UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA                 MODELOS DE             DISPERSIÓN PARA             FUENTES LINEALES      ...
Contenido1. Introducción ....................................................................................................
1. Introducción        La Plata se jacta de haber sido planificada previa a su construcción. Dardo Rocha, allápor el año 1...
1. Objetivos2.a - Objetivo General       Aplicar el modelo gaussiano para determinar la dispersión de monóxido de carbonop...
2. Marco Teórico3.a - Contaminación atmosférica        El proceso comienza con la emisión de contaminantes a la atmósfera....
Fuentes de combustión móviles           Las fuentes de contaminación se pueden clasificar en puntuales o difusas, estática...
Cuando cesa la exposición, el CO que se combinó con la hemoglobina es liberadoespontáneamente, y la sangre queda libre de ...
El modelo de Gauss         El planteamiento de Gauss para describir los procesos atmosféricos se basa en lasimplificación ...
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Modelos Europeos o Americanos        Los modelos creados para las condiciones de Europa o América tienen consecuencias,esp...
3. Descripción ambiental4.a - Generalidades de La Plata         La Plata es el principal centro político, administrativo y...
Crecimiento poblacional (1960-2001)                     600000        Habitantes                     400000               ...
Calidad de Aire        El Decreto provincial 3395/96 define como “Nivel guía de calidad de aire ambiente” aaquellas concen...
4. Metodología5.a – Modelo para factores de emisiónEmfac2007        Este modelo almacena información respecto del estado d...
% de ContaminanteFuente                                              CO          HC       NOx          PartículasEscape   ...
Como se observa en la imagen, el Emfac mode permite introducir la temperatura,humedad relativa y velocidad promedio para a...
Por último, se puede modificar la distribución de velocidad asignada para cada clasede vehículo con respeto a las horas de...
CL4        CL4 es una interfaz gráfica basada en Windows diseñada para facilitar la entrada dedatos brindada por Caltrans....
-   Puente: CALINE4 brinda una modelización cuando el aire pasa por encima y debajo del        enlace.    -   Estacionamie...
5. Resultados       El modelo Emfac2007 para los datos    Sesión: Annual -- Area: Fresno    Temperatura: 61F -- Humedad re...
6.a - Discusión       Debido a la falta de información pública sobre la flota de vehículos se supuso unacomposición simila...
comunidad las herramientas para facilitar los controles, siendo este el principal paso parademocratizar estos organismos.6...
6. BibliografíaAgency, U. S. (s.f.). Environmental Protection Agency. Recuperado el 2011, de www.epa.govAir Resources Boar...
Tomasetti, Z. Impacto Ambiental del transporte urbano en el gran Mendoza. Universidad Nacionalde Cuyo, Mendoza.U.S. Depart...
7. Anexos7.a - Rectificación de la zona                      puntos      x                y                      a        ...
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7.c - Decreto N° 3395/96Artículo 1° : Todo generador de emisiones gaseosas que vierta las mismas a la atmósfera, y seencue...
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  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA MODELOS DE DISPERSIÓN PARA FUENTES LINEALES Estudio de un caso Sol Represa 2011
  2. 2. Contenido1. Introducción ......................................................................................................................................................... 31. Objetivos ............................................................................................................................................................. 4 2.a - Objetivo General .................................................................................................................................... 4 2.b - Objetivo Específico ................................................................................................................................. 42. Marco Teórico .................................................................................................................................................... 5 3.a - Contaminación atmosférica ................................................................................................................... 5 Capa límite atmosférica.................................................................................................................... 5 Fuentes de combustión móviles ........................................................................................................ 6 El monóxido de carbono ................................................................................................................... 6 3.b - Modelos de dispersión ........................................................................................................................... 7 El modelo de Gauss ........................................................................................................................... 8 Historia de los modelos de dispersión ........................................................................................... 8 Modelos de dispersión para fuente lineal .................................................................................... 8 Modelos Europeos o Americanos................................................................................................... 103. Descripción ambiental .................................................................................................................................... 