Estimación de emisiones contaminantes de las fuentes móviles en
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1. Estimaci n de emisiones contaminantes de las fuentes m viles en la ciudad minera de Pasco empleando el modelo IVE Estimation of pollunt emissions from mobile sources in the mining city of Pasco using the IVE model Nilda Hilario Rom n Daniel Lovera D vila Recibido 09 05 2011 Aprobado 20 05 2011 RESUMEN El presente estudio muestra las estimaciones de emisiones provenientes de fuentes m viles de los distritos de Chaupimarca Yanacancha y Sim n Bol var en la provincia y departamento de Pasco La metodolog a se basa en el Modelo Internacional IVE que estima los contaminantes atmosf ricos en funci n de tres componentes como 1 factores de emisi n 2 actividad vehicular y 3 distribuci n de la flota vehicular Fue necesaria la recolecci n de datos del parque automotor en el rea mencionada para cuantificar los componentes y as obtener un inventario de emisiones Los resultados de la emisi n de contaminantes son los siguientes CO es de 24 047 31 Kg d a NO es de 2 309 49 Kg d a COV es de 1 602 19 Kg d a SO es de 119 76 Kg d a y PM es de 32 81 Kg d a para una poblaci n vehicular de 4500 unidades y una magnitud de recorrido promedio de 527 362 Km En conclusi n las fuentes m viles emiten 28 11 TM d a de contaminantes atmosf ricos y se tiene al CO como el contaminante que se emite en mayor cantidad con un promedio de 24 05 TM d a o una tasa de emisi n diaria promedio de 45 g Km recorrido y la fuente princ2. serie de tecnolog a ambiental del OMS Ginebra Hilario Rom n N 2010 Tesis Estimaci n de Emisiones Contaminantes Provenientes de Fuentes M viles de la Ciudad de Cerro de Pasco utilizando el Modelo IVE Programa de Especializaci n 2010 Monitoreo y evaluaci n de la calidad ambiental CGTA Universidad Nacional Agraria la Molina Lima http www issrc org http www gssr net http www uchile cl 2004 Lima vehicle activity study Daniel Lovera Mauricio Osses et al 2004 Modelo IVE Metodolog a Mediciones y Simula ci n de las Emisiones de Fuentes M viles en la Ciudad de Lima Per Revista del Instituto de Investigaci n FIGMMG UNMSM Vol 7 N 14 pp 92 99
3. rica con mecanismos eficaces y sostenibles en esa medida en este estudio se dan a conocer los estimados de emisiones contaminantes de CO COV NOx SOx COV siop y PM provenientes de las fuentes m viles Es necesario realizar inventario de emisiones para la observaci n de la tendencia de la contaminaci n a largo plazo asegurar su actualiza ci n permanente y su fiabilidad II MATERIAL Y M TODOS El presente trabajo de investigaci n se realiz en dos etapas mediciones de campo y tratamiento en gabinete 2 1 Metodolog a de Campo El rea de influencia del estudio est comprendida entre los distritos de Sim n Bol var Chaupimarca y Yanacancha como se muestra en la Figura 1 se ubica en la Provincia y Departamento de Pasco Las altitudes dentro del rea de estudio comprende Chaupimarca a 4 384 msnm Yanacancha 4 356 msnm y Sim n Bol var a 4 314 msnm La tempe ratura media anual es 5 5 C la humedad relativa promedio anual es 81 El r gimen de precipitaci n mensuales presenta valores en el rango de 19 20 mm a 186 00 mm los vientos predominantes son de direcci n de NE y la velocidad promedio anual de viento es de 2 27 m s Actividades econ micas zonas mineras que se explota por minado subterr neo y a cielo abierto comercio producci n de bienes y el transporte p blico x A ETA A E EPOCA AA PA Li ct gt pim ELLE ChE 0 TE T
