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MODELO IVE: METODOLOGA, MEDICIONES Y SIMULACIN DE LAS EMISIONES DE FUENTES MVILES EN LA CIUDAD DE LIMA

MODELO IVE : METODOLOGA, MEDICIONES Y SIMULACINDE LAS EMISIONES DE FUENTES MVILES EN LA CIUDADDE LIMA - PERTHE IVE MODEL: METHODOLOGY, MEASUREMENTS AND SIMULATION OFEMISSIONS FROM MOBILE SOURCES IN THE CITY OF LIMA - PERUDaniel Lovera*, Mauricio Osses**, Nick Nikila***, Daniel Nuez*, Laureano Valentn*,Gustavo Mayor*, Helga Valdivia*, Santos Vera*

RESUMENEl Modelo IVE se ha diseado para evaluar las condiciones ambientales de las emisiones de fuentes mvilesque operan en las ciudades, a la fecha se viene aplicando exitosamente en megaciudades como los ngeles,Santiago , Kajastn , Nairobi , entre otras , y en el 2003 se aplic en forma exitosa en la Ciudad de los Reyes,Lima , para ello se realiza las coordinaciones institucionales con la Comisin Nacional de Aire Limpio para apoyaresta iniciativa que planteaban la Universidad de California Riverside y la Universidad de Chile.La metodologa IVE se basa en protocolos establecidos como caractersticas de conduccin, Partidas devehculos (unidades VOCE), encuestas de flota y videos de los circuitos elegidos, que se cumplieron en formarigurosa y tcnica, logrndose una data valiosa para las simulaciones posteriores de los gases efecto inverna-dero, de los factores de emisin, el patrn de comportamiento del parque automotor, perfiles de velocidad,entre otras variables.Mostramos algunos datos recolectados durante el trabajo de campo realizado en el mes de Octubre Diciembre, as como un avance de los resultados obtenidos comparados con otras megaciudades dondetambin el modelo IVE a efectuado mediciones con la mira de obtener una metodologa regional accesible,barata y que permita tomar acciones de mitigacin para establecer normativas para mejorar la calidad de vidade las ciudadanos.Palabras Clave: Aire Limpio, Emisiones Vehiculares, Medio Ambiente.ABSTRACTThe IVE Model has been designed to evaluate environmental conditions of emissions from mobile sourcesoperating in cities. So far, it is being succesfully applied in megacities such as Los Angeles, Santiago, Kajastan,Nairobi, among others, and in 2003 it was succesfully applied also in Lima, the City of Kings. For that purpose,institutional coordinations are made together with the Clean Air National Committee, in order to support thisproposal set upon by Riverside University of California and Universidad de Chile.The IVE methodology is based on established protocols such as conduction characteristics, vehicles startings(VOCE units), fleet surveys and videos of the circuits chosen, which were carried out in a severe and technicalway, thus obtaining valuable data for the following simulations of greenhouse gases, emission factors, thebehaviour pattern of the whole of vehicles in the city, speed profiles, among others.

* Instituto de Investigacin Facultad de Ingeniera Geolgica, Minera, Metalrgica y Geogrfica. E-mail: iigeo@unmsm.edu.pe** Universidad de Chile. E-mail: maosses@ing.uchile.cl*** Global Sutainable Systems Research. E-mail: mail@gssr.net

Revista del Instituto de Investigacin FIGMMGVol. 7, N. 14, 92-99 (2004) Universidad Nacional Mayor de San MarcosISSN: 1561-0888 (impreso) / 1628-8097 (electrnico)

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FAC. ING. GEO. MIN. MET. GEOG. DANIEL LOVERA, et al.We show some data collected during field work done in October-December, as well as an advance of theresults obtained as compared with other megacities, where the IVE model has also performed measurementswith the purpose of obtaining an accesible and cheap regional methodology, one that can allow to takemitigation actions in order to establish rules to improve citizens life quality.Key Words: Clean Air, Vehicles Emissions, Environment.