11 4.a - Generalidades de La Plata ................................................................................................................ 11 Meteorología..................................................................................................................................... 12 Calidad de Aire................................................................................................................................ 134. Metodología..................................................................................................................................................... 14 5.a – Modelo para factores de emisión .................................................................................................... 14 Emfac2007 ........................................................................................................................................ 14 5.c – Modelo de dispersión de contaminantes .......................................................................................... 17 CL4 ...................................................................................................................................................... 185. Resultados ......................................................................................................................................................... 20 6.a - Discusión .................................................................................................................................................. 21 6.b - Limitaciones............................................................................................................................................. 21 6.c - Conclusiones ............................................................................................................................................ 226. Bibliografía ...................................................................................................................................................... 237. Anexos ............................................................................................................................................................... 25 7.a - Rectificación de la zona....................................................................................................................... 25 7.b - Modelización de las calles .................................................................................................................. 25 7.c - Decreto N° 3395/96 ............................................................................................................................ 27 2
  3. 3. 1. Introducción La Plata se jacta de haber sido planificada previa a su construcción. Dardo Rocha, allápor el año 1882 fundaría la única ciudad del país diseñada con una plaza cada 6 cuadras,especies de árboles autóctonos para cada calle, con ramblas centrales para las avenidas yrespetando una gran zona verde en la circunvalación. El desarrollo urbano no se dio con la misma previsión. Como ciudad capital de laProvincia, alberga una gran parte de los edificios públicos; además, cuenta con una UniversidadNacional que concentra casi 100.000 estudiantes1. Las vías de transporte público se vensaturadas, sufriendo modificaciones que no han llegado a satisfacer las demandas sociales.Desde hace años se evalúa la construcción de un subte, pero es un proyecto que aun está enpañales; limitando como principal medio de transporte público, el micro. La reactivación del Puerto de La Plata con la Zona Franca después de la devaluacióndel 2001, la constante ampliación de la Petroquímica Repsol-YPF (posicionándose como elsegundo polo petroquímico del país) y la próxima construcción de la central Hidroeléctrica en elpartido vecino provocó en los últimos años una mayor circulación de transporte, particularmentede vehículos pesados. Debiéndose adecuar las rutas de entrada y extendiéndose la AutopistaLa Plata-Buenos Aires unos 22,800 Km. Sin embargo, la ciudad no cuenta con un plan efectivo de distribución por zonas,quedando muchas viviendas familiares expuestas a la contaminación ambiental que el desarrollodesmedido trae aparejado. Es preciso un cambio de paradigma, en donde se beneficien las personas por sobre laeconomía; para poder construir entre todos y todas una sociedad más justa, en dónde nos sevean algunos beneficiados a costas del malestar común Este trabajo pretende ser un pequeño granito de arena para la evaluación del impactoambiental que el proceso trae aparejado.1Noticias.universia.com.ar/vida-universitaria/noticia/2010/08/30/531587/unlp-ya-tiene-casi-100-mil-alumnos.html 3
  4. 4. 1. Objetivos2.a - Objetivo General Aplicar el modelo gaussiano para determinar la dispersión de monóxido de carbonoproducido por fuentes móviles.2.b - Objetivo Específico Efectuar un análisis del potencial contaminante del tráfico vehicular en las inmediacionesde una vivienda de la ciudad de La Plata. Elaborar un diagnóstico acorde a las normativasambientales vigentes. 4