4. E consiste en multiplicar factores de emisi n Q por la distancia veh culo para cada tecnolog a D como se indica en la ecuaci n 1 E Qx D 1 Para estimar los factores de emisi n corregidos se muestra en la ecuaci n 2 esta ecuaci n multiplica la base de factores de emisi n B por la serie de factores de correcci n para localidades espec ficas K para estimar los ajustes del factor de emisi n Q para cada tipo de veh culo La Base de factores de emisi n est compuesta por dos tipos de emisiones emisiones en ruta y emisiones por partida La ecuaci n 3 y 4 pondera los factores de emisi n por modo de conducci n Q en ruta t f t d O t FTP f dt K dt UC 3 Q partida Yt t Q t Xd fidt K dt 4 La Tabla N 3 describe las variables utilizadas en las ecuaciones de factores de emisi n del modelo IVE III RESULTADOS La conducci n diaria total en la ciudad de Cerro de Pasco es 527 362 kil metros y con una flota de 4500 veh culos La Tabla 4 muestra el resultado de estimaci n de emisiones de contaminantes generadas por los vehiculares en Kg d a calculadas mediante el programa del modelo IVE La Figura N 3 muestra los contaminantes que son emitidos en mayor cantidad a la atmosfera el CO representado el 85 47 los NO representado el Tabla N 3 Variables utilizadas en las ecuaciones de factores de emisi n Variable Descripci n By Base de
5. Figura N 1 Mapa donde se indica rea de influencia del Estudio ESTIMACI N DE EMISIONES CONTAMINANTES DE LAS FUENTES M VILES Para la estimaci n de emisiones contaminantes atmosf ricas provenientes de fuentes m viles utili zando el programa del modelo IVE Lovera 2004 se realiz una serie de actividades que a continuaci n explicamos 2 2 Poblaci n vehicular Se realiz un inventario de las fuentes m viles exis tentes en la zona de estudio se consider la clasifi caci n por categor as establecidas por el Ministerio de Transportes y Comunicaciones Para obtener informaci n sobre el transporte p blico urbano pri vado e interprovincial se recurri a la Municipalidad Provincial de Pasco Superintendencia Nacional de Registros P blicos SUNARP al Instituto Nacional de Estad stica e Inform tica INEI Direcci n Re gional de Transportes y Comunicaciones Pasco La poblaci n vehicular en la ciudad es aproximadamente 4 500 unidades A partir de la poblaci n determinada mediante el conteo vehicular se procede a calcular el tamano de muestra como se indica en la Tabla 1 mediante f rmulas estad sticas considerando un 5 de error y un nivel de significancia de 95 El tipo de muestra a aplicar es mediante el tipo de muestra aleatoria 2 3 Estudio del flujo vehicular y aplicaci n de encuestas Se debe indicar que la estimaci n m s exacta de las emisiones a la atm sfera se realiza mediante la d
6. La informaci n de las tecnolog as de los veh culos se obtuvo mediante la aplicaci n de las encuestas a los conductores de veh culos estacionados para el caso de mnibus las encuestas se realizaron en el Terminal 2 4 Dise o del formato de encuesta Para la elaboraci n del formato de encuesta se re vis el manual del usuario del Modelo IVE versi n 2 0 y se realiz un listado de informaci n necesario para calcular la emisiones se dise o el formato con la colaboraci n de un docente t cnico en mec nica automotriz toda vez que el proceso de estimar emi siones en el modelo IVE requieren de las informacio nes espec ficas como caracter sticas de conducci n magnitud de conducci n perfiles de velocidad y aceleraci n patrones de partida cantidad de par tidas tiempo en que el motor ha estado apagado antes de una partida distancia promedio anual de recorrido