PRIMER INVENTARIO DE EMISIONES DEL TRANSPORTE PÚBLICO EN MARACAIBO Parte I: Vehículos de pasajeros de cinco puestos Analí Machado* La Universidad del Zulia. Ingeniero Mecánico, Maestría en Ingeniería de Gas. Candidato a doctor en Ingeniería Ambiental en la Universidad del Zulia (LUZ). Profesor Asociado e investigadora del Centro de Combustibles para Vehículos Automotores (CEDEGAS-LUZ) Centro CEDEGAS, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia, Apartado Postal 526 Maracaibo 1-A, Venezuela. FAX/Tel: +58-261-7598795. E-mail:amachado@luz.ve RESUMEN Neyma García Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería, CEDEGAS Cézar García Universidad del Zulia, Facultad de Ingeniería, CEDEGAS Ninoska Ferrer CEDEGAS En este trabajo se presenta la primera fase del Inventario de Emisiones de fuentes móviles, basado en el transporte público Censo 21(específicamente, la categoría de unidades de automóviles colectivos), para el municipio Maracaibo. Los gases incluidos en el inventario fueron: CO, HC y NOx. La estimación se realizó mediante el uso de los Factores de Emisión promulgados por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (AP42-95) como método de evaluación rápida de las fuentes. Por medio del inventario elaborado se pudo constatar que el CO es el principal contaminante emitido a la atmósfera por parte de los vehículos automotores con 537,88 ton/año, lo que representa un 86,42% de las emisiones totales, seguido por el HC (6,96%) y el NOx (6,62%). Es importante enfatizar que este estudio constituye un método de estimación para evaluar las restantes categorías del transporte público, así como para el sector privado; proporciona una metodología para realizar un inventario de emisiones generadas por esta fuente, más real que el aplicado en Venezuela hasta los momentos y muestra los primeros resultados para determinar la contribución de estos gases en la contaminación del ambiente urbano y en el efecto Isla Caliente. Palabras Claves: factores de emisión, fuentes móviles, inventario de emisiones. INTRODUCCION La evaluación de los niveles de contaminación del aire, asociado a la presencia de gases tóxicos, ha despertado gran interés durante los últimos años, debido a los efectos indeseables que estos generan en los seres vivos y materiales; así como a la incidencia directa sobre la atmósfera, produciéndose alteraciones tales como: reducción de visibilidad, precipitación y formación de neblina, reducción de la radiación solar, alteración de las temperaturas y de la distribución de los vientos. Anualmente en la atmósfera se desprenden a nivel mundial una gran cantidad de sustancias tóxicas, entre ellas 7 millones de toneladas de monóxido de carbono, 15 millones de toneladas de óxidos de nitrógeno y 2 millones de toneladas de partículas sólidas e hidrocarburos (Patrakhaltsev et al., 1994). La contaminación atmosférica afecta a millones de personas de todo el mundo, especialmente a aquellas que viven en los grandes núcleos urbanos y en áreas fuertemente industrializadas, con denso tráfico de vehículos. Aproximadamente un 6% de la 1
contaminación atmosférica es producida por los vehículos automotores, los cuales representan la mayor fuente individual de emisiones poluentes y por consiguiente su grado de contribución a la contaminación atmosférica se considera relevante (La Puerta et al., 1998; Mayer, 1999). En Europa los vehículos automotores son la fuente dominante de contaminación del aire, siendo el transporte el responsable del 5-6% de las emisiones de NOx, del 5% de las emisiones antropogénicas de compuestos orgánicos volátiles (VOC). Igualmente, en los Estados Unidos en 1985 la Agencia de Protección Ambiental (EPA) estimó que estas fuentes eran responsables del 7% de las emisiones de CO, 45% de NOx y el 34% de HC (Faiz et al., 199). Esta contaminación es debida a que el CO, los HC no quemados, VOC, etc. aparecen como resultado del proceso de combustión; además la gasolina a través de su evaporación produce emisiones permanentes de VOC; adicionalmente en la atmósfera urbana se forma ozono por la presencia de precursores como el NOx y VOC con intensidad de luz solar. Existen algunas recomendaciones para megaciudades de países en desarrollo (Mage et al., 1996; Fu et al., 21; Plaut et al., 1998; Walsh, 1992), las cuales intentan resolver los problemas de contaminación atmosférica, especialmente aquellos derivados del tráfico. No obstante, un requerimiento previo para la introducción de medidas o instrumentos de control y abatimiento es el levantamiento de un detallado inventario de emisiones que cubra la zona afectada, con alto nivel de desagregación espacial y temporal. En Venezuela, el