6,233 industrias y dos plantas de generación de energía localizadas en la Zona Metropolitana del Valle de México. Las fuentes puntuales son los principales contribuidores a las emisiones de dióxido de azufre. Además tienen un impacto importante en la calidad del aire en los alrededores del área donde están localizadas. Datos usados Los datos usados para estimar las emisiones de las fuentes puntuales fueron obtenidos de las cédulas de operación anual. Se usaron 1,584 cédulas reportadas en Para las 4,649 restantes, se utilizaron las cédulas de años anteriores. La razón de utilizar cédulas de años anteriores es debido a que muchas industrias entregaron tarde las cédulas o nunca fueron entregadas. Estas cédulas y los factores de emisión son la información utilizada en la estimación del inventario de emisiones para esta categoría en Modelos, ecuaciones, factores de emisión y mediciones utilizadas Los factores de emisión de los cinco contaminantes criterio producidos para los procesos de combustión fueron tomados de los recomendados por la EPA (Agencia de Protección al Ambiente de los Estados Unidos) [EPA 1995]. Los factores de emisión para D-l

147 Apéndice D los compuestos orgánicos totales fueron usados para estimar las emisiones de hidrocarburos. En el caso de las emisiones de azufre es necesario conocer el contenido de azufre en los combustibles. Para el gas LP, el factor de emisión usado es el mismo que se usa para las fuentes móviles. Por otra parte para el gasóleo el contenido de azufre se asume que es del 2 %, mientras que para el diesel se asume del.5 %. Con estos datos, se utiliza la Ecuación D-l para calcular la emisión de contaminantes de los procesos de combustión. Donde: ^ 1 ; (D-D E Emisión del contaminante (masa/tiempo). A Tasa de actividad (Por ejemplo: consume de combustible, tipo y cantidad de materia prima procesad, productos, etc.) (Volumen consumido/ tiempo). FE Factor de emisión (Masa del contaminante/volumen consumido). EC Eficiencia total en la reducción de emisiones. Este es expresado en porcentaje como resultado de la eficiencia de un sistema de control de emisiones. Si no hay ningún sistema de control, el EC es igual a. Las emisiones provenientes de procesos donde no interviene la combustión son estimados usando los factores de emisión de la "Source Code Classifícation" [SCC, 1999]. Para las artes gráficas como la litografía, los compuestos orgánicos volátiles son estimados usando la Ecuación D-2: Donde 1 1 E Emisión de solventes de la línea de impresión (masa del contaminante/ hora). D-2

148 Apéndice D I Tinta usada (volumen de tinta/hora). S Factor de emisión (masa del contaminante/ masa de tinta usada). P Factor del control de la emisión en porcentaje (Si hay un secador y quemador el factor es ). d Densidad del solvente (masa de la tinta/volumen de la tinta). Fuentes de incertidumbres El Instituto Nacional de Estadística de Geografía e Información (INEGI) reporta 31,68 industrias para la ZMVM, mientras que la base de datos del inventario de emisiones de 1998 cuenta solamente 6,233 industrias. Es cierto que en este grupo son incluidas las grandes y medianas industrias, pero las pequeñas industrias pasan desapercibidas y aunque no son iguales las emisiones de una pequeña industria a una grande, en conjunto pueden ser bastante representativas. Como se menciono anteriormente 4,649 cédulas de operación anual de años anteriores fueron utilizadas para calcular las emisiones, esto asume que las emisiones fueron constante para las industrias. Este es una importante fuente de incertidumbre, ya que las emisiones cambian año con año y dependen del combustible usado, las condiciones de operación y de la economía que atraviesa la industria en operación. Para la estimación de las emisiones de las fuentes puntuales se utilizan diferentes métodos como medición en la fuente, balance de masa y factores de emisión. Cada método tiene diferentes fuentes de incertidumbres. Las emisiones estimadas usando factores de emisión están sujetas a varias fuentes de incertidumbres. Primeramente, los factores de emisión son desarrollados en los Estados Unidos y no son representativos de las operaciones industriales en México. El mantenimiento en el equipo, las condiciones de operación, la composición del combustible usado, entre otras variables, juegan un importante rol en el tipo y cantidad de contaminantes producidos. Es importante aplicar factores de emisión representativos de la industria mexicana. Además, seria conveniente identificar los métodos más convenientes para reducir las fuentes de incertidumbres en la estimación de las emisiones. = D-3