  5. 5. 2. Marco Teórico3.a - Contaminación atmosférica El proceso comienza con la emisión de contaminantes a la atmósfera. Por emisión seentiende la totalidad de sustancias que pasan a la atmósfera después de dejar las fuentes delas que proceden. Los compuestos se distribuirán por la atmósfera según un proceso dedispersión que depende principalmente de: - Factores específicos del contaminante: velocidad de salida, temperatura, tamaño, etc. - Factores Meteorológicos: velocidad del viento, gradiente de temperatura del aire, turbulencia atmosférica, etc. (Alemany & López Jiménez, 2004) La transmisión por su lado incluye el transporte, la transformación y la deposición delcontaminante atmosférico. La inmisión finalmente es la concentración o cantidad de un contaminante que recibe unreceptor. (Varios, 2000) Expresa la concentración de los contaminantes en el ambiente gaseoso,en puntos suficientemente alejados de la fuente como para no poder discernir cuál de ellas es lacausante de los niveles de contaminación alcanzados. Los niveles de inmisión y emisión se encuentran regulados en la mayoría de los paísesmediante la especificación de límites máximos. (ver en 4.a “Calidad de Aire”)Capa límite atmosférica Nos interesa estudiar el movimiento del aire en las capas bajas de la atmósfera, parapoder predecir la velocidad de dispersión de los contaminantes una vez que éstos han sidoemitidos. La capa de aire en contacto directo con la superficie, cuya altura oscila alrededor delos 50m sobre el suelo, recibe el nombre de capa límite superficial. El movimiento de aire en elinterior de la capa límite se desarrolla prácticamente siempre en régimen turbulento. Se hace una diferencia entre la turbulencia mecánica (frotamiento del viento con latopografía de la tierra) y la turbulencia térmica, la cual resulta del enfriamiento y calentamientode la superficie de la tierra y depende de la radiación solar. (Varios, 2000) Se realiza lasuposición que los flujos turbulentos verticales de cantidad de movimiento y de calor sonconstantes con respecto a la altura. La rugosidad del terreno, o tamaño típico de los obstáculos uniformemente distribuidosque pueden existir sobre el mismo, condicionan en gran medida la pendiente que presenta elperfil de velocidad. 5
  6. 6. Fuentes de combustión móviles Las fuentes de contaminación se pueden clasificar en puntuales o difusas, estáticas omóviles. Las fuentes de combustión móviles corresponden a vehículos terrestres, aunque enalgunos casos se puede incluir el transporte fluvial, marino y aéreo. Las emisiones se determinana partir del consumo de combustible (nafta, gasoil). Este se puede obtener a partir de los datosde tránsito y los porcentajes de vehículos ligeros y pesados que funcionan con cada uno de lostipos de combustible. Para poder determinar el ritmo de emisión en función del tiempo es convenientedisponer de datos sobre la variación del tráfico con respecto al valor medio anual, que se da endiferentes meses del año, e incluso de ser posible en diferentes días de la semana. (Alemany &López Jiménez, 2004)El monóxido de carbono El monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro. El mismo se produce en todas lascombustiones incompletas; siendo muy estable en la atmósfera, con una vida media de 2 a 4meses. Existen muchos estudios que demuestran que las altas concentraciones de monóxido decarbono pueden causar cambios fisiológicos y patológicos y –finalmente- la muerte. Sus efectos asfícticos e interés biológico se deben a su afinidad por lahemoglobina. Una vez inhalado pasa a la sangre y se une fuertemente a la hemoglobinaformando carboxihemoglobina, COHb. La hemoglobina tiene una afinidad por el CO que esaproximadamente 210 veces superior a su afinidad por el oxígeno, por lo que unaconcentración del 50% se puede alcanzar con niveles de CO inspirados del 0.08%. CO + 2HbO  HbCO + O2 Un agravante a tal afinidad es que la COHb también interfiere en el paso del O2desde la oxihemoglobina a los tejidos. Esta situación conlleva una disminución del transporte deoxígeno a los tejidos e hipoxia anémica. El monóxido de carbono también ejerce una toxicidad de efecto directo. La unión delCO a la citocromo-c-oxidasa impide la respiración celular y la síntesis de ATP favoreciendo elmetabolismo anaerobio, la acidosis láctica y la muerte celular. Además, la exposición al COcausa la degradación de ácidos grasos insaturados debido al stress lipídico. La formación de oxihemoglobina como de carboxihemoglobina son reaccionesreversibles y dependen principalmente de la presión parcial de los gases y del pH sanguíneo,aunque otros factores como la temperatura y la concentración iónica tienen también incidencia. 6
  7. 7. Cuando cesa la exposición, el CO que se combinó con la hemoglobina es liberadoespontáneamente, y la sangre queda libre de la mitad de su monóxido de carbono, enpacientes saludables en un período de 3 a 4hs. (Wark & Warner, 1998)3.b - Modelos de dispersión Los modelos de dispersión calculan las inmisiones en cualquier punto dentro de un áreadeterminada, por lo cual extrapolan de unos puntos a miles de lugares. Además de reproducirel estado actual de las inmisiones, dichos modelos pueden hacer pronósticos sobre la futurasituación de la concentración de los contaminantes atmosféricos. Los modelos de dispersión necesitan datos (input) especialmente sobre las emisiones, yunos modelos trabajan adicionalmente con datos meteorológicos. En general, el input másimportante para todos los modelos de dispersión son los datos sobre las fuentes emisoras. Eloutput de los modelos son las inmisiones. El modelo es entonces el eslabón entre el inicio (emisión)y el final calculado (inmisión) del contaminante. (Blasser, 2000) En casos donde los resultados deben ser arbitrados (por ejemplo casos legales), sepuede necesitar la validación del modelo. Los mejores modelos se han validado extensivamentesobre una amplia gama de variables de datos de entrada. (Ministerio de Ciencia e innovación) Existen distintos grupos de modelos, de acuerdo a diferentes condiciones marcos. Unaposibilidad de dividirlos es según la manera como resuelven las ecuaciones del movimiento, lascuales describen matemáticamente los procesos en la atmósfera. Hay entonces tres tipos demodelos: - Modelo dinámico. Resuelven las ecuaciones del movimiento de manera exacta. Para obtener un resultado para las ecuaciones de manera numérica, calculan de manera iterativa, por lo cual necesitan muchos recursos de computación. - Modelos empíricos. Trabajan con métodos estadísticos. - Modelos estacionarios. Tratan las ecuaciones del movimiento con condiciones restrictivas y simplificaciones, dándoles una resolución analítica a las ecuaciones. Entre los modelos estacionarios más conocidos está la familia de los “modelos de Gauss”. (Varios, 2000) 7
