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Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
Inventario de fuentes móviles para
Santiago
¿Cómo se hace?
Sergio Ibarra Espinosa
Encargado de Fuentes Móviles
Unidad de Modelación y Gestión de la Calidad del Aire
Centro Nacional del Medio Ambiente
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
Categorías del Inventario
Fuente: CENMA. Año 1997
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
Puntuales Areales
Estacionarias
En Ruta Fuera de Ruta
Móviles
Tipos de Fuentes
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
Metodologías de Estimación de Emisiones
Emisión = Concentración * Caudal * Tiempo de Funcionamiento
Emisión = Factor de Emisión * Nivel de Actividad
Emisión = Balance de Masa
1. Monitoreo Directo en Chimenea (Discreto o Continuo)
2. Factores de Emisión
3. Balances de Masa
4. Ecuaciones y Modelos de Emisión
Emisión = F(x1,x2,…,xn) (Ej: Tanks, MODEM, GloBEIS, etc)
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
Factores de Emisión
Factor de Emisión = Emisión
Nivel de actividad
Ejemplo: Factor de Materia Particulado (MP) de Caldera quemando
Petróleo Diesel.
FE MP : 0.0002 __ Ton de MP____
Ton de combustible
Literatura internacional (AP-42)
Estudios nacionales (Estudio Proceff de vidrio y cemento)
Ejemplo: Factor de Óxido nitroso de Vehículo Livianos a Diesel
FE N2O : 0.027 g N2O
km
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
Evaporativas
•Carga de combustible
Emisiones Vehiculares
Material Particulado
•Desgaste de Frenos
•Desgaste de Neumáticos
•Polvo Resuspendido
Tubo de Escape
Emisiones en Caliente
Partidas en Frío
•Hidrocarburos
•Monóxido de Carbono
•Oxido de Nitrógeno
•Material Particulado
•Otros
Corrección emisiones
•Nuevos combustibles
•Deterioro vehicular
•Pendiente del camino
•Carga del vehículo
ET = EEN CALIENTE + EPARTIDAS EN FRÍO + EEVAPORATIVAS + EDESGASTE + EPOLVO
Evaporativas
•Durante el recorrido
•Detención en caliente
•Diurnas
Centro Nacional del Medio Ambiente
CO desde gasolineros
• Cuántos gasolineros hay?
1,105,276 en RM al 2009 según Datos de Permisos de
Circulación, INE
• Cómo se produce CO?
• Como se miden las emisiones de CO?
• Cómo se genera el factor de emisión?
• Diferentes aproximaciones?
– IVE
– MODEM
Universidad de Chile
Centro Nacional del Medio Ambiente
Como se produce CO
en vehículos gasolineros• Ciclo de Otto
1-Primer tiempo o admisión: el descenso del pistón aspira
la mezcla aire combustible en los motores de encendido
provocado
2-Segundo tiempo o compresión: al llegar al final de
carrera inferior, la válvula de admisión se cierra,
comprimiéndose el gas contenido en la cámara por el
ascenso del pistón.
3-Tercer tiempo o explosión/expansión: al llegar al final de
la carrera superior el gas ha alcanzado la presión máxima.
Salta la chispa en la bujía, provocando la inflamación de la
mezcla. La combustión progresa rápidamente incrementando
la temperatura y la presión en el interior del cilindro y
expandiendo los gases que empujan el pistón.
4 -Cuarto tiempo o escape: El pistón empuja, en su
movimiento ascendente, los gases de la combustión que
salen a través de la válvula de escape.
Universidad de Chile
http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_cuatro_tiempos
Centro Nacional del Medio Ambiente
Medición de emisiones - Chassis dynamometer
• A chassis dynamometer
measures power delivered to
the surface of the "drive roller"
by the drive wheels. The
vehicle is often parked on the
roller or rollers, which the car
then turns and the output is
measured.
Universidad de Chile
• A chassis dynamometer is used to simulate driving on a road
inside a laboratory under controlled conditions. The vehicle
is driven on rolls, while a dynamometer simulates the inertia
of the vehicle as well as the drag and friction on the vehicle
(known as "road load").http://www.etclab.com/Chassis-Dynamometer-Testing.asp
Centro Nacional del Medio Ambiente
• Chassis dynamometer testing allows a better assessment of
the benefits of new fuels and vehicle technologies, and is
absolutely essential to assessing the performance of heavy
hybrid trucks and buses.