149 Apéndice D El nivel de actividad industrial es otra fuente de incertidumbre. Muchas industrias están sujetas a variaciones en el mercado, condiciones financieras del país, o simplemente tienen variaciones en las actividades diurnas. Durante la estimación de las emisiones sería conveniente considerar estas variaciones temporales. En la estimación de la emisiones es considerado la eficiencia de equipos de control de contaminantes atmosféricos cuando sea que se usen. La eficiencia actual del equipo es desconocida y debería ser estimada cuidadosamente para mejorar la confiabilidad del inventario de emisiones. Las metodologías deberían de ser desarrolladas para evaluar la eficiencia real de los sistemas de control de gases usados por las diferentes industrias. Metodologías y procedimientos alternativos Diferentes procedimientos son usados para estimar las emisiones de las fuentes puntuales. Los métodos más apropiados son los métodos directos para medir la emisión. Las mediciones directas son necesarias ya que hacen ajustes en el conteo durante los cambios de la actividad industrial. Las metodologías deberían de desarrollarse con ese propósito. Las metodologías deberían basarse en factores de emisión desarrollados para los procesos mexicanos y en balances de masa. Fuentes de Área El inventario de emisiones de 1998 reporta que más de 29 mil toneladas de contaminantes que fueron emitidos durante el año por las fuentes de área. Estas fuentes son los más importantes emisores de hidrocarburos, ya que contribuyen con el 52 por ciento de las emisiones de este contaminante. La importancia de las fuentes de área radica en el hecho de que son usa serie individual de fuentes de emisión que consumen cantidades importantes de diferentes combustibles como diesel, gas natural, gas LP y gasóleo. Datos usados D-4

150 Apéndice D Existen varias categorías agrupadas en las fuentes de área por lo que existen muchas fuentes de información para obtener los datos necesarios para la estimación de las emisiones de las fuentes de área. La Tabla D-l muestra las diferentes categorías, las fuentes de información y los contaminantes evaluados con los datos proporcionados. La cantidad de gasolina distribuida en las estaciones de gasolina en la ZMVM fue proporcionada por PEMEX Tabla D-l Categorías, información y contaminantes evaluados para las fuentes de área Categoría Distribución y venta de gasolina Almacenamiento masivo de gasolina Recarga de aeronaves Distribución de gas LP Almacenamiento de gas LP Fugas de gas LP para uso doméstico Fugas de hidrocarburos no quemados en la combustión Consumo de solventes Tintorerías Limpieza y desengrase Artes gráficas Recubrimiento de superficies industriales Recubrimiento de superficies arquitectónicas Pintura automotriz Fuentes de información EPAAP EPATANKS EPAAP Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) IMP IMP EVIP, TUV Rheiland Gobierno del Distrito Federal (GDF), Secretaria del Medio ambiente (SMA) EPAAP EPAAP EPAAP Gobierno del Distrito Federal (GDF), Secretaria del Medio Ambiente (SMA) Gobierno del Distrito Federal (GDF), Secretaria del Medio Ambiente (SMA) EPAAP Contaminante evaluado HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC HC D-5

151 Apéndice D Pintura tránsito Esterilización en hospitales Aplicación de asfalto Panaderías Rellenos sanitarios Tratamiento de aguas residuales Locomotoras Operación de aeronaves Combustión Residencial Combustión comercial Incendios forestales Incendios en edificios Combustión en hospitales Continuación Tabla D-l GDF, SMA EPAAP EPAAP EPAAP EPALANDFILL EPASMS EPAAP EPAFAEED EPAAP EPAAP EPAAP EPAAP EPAAP HC HC HC HC HC HC NOx, CO, SO 2) PMio, HC NOx, CO, HC NOx, CO, SO 2, PMio, HC NOx, CO, SO 2, PMio, HC NOx, CO, PM!, HC NOx, CO, PMio, HC NOx, CO, SO 2, PMio, HC Modelos, ecuaciones, factores de emisión y mediciones utilizadas A continuación se presentan las ecuaciones y los factores de emisión usados para cada una de las categorías que conforman las fuentes de área. 1. Distribución y venta de gasolina El proceso de distribución de gasolina es dividido en tres partes, las emisiones son producidas por la evaporación de hidrocarburos: a) Etapa 1. Respiración (EHCT(R))- b) Etapa 2. Transferencia (E H ct(t))- c) Etapa 3. Recarga (E HCT (RA))- Las emisiones son calculadas usando las Ecuaciones D-3 a D-5. (D-3) D-6 =

