CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA DE SANTIAGO Calidad del aire e inventario de emisiones Pablo Ulriksen Ugarte Centro Nacional del Medio Ambiente Santiago, Chile.

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1 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA DE SANTIAGO Calidad del aire e inventario de emisiones Pablo Ulriksen Ugarte Centro Nacional del Medio Ambiente Santiago, Chile Colaboración de R. Corvalán y M. Osses Departamento de Ingeniería Mecánica, U. de Chile

2 Contactos: Pablo Ulriksen Centro Nacional del Medio Ambiente pulriksen@cenma.cl Roberto Corvalán Departamento de Ingeniería Mecánica, U. de Chile rocorval@ing.uchile.cl Mauricio Osses Departamento de Ingeniería Mecánica, U. de Chile maosses@ing.uchile.cl

3 Características geográficas de la cuenca de Santiago

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5 Cuenca de Santiago

6 CIRCULACION ATMOSFERICA TIPICA DE INVIERNO NOCHE INVERSION TERMICA RADIATIVA DIA 1000 m 15ºC T ºC ALTURA 400 m 10ºC T ºC ALTURA 400 m5ºC 700 m

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9 Cambios en la Ciudad entre 1990 -1997

10 Contaminación atmosférica en Santiago

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12 Red de Monitoreo Automático de Calidad de Aire de Santiago (MACAM2 1997 - ) Mediciones MP10 CO SO2 NOx O3 HC Meteorología

13 Días de superación de normas durante 1995 0 20 40 60 80 100 120 140 160 D í as PTSCO 1hora, O3PM10CO 8 hrs

14 Índices de calidad de aire Valores máximos de cada caso durante 1995 Contaminante Índice PM10O3COSO2 0 100 200 300 400 500 600

15 Forma de cálculo Indice de Calidad del Aire para Partículas ICAP Concentración MP10 (  g/m 3 ) ICAP 400 300 200 100 200300 Preemergencia Emergencia 500 ( 240  g/m 3 ) ( 330  g/m 3 ) 400 Alerta Norma de Calidad ( 195  g/m 3 ) ( 150  g/m 3 )

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17 Evolución de episodios por MP10, red histórica y red nueva

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23 Formado de SO 2 transportado de fuentes locales y regionales Formado de NOx emitido de fuentes locales y regionales Resuspensión de calles con y sin pavimentar, construcción, etc. Combustión: diesel, gasolinas, industrial. Calefacción, emisiones evaporativas, etc. Formado de NH 3 emitido de autos catalíticos, aguas servidas, agricultura, etc. SANTIAGO Agosto 1998 Concentración (  g/m 3 ) Fracción Fina (MP2.5)

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25 Pronóstico de episodios de contaminación atmosférica

26 Episodio Pudahuel 26 Junio 2001

27 Pronóstico de ocurrencia de episodios Porqué es necesario contar con un pronóstico diario de episodios? Decisión de aplicar medidas de reducción de emisiones Comunicación a fuentes emisoras que deben parar (fijas y móviles) Preparación de la fiscalización en la vía pública y control a fuentes fijas Recomendaciones a la población para reducir exposición

28 Factores que inciden en la ocurrencia de episodios: Concentraciones pre-existentes Variaciones de las emisiones: Ciclo semanal (se obtiene de promedios de concentraciones observadas cada día de la semana) Factores meteorológicos: Condiciones meteorológicas de escala sinóptica (1000’s km) Condiciones meteorológicas de escala local

29 Temperatura y H.R. en Lo Prado

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31 Condiciones Meteorológicas y MP10

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33 Temperatura

34 Humedad Relativa

35 Tipificación de categorías PMCA (Potencial Meteorológico de Contamainación Atmosférica) 5 Categorías: 1 Bajo 2 Regular/Bajo 3 Regular 4 Regular/Alto 5 Alto

