Escenarios de Emisiones de Gases de Combustión debidas al

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Escenarios de Emisiones de Gases de Combustión
debidas al Transporte en la ZMVM en el año 2020
Fuentes Daniel
Betancourt Fabián
Universidad Nacional
Autónoma de México
Ciudad Universitaria, 01450
1. dfuentesd@iingen.unam.mx
Universidad Nacional de
Colombia
Sede Medellín
2. fbetancourtq@unal.edu.co
Resumen— Actualmente el transporte en la zona
metropolitana del Valle de México ZMVM, representa uno de
los problemas más grandes de la urbe. La saturación de las
vías, la baja calidad y eficiencia del transporte público y la falta
de implantación de políticas que mitiguen el uso de autos
particulares provocan uno de los más fuertes dolores de
cabeza para los habitantes. Además del tiempo perdido en el
tráfico o por la lentitud del transporte público, las
consecuencias a la salud tanto física como mental de los
habitantes son evidentes.
Por medio del inventario de emisiones de la ZMVM, de la
encuesta de origen destino y de los escenarios demográficos
proyectados para la Ciudad de México, se realiza el cálculo de
una proyección de las emisiones de gases de combustión para
la ZMVM en el año 2020 tomando en cuenta tres escenarios
de crecimiento del transporte.
Palabras clave— Modelado de Emisiones de Gases,
Transporte Público, Autos Particulares, México, Escenarios de
Contaminación por Gases.
I. INTRODUCCIÓN
Actualmente el transporte en la zona metropolitana
del Valle de México ZMVM, representa uno de los
problemas más grandes de la urbe. La saturación de las
vías, la baja calidad y eficiencia del transporte público y
la falta de implantación de políticas que mitiguen el uso
de autos particulares provocan uno de los más fuertes
dolores de cabeza para los habitantes. Además del
tiempo perdido en el tráfico o por la lentitud del
transporte público, las consecuencias a la salud tanto
física como mental de los habitantes son evidentes.
La mejora del transporte público en la ZMVM
representa uno de los mayores retos, actualmente el
transporte público realiza cerca del 75% de los viajes
realizados, con solamente el 5% del parque vehicular, el
23% de los viajes los realiza el 75% del parque
vehicular. Esto se debe a que en la gran mayoría de los
coches, solamente viaja una persona la mayor parte del
tiempo, lo que provoca que se transporte a una cantidad
baja de personas con muchos recursos y combustible.
Sin embargo, el hecho de que el transporte público
realice el 75% de los viajes con solo el 5% de la flota no
significa que este sea cómodo, limpio y eficiente en
todas sus modalidades.
En el transporte público, la gran mayoría de los viajes
son en microbús, el cual no representa una opción
cómoda y eficiente para los usuarios debido a diversos
problemas, como la edad de las unidades, además de la
falta de cultura y capacitación tanto de los chóferes
como de los usuarios.
Estos aspectos desalientan el uso del transporte
público por parte de los segmentos de la población que
pueden adquirir un automóvil, por lo que en la situación
actual, en la gran mayoría de las ocasiones, resulta mas
cómodo, pero no mas barato, ir en coche a todas partes,
a pesar del tráfico y del tiempo requerido.
El presente artículo tiene como objetivo fundamental
realizar un análisis comparativo de las tendencias de
emisiones de gases que podrían generarse en la ZMVM
si las condiciones actuales persisten en contraposición
de un crecimiento del parque automotor que incentive el
uso del transporte público vía la renovación del parque
automotor.
II. CONTAMINACIÓN DEBIDA AL TRANSPORTE EN
LA ZMVM
La saturación de las calles y la baja eficiencia del
transporte público provocan que la velocidad promedio
de los automóviles sea muy baja, lo cual genera
grandes emisiones de gases a la atmósfera. Como se
puede constatar en la tabla I, los gases producidos por
la combustión de los motores representan un porcentaje
significativo de las emisiones totales de la ZMVM.
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Tabla I. Porcentaje de las emisiones por fuentes móviles con
respecto a las emisiones totales.
PM10
SO2
CO
NOx
COT
COV
Total
23542
8548
1941593
188262
709356
490100
Móviles
4444
4929
1927101
156311
204647
188530
%
18.88
57.66
99.25
83.03
28.85
38.47
Fuente: [1], NOTA: COV= Compuestos orgánicos volátiles.