152 Apéndice D E HCT(T) = [o.15c g ]*[6.66F (ftv) +FE (rtt} \ (D-4) (D-5) Donde: C g Consumo de gasolina (miles de litros/año) (5,27 millones de litros/año). FE(t C ) Factores de emisión por transporte "carro tanque cargado" [kg HC/ 1 litros] (.599). FE(tv) Factor de emisión por el transporte del carro tanque sin carga [kg HC/ 1 litros] (.659). FE(bv) Factor de emisión recarga del contenedor "carro tanque- estación de servicio" [kg HC/ 1 litros] (.4). FE(rts) Factor de emisión por respiración del contenedor "estación de servicio" [kg HC/ 1 litros] (.12). FE(rv) Factor de emisión en recarga de vehículos "bomba despachadora" [kg HC/ 1 litros] (.132). El total de las emisiones por la distribución y venta de gasolina es calculado como la suma de las tres ecuaciones utilizando la Ecuación D-6. Este es el total de la emisión producida por la distribución y venta de gasolina. La Ecuación D-6 incluye las tres etapas. La cantidad estimada de gasolina consumida es de 5,27 millones de litros/año. HCT(R) ~*~ ^HCT(T) ~*~ ^ HCT(RA) 2. Almacenamiento masivo de gasolina Las emisiones de hidrocarburos producidas por las fugas en el almacenamiento masivo de gasolina son estimadas usando el programa TANKS [EPA TANKS 1995]. Este programa permite integrar información específica sobre al almacenamiento en tanques (dimensión, material, condición de la pintura, color, etc.), el líquido contenido D-7

153 Apéndice D (componentes químicos, volumen y temperatura) y la localización del tanque (ciudad, temperatura, presión atmosférica, etc.). 3. Recarga de aeronaves La emisión generada por esta actividad es calculada usando la Ecuación D-7. j J \ J Donde FEj Factor de emisión para el combustible] [Ib HC/ 1 galones]. Cj Combustible consumido [galones/año] Conversión de libras a toneladas [Ib / toneladas]. 4. Fugas almacenamiento, distribución y uso doméstico de gas LP Las emisiones de los hidrocarburos durante el almacenamiento, distribución y uso doméstico de gas LP son calculadas usando la Ecuación D-8. (D-8) Donde EHC Emisiones estimadas de hidrocarburos para la actividad] [toneladas]. FEj Factores de emisión para la actividad] [toneladas/personas]. Aj Nivel de actividad] asociado con el factor de emisión] [personas]. FCj Factor de corrección de la actividad j. Hay varias actividades que incluyen fugas en los equipos (calentadores, estufas, tanques de gas, válvulas, etc.), la distribución del gas LP, emisiones durante el D-8 =========

154 Apéndice D almacenamiento, y fugas de los hidrocarburos no quemados durante la combustión, entre otros. 5. Evaporación de solventes Las emisiones por evaporación de solventes están constituidas por varias actividades que tienen evaporación de hidrocarburos producidos por el uso de solventes. En esta categoría las actividades incluidas son tintorerías, limpieza y desengrase, artes gráficas, consumo de solventes, recubrimiento de superficies industriales, recubrimiento de superficies arquitectónicas, pintura automotriz y pintura vial. El nivel de actividad es de 16,73, personas [INEGI 1998] y las emisiones son estimadas usando la Ecuación D-9. j * FA j (D-9) Donde Ej FEj FAj Emisiones de hidrocarburos asociados con la actividad j [toneladas]. Factores de emisión asociados con la actividad] [toneladas/personas]. Nivel de actividad asociada al factor de emisión de la actividad] [personas]. 6. Esterilización en hospitales. Las emisiones de hidrocarburos durante la esterilización de hospitales se producen por el uso de solventes. La información sobre el número de camas en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México es necesaria para hacer la estimación de las emisiones. La información de los hospitales públicos y privados fue obtenida por el 1MSS, ISSSTE y la SSA. Las emisiones fueron estimadas usando la Ecuación D-1. E HC =#C*FE (D-1) Donde D-9