Decreto No. 2673, capítulo I de las Normas sobre Emisiones de Fuentes Móviles vigente (Gaceta Oficial, 1998), establece regulaciones para las emisiones de gases de hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno, para los vehículos del año modelo 2 y en el capítulo III para las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos para todo el parque automotor. Considerando que en el municipio Maracaibo, existe un importante parque automotor y que el transporte público es el que se encuentra en un estado de mayor desgaste (IMTCUMA, 21), resulta de sumo interés realizar un inventario de emisiones que permita diagnosticar la contribución del transporte público (específicamente carros por puestos) sobre los niveles de contaminantes tóxicos presentes en el aire. Tomando en cuenta que los gases tóxicos causan efectos como: la formación de ozono, contribuyen con el efecto Invernadero, producen smog fotoquímico, smog clásico y favorecen la formación del efecto Isla Caliente (Staehelin et al., 1998), la importancia de este estudio es que permite obtener una aproximación de la cantidad emitida a la atmósfera anualmente. La estimación de contaminantes atmosféricos emitidos por fuentes móviles en zonas urbanas requiere de información detallada que describa la actividad del tráfico en el área de estudio. Esta información puede provenir de mediciones directas, encuestas de tráfico, o modelos de transporte para una red vial predeterminada (Reynolds et al., 2; Cardelino, 1998) y un adecuado manejo de dicha información permite calcular las emisiones asociadas a la actividad del sector transporte. Todo ello son datos requeridos en conjunto con factores de emisión de contaminantes para los distintas categorías vehiculares consideradas (Tong et al., 2; Corvalán et al., 2). De esta manera, el presente trabajo tiene como objetivo, desarrollar un procedimiento que facilite la aplicación de la metodología de estimación por factores de emisión propuesta por la USEPA que permita la elaboración de un inventario de emisiones reguladas en fuentes móviles. Todo lo anterior con la finalidad de determinar la contribución de los gases emitidos por estas fuentes en la contaminación ambiental, lo cual permitirá establecer futuras estrategias de control para la reducción de la contaminación del aire por este tipo de fuentes. METODOLOGÍA EMPLEADA La metodología abarcó las siguientes etapas: 1.- delimitación de la investigación, recolección y desarrollo de los datos requeridos, para lo cual recabó información durante la participación en el Censo 21 realizado por el Instituto Municipal de Transporte Colectivo Urbano de pasajeros del Municipio Maracaibo (IMTCUMA), obteniéndose datos en forma paralela referente al número de unidades, modelo del vehículo, condiciones de operación, tipo de motor, etc.; 2.- aplicación de la metodología para el cálculo de los factores de emisión propuesta por la USEPA (AP42-2) que permita la elaboración de un inventario de emisiones reguladas en fuentes móviles. 3.- Estimación 2
de las emisiones atmosféricas en el municipio Maracaibo. Los gases incluidos en el inventario fueron: monóxido de carbono (CO), hidrocarburos totales (HC) y óxidos de nitrógeno (NOx). DISCUSIÓN DE RESULTADOS En las Figuras 1, 2 y 3 se presentan las toneladas/año emitidas para cada uno de los contaminantes estudiados y divididos por año (modelo) del vehículo, así como también la cantidad de vehículos existentes en el trasporte público para cada año. En general, para todas las figuras mostradas previamente, se observa que las emisiones estimadas de cada contaminante exhiben (como era de esperarse) una relación directamente proporcional con el número de vehículos circulantes, a excepción de las emisiones de NOx para loa vehículos de años 68-72. Asimismo se evidencia una reducción en la participación del parque automotor en la contaminación ambiental a partir del año, explicable sobre la base de que la cantidad de vehículos de la flota estudiada después del año 1979 se reduce ampliamente, conjuntamente con el hecho de que los vehículos americanos (en los cuales se base este método de la USEPA), presentan dos reducciones importantes (observada en los valores de los factores de emisión para los modelos 1975 al 1979 y al 1988), debido a la introducción del convertidor catalítico en Estados Unidos, el cual se realizó en dos etapas. Sin embargo, en Venezuela este equipo de control se comenzó a utilizar a partir del año 1999. HC (ton/año) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 1968-1969 197-1971 1972-1974 1975-1979 Figura 1: Ton/año de HC, emitidas en el municipio Maracaibo HC (ton/año) 1992-1993 1997 1998+ 2 1 1 1 12 2 CO (ton/año) 25 2 15 1 5 CO (ton/año) 2 1 1 1 12 2 1968-1969 197-1971 1972-1974 1975-1979 1992+ Figura 2: Ton/año de CO, emitidas en el municipio Maracaibo 3