  8. 8. El modelo de Gauss El planteamiento de Gauss para describir los procesos atmosféricos se basa en lasimplificación de que la difusión térmica de los gases en la atmósfera se comporta de manerasimilar a la difusión molecular, tal como está descrita en las leyes de Fick. De este modo, ladispersión de un contaminante en la atmósfera será función de su gradiente de concentración. Los modelos de gaussianos tienen como ventajas: - Toman en cuenta la meteorología - Calculan la concentración de un contaminante en un receptor puntual definido. Eso significa que se pueden hacer comparaciones con mediciones puntuales. - Pueden estar adaptados a una familia entera de contaminantes inertes. - Los resultados están disponibles de forma rápida. - Una PC hogareño tiene suficientes recursos para los cálculos. - Proporcionan resultados relativamente buenos en forma de promedios. (Varios, 2000)Historia de los modelos de dispersión La construcción lógica de esta teoría parte de la ecuación de dispersión gaussiana decontaminantes atmosférico para fuentes puntuales. Las primeras ecuaciones de dispersión lasobtuvieron Bosanquet y Pearson en 1936, pero no incluían el efecto de la reflexión de la plumacontaminante en el suelo. En 1947, Sir Graham Sutton resolvió una ecuación de dispersión parafuentes puntuales con distribución de Gauss en sentido vertical y considerando la dispersión dela pluma por el viento lateral y el efecto de la reflexión en el suelo. Otros avances fueronrealizados por G.A. Briggs en el refinamiento y validación de modelos; y por DB Turner quecondensó en un libro todos los cálculos anteriores. Al ver la necesidad de desarrollar un modelo que pueda abordar el estudio de lacontaminación del aire por una ruta, Michael Hogan y Venti Richard, integrado la ecuación dedistribución en una solución de forma cerrada. El modelo matemático ESL quedó completo en 1970,cuando se emuló la extensión horizontal de la superficie de la calzada como fuente en forma decinta. Leda Patmore contribuyó con la elaboración de un modelo computacional, que pudieraadicionar parámetros atmosféricos y cálculos de trayectoria por satélite. El mismo se calibró conlas mediciones de monóxido de carbono para el tráfico en la ruta 101 de EE.UU. en Sunnyvale,California . Después de una validación exitosa, el modelo recibió el respaldo de la. Agencia deProtección Ambiental (EPA) de Ee. Uu. el cual fue puesto pronto en uso en una variedad deescenarios para predecir los niveles de contaminación del aire en las proximidades de las rutas.Modelos de dispersión para fuente lineal El tratamiento que se da de las fuentes móviles en los modelos de dispersión esconsiderarlas como fuentes lineales que siguen el trazado de las carreteras, con tasas de emisiónuniforme por unidad de longitud. (Alemany & López Jiménez, 2004) El modelo consideracaracterísticas de la fuente como han de ser el volumen del tráfico, velocidades de los 8
  9. 9. vehículos, emisión de flota. Además, se tratan la geometría del camino, las condiciones delterreno circundante y la meteorología local. La solución para una fuente lineal infinita es:donde: x es la distancia entre el observador y la carretera y es la altura del observador u es la velocidad media del viento α es el ángulo de inclinación de la línea de origen en relación con el marco dereferencia c y d son la desviación estándar de la dirección del viento horizontal y vertical (medidoen radianes), respectivamente. Esta ecuación se ha integrado en una solución de forma cerrada utilizando la función deerror (erf). Se pueden realizar variaciones en la geometría para incluir a toda una línea infinita,segmentos de línea, líneas elevadas o un arco hecho de segmentos. En cualquier caso, se puedencalcular concentraciones del contaminante como curvas tridimensionales. El modelo CALINE es un modelo gaussiano de estado estacionario diseñado paradeterminar concentraciones de contaminantes atmosféricos en un receptor situado viento abajode una ruta en un terreno relativamente sencillo. CAL3QHC y CAL3QHCR se basa en la matrizde CALINE3 pero incluyen un modelo de tráfico que contempla zonas de atasco y puntoscalientes -como semáforos o cruces. Actualmente, se encuentra disponible únicamente enlenguaje FORTRAN (lenguaje de programación) y se limita a monóxido de carbono. El modeloCALINE3 se suele utilizar para autopistas y el modelo CAL3QHC para las interseccionessemaforizadas. Se han desarrollado varios modelos más recientes que emplean algoritmos lagrangianospara situaciones de estado no estacionario. HYROAD (HYbrid ROADway Model) incorporamódulos históricos que simulan los efectos del tráfico en forma de vehículos individuales. Estemodelo utiliza datos de viento y estabilidad deducidos de las salidas del modelo tráfico. Puedeproporcionar concentraciones horarias de CO y otros contaminantes gaseosos, partículas ycompuestos tóxicos. El modelo TRAQSIM incorpora un algoritmo gaussiano para estado no estacionario. Esdecir, combina la simulación del tráfico y la dispersión gaussiana en un sistema completamenteintegrado (una simulación verdadera) transformando los vehículos individuales en fuentes móvilesdiscretas. TRAQSIM fue desarrollado para ser el sucesor a los modelos de la familia de CALINEy de CAL3QHC y está actualmente bajo cuidado de Laboratorios Wyle. El siguiente paso en eldesarrollo de TRAQSIM será incorporar métodos para modelar la dispersión del materialparticulado (PM) e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs). (Ministerio de Ciencia einnovación) 9