155 Apéndice D EHC Emisiones de hidrocarburos [toneladas]. #C Número de camas [camas]. FE Factor de emisión [toneladas/cama]. El factor de emisión usado depende del rango de número de camas existentes en cada hospital. 7. Aplicación de asfalto Los factores de emisión para la aplicación de asfalto son presentados en la Tabla D-2. Tabla D-2 Factores de emisión usados en la aplicación de asfalto (g/año-personas) FE(DF/AA) = Factor de emisión por la aplicación de asfalto en el Distrito Federal 17.5 FE( EDO MEX/AA)= Factor de emisión por la aplicación de asfalto en el Estado 7.3 de México FE( Z MVM/AA)- Factor de emisión por la aplicación de asfalto en la ZMVM Las emisiones de hidrocarburos producidos por la aplicación de asfalto son calculados utilizando la Ecuación D-ll. En la ecuación se utiliza la población proyectada para la ZMVM en 1998, la cual es de 16'73' personas. E H c (A s phaltí n g} = (FE (ZMVMÍAA) *16'73')/1'' (D-ll) Donde EHC Emisión de hidrocarburos [toneladas/año]. FE Factor de emisión [g/año persona]. 16,73, # de personas en la ZMVM [personas- año]. 1,, Conversión de gramos a toneladas [gramos/toneladas]. 8. Panaderías (Fermentación) D-1

156 Apéndice D La metodología propuesta por la EPA es la que se usa para estimar las emisiones causadas por la fermentación en las panaderías [EPA 1992]. El factor de emisión de hidrocarburos usado para la ZMVM es de.155 kg/persona. Los datos utilizados para desarrollar este factor de emisión fueron obtenidos del INEGI [1998]. El total de las emisiones producidas por las panaderías depende de variables tales como el tiempo de horneado, la cantidad de azúcar fermentable en la comida y la temperatura de fermentación. El total de las emisiones se calcula usando la Ecuación D-12. EHC 1 v ' Donde EHC Emisión de hidrocarburos en las panaderías [toneladas/año] FE(ZMVM/PF) Factor de emisión [kilogramo/persona] 16,73, # de personas en la ZMVM [personas/año] 1, Factor de conversión de kg a toneladas [toneladas/kg] 9. Rellenos sanitarios Las emisiones de los rellenos sanitarios son estimadas usando el programa computacional LANDFILL. Este programa estima las emisiones de contaminantes tóxicos, compuestos orgánicos que no son metano, dióxido de carbono y metano. El programa usa varios parámetros para el cálculo de las emisiones. Algunos de estos parámetros son: Temperatura, humedad, capacidad del relleno sanitario e información sobre las actividades (días abiertos al año, disposición de residuos, etc.). 1. Tratamiento de aguas residuales Las emisiones de hidrocarburos ocurridas durante el proceso de tratamiento de aguas residuales son estimadas usando el programa SIMS 2. [EPA SEVIS 1998]. Los resultados de este programa dependen de variables como la cantidad de agua tratada, el tipo de D-ll

