ESTIMACIÓN DE EMISIONES DE LOS CICLOS DE ATERRIZAJES Y DESPEGUES DE AERONAVES EN EL AEROPUERTO ADOLFO SUÁREZ MADRID-BARAJAS.

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES ESTIMACIÓN DE EMISIONES DE LOS CICLOS DE ATERRIZAJES Y DESPEGUES DE AERONAVES EN EL AEROPUERTO ADOLFO SUÁREZ MADRID-BARAJAS. Luisana Urbaneja Marcano Madrid, Junio 2016 Tutores: Ángel Uruburu Colsa Rafael Borge García

Agradecimientos Quiero expresar mi agradecimiento más sincero a mis dos tutores, Ángel Uruburu Colsa y Rafael Borge García, cuya ayuda y dedicación a sido fuente de motivación y sin ellas no hubiera sido posible el desarrollo de este proyecto. También quiero expresar mis agradecimientos al Laboratorio de Modelización Ambiental de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid por aportar los datos necesarios para contrastar los resultados del proyecto. Mil gracias.

Abreviaturas y glosario ACI AENA AENOR CA CAEP CH 4 CO CO 2 db EEA HC HCT ICAO IPCC ISA LTO NO x O 3 Ozono en la baja atmósfera PAH Pb PM 10 PM 2,5 ppm REDAIR SO 2 VOC Vuelos internacionales Vuelos nacionales Vuelos comerciales Vuelos no comerciales Alianza Cooperativa Internacional Aeropuertos Españoles y Navegación Aérea Asociación Española de Normalización y Certificación Entidad de certificación Comité de la protección del medioambiente en la aviación Metano monóxido de carbono Dióxido de carbono Decibelios Agencia Europea del Medio Ambiente Hidrocarburos Hidrocarburos Totales, metálicos y no metálicos Organización de Aviación Civil Internacional Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático Atmósfera Estándar Internacional, Despegue / Aterrizaje Óxidos de nitrógenos Ozono Ozono en la parte más baja de la troposfera hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos Plomo Partículas de diámetro menor a 10 micrómetros Partículas de diámetro menor a 2,5 micrómetros Partículas por millón Red de Calidad del Aire instalada en el aeropuerto de Barajas Dióxido de azufre Compuestos orgánicos volátiles Vuelo cuyo destino se encuentra fuera del país donde se encuentra el aeropuerto de origen Vuelo cuyo destino se encuentra dentro del país donde se encuentra el aeropuerto de origen Vuelos programados con itinerario. Vuelos no programados, no tiene un itinerario.

Resumen ejecutivo Resumen ejecutivo La aviación ha experimentado una rápida expansión a medida que la economía mundial ha crecido. El aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas fue el aeropuerto que más pasajeros registró en 2015 en España, con 46,8 millones (23% de cuota respecto al resto de aeropuertos españoles), el tráfico creció en 11,5 millones de movimientos de pasajeros respecto a 2014 según la Dirección General de Aviación Civil del Ministerio de Fomento. Los impactos climáticos de los gases y de las partículas emitidas y creadas debido a la aviación son más difíciles de cuantificar que las emisiones con un efecto perjudicial para la calidad del aire. Las emisiones de los aviones producen contaminantes del aire como óxidos de nitrógeno (NO x), hidrocarburos (HC) y partículas finas (PM), que a su vez pueden afectar a cuestiones ambientales más amplias relacionadas con el ozono troposférico (O 3), la lluvia ácida y el cambio climático, y presentan riesgos potenciales relacionados con la salud pública y el medio ambiente. Los aviones viajan a distintas altitudes por tanto la generación de emisiones tienen un impacto en la calidad del aire en los ambientes locales, regionales y globales, si bien los principales impactos se producen en el entorno de los aeropuertos y se asocian a las operaciones de aterrizaje y despegue o ciclos LTO (Landing / Take-Off). El inventario de emisiones de contaminantes atmosféricos es un instrumento estratégico de gestión ambiental debido a que permite identificar quiénes son los generadores de emisiones y su aporte de contaminantes a la atmósfera por sector. El Área de Gobierno de Medio Ambiente y Movilidad del Ayuntamiento de Madrid, elabora con periodicidad anual el Inventario de Emisiones Contaminantes a la Atmósfera a través de la Dirección General de Sostenibilidad, trabajo que lo realizan conjuntamente la Fundación para el Fomento de la Innovación Industrial de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid. En la actualidad la estimación de emisiones para el sector de la aviación utiliza una metodología simplificada que se basa en el uso de: factores de emisión por cada tipo de contaminante, consumo de combustible y número de ciclos LTO. Estos datos son valores promedios para una aeronave genérica, debido a la dificultad de disponer de datos detallados de la flota de aeronaves que operan en los aeropuertos de la región. Por lo tanto, el principal objetivo de este proyecto es estimar con mayor detalle las emisiones provenientes del sector de la aviación a una escala menor tomando en cuenta solo las emisiones provenientes del aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas ubicado en la Comunidad de Madrid y utilizando un método de estimación más preciso que tiene en cuenta que cada tipo de aeronave produce diferentes cantidades de contaminantes atmosféricos. La metodología utilizada en la mayoría de los diferentes tipos de aeronaves que tuvieron actividad en el aeropuerto se basa en la utilización del banco de datos recopilado y publicado por la Organización de Aviación Civil Internacional (ICAO), este banco de datos contiene información sobre las emisiones de escape de los motores de los aviones que han entrado en producción. Los fabricantes de motores presentan voluntariamente sus datos a la autoridad encargada de la certificación primaria (CA) para su aprobación como parte del proceso de certificación y una vez aprobados los datos estos se presentan a la sede de ICAO. Los valores de los datos se basan en un ciclo idealizado de aterrizaje / despegue (Condiciones atmosféricas de referencia ISA a nivel del mar) y el ciclo LTO sólo evalúa emisiones por debajo de 3000 pies, aproximadamente 915 metros. Se estudiaron 144 tipos de aeronaves. Para 103 de dichas aeronaves, las estimaciones se calcularon con ayuda del banco de datos de ICAO. Para las restantes se aplicó la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas metodología de nivel 2 explicada en el capitulo 2 del presente trabajo, y que ofrece un mayor detalle debido a que se fundamenta en factores y ciclos LTO específicos para cada tipo de aeronave. Las estimaciones se realizaron para el año 2013 con el objetivo de obtener la desviación del método estudiado respecto al método aplicado para la realización del inventario de emisiones del Ayuntamiento de Madrid para ese mismo año. Se obtuvo para el NO x una desviación de 145% respecto al método que se utiliza actualmente, (3456,69 toneladas frente a 1413 toneladas de NO x). Esta desviación es debido a que en términos de NO x, las emisiones varían de acuerdo con el ajuste de empuje de la aeronave y, por tanto, con la actividad (LTO o crucero), puesto que la metodología utilizada en la actualidad toma factores de emisión representativos de una aeronave genérica y número de ciclos LTO total sin especificar que tipo de aeronaves los produce, esto puede contribuir significativamente a la incertidumbre. Para el CO 2 la desviación es de -28%, con el método utilizado en el proyecto se estimó un 28% menos respecto al otro método. Para las estimaciones de las emisiones del CO las diferencias entre los dos métodos comparados pueden considerarse despreciables debido a que el porcentaje de desviación es del 7%. Estos resultados implican que, pese a requerir mayor cantidad de información e incrementar la complejidad de los cálculos, puede ser preciso revisar y actualizar el método utilizado para estimar los contaminantes provenientes de la aviación en el Inventario del Ayuntamiento de Madrid. Actualizar el método supondría para el Ayuntamiento de Madrid contar con datos que tienen un menor grado incertidumbre, para el desarrollo de sus competencias en el ámbito de la protección de la calidad del aire, eficiencia y producción energética y prevención del cambio climático, además de la posibilidad de adoptar estrategias de política ambiental más adecuadas y controlar las actividades que inciden en la calidad del aire. Disponer de resultados con mayor fiabilidad proporciona una base sólida para el análisis coste-beneficio de las medidas de reducción de las emisiones y definición de las políticas de minimización de la carga de contaminante, por otra parte es posible alimentar con estos datos de emisiones a modelos de simulación de la calidad del aire. Las estimaciones realizadas para el año 2015 permitieron cuantificar la cantidad de emisiones provenientes de cada tipo de vuelo, se obtuvo que la mayor parte de las emisiones son debidas a los vuelos internacionales comerciales. Gracias a que los cálculos se realizaron para todos los meses del año, se puede distinguir el mes en el que más contaminantes se vertieron a la atmósfera, que naturalmente es el mes de julio debido a un mayor número de ciclos LTO. Con la finalidad de aportar datos que puedan ser utilizados en un futuro para crear regulaciones o aplicar una nueva gestión del tránsito aéreo se realiza una clasificación de aeronaves según las emisiones que tuvieron lugar en el año 2015 en el aeropuerto de estudio. La aeronave que mayor cantidad de emisiones tuvo en el año 2015 fue Airbus A330-200, debido a que es la aeronave con mayor número de ciclos LTO, además que también tiene unos factores de emisiones altos para algunos de los contaminantes estudiados. Esto supone que si se quiere intervenir para reducir estas emisiones se puede trabajar en función Luisana Urbaneja Marcano

Resumen ejecutivo de aquellas aeronaves más contaminantes y que tienen una mayor actividad en el aeropuerto. Finalmente se ha estudiado la evolución de los contaminantes para el año 2013 y 2015. A pesar de que la cantidad de ciclos LTO aumento en 9,1% con respecto al 2013, se observó una disminución de la cantidad de hidrocarburos en el año 2015, revisando los cálculos se llega a la conclusión que las aeronaves que más emiten hidrocarburos a la atmósfera han tenido una menor actividad en el aeropuerto, como es el caso del Airbus 330-200 cuyos ciclos LTO han pasado de 8979 en 2013 a 8448 en 2015. Para el resto de contaminantes la evolución ha ido en aumento, el CO aumento 2,97%, el NO x 9,91% y el CO 2 8,56%. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Códigos UNESCO 1203 Ciencia de los ordenadores 120312 Bancos de datos 2306 Química Orgánica 230615 Mecanismos de las reacción 3308 Ingeniería y tecnología del medio ambiente 330801 Control de la contaminación atmosférica Palabras clave: emisiones atmosféricas, ciclo aterrizaje / despegue, inventario de emisiones, calidad del aire, cambio climático, gestión medioambiental. Luisana Urbaneja Marcano

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Índice Capítulo 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS..1 1.1 Introducción.2 1.2 Objetivos..4 Capítulo 2. AEROPUERTOS Y SUS IMPACTOS 5 2.1 Tipos de impactos ambientales de los aeropuertos.6 2.1.2 Contaminación atmosférica.7 2.2 Fuentes principales de contaminación atmosférica en los aeropuertos...9 2.3 Herramientas existentes para estimar las emisiones de contaminantes producidos por la aviación. 12 2.3.1.2 Metodología nivel 2.13 2.2.1.3 Metodología nivel 3.16 2.4 Aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas.18 2.4.1 Gestión medioambiental en el aeropuerto..20 2.5 Gestión medioambiental en Europa.22 2.5.2 La calidad del aire ambiental y una atmósfera más limpia en Europa...23 2.6 Otras legislaciones, normativas y convenios internacionales sobre la calidad y evaluación ambiental..25 Capítulo 3. METODOLOGÍA.27 3.1 Número de despegues y aterrizajes (LTO) por tipo de avión.30 3.2 Especificación de motor para cada tipo de avión...34 3.3 Banco de datos de las emisiones procedentes de los motores que operan en la aviación publicada por ICAO 37 3.4 Implementación de la metodología de nivel 2.39 3.5 Cálculo de emisiones de CO 2...43 Capítulo 4 RESULTADOS Y DISCUSIONES.44 4.1 Emisiones de contaminantes aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas año 2013 45 4.2 Emisiones de contaminantes aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Luisana Urbaneja Marcano

Índice año 2015...49 4.2.2 CO.50 4.2.3 NO x 52 4.2.4 CO 2...43 4.3 Aeronaves con más emisiones año 2015 55 4.3.3 NO x...56 4.4 Evolución de las emisiones contaminantes en el año 2013 y 2015 57 4.4.3 NO x..58 Capítulo 5. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS 59 5.1 Conclusiones 60 5.2 Líneas futuras..62 Capítulo 6. PLANIFICACIÓN TEMPORAL.63 Capítulo 7. MEMORIA ECONÓMICA..68 7.1 Costes del personal.69 7.4 Cotes total del proyecto..70 Capítulo 8 REFERENCIAS 71 8.1 Bibliografía...72 Capítulo 9. ANEXOS..75 Anexo I. Especificación y número de motores que utilizan los aviones que realizaron actividades en el aeropuerto durante los años 2013 y 2015 76 Anexo II. Avión equivalente de aquellos aviones que no se encuentran en el banco de datos de ICAO.82 Anexo III. Opción A, B y C referentes a tipo de motor, cantidad de hidrocarburos por ciclo LTO y por motor y cantidad de LTO por motor para vuelos internacionales comerciales en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas para el año 2015 84 Anexo IV. Opción A, B y C para el cálculo de la cantidad de CO y NO x emitida por tipo de avión en los vuelos internacionales comerciales durante el año 2015 92 Anexo V. Factores utilizados para el cálculo de la cantidad de CO 2 producido en vuelos internacionales comerciales durante el año 2015 99 Anexo VI. Total de hidrocarburos emitido durante el año 2015 en el aeropuerto Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas debido a la aviación, clasificado según el tipo de vuelo y mes del año 107 Anexo VII. Total de CO en toneladas emitido durante el año 2015 por la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas..108 Anexo VIII. Total de NO x emitido durante el año 2015 por la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 109 Anexo IX. Total de CO 2 en kilotoneladas emitido durante el año 2015 por la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas..110 Anexo X. Total de hidrocarburos en toneladas emitido durante el año 2013 por la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 111 Anexo XI. Total de CO en toneladas emitido durante el año 2013 por la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas.112 Anexo XII. Total de NO x en toneladas emitido durante el año 2013 por la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 113 Anexo XIII. Total de CO 2 en kilotoneladas emitido durante el año 2013 por la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 114 Luisana Urbaneja Marcano

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Capítulo 1. INTRODUCCIÓN, ANTECEDENTES, MOTIVACIÓN Y OBJETIVOS Luisana Urbaneja Marcano 1

Capítulo 1. Introducción y objetivos 1.1 Introducción, Antecedentes y Motivación La Unión Europea ha introducido e implementado varios instrumentos legales con el objetivo de alcanzar niveles de calidad de aire que no tengan un impacto en la salud humana y en el entorno. Algunas regulaciones de emisiones que provienen de fuentes especificas o sectores se basan en requerimientos de productos de calidad, como el sulfuro contenido en el combustible o estableciendo límites, un ejemplo de ello son las directivas: The National Emission Ceilings Directive (EC, 2001) y The Air Quality Directive (EC, 2008) que trata sobre la calidad del aire y una atmósfera más limpia para Europa, limitando las concentraciones de dióxido de azufre ( SO 2 ), dióxido de nitrógeno (NO 2 ), partículas en suspensión (PM 10 y PM 2,5 ), óxido de carbono (CO), ozono, benceno y plomo, para reforzar la protección del medio ambiente y de la salud humana frente a los riesgos de los efectos nocivos de la acidificación, la eutrofización del suelo y el ozono troposférico. La administración de los estados miembros deben desarrollar e implementar planes de calidad de aire en caso de exceder los límites establecidos por las directivas. La comunidad de Madrid lleva seis años superando los límites de contaminación del aire establecidos por la Unión Europea. Aparte del problema de salud pública, Madrid se arriesga desde hace años a una multa millonaria por parte de la Unión Europea. Por ello la necesidad de proporcionar toda la información posible acerca de los niveles de contaminantes existentes en el aire y más importante de las emisiones que aportan los diferentes sectores como el transporte terrestre, la industria, la aviación etc. Desde el punto de vista profesional, ético y personal surge la inquietud de investigar y desarrollar el presente trabajo que se centra en la estimación de las emisiones de hidrocarburos, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO 2 ), y óxidos de nitrógenos (NO x ) provenientes de la aviación durante las etapas de vuelo que están por debajo de una altitud de aproximadamente 915 metros (ciclos LTO) y que se lleva a cabo en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas situado en la Comunidad de Madrid. En la actualidad el aeropuerto cuenta con una red de vigilancia de calidad del aire (REDAIR) que examina de forma continua y automática los niveles de contaminantes en el aire ambiente en el entorno del aeropuerto. No obstante, este tipo de evaluación incluyen contribuciones de otras fuentes cercanas y lejanas, incluidos los que no están relacionados con el tráfico aéreo. En cualquier caso, es fundamental disponer de una estimación fiable de las emisiones para poder entender las posibles causas de los niveles de inmisión observados y poder definir medidas de mejora. La relevancia de este trabajo radica en aportar datos más precisos de los que existen en la actualidad que den luz a la cantidad de emisiones provenientes del sector de la aviación, en el principal aeropuerto madrileño. Las aeronaves emiten gases y partículas directamente en la troposfera superior y en la estratósfera inferior donde tienen un efecto sobre la composición de la atmósfera. Estos gases y partículas alteran la concentración de los gases atmosféricos de efecto invernadero, que incluyen al dióxido de carbono (CO 2 ), al ozono (O 3 ) y al metano (CH 4 ). Sin embargo, las emisiones más relevantes para la calidad del aire son las que se emiten cerca de la superficie, durante los ciclos de LTO. El contaminante más relevante, generado por la aviación es el NO x, aunque también tienen gran importancia la emisión de CO, hidrocarburos y SO 2. La contribución total de las emisiones de las aeronaves al total de CO 2 antropogénico global es considerada del orden del 3,5% de acuerdo con el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). Esta relativamente pequeña contribución a las emisiones globales debe ser vista en relación con el hecho de que la mayoría de las Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 2