  10. 10. Modelos Europeos o Americanos Los modelos creados para las condiciones de Europa o América tienen consecuencias,especialmente en el aspecto de la meteorología. En general, no existen muchas experiencias conlas condiciones tropicales. Las condiciones climáticas en la región tropical son diferentes deEuropa, especialmente en dos aspectos, que son la posición geográfica y las estaciones en elaspecto de lluvia. Muchos de los programas no consideran la lluvia como factor que afecta la inmisión,porque en Europa, el año no se divide en estación seca y lluviosa, sino que existe unadistribución uniforme de las precipitaciones durante el año. Para la estación seca, se puedeesperar una contaminación más alta que la calculada, para los meses de la estación lluviosa unacontaminación más baja. Sin embargo, el promedio anual debería ser correcto. (Varios, 2000) 10
  11. 11. 3. Descripción ambiental4.a - Generalidades de La Plata La Plata es el principal centro político, administrativo y educativo de la provincia. Fuefundada oficialmente por el gobernador Dardo Rocha el 19 de noviembre de 1882.Esta ciudad es reconocida por su trazado, un cuadrado perfecto con diagonales que la cruzanformando rombos dentro de su contorno, bosques y plazas colocadas con exactitud cada seiscuadras. Por esto la ciudad fue premiada en la Exposición Universal de París en 1889, con dosmedallas doradas en las categorías “Ciudad del Futuro” y “Mejor realización construida”. Con una población estimada por el último Censo Nacional (2001) en 599.000habitantes, y una superficie territorial de 940,38 kilómetros cuadrados, la densidadhabitacional refleja 585,2 habitantes por kilómetro cuadrado, convirtiéndola en la máspopulosa de la Provincia. También, es la más desarrollada y asiento natural de las autoridades bonaerenses.(Municipalidad de La Plata) La Encuesta Permanente de Hogares (EPH) del INDEC, de la segunda mitad 2010,reveló que La Plata es la ciudad con la mayor proporción de indigentes del país, con un 5,8%del total de sus habitantes en esta situación. La ciudad cuenta con un tránsito medio anual de 44680, y se registra para la zona deestudio un máximo de 7596 vehículos (sin discriminar) por hora2. El principal transporte públicoes el colectivo. En el interior del casco urbano corren 16 líneas de colectivos, 3 municipalessemirápidos, 7 provinciales de recorrido urbano y 2 nacionales, las cuales comunican con laslocalidades colindantes a la ciudad.2 Datos brindados por el Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp) 11
  12. 12. Crecimiento poblacional (1960-2001) 600000 Habitantes 400000 200000 0 1960 1970 1980 1991 2001 * habitantes 337060 391247 459054 521936 563943 (*) Nótese como en 1991 a 2001 desaceleró su crecimiento, como le sucedió a muchas ciudades argentinas; sinembargo, mantiene aún un incesante crecimiento.Meteorología El clima es templado, la temperatura media anual ronda los 16,3 °C y lasprecipitaciones medias anuales están calculadas en 1023 mm. Por su cercanía al Río de laPlata la humedad tiende a ser abundante, siendo la humedad media anual de 77,6%. En cuantoal viento, su intensidad media anual llega a 12 km/h, siendo predominantes los vientosprovenientes del Este, Noroeste y Sudeste. Su temperatura más alta fue de 39 °C en verano y su mínima de -5,7 °C en invierno,según los datos estadísticos registrados para el período 1981-1990. (Servicio meteorológiconacional)Me Temperatura (°C) Humeda Viento Número de días con Precipitaciós Máxim Medi Mínim d medio Ciel Cielo Precipitació n a a a relativa (km/h o cubiert n mensual media media (%) ) clar o (mm) oEne 29.4 23.1 18.0 75 17 12 6 8 115.7Feb 27.8 22.0 17.3 79 16.9 12 6 7 107.9Mar 25.4 19.8 15.1 80 14 14 6 9 140.2Abr 21.8 16.3 11.8 82 12.3 12 6 7 70.1Ma 17.8 12.6 8.3 81 14.2 10 8 7 88.6yJun 14.4 9.7 5.6 84 13.3 9 10 6 37.5Jul 14.0 8.9 5.2 84 14.3 10 11 7 47.5Ago 16.1 10.7 6.4 81 16.6 11 9 7 61.4Sep 17.6 12.3 7.5 79 18.8 11 8 7 79.1Oct 21.1 15.6 10.7 79 17.8 10 8 9 126.6No 24.0 18.5 13.6 77 18.1 11 7 9 118.1vDic 27.3 21.0 15.9 74 17.6 11 6 9 99.9 12
  13. 13. Calidad de Aire El Decreto provincial 3395/96 define como “Nivel guía de calidad de aire ambiente” aaquellas concentración de contaminantes debajo de cuyos valores se estima, para el grado deconocimiento del que se dispone, que no existirán efectos adversos en los seres vivos. Este es deaplicación sobre generadores de emisiones gaseosas quedando excluidas las fuentes móviles. Enel mismo se establece como nivel guía de calidad de aire para el monóxido de carbono 10 ppmpara un período de exposición de 8 horas y de 40 ppm para períodos de 1 hora, sin podersesuperar este valor más de una vez al año. (Ver anexo 7.c.) Para este trabajo no se encontró información histórica de concentraciones de monóxidode carbono para la ciudad de La Plata. A partir de estudios en Rosario y Mendoza se supusouna concentración base de 3ppm para zonas suburbanas. 13