36 Relación PMCA y MP10

37 MP10 en episodios

38 Episodio Pudahuel 26 Junio 2001

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41 Métodos de pronóstico de calidad de aire Modelos de simulación: limitaciones (escalas espaciales y temporales, incertidumbre emisiones, transformaciones). Modelos basados en relaciones estadísticas:  Autoregresivos  Regresión múltiple con meteorología (escala sinóptica, escala local)  Clasificación de condiciones sinópticas  MOS  Redes neuronales Metodologías de pronóstico de calidad de aire

42 Modelos de pronóstico de calidad de aire usados en Santiago Pronóstico de Concentración Máxima de 24 h, que ocurrirá entre las 11 h y las 10 h del día siguiente

43 Modelos de pronóstico de calidad de aire usados en Santiago Modelo de regresión múltiple para estimar concentraciones de 24 h, para las próximas 24 h

44 Modelos de pronóstico de calidad de aire usados en Santiago Modelo de regresión múltiple para las próximas 24 h (CENMA, 1999)

45 Modelos de pronóstico de calidad de aire usados en Santiago

46 Modelo de pronóstico desarrollado por J. Cassmassi Modelo predictivo de calidad de aire para material particulado respirable desarrollado por Joseph Cassmassi, marzo 2000 En 1999, CONAMA encargó un estudio para mejorar la metodología de pronóstico de calidad de aire en la Región Metropolitana (Cassmassi 2000). La metodología propuesta por el consultor fue evaluada en un estudio independiente (Fuenzalida 2000). Objetivos del pronóstico de calidad de aire El modelo Cassmassi pronostica el valor máximo de concentración promedio de 24 h de material particulado respirable MP10, esperado para el día siguiente, en cada una de las estaciones de medición de calidad de aire de la ciudad de Santiago (red MACAM2) clasificadas como estaciones de monitoreo de MP10 con representatividad poblacional (EMRP).

47 Metodología usada para el desarrollo del modelo de pronóstico Construcción de una base de datos con posibles predictores y variables a predecir Métodos estadísticos aplicados para encontrar algoritmos de pronóstico de calidad de aire Evaluación de los algoritmos de predicción Modelo de pronóstico desarrollado por J. Cassmassi

48 Base de datos de registros diarios Modelo de pronóstico desarrollado por J. Cassmassi

49 Base de datos de registros diarios Modelo de pronóstico desarrollado por J. Cassmassi

50 Resultados evaluación modelo Cassmassi año 2001 Pronóstico de la Categoría 0, Bueno a Regular (200  ICAP  0) Pronóstico de la Categoría 1, Alerta (300  ICAP  200). Pronóstico de la Categoría 2, Preemergencia (500  ICAP  300). Emergencias: no ocurrieron

51 Condiciones meteorológicas asociadas a altas concentraciones por Ozono troposférico Irrupción de dorsal cálida en altura Intensificación de la inversión térmica de subsidencia Sequedad de la masa de aire debido al proceso de subsidencia Altos valores de radiación solar incidente Altas temperaturas máximas

52 Máximos diarios de Ozono y Temperatura Máxima en Las Condes

53 Comentarios sobre la metodología en uso. Pronóstico meteorológico: Basado en:  Pronósticos de Modelos numéricos de escala global y regional  Seguimiento de condiciones de escala local  Opinión experta En desarrollo:  Revisión permanente de la metodología: categorías de PMCA.  Seguimiento de valores en puntos de grilla (automatización)  Indicadores especiales (ej: dif. Presión) Recomendación:  Desarrollar pronósticos numéricos de mayor resolución espacial (mesoescala)

54 Inventarios de emisiones

55 Herramientas principales para apoyar la Gestión de Calidad de Aire: Monitoreo atmosférico (calidad de aire y meteorología) Inventario de Emisiones Modelos atmosféricos Objetivos: Identificar contribuciones de diferentes fuentes emisoras Evaluar opciones de control de emisiones Proyectar escenarios futuros, con y sin medidas de control