programas de inspecci n y mantenimiento condiciones ambientales distribuci n de tecnolog a vehicular a o de fabricaci n tama o del cilindro REV DEL INSTITUTO DE INVESTIGACI N RIIGEO FGMMG UNMSM tipo de transmisi n funcionamiento del catalizador modelo y otros y caracter sticas de combustible Los datos obtenidos del proceso de recolecci n posteriormente fueron procesados analizados para realizar el c lculo 2 5 C lculo de emisiones utilizando el programa del modelo IVE El proceso de estimaci n de emisiones en el modelo IV
7. aci n es tradicional mecanizada son carburados y de inyecci n mec nica Los veh culos de importaci n que proven an del Jap n hace dos a os llegaron a nuestro pa s cumpliendo su vida til de recorrido de 100 mil a 150 mil kil metros En nuestro pa s contin an su funcionamiento hasta superar su recorrido mayores emisiones contaminantes y parte del parque vehicular de la Ciudad de Cerro de Pasco pertenece a esa flota REFERENCIAS BIBLIOGR FICAS Centro Panamericano de Ingenier a Sanitaria y Ciencias del Ambiente CEPIS 2004 Gu as para la calidad del aire Organizaci n Mundial de la salud OMS Centro para la investigaci n y tecnolog a am biental CE CERT 2008 Manual del Modelo IVE Escuela de Ingenier a de la Universidad de California en Riverside UCR Investigaci n del Sistema Sustentable Global GSSR y el Centro de Investigaci n de Sistemas Sustentable Inter nacionales ISSRC Direcci n Regional Salud Pasco Unidad de Ecolo g a y Medio Ambiente Direcci n Ejecutiva Salud Ambiental 2002 Informe final del inventario de fuentes m viles de la ciudad de Cerro de Pasco GESTA AIRE Protocolo de Monitoreo de la Calidad del Aire y Gesti n de Datos 2005 Decreto Supremo N 1404 2005 DIGESA Economopoulos A 1993 Evaluaci n de Fuen tes de Contaminaci n del Aire T cnicas para el inventario r pido de la contaminaci n ambiental
8. emisiones contaminantes de los station wagon y autom viles presentan el 66 29 y 21 19 del total llegando a emitir m s del REV DEL INSTITUTO DE INVESTIGACI N RIIGEO FIGMMG UNMSM 87 48 de las emisiones totales causadas por este tipo de fuente de contaminaci n La Figura N 5 muestra las emisiones de CO COV SOY NO SO y PM provenientes de las dife rentes categor a vehicular estos resultados indican que el mon xido de carbono CO son mayormente emitidos por los station wagon y autom viles con 67 99 y 21 40 Los compuestos org nicos vol tiles COV son mayormente emitidos por los station wagon con 56 76 autom viles con 19 63 y moto con 11 59 En el caso de los GON ao la situaci n es similar los Station Wagon generan 63 78 autom viles 18 70 y motos 13 71 La principal fuente de los xidos de nitr geno NO _ son los Station Wagon con 57 33 y autom viles con 21 28 Los xidos de azufre son mayormente emitidos por Station Wagon con 44 25 y camioneta rural con 24 49 y la fuente principal de material particulado PM son los Station Wagon con 29 81 y camioneta rural con 18 62 Lo mencionado se puede corroborar con la Tabla N 4 se puede apreciar la contribuci n de emisiones de las dem s categor as que emiten en menor nivel EMISIONES CONTAMINANTES SEG N CATEGOR AS VEHICULARES E Station wagon MH Camioneta Pick up O Omnibus O Cami n E Camioneta Rural M