• Chassis (Emissions) Dynamometer: A special chassis
dynamometer used for emission testing. It is calibrated to
accommodate weights of various vehicles, referred to as
“inertia weight” categories. The dynamometer is also
calibrated for various road load horsepower (RLHP)
settings to simulate the amount of horsepower required to
move the vehicle over a level road surface at 50 miles per.
Universidad de Chile
Medición de emisiones - Chassis dynamometer
http://www.etclab.com/Chassis-Dynamometer-Testing.asp
Centro Nacional del Medio Ambiente
• The IM240 test is a chassis dynamometer schedule used
for emission testing of in-use light duty vehicles in
inspection & maintenance programs implemented in a
number of states.
• It is a short, 240 second test representing a 1.96 mile (3.1
km) route with an average speed of 29.4 mile/h (47.3
km/h) and a maximum speed of 56.7 mile/h (91.2 km/h).
Universidad de Chile
Medición de emisiones – Dinamómetro – IM240
http://www.dieselnet.com/standards/cycles/im240.php
Centro Nacional del Medio Ambiente
Medición de emisiones – Remote Sensing
FEAT: Fuel Efficiency Automobile Test
Universidad de Chile http://www.feat.biochem.du.edu
Centro Nacional del Medio Ambiente
Roadside Instrument Setup
Speed Bars
Light
Source
Calibration Cylinder
FEAT
Detector
Spectrometers
Centro Nacional del Medio Ambiente
• CO, HC, NO, NO2,SO2,NH3, smoke,
speed, acceleration
• About 5000 vehicles per day
• Fuel-based mass emissions in gm/kg of
fuel.
• Fuel-based emissions are very much
less dependent upon driving mode than
are emissions per km.Universidad de Chile
Medición de emisiones – Remote Sensing
FEAT: Fuel Efficiency Automobile Test
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
• RSD does not MEASURE anything.
• It is a comparator.
• It compares the pollutant ratios (CO/CO2, HC/CO2,
NO/CO2 etc.) in the vehicle exhaust to the pollutant
ratios in a certified cylinder.
• RATIOS are what it is measured; all other results
such as fuel specific emissions (grams/gallon or g/kg)
are derived from the measured ratios.
Medición de emisiones – Remote Sensing
FEAT: Fuel Efficiency Automobile Test
Centro Nacional del Medio Ambiente
Medición de emisiones – Remote Sensing
Universidad de Chile
RSD measures Ratios:
• Pollutant/CO2 from which can be
determined emissions in gm/kg or gm/L
of fuel
• 5000 tests per day is typical and this is
about 100 times more tests per day than
can be achieved by any other emission
testing capability
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
• Measure ratios
– CO/CO2,Q’ ;
– HC/CO2, Q”;
– NO/ CO2
– etc.
• Fuel specific emissions = pollutant/fuel
• CO/fuel = [CO/CO2]/[fuel/CO2]
• Fuel carbon = CO2 + CO + 6xHC
• Total fuel kg= fuel carbon*0.014
Medición de emisiones – Remote Sensing
Centro Nacional del Medio Ambiente
Some Uses of RSD
• Determine emission trends/fleet
characterization
• Determine fuel based fleet emissions
• Find high/low emitting/broken vehicles
• Identify use of illegal fuel (SO2)
• Identify unexpected emissions (NH3)
• Quantify expected emission trends (NO2)
• SMART SIGN driver information
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
International Vehicle Emission (IVE) Model
Centro Nacional del Medio Ambiente
• Estimates criteria, toxic and global warming gases
from on-road mobile sources
• Corrects for ambient and operating conditions
• Free downloadable from the website:
www.issrc.org/ive
• Input files also available for download:
– Vehicle Technology Distribution Files
– Driving Pattern and Local Parameter Files
– Local Emission Rate files (optional)
Universidad de Chile
International Vehicle Emission (IVE) Model
Centro Nacional del Medio Ambiente
• Classes:
– Passenger Vehicles, 2 wheelers, 3 wheelers, taxis, light
and heavy trucks, buses. Variety of age and
maintenance conditions
• Fuels:
– Gasoline, Diesel, Propane, Natural Gas, Ethanol (OEM
and retrofitted), Electric. Varying sulfur, lead and
oxygenate levels
• Technologies:
– 2 stroke, 4 stroke, air/fuel controls, exhaust controls,
etc.