  14. 14. 4. Metodología5.a – Modelo para factores de emisiónEmfac2007 Este modelo almacena información respecto del estado de California, USA. A partir dela misma se puede calcular los factores de emisión para distintos escenarios (cuenca atmosférica,condado, ciudad) a partir de información básica como son la población vehicular y datosmeteorológicos. El EMFAC2007 define flota de vehículos al conjunto de vehículos de distintas clases. Elmodelo define 13 clases (ver tabla) y establece relaciones porcentuales entre ellas acorde a losdatos almacenados para cada sitio. Además, discrimina los distintos tipos de combustible queutiliza, los años de antigüedad que se encuentra en circulación para cada clase y los intervalos alos cuales se debe inspeccionar o realizarle mantenimiento al rodado. Este modelo considera dos tipos de fenómenos de emisión:Running exhaust: los contaminantes emitidos por el caño de escape cuando el auto está enmovimientoRunning losses: los gases que superan la capacidad del filtro de carbón y aquellos que puedanescaparse del sistema del combustible por evaporación Los primeros análisis de los automóviles sin control de emisión muestran que las fuentesde emisión son las siguientes: 14
  15. 15. % de ContaminanteFuente CO HC NOx PartículasEscape 100 62 100 90Emisión del cárter 20 10Evaporación del tanque de combustible 9Evaporación del Carburador 9(Wark & Warner, 1998)Esta herramienta calcula los factores de emisión para los siguientes contaminantes: - Hidrocarburos. Expresados en gases orgánicos totales (TOG), gases orgánicos reactivos (ROG), total hidrocarburos (THC) o Metano. Los TOG incluye todos los gases orgánicos emitidos a la atmósfera. La clase ROG es lo mismo que la EPA define como VOC (compuestos orgánicos volátiles). - Monóxido de carbono (CO). - Óxidos de nitrógeno (NOx). - Dióxido de carbono (CO2). - Material particulado. Estima el material particulado de 10 micrones o menos de diámetro (PM10) y partículas de 2,5 micrones o menos (PM2,5) - Óxidos de azufre (SOx). La emisión de azufre es función del contenido de sulfuro en el combustible. - Plomo. La emisión de plomo es función del contenido de plomo en el combustible. El modelo ofrece 3 modos de salida: Burden, Emfac y Calimfac modes. Cada modelocorresponde a una lista de opciones de información de salida. Burding mode: Este modo se utiliza para el cálculo en un área específica obteniéndose losinformes de las emisiones totales en ton/día para cada contaminante, clase de vehículo y parala flota total. El burding mode utiliza los factores de emisión corregidos por las condicionesambientales combinadas con la velocidad y la actividad del vehículo. Emfac mode: Este modo genera factores de emisión en gr de contaminante/ vehículo enactividad. Los factores de emisión dependerán de los datos básicos del escenario, y del año,mes o estación en estudio. En Emfac mode se calcula una matriz de factores de emisión dondecombina cada temperatura (entre -20F a 120F), humedad relativa (entre 0% y 100%), lavelocidad del vehículo (en espera y 1mph a 65mph) y clase de vehículo/tecnología. Es este elmodo que se utiliza como entrada para el CALINE. Calimfac mode: Se utiliza para calcular las tasas básicas de emisión (BER) para cada clasede vehículo y año del modelo. A medida que envejece, las emisiones de los vehículos aumentancon el kilometraje (tasa de deterioro). Los VER se basan en pruebas de conducciónestandarizadas. 15
  16. 16. Como se observa en la imagen, el Emfac mode permite introducir la temperatura,humedad relativa y velocidad promedio para ajustar el modelo a la realidad. Para acotar losresultados, introduciremos la temperatura y humedad relativa promedio anual. Y utilizaremostodo el rango de velocidades. Se puede ofrecen distintos tipos de ficheros de salida, de los cuales es preferibleseleccionar el RTL (Tarifa de impacto detallada) que por su extensión, es compatible concualquier programa de hoja de cálculo. Este archivo genera información detallada para cadaclase de vehículo combinando la tecnología. El programa permite corregir los datos sobre la fracción emitida por evaporación y porcaño de escape; poniendo a disposición que se modifiquen los períodos I/M (inspección –mantenimiento). En las ventanas siguientes se pueden agregar datos sobre población vehicular, lacomposición de la flota, la cantidad de vehículos que viajan por día y las millas totales viajadaspor vehículo (VMT). El usuario debe tener en cuenta que existe uan interdependencia entre estoscuadros de diálogo. Por ejemplo, al editar la población vehicular esto afectará por defecto elVMT y tiempo estimado de viaje. 16
  17. 17. Por último, se puede modificar la distribución de velocidad asignada para cada clasede vehículo con respeto a las horas del día y el tiempo de inactividad, principal corrección paralos camiones de servicio pesado. (Air Resources Board, 2007)5.c – Modelo de dispersión de contaminantes Debido a la falta de accesibilidad a modelos más complejos se empleó el CALINE4:modelo de dispersión para fuentes lineales continúas de emisión infinita. (Buitrago Arango,2003) CALINE4 es un modelo de microescala bidimensional, posee un límite para dimensioneshorizontales de 500 m. Para los cálculos divide la carretera en vínculos individuales, calculandopara cada uno las respectivas concentraciones. Luego, las suma para formar una estimación dela concentración total para un receptor particular. Las concentraciones a favor del viento se modelan mediante la formulación de Gausspara fuentes lineales finitas; para los demás casos, las ecuaciones se han modificado paraconsiderar la turbulencia mecánica creada por los vehículos en movimiento y la turbulenciatérmica del escape caliente a lo largo de la carretera, región considerada como una zona deemisiones y turbulencia uniforme. Su principal limitación es que no existe validación para lassituaciones de lluvias. (Caltrans, 1989) Este modelo es un programa de dominio público, se encuentra validado por US-EPA y sedisponen de interfaces de usuario para Windows. La última fecha de revisión registrada datade 1998 17