9. eterminaci n de las fracciones de las clases de tecnolog a de veh culos que operan en las calles de la ciudad y flujo vehicular Es necesario realizar una grabaci n del parque automotor en la ciudad Tabla N 1 Tama o de muestra del parque automotor N Categor a vehicular ec laman ag N Unidades Muestra 1 Autom vil 705 56 2 Station Wagon 2184 172 3 Camionetas Pick Up 459 36 4 Camioneta Rural 538 43 5 mnibus 128 10 6 Cami n 238 19 7 Remolcador 29 2 8 Motos 219 17 TOTAL 4500 355 Fuente Hilario 2010 REV DEL INSTITUTO DE INVESTIGACI N RIIGEO FIGMMG UNMSM ubicando la c mara en los cuatro puntos de estudio como se indica en la Tabla 2 posteriormente se analiz la grabaci n y se realiz el conteo vehicular por categor a obteni ndose la distribuci n vehicu lar por categor as como se muestra en la Figura 2 paralelamente se realiz las encuestas Tabla N 2 Lugares donde se ubic la c mara de grabaci n y realiz encuestas Punto Calle Avenida Ubicaci n 01 Av Las Malvinas Way Sim n Bol var 02 Av Carretera Central T pac Amaru Chaupimarca 03 Jr Lima y Av A Rivera Chaupimarca 04 Av Daniel A Carri n y Vanacaneha Av Los Pr ceres Fuente Hilario 2010 PORCENTAJE DE VEH CULOS POR CATEGOR A 0 31 1175 Tez 5 hi p5 T E z f i LF T E 4 a 3 i at 5 i 5 P f T a a F Figura N 2 Distribuci n veh culos por categor a
10. factores de emision para cada tecnologia partida 2 partida o en mita 2 km Ot Factores de emisi n ajustados para cada tecnologia partida e partida o en ruta 2 km hr Fracci n de viaje por tecnologia especifica Lia Fracci n de nempo por cada tipo de conducci n o fracci n de tiempo soak por tecnologia especifica en l archivo Localidad kph Fuente www issrc org ive 2008 rre Velocidad Promedio del ciclo de conducci n LA4 una constante kpli Te Velocidad Promedio del ciclo de conducci n especifico valor ingresado por el usario Tabla N 4 Resultado de emisiones de contaminantes generadas por los vehiculares en Kg d a Emisiones Kg d a Categor a CO COV COV evap NOx SOx PM Station Wagon 16349 52 879 88 33 26 1324 09 52 99 9 78 Camioneta Pick up 592 12 53 34 0 61 164 77 24 59 5 51 mnibus 4 87 0 71 0 13 43 1 1 78 Cami n 7 01 1 01 0 30 53 4 01 1 39 Camioneta rural 1191 34 131 15 1 38 281 2 29 33 6 11 Motos 755 51 179 6 7 15 4 0 01 5 36 Autom vil 5146 94 304 35 9 75 491 47 7 83 2 88 Total 24047 31 1550 04 52 15 2309 49 119 76 32 81 Fuente Hilario 2010 ESTIMACI N DE EMISIONES CONTAMINANTES DE LAS FUENTES M VILES 8 21 y los COV representado el 5 69 del total de las emisiones DE EMISIONES CONTAMINATES NOx 8 21 SOX 0 51 VOC 5 69 PM 0 51 Figura N 3 Porcentaje de Emisiones totales de contaminantes emitidos La Figura N 4 muestra las
11. g day SO is 119 76 Kg day y PM is 32 81 Kg day for a population of 4500 vehicles and average run magnitude of 527 362 Km In conclusion the mobile sources emit 28 11 TM day of atmospheric pollutant and the CO is the pollutant that is emitted in a greater amount with an average of 24 05 TM day or in a daily emission s rate of 459 Km per run and the main sources for this are the Station Wagon vehicles which emit 18 649 52 Kg day The altitude of 4349 maslhas a pressure of 331 75 mm Hg and has a high presence of pollutant s emissions of CO NOX y COV due tothe incomplete combustion of the vehicles that mostly use 90 octane gasoline In case of human beings mainly vulnerable people can have affected their respiratory system in a dramatic way due to the greater effort that human beings make for the respiration process causing the consumption of pollutant agents in their organism As altitude increases the oxygen pressure decreases Keywords volatile organic compounds smog criteria pollutants primary pollutants secondary pollutants emission s inventory Escuela de Agronom a Sede Yanahuanca Facultad de Ciencias Agropecuarias UNDAC E mail nildish8 hotmail com Profesor Principal de la Escuela de Ingenier a Metal rgica UNMSM E mail dloveradunmsm edu pe REV DEL INSTITUTO DE INVESTIGACI N RIIGEO FGMMG UNMSM I INTRODUCCI N En el mundo la preocupaci n de todos es la conta minaci n ambiental y el calentamiento global de