CONCLUSIONES NOx (ton/año) 1 8 6 4 2 1968-1972 1973-1974 1975-1976 1977-1979 Figura 3: Ton/año de NOx, emitidas en el municipio Maracaibo Por medio del inventario elaborado se pudo constatar que el CO es el principal contaminante emitido a la atmósfera por parte de la flota vehicular estudiada con 537,88 ton/año, lo cual representa un 86,42% de las emisiones totales, seguido por el HC (6,96%) y el NOx (6,62%). La situación del transporte público, específicamente las unidades de carro por puesto, del municipio Maracaibo, presentan una serie de deficiencias que deben corregirse para evitar la contaminación ambiental, ya que la gran mayoría de los vehículos que tiene el parque automotor posee una edad mayor de 25 años, cuando la edad productiva para vehículos con este tipo de uso es de 1 años. Esta situación permite concluir que los valores estimados por esta técnica de inventario deben estar por debajo de los valores reales de contribución de este parque automotor en la contaminación ambiental de este municipio. Es importante enfatizar que este estudio constituye una herramienta para el desarrollo de un método de cálculo para evaluar las restantes categorías del transporte público, así como para el sector privado; proporciona una metodología para realizar un inventario de emisiones generadas por esta fuente, más real que el aplicado en Venezuela hasta los momentos y muestra los primeros resultados para determinar la contribución de estos gases en la contaminación del ambiente urbano. NOx (ton/año) 1992-1993 1996+ 12 2 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Cardelino, C. (1998) Daily variability of motor vehicle emissions derived from traffic counter data; Journal of the Air & Waste Management Association, vol.48,7, 637-645. Corvalán, R., Urrutia, C. (2) Emission factors for gasoline light-duty vehicles: experimental program in Santiago, Chile.Journal of the Air &Waste Management Association, 5(12), 212-2111. EPA (2) AP-42 Compilation of Air Pollutant Emission Factors. Mobile Sources. Quinta Edición. Volumen II. Apéndices H, J y K. Faiz A, Sinha K, Wash M, Varma A (199) Automotive air pollution. Issues and options for developing countries. Infrastructure and Urban Development Department. The Word Bank, pp. 14-15. Fu, L., Hao, J., He, K. (21) Assessment of vehicular pollution in China. Journal of the Air & Waste Management Association, 51(5), 658-668. Gaceta Oficial de la República de Venezuela (1998) Normas sobre Emisiones de Fuentes Móviles. No 36532 Decreto No. 2673 Caracas, Venezuela. IMTCUMA (21) Censo de Unidades de Transporte Público. IFAD (1996) Estudio de Transporte Público Urbano de Maracaibo, a través de Encuesta de Ocupación Visual. La Universidad del Zulia. Lapuerta M, Hernández J (1998) Tecnologías de la combustión. 1era edición, Universidad de Castilla, La Mancha, Cuenca, España, pp. 382. 4
Machado A (22) Desarrollo de Factores de Emisión para la Estimación de Emisiones generadas por el Parque Automotor. Trabajo de Ascenso en la Facultad de Ingeniería de La Universidad del Zulia. Mage, D., Ozolins, G., Perterson, P., Webster, A., Orthofer, R., Vandeweerd, V., Gwynne, M. (1996) Urban air pollution in megacities of the word. Atmospheric Environment vol.3,5, 681-686. Mayer H (1999) Air Pollution in cities. Atmospheric Environment. 33: 429-437. MARNR (1996) Inventario de emisiones de gases de efecto invernadero Venezuela, pp.57. Patrakhaltsev J, Gorbunov V(1994) Toxicidad de los motores de combustión interna 2da. Edición, Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica Eléctrica-UNAS, Arequipa-Perú pp. 23. Plaut, p. O. (1998) The comparison and ranking of policies for abating mobile-source emissions. Transportation Research, 4D(3), 193-25. Reynolds, a. W., Broderick, B.M. (2). Development of an emission inventory model for mobile sources. Transportation Research, 5D(2), 77-11. Staehelin J, Séller C, Stahel W, Schlapfer K, Wunderli S (1998) Emission factors from road traffic from a tunnel study (Gubrist tunnel, Switzerland). Part III: results of organic compounds, SO 2 and speciation of organic exhaust emission. Atmospheric Environment. 32: 999-19. Tong, H. Y., Hung, W. T., Cheung, C. S. (2) On-road motor vehicle emissions and fuel consumption in urban driving conditions. Journal of the Air & Waste Management Association,vol. 5,4, 543-554. Wash, M. P. (1992). Revisión de las medidas de control de las emisiones y su efectividad. Contaminación atmosférica por vehículos automotrices, pp. 111-134. WHO/PEP/92.4. 5