COT= Carbono orgánico total
Por medio de las emisiones por fuentes móviles
reportadas en el inventario de emisiones del 2002, y
datos de la encuesta de origen-destino de viajes de
residentes en la Zona Metropolitana del Valle de
México, que incluye los datos de el número de vehículos
en circulación, la distancia diaria promedio recorrida por
cada tipo de vehículo, el número de viajes promedio
diario realizado por cada tipo de vehículo y las personas
promedio ocupantes del vehículo, se hizo el cálculo de
las emisiones personales por kilómetro recorrido según
el medio de transporte utilizado.
Tabla II. Emisiones personales por kilómetro recorrido kg/km
Tipo de Vehiculo
PM10
PM2.5
SO2
CO
Autos particulares
1.15E-05
6.61E-06
3.97E-05
0.012706
Taxis
2.93E-06
1.68E-06
9.99E-06
0.003402
Combis
4.14E-07
2.27E-07
1.44E-06
0.001125
Microbuses
7.11E-08
4.51E-08
1.9E-07
0.000236
Autobuses
2.38E-06
2.08E-06
7.46E-07
4.25E-05
Motocicletas
9.11E-05
5.15E-05
0.000249
0.118595
Tipo de Vehiculo
Autos
particulares
Taxis
Combis
Microbuses
Autobuses
Motocicletas
NOx
COT
CH4
0.000825
0.001314
6.47E-05
0.000275
0.0004
1.97E-05
5.12E-05
0.000109
5.35E-06
1.35E-05
2.6E-05
1.86E-06
3.54E-05
1.31E-05
5.44E-07
0.001152
0.025071
0.00122
COV
0.001
208
0.000
368
0.000
1
2.4E05
1.25E05
0.023
538
NH3
3.42E-05
9.2E-06
1.13E-06
1.24E-07
4.5E-08
2.77E-05
Fuente: Elaboración propia con datos de [1] y [2]
Nota: La combi es una unidad de baja capacidad, 11 personas en
promedio, que utiliza motor a gasolina de cuatro cilindros enfriado por
aire, de aspiración natural con carburador.
Como se puede ver el la tabla II, las emisiones
personales son mucho mayores para autos particulares.
Las menores emisiones personales la tienen los
microbuses, pero esto es debido a que transportan en
promedio un número mayor de personas que los
autobuses, es decir, un microbús transporta a 311
personas en promedio diario, sin embargo un autobús
transporta a 292 personas, tabla III. Esto no significa
que el microbús tenga mayor capacidad, sino que los
autobuses están subutilizados en cuanto a capacidad.
Además se tiene que tomar en cuenta que la gran
mayoría de los microbuses utilizan motores con
tecnología atrasada, es decir motores a gasolina que
aún utilizan carburador en lugar de inyección
electrónica, además de que la gran mayoría no utiliza
convertidores catalíticos, los cuales ayudan a reducir las
emisiones, sobre todo de NOx.
Tabla III. Personas transportadas por vehiculo
personas
Tipo de Vehiculo
*vehiculo
Autos
1.796
particulares
6.411
Taxis
Combis
52.701
Microbuses
310.833
Autobuses
292.072
1
Motocicletas
Fuente: Elaboración propia con datos de [1] y [2]
III. PROCEDIMEINTO
De acuerdo con cifras de programa para mejorar la
calidad del aire en la ZMVM, para el año 2020 se
realizarán aproximadamente 28 millones de viajes
diarios, lo cual representa un crecimiento de
aproximadamente 36% en el número de viajes, que
implica un crecimiento de 2.38% anual en el número de
viajes. Debido a que existe una gran diferencia en las
emisiones
personales
por
kilómetro
recorrido
dependiendo del medio de transporte, el medio con el
que se den los nuevos viajes puede ser determinante en
la cantidad de gases de combustión emitidos a la
atmósfera. Actualmente en la ZMVM se están
considerando tres escenarios posibles. El primero
basando el crecimiento de los viajes en base a autos
particulares, que es la tendencia actual. La estabilidad
económica de México durante los últimos 10 años ha
permitido que cada vez más familias tengan acceso a
créditos relativamente blandos, lo que ha disparado las
ventas de autos nuevos y usados. El segundo escenario
es el crecimiento a base de transporte público,
combinando autobuses y microbuses y eliminando las
combis, el cual se daría implementando una política
discreta de incentivo al uso del transporte público. Y el
tercer escenario considera crecimiento a base de
transporte público, eliminando microbuses y combis,
que es considerado el escenario ideal propuesto por los
autores. El escenario 3 implica la implementación de
políticas a gran escala de incentivo al uso del transporte
público, además de una reorganización exhaustiva de
rutas e implicaría la creación de empresas de
transporte, ya sean públicas o privadas, además de la
ampliación de la oferta de transportes eléctricos y la red
del sistema colectivo Metro.