  18. 18. CL4 CL4 es una interfaz gráfica basada en Windows diseñada para facilitar la entrada dedatos brindada por Caltrans. Entre distintas opciones permite determinar el tiempo promedio del ensayo y cómoserá el ángulo del viento con respecto a la carretera. Se recomienda la opción de “Worst casewind angle” la cual selecciona los ángulos de viento que provoquen las más altasconcentraciones sobre los receptores. Podemos determinar la cantidad de turbulencia local que afecta a la pluma de difusióngracias a variaciones del coeficiente de rugosidad aerodinámica. Coeficiente de Tipo de zona Rugosidad (cm) 0.002 Mar, área pavimentada, marea plana, desierto 0.5 Playas, hielo, pantanos, campo cubierto de nieve 3 Pradera o campo cultivado, tundra, aeropuerto 10 Área con cultivos bajos, obstáculos ocasionales (arbustos) 25 Cultivos altos, obstáculos dispersos, viñedos 50 Mezcla de campo y grupos forestales, huerta, edificios dispersos 100 Cobertura regular con grandes obstáculos, casas suburbanas, aldeas, bosques maduros >200 Centros de las grandes ciudades, bosques irregulares con claros dispersos El programa ofrece una matriz para definir la red de carretera que se desea modelar.Cada segmento de línea recta se define como enlace. Cada fila de la matriz corresponde a unenlace, pudiéndose introducir hasta 20. Los tipos de enlace pueden ser: - En grado: Supone una leve elevación que se determinará en la celda de Altura Link - De relleno: Asume que el flujo de aire sigue la superficie del terreno, no hay elevación. - Depresión: Para las zonas de depresión CALINE4 aumenta el tiempo de residencia del aire en la zona de mezcla. 18
  19. 19. - Puente: CALINE4 brinda una modelización cuando el aire pasa por encima y debajo del enlace. - Estacionamiento: en este caso se realiza un ajuste para considerar la reducción mecánica y la turbulencia térmica prevista por el movimiento lento y el arranque en frío de vehículos. La zona de mezcla se define como el ancho de la calzada más 3m de cada lado. La actividad del enlace es proporcionada por el volumen de tráfico (vehículos/h) y el factorde emisión (gr/km/vehículo) que se obtiene como dato de salida del EMFAC. El modelo precisa de una serie de datos meteorológicos como son: velocidad, dirección ydesviación estándar del viento; clase de estabilidad atmosférica; altura de la zona de mezcla;la temperatura ambiente y el fondo preexistente de monóxido de carbono. La pantalla final contiene los datos de entrada y muestra un diagrama de la geometría delos enlaces y la posición de los receptores. (Coe, Eisinger, Prouty, Technology, & Peluma, Usersguide for cl4: A user friendly interface for the caline4 model for transportation project impactassessments, 1998) 19
  20. 20. 5. Resultados El modelo Emfac2007 para los datos Sesión: Annual -- Area: Fresno Temperatura: 61F -- Humedad relativa: 78% Arrojó los siguientes resultados: velocidad Factor de emisión (mph) (mgr/mile) 0 4,562 5 9,844 10 7,957 15 6,673 20 5,771 25 5,125 30 4,661 35 4,339 40 4,138 Factor de emisión 15 10 5 Factor de 0 emisión 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Velocidad (mph) Con los datos resultantes de EMFAC2007 se corrió el CALINE4. La matriz utilizada seadjunta en el Anexo 7.b. con las coordenadas para los link. La posición del receptor estáelevada 3m debido al interés de modelar un departamento que se encuentra en un segundopiso con ventanal sobre la avenida. A continuación se muestra la imagen final resultante del CALINE4, 20
  21. 21. 6.a - Discusión Debido a la falta de información pública sobre la flota de vehículos se supuso unacomposición similar a la de Fresno, EeUu. Lo mismo se supuso con respecto a la antigüedad deautomotores, período I/M y modelos para cada clase. Considerando que la zona cuenta con dos zonas de atasco, el modelo más apropiadopara correr habría de ser el CAL3QHC o CAL3QHCR, por tanto se esperan resultados del CAL4menores a los reales en este sentido. Dada la cantidad de datos que se seleccionaron con criterio pero sin precisión, resultaevidente la necesidad de mediciones de campo que enriquezcan los modelos.6.b – Limitaciones No existen publicaciones de acceso público en donde se releven los impactosmedioambientales de rutas o autopistas dentro de la Provincia de Buenos Aires. Entendiendo quepor ser información que afecta al grueso de la población debiera ser de fácil acceso ycomprensión para cualquier ciudadano sin importar su formación. No se encuentran disponibles interfaces para la mayoría de los programas que modelanfuentes lineales. Encontrándose sólo aquellas que deben ser abonadas a particulares por montosaltísimos. En este sentido, creo que son los organismos regulatorios los que deben brindar a la 21
  22. 22. comunidad las herramientas para facilitar los controles, siendo este el principal paso parademocratizar estos organismos.6.c - Conclusiones El nivel predicho por el modelo es levemente menor a la mitad del máximo de concentraciónrecomendado para un ambiente laboral. Considerando que en una vivienda familiar se triplicanlos tiempos de residencia, no podemos descartar que exista una situación de riesgo para sushabitantes. Sería interesante profundizar en esta línea pudiendo modelar otros contaminantes quepuedan producir daños acumulativos. El monóxido de carbono se relaciona con la hemoglobinapor un equilibrio de concentraciones parciales, pero qué sucede con aquellos contaminantes quetienen otra forma de acción, como el material particulado que se deposita en el sistemarespiratorio. 22