157 Apéndice D tratamiento, el tiempo de residencia y la concentración de los compuestos en el agua. En 1998, el porcentaje de industrias fue considerado para estimar estas emisiones. El resultado del cálculo fueron 76 toneladas emitidas al año Locomotoras Las emisiones estimadas para las locomotoras incluyen los contaminantes inventariados (HC, NOx, SO 2, CO y PM ] ). Las emisiones fueron calculadas basadas en el consumo de combustible. El consumo de combustible fue estimado usando la Ecuación D-13. Donde = R*KRDL*NLP*DO*52*2 (D-13) CCA Total de consume de combustible al año [litros de combustible /año]. R Rendimiento [litros /km]. KRDL Kilómetros recorridos por día por cada locomotora [km / locomotora-día]. NLP Número promedio de locomotoras [locomotoras]. DO Número de días de operación a la semana [días/semana]. 52 Número de semanas al año [semanas/año]. 2 Ciclo complete de operación (viaje Redondo). Una vez estimado el consumo de combustible, las emisiones son calculadas con la Ecuación D-14. Fe Donde E] Emisiones del contaminante i [toneladas/año] D-12

158 Apéndice D CCA Consumo total de combustible por año [litros/año] FE Factor de emisión del contaminante i [kg/lt] Fe Factor de conversión (1), [kg/toneladas] En la Tabla D-3 se muestran los factores de emisión usados en la estimación de las emisiones de las locomotoras [Radian Internacional 1996]: Tabla D-3 Factores de emisión para locomotoras Contaminante CO NOx HC S 2 PM, Factor de emisión, kg/lt de combustible consumido Operación de aeronaves Las emisiones de las operaciones de aeronaves fueron estimadas usando el programa computacional FAEED (FAA AIRCRAFT ENGINE EMISSIONS DATABASE). Los datos de alimentación fueron dados por ASA (Aeropuertos y Servicios Auxiliares). Algunas de las variables necesarias para correr el modelo incluyen el tipo de aeroplano, planta de manufactura, número de motores, uso del aeroplano (vuelos comerciales, uso militar, aerotaxi, etc.), entre otros. Las emisiones estimadas al año fueron 2,512 toneladas de CO, 1,517 toneladas de NOx y 4 toneladas de HC. 13. Combustión residencial Para la combustión residencial se estiman las emisiones de PMio, CO, HC y SO2. Los tres tipos de combustible usados son: gas LP (94 %), gas natural (3 %) y carbón (3 %). == D-13

159 Apéndice D En el inventario de emisiones las emisiones producidas por el consumo de carbón no fueron estimadas. Las principales actividades donde se usa el gas LP son el calentamiento de agua y cocinar. Las emisiones producidas son estimadas con la Ecuación D-15. E : =CCA*FE : (D-15) Donde Ei Emisiones del contaminante i [toneladas/año]. CCA Consumo de combustible por año, [litros/año]. FEi Factor de emisión del contaminante i [kg/m 3 ]. El consumo de combustible al año utilizado son las ventas reportadas por PEMEX y por otras compañías de distribución de gas. Para calcular la emisión de los contaminantes es necesario restar el gas emitido por fugas. El consumo real de gas LP para la zona metropolitana restando las fugas fue estimada en 1,353,273 toneladas al año. Los factores de emisión usados para estimar las emisiones producidas por la combustión residencial de gas LP es presentada en la Tabla D-4. El total de las emisiones para 1998 fueron estimados en 14 toneladas de PMio,.7 toneladas de SÜ2, 685 toneladas de CO, 4,493 toneladas de NOx y 175 toneladas de hidrocarburos. Tabla D-4 Factores de emisión para la combustión residencial del gas LP Contaminante CO NOx HC SO 2 PM 1 Factor de emisión (kg/m ) del combustible consumido D-14 ====

160 Apéndice D 14. Combustión comercial Las pequeñas industrias (tortillerías, hoteles, centros deportivos, baños públicos, etc.) se catalogan como una categoría de servicios. La metodología usada para la estimación de las emisiones fue desarrollada por la EPA [EPA 1995]. La Ecuación D-16 fue usada para estimar las emisiones de la combustión comercial. E, = yfe!! *FC!l 1 l'ooo'ooo (D-16) Donde E Emisiones del contaminante i asociados con el combustible j [toneladas/año]. FCjj Consumo anual del combustible j asociado con el factor de emisión i [Its/año]. FE j Factor de emisión del contaminante i asociado con el combustible j [kg/m 3 ]. l'ooo'ooo Factor de conversión de unidades. El factor de emisión usada para la estimación de las emisiones producidas por la combustión comercial son presentadas en la Tabla D-5 y el consumo anual de los diferentes combustibles son mostrados en la Tabla D-6. Las emisiones estimadas en el inventario de emisiones para 1998 para los diferentes contaminantes de este sector fueron 526 toneladas de CO, 2,72 toneladas de NOx, 148 toneladas de SO 2. Tabla D-5 Factores de emisión de la combustión comercial Tipo de combustible CO NOx HC SO 2 PM 1 Unidades GasLP Gas natural Gasóleo Diesel Kg/nv 3 Kg/1 6 m 3 Kg/m 3 Kg/m 3 = D-15