Con base en el cálculo de emisiones personales por
kilómetro recorrido en cada medio de transporte, se
realizó el cálculo de las emisiones totales que se
tendrían en el año 2020, considerando cada uno de los
tres
escenarios
de
crecimiento
mencionados
anteriormente.
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3
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
A continuación, se presentan los resultados de los
cálculos de emisiones totales anuales para cada uno de
los casos considerados. En cada apartado, se da una
explicación detallada de las condiciones proyectadas en
para cada caso.
A. Caso 1: Crecimiento a base de autos particulares.
En este escenario se proyecta un crecimiento de los
viajes en auto particular mayor al crecimiento de los
viajes en transporte público basado en microbuses,
autobuses y combis o vehículos de baja capacidad. No
se modificó el número de personas transportadas por
vehiculo. Se proyecta que el 5% de los viajes que se
daban en transporte público, pasan a transporte en
automóvil privado, tomando en cuenta un crecimiento
total de 35.7% en el número de viajes.
El siguiente cuadro presenta las emisiones totales
que se tendrían en el año 2020 considerando el
escenario descrito anteriormente.
Tabla IV. Emisiones de las fuentes móviles anuales ton/año
La tabla V presenta las emisiones totales que se
tendrían en el año 2020 considerando el escenario
descrito anteriormente.
Tabla V. Emisiones de las fuentes móviles. Ton/año
Tipo de Vehiculo
PM10
PM2.5
SO2
CO
Autos particulares
897.72
517.87
3109.66
995545.22
Taxis
215.78
123.50
735.56
250576.55
Combis
0.00
0.00
0.00
0.00
Microbuses
63.51
40.31
169.77
210489.47
Autobuses
501.86
438.63
157.27
8962.27
Motocicletas
31.21
17.64
85.50
40642.43
Totales
1710.09
1137.95
4257.76
1506215.93
Tipo de Vehiculo
NOx
COT
CH4
COV
NH3
Autos particulares
64604.20
102975.3
9
5067.55
94680.93
2679.73
677.20
Taxis
20263.21
29482.15
1448.05
27107.18
Combis
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
Microbuses
12027.03
23256.49
1661.09
21423.18
111.15
Autobuses
7448.01
2751.91
114.60
2627.03
9.48
Tipo de Vehiculo
PM10
PM2.5
SO2
CO
Motocicletas
394.92
8591.80
417.99
8066.60
9.50
Autos particulares
1161.17
669.85
4022.24
1287704.58
Totales
104737.36
167057.7
3
8709.27
153904.9
3
3487.06
Taxis
204.99
117.32
698.78
238047.72
Combis
39.97
21.92
139.24
108693.67
Microbuses
67.04
42.55
179.21
222183.33
Autobuses
383.68
335.34
120.24
6851.88
Motocicletas
31.21
17.64
85.50
40642.43
Totales
1888.07
1204.62
5245.20
1904123.60
Tipo de
Vehiculo
Autos
particulares
Taxis
NOx
COT
CH4
COV
NH3
83563.38
133195.24
6554.70
122466.63
3466.14
19250.05
28008.04
1375.65
25751.82
643.34
Combis
4946.83
10526.69
516.99
9678.36
109.59
Microbuses
12695.20
24548.51
1753.37
22613.36
117.32
Autobuses
5694.19
2103.90
87.61
2008.43
7.25
Motocicletas
394.92
8591.80
417.99
8066.60
9.50
Totales
126544.57
206974.18
10706.31
190585.21
4353.14
Fuente: Elaboración propia con datos de [1] y [2]
B. Caso 2: Crecimiento a base de transporte público,
combinando autobuses y microbuses y eliminando las
combis.