56 centro nacional del medio ambiente INVENTARIO DE EMISIONES Objetivos: Identificación de responsabilidades Diseño y Seguimiento de la aplicación de medidas Información para modelos

57 centro nacional del medio ambiente ESTRUCTURA DEL INVENTARIO DE EMISIONES DE CONTAMINANTES ATMOSFERICOS ESTACIONARIAS PUNTUALESDE AREA Combustión Procesos Evaporativas Residencial Comercial Otras MOVILES EN RUTAFUERA DE RUTA Buses Camiones V. Particulares V. Comerciales Taxis Motocicletas Aeropuertos Máq. Agrícolas Máq. Construcción Puertos POLVO NATURAL DESDE FTES. FUGITIVAS CONSTR. Y DEMOLIC.POLVO RESUSPENDIDOPREP. TERRENOS AGR. Edificios Caminos Calles pavimentadas Calles no pavimentadas Tipos de cultivos

58 DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA - UNIVERSIDAD DE CHILE FUENTES ESTACIONARIAS PUNTUALES COMBUSTION PROCESOS EVAPORATIVAS Externa Interna Generación Eléctrica Calderas Industriales Calderas de Calefacción Grupos Electrógenos Ind. Met. SecundariaProd. de Cobre y Bronce Ind. Prod. Minerales Prod. Primaria de Cobre Prod. cemento Mezclas Asfálticas Fab. Hormigón y manejo Áridos Ind. Química Producción de combustibles Ind. Alimentos Fab. alimentos Panaderías Ev. Puntuales Almacenamiento combustibles Estampado y teñido de telas Fab. plásticos Fab. ceras y detergentes

59 FUENTES ESTACIONARIAS DE AREA RESIDENCIALES COMERCIALES OTRAS Combustión Evaporativas Gas Licuado Gas Ciudad Gas Natural Kerosene Leña Uso solventes Pintura Arquitectónica Uso Adhesivos Residencial NH3 Fugas de Gas Evaporativas Restoranes Distribución de combustibles Lavasecos Pintura vehículos Aplicación de asfalto Fugas GLP Rest. y comida rápida Asadurías Disp. Residuos Incineradores Aguas servidas Quemas Biogénicas Act. Agrícolas Forestales Incendios urbanos Biogénicas Crianza animales Aplicación de fertilizantes Aplicación de pesticidas

60 DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA - UNIVERSIDAD DE CHILE METODOLOGIA GENERAL DE CALCULO DE EMISIONES Expresión general: E Ti = FE i · NA E Ti : emisiones totales del contaminante i FE i : factor de emisión del contaminante i NA: nivel de actividad de la fuente en estudio

61 DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA - UNIVERSIDAD DE CHILE FACTORES DE EMISION Corresponden a emisiones unitarias Determinados experimentalmente bajo condiciones de operación representativas de la fuente Expresados como: Fuentes Móviles: g/km en función de la velocidad Fuentes Estacionarias:g/Consumo de Combustible g/Producción g/Insumos Dependen de: Parámetros operacionales Tecnologías Características de los combustibles Sistemas de control de emisiones

62 DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA - UNIVERSIDAD DE CHILE NIVELES DE ACTIVIDAD Representan la actividad de la fuente en el período en estudio Determinados experimentalmente Expresados en coherencia con los factores de emisión, como: Fuentes Móviles: Velocidad media por arco vial Caracterización de flujos Vehículos-kilómetro por categoría Características de la red vial primaria Fuentes Estacionarias:Consumo de Combustible Producción Insumos

63 centro nacional del medio ambiente FUENTES MOVILES i : Contaminante j : Arco de la red vial k : Tecnología vehicular i : Contaminante j : Arco de la red vial k : Tecnología vehicular

