Estudio sobre la estimación de la polución por gases contaminantes en las ciudades debida al tráfico de vehículos.

Transcripción

1 Estudio sobre la estimación de la polución por gases contaminantes en las ciudades debida al tráfico de vehículos. 1

2 1. ANTECEDENTES Uno de los grandes problemas referentes al Medio Ambiente es la polución en las ciudades producida entre otros emisores por el transporte y de manera específica por el tráfico de vehículos de pasajeros y mercancías que producen una de las mayores cargas contaminantes hacia la atmósfera. Sus emisiones tienen efecto directo en los problemas de contaminación del aire a escala local, regional y global. Los gases más nocivos para la salud son los óxidos de nitrógeno, hidrocarburos, óxidos de azufre y partículas. Estos contaminates una vez liberados al aire por las combustiones forman, a través de reacciones fotoquímicas, contaminantes secundarios formando el esmog fotoquímico típico de las zonas con gran concentración de vehículos de motor. Las tomas de decisión para intentar reducir los niveles de contaminación dependen en parte de las informaciones que se dispongan acerca de los emisores de contaminantes, tanto de la cantidad de los mismos como de los productos generados. Las medidas de las emisiones producidas a lo largo del día por el tráfico de vehículos en una ciudad, su evolución y localización, podría servir de ayuda en la toma de decisión de las medidas a adoptar para reducir el impacto nocivo de la polución en el medio ambiente por gases nocivos para la salud y partículas contaminantes. 2. OBJETIVO DEL ESTUDIO El objetivo del estudio que se está realizando es obtener un modelo de cálculo de medición de contaminación atmosférica producida por el tráfico de vehículos en una ciudad en periodos de tiempo relativamente cortos a partir de los datos invariables como son la geometría de las vías y otros datos variables relacionados con la regulación del tráfico. En la estimación de los gases emitidos se distinguen dos casos en función del tipo de zona urbana considerada. El primero considera las vias con tráfico interrumpido que forman parte de una red regulada por semáforos en cuyo caso en el cálculo intervienen los parámetros de los planes de regulación del tráfico y las intensidades de los diferentes tipos de vehículos circulando en la zona. El segundo considera solo las vías con tráfico no interrumpido como son los cinturones periféricos y otras vias rápidas en cuyo caso intervienen las intensidades, las velocidades y los 2

3 tiempos de ocupación de los diferentes tipos de vehículos circulando por la zona. En este caso los gases contaminantes se calculan en función de dichos datos. Se define como elemento básico el denominado Tramo correspondiente a una porción longitudinal de una vía de circulación limitada por dos puntos origen y destino en sus extremos denominados Nodos. Se calcula la contaminación de cada uno de los tramos definidos en la ciudad y se obtiene el valor total de la misma. A partir de estos cálculos se puede representar un mapa de la contaminación de la ciudad así como un gráfico de color que represente el nivel de contaminación de diferentes tramos de las vias a diferentes horas del día. De esta forma se puede ayudar en el proceso de toma de decisiones y medidas que afecten al tráfico como son la restricción de circular a diferentes horas del día en diferentes vias para intentar reducir la contaminación. Para el cálculo de la emisión de gases contaminantes se ha utilizado, en este estudio, un modelo matemático que estima el consumo y la emisión de gases contaminantes en función de las velocidades de circulación, la masa y aerodinámica del vehículo y la pendiente de la vía. Este modelo se ha validado mediante la comparación con los datos medidos directamente del ordenador de un vehículo de pruebas. Se tienen en cuenta también las posibles velocidades que pueden variar en una conducción, diferenciando los casos de si el vehículo está parado o de si se mantiene a una velocidad constante y de los periodos de desaceleración y aceleración. Se ha tomado la vía de circunvalación de Madrid denominada M-30 como lugar de pruebas a partir de datos de intensidades y composición de tráfico de la misma. 3. PRESENTACIÓN DE LOS DATOS. A modo de ejemplo se han calculado los datos de consumo y contaminación de la vía M-30 de Madrid por tener datos de un día completo en periodos de cuartos de hora. Una vez calculados los datos de emisiones de contaminantes para cada periodo se han agrupado en una tabla donde las ordenadas son los diferentes tramos y en abscisas los periodos de cuarto de hora. Divididos los valores de NOx emitidos en ocho niveles se han dibujado los fondos con colores diferentes resultando la siguiente gráfica de color en la que se representa en ordenas los diferentes tramos de la vía y en abscisas las horas del día. Los colores más claros representan los niveles bajos de contaminación y los más oscuros niveles altos de contaminación. Se distinguen claramente las horas punta de la mañana mediodía y de la tarde. 3

4 Figura 1. Gráfica de Evolución de NOx a lo largo de un día en sentido Interior de M-30 Las emisiones de NOx de cada tramo a lo largo del día en los sentidos interior y exterior de la vía M-30 se presentan en las gráficas siguientes. Los valores de ordenadas son gramos de contaminante por tramo y cuarto de hora. Los valores de abscisas son los cuartos de hora de 0 a 24 horas. 4

5 Figura 2. Gráficas de Evolución de NOx a lo largo de un día por tramo en sentido Interior de M-30 5

6 Figura 3. Gráficas de Evolución de NOX a lo largo de un día por tramo en sentido Exterior de M-30 Los totales en ambos sentidos puede observarse en la siguiente gráfica. 6

7 Figura 4. Evolución de NOX a lo largo de un día global en sentidos Interior (azul) y Exterior (rojo) de M-30 En la siguiente figura se representa en un mapa de la vía M-30 el nivel de contaminación mediante bloques de altura proporcional a la misma y de un color correspondiente al nivel de la contaminación. 7

8 Figura 5. Vista de bloques de NOx en un cuarto de hora en una zona de M-30 (Google Earth) Figura 6. Vista de bloques de NOx en un cuarto de hora en una zona de M-30 (Google Maps) 8