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas emisiones provenientes de las aeronaves son arrojadas casi directamente por encima de la troposfera y por debajo de la estratósfera como ya se ha mencionado antes, que tienen un mayor efecto al calentamiento global debido a la formación de ozono causada por las emisiones de NO x, si bien el principal impacto de estos contaminantes se relaciona con sus efectos sobre la salud y la vegetación. La importancia de esta fuente de emisión de contaminantes al aire esta creciendo en medida que lo hace el volumen de tráfico aérea. Luisana Urbaneja Marcano 3

Capítulo 1. Introducción y objetivos 1.2 Objetivos En función a lo comentado anteriormente se pretende como objetivo principal estimar las emisiones de contaminantes: hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno, provenientes de los motores de las aeronaves que operan en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid- Barajas, durante las etapas de vuelo que están por debajo de una altitud de aproximadamente 915 metros y que se produjeron en el año 2015 con un método más detallado del que se utiliza en la actualidad. También se incluye el CO 2, principal gas de efecto invernadero. Como consecuencia de la evolución del proyecto surgen los siguientes objetivos específicos: - Analizar los diferentes tipos y cantidad de motores de las aeronaves que circulan en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas. - Analizar los tipos de aeronaves que transitan en el mencionado aeropuerto. - Analizar la cantidad de ciclos de despegue y aterrizaje (ciclos LTO) que realizan las aeronaves, por tipo de aeronave y vuelo (nacional e internacional, comercial o no comercial) que se llevan acabo en el aeropuerto. - Estimar las emisiones producidas por la aviación en el aeropuerto durante el año 2013 con el objetivo de comparar los resultados con los datos de ese mismo año de los que dispone el Ayuntamiento de Madrid y que se han obtenido con un método menos detallado puesto que no toma en cuenta el tipo de aeronave. - Estudiar la posibilidad de sustituir el actual método para el cálculo de emisiones provenientes de las aeronaves por el método aplicado en el presente trabajo. - Generar datos de partida para un futuro simulador de la calidad del aire. - Generar datos para realizar una posible clasificación de las aeronaves en función de sus emisiones y así poder regular de forma más precisa las actividades de las aeronaves que más emiten sustancias nocivas a la atmósfera. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 4

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Capítulo 2. AEROPUERTOS Y SUS IMPACTOS Luisana Urbaneja Marcano 5

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos 2.1 Tipos de Impactos ambientales de los aeropuertos. Los tipos de impacto ambiental del transporte aéreo se pueden clasificar como de efecto local o de efecto global, según su alcance. Efectos locales: - Contaminación acústica en los entornos aeroportuarios: Las principales fuentes de emisiones de ruido son las operaciones de despegue y aterrizaje de las aeronaves. - Contaminación atmosférica: Las principales emisiones de las aeronaves incluyen el óxido nítrico y el dióxido de nitrógeno (que en modo colectivo se los denominan NO x ), los óxidos de sulfuros y el hollín o partículas. Efectos Globales: - Contribución al cambio climático a través de la emisión de gases de efecto invernadero como dióxido de carbono y vapor de agua. - Consumo de materias primas no renovables como el queroseno. 2.1.1 Contaminación acústica El ruido se define como aquel sonido no deseado. Es aquella emisión de energía originada por un fenómeno vibratorio que es detectado por el oído y provoca una sensación de molestia. Las presiones acústicas a las cuales es sensible el oído humano varían en un intervalo enorme. Así, el umbral inferior de la audición humana., es decir, la presión acústica mínima que provoca una sensación auditiva, es 2. 10 5 Pascales (Pa), y el umbral máximo es de alrededor de 20 Pa. La manipulación de valores que cubren un campo tan extenso no resulta cómoda, por lo que se recurre a la utilización de otra escala, logarítmica, y otra unidad, el decibelio (db). Se define el nivel de presión sonora L por la expresión: L p = 10. log P2 P 0 2 = 20. log P P 0 El comportamiento del oído humano está más cerca de una función logarítmica que de una lineal. Un oído humano es capaz de percibir y soportar sonidos correspondientes a niveles de presión sonora entre 0 y 120 db. Este último nivel de ruido marca aproximadamente el denominado umbral del dolor. A niveles de ruido superiores pueden producirse daños físicos como rotura del tímpano. La contaminación acústica es uno de los principales aspectos ambientales generados a causa de la actividad aeroportuaria, el nivel de presión sonora que se puede percibir a 100 metros de distancia es de entre 120 y 130 db. Como ya se menciono antes las principales fuentes de emisiones de ruido son las operaciones de despegue y aterrizaje de las aeronaves. El ruido de cierta intensidad produce efectos en la salud, en la comunicación y en el comportamiento de los individuos. Ruidos de intensidad moderada pero en los que por su repetición o significación introduce connotaciones subjetivas pueden producir efectos psicológicos o somáticos graves. Además el ruido se considera como un agente estresante. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 6

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas La exposición prolongada a ruidos de intensidad de 75.80 decibelios (db) pueden ocasionar la disminución auditiva [1]. 2.1.2 Contaminación atmosférica En los aeropuertos, los principales de contaminación del aire son los gases de escape emitidos por los aviones y los motores diésel, las emisiones directas de combustible durante el reabastecimiento de los aviones y las partículas de mayor tamaño generadas por los frenos, los neumáticos y el asfalto. Los contaminantes más importantes pueden dividirse en; hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos (PAH), compuestos orgánicos volátiles (VOC), gases inorgánicos tales como el dióxido de azufre (SO 2 ), óxidos de nitrógeno (NO x ), y el material particulado (PM). a) Hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos Los hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos (PAH) son un grupo de compuestos orgánicos formados por anillos aromáticos fusionados. Varios PAH son mutagénicos y/o cancerígenos. b) Compuestos orgánicos volátiles Los compuestos orgánicos volátiles (VOC) son un numeroso grupo de compuestos orgánicos principalmente presentes en los gases. Algunos VOC son cancerígenos, mientras que otros pueden provocar irritación en los ojos y vías respiratorias. En los aeropuertos, los VOC están relacionados con el material particulado de los gases de escape. Los aldehídos pueden formarse también en reacciones fotoquímicas en el aire circundante. c) Gases inorgánicos El SO 2 es un gas nocivo que puede provocar irritación ocular y de las vías respiratorias. El combustible de los motores de reacción contienen altas concentraciones de azufre, cerca de 1000 partículas por millón (ppm). Mientras que el contenido de azufre en el combustible diésel es tan solo de 10 ppm, es decir aproximadamente 100 veces menos que en el combustible de los motores de reacción. En los motores se produce la oxidación del azufre que se emite por los tubos de escape en forma de SO 2 o partículas de sulfato. Los motores de los aviones son una de las principales fuentes de emisión de SO 2 en los aeropuertos. Los NO x incluyen el óxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO 2 ). El NO es inofensivo en concentraciones normales. El NO 2 es un gas nocivo que puede provocar irritación en los ojos y en las vías respiratorias. En los aeropuertos, los PAH se generan principalmente por la combustión incompleta del combustible. Los NO x se forman en los motores cuando el nitrógeno libre (N 2 ) se oxida a altas temperaturas. Gran parte de los NO x liberados por los motores son NO, pero una parte importante se oxida también a NO 2 cuando reacciona con el ozono del aire circundante, en motores de aviones y motores diésel. Los PAH estarán presentes en el material particulado y como gases en los gases de escape. c) Material particulado El material particulado (PM) o partículas en suspensión, es materia sólida presente en el aire. Las partículas pueden clasificarse por tamaño: gruesas, finas, ultra-finas y nanopatículas. La cantidad de partículas gruesas y finas se miden en masa, mientras que las partículas ultra-finas y las nanopartículas se miden en cantidad. Las partículas orgánicas Luisana Urbaneja Marcano 7

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos ultra-finas se forman en los motores de los aviones y los motores diésel por la combustión incompleta del combustible, y en el aire circundante al condensarse. Los motores de los aviones son una fuente importante de partículas de sulfato inorgánico debido al alto contenido de azufre presente en el combustible de los motores de reacción [2]. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 8

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 2.2 Fuentes principales de contaminación atmosférica en los aeropuertos. La importancia en cuanto a contaminación atmosférica de este sector varía desde insignificante hasta bastante significativo para los inventarios de muchos países. Es importante destacar que las emisiones de este sector aumentan a un ritmo mayor que el de otras fuentes. La mayoría de los contaminantes generados por estas actividades son CO 2 y NO x, además también CO, hidrocarburos y SO 2. Las emisiones de escape procedentes de la aviación se derivan de la combustión de combustible para aviones (queroseno y gasolina) y la gasolina de aviación. Surgen durante las dos actividades que se ilustran en la figura 1, que son despegues / aterrizajes y crucero. Abastecimiento de combustible de las aeronaves Despegues y Aterrizajes Crucero Destino Internacional Combustible Destino Nacional Figura 1. Diagrama de flujo de la contribución de la aviación. Fuente: Air pollutant emission inventory guidebook 2013. Cuando se comparan las emisiones provenientes del transporte aéreo y otro tipo de transporte, la clave esta en que en el transporte aéreo la emisión se produce a diferentes altitudes y ocurre durante todo el ciclo de vuelo. Las actividades de vuelo comprende las maniobras de rodaje para entrada y salida del aeropuerto, llamada taxi out y taxi in; take-off o despegue; climb o ascenso; descent se refiere al descenso; landing o aterrizaje y cruise o crucero. Las actividades que tienen lugar por debajo de los 915 metros se denominan comúnmente como ciclo LTO, todas las actividades se indican en la figura 2. Luisana Urbaneja Marcano 9

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos Figura 2. Diferentes maniobras durante un vuelo estándar. Fuente: Air pollutant emission inventory guidebook 2013. Además de las emisiones producidas durante el ciclo de vuelo de las aeronaves, otras emisiones surgen por las siguientes actividades: - Puesta en marcha de los motores. - Operaciones auxiliares de alimentación de energía. - Recarga de combustible en emergencias. - Manejo y abastecimiento de combustible. - Mantenimiento de los motores. - Pintura de las aeronaves. - Servicio de vehículos para catering y otros servicios. - Para el anti-hielo y deshielo de las aeronaves se utilizan sustancias que fluyen por el viento durante el vuelo y se evaporan. A continuación se explica concretamente de donde provienen las emisiones de algunos de los apartados citados arriba y lo que supone para el total de emisiones nacionales: Puesta en marcha de los motores. En la actualidad existe poca información disponible para estimar las emisiones de la puesta en marcha de los motores y estos no están incluidos en el ciclo LTO. Esto no es de gran importancia para las emisiones totales nacionales, pero si puede tener un impacto en la calidad del aire en las proximidades del aeropuerto. Operaciones auxiliares de alimentación de energía. Las unidades de potencia auxiliares (APU) se utilizan cuando no hay otra fuente de energía disponible para la aeronave y esto puede variar de un aeropuerto a otro. Por ejemplo, cuando el avión está aparcado lejos de la terminal. El uso de combustible de la APU y las emisiones relacionadas deben ser asignados sobre la base de las operaciones de las Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 10

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas aeronaves (número de aterrizajes y despegues). Sin embargo, no existe una metodología desarrollada. El uso de la APU está siendo severamente restringido en algunos aeropuertos para mantener la calidad del aire, y por tanto esta fuente de consumo de combustible y las emisiones podrían estar disminuyendo. En términos totales, la contribución del consumo de combustible y la emisión de esta fuente es considerada muy pequeña. Recarga de combustible en emergencias. A veces las aeronaves tienen que recargar combustibles antes del aterrizaje, debido a que existe un máximo de peso permitido con el que se puede despegar. Estas recargas se hacen a una altitud y localización determinada, donde el impacto local de esta actividad sea leve. Las autoridades de los aeropuertos y las aerolíneas deben dar información acerca de la frecuencia y cantidad de veces que realizan esta actividad [3]. Las emisiones de contaminantes provenientes de la aviación están reguladas por la Organización de Aviación Civil Internacional (ICAO siglas en inglés) a través del comité de la protección del entorno en la aviación (CAEP). Existen estándares para las emisiones de humos, hidrocarburos, CO y NO x durante el ciclo LTO. Desde su introducción en los años 80 s, el estándar para los niveles de NO x se ha reducido un 50%. Luisana Urbaneja Marcano 11

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos 2.3 Herramientas existentes para estimar las emisiones de contaminantes producidas por la aviación 2.3.1 Inventario de emisiones de contaminantes El inventario de emisiones da la masa total de las emisiones de contaminantes al medio ambiente y proporciona una base para la presentación de informes, el cumplimiento y la planificación de mitigación, se puede utilizar también como información de inicio para modelar las concentraciones de contaminantes. A fin de enlazar bien las emisiones de contaminantes en el espacio y en el tiempo, estas deben ser evaluadas muy bien. Para describir los métodos existentes para preparar el inventario nacional de emisiones provenientes de las aeronaves se ha tomado como referencia el libro guía Air pollutant emission inventory de 2013 desarrollado por la Agencia Europea de Medio Ambiente (EEA European Environment Agency). Hay disponibles 3 métodos diferentes, su uso depende de la cantidad de información de la que se disponga. 2.3.1.1 Metodología nivel 1 basada en el consumo de combustible Este método se basa en la cantidad de datos de consumo de combustible para la aviación en las actividades de LTO y crucero para vuelos nacionales e internacionales por separado. Para estimar la cantidad de combustible consumida durante las dos actividades (LTO y crucero) se utiliza un método muy sencillo que se explica muy brevemente a continuación: El método utiliza la siguiente ecuación para estimar las emisiones procedentes de la aviación: E contaminante = AR consumo combustible X EF contaminante donde: E contaminante : emisión anual de contaminante para cada una de las fases, LTO y crucero de vuelos nacionales e internacionales. AR consumo combustible : tasa de actividad por el consumo de combustible para cada una de las fases de vuelo y tipo de vuelo. EF contaminante : tasa de actividad por el consumo de combustible o factor de emisión del contaminante para el tipo de fase de vuelo y tipo de vuelo. Esta ecuación se aplica a nivel nacional, mediante el uso del combustible total nacional anual desglosado por tipo de vuelos: nacionales e internacionales. Los factores de emisiones de la metodología de nivel 1 ( EF contaminante ), asumen una tecnología de flota promedio, es decir, se basan en una tipo de aeronave genérico (en concreto se ha tomado como avión modelo el Boeing 737-400, el Boeing 737-100, Boeing 474-100, Boeing 767 y DC10) y el total de ciclos LTO para vuelos nacionales e internacionales. Los factores de emisión por defecto se presentan en la tabla 1: Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 12