64 centro nacional del medio ambiente Programa Experimental de Factores de Emisión para Fuentes Móviles Modo de conducción <V< = 40 [km/h] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 04080120160200240 Tiempo [seg] Velocidad [km/hr] PRIVATE CATALYTIC VEHICLES 0 2 4 6 8 10 12 01020304050607080 AVERAGE SPEED (km/h) CO (g/km) EXP. DATA COPERT II AP-42 BEST FIT

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68 Perfiles temporales de flujo vehicular Variación diaria y mensualVariación diaria y mensual Agrupados en automóviles, buses y camionesAgrupados en automóviles, buses y camiones Obtenidos de mediciones automáticas de conteoObtenidos de mediciones automáticas de conteo Necesidad de generar información en tiempo realNecesidad de generar información en tiempo real Integrar conteo automático de flujo con gestión de transporte y modelos de calidad de aireIntegrar conteo automático de flujo con gestión de transporte y modelos de calidad de aire

69 Factores de Emisión (FE) FEs en función de la velocidad media de recorrido Corrección por la aceleración media positiva (AMP) Emisiones en caliente y por partida en frío Emisiones evaporativas (hot soak, diurnal, running losses) Efecto de la inclinación o pendiente Deterioro, mantención, fiscalización Calidad de los combustibles Hábitos de conducción Otros (altura, clima, etc)

70 centro nacional del medio ambiente INFORMACION BASE Universo Fuentes Niveles Actividad Factores de Emisión Otras CALCULO DE EMISIONES GEORREFERENCIADAS S.A.I.E AIRVIRO UAM INVENTARIOS CONSULTAS ANALISIS ESCENARIOS

71 centro nacional del medio ambiente ALGUNOS RESULTADOS

72 FUENTES FIJAS REGISTRADAS EN LA R.M. A AGOSTO DE 1996 4348 Fuentes Existen más de 40 tipos de procesos Cal. de Calefacción 5% Panaderías 1% Procesos 55% Cal Industriales 39% Emisiones anuales de PTS Distribución por tipo de fuente activa Panaderías 1013 (23%) Calderas industriales 1106 (25%) Procesos industriales 865 (20%) Calderas de calefacción 1364 (32%)

73 Emisiones Diarias Acumuladas del Primer 10% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0123456789 10 Porcentaje de Fuentes Activas [%] Porcentaje de Emisiones [%] Emisiones Anuales Acumuladas del Primer 10% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0123456789 10 Porcentaje de Fuentes Activas [%] Porcentaje de Emisiones [%] Distribución de emisiones en función del porcentaje de fuentes fijas (440 Fuentes)

74 centro nacional del medio ambiente

75 REGION METROPOLITANA

76 centro nacional del medio ambiente REGION METROPOLITANA

77 centro nacional del medio ambiente REGION METROPOLITANA

78 Responsabilidad de vehículos diesel en la emisión de MP

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80 Comparación diesel-gasolina Emisiones y Actividad 2000

81 TEMUCO –RCAGUA –CONCEP –VALP -RM

82 Plan de Transporte Urbano Gran Santiago 2000 - 2006

83 Ejes de Transporte Público LÍNEAS DE METRO VÍAS SEGREGADAS DE TP TRENES SUBURBANOS

84 Tipo de Vehículo Pasajeros / día Porcentaje Cantidad de Vehículos Automóviles 1,850,000 21.0 % 800,000 Buses Urbanos 4,670,000 52.9 % 8,300 Buses Rurales 300,000 3.4 % 1,600 Taxi 147,0001.7 % 45,000 Taxi colectivo 521,000 5.9 % 15,000 Metro 784,000 8.9 % 3 líneas Otros Motorizados 556,000 6.3 % Transporte de carga 35,000 (camiones) Totales Viajes motorizados 8,800,000 Viajes no motorizados 2,200,000 Total aproximado de Viajes 11,200,000 Vehículos y Pasajeros transportados