  23. 23. 6. BibliografíaAgency, U. S. (s.f.). Environmental Protection Agency. Recuperado el 2011, de www.epa.govAir Resources Board. (2007). Calculating emission inventories for vehicles in California. Usersguide. California.Alemany, V. E., & López Jiménez, A. (2004). Dispersión de contaminantes en la atmósfera.Valencia: Alfaomega.Andrés, D. A., Ferrero, E., & Mackler, C. E. (2000). Monitoreo de contaminantes del aire en laciudad de Rosario. Rosario.Blasser, M. (2000). Dispersión de la contaminación atmosférica causada por el tráfico vehicular. Elsalvador: swisscontact.Buitrago Arango, J. H. (2003). Aplicación del modelo gaussiano para determinar la calidad de airede Manizales. Manizales: Universidad Nacional de Colombia.California Department of transportation. (s.f.). California Department of transportation.Recuperado el 2011, de http://www.dot.ca.govCaltrans. (1989). CALINE4 - A dispersion model for predicting air pollutant concentrations nearroadways. Division of New techonology and Research.Coe, D. L., Eisinger, D. S., Prouty, J. D., Technology, I. S., & Peluma, C. (1998). Users guide forcl4: A user friendly interface for the caline4 model for transportation project impact assessments.Sacramento.Coe, D. L., Eisinger, D. S., Prouty, J. D., Technology, I. S., & Peluma, C. (1998). Users guide forcl4: A user friendly interface for the caline4 model for transportation project impact assessments.Sacramento.Gonzalez Eichenberg, M. (s.f.). Ciencia Forense. Recuperado el 2011, dehttp://www.cienciaforense.comInstituto nacional de seguridad e higiene en el trabajo. (1999). INTI-NIOSH Pocket guide tuchemical hazard. España.LHTEE. (s.f.). Deparatamento de informática del LHTEE. Recuperado el 2011, dehttp://pandora.meng.auth.grLHTEE. (s.f.). Laboratory of Heat Transfer and Environment Enginnering. Recuperado el 2011, dehttp://lhtee.meng.auth.grMinisterio de Ciencia e innovación. (s.f.). Web española sobre la modelización de la contaminaciónatmosférica. Recuperado el 2011, de http://mca-retemca.ciemat.esMunicipalidad de La Plata. (s.f.). Municipalidad de La Plata. Recuperado el 2011, dehttp://www.servicios.laplata.gov.arServicio meteorológico nacional. (s.f.). Servicio meteorológico nacional. Recuperado el 2011, dehttp://www.smn.gov.ar 23
  24. 24. Tomasetti, Z. Impacto Ambiental del transporte urbano en el gran Mendoza. Universidad Nacionalde Cuyo, Mendoza.U.S. Department of transportation. (s.f.). Federal Highway Administration. Recuperado el 2011,de http://www.fhwa.dot.govVarios. (2000). Modelación por computadora de la dispersión de contaminantes atmosféricos.San Salvador.Volpe National Transportation Systems Center. (s.f.). Reseach and innovative technologyadministration. Obtenido de http://www.volpe.dot.govWark, K., & Warner, C. (1998). Contaminación del aire. Origen y control. D.F.: Limusa.Wikipedia. (s.f.). Recuperado el 2011, de http://www.wikipedia.org 24
  25. 25. 7. Anexos7.a - Rectificación de la zona puntos x y a 0 0 b - 35,3553391 35,3553391 c - - 106,066017 35,3553391 d - - 70,7106781 70,7106781 60 40 20 calle 13 0 calle 532 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 calle 14 -20 calle 32 -40 -60 -807.b - Modelización de las calles recta A Y=-x recta B Y = 70,71 + x recta C Y = -141,42 - x recta D Y=x 25
  26. 26. puntos x y a 100 -100 b -100 100 c 100 170,71 d -120 -49,29 e -100 -100 f 100 100 g -200 58,58 h -50 -91,42 200 150 100 linea 1 50 linea 2 0 linea 3-300 -200 -100 -50 0 100 200 linea 4 -100 -150 26
  27. 27. 7.c - Decreto N° 3395/96Artículo 1° : Todo generador de emisiones gaseosas que vierta las mismas a la atmósfera, y seencuentre ubicado en el territorio de la Provincia de Buenos Aires, en especial losestablecimientos industriales según la definición de la Ley Nº 11.459 y su decreto reglamentario,queda comprendido dentro de los alcances del presente, de sus anexos I, II, III, IV, V y Apéndice1 que son parte integrante del mismo, según corresponda a establecimientos existentes o ainstalarse. Quedan excluídas las fuentes móviles; entendiéndose por tales los vehículos rodados ynaves de aeronavegación que generen efluentes gaseosos y los viertan a la atmósfera, salvoque se encuentren incluidos en la definición de establecimiento industrial de la Ley Nº 11.459 ysu decreto reglamentario.Artículo 2°: La Secretaría de Política Ambiental, en su carácter de autoridad ambientalcompetente en materia de contaminación producida en jurisdicción del territorio provincial, serála Autoridad de Aplicación del presente decreto reglamentario. (…)ANEXO III - NORMA DE CALIDAD DE AIRE AMBIENTE - TABLA A - CONTAMINANTES BÁSICOSMonóxido de carbono CO -- mg/m310,000 (1) - 8 horas40,082 (1); 35 (1) - 1 hora(1) No puede ser superado este valor más de una vez al año.Observaciones: Estándares fijados por E.P.A. STP (298.13 °K = 25°C y 1 ATM).Niveles guía de calidad de aire ambiente:Los niveles guía de calidad de aire representan el mejor criterio científico actual, pero esnecesario una revisión periódica de los mismos adecuándolos a los nuevos conocimientos sobrelos contaminantes. Con el propósito de adoptar valores resultantes de un criterio de cálculo únicoy reconocido, se incorporaron los obtenidos a partir de la Concentración Máxima Permitida,CMP, (T.L.V. A.C.G.I.H.). Este valor es corregido por factores de exposición horaria, semanal, y la introducción defactores de seguridad según la siguiente ecuación básica: Nivel guía = CMP x 1/3 x 5/7 x Factores de seguridaddonde:1/3 corrección por exposición 24 horas.5/7 corrección por exposición 7 días.Factores de seguridad: estos son calculados teniendo en cuenta numerosas variables, tales como:efectos cancerígenos, irritantes, toxicidad, propiedades físicas, poblaciones expuestas, sexo, etc.A estos datos se accede consultando bases de datos y bibliografía especializada. La evaluaciónde toda la información permite calcular los factores de seguridad que se introducirán en lafórmula. ("Air Toxics and Risk Assessment". Calabrese, E. J. and Kenyon, E. M. - Lewis Publishers,Inc. USA, 1991). 27

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