161 Apéndice D Tabla D-6 Consumo anual de combustible del sector comercial Combustible Gas natural GasLP Gasóleo Diesel Consumo 27'922 millones de ft j 297 '15 toneladas 128'832m J.74 millones m s 15. Emisiones de incendios forestales Un incendio forestal es un evento natural o inducido en el bosque o a un lado de este, que se propaga sin control y afecta a un mínimo de 1, metros cuadrados. Cuando el daño es menor, se cataloga como un incidente. En la ZMVM todos los incendios forestales, incidentes o fuegos controlados fueron tomados en cuenta. Las emisiones fueron estimadas con la Ecuación D-17. Donde E, = P- * L * A (D-17) E Emisión del contaminante i [toneladas/año]. A Área afectada por el incendio [hectárea]. PÍ Cantidad del contaminante i producido por unidad de biomasa en el incendio [kg/mg]. L Biomasa consumida [Mg/ hectárea]. 16. Incendios en estructuras Los incendios ocurridos en hoteles, apartamentos, comercios, hogares, etc., son conocidos como incendios estructurales. La cantidad de material consumida es considerada en la estimación de las emisiones. La metodología usada fue desarrollada por la EPA [EPA 1995] y la información sobre el número y tipos de incendios fue provista por la Estación de bomberos del Distrito Federal. La emisión producida por los incendios estructurales fue calculada con la Ecuación D-18. D-16

162 Apéndice D. -j*%w*(m- i /orr \ivi 5írucíure t- +M m bu di )}* i F (D-18) Donde Ei Emisión del contaminante i [kg/año] Fi Factor de emisión del contaminante i [kg/mg] I Número de incendios en el año [I/año] %W Porcentaje promedio de pérdida en la estructura M structure Material estructural [Mg] Material en el edificio [Mg] Los factores de emisión usados para los incendios estructurales se presentan en la Tabla D-7. Tabla D-7 Factores de emisión de los incendios estructurales [kg/mg] Contaminante CO NOx HC SO 2 PM 1 Factor de emisión, kg/mg Combustión en hospitales Para el año de 1998 la información de la combustión en los hospitales no estuvo disponible, por lo que las emisiones fueron estimadas como una proyección de los datos de los pasados inventarios. En los cálculos fue asumido que no había variaciones en los calentadores, el tipo de combustible, así como el nivel de consumo de combustible. Fuentes de incertidumbres D-17

163 Apéndice D En las fuentes de área, al igual que en otras fuentes, los factores de emisión son la fuente más importante de incertidumbre durante la estimación de las emisiones. Los factores de emisión usados fueron desarrollados en los Estados Unidos por la EPA y la aplicabilidad en las fuentes de área mexicanas es limitada. Para mejorar la confiabilidad del inventario de emisiones deben ser ajustados o desarrollados localmente. Las emisiones se basan en diferentes tipos de datos, como el consumo de combustible, el número de unidades emisoras, el tipo de proceso, el combustible usado, etc. La fuente de incertidumbre en los datos reduce la credibilidad del inventario de emisiones; es sumamente importante mejorar la calidad de los datos de entrada. La variación temporal y estacional es importante y debe tomarse en cuenta. En el caso de las operaciones de aeronaves, la información usada fue una proyección de años anteriores; por lo que es importante considerar datos más actualizados. Esto incluye el tipo de aeroplano, combustible usado, emisiones de despegue y aterrizaje de aeronaves y el tiempo de duración de cada uno, etc. Los datos de años anteriores usados para estimar las emisiones no representan adecuadamente las emisiones actuales de este sector. Algunas actividades como los incendios estructurales, las emisiones de las plantas de tratamiento de aguas, entre otras fueron contadas exclusivamente en el Distrito Federal, por lo que las emisiones del Estado de México no fueron contabilizadas. Este es una importante subestimación de las actuales emisiones del sector Fuentes naturales Las emisiones de fuentes naturales tienen dos categorías: las emitidas por la vegetación y por el suelo. La tierra es la principal fuente emisora de PMi (). En el inventario de emisiones representan el 4 % de la emisión de este contaminante. La principal causa de estas emisiones es la erosión del suelo que ocurre mayormente durante la temporada seca. Las PMio son el segundo contaminante en importancia para la ZMVM. Se estima que las tierras emiten 7,985 toneladas al año de PMio y el 66 % de esta cantidad provienen de D-18 ==