1. INTRODUCCINEl proyecto permite medir las sustancias txi-cas emitidas por los vehculos con la finalidad deelaborar una base de datos que servir para dise-ar polticas y normas que resuelvan el problemade la contaminacin ambiental en la capital.Con el objetivo de definir los lineamientos yprecisar las zonas donde se realizarn las medi-ciones pertinentes, se reunieron en San Marcosespecialistas de las tres universidades involucradasy representantes de instituciones que velan por laconservacin del medio ambiente como: CONAM,SENAMHI, CEPIS, DIGESA, entre otros [1].Este modelo ya ha sido aplicado en varias ciu-dades del mundo como: los ngeles, Santiago deChile, Kajastn (Ex Rusia) y Nairobi (frica).En esta segunda etapa se trabajar en Lima,Mxico y en Beijing (China).II. METODOLOGA IVE2.1. Seleccionar reas socioeconmicasSeleccionar propuesta de reas que repre-senten sectores residenciales de bajo y alto ingre-so, y reas comerciales de Lima.a. Seleccionar rutas que representen calles resi-denciales, arterias y autopistas en cada una delas tres reas (en el rea comercial dos rutasarteriales y una autopista). Sera mejor si lasrutas residencial y arterial pudiesen ser cicloscontinuos para evitar detenciones y giros alre-dedor de cada extremo de la ruta. Esto gene-ralmente no es posible para las rutas en auto-pista.b. Seleccionar ubicaciones apropiadas de las c-maras para cada ruta en cada rea. Esto debe-ra ser en ubicaciones que permitan a la cma-ra tener visin de todas las pistas en una direc-cin y para que los revisores de video sean ca-paces de identificar vehculos y contarlos. Ge-

neralmente, pasos sobre nivel y largas exten-siones rectas de camino funcionan mejor.c. Asegurar coordinacin general i.Caractersticas de conduccin ii.Partidas (unidades VOCE) iii. Encuesta de flota iv. Video2.1.1. Caractersticas de conduccina. Identificar tres vehculos de pasajeros disponi-bles por seis das de estudio.b. Identificar tres conductores disponibles por seisdas.c. Identificar tres personas para tomar buses.d. Identificar dos vehculos de pasajeros tipo taxiy tres taxis de tres ruedas para portar unida-des GPS y unidades VOCE. Usaremos vehculosde pasajeros tipo taxi por tres das y taxis detres ruedas por tres das. Adicionalmente, tra-taremos de usar la unidad extra GPS para re-colectar informacin de taxis en horario noc-turno. Los taxis necesitan tener conexin paraencendedor de cigarrillo, para conectar las uni-dades VOCE. Para los casos de tres ruedas,podramos necesitar abrazaderas para fijar launidad VOCE al sistema elctrico, debido a queprobablemente no habr encendedor de ciga-rrillo disponible.e. Un(os) camin(es) para portar unidades GPS yVOCE, cada uno de los seis das.2.1.2. Monitoreo de partidasa. 100 a 120 vehculos sern equipados con uni-dades VOCE (monitores de partida) por 4 a 5das cada uno. Los vehculos deben estar equi-pados con una conexin de encendido de ciga-rrillo en buenas condiciones, para conectar lasunidades VOCE en el sistema elctrico del ve-hculo. Entregaremos unidades VOCE el lunes

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MODELO IVE: METODOLOGA, MEDICIONES Y SIMULACIN DE LAS EMISIONES DE FUENTES MVILES EN LA CIUDAD DE LIMA1 de diciembre y las solicitaremos de regresoel viernes 5 de diciembre en la maana. Des-cargaremos la informacin y entregaremos lasunidades VOCE el mismo viernes 5 de diciem-bre en la tarde, para solicitarlas de regreso alfinal de la tarde del mircoles 10 de diciembre.b. Una o dos personas para entregar y recibir lasunidades VOCE.

2.1.2.1. Unidad de monitoreo de encendidopor voltaje del vehculo (VOCE)Los vehculos contaminan ms cuando se en-cienden con el motor en fro, comparado con suoperacin a temperatura normal. Mientras ms frasea la partida, mayores sern las emisiones. Poreste motivo es importante saber cuan a menudolos vehculos son encendidos en reas urbanas ypor cuanto tiempo un vehculo est apagado entrepartidas, para realizar estimaciones precisas deemisiones por partida en fro. La Universidad deCalifornia de Riverside cuenta con 60 unidadesVOCE para medir cuantas veces los vehculos sonencendidos y por cuanto tiempo. Estas unidadesVOCE tambin entregarn informacin de por cuan-to tiempo los vehculos son ocupados a diferenteshoras del da. La Figura N. 1 muestra una de lasunidades en una aplicacin tpica. La unidad se co-necta en el encendedor de cigarrillos del vehculoy dejados all por una semana continua sin serdesconectados en ningn momento. La unidadVOCE trabaja simplemente registrando el voltajedel vehculo una vez por segundo, sin afectar enabsoluto el funcionamiento normal del sistema elc-trico y no consume electricidad del vehculo ya quetiene sus propias bateras. Se ha desarrollado unprograma para descargar e interpretar la infor-macin de la unidad.