El crecimiento se proyectó tomando en cuenta un
crecimiento total de 37.5% en el número de viajes. Sin
embargo se proyecta que el 10% de los viajes que se
realizarían en autos particulares y en microbuses,
pasarían a autobús. Se proyecta que las combis
desaparecen, por lo que la totalidad de los viajes
realizados pasan a autobús, con lo que se proyecta un
crecimiento de 116% en el número de viajes en
autobús, con lo que el número de personas
transportadas por vehiculo sube a 375. El número de
vehículos en circulación pasaría de 14380 a 24250
Fuente: Elaboración propia con datos de [1] y [2]
C.Caso 3: Crecimiento a base de transporte público,
eliminando microbuses y combis.
Este caso representa un crecimiento ideal desde el
punto de vista de los autores. Primero, 5% de los viajes
realizados se pasan a medios de transporte no
contaminantes, como caminar, bicicleta o transportes
eléctricos. De los viajes restantes, la totalidad de los
viajes hechos en microbús y en combi pasan a autobús,
y 5% de los viajes realizados en auto particular pasan a
transporte público.
Bajo este panorama, se prevé una disminución del 10%
en el número de viajes en auto particular, el cual es el
medio más contaminante, y la disminución en el número
de vehículos necesarios para el transporte público.
Sustituyendo los microbuses y las combis, de un total de
80000 vehículos necesarios, solo serían necesarios
50,000 autobuses.
La siguiente tabla presenta las emisiones totales que se
tendrían en el año 2020 considerando el escenario
descrito en el caso 3.
Tabla VI. Emisiones de las fuentes móviles. Ton/año.
Tipo de Vehiculo
PM10
PM2.5
SO2
CO
Autos particulares
900.215
519.308
3118.3
998310.62
238047.72
Taxis
204.993
117.323
698.783
Combis
0
0
0
0
Microbuses
0
0
0
0
Autobuses
1033.27
903.098
323.814
18452.49
Motocicletas
29.6526
16.7602
81.2224
38610.309
Totales
2168.14
1556.49
4222.12
1293421.1
02-119
4
Tabla X. Comparativo de emisiones de NOx
Tipo de
Vehiculo
Autos
particulares
Taxis
NOx
COT
CH4
64783.7
103261
5081.62
94943.934 2687.17
19250
28008
1375.65
25751.824 643.344
Combis
0
0
0
0
0
Autobuses
0
NH3
0
0
0
0
15334.8 5665.92
235.945
5408.8252 19.5264
Motocicletas
375.17
8162.21
397.087
7663.2723 9.02472
Totales
99743.6
145098
7090.3
133767.86 3359.07
NOx
ton/año
Microbuses
COV
130000
125000
120000
115000
110000
105000
100000
95000
90000
85000
80000
actual
caso1
caso2
caso3
Fuente: Elaboración propia con datos de [1] y [2]
Tabla XI. Comparativo de emisiones de CH4
Tabla VII. Comparativo de emisiones de PM10.
PM10
CH4
ton/año
A continuación se presentan gráficas mediante las
cuales es posible comparar la diferencia en emisiones
totales, de algunos contaminantes, con respecto a la
situación actual y en los diferentes escenarios
propuestos.
11000
10500
10000
9500
9000
8500
8000
7500
7000
6500
6000
2200
actual
2100
caso1
caso2
caso3
Ton/año
2000
1900
V. CONCLUSIONES
1800
1700
1600
1500
actual
Caso1
Caso2
Caso3
Tabla VIII. Comparativo de emisionesSO2
SO2
5500
Ton/año
5000
4500
4000
3500
3000
actual
Caso1
Caso2
Caso3
Tabla IX. Comparativo de emisiones de CO
ton/año
CO
2000000
1900000
1800000
1700000
1600000
1500000
1400000
1300000
1200000
1100000
1000000
actual
caso1
caso2
caso3
Si se comparan las emisiones totales en cada uno de
los escenarios, se puede constatar que el caso 3 es el
que resulta con las emisiones menores, excepto por las
emisiones de PM10. Esto se debe a que se consideró
que los autobuses tengan motores Diesel, que si bien
tienen un ciclo más eficiente que los motores a gasolina,
el mayor contenido de azufre y de impurezas provocan
que las emisiones de PM10 y de SO2 sean mayores.