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Factores de emisión metodología de nivel 1 Nacional Combustible SO2 CO2 CO NOx NMVOC CH4 N2O PM2.5 LTO (kg/lto) flota 825 0,8 2600 11,8 8,3 0,5 0,1 0,1 0,07 genérica (B737-400) LTO (kf/lto) flota 920 0,9 2900 4,8 8,0 0,5 0,1 0,1 0,10 antigua (B737-100) Crucero - 1,0 3150 2,0 10,3 0,1 0 0,1 0,20 (kg/tonelada) flota genérica (B737-400) Crucero - 1,0 3150 2,0 9,4 0,8 0 0,1 0,20 (kg/tonelada) flota antigua (B737-100) Internacional Combustible SO2 CO2 CO NOx NMVOC CH4 N2O PM2.5 LTO (kg/lto) flota 1617 1,6 5094 6,1 26,0 0,2 0,0 0,2 0,15 genérica (B767) LTO (kg/lto) flota 825 0,8 2600 11,8 8,3 0,5 0,1 0,1 0,07 genérica (distancias cortas, B737-400) LTO (kg/lto) flota 3400 3,4 10717 19,5 56,6 1,7 0,2 0,3 0,32 genérica (distancias largas, B737-400) LTO (kf/lto) flota 2400 2,4 7500 61,6 41,7 20,5 2,3 0,2 0,32 antigua (DC10) LTO (kg/lto) flota 920 0,9 2900 4,8 8,0 0,5 0,1 0,1 0,10 antigua (distancias cortas, B737-100) LTO (kg/lto) flota 3400 3,4 10754 78,2 55,9 33,6 3,7 0,3 0,47 antigua (distancias largas, B747-100) Crucero - 1,0 3150 1,1 12,8 0,5 0,0 0,1 0,20 (kg/tonelada) flota genérica (B767) Crucero (kg/tonelada) flota antigua (DC10) - 1,0 3150 1,0 17,6 0,8 0,0 0,1 0,20 Tabla 1. Factores de emisión y combustible usado para la metodología de nivel 1, el combustible tipo es queroseno Jet. Fuente: Air pollutant emission inventory guidebook 2013. 2.3.1.2 Metodología nivel 2 Esta metodología es aplicada cuando es posible obtener información acerca del número de LTO por tipo de aeronave sin tener información disponible de las distancias empleadas durante la fase de crucero. El nivel de detalle necesario en esta metodología es el tipo de aeronave utilizada para ambos tipos de vuelos tanto nacionales como internacionales, junto a el número de LTO llevado a cabo por cada tipos de aeronaves. La ecuación utilizada para desarrollar este método esta representada a continuación: E contaminante = AR consumo combustible,tipo aeronave X EF contaminante,tipo aeronave tipo de aeronave donde: Luisana Urbaneja Marcano 13

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos E contaminante : emisión anual de contaminante para cada una de las fases, LTO y crucero, de vuelos nacionales e internacionales. AR consumo de combustible,tipo de aeronave : tasa de actividad por el consumo de combustible para cada una de las fases de vuelo, tipo de vuelo y tipo de aeronave. EF contaminante,tipo de aeronave : tasa de actividad por el consumo de combustible o factor de emisión de contaminante para el tipo de fase de vuelo y tipo de aeronave. Los factores AR consumo de combustible,tipo de aeronave y EF contaminante,tipo de aeronave para algunos de los tipos de aeronaves más utilizados están disponibles en el anexo del libro guía: Air pollutant emission inventory 2013. Pasos de cálculo para la metodología de nivel 2. El nivel 2 se basa en la cantidad de combustible vendido, utiliza valores estáticos del consumo de combustible en la aviación (dividido en doméstico e internacional). Para separar el uso de combustible en las etapas de LTO y crucero se debe tener acceso a datos detallados correspondiente a las etapa de LTO y de los tipos de aeronaves (en concreto de los motores de esas aeronaves), de esta manera se logra que las emisiones calculadas sean más precisas. El enfoque puede ser descrito mediante los siguientes pasos: 1. Obtener la cantidad total de combustible vendido para toda la aviación (en kilotoneladas). 2. Obtener la cantidad total de combustible usado en la aviación para vuelos nacionales (en kilo-toneladas). 3. Calcular la cantidad de combustible usado en la aviación para vuelos internacionales, esto se hace restando las cantidades de combustible en el paso 1, con la cantidad de combustible a la que se hace referencia en el paso 2. 4. Obtener el número total de LTO llevados a cabo por cada tipo de aeronave referidos a los vuelos nacionales. 5. Calcular el combustible usado en las actividades de LTO por tipo de aeronave y referido solo a vuelos nacionales. 6. Calcular el combustible total usado para vuelos nacionales durante la etapa de crucero, este cálculo se obtiene restando al combustible total usado para las actividades de LTO calculado en el paso 4 con el total obtenido en el paso 2. 7. Estimar las emisiones para las actividades de LTO correspondiente a los vuelos nacionales por tipo de aeronave, se obtiene multiplicando el número de LTO para cada tipo de aeronave por el factor de emisión relacionado con el tipo de aeronave y el tipo de contaminante. Esto debe hacerse para cada tipo genérico de aeronave. Los factores de emisiones más relevantes pueden ser encontrados en la guía Air pollutant emission inventory 2013, para las aeronaves que no estén en la base de datos de los anexos, se debe usar los datos de otra aeronave similar en tamaño. 8. Estimar las emisiones para las actividades de crucero correspondiente a los vuelos nacionales, esto se hace usando el combustible usado para vuelos domésticos y correspondiente a la etapa de crucero y el factor de emisión correspondiente. 9. Calcular las emisiones totales para las actividades de LTO en vuelos nacionales. Añadir todas las contribuciones de los diferentes tipos de aviones estimados en el paso 7. La suma debe hacerse para cada tipo de contaminante (para CO 2, NO x, etc.) 10. Calcular las emisiones totales correspondientes a las actividades de crucero para los vuelos nacionales. Añadir todas las contribuciones de los diferentes tipos de aviones estimados en el paso 8. La suma debe hacerse para cada tipo de contaminante. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 14

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 11. Repetir el cálculo (del paso 4 al 10) para los vuelos internacionales. A continuación se muestran algunos de los factores de emisión de NOx, CO 2 y consumo de combustible para las actividades de LTO por tipo de aeronave: Designación antigua Fase de vuelo Designación actual Consumo de combustible (kg) NO x (kg) CO 2 (kg) A306 LTO A300_B4 208,404 6,2938 656,473 A310 LTO A310 177,828 4,9614 560,158 A318 LTO A318 73,5 1,4479 231,525 A319 LTO A319 74,844 1,6390 235,759 A320 LTO A320 88,452 2,3439 278,624 A321 LTO A321 119,784 4,3697 377,32 A332 LTO A330_2 268,8 9,2413 846,72 A333 LTO A330_3 232,428 6,6753 732,148 A343 LTO A340_23 244,608 9,2143 770,515 A345 LTO A340_5 219,744 7,1636 692,194 A346 LTO A340_6 376,32 16,847 1185,41 A388 LTO A380_8 436,8 16,249 1375,92 AT72 LTO AN26 13,9776 0,2669 44,0294 AT45 LTO AT42_5 13,9776 0,2669 44,0294 AT43 LTO AT43 10,7856 0,1455 33,9746 AT72 LTO AT72 13,9776 0,2669 44,0294 B752 LTO B727_1 155,4 3,4669 489,51 B722 LTO B727_2 148,428 2,8349 467,548 T134 LTO B737_1 96,6 1,8450 304,29 B732 LTO B737_2 93,66 1,6952 295,029 B733 LTO B737_3 79,464 1,4065 250,312 B734 LTO B737_4 88,704 1,7208 279,418 B735 LTO B737_5 96,936 2,0065 305,348 B736 LTO B737_6 76,692 1,5721 241,58 B737 LTO B737_7 85,764 1,9811 270,157 B738 LTO B737_8 102,564 2,9538 323,077 B742 LTO B747_2 396,648 11,490 1249,44 B744 LTO B747_4 406,896 10,148 1281,72 B743 LTO B74_138 408,072 16,853 1285,43 B752 LTO B757_2 155,4 3,4669 489,51 B753 LTO B757_3 173,88 4,5000 547,722 B762 LTO B767_2 189,336 5,6043 596,408 B763 LTO B767_3 222,348 7,2930 700,396 B772 LTO B777_2 281,232 14,759 885,881 B773 LTO B777_3 327,432 19,973 1031,41 B77L LTO B777_L 393,96 19,831 1240,97 B77W LTO B777_W 362,88 16,126 1143,07 BA11 LTO BA1_11 74,676 1,7377 235,229 JS32 LTO BAEJS31 18,9 0,3619 59,535 JS41 LTO BAEJS41 18,9 0,3619 59,535 JS32 LTO BEE190 18,9 0,3619 59,535 BE20 LTO BEE20 5,4012 0,0431 17,0138 PAY3 LTO BEE350 5,4012 0,0431 17,0138 C130 LTO C130 0 0 0 C550 LTO CES550 14,2548 0,1315 44,9026 PA27 LTO CESS208 1,092 0,0021 3,4398 CRJ1 LTO CRJ1 34,188 0,3969 107,692 Luisana Urbaneja Marcano 15

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos Tabla 2. Algunos de los factores AR consumo de combustible,tipo de aeronave y EF contaminante,tipo de aeronave por tipos de aeronave. Fuente: anexos de la guía Air pollutant emission inventory 2013. 2.3.1.3 Metodología nivel 3 La metodología de nivel 3 se basan en datos reales de movimiento de vuelo, ya sea información sobre origen y destino, que se utiliza en la metodología denominada de nivel 3A o en la completa información de la trayectoria de vuelo y esta se utiliza en la metodología de nivel 3B. El nivel 3A tiene en cuenta las emisiones durante la etapa de crucero para diferentes distancias de vuelo. Por lo tanto se necesitan datos sobre el aeropuerto de salida y de destino por tipo de aeronave, tanto para vuelos nacionales e internacionales. El nivel 3B se distingue del nivel 3A por el cálculo de combustible consumido y las emisiones a lo largo de la trayectoria completa de cada segmento de vuelo utilizando la información de rendimiento aerodinámico especifico del motor y la aeronave. Calidad de los datos referentes a las tres metodologías descritas Desde el desarrollo de estas metodologías hay muy pocos experimentos en los que los gases de escape de las turbinas de las aeronaves se han analizado en detalle, no es posible dar un perfil específico de emisiones. En términos de NO x y COV, las emisiones varían de acuerdo con el ajuste de empuje de la aeronave y, por tanto, con la actividad (LTO o crucero). En términos de actividad de crucero de los aviones, no es posible obtener estimaciones exactas de los factores de emisión. Evaluación de la incertidumbre de las emisiones estimadas Las incertidumbres de las emisiones de las aeronaves estimadas están estrechamente relacionadas con los factores de emisiones asignados a estas. Las emisiones de CO 2 (y el consumo de combustible) se determinan generalmente con mayor precisión que los otros contaminantes. - En la metodología de nivel 1, el uso de factores de emisión representativos puede contribuir significativamente a la incertidumbre. Sería difícil calcular una estimación cuantitativa de la incertidumbre, sin embargo esta puede ser de entre el 20 y 30% para los factores de LTO y de entre el 20 y 45% para los factores de crucero. - Metodología de nivel 2, Las incertidumbres se encuentran principalmente en el origen de los factores de emisión. Hay un alto grado de incertidumbre asociado a los factores de emisión en las actividades de crucero. - Metodología de nivel 3, Las incertidumbres se encuentran en los factores de emisión para los motores, OACI estima que las incertidumbres de los diferentes factores de LTO son aproximadamente entre un 5 y 10% y para las actividades de crucero se supone que son de entre un 15 a 40%. A continuación se muestra un resumen de las tres metodologías explicadas arriba. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 16

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Datos requeridos Nivel 1 Ventas de combustible subdividida en uso para vuelos nacionales e internacionales. Nivel 2 Ventas de combustible subdividida en uso para vuelos nacionales e internacionales. Número de LTO para vuelos nacionales e internacionales, según el tipo de aeronave. Nivel 3 Los siguientes datos para cada vuelo nacional e internacional: tipo de aeronave y distancia de vuelo Estratificación de la tecnología Usa una media promedio de la flota (es decir, los EF de aeronaves genéricos) y los factores medios de LTO y crucero. Usa EF y LTO específicos de cada aeronave. Utiliza los datos de tipo de aeronave específicos de la hoja de cálculo disponible en: http://eea.europa.eu/emep-eea- guidebook Tabla 3. Tabla resumen de los datos de entrada requeridos para cada uno de las tres metodologías descritas. Fuente: Air pollutant emission inventory guidebook 2013. Luisana Urbaneja Marcano 17

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos 2.4 Aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas El aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas está situado en el noreste de Madrid, distrito de Barajas, a 12 kilómetros del centro de Madrid. Las terminales se localizan en el término municipal de Madrid, pero los campos de vuelo se extiende también por Alcobendas, San Sebastián de los Reyes y Paracuellos del Jarama. Su operatividad se encuentra a cargo de la empresa AENA y representa el mayor terminal aéreo español con vuelos hacia América Latina. El aeropuerto de Madrid es el primer aeropuerto español por tráfico de pasajeros, carga aérea y número de operaciones. Ocupa la 5ª posición en la clasificación de aeropuertos europeos según datos del 2014 de la Agencia Eurostat, y es el décimo quinto del mundo por tráfico de pasajeros, según las estadísticas del 2014 de la Alianza Cooperativa Internacional (ACI), con más de 29 millones y medio de pasajeros anuales [4]. El aeropuerto dispone de cuatro terminales de pasajeros, una terminal ejecutiva, un centro de carga aérea y dos zonas principales de hangares, una en la antigua área industrial, entre la T3 y la T4, y otra en el Área Industrial de La Muñoza. La T4, la más reciente, está separada por más de 2 kilómetros de las terminales T1, T2 y T3. El aeropuerto cuenta con cuatro pistas físicas paralelas dos a dos: las 18L/36R 18R/36L y las 14L/32R 14R/32L, y una quinta pista, la primera en construirse, que se usa sólo como pista de estacionamiento, todas estas están señaladas en la figura 3. El aeropuerto cambió su denominación, después de 83 años de uso, por la de Adolfo Suárez Madrid-Barajas, en homenaje a un ex presidente español fallecido en 2014. Figura 3. Situación de las pistas en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas. Fuente: http://www.aeropuertomadrid-barajas.com/ Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 18

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Figura 4. Mapa terminales T1, T2 y T3 del aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas. Fuente: http://www.aeropuertomadrid-barajas.com/ Figura 5. Mapa terminal T4 del aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas. Fuente: http://www.aeropuertomadrid-barajas.com/ Luisana Urbaneja Marcano 19

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos 2.4.1 Gestión medioambiental en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas. En el aeropuerto se ha implementado un sistema de gestión medioambiental, en mayo del 2000, la Asociación Española de Normalización y Certificación AENOR certificó la adecuación del sistema de gestión medioambiental del aeropuerto a la norma ISO 14001, que garantiza la protección del entorno y el cumplimiento de la legislación en esta materia. El sistema de gestión establece los procedimientos de actuación necesarios, determina las responsabilidades de cada departamento y fija anualmente una serie de objetivos encaminados a reducir el impacto del aeropuerto en el medio ambiente. Vigilancia de la calidad del aire. Como ya se comento en la introducción, el aeropuerto cuenta con una red de vigilancia de calidad del aire (REDAIR) que examina de forma continua y automática los niveles de concentración (valor de inmisión) de las principales sustancias producidas como consecuencia de su actividad, tales como: Partículas en suspensión (PM 10 y PM 2,5). Ozono (O 3) Hidrocarburos totales HCT (metálicos y no metálicos) Benceno (C 6H 6) Dióxido de Nitrógeno/ Óxido de Nitrógeno (NO 2/NO x) Dióxido de Azufre (SO 2) Plomo (Pb) Monóxido de carbono (CO) La red cuenta con tres estaciones automáticas fijas (Redair 1, Redair 2 y Redair 3) y un laboratorio móvil que se encuentra en el mismo emplazamiento desde el 18 de mayo de 2010 (Figura 7), el objetivo de estas estaciones es el control, continuo y automático, de la calidad del aire del aeropuerto; observar la evolución de los contaminantes en tiempo real, determinar el grado de cumplimiento de los valores obtenidos con respecto a los límites que establece el Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire y detectar de forma rápida las posibles situaciones de alerta o emergencia. En las estaciones de medida se encuentran alojados diferentes equipos analíticos y una subestación meteorológica. Una vez validados, los datos obtenidos son publicados diariamente en la web de Aena S.A. e incorporados a un fichero de intercambio de información de calidad de aire a través del cual se comunican al Ayuntamiento de Madrid y a la Comunidad de Madrid. En el Modelo de Dispersión de Contaminantes a la Atmósfera elaborado por el aeropuerto a finales del año 2012, se determinó que las mediciones de las emisiones en la actual ubicación de la estación fija Redair 3 no es representativa de la actividad aeroportuaria, ya que gran parte de la contaminación registrada procede del tráfico rodado de las inmediaciones del aeropuerto. Los valores más altos se registran en las horas punta y de lunes a viernes [5]. Los contaminantes que han presentado mayores concentraciones en la atmósfera en los últimos años han sido el Dióxido de nitrógeno (NO 2), las partículas PM 10 y el Ozono (O 3). A continuación se presenta la comparativa media anual del 2011 al 2014 de NO 2, la legislación establece un valor límite anual para la protección de la salud humana de 40 μg/m 3, el cuál se ha sobrepasado en los alrededores del redair 3, tres años seguidos. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 20