Universidad de Chile
International Vehicle Emission (IVE) Model
Centro Nacional del Medio Ambiente
• Data Collection in Two areas:
1. Vehicle Activity (VA):
• Measure real world fleet fraction– The IVE study is carried out over a single 2-week study period.
– To collect representative data that can be extrapolated to the full urban
area.
– Three representative sections of the city are normally selected for the
IVE study
– Select representative streets.
2. Vehicle Emissions (VE)
• Basic Emissions Inventory created for all pollutants
at the end of the studies
Universidad de Chile
International Vehicle Emission (IVE) Model
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
International Vehicle Emission (IVE) Model
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
7:00 7:03 7:06 7:09 7:12 7:14 7:17 7:20
Time [hr:min]
Velo
cit
y [
km
/hr]
Highway Arterial Residential
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
0
2
4
6
8
10
12
14
CO/10 VOC NOx PM*10 CO2/40
Em
issio
n R
ate
(g/k
m)
Los Angeles Nairobi Santiago Pune Mexico Sao Paulo Lima
Fleet Emission Factors using IVE Model
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
Modelo de Emisiones Vehiculares MODEM
Centro Nacional del Medio Ambiente
• Categorías vehiculares:
– Vehículos particulares,
– Vehículos de alquiler
– Taxis colectivos
– Vehículos comerciales,
– Motocicletas,
– Camiones livianos,
– Camiones medianos,
– Camiones pesados,
– Buses interurbanos,
– Buses rurales
– Buses particulares e institucionales
– Buses licitados urbanos.
• Categorías tecnológicas:
– Los combustibles son
gasolina, diesel y gas natural.
– Normas de emisión europeas
Euro, que en Modem van
desde Pre-Euro a Euro 5,
incluyendo el uso de filtros
de partículas.
– También se contempla la
tecnología para vehículos
híbridos.
Universidad de Chile
Modelo de Emisiones Vehiculares MODEM
Centro Nacional del Medio Ambiente
• Partículas Totales
Suspendidas (PTS),
• Material Particulado
Respirable (MP10)
• Material Particulado
Respirable Fino (MP2.5)
• Monóxido de Carbono (CO)
• Hidrocarburos Totales
(HC),
• Óxidos de Nitrógeno
(NOX),
• Óxidos de Azufre (SO2),
• Dióxido de Carbono
(CO2),
• Metano (CH4),
• Óxido Nitroso (N2O)
• Amoniaco (NH3)
• Consumo de Combustible
(CC).
Universidad de Chile
Modelo de Emisiones Vehiculares MODEM
Centro Nacional del Medio Ambiente
• Eijl : Emisiones (g/h)
• FVjk : Flujo vehicular (veh/h) en el
arco j a la hora modelada.
• CVjk: Composición Vehicular en %
• CTjl : Composición Tecnológica en
%
• PFjk : Perfil de flujo o fracción del
flujo total (Flujo jk)
• FE(V)il: Factor de emisión en
función de la velocidad (g/km)
• FCCl : Factor de corrección por
mejora de combustible
• FCDl: Factor de corrección por
deterioro vehicular.
• i: contaminante.
• j: arco (km).
• k: categoría vehicular.
• l: categoría tecnológica.
Universidad de Chile
Modelo de Emisiones Vehiculares MODEM
* * * * ( ) * *ijl jk jk jk jl il l lE FV CV CT PF FE v FCC FCD
FE(v) se basan en Copert http://www.emisia.com/copert/, DIMEC-UCHILE
http://www.dimec.uchile.cl/ y CENMA http://www.cenma.cl
Centro Nacional del Medio AmbienteUniversidad de Chile
MODEM
EMISIONES Ton/año
SECTRA - ESTRAUS
COPERT+
Experimental
Conteo en Terreno +
Análisis Base de Datos
• Flujos Vehiculares
• Velocidades Vehiculares
• Topología de la red vial
• Composición de
Flujo
• Perfil de Flujo
• Factores de
Emisión