12. ipal lo constituyen los veh culos Station Wagon que emiten 18 649 52 Kg d a A la altura de 4349 msnm se tiene una presi n de 331 75 mm Hg y con la presencia elevada de emisiones contaminantes de CO NO y COV debido a la combusti n incompleta en los veh culos que en su mayor a utilizan gasolina de 90 octanos el ser humano principalmente la poblaci n vulnerable puede verse afectada sus v as respiratorias en forma dram tica debido a mayor esfuerzo que realizan en el proceso de respiraci n propiciando el ingreso de agentes contaminantes a su organismo A medida que aumenta la altitud disminuye la presi n de ox geno Palabras clave compuestos org nicos vol tiles smog contaminantes criterio contaminantes primarios contaminantes secundarios inventarios de emisiones ABSTRACT The current study shows the emission sestimations that come from mobile sources in the districts of Chaupimarca Yanacancha andSim n Bol var in the Province and Department of Pasco The methodology is based on the IVE International Model that estimates atmospheric pollutants as a function of three components 1 Emission factors 2 Mobile activity and 3 Distribution of vehicle fleet lt was necessary the collection of data from the automobiles parking in the mentioned area in order to quantify the components to obtain an emission s inventory The results of the pollutant s emissions are as follows COis 24 047 31 Kg day NO is 2 309 49 Kg day COV is 1 602 19 K
13. la tierra Las diversas actividades del hombre vienen agudizando este problema El art culo 2 inciso 22 de la Constituci n Pol tica del Per establece que es deber primordial del Estado garantizar el derecho de toda persona a gozar de un ambiente equilibrado y adecuado para el desarrollo de su vida As mismo el Art culo 67 se ala que el Estado determina la pol tica nacional del ambiente y promueve el uso sostenible de los recursos naturales Protocolo de monitoreo de la calidad del aire DIGESA 2005 Siendo pol ticas de Estado el a o 2001 2002 se ins talan las GESTAS Zonales del Aire y del a o 2002 al 2004 se realizan el diagnostico de l nea de base en trece ciudades Piura Chiclayo Trujillo Chimbote Lima Pisco Arequipa Iquitos Cerro de Pasco La Oroya Cusco e Ilo seg n D S N 074 2001 PCM producto de estas investigaciones se declara en estado de alerta 5 ciudades Arequipa Lima La Oroya Ilo y Chimbote para contaminantes cr ticos CGTA U AGRARIA 2010 En la ciudad de Cerro de Pasco las estaciones de monitoreo no est n en funcionamiento presentan limitaciones por las condiciones ambientales con secuentemente no se realizan mediciones de gases contaminantes limit ndose a metales y material part culado La relaci n que existe entre la salud el medio ambiente y el desarrollo es evidente siendo el mayor reto hacer frente a la contaminaci n ambiental y atmosf