164 Apéndice D tierras sin cobertura vegetal. Es importante mencionar que las tierras no contribuyen con la emisión de otros contaminantes. En el caso de la vegetación, esta categoría solo participa con una pequeña parte de las emisiones de los hidrocarburos (3 %) y NOx (2 %). La principal contribución de las emisiones de esta fuente ocurre durante la temporada de lluvias. En esta estación casi de la mitad de las emisiones son emitidas, alrededor de un 47 % del total de las emisiones de los vegetales. Datos usados El área considerada para la estimación de la emisión de vegetales fue de 6,4 kilómetros cuadrados. Los datos meteorológicos fueron obtenidos de la SENEAM (Servicio Meteorológico y de Navegación en el Espacio Aéreo Mexicano) y el RAMA (Red automática de monitoreo atmosférico). El uso del suelo y los datos de la vegetación para el área de estudio fueron obtenidos del Inventario Nacional de Bosques realizado por la SEMARNAT. El área de estudio incluye 5,374 kilómetros cuadrados del Estado de México y 1,33 del Distrito Federal. Modelos, ecuaciones, factores de emisión y mediciones utilizadas Los factores de emisión para la vegetación fueron estimados utilizando el programa computacional PC-BEIS 2.2 (Personal Computing Biogenic Emission Inventory System). Los factores de emisión para HC y NOx fueron obtenidas para diferentes especies vegetales. La ecuación usada para la estimación de las emisiones producidas por tierras fue desarrollada por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos y modificada por la EPA (Ecuación D-19). E = (FS}ICKL'V (D-19) Donde: E Factor de emisión para las partículas suspendidas (masa/área/año). ===================================== D-19

165 Apéndice D FS Fracción de pérdida por la erosión del viento medida como partículas suspendidas. I Erosión del suelo (masa/área/año). C Factor climático. K Factor de rugosidad del suelo. L' Factor de amplitud de un campo sin protección. V Factor de cobertura vegetal. El factor climático es calculado con la Ecuación D-2: C. &^ r (D-2) Donde: V Velocidad media del viento, corregida a 1 metros de altitud (distancia/tiempo). Pm Lluvia mensual (distancia). Tm Temperatura media mensual (Fahrenheit). Fuentes de incertidumbres Las emisiones fueron estimadas usando un programa desarrollado para las condiciones típicas de los Estados Unidos. Hay fuentes de incertidumbres implícitas en la estimación y en la aplicación de los factores de emisión en el caso de México. Es conveniente hacer una evaluación de la aplicabilidad de los factores e emisión para la vegetación y el uso de tierra de la ZMVM. Además existen fuentes de incertidumbres asociadas a la cobertura vegetal y la calidad de la distribución espacial de los datos para las diferentes especies vegetales. En el inventario de emisiones se hacen referencia las fuentes de datos usados para la estimación D-2 =========

166 Apéndice D de las emisiones, sin embargo a la calidad y confiabilidad de los datos usados nunca se hace referencia. D-21