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas μg/m 3 Concentración de NO 2 (μg/m 3 ) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2011 2012 2013 2014 Redair 1 37 32 32 27 Redair 2 42 39 33 28 Redair 3 45 42 40 35 Figura 6. Concentración media anual de NO 2 de 2011 al 2014. Fuente: Redair. Las estaciones fijas están ubicadas en las cabeceras de las pistas 36L, 15 y 18L, cerca de la zona media de la pista 36L-18R, y el límite sur aeroportuario, estas estaciones están marcadas como 1, 2 y 3 en el mapa de la figura 7. Figura 7. Mapa de las tres estaciones de vigilancia de calidad del aire del aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barjas. Fuente: http://www.aena.es/csee/satellite/aeropuerto-madrid- Barajas/es/Page/1049727006417//Emisiones-atmosfericas.html Luisana Urbaneja Marcano 21

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos 2.5 Gestión Ambiental en Europa 2.5.1 Techos nacionales de emisión de determinados contaminantes atmosféricos El objetivo de esta directiva es limitar las emisiones de contaminantes acidificantes y eutrofizantes y de precursores de ozono para reforzar la protección en la Comunidad del medio ambiente y de la salud humana frente a los riesgos de los efectos nocivos de la acidificación, la eutrofización del suelo y el ozono en la baja atmósfera (ozono en la parte más baja de la troposfera), y avanzar hacia el objetivo a largo plazo de no superar las cargas y los niveles críticos y de proteger de forma eficaz a toda la población frente a los riesgos conocidos para la salud que se derivan de la contaminación atmosférica mediante la fijación de techos nacionales de emisión, tomando como referencia los años 2010 y 2020, y procediendo a revisiones sucesivas [6]. Los estados miembros de la Unión Europea deberán preparar y actualizar anualmente inventarios nacionales de emisiones. Esta directiva no se aplica a: a) Las emisiones del tráfico marítimo internacional; b) Las emisiones de las aeronaves fuera del ciclo de aterrizaje y despegue; c) En lo que respecta a España, las emisiones en las islas canarias. País SO 2 (Kilotoneladas) NO x (kilotoneladas) COV (Kilotoneledas) NH 3 (Kilotoneladas) Austria 39 103 159 66 Bélgica 99 176 139 74 Dinamarca 55 127 85 69 Finlandia 110 170 130 31 Francia 375 810 1050 780 Alemania 520 1051 995 550 Grecia 523 344 261 73 Irlanda 42 65 55 116 Italia 475 990 1159 419 Luxemburgo 4 11 9 7 Países Bajos 50 260 185 128 Portugal 160 250 180 90 España 746 847 662 353 Suecia 67 148 241 57 Reino Unido 585 1167 1200 297 CE-15 3850 6519 6510 3110 EG 15 3634 5923 5581 Tabla 4. Techos nacionales de emisión de SO 2, NO x, COV y NH 3 COV (compuestos orgánicos volátiles: todos los compuestos orgánicos que sean resultado de actividades humanas, distintas del metano, que puedan producir oxidantes fotoquímicos por reacción con óxidos de nitrógeno en presencia de luz solar). Fuente: Directiva 2001/81/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 22

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 2.5.2 La calidad del aire ambiente y una atmósfera más limpia en Europa El objetivo de la Directiva 2008/50/CE del Parlamento Europeo y del Consejo es establecer medidas destinada a definir y establecer objetivos de calidad del aire ambiente para evitar, prevenir o reducir los efectos nocivos para la salud humana y el medio ambiente en su conjunto; evaluar la calidad del aire ambiente en los Estados miembros; obtener información sobre la calidad del aire ambiente con el fin de ayudar a combatir la contaminación atmosférica y otros perjuicios y controlar la evolución a largo plazo y las mejoras resultantes de las medidas nacionales y comunitarias; asegurar que esa información sobre calidad del aire ambiente se halla a disposición de los ciudadanos; mantener la calidad del aire, cuando sea buena, y mejorarla en los demás casos; fomentar el incremento de la cooperación entre los estados miembros para reducir la contaminación atmosférica. La evaluación de la calidad del aire ambiente que todos los estados miembros deben realizar es con relación al dióxido de azufre, el dióxido de nitrógeno y los óxidos de nitrógeno, las partículas, el plomo, el benceno y el monóxido de carbono [7]. Se aplican los siguientes umbrales superior e inferior de evaluación: 1. Dióxido de azufre Protección de la salud Umbral superior de 60% del valor limite diario (75 evaluación μg/m 3, que no podrá superarse más de 3 veces por año civil) Umbral inferior de evaluación 40% del valor límite diario (50 μg/m 3, que no podrá superarse más de 3 veces por año) Protección de la vegetación 60% del nivel crítico de invierno (12 μg/m 3 ) 40% del nivel crítico de invierno (8 μg/m 3 ) Tabla 5. Umbrales superior e inferior evaluación de para el dióxido de azufre. Fuente: Directiva 2008/50/CE del parlamento europeo y del consejo. 2. Dióxido de nitrógeno y óxido de nitrógeno Umbral superior evaluación de Umbral inferior de evaluación Valor límite horario para la protección de la salud humana (NO2) 70% del valor limite diario (140 μg/m 3, que no podrá superarse más de 18 veces por año civil) 50% del valor límite diario (100 μg/m 3, que no podrá superarse más de 18 veces por año) Valor límite anual para la protección de la salud humana (NO2) 80% del valor límite (32 μg/m 3 ) 65% del valor límite (26 μg/m 3 ) Nivel crítico anual para la protección de la vegetación y los ecosistemas naturales (NOx) 80% del nivel crítico (24 μg/m 3 ) 65% del nivel crítico (19,5 μg/m 3 ) Tabla 6. Umbrales superior e inferior para la evaluación del dióxido de nitrógeno y óxido de nitrógeno. Fuente: Directiva 2008/50/CE del parlamento europeo y del consejo. Luisana Urbaneja Marcano 23

Capítulo 2. Aeropuertos y sus impactos 3. Partículas (PM 10 / PM 2,5) Media de 24 horas Media anual PM10 Madia anual PM2,5 Umbral superior evaluación de Umbral inferior de evaluación PM10 70% del valor limite (35 μg/m 3, que no podrá superarse más de 35 veces por año civil) 50% del valor límite (25 μg/m 3, que no podrá superarse más de 35 veces por año) 70% del valor límite (28 μg/m 3 ) 50% del valor límite (20 μg/m 3 ) 70% del nivel límite (17 μg/m 3 ) 50% del valor crítico (12 μg/m 3 ) Tabla 7 Umbrales superior e inferior para la evaluación de partículas. Fuente: Directiva 2008/50/CE del parlamento europeo y del consejo. 3. Plomo Media anual Umbral superior de evaluación 70% del valor limite (0,35 μg/m 3 ) Umbral inferior de evaluación 50% del valor límite (0,25 μg/m 3 ) 4. Benceno Tabla 8. Umbrales superior e inferior para la evaluación del plomo. Fuente: Directiva 2008/50/CE del parlamento europeo y del consejo. Media anual Umbral superior de evaluación 70% del valor limite (3,5 μg/m 3 ) Umbral inferior de evaluación 40% del valor límite (2 μg/m 3 ) Tabla 9. Umbrales superior e inferior para la evaluación del benceno. Fuente: Directiva 2008/50/CE del parlamento europeo y del consejo. 5. Monóxido de carbono Media anual Umbral superior de evaluación 70% del valor limite (7 μg/m 3 ) Umbral inferior de evaluación 50% del valor límite (5 μg/m 3 ) Tabla 10. Umbrales superior e inferior para la evaluación del monóxido de carbono. Fuente: Directiva 2008/50/CE del parlamento europeo y del consejo. La evaluación de la calidad del aire correspondiente al año 2015 en Madrid, marca un cambio de tendencia respecto a los años anteriores. Según la Dirección General de Sostenibilidad y Control Ambiental se ha producido un aumento en la concentración de todos los contaminantes primarios salvo en el caso del ozono troposférico, que se ha mantenido en niveles similares a años anteriores. El número de estaciones con superación del valor límite anual de dióxido de nitrógeno ha experimentado un aumento: de seis estaciones en 2014 a trece en el 2015. Durante los meses de enero, noviembre y diciembre se han registrado varios episodios de contaminación con altos niveles de dióxido de nitrógeno. En los periodos que se produjeron dichos episodios a lo largo de los meses de noviembre y diciembre, se activo el protocolo de medidas a adoptar durante episodios de alta contaminación. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 24

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 2.6 Otras legislaciones, normativas y convenios internacionales sobre la calidad y evaluación ambiental Además de las directivas que se han nombrado, existe otra legislación y normativa referentes con la calidad y evaluación ambiental: - Legislación Nacional. Ley 34/2007, de 15 noviembre, de calidad del aire y protección de la atmósfera, se puede acceder a su contenido a través del siguiente enlace: http://www.boe.es/boe/dias/2007/11/16/pdfs/a46962-46987.pdf Orden MAM/1444/2006, de 9 de mayo, por la que se designa a la Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental del Ministerio de Medio Ambiente como Autoridad Nacional del Sistema de Inventario Nacional de Emisiones Contaminantes a la Atmósfera; accesible desde: http://www.boe.es/boe/dias/2006/05/15/pdfs/a18537-18537.pdf - Normas comunitarias. Reglamento (UE) 525/2013, relativo a un mecanismo para el seguimiento y la notificación de emisiones de gases de efecto invernadero y para la notificación, a nivel nacional o de la Unión, de otra información relevante para el cambio climático. Se puede acceder a través de: https://www.boe.es/doue/2013/165/l00013-00040.pdf Reglamento de Ejecución (UE/749/2014) del Reglamento (UE) 525/2013. Relativo a la estructura, el formato, los procesos de presentación de información y la revisión de la información notificada por los Estados miembros con arreglo al Reglamento (UE) nº 525/2013 del Parlamento Europeo y del Consejo. Disponible en: https://www.boe.es/doue/2014/203/l00023-00090.pdf Decisiones 280/240/CE y 2005/166/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, relativas a un mecanismo para el seguimiento de las emisiones de gases de efecto invernadero en la Comunidad y para la aplicación del Protocolo de Kyoto. [Sustituidas por el Reglamento (UE) 525/2013]. - Convenios Internacionales. Convenio Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático, para lograr la estabilización de las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera a un nivel que impida interferencias antropógenas peligrosas en el sistema climático. Disponible en: http://unfccc.int/resource/docs/convkp/convsp.pdf Protocolo de Kyoto, Con el fin de promover el desarrollo sostenible y al cumplimiento de los compromisos cuantificados de limitación y reducción de las emisiones. Disponible en: http://unfccc.int/resource/docs/convkp/kpspan.pdf Luisana Urbaneja Marcano 25

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Convenio de Ginebra sobre Contaminación Transfronteriza a Larga Distancia, Para fomentar las relaciones y la cooperación en materia de protección del medio ambiente. Disponible en: http://eurlex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv.do?uri=celex:21979a1113(01):es:html Protocolo de Gotemburgo, relativo a la reducción de la acidificación, de la eutrofización y del ozono en la troposfera, disponible en: http://www.magrama.gob.es/es/calidad-y-evaluacionambiental/temas/atmosfera-y-calidad-del-aire/emisiones/polmed/iniciativas_internacionales.aspx Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 26

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Capítulo 3. METODOLOGÍA Luisana Urbaneja Marcano 27

Capítulo 3. Metodología Para obtener un cálculo estimado de las emisiones que provienen de las aeronaves que llevan a cabo actividades en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas para el año 2015 y 2013 (el cálculo del año 2013 se hace debido a que se necesita comparar los datos obtenidos, con los datos de los que dispone el Ayuntamiento de Madrid, el último año estudiado fue el 2013), se debe disponer de una serie de datos y para tener una visión general de cómo se han obtenido estos datos se explica brevemente en los siguientes pasos que están ordenados cronológicamente: - Tabular el número de despegues y aterrizajes por tipo de aeronave del año 2015 que se llevan a cabo en el aeropuerto. - Tipo de motor o posibles motores que utiliza cada tipo de aeronave del apartado anterior. - Número de motores que utiliza cada aeronave. - Disponer del banco de datos de emisiones provenientes de los motores actualizado, publicado por ICAO. - Para los motores que estén en el banco de datos, extraer de allí la siguiente información por ciclo LTO y motor: gramos de hidrocarburos, gramos de CO, gramos de NO x, tipo y consumo de combustible en kilogramos de cada motor y por último el ratio de hidrogeno / carbono por tipo de combustible, los tres últimos datos se utilizarán para hacer el cálculo de kilogramos de CO 2 por motor y ciclo LTO. - Calcular para cada año (2015 y 2013 respectivamente) y para cada tipo de aeronave, las toneladas de hidrocarburos, CO y NO x, multiplicando los gramos de contaminante por el total de ciclo LTO que tuvieron lugar en ese año y por el número de motores y cambiando a la unidad correspondiente. - Calcular la cantidad en kilotoneladas de CO 2 por motor y ciclo LTO: para ello se necesita el porcentaje en carbono que contiene el combustible que utiliza cada aeronave y se obtiene con el ratio de hidrogeno / carbono, sabiendo que la suma de la cantidad de hidrogeno y de carbono debe ser del 100%, una vez que se obtiene ese porcentaje de carbono se multiplica por el consumo de combustible en kilogramos por ciclo LTO para cada tipo de aeronave, luego se divide entre 12 kilogramos/kilomoles que corresponde a la masa atómica del carbono y con esto se tiene el número de moles de carbono que intervienen en la reacción que se indica abajo, haciendo uso de esta reacción se puede calcular los kilogramos de CO 2 que se forman por cada ciclo LTO y por tipo de aeronave. Luego se hace el cambio de unidades a kilotoneladas. C + O 2 CO 2 - La cantidad de CO 2 producida por cada aeronave se obtiene multiplicando la cantidad del apartado anterior por el número de ciclos LTO y el número de motores de cada aeronave. - Contabilizar el número de motores y por tanto el número de aeronaves que no estén en el banco de datos de ICAO. - Aplicar a los motores que no se encuentren en el banco de datos la metodología de nivel 2 descrita en el apartado 2.3.1.2 del capítulo 2 del presente proyecto, que consiste en buscar los factores de emisión de los contaminantes: hidrocarburos, CO, NO x, CO 2 y el factor de consumo de combustible para cada tipo de aeronave. Multiplicando estos dos factores se consigue la emisión del contaminante por LTO. - La cantidad total del contaminante correspondiente, se obtiene multiplicando el valor calculado en el paso anterior por la cantidad de LTO para cada aeronave. Para el total de emisiones de cada contaminante se hace la suma de lo que produce cada aeronave. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 28