14. medio de 45 g Km recorrido La principal fuente de contaminaci n la constituye los Station Wagon que emite 18 649 52 Kg d a Los NO es el segundo contaminante emitido con una tasa de emisi n diaria promedio de 4 38 g Km recorrido Los COV se ubican en el tercer orden de cantidad de emisiones con una tasa de emisi n diaria promedio de 2 93 g Km recorrido Los COV ip presenta una tasa de emisi n diaria promedio de 0 1 g Km recorrido El SO presenta una tasa de emisi n diaria promedio de 0 23 g Km recorrido y el PM presenta una tasa de emisi n diaria total promedio de 0 062 g Km recorrido A una altura de 4349 msnm se tiene una presi n de 331 75 mm Hg y las mayores emisiones con taminantes de CO NO y COV se deben a la combusti n incompleta de los combustibles la mayor poblaci n vehicular utiliza de combustible la gasolina de 90 octanos A medida que aumenta la altitud disminuye la presi n de ox geno el ser humano principalmente la poblaci n vulnerable puede ver afecta sus v as respiratoria en forma dram tica debido a que realizan mayor esfuerzo en el proceso de la respiraci n propiciando el mayor ingreso de agentes contaminantes El 70 de flota de veh culos Station Wagon son mayores a 9 a os de antig edad de la misma manera en el caso de los autom viles el 80 tiene una antig edad mayor a 9 a os son veh culos que emiten mayores cantidades de contaminantes al aire debido a que su sistema de aliment
15. otos Automovil Figura N 4 Porcentaje de emisiones totales por categor as vehiculares 20 00 60 00 50 00 F 30 00 30 00 20 00 g 10 00 3 l 0 00 L s lt OMPARACI N DE EMISIONES CONTAMINANTES VEHICULARES E Station wagon A Camioneta Pick up Omnibus a Cami n s Camioneta Rural j Wotos g Automovil Figura N 5 Contribuci n de emisiones contaminantes en el aire de cada categor a de veh culos NILDA HILARIO ROM N Y DANIEL LOVERA D VILA REV DEL INSTITUTO DE INVESTIGACI N RIIGEO FGMMG UNMSM IV DISCUSI N El Modelo IVE mejora la precisi n de los resul tados del inventario de las emisiones al aire toda vez que calcula factores de emisi n compatibles con los h bitos locales de conducci n inspecci n y mantenimiento tipos de ruta condiciones cli m ticas predominaste entre otros Mientras que la Metodolog a de Evaluaci n r pida de la OMS Evaluaci n de fuentes de contaminantes del aire Economopoulos 1993 emplea factores de emisi n adecuados de cargas de residuos que reflejen la experiencia de la me 1800000 0 1600000 0 1400000 0 1200000 0 1000000 0 800000 0 600000 0 400000 0 200000 0 H 10257 0 0 dici n de fuentes similares generalmente estos factores fueron obtenidos en los pa ses indus trializados La metodolog a de la OMS utiliz fac
16. tores de la Comisi n de las Comunidades Europeas CCE por ser m s representativa para la mayor a de los pa ses La Figura N 6 muestra la contribuci n de las emisiones contaminantes al aire de diferentes ciudades Se puede apreciar que la ciudad de Lima es la que emite en mayor cantidad esto se debe a su mayor poblaci n ve hicular se debe indicar los estudios realizados en la ciudades indicadas fueron en diferentes a os CEPIS 2004 1535555 0 Oroya OMS Huancayo OMS C de Pasco OMS C de Pasco IVE Lima IVE Figura N 6 Emisiones contaminantes del parque automotor de ciudades Fuente GESTA AIRE Huancayo 2005 GESTA AIRE C de Pasco 2002 C rdenas Landeo Oroya 2006 Lima Vehicle Activity Study 2004 Figura N 7 Vista panor mica de la ciudad de Pasco ESTIMACI N DE EMISIONES CONTAMINANTES DE LAS FUENTES M VILES REV DEL INSTITUTO DE INVESTIGACI N RIIGEO FIGMMG UNMSM V CONCLUSIONES de 300 mil a 400 mil km excediendo su vida til consecuentemente estos veh culos producen 1 La poblaci n vehicular en la ciudad de Cerro de Pasco es aproximadamente 4500 unidades la conducci n total diaria es 527 362 kil metros Las fuentes m viles emiten 28 00 TM d a de contaminantes atmosf ricos de los cuales es el CO el que se emite en mayor cantidad con 24 05 TM d a El CO es el contaminante que se emite en mayor cantidad con una tasa de emisi n diaria pro
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