167 Apéndice E APÉNDICE E En el siguiente Apéndice se muestran los porcentajes en marcas de vehículos para la flota vehicular del AMM, así como para cada uno de los diferentes tipos de vehículos. En la Figura E-l se muestran los porcentajes de las marcas que conforman el total de la Ilota vehicular del AMM, los tres primeros lugares corresponden a la marca Chevrolet con un 27 %, Ford con un 23 % y Dodge con un 16 %. Después tenemos a Volkswagen con un 15 % v Nissan tienen un 13 % del total de los vehículos. 13% 27% 15% D Chevrolet m Ford O Dodge/Chrysler O VW Nissan D Otros Q Honda 23% Figura E-l Porcentaje de los diferentes tipos de modelos para el total de los vehículos En la Figura E-2 se muestran los porcentajes para las diferentes marcas de los vehículos ligeros a gasolina, los cuales son 661,278. La principal marca en este tipo de vehículos son los automóviles Volkswagen con un 23 %, seguido por los Chevrolet con un 22 %, en tercer lugar se encuentran los Ford con un 18 "/<>, en cuarto y quinto lugar les E-l

168 Apéndice E siguen Nissan y Chrysler-Dodge con un 17 y 15 %, respectivamente. Por último con una participación del 1 % los automóviles Honda y con el 4 % restante el resto de las marcas. Por otra parte para los vehículos ligeros de carga (>3,75 libras) a gasolina (LDGT2) cuyo total son 13,61 vehículos tienen como primer representante los de la marca Chrysler los que tienen mayor participación con 4 % de los vehículos de esta clase tal y como se pude observar en la Figura E-3. En segundo lugar se encuentran los vehículos Ford y Chevrolet con un 31 % y 23 %, respectivamente. En cuarto lugar se encuentran los vehículos Volkswagen con 4 %, para el resto de las marcas su participación es menor al 2 % en este tipo de vehículos. 15% 23% 17% 22% D VW B Chevrolet G Ford G Nissan Chrysler D Otros B Honda 18% Figura E-2 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los LDGV En la Figura E-4 se observan los porcentajes para los LDGT1, los Chevrolet representan el 39 % de esta clase de vehículos, los Ford le siguen con el 36 %, los Dodge- Chrysler el 13 % y los Nissan el 7 %, con porcentajes menores se encuentran los Mazda, Volkswagen y otras marcas. El total de los LDGT1 es de 317,853 vehículos. E-2

169 \4o Apéndice E 23%f T 1% /o D Chrysler B Ford D Chevrolet n vw B Otros D Nissan Figura E-3 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los LDGT2 3% 1% 3go / O Chevrolet m Ford D Chrysler D Nissan Otros D VW D Mazda 36% Figura E-4 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los LDGT1 E-3

170 Apéndice E En la Figura E-í> se muestran los porcentajes de las diferentes marcas que conforman los vehículos de carga pesada a gasolina (HDGV). Los HDGV representan solamente 59 vehículos del AMM. El 46 % de estos tipos de vehículos corresponde a la marca Chevrolet, el 14 % a la marca PH, el 9 % a Petitbone, después con un 7 % se encuentra la marca Grove. Las marcas Ford y P&H tienen una participación de 6 y 5 % en este tipo de vehículos, mientras que el 13 % restante corresponde a otras marcas con menor representación en los HDGV. 46% D Chevrolet HPH D Otros ü Petitbone Grove D Ford Q P& H 14% Figura E-5 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los HDGV Para los vehículos de carga pesada a diesel, la marca Nissan es el líder en participación de este tipo de vehículos en el AMM, esta marca representa el 33 % de los vehículos HDDV. Así mismo en la Figura E-6, también puede observarse con en segundo lugar en el número de este tipo de vehículos se encuentra la marca Dina con un 18 %, seguido por la marca Mcrcedes-Ben/ con un 12 % y los vehículos Dodge con un 11 %. Así mismo las marcas de vehículos Chevrolet e Internacional tienen una representación del 6 % cada una de ellas. Existen otras marcas con más baja participación en este sector de la flota E-4

171 Apéndice E vehicular del AMM, que en su conjunto forman el 14 % restante. Los HDDV suman un total de 37,863 vehículos en el AMM. 11% 12% 33% D Nissan m Dina D Otros D Mercedes Benz Dodge a International m Chevrolet 14% 18% Figura E-6 Porcentaje para los diferentes tipos de modelos de los HDDV E-5

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