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Emisiones de hidrocarburos, CO, NO x y CO 2, en el aeropuerto, año 2015 Tabular los datos correspondientes al número de LTO por tipo de aeronave publicado por AENA Buscar y tabular los datos referentes a tipo(s) motor(es) que utiliza cada aeronave Para el cálculo del CO 2, buscar la cantidad de combustible consumido y ratio H/C por tipo de motor Utilizar la reacción de formación de CO 2 y los datos del paso anterior para calcular la cantidad de este contaminante por ciclo LTO y por motor Disponer del banco de datos de ICAO actualizado y contabilizar los motores que estén en este banco de datos Buscar la cantidad de hidrocarburos, CO y NO x por ciclo LTO y por motor Multiplicar para cada aeronave el dato del paso anterior por el número de ciclos LTO y por el número de motores Aplicar la metodología de nivel 2 a las aeroneves de los motores que no aparecen en la base de datos de ICAO, para hallar las emisiones de hidrocarburos, CO, NO x y CO 2 : Buscar en los anexos de la guía Air pollutant emission inventory: - Los factores EF por contaminante, LTO y aeronave. - Los factores de consumo de combustible por aeronave y ciclo LTO Para las aeronaves que no están en la base de datos de ICAO y tampoco en los anexos de la guía Air pollutant emission inventory Clasificar y tabular estas aeronaves según tamaño, número de pasajeros, potencia del motor y peso máximo Buscar en los anexos de la guía Air pollutant emission inventory, aeronaves con caracteristicas parecidas de las aeronaves del paso anterior Multiplicar para cada aeronave el dato del paso anterior por el número de ciclos LTO y por el número de motores Para cada contaminante y cada aeronave, multiplicar el factor de emisión por el factor de consumo de combustible y por los ciclo LTO Multiplicar el factor de emisión por el consumo de combustible y por el número de ciclos LTO de las aeronaves que tienen características parecidas a las aeronaves de estudio TOTAL DE HIDROCARBUROS EN TONELADAS Sumar las emisiones de cada tipo de aeronave del paso anterior TOTAL DE CO EN TONELADAS Sumar las emisiones de cada tipo de aeronave del paso anterior TOTAL DE NO x EN TONELADAS Sumar las emisiones de cada tipo de aeronave del paso anterior TOTAL DE CO 2 EN KILOTONELADAS Sumar las emisiones de cada tipo de aeronave del paso anterior Figura 8. Diagrama de flujo de la metodología utilizada en el desarrollo del proyecto. Fuente: elaboración propia. En los apartados siguientes se explica al detalle los pasos de la metodología. Luisana Urbaneja Marcano 29

Capítulo 3. Metodología 3.1 Número de despegues y aterrizajes (LTO) por tipo de avión Este proyecto utiliza datos publicados por AENA referentes a el número de aterrizajes y despegues que se llevan a cabo en el aeropuerto de estudio, estos datos están clasificados según el tipo de avión y también por el tipo de vuelo: Nacional Comercial No Comercial Internacional Comercial No Comercial En las tablas siguientes se muestran parcialmente los datos obtenidos: Operaciones Aeropuerto Base: Adolfo Suárez Madrid-Barajas Agrupación: Tipo de Avión Año: 2015 Tráfico Comercial Vuelos Nacionales TIPO AVIÓN Total ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC AIRBUS A320 PASEEN GER 28.914 2.537 2.384 2.468 2.483 2.349 2.449 2.689 2.635 2.536 2.202 2.061 2.121 BOEING 737-800 (WINGLE TS) PASS 18.058 1.408 1.269 1.365 1.407 1.370 1.513 1.521 1.593 1.521 1.618 1.736 1.737 CANADAI R REGIONA L JET 900 10.258 830 855 860 947 981 992 778 371 795 1.125 1.066 685 AEROSP ATIALE ATR-72 10.247 828 782 806 822 902 935 909 759 893 914 781 916 EMBRAE R ERJ- 195, LEGANC Y 1000 10.142 846 736 778 852 881 908 908 904 909 858 757 805 BOMBAR DIER REGIONA L JET- 1000 9.986 675 616 763 753 865 924 910 1.022 964 917 706 871 AIRBUS A321 6.617 332 437 577 487 613 651 662 406 586 632 679 555 AIRBUS A319 6.421 378 453 511 558 630 575 576 568 541 593 603 435 CANADAI R REGIONA L JET 200 6.367 380 477 576 682 667 559 692 666 617 392 284 375 Tabla 11. Número de despegues y aterrizajes para parte de los vuelos nacionales comerciales en el Aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 2015. Fuente: datos publicados en http://www.aena.es/csee/satellite?pagename=estadisticas/home Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 30

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Operaciones Aeropuerto Base: Adolfo Suárez Madrid-Barajas Agrupación: Tipo de Avión Año: 2015 Tráfico No Comercial Vuelos Nacionales TIPO AVIÓN Total ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC AEROSPATIALE ATR- 72 100 13 6 5 4 4 8 10 10 10 14 3 13 AEROPATIALE ATR-42 72 84 0 7 12 10 10 8 6 8 4 10 8 1 BEECHCRAFT TWIN TURBOPROP 39 3 0 2 3 2 9 3 0 7 4 6 0 DASSAULT (B.M) FALCON 50 900 20 3 2 2 0 0 3 2 2 0 2 3 1 BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS 16 3 2 1 0 2 0 4 0 1 0 2 1 AIRBUS A320 PASSENGER 15 2 0 0 2 3 2 0 1 2 0 1 2 CESSINA CITATION 12 1 0 0 5 1 0 3 1 1 0 0 0 EMBRAER EMB-120 BRASILIA 11 0 2 2 0 2 1 1 1 0 0 0 2 AIRBUS A319 10 1 2 0 0 2 0 0 1 0 1 2 1 BOEING 787-B 10 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 AIRBUS A321 7 2 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 GULFSTREAM AEROSP. G-1159 II II 7 0 0 1 0 0 3 0 1 0 2 0 0 CASA IPTN 212 AVIOCAR 6 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0 0 0 AIRBUS A340-300 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 3 CANADAIR REGIONAL JET 900 5 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 EMBRAER ERJ-195. LEGANCY 1000 5 2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 AIRBUS A320 (SHARKLETS) 4 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 CANADAIR REGIONAL JET 200 4 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 GULFSTREAM AEROSP. G-159 GULFSTR 4 0 0 3 0 1 0 0 0 0 0 0 0 BOEING B757 200 PASSENGERS 3 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AIRBUS A310 2 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BOEING 737-400 FREIGHTER 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 BOEING B737-400 PASSENGERS 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 BOEING B737-500 PASSENGERS 2 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 CESSNA 650 CITATION 2 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 DASSAULT (BREGUET MYSTERE)FALC 2 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 EMBRAER RJ145 2 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 FAIRCHILD METRO MERLIN EXPEDIT 2 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 AEROPATIALE ATR- 42-300 400 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AIRBUS A330-300 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 BOEING 767-300 PASSENGERS WING 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 Tabla 12. Número de despegues y aterrizajes para parte de los vuelos nacionales no comerciales en el Aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 2015. Fuente: datos publicados en http://www.aena.es/csee/satellite?pagename=estadisticas/home Luisana Urbaneja Marcano 31

Capítulo 3. Metodología Operaciones Aeropuerto Base: Adolfo Suárez Madrid-Barajas Agrupación: Tipo de Avión Año: 2015 Tráfico Comercial Vuelos Internacionales TIPO AVIÓN Total ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC AIRBUS A330-200 8.448 663 580 662 671 787 845 846 860 770 660 535 569 AIRBUS A340-600 7.700 543 503 547 603 633 686 770 777 697 680 609 652 AIRBUS A330-300 5.598 368 352 410 402 376 442 531 528 506 540 564 579 AIRBUS A319 4.254 331 282 321 335 397 414 367 391 342 376 344 354 AIRBUS A340-300 3.736 330 260 319 335 315 342 309 300 299 313 299 315 BOEING 787- B 3.628 130 126 170 165 176 178 318 442 430 482 501 510 BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS 3.577 269 230 283 264 280 315 340 319 298 338 326 315 BOEING 777-200 200ER 2.120 156 124 127 170 106 206 220 221 202 220 172 196 BOEING 767-300 PASSENGER S WING 2.038 171 127 173 144 197 172 192 193 206 189 122 162 BOEING 777-300 ER 1.878 206 174 196 196 206 195 212 76 60 84 138 135 AIRBUS A330 1.757 217 200 255 211 240 108 122 114 112 56 58 64 BOEING B767 300 PASSENGER S 1.607 170 152 154 100 164 124 126 131 120 92 132 142 BOEING 737 800 PASSENGER S 1.377 118 122 131 126 121 105 94 136 109 134 110 71 BOMBARDIE R REGIONAL JET-1000 1.155 130 96 190 90 68 82 90 84 94 77 72 82 AIRBUS A320 PASSENGER S 1.135 90 88 106 102 69 62 108 110 88 96 114 104 AIRBUS A321 1.013 66 54 78 116 91 69 95 117 127 62 56 82 BOEING 767-400 PASSENGER S 844 0 0 12 120 124 118 124 124 116 106 0 0 BOEING B757 200 PASSENGER S 687 46 46 61 54 76 100 96 83 68 41 6 10 BOEING B747 400 PASSENGER S 505 25 17 20 19 50 70 59 65 66 42 35 37 BOEING B777 496 66 48 40 42 38 56 70 64 37 5 10 20 BOEING 757-200 (WINGLETS) PAS 410 40 44 52 58 36 18 26 34 26 10 42 24 GULFSTREA M AEROSP. G-1159 II II 366 34 20 28 35 32 54 26 10 28 33 34 32 Tabla 13. Número de despegues y aterrizajes para parte de los vuelos internacionales comerciales en el Aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 2015.Fuente: datos publicados en http://www.aena.es/csee/satellite?pagename=estadisticas/home Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 32

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Operaciones Aeropuerto Base: Adolfo Suárez Madrid-Barajas Agrupación: Tipo de Avión Año: 2015 Tráfico No Comercial Vuelos Internacionales TIPO AVIÓN Total ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS 27 0 0 3 0 6 0 4 1 2 2 5 4 BOEING B737 500 PASSENGERS 14 0 0 0 0 0 4 2 0 0 0 6 2 AIRBUS A330-200 10 1 0 1 0 2 0 0 0 1 0 5 0 AIRBUS A330-300 8 0 0 0 0 2 1 0 0 0 4 1 0 AIRBUS A340-300 6 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 2 DASSAULT FALCON 7X 6 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 4 0 AIRBUS A340-600 5 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 AIRBUS A319 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 0 BOEING 737-700 (WINGLETS) PASSENGER 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 2 AIRBUS A318 3 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 CANADAIR GLOBAL EXPRESS 3 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 GULSTREAM AEROSPACE G650 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 0 AIRBUS A320 PASSENGERS 2 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 AIRBUS A340-200 2 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 BOEING 767-300 PASSENGERS WING 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 BOEING B767 PASSENGERS 2 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BOEING B767 200 PASSENGERS 2 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 DASSAULT (B.M.)FALCON 10 20 10 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 EMBRAER 190 2 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 EMBRAER ERJ-195. LEGANCY 1000 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 EMBRAER RJ145 2 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 GULFSTREAM AEROSP. G-1159 II II 2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 AEROSPATIALE ATR- 72 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 BOEING 737 800 PASSENGER 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BOEING 777 200 200ER 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BOEING 777-300ER 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 BOEING B767 300 PASSENGERS 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 BOMBARDIER CHALLENGER 300 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 CANADAIR CHALLENGER 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 DASSAULT (B.M) FALCON 50 900 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 Tabla 14. Número de despegues y aterrizajes para parte de los vuelos internacionales no comerciales en el Aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 2015. Fuente: datos publicados en http://www.aena.es/csee/satellite?pagename=estadisticas/home Luisana Urbaneja Marcano 33

Capítulo 3. Metodología 3.2 Especificación de motor para cada tipo de avión A partir de la información correspondiente al apartado 3.1, para cada tipo de avión se ha identificado uno a uno el tipo(s) de motor(es) que puede llevar, en total son 144 distintos tipos de aviones que operan en el aeropuerto y algunos es posible que puedan utilizar hasta tres distintos tipos de motores. A continuación se muestra en la tabla 15, parte de la tabla construida con los datos obtenidos a partir de folletos de los diferentes tipos de aviones disponibles desde las paginas web de los fabricantes. TIPO DE AVIÓN ESPECIFICACIÓN DEL MOTOR NÚMERO DE MOTORES AIRBUS A320 PASSENGERS V2500-A5 o Familia 5B( -5B1 al -5B9) 2 BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS CFMI 7B24E 2 CANADAIR REGIONAL JET 900 GE CF34-8C5 2 AEROSPATIALE ATR-72 PW124B 2 EMBRAER ERJ-195, LEGANCY 1000 GE CF34-10E7-B 2 CANADAIR BOMBARDIER REGIONAL JET-1000 GENERAL ELECTRIC CF34-8C5A1 2 AIRBUS A321 V2500-A5 o Familia 5B( -5B1 al -5B9) 2 AIRBUS A319 V2500-A5 o Familia 5B( -5B1 al -5B9) 2 CANADAIR REGIONAL JET 200 GE CF34-3B 2 AIRBUS A320 (SHARKLETS) V2500-A5 o 5B( -5B1 al -5B9) 2 PW4164/4168/4168A o Familia RR Trent 700(768, 772, AIRBUS A330-200 768) o GE CF6-80E1 2 AEROSPATIALE ATR-42 72 PW127 2 CESSNA CITATION JT15D-5A 2 EMBRAER EMB-120 BRASILIA PW118A 2 BOEING B757 FREIGHTER PW2037 2 BOEING B737-400 PASSENGERS 3C-1 2 AIRBUS A321 (SHARKLETS) V2500-A5 o Familia 5B( -5B1 al -5B9) 2 DASSAULT FALCON 2000EX EASY LX PW308C 2 GULFSTREAM AEROSPACE G-200 (GA) PW-306A 2 GULFSTREAM AEROSP. G-1159 II II ROLLS-ROYCE SPEY 511-8 2 AEROSPATIALE ATR-42-300 400 PW120 2 CANADAIR GLOBAL EXPRESS BR710A2-20 2 CESSNA 500 501 525 CITATION WILLIAMS FJ44-4A 2 HAWKER 750 800 800XP 800SP TFE 731-2-2B/TFE 731-3 2 CESSNA 560 XL XLS CITATION PW545C 2 PIAGGIO AVANTI P180 PRATT & WHITNEY PT6A-66 2 BOEING 737-400 FREIGHTER 3C-1 2 GULFSTREAM AEROSPACE G650 ROLLS-ROYCE BR-700-725A1-12 2 BEECHCRAFT TWIN TURBOPROP PRATT & WHITNEY R-985-AN-1 2 CANADAIR CHALLENGER CF34-3A 2 GULFSTREAM AEROSP. G- 159GULFSTR ROLLS-ROYCE DART 529-8X O 8E 2 AIRBUS A330-300 PW4164/4168/4168A o Familia RR Trent 700(768, 772, 768) o GE CF6-80E1 2 BOEING B757 200 PASSENGERS RB211-535-E4 2 Nota: Cada color corresponde con un fabricante diferente. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 34