85 Metas Mantener la actual participación del transporte público e incentivar el uso racional del automóvil. Facilitar la movilidad de los 2 millones de viajes diarios en modos no motorizados. Velar por la seguridad vial. Preservar el medio ambiente: Reducir la longitud promedio de los viajes. Nueva EOD: ¿ Cuántos viajes tendremos el 2001 ? Partición Modal, 8.8 millones de viajes diarios motorizados en Santiago

86 Reestructuración del Sistema de Transporte Público RED DE METRO VÍAS EXCLUSIVAS DE TP TRENES SUBURBANOS ESTACIONES DE TRANSBORDOS

87 Fecha Aplicación: 26 de Marzo Horario: 7:30 10:00 II.2: Esquema Operativo Vías Exclusivas Por estos 6 ejes exclusivos circula más del 80% de las líneas de buses de Santiago.

88 Tiempos de Viaje en Bus Vías Exclusivas Punta Mañana Independencia N-S 19,6 min. (23,5) 16,6 %Independencia N-S 19,6 min. (23,5) 16,6 % Gran Avenida S-N 30,7 min. (35,9 ) 14,5 %Gran Avenida S-N 30,7 min. (35,9 ) 14,5 % Recoleta N-S 14,2 min. (17,1) 17,0 %Recoleta N-S 14,2 min. (17,1) 17,0 % Santa Rosa S-N 34,4 min. (40,4) 14,9 %Santa Rosa S-N 34,4 min. (40,4) 14,9 % V.Mackenna S-N 24,8 min. (26,2) 5,3 %V.Mackenna S-N 24,8 min. (26,2) 5,3 % Pajaritos P-O 22,5 min. (24,8) 9,3 %Pajaritos P-O 22,5 min. (24,8) 9,3 % San Pablo P-O 29,7 min. (36,6) 18,9 %San Pablo P-O 29,7 min. (36,6) 18,9 % Promedio Ahorro Tiempo: 14 %

89 II.3: Esquema de Vías Reversibles para el Transporte Privado Descripción: Se implementaron esquemas de reversibilidad horaria en 7 importantes ejes de la ciudad. Fecha de aplicación: Desde el 26/marzo/2001 Horario: Punta mañana y punta tarde Mapocho Portugal San Ignacio El Cerro Diagonal Oriente Bascuñán Salvador

90 Tiempos de Viaje Automóvil Vías Reversibles Punta Mañana  Portugal S-N 4,6 min. (10,2) 54,9 %  Salvador S-N 7,1 min. (12,2 ) 41,8 %  D.Oriente O-P 11,7 min. (17,5) 33,1 %  Bascuñán S-N 2,0 min. (5,9) 66,1 %  San Ignacio S-N 6,0 min. (---)  Mapocho P-O 3,1 min. (3,2) 3,1 %  Av. El Cerro N-S 2,3 min. (6,2) 62,9 % Promedio Ahorro Tiempo 43%

91 (Faltan 4 láminas)91 Otros Resultados: En las vías exclusivas la tasa de ocupación de los buses aumentó un 12%En las vías exclusivas la tasa de ocupación de los buses aumentó un 12% Considerando ahorros tiempos de viaje y combustibles los beneficios anuales estimados:Considerando ahorros tiempos de viaje y combustibles los beneficios anuales estimados: –Vías Exclusivas: US$ 1,87 millones –Vía segregada Alameda:US$ 8,10 millones –Vías reversibles US$ 3,00 millones

92 VARIACIÓN PORCENTUAL DE EMISIONES REGIÓN METROPOLITANA PROGRAMA MEDIDAS INMEDIATAS INVIERNO 2001 0 500 1000 1500 2000 ¨2500 ¨ MP *10 ¨ CO *100 ¨ HC *100¨ NOx *100 N2ONH3 ¨ CH4¨ CC*1000 ¨TON/AÑO base2001 proyecto2001 ¨-10,3% ¨-10,8% ¨-11,3% ¨-8,6% ¨-6,5% ¨-6,7% ¨-8,4% ¨-9,3%

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