Figura N. 1. Unidad VOCE instalado en un vehculo.

Durante el estudio, 60 unidades sern distri-buidas a conductores locales y conectados a susencendedores de cigarrillo por cuatro a cinco das.Las unidades sern entonces recuperadas, la in-formacin descargada y entregadas a otros 60vehculos diferentes por otros cuatro o cinco das.En algunos casos, cuando hay un fin de semana enmedio de la medicin, las unidades estarn por untiempo ms largo conectadas a los vehculos.Gracias a la informacin recolectada, serposible estimar las emisiones producidas duranteel tiempo de partida en fro de los vehculos enLima. Esta informacin ser integrada con otrasmediciones que se realizarn en forma paralela,las cuales registran las condiciones de conduccin.En resumen, para una correcta utilizacin sedebe considerar lo siguiente: La unidad se debe conectar al encendedor decigarrillos del vehculo. No se debe desconectar la unidad en ningnmomento durante todo el tiempo de medicin. La unidad no consume voltaje del sistema elc-trico del vehculo ya que cuenta con sus pro-pias bateras. Slo se registran encendidos y tiempos entrepartidas, no hay registro de la ubicacin delvehculo durante su operacin. Es importante recuperar las unidades al trmi-no de la medicin para descargar la informa-cin y continuar con otros vehculos. Estas unidades no tienen valor comercial ya quehan sido especficamente diseadas para estaoperacin de fines acadmicos y de investigacin.2.3. Encuestas de flotaa. Identificar dos personas con buen conocimien-to de automviles (buena formacin en mec-nica automotriz) para participar en encuestasde estacionamientos por seis das. Deseamosrecolectar informacin de 800 a 1000 vehcu-los. Los das de trabajo no necesariamente de-ben coincidir con los seis das en los cuales lasunidades GPS estarn monitoreando la activi-dad de conduccin.b. Una persona que se encargue de dar explica-ciones a guardias de seguridad, preguntas delpblico, etc. Si se decide que el grupo debe serdividido en dos equipos, entonces otra personaser requerida para encargarse de las explica-

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FAC. ING. GEO. MIN. MET. GEOG. DANIEL LOVERA, et al.ciones a los guardias o preguntas del pblico,etc. Las encuestas sern desarrolladas en cadauna de las tres reas (bajo ingreso, comercial,alto ingreso). Uno o dos de los vehculos utili-zados para conducir sobre las rutas especifica-das son utilizados para trasladar el equipo deencuestas hacia o desde sus ubicaciones de tra-bajo cada da. Por esta razn, es muy til si losconductores de vehculos y los equipos de en-cuesta cuentan con telfonos mviles de ma-nera que se pueden comunicar entre ellos enla medida que sea necesario.c. Dos personas para ingresar la informacin re-colectada por los equipos de encuesta (puedenser estudiantes).

2.4. Videosa. Una persona para operar las cmaras de vi-deo.b. Una persona que sirva como seguridad y res-ponda las preguntas del pblico.c. Dos personas para grabar informacin de losvideos.III. MEDICIONES EFECTUADAS3.1. Circuitos de medicinSe eligieron los circuitos para zonas de alto,medio y bajo ingreso econmico as como tambinalta, media y baja densidad vehicular. Se logr un100% de informacin con los equipos de medicinGPS en taxis en los circuitos que mostramos a con-tinuacin en las figuras 2,3,4,5,6 y 7.

Figura N. 2. Zona de Monterrico.

Figura N. 5. Zona de las Palmeras.

Figura N. 3. Zona de Javier Prado.

Figura N. 4. Zona de Panamericana Sur.

Figura N. 6. Zona de San Juan - Villa Mara.