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Tabla 15. Especificación y número de motores que utiliza algunos de los tipos de aviones que realizaron actividades en el Aeropuerto Adolfo Suarez Madrid-Barajas durante el año 2015. Tabla completa disponible en el anexo I. Fuente: elaboración propia. Para realizar los cálculos correspondientes a las emisiones de los contaminantes (hidrocarburos, CO, CO 2 y NOx) y dado que hay aviones que pueden utilizar hasta 3 diferentes tipo de motor, se procedió a realizar la siguiente clasificación, opción: A, B o C. - Opción A: Corresponde a los motores que menos cantidad del contaminante correspondiente vierte a la atmósfera. - Opción B: Corresponde a una cantidad intermedia de contaminación atmosférica. - Opción C: Son los motores que más cantidad de contaminante atmosférico vierte al aire. De esta manera es posible estimar valores de emisión por contaminante en el caso más favorable, en un caso intermedio y por último en el caso más desfavorable de todos. En la tabla 16 se muestran algunos de los aviones y sus posibles opciones de tipo de motor: TIPO AVIÓN ESPECIFICACIÓN DE MOTOR NÚMERO DE MOTORES OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C 5B(media del -5B1 al -5B9) AIRBUS A320 PASEENGER 2 V2500-A5 V2500-A5 BOEING 737-800 CFMI (WINGLETS) PASS 2 7B24E CFMI 7B24E CFMI 7B24E CANADAIR REGIONAL JET 900 2 GE CF34-8C5 GE CF34-8C5 GE CF34-8C5 AEROSPATIALE ATR-72 2 PW124B PW124B PW124B EMBRAER ERJ-195, LEGANCY 1000 2 GE CF34-10E7-B GE CF34-10E7-B GE CF34-10E7-B GENERAL ELECTRIC CF34-8C5A1 BOMBARDIER REGIONAL JET-1000 2 GENERAL ELECTRIC CF34-8C5A1 GENERAL ELECTRIC CF34-8C5A1 5B(media del -5B1 AIRBUS A321 2 V2500-A5 V2500-A5 al -5B9) 5B(media del -5B1 AIRBUS A319 2 V2500-A5 V2500-A5 al -5B9) CANADAIR REGIONAL JET 200 2 GE CF34-3B GE CF34-3B GE CF34-3B AIRBUS A320 5B(media del -5B1 (SHARKLETS) 2 V2500-A5 V2500-A5 al -5B9) PW4164/4168/416 RR Trent 700(media AIRBUS A330-200 2 8A entre 768, 772, 768) GE CF6-80E1 AEROSPATIALE ATR-42 2 PW127 PW127 PW127 CESSNA CITATION 2 JT15D-5A JT15D-5A JT15D-5A EMBRAER EMB-120 BRASILIA 2 PW118A PW118A PW118A BOEING B757 FREIGHTER 2 PW2037 PW2037 PW2037 BOING B737-400 PASSENGERS 2 3C-1 3C-1 3C-1 V2533-A5 O 5B(media del -5B1 al -5B9) V2533-A5 O 5B(media del -5B1 al - 5B9) AIRBUS A321 (SHARKLETS) 2 DASSAULT FALCON 2000EX EASY LX 2 PW308C PW308C PW308C GULFSTREAM AEROSPASE G-200 (GA) 2 PW-306A PW-306A PW-306A GULFSTREAM AEROSPASE G-1159 II II 2 ROLLS-ROYCE SPEY 511-8 ROLLS-ROYCE SPEY 511-8 V2533-A5 O 5B(media del -5B1 al - 5B9) ROLLS-ROYCE SPEY 511-8 Luisana Urbaneja Marcano 35

Capítulo 3. Metodología AEROSPATIALE ATR-42-300 400 2 PW120 PW120 PW120 CANADAIR GLOBAL EXPRESS 2 BR700-710A2-20 BR700-710A2-20 BR700-710A2-20 CESSNA 500 501 525 CITATION 2 JT15D-1 JT15D-1 JT15D-1 HAWKER 750 800 800XP 800SP 2 TFE 731-2-2B y TFE 731-3 TFE 731-2- 2B y TFE 731-3 CESSNA 560 XL XLS CITATION 2 PW545C PW545C PW545C TFE 731-2-2B y TFE 731-3 PRATT & PIAGGIO AVANTI P180 2 WHITNEY PT6A- 66 PRATT & WHITNEY PT6A-66 BOEING 737-400 FREIGHTER 2 3C-1 3C-1 3C-1 GULFSTREAM ROLLS-ROYCE ROLLS-ROYCE BR-700- AEROSPACE G650 2 BR-700-725A1-12 725A1-12 BEECHCRAFT TWIN TURBOPROP (KING AIR 350I) 2 PRATT & WHITNEY R-985- AN-1 PRATT & WHITNEY R- 985-AN-1 CANADAIR CHALLENGER 2 CF34-3A CF34-3A CF34-3A PRATT & WHITNEY PT6A-66 ROLLS-ROYCE BR-700-725A1-12 PRATT & WHITNEY R- 985-AN-1 Nota: los aviones resaltados en color cian no están el la base de datos de emisiones de ICAO. Tabla 16. Clasificación del tipo de motor de alguno de los aviones de estudio. Fuente: elaboración propia. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 36

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 3.3 Banco de datos de las emisiones procedentes de los motores que operan en la aviación publicada por ICAO. Se ha empleado el banco de datos sobre emisiones de los motores que se utilizan en la aviación, publicada por ICAO y cuya última actualización se hizo en febrero del 2016, hay que destacar que esta información fue suministrada por los fabricantes de motores, que son los únicos responsables de su exactitud. Fue recogido en el curso de los trabajos realizados por el Comité de ICAO sobre protección del medio ambiente, algunos de los datos suministrados por los fabricantes fueron revisados por ICAO llevando a cabo pruebas con el fin de comprobar su veracidad. En este banco de datos también se incluyen datos sobre los motores más antiguos. La versión original fue publicada como documento impreso, la primera edición fue publicada en 1995, todas las actualizaciones posteriores han sido electrónica. Los ciclos de aterrizaje / despegue (LTO) a partir del cuál se basan los datos referentes a las emisiones de los distintos contaminantes son ciclos idealizados, es decir ciclos en condiciones de Atmósfera Estándar Internacional (siglas en inglés ISA) y teniendo en cuenta los tiempos de cada modo de vuelo que se indican en la figura 9. Figura 9. Datos acerca de la potencia que utiliza el motor en cada modo de vuelo durante un ciclo LTO idealizado y el tiempo de duración. Bajo estas condiciones esta basados el banco de datos de ICAO. Fuente: https://www.easa.europa.eu/eaer/topics/technology-and-design/aircraft-engineemissions En un ciclo LTO sólo se evalúan las emisiones por debajo de 915 metros de altitud y por tanto esta base de datos no puede ser una buena guía para la comparación de las emisiones de los motores en otros modos de vuelo como el de crucero. La información sustraída del banco de datos es la siguiente: la masa total en gramos de hidrocarburos, CO, NOx, consumo y tipo de combustible que utiliza cada motor por actividad LTO. En la tabla 17 se muestra parte de los datos que fueron utilizados para el desarrollo de los cálculos: Luisana Urbaneja Marcano 37

Capítulo 3. Metodología Nº Identificación de Identificación LTO LTO NOx Usuario Motor Masa total CO Masa total HC Masa total Allied Signal (g) (g) (g) 1AS001 TFE731-2-2B 2612 823 630 1AS002 TFE731-3 2254 393 845 Allison Engine Company / Rolls- Royce Corporation 4AL003 AE3007A 1468 226 1563 6AL005 AE3007A1 1865 307 1456 6AL006 AE3007A1 2383 367 1607 6AL007 AE3007A1 3088 279 1344 4AL002 AE3007A1 series 1910 279 1502 6AL008 AE3007A1/1 1874 313 1442 6AL009 AE3007A1/1 2389 370 1592 6AL010 AE3007A1/1 3088 280 1333 6AL011 AE3007A1/3 1954 357 1319 6AL012 AE3007A1/3 2317 372 1465 6AL013 AE3007A1/3 2919 269 1245 6AL020 AE3007A1E 3018 264 1501 6AL014 AE3007A1P 1867 308 1444 6AL015 AE3007A1P 2386 368 1567 6AL016 AE3007A1P 3087 280 1334 10AL026 AE3007A2 3095 146 1817 6AL017 AE3007A3 1960 361 1316 6AL018 AE3007A3 2488 401 1429 6AL019 AE3007A3 3111 289 1232 3AL001 AE3007C 1964 387 991 6AL021 AE3007C 1695 320 1050 6AL022 AE3007C 2108 344 1150 8AL025 AE3007C 1695 320 1050 6AL004 AE3007C1 1850 346 1175 6AL023 AE3007C1 1842 344 1175 6AL024 AE3007C1 2389 389 1262 13AL027 AE3007C2 1747 195 1326 Nota: las filas de color azul se corresponde con motores que ya no se fabrican, las filas de color gris son motores cuyos factores de emisión han sido revisados y modificados. Tabla 17. Alguno de los datos utilizados en el proyecto que provienen del banco de datos sobre las emisiones de los motores en la aviación publicado por ICAO en febrero del 2016. Fuente: https://www.easa.europa.eu/document-library/icao-aircraft-engine-emissionsdatabank El banco de datos es extenso, sin embargo hay aviones cuyos motores no se encuentran allí, para este estudio, de los 144 distintos tipos de motores, 41 no están. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 38

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 3.4 Implementación de la Metodología de Nivel 2 Utilizando la metodología de nivel 2 descrita en el capítulo 2 y los respectivos valores de los factores AR consumo de combustible,tipo de aeronave y EF contaminante,tipo de aeronave proporcionado en los anexos de la guía Air pollutant emission inventory 2013, fue posible obtener las emisiones por contaminante de 14 de los 44 motores cuyos datos no están en el banco de datos publicado por ICAO, para los 30 motores restantes se hizo lo que propone la metodología descrita por, Morten Winther & Kristin Rydal [2] para las aeronaves que no estén en la base de datos que se encuentra en los anexos de la guía, debe usarse los datos de otra aeronave similar en tamaño. Para hacer más exacta las estimaciones no solo se comparo el tamaño, sino también: la capacidad de pasajeros, potencia por motor y peso máximo, como se muestra en la tabla 18. TIPO AVIÓN Identificación del motor Numero de motores AEROSPATIALE ATR-72 PW124B 2 Capacidad de pasajeros 2 trip+ 68 a Potencia por motor (kw) Largo exterior (metros) Máximo peso (kg) 78 1846 27,16 23000 2 trip + 44 a 50 2050 22,67 18600 CESSNA 560 XL XLS CITATION PW545C 2 2 trip +9 Empuje : 18,32 kn 16 9163 PRATT & WHITNEY PIAGGIO AVANTI P180 PT6A-66B 2 2 trip +10 650 14,41 5489 BEECHCRAFT TWIN PRATT & TURBOPROP KING AIR WHITNEY R- 350i 985-AN-1 2 2 trip + 7 410 10,82 4580 GULFSTREAM AEROSPACE G- 159GULFSTREAM CESSNA 510 MUSTANG Avión equivalente CESSNA CITATION II BEECHCRAFT 190D 1900C AIRLINER AEROSPATIALE ATR-42 PW127 2 EMBRAER EMB-120 BRASILIA PW118A 2 total 30 1343 20,07 11990 AEROSPATIALE ATR-42-300 400 PW120 2 44 a 50 1490 22,67 16700 ROLLS- ROYCE DART 529-8X O 8E 2 2 trip + 24 1490 19,93 15935 ATR 42-300 320 Empuje: 6,49 kn 12,37 3890 PW120 O PW121 2 44 a 50 1490 22,67 16700 CITATION PW615F-A 2 2 trip + 5 ATR 42-300 320 EMBRAER EMB-505 PHENOM 300 PW535-E 2 1 trip + 6 GULFSTREAM AEROSPACE V(500 550) PW814GA 2 4 trip + 18 Empuje: 14,95 kn 15,64 7886 Empuje: 68,40 kn 29,39 41267 CESSNA (LIGHT AIRCRAFT) PW615F-A 2 2 trip + 5 Empuje: 6,49 kn 12,37 3890 PRATT & WHITNEY PILATUS PC-12 PT8A-67P 1 2 trip + 9 895 14,4 4702 BEECHCRAFT 1900D AIRLINER PT6A-67D 2 2 trip + 19 954 17,62 7766 BEECHCRAFT 190D 1900C AIRLINER PT6A-65B 2 2 trip + 12 820 17,6 7580 EMBRAER EMB-500 PHENOM 100 PW617F-E 2 1 trip + 4 WILLIAMS/RO LLS-ROYCE RAYTHEON PREMIER 1 FJ44-2A 2 2 trip + 6 Empuje: 7,2 kn 12,82 4712 Empuje: 10,23 kn 14,02 5670 Nota: las aeronaves resaltadas en amarillo son las aeronaves de estudio. CESSNA CITATION II BRITISH AEROSPACE JETSTREAM 31 CESSNA 510 MUSTANG CITATION BEECHCRAFT TWIN TURBOPROP KING AIR 350i BEECHCRAFT 190D 1900C AIRLINER BEECHCRAFT TWIN TURBOPROP KING AIR 350i BEECHCRAFT TWIN TURBOPROP KING AIR 350i Tabla 18. Resaltados en amarillo se muestran algunos de los aviones que no están en el banco de datos publicado por ICAO y tampoco se tienen datos de los factores AR consumo de combustible,tipo de aeronave y EF contaminante,tipo de aeronave. Trip: tripulantes. La tabla completa se puede encontrar en el anexo II. Fuente: elaboración propia. Luisana Urbaneja Marcano 39

Capítulo 3. Metodología En la tabla 19 se indican los valores obtenidos para las emisiones de las 44 aeronaves a las que se le aplicó la metodología de nivel 2: Designación del tipo de avión AR kg Hidrocarburos CO NOx CO2 Emisión Emisión de Emisión Emisión de contami de de conta- nante contaminante contamiminan- kg por kg nante kg te kg EF LTO EF por LTO EF por LTO EF por LTO TIPO AVIÓN AEROSPATIALE ATR-72 AT 72 13,9 0 0 0,027 0,390981 0,266 3,731348 44,02 615,425 AEROSPATIALE ATR-42 AT 45 13,9 0 0 0,027 0,390981 0,266 3,731348 44,02 615,425 EMBRAER EMB-120 BRASILIA E120 132 0,0026 0,34828 0,043 5,746781 3,881 512,1602 415,6 54855,7 AEROSPATIALE ATR-42-300 400 AT 43 10,7 0 0 0,022 0,244617 0,145 1,570081 33,97 366,436 CESSNA 560 XL XLS CITATION C550 14,2 0,0012 0,01828 0,022 0,426718 0,131 1,875532 44,90 640,077 PIAGGIO AVANTI P180 JS32 18,9 0,0011 0,02214 0,021 0,403647 0,001 0,024247 59,53 1125,21 BEECHCRAFT TWIN TURBOPROP BEE- (KING AIR 350i) 350 5,40 0,0094 0,05105 0,027 0,148781 0,043 0,232800 17,01 91,8949 GULFSTREAM AEROSPACE G- 159GULFSTREA M AT 45 13,9 0 0 0,027 0,390981 0,266 3,731348 44,02 615,425 CESSNA 510 MUSTANG CITATION C550 14,2 0,0012 0,01828 0,029 0,426718 0,131 1,875532 44,90 640,077 ATR 42-300 320 AT 45 13,9 0 0 0,027 0,390981 0,266 3,731348 44,02 615,425 EMBRAER EMB-505 PHENOM 300 C550 14,2 0,0012 0,01828 0,029 0,426718 0,131 1,875532 44,90 640,077 FAIRCHILD METRO MERLIN EXPEDIT SW4 18,9 0,0011 0,02214 0,021 0,403647 0,361 6,840571 59,53 1125,21 GULFSTREAM AEROSPACE V(500 550) JS31 18,9 0,0011 0,02214 0,021 0,403647 0,361 6,840571 59,53 1125,21 CESSNA (LIGHT AIRCRAFT) C550 14,2 0,0012 0,01828 0,029 0,426718 0,131 1,875532 44,90 640,077 PILATUS PC-12 BEE- 350 5,40 0,0094 0,05105 0,027 0,148781 0,043 0,232800 17,01 91,8949 BEECHCRAFT 1900D AIRLINER JS32 18,9 0,0011 0,02214 0,021 0,403647 0,001 0,024247 59,53 1125,21 BEECHCRAFT 190D 1900C AIRLINER JS32 18,9 0,0011 0,02214 0,021 0,403647 0,001 0,024247 59,53 1125,21 EMBRAER EMB-500 PHENOM 100 RAYTHEON PREMIER 1 BEE- 350 5,40 0,0094 0,05105 0,027 0,148781 0,043 0,232800 17,01 91,8949 BEE- 350 5,40 0,0094 0,05105 0,027 0,148781 0,043 0,232800 17,01 91,8949 SOCATA TBM- 700 C550 14,2 0,0012 0,01828 0,029 0,426718 0,131 1,875532 44,90 640,077 AVIÓN EQUIVA- LENTE CESSNA CITATION II BEECHCR AFT 190D 1900C AIRLINER ATR 42-300 320 CESSNA CITATION II SWEARING ER METRO III BRITISH AEROSPA CE JETSTREA M 31 CESSNA 510 MUSTANG CITATION BEECHCR AFT TWIN TURBOPR OP KING AIR 350i BEECHCR AFT 190D 1900C AIRLINER BEECHCR AFT TWIN TURBOPR OP KING AIR 350i BEECHCR AFT TWIN TURBOPR OP KING AIR 350i CESSNA 510 MUSTANG CITATION Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 40