Otro resultado importante es la disminución de las
emisiones de metano. Si se diera un crecimiento de
acuerdo con el esquema planteado por el caso 3, habría
una reducción muy importante, inclusive con respecto a
las emisiones actuales de metano, esto es debido, a
que como lo indica la tabla 2, de emisiones personales
por kilómetro recorrido, las emisiones de metano en el
transporte por autobús son aproximadamente 10 veces
menores que en microbús y 100 veces menores que el
auto particular, habría una reducción de 3500 toneladas
anuales con respecto al crecimiento dado en base a
autos particulares.
De igual manera que el metano, el caso del monóxido
de carbono resulta interesante, en caso de que se diera
un crecimiento basado en los casos 2 o 3, el crecimiento
de las emisiones de CO no sería tan dramático,
inclusive, en caso de que se diera un crecimiento de
acuerdo a lo planteado en el caso 3, el incremento en
las emisiones de monóxido de carbono de aquí a veinte
años sería prácticamente nulo. Esto se debe a que al
igual que el metano, las emisiones de CO de los
autobuses son mucho menores a las de los otros
medios de transporte.
Por medio de este cálculo se puede concluir que la
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5
implantación de un sistema de transporte público
eficiente, basado en unidades de alta capacidad y con la
implantación de programas que mitiguen el uso del
automóvil particular, puede haber una disminución muy
importante de emisiones de gases de combustión a la
atmósfera, además de que habría un ahorro muy
importante en combustible, y uno de los resultados mas
importantes, mitigar el deterioro de la calidad de vida de
los habitantes de la Zona Metropolitana del Valle de
México
REFERENCIAS
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
Gobierno del Distrito Federal, Secretaría del Medio Ambiente,
Inventario de Emisiones de la Zona Metropolitana del Valle de
México, México, 2002.
INEGI/DDF/Gobierno del Estado de México, Encuesta de
origen-destino de viajes de residentes al Área Metropolitana de la
Ciudad de México, México, 1994.
Partida, Virgilio. Anzaldo, Carlos. Escenarios demográficos y
urbanos de la zona metropolitana del valle de México, México,
2000.
Quiroz Verónica. “Transporte y Movilidad de Personas en la
Ciudad de México”, Encuentro de Doctorandos, Num 1, 2003.
Gobierno del Distrito Federal. Gobierno del Estado de México
SEMARNAT, Secretaría de Salud. Programa para mejorar la
calidad el aire ZMVM 2002-2010, México, 2002.
Grupo Financiero Banamex Citigroup, Indicadores de Actividad
Productiva automóviles, México, 2003.
BIOGRAFÍAS.
Fuentes del Río Daniel: Fecha y lugar de nacimiento: 1979/08/16 en
la Ciudad de México, México. Ingeniero Mecánico por la UNAM 2005.
Graduado del curso de lengua japonesa. Tenrikyo gogakuin. Tenri,
Nara, Japón, 2004. Becario de maestría de la coordinación de
Ingeniería de procesos industriales y ambientales del Instituto de
Ingeniería UNAM. Dirección: 5 de Mayo 14 Col. Sn. Fco. Culhuacán.
Coyoacán. CP 04260 Ciudad de México México. Teléfono:
52+55+56460975. Fax. 52+55+56460975.
e-mail: 1. dfuentesd@ii.unam.mx
Betancourt Quiroga Fabián Omar: 1971/08/10 en Bogotá, Colombia.
Ingeniero de Petróleos de la Universidad de América, Especialista en
Proyectos de Desarrollo de la Escuela Superior de Administración
Pública, Maestro en Ingeniería Ambiental y Ph.D en Ingeniería área
Energía de la Universidad Nacional Autónoma de México. Profesor
Asistente de Dedicación Exclusiva de la Facultad de Minas de la
Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Dirección de
Correspondencia: Calle 75 No. 73 – 128, Apartamento 204, Barrio
Pilarica, Medellín, Antioquia. Teléfono: 4255320, 312 8251147.
e-mail: 2. fbetancourtq@unal.edu.co , fabian_omar@yahoo.com