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Figura N. 7. Javier Prado, mircoles 03/12/2003,06:00-13:00 hrs.3.2. Monitoreo de vehculos con unidadesVOCELas instituciones que participaron empleandolas unidades VOCE para el monitoreo de la veloci-dad y aceleracin de vehculos de sus funcionariosson las siguientes: CONAM, CEPIS, MEM,PROTRANSPORTE ,UNMSM, CATLICA, entre otros.Logrndose un 45% de informacin VOCE, parauna cantidad de 110 vehculos.3.3. Encuestas

Figura N. 8. Alumnos de SENATI encuestando.Las encuestas de flota se realizaron con elapoyo de 20 alumnos de UNMSM, 10 alumnos deSENATI [2] ver figura 8. Se logr un total de 1100encuestas en los dos das que dur la actividad.Las zonas encuestadas fueron los siguientes:1. Jokey Plaza2. Centro Comercial Risso3. La Bolichera Santa Isabel4. Hospital Mara Auxiliadora

3.4. Videos del trfico

Figura N. 9. Filmacin del trfico vehicular.El equipo de video se traslado a las zonas detrfico en la ciudad de Lima para filmar la dinmi-ca automotriz y, para su posterior visualizacin conuna equipo especial para llenar las planillas y ha-cer el conteo de vehculos por hora y circuito.Logrndose un 65% de filmacin en sectoresde Lima en un tiempo acumulado de 14 horas. Verfigura 9, 10 y 11.

Figura N. 10. Equipo de investigacin del IIGEO -UNMSM.

Figura N. 11. Visualizacin de los videos.

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FAC. ING. GEO. MIN. MET. GEOG. DANIEL LOVERA, et al.invernadero y contaminantes txicos. Este modelofue desarrollado conjuntamente La Universidad deCalifornia Riverside con Instituciones de Investiga-cin como CE-CERT, GSSR y el ISSRC [5,6,7].

Figura N. 13. Software del Modelo IVE.El Modelo IVE se desarrolla en Java y comotal requiere del Java Virtual Machine del SunMicrosystems para ser instalado en su computa-dora. La primera versin del modelo de IVE prime-ro fue lanzada en el verano de 2003 (IVE 1.0.3).Hasta la fecha, el modelo de IVE se ha utilizado enla India, Sudamrica y frica. Los datos se hanrecogido para la localizacin y los datos de entra-da de la flota de cada uno de estas localizaciones.Las mejoras y las actualizaciones a IVE son conti-nuas, pues se incorporan los nuevos datos y lasnuevas caractersticas se agregan al modelo.

V. DISCUSIN RESULTADOSLos datos experimentales se estn procesan-do mediante el Software IVE, adems se estndesarrollando varias tesis de investigacin. Mos-tramos algunos resultados en la figura N. 14, conrespecto al ciclo de emisin diurna del CO para laCiudad de Lima, encontrndose un valor mximode 300 toneladas mtricas de CO.

Figura N. 14. Ciclo de Emisin Diurna de CO paraLima, Per 2003.

3.5. Monitoreo de rutas largasDatos proporcionados por la Comisin de ProTransporte [3,4]. En cuanto a las rutas largas queatraviesan la capital, nos permitieron hacer medicio-nes con GPS en 11 rutas largas ver figura N. 12,entre las mencionadas estn:1. Pachacamac - Los Olivos2. Chorrillos - Comas3. San Martn de Porres - Santa Anita4. Los Olivos - Villa el SalvadorSe alcanz un 65% de medicin en vehculosde pasajeros con GPS (total: 453 600 seg).

Figura N. 12. Medicin con GPS de una ruta larga.3.6. Formacin de capacidadesPara el buen desempeo del proyecto se de-sarroll un programa de formacin de capacida-des de las instituciones participantes, del equipode investigacin del IIGEO y pblico en general.Seminario Taller: Evaluacin de Emisiones deFuentes Mviles Urbanas segn el Modelo IVE

IV. MODELO IVEEl Modelo Internacional de EmisionesVehiculares es un modelo diseado para estimaremisiones de vehculos motorizados. Su primerpropsito es para su uso en pases en desarrollo(ver figura N. 13). El modelo predice la contami-nacin local del aire, emisiones de gas de efecto

TEMA EXPOSITOR DA/HORAModelo IVE Dr. James Lents Martes 09 de Dic. (6-8 p.m.)Aplicacin del IVESantiago-Lima Dr. Nick NikilaDr. Mauricio Osses Mircoles 10 de Dic. (10-11 a.m.)Dr. Mauricio OssesDr. Nick Nikila Dic. (11-12 m)Jueves 11 de Impacto de FuentesMviles en el MedioAmbiente

Mircoles 10 deDic. (11-12m)

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MODELO IVE: METODOLOGA, MEDICIONES Y SIMULACIN DE LAS EMISIONES DE FUENTES MVILES EN LA CIUDAD DE LIMAAl aplicar la metodologa IVE, varias caracte-rsticas importantes de cada ciudad se pueden to-mar en cuenta, por ejemplo la composicin din-mica de la flota demostrada en la Tabla N. 1.Para los combustibles y las tecnologas delvehculo hay varias diferencias entre las ciudades,as teniendo un efecto importante en el procesodel clculo de la emisin (ver tabla N. 2).Tambin es de importancia tomar en cuentael comportamiento de los conductores al elegir unaruta para ir de un punto a otro, para el anlisis delos factores de emisin, como puede observarseen la Tabla N. 2.