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas HAWKER 390 PREMIER 1 BEE- 350 5,40 0,0094 0,05105 0,027 0,148781 0,043 0,232800 17,01 91,8949 PIPER (LIGHT AIRCRAFT- TWIN TU) BEE- 350 5,40 0,0094 0,05105 0,027 0,148781 0,043 0,232800 17,01 91,8949 ANTONOV AN- 26 30 32 AN26 13,9 0 0 0,027 0,390981 0,266 3,731348 44,02 615,425 BEECHCRAFT (LIGHT AIRCRAFT) C550 14,2 0,0012 0,01828 0,029 0,426718 0,131 1,875532 44,90 640,077 BOEING B747 PASSENGERS B742 397 0,0555 22,0261 0,178 70,79849 11,49 4557,842 1249 495588 CANADAIR CL- 44 B721 155 0 0 0,040 6,278781 3,466 538,7671 489,5 76069,8 CESSNA 680 CITATION C550 14,2 0,0012 0,01828 0,029 0,426718 0,131 1,875532 44,90 640,077 SAAB SF 340A 340B SF34 8,48 0,0084 0,07197 0,021 0,179945 0,117 0,993298 26,72 226,731 CASA IPTN 212 AVIOCAR SW4 18,9 0,0011 0,02214 0,021 0,403647 0,361 6,840571 59,53 1125,21 BRITISH AEROSPACE JETSTREAM 32 JS31 18,9 0,0011 0,02214 0,021 0,403647 0,361 6,840571 59,53 1125,21 ANTONOV AN- 12 AN26 13,9 0 0 0,027 0,390981 0,266 3,731348 44,02 615,425 BEECHTWI N KING AIR BEECHCR AFT TWIN TURBOPR OP KING AIR 350i CESSNA 510 MUSTANG CITATION BOEING B727-100 PASSENGE RS SWEARING ER METRO III BRITISH AEROSPA CE JETSTREA M 31 Nota: las aeronaves resaltadas en amarillo son las aeronaves de las que se utilizaron datos de otra aeronave de características parecidas. Tabla 19. Resultados obtenidos de las emisiones de las 44 aeronaves aplicando la metodología de nivel 2. Fuente: elaboración propia. La segunda columna de la tabla 19: designación del tipo de aeronave, se refiere a la designación que hace ICAO a estas aeronaves y que están en la guía Air pollutant emission inventory guidebook 2013, en la tabla 20 se muestran las designaciones de algunos de los tipos de aeronaves más representativos. Designación Designación tipo de Descripción aeronave según ICAO A300_B4 A306 Airbus A300-B4 A310 A310 Airbus A310 A318 A318 Airbus A318 A319 A319 Airbus A319 A320 A320 Airbus A320 A321 A321 Airbus A321 A330_2 A332 Airbus A330-200 A330_3 A333 Airbus A330-300 A340_23 A342 Airbus A340-200/300 A340_5 A345 Airbus A340-500 AN26 AN26 Antonov 26 AT42_5 AT45 ATR 42-45 AT43 AT43 ATR 42-320 AT72 AT72 ATR 72-200 B727_1 B721 Boeing 727-100 B727_2 B722 Boeing 727-200 B737_1 B731 Boeing 737-100 B737_2 B732 Boeing 737-200 B737_3 B733 Boeing 737-300 B737_4 B734 Boeing 737-400 Luisana Urbaneja Marcano 41

Capítulo 3. Metodología B737_5 B735 Boeing 737-500 B737_6 B736 Boeing 737-600 B737_7 B737 Boeing 737-700 B737_8 B738 Boeing 737-800 B74_138 B741 Boeing 747-100/300/800 B757_3 B753 Boeing 757-300 B777_3 B773 Boeing 777-200LRF B777_L B77L Boeing 777-300 B777_W B77W Boeing 777-300 ER BA1_11 BA11 BAe 1-11 BAEJS31 JS31 Bae Jetstream 31 BAEJ41 JS41 Bae Jetstream 41 BEE190 B190 Beech Super King Air 200B BEE350 B350 Beach Super King Air 350 CES550 C550 Cessna Citation II DC10 DC10 McDonnell Douglas MD-11 DC8_5 DC85 McDonnell Douglas DC8-60/70 MD83 MD83 McDonnell Douglas MD-83 EMB120 E120 Embraer EMB120 Brasilia EMB145 E145 Embraer ERJ145 EMB190 E190 Embaer ERJ190 FLC2000 F2TH Falcon 2000 FOK100 F100 Fokker F100 FOK27 F27 Fokker F27 SAAB20 SB20 Saab 2000 SWMET3 SW4 Swearingen Metro II TUP204 T204 Tupolev TU 204 Tabla 20. Designación de algunas de las aeronaves más representativas, dato necesario para identificar los factores necesarios para aplicar la metodología de nivel 2 que están anexados a la guía Air pollutant emission inventory 2013. Fuente: Air Pollutant Emission Inventory guidebook 2013 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 42

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 3.5 Cálculo de emisiones de CO2 Como ya se comento al comienzo del capítulo, para obtener la cantidad de CO 2, se necesita el porcentaje en carbono que contiene el combustible que utiliza cada aeronave, se calcula con el ratio de hidrogeno / carbono y sabiendo que la suma de la cantidad de hidrogeno y de carbono debe ser del 100%, una vez que se obtiene ese porcentaje de carbono se multiplica por el consumo de combustible en kilogramos por ciclo LTO para cada tipo de aeronave, luego se divide por 12 kilogramos/kilomoles que corresponde a la masa atómica del carbono y con esto se tiene el número de moles de carbono que intervienen en la reacción de formación del CO 2, haciendo uso de esta reacción se obtienen los kilogramos de CO 2 que se forman por cada ciclo LTO y por tipo de aeronave. C + O 2 CO 2 En la tabla 21 se pueden observar algunos de los datos de los que se ha hecho mención. Nota: En color cian se marcan aquellos motores a los que se le aplicó la metodología de nivel 2. Tabla 21. Muestra de los datos necesarios para el calculo de la cantidad de CO 2 que producen algunos de los tipos de aeronaves estudiadas.. Fuente: elaboración propia Luisana Urbaneja Marcano 43

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Capítulo 4. RESULTADOS Y DISCUSIONES Luisana Urbaneja Marcano 44

Capítulo 4. Resultados y discusiones 4.1 Emisiones de contaminantes aeropuerto Adolfo Suárez Madrid- Barajas año 2013 De las tablas 22 a la 25 se muestran los resultados obtenidos para cada tipo de contaminante analizado y clasificado según el tipo de vuelo producidos en el año 2013, recordando que pueden haber distintas posibilidades de motores para algunas de las aeronaves estudiadas y que: - La opción A: Corresponde a los motores que menos cantidad del contaminante correspondiente vierte a la atmósfera. - La opción B: Corresponde a una cantidad intermedia de emisión. - La opción C: Son los motor que más contaminante vierte al aire. TIPO DE MOTOR TIPO DE VUELO % SOBRE EL TOTAL OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 57,9227 87,316 114,326 165,445 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 0,0993 0,149 0,173 0,276 NACIONALES COMERCIALES 41,6915 62,848 63,804 140,408 NACIONALES NO COMERCIALES 0,2863 0,431 0,452 0,644 TOTAL HIDROCARBUROS (t) 100 150,745 178,757 306,774 Tabla 22. Total de hidrocarburos en toneladas para el año 2013. Fuente: elaboración propia. TIPO DE MOTOR TIPO DE VUELO % SOBRE EL TOTAL OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 50,0253 846,292 929,965 1076,998 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 0,0690 1,167 1,226 1,501 NACIONALES COMERCIALES 49,7428 841,512 851,416 1261,999 NACIONALES NO COMERCIALES 0,1628 2,754 2,779 3,477 TOTAL CO (t) 100 1691,726 1785,388 2343,975 Tabla 23. Total de CO en toneladas producido durante el año 2013. Fuente: elaboración propia. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 45

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas TIPO DE MOTOR TIPO DE VUELO % SOBRE EL TOTAL OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 51,5500 1733,614 1775,246 1904,687 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 0,0494 1,663 1,698 1,848 NACIONALES COMERCIALES 47,7128 1604,571 1610,472 1666,621 NACIONALES NO COMERCIALES 0,6875 23,123 23,161 23,388 TOTAL NOx (t) 100 3362,973 3410,578 3596,546 Tabla 24. Total de NO x en toneladas producido durante el año 2013. Fuente: elaboración propia. TIPO DE MOTOR TIPO DE VUELO % SOBRE EL TOTAL OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 42,5022 136,671 139,305 143,502 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 0,0454 0,1462 0,149 0,155 NACIONALES COMERCIALES 56,6637 182,209 182,626 185,086 NACIONALES NO COMERCIALES 0,7885 2,535 2,539 2,548 TOTAL CO2 (kt) 100 321,563 324,620 331,292 Tabla 25. Total de CO 2 en kilotoneladas producido durante el año 2013. Fuente: elaboración propia. A continuación, se presentan en la tabla 26 los datos publicados en el Inventario de emisiones del Ayuntamiento de Madrid para las emisiones debidas a las actividades de las aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas desde el año 1999 hasta el 2013. EMISIONES TOTALES BARAJAS AÑO NO X CH 4 CO CO 2 (toneladas) (toneladas) (toneladas) (kilotoneladas) 1999 1.261 15 1.548 411 2000 1.474 18 1.810 480 2001 1.544 19 1.896 503 2002 1.513 18 1.866 492 2003 1.578 19 1.950 513 Luisana Urbaneja Marcano 46

Capítulo 4. Resultados y discusiones 2004 1.652 20 2.045 537 2005 1.710 21 2.119 556 2006 1.789 22 2.219 581 2007 1.989 24 2.475 645 2008 1.933 23 2.418 627 2009 1.791 22 2.247 580 2010 1.786 22 2.253 578 2011 1.769 21 2.251 571 2012 1.538 19 1.971 496 2013 1.413 17 1.821 454 Tabla 26. Total de emisiones atmosféricas que produce la aviación en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid- Barajas por año desde 1999 hasta el 2013. Fuente: Laboratorio de Modelización Ambiental de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid. En la figura 10 se observa la diferencia entre los dos métodos. Emisiones Aeropuerto Adolfo Suarez Madrid-Barajas año 2013 Datos obtenidos Datos proporcionados por la ETSII, Inventario de Emisiones del Ayuntamiento de Madrid 2013 3456.69 1413 1940.36 1821 325.82 454 Nox (t) CO (t) CO2 (kt) Figura 10. Comparación de los resultados obtenidos con los datos proporcionados por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid, para el año 2013. Fuente: elaboración propia. Análisis de los resultados Comparando el método utilizado en este proyecto respecto al método que se utiliza para realizar el Inventario de emisiones del Ayuntamiento de Madrid, se obtiene en la cantidad de NO x una desviación de 145%. Con el método estudiado se ha estimado una cantidad muchísimo mayor que la estimada con el método que se utiliza en la actualidad. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 47

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Era de esperar que exista tanta diferencia en la cantidad de NO x entre un método y otro ya que como se ha comentado en el capítulo 2 en términos de NO x, las emisiones varían de acuerdo con el ajuste de empuje de la aeronave y, por tanto, con la actividad (LTO o crucero), debido a que la metodología utilizada en la actualidad toma factores de emisión representativos de una aeronave genérica (para el NO x se toma un factor de emisión de 8150 g/lto para vuelos internacionales y 8300 g/lto en vuelos nacionales), esto puede contribuir significativamente a la incertidumbre, el valor promedio de factor de emisión para el NO x del método aplicado en el trabajo es de 12886 g/lto por motor, para vuelos internacionales y 10531 g/lto por motor, en vuelos nacionales, estos factores de emisión tan altos multiplicados además por el número de motores que utiliza la aeronave que puede ser de dos a cuatro motores, aumenta muchísimo la cantidad de NO x total emitido. Las principales aeronaves causantes de que el factor de emisión promedio sea significativamente alto son: Airbus 330-200 cuyo factor de emisión es de 15856 g/lto por motor, Airbus 340-600 con 15575 g/lto por motor y la aeronave Boeing 777-300 ER con un factor de emisión de 34800g/LTO por motor. Para la estimación del CO la diferencia entre los dos métodos es de un 7%, que puede considerarse despreciable. Para el CO 2 la desviación es de -28%, con el método utilizado en el proyecto se estimo un 28% menos respecto al otro método. Dado que el contaminante más importante en cuanto a cantidad emitida a la atmósfera es el CO 2 y también por ser un gas de efecto invernadero merece la pena invertir un poco de esfuerzo y tiempo en actualizar el método de estimación que se utiliza hoy en día, ya que se pudo comprobar que la diferencia entre un método y otro es considerable. La cantidad de tiempo invertido en generar una base de datos para realizar estas estimaciones con una mayor nivel de detalle es compensado obteniendo unos resultados con menor porcentaje de incertidumbre. Una vez que se crea una base de datos para un año específico, hacer la estimación para los años siguientes se convierte en un trabajo que necesita menor dedicación y tiempo, la diferencia entre los tipos de aeronaves que llevan a cabo actividades en el aeropuerto puede variar de entre 10 y 15 tipos de aviones entre año y año (tomando en cuenta la diferencia de tipos de aeronaves del año 2013 y 2015). Luisana Urbaneja Marcano 48

Capítulo 4. Resultados y discusiones 4.2 Emisiones de contaminantes aeropuerto Adolfo Suárez Madrid- Barajas año 2015 Se presentan las estimaciones hechas para el año 2015: 4.2.1 Hidrocarburos. TIPO DE MOTOR TIPO DE VUELO OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 81,080 109,358 172,924 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 0,170 0,193 0,263 NACIONALES COMERCIALES 61,349 62,752 138,640 NACIONALES NO COMERCIALES 0,423 0,429 0,490 TOTAL HIDROCARBUROS (t) 143,024 172,733 312,319 Tabla 27. Total de hidrocarburos en toneladas durante el año 2015. Fuente: elaboración propia De la tabla 27 se obtiene que la diferencia entre los distintos escenarios estudiados es de aproximadamente el 20% entre opción A y opción B, entre opción B y C la diferencia es del 80%. Suponer el escenario descrito por la opción B o el descrito por la opción C puede tener como resultado datos sobre las emisiones muy diferentes entre sí, esta diferencia se puede observar en la figura 11, para ser lo más exactos posibles convendría recopilar información acerca del tipo de motor de cada aeronave que circula en el aeropuerto, pero dada lo complejo que esta tarea puede llegar a ser, es aceptable lo que se ha hecho en este trabajo que es calcular las emisiones para los tres escenarios estudiados. 35 Total hidrocarburos 2015 30 hidrocarburos (t) 25 20 15 10 Opción A Opción B Opción C 5 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 49

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Figura 11. Total de hidrocarburos por meses para el año 2015, para cada opción que hace referencia al tipo de motor. Fuente: elaboración propia. En la figura 11 se observa que la máxima cantidad de hidrocarburos se emite durante el mes de julio, debido a que durante este mes ocurre el mayor número de LTO. Según la figura 12, la mayor cantidad de hidrocarburos es generada por los vuelos internacionales comerciales que suponen un 56,689% del total, seguido por los nacionales comerciales con un 42,894%, los vuelos no comerciales suponen un 0,415% de las emisiones. Porcentajes emisiones hidrocarburos 43% 0% 0% 57% Vuelos Internacionales Comerciales Vuelos Internacionales no Comerciales Vuelos Nacionales Comerciales Vuelos Nacionales no Comerciales Figura 12. Porcentajes emisiones hidrocarburos 2015. Fuente: elaboración propia. 4.2.2 CO. Total TIPO DE VUELO OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 898,135 968,030 1140,996 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 1,568 1,622 1,814 NACIONALES COMERCIALES 860,370 860,687 1260,352 NACIONALES NO COMERCIALES 1,829 1,847 2,171 TOTAL CO (t) 1761,902 1832,188 2405,335 Tabla 28. Total de CO en toneladas producido durante el año 2015. Fuente: elaboración propia La diferencia de valores obtenidos entre la opción A y B es del 4% y entre opción B y C del 31%, una vez más la diferencia entre opción B y C es considerable. En la figura 13 se puede observar que los vuelos internacionales comerciales en el aeropuerto suponen un 50,972% del CO total, mientras que los vuelos nacionales comerciales representan un 48,831%. Luisana Urbaneja Marcano 50

Capítulo 4. Resultados y discusiones Porcentajes emisiones CO 49% 0% 0% 51% Vuelos Internacionales Comerciales Vuelos Internacionales no Comerciales Vuelos Nacionales Comerciales Vuelos Nacionales no Comerciales Figura 13. Porcentajes por tipo de vuelo de emisiones de CO. Fuente: elaboración propia. En la figura 14 se muestran las emisiones correspondientes a cada mes del año 2015. 250 Total CO 2015 200 CO (t) 150 100 Opción A Opción B Opción C 50 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Figura 14. Total de CO por meses para el año 2015, para cada opción que hace referencia al tipo de motor. Fuente: elaboración propia. De nuevo la mayor cantidad emitida de CO ocurre durante el mes de julio. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 51

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas 4.2.3 NO x Total TIPO DE VUELO OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 1848,299 1891,523 2031,552 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 1,916 1,950 2,087 NACIONALES COMERCIALES 1879,459 1881,372 1930,202 NACIONALES NO COMERCIALES 14,306 14,315 14,417 TOTAL NOx (t) 3743,981 3789,162 3978,259 Tabla 29. Total de NO x en toneladas producido durante el año 2015. Fuente: elaboración propia La diferencia entre el escenario de la opción A y el de la opción B es del 1,2 %, entre la opción B y C es del casi 5 %, se puede omitir los diferentes escenarios y como los valores son tan cercanos hacer la media correspondiente como valor total de emisiones de NO x. Porcentajes emisiones NO x 50% 1% 0% 49% Vuelos Internacionales Comerciales Vuelos Internacionales no Comerciales Vuelos Nacionales Comerciales Vuelos Nacionales no Comerciales Figura 15. Porcentaje sobre las emisiones NO x para los diferentes tipos de vuelos. Fuente: elaboración propia. El 50,199% sobre el total de NO x es generado en vuelos nacionales comerciales, el 49,367% es debido a los vuelos internacionales comerciales mientras que los vuelos no comerciales generan una cantidad de NO x casi despreciable con respecto a los vuelos comerciales, debido no al tipo de avión sino a que la cantidad de LTO es menor. En la figura 16 se muestran las emisiones por mes. Luisana Urbaneja Marcano 52

Capítulo 4. Resultados y discusiones 450 Total NOx 2015 NOx(t) 400 350 300 250 200 150 100 50 Opción A Opción B Opción C 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Figura 16. Total de NO x por meses para el año 2015, para cada opción que hace referencia al tipo de motor. Fuente: elaboración propia. 4.2.4 CO 2 Total TIPO DE VUELO OPCIÓN A OPCIÓN B OPCIÓN C INTERNACIONALES COMERCIALES 136,385 139,122 143,997 INTERNACIONALES NO COMERCIALES 1,400 1,403 1,408 NACIONALES COMERCIALES 211,956 213,586498,5 215,981 NACIONALES NO COMERCIALES 1,609 1,610 1,613 TOTAL CO2 (kt) 351,352 355,722 363,001 Tabla 30. Total de CO 2 en kilotoneladas producido durante el año 2015. Fuente: elaboración propia Entre los valores de las opciones A y B la diferencia es del 1,24%, y entre la opción B y C 2,04%, para el CO 2 es posible al igual que el NO x hacer la media de valores correspondientes y considerarlo como el valor total de CO 2. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 53

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Porcentajes emisiones CO 2 60% 1% 0% 39% Vuelos Internacionales Comerciales Vuelos Internacionales no Comerciales Vuelos Nacionales Comerciales Vuelos Nacionales no Comerciales Figura 17. Porcentaje sobre las emisiones CO 2 para los diferentes tipos de vuelos. Fuente: elaboración propia Los vuelos nacionales comerciales generan el 60,325% del total de CO 2 internacionales comerciales un 38,817%. y los vuelos En la figura 18 se presenta el CO 2 emitido en cada mes. 40000 Total CO 2 2015 35000 30000 CO2 (kt) 25000 20000 15000 10000 Opción A Opción B Opción C 5000 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Figura 18. Total de CO 2 por meses para el año 2015, para cada opción A,B y C. Fuente: elaboración propia. Luisana Urbaneja Marcano 54

Capítulo 4. Resultados y discusiones 4.3 Aeronaves con más emisiones, año 2015 A continuación se presentan las aeronaves que mas emisiones generaron en el año 2015 en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas. 4.3.1 Hidrocarburos Hidrocarburos 69% 12% 10% 5% 4% AIRBUS A330-200 AIRBUS A320 PASEENGER AIRBUS A330-300 BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS Figura 19. Aeronaves con mayor porcentaje de emisiones de hidrocarburos respecto al total. Fuente: elaboración propia. Como se puede observar en la figura 19, la aeronave que más hidrocarburos emitió a la atmósfera en el año 2015 ha sido Airbus A330-200, esto es porque tiene uno de los factores de emisión más alto y también debido a que para ese año fue la aeronave con más ciclos LTO en vuelos internacionales de todo el aeropuerto, le sigue Airbus A320 passenger, Airbus A330-300 y Boeing 737-800 (winglets) passenger. 4.3.2 CO CO 70% 11% 8% 7% 4% AIRBUS A320 PASEENGER AIRBUS A330-200 BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS AIRBUS A330-300 Figura 20. Aeronaves con mayor porcentaje de emisiones de CO respecto al total. Fuente: elaboración propia Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 55

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas La aeronave con mayor emisión de CO es Airbus A320 passenger, contribución debida en gran parte a las actividades en vuelos nacionales comerciales, seguida por: Airbus A330-200, Boeing 737-800 (winglets) passenger y Airbus A330-300. 4.3.3 NOx NOx 78% 8% 6% 4% 4% AIRBUS A330-200 AIRBUS A320 PASEENGER AIRBUS A330-300 BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS Figura 21. Aeronaves con mayor porcentaje de emisiones de NO x respecto al total. Fuente: elaboración propia De las que más emitieron NO x en 2015: Airbus A330-200, debido a las actividades LTO desarrolladas en vuelos internacionales comerciales y a su factor de emisión significativamente alto, Airbus A320 passenger, Airbus A330-300 y Boeing 737-800 (winglets) passenger. 4.3.3 CO2 CO2 79% 7% 7% 4% 3% AIRBUS A330-200 AIRBUS A320 PASEENGER BOEING 737-800 (WINGLETS) PASS AEROSPATIALE ATR-72 Figura 22. Aeronaves con mayor porcentaje de emisiones de CO 2 respecto al total. Fuente: elaboración propia En CO 2 el avión que más emitió es el Airbus A330-200 seguido por: Airbus A320 passenger, Boeing 737-800 (winglets) passenger y Aerospatiale ATR-72. Luisana Urbaneja Marcano 56

Capítulo 4. Resultados y discusiones 4.4 Evolución de emisiones año 2013 y 2015 4.4.1 Hidrocarburos En la siguiente grafica se muestra la evolución entre el año 2013 y 2015. 213 212 211 210 209 208 207 Hidrocarburos(t) 212.092 209.358 Año 2013 Año 2015 Año 2013 Año 2015 Figura 23. Evolución de hidrocarburos emitidos en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid- Barajas. Fuente: elaboración propia Para el año 2015 se ha registrado una disminución del 1,28% de emisiones de hidrocarburos respecto al año 2013, debido a la reducción del número de ciclos LTO de las aeronaves que más emiten este contaminante a la atmósfera, como es el caso del Airbus A330-200 que en el año 2013 hizo 8979 ciclos LTO y en el año 2015 disminuyó los ciclos LTO hasta 8448, solo en vuelos internacionales comerciales y así para otras aeronaves como el Airbus 330-300 y Airbus A319 entre otras. El número de LTO registrados durante el año 2015 ha incrementado un 9% respecto al año 2013, según datos de AENA publicados en: http://www.aena.es/csee/satellite 4.4.2 CO 2020 2000 1980 1960 1940 1920 1900 CO (t) 1999.815 1940.363 Año 2013 Año 2015 Año 2013 Año 2015 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 57

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Figura 24. Evolución de las emisiones de CO, años 2013 y 2015. Fuente: elaboración propia El aumento de las emisiones de CO es de 2,97% respecto al año 2013. 4.4.3 NOx NOx (t) 3900 3800 3700 3600 3500 3400 3300 3200 3456.699 3837.134 Año 2013 Año 2015 Año 2013 Año 2015 Figura 25. Evolución de las emisiones de NO x durante los años 2013 y 2015. Fuente: elaboración propia. El aumento de emisiones de NO x es del 9,91% respecto al año 2013. 4.4.4 CO2 360 CO2 (kt) 356.691 350 340 330 320 310 325.82 Año 2013 Año 2015 CO2(kt) Figura 26. Evolución de las emisiones de CO 2 durante los años 2013 y 2015. Fuente: elaboración propia. El aumento de emisiones de CO 2 es del 8,65%. Luisana Urbaneja Marcano 58

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Capítulo 5. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS Luisana Urbaneja Marcano 59

Capítulo 5. Conclusiones y líneas futuras 5.1 Conclusiones Se han estimado las emisiones de los principales contaminantes atmosféricos (hidrocarburos, CO, NO x) y gases de efecto invernadero (CO 2) producidos por las aeronaves durante las etapas de vuelo que están por debajo de una altitud de aproximadamente 915 metros (ciclos de aterrizaje y despegue) que se llevan a cabo en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas situado en la Comunidad de Madrid. Estas estimaciones se hicieron para el año 2013 con el fin de cuantificar las diferencias entre el método desarrollado y el método que se utiliza en la actualidad para el inventario de emisiones del Ayuntamiento de Madrid y de cuya estimación más reciente corresponde al año 2013. Las comparaciones hechas indican que el método desarrollado en el presente trabajo tiene una diferencia considerable con respecto al método que se utiliza en la actualidad sobre todo en las estimaciones para el NO x, cuya diferencia es de aproximadamente 145%. Este resultado se debe a que las emisiones varían de acuerdo con el ajuste de empuje de la aeronave y, por tanto, depende en gran medida del tipo de avión y turbinas que utiliza. La metodología utilizada en la actualidad en el inventario de emisiones toma factores de emisión representativos de una aeronave genérica, aproximadamente 8300 g/lto que es muy inferior al que se obtiene cuando se considera la composición real de la flota de aeronaves que tienen actividad en el aeropuerto de estudio (factor de emisión de 12886 g/lto por motor, aproximadamente). Para el CO 2 la desviación es de -28%, con el método utilizado en el proyecto se estimó un 28% menos respecto al otro método. Para las estimaciones de las emisiones del CO las diferencias entre los dos métodos comparados pueden considerarse despreciables debido a que el porcentaje de desviación es del 7%. Este estudio aporta datos más exactos sobre las emisiones de hidrocarburos, CO, NO x y CO 2 provenientes de las aeronaves que tienen actividades en el Aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas, por lo tanto es conveniente considerar actualizar y revisar el método que se utiliza hoy en día para el cálculo de estas estimaciones. Pese a que esto supondría dedicar el mayor esfuerzo y tiempo en las primeras etapas de desarrollo del método, una vez que la información este tabulada y organizada calcular las emisiones de los años siguientes supondría una inversión de tiempo viable y que se compensa con una menor incertidumbre en los resultados obtenidos. Actualizar el método supondría para el Ayuntamiento de Madrid contar con datos más adecuados, es decir con menor incertidumbre, para el desarrollo de sus competencias en el ámbito de la protección de la calidad del aire, eficiencia y producción energética y prevención del cambio climático, además de la posibilidad de adoptar estrategias de política ambiental más adecuadas y controlar las actividades que afectan al tráfico aéreo. Otra de las ventajas de disponer de resultados con mayor fiabilidad, es que esto proporciona una base solida para el análisis coste-beneficio de las medidas de reducción de las emisiones y definición de las políticas de minimización de la carga de contaminante, por otra parte es posible alimentar con estos datos de emisiones a modelos de simulación de la calidad del aire. Se han obtenido las emisiones de los contaminantes ya mencionados al inicio de este capítulo, solo para la etapa de vuelo correspondiente a LTO también para el año 2015; tomando en cuenta que hay aeronaves que pueden utilizar más de un tipo de motor específico, se estudiaron tres casos posibles: la opción A que engloba aquellos motores que Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 60

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas emiten menos contaminante a la atmósfera, opción B que es un caso intermedio y la opción C que corresponde a los motores que más contaminante generan. Se ha observado para los aviones que tuvieron actividad en el aeropuerto de estudio durante el año 2015 lo siguiente: para la estimación tanto del NO x como el CO 2 no es necesario tomar en cuenta los tres escenarios mencionados, puesto que estos arrojan valores muy similares por tanto se puede considerar como emisión total de estos dos contaminantes la media de los tres escenarios. Se han analizado las aeronaves que llevaron a cabo actividades en el aeropuerto Adolfo Suarez Madrid-Barajas en el año 2015 de acuerdo a la cantidad de contaminantes atmosféricos que generan. A resultado la aeronave Airbus 330-200 como la que más contaminantes emite para el año 2015, la mayor cantidad de contaminantes se emite en los vuelos comerciales, tanto nacionales como internacionales, debido a que para estos tipos de vuelo es donde hay mayor cantidad de ciclos LTO. Finalmente se ha estudiado la evolución de los contaminantes para el año 2013 y 2015, a pesar de que la cantidad de ciclos LTO aumento en 9,1% con respecto al 2013, se observó una disminución de la cantidad de hidrocarburos en el año 2015, revisando los cálculos se llega a la conclusión que las aeronaves que más emiten hidrocarburos a la atmósfera han tenido una menor actividad en el aeropuerto, como es el caso del Airbus 330-200 cuyos ciclos LTO han pasado de 8979 en 2013 a 8448 en 2015. Para el resto de contaminantes la evolución ha ido en aumento, el CO aumento 2,97%, el NO x 9,91% y el CO 2 8,56%. Luisana Urbaneja Marcano 61

Capítulo 5. Conclusiones y líneas futuras 5.2 Líneas Futuras Hay que enfatizar que el método desarrollado en este trabajo solo se puede utilizar para obtener valores de las emisiones derivadas de los ciclos LTO, debido a que el banco de datos de emisiones procedentes de la aviación recopilado por ICAO se utilizó como base para los cálculos realizados, y esta base de datos no es una buena guía para la estimación de las emisiones en otros modos de vuelo como el de crucero. Por tanto sería un posible camino de investigación realizar las estimaciones de las emisiones para el modo de vuelo en crucero utilizando únicamente la metodología de nivel 2 descrita en el capítulo 2 de este proyecto. Todos los datos del presente trabajo están referidos al ciclo de aterrizaje/despegue idealizado, debido a que las actividades de LTO son la clave para las estimaciones, sería adecuado, primeramente construir una base de datos referida a ciclos de aterrizaje/despegue más realistas tomando en cuenta los tiempos reales en los que se realizan las maniobras de rodaje para entrada y salida de la aeronave en el aeropuerto y las actividades de despegue y aterrizaje, que se representan en la figura 2 del capítulo 2, esto con el fin de reflejar mejor las emisiones de las aeronaves. Por otro lado, este trabajo podría aporta datos de partida para en un futuro desarrollar un simulador de la calidad del aire. Por último la clasificación de las aeronaves en función de sus emisiones proporcionan información para el desarrollo de futuras regulaciones a aplicar a las aeronaves que más emiten sustancias nocivas a la atmósfera. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 62

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Capítulo 6. PLANIFICACIÓN TEMPORAL Luisana Urbaneja Marcano 63

Capítulo 6. Planificación temporal En la figura 27 se detalla la duración de las tareas realizadas durante el desarrollo del proyecto. Figura 27. Distribución de las tareas realizadas durante la elaboración del trabajo de fin de grado. Fuente: elaboración propia. En la figura 28 se muestra el diagrama de Gantt del proyecto. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 64

Capítulo 6. Planificación temporal Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 65

Estimación de emisiones de los ciclos de aterrizajes y despegues de aeronaves en el aeropuerto Adolfo Suárez Madrid-Barajas Luisana Urbaneja Marcano 66

Capítulo 6. Planificación temporal Figura 28. Diagrama de Gantt del proyecto. Fuente: elaboración propia Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM) 67