VI. CONCLUSIONES Se comprueba la funcionabilidad, efectividad yconsistencia de la metodologa IVE para el casoLima. De la aplicacin de la metodologa IVE en Limase logr una buena base de datos de las fuen-tes mviles para las posteriores simulacionescon el Software IVE. Al constrastar datos de IVE Lima con los otrospases donde se aplic la metodologa, se pue-de precisar un nivel por encima del promediopara la contaminacin por emisionesvehiculares en la ciudad de Lima.

Almaty, Kazakhstan 45% 51% 89% 0% 7%Bogot, Colombia 36% 63% 45% 0% 54%Lima, Per 44% 56% 53% 6% 40%Los Angeles, USA 6% 94% 1% 3% 96%Mxico City, Mxico 18% 82% 20% 0% 80%Nairobi, Kenya 60% 32% 100% 0% 0%Pune, India 42% 32% 29% 35% 11%Santiago, Chile 17% 80% 17% 3% 77%So Paulo, Brazil 17% 83% 19% 0% 81%

Air/Fuel Control CatalystLocation Carburetor Fuel None 2-WC 3-WCInjection

Tabla N. 1. Datos de IVE en varios pases.

Tabla N. 2. Datos de mediciones IVE en varios pases.

Almaty, 83% 0% 0% 0% 9% 3% 5% 0% 1%Kazakhstan Bogot, 44% 5% 32% 0% 6% 9% 5% 0% 0%ColombiaLima, Per 52% 1% 3% 0% 15% 3% 5% 1% 0%Los Angeles, 95% 0% 0% 0% 0% 1% 1% 3% 0% USAMxico City, 74% 2% 15% 0% 2% 1% 4% 1% 0% MxicoNairobi, Kenya 88% 2% 1% 0% 2% 2% 4% 1% 1%Pune India 12% 55% 0% 13% 0% 1% 1% 0% 17%Santiago, Chile 79% 1% 8% 0% 0% 6% 5% 1% 0%So Paulo, 75% 10% 5% 0% 3% 2% 2% 3% 0%Brazil

City PC 2W TAXI 3W S M& L S&M L N-MBUS BUS TRUCK TRUCK

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FAC. ING. GEO. MIN. MET. GEOG. DANIEL LOVERA, et al.AGRADECIMIENTOSA las Universidades de California y de Chilepor la invitacin a trabajar en el Proyecto Interna-cional de Investigacin IVE. Al Rectorado, al Con-sejo Superior de Investigaciones (CSI), a la Ofici-na General de Abastecimiento por el apoyo brin-dado, al equipo de Investigacin del IIGEO, a losalumnos de Ingeniera Geogrfica, Ingeniera deMinas, Ingeniera Geolgica e Ingeniera Metalr-gica de la Universidad Nacional Mayor de San Mar-cos, a los profesores y alumnos del SENATI y atodas las instituciones que apoyaron las medicio-nes IVE en LimaVII. BIBLIOGRAFA1 Documentos de la Comisin Nacional de AireLimpio, Lima-2004.2 Trabajos de Evaluacin de Emisiones, SENATI.3 Informacin Vehicular de PROTRANSPORTE,2003.4. Formacin Vehicular de la Municipalidad deLima, 2003

5. Manual del Modelo IVE HYPERLINK http://www.gssr.net/ ive/downloads/manuals/IVEbrochure.pdf \t _blank http://www.gssr.net/ive/downloads/manuals/IVHYPERLINK http://www.gssr.net/ive/downloads/manuals/IVEbrochure.pdf \t_blank Ebrochure.pdf6. Software del Modelo IVE HYPERLINK http://www.gssr.net/ive/index.html \t _blank http://www.gssr.net/ive/index.html#7. Datos IVE- LIMA, IIGEO - UNMSM, 2003.

Figura N. 15. Equipo del IIGEO - UNMSM con NickNikila y Mauricio Osses.