Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica – ISSN 1982-0178Anais do II Encontro de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – ISSN 2237-0420

25 e 26 de setembro de 2012

IMPACTOS DO TRANSPORTE URBANO NA QUALIDADE DO AR DAS CIDADES

Jaisa Monique Silva de SouzaFaculdade de Economia e Administração

CEAjaisa_monique@hotmail.com

Marcius Fabius CarvalhoGrupo Eficiência Energética

CEATECmarcius@puc-campinas.edu.br

Resumo: O crescimento da população em área urbana e os novos hábitos introduzidos até mesmo pelo avanço tecnológico como a venda por internet aumentam a necessidade dos transportes urbanos que sobrecarregam os recursos e instalações urbanas, contribuem para impactos ambientais e para a deterioração da qualidade de vida da população. Esta proposta de trabalho tem como tema o impacto do transporte no meio urbano, para isso foram estudados os aspectos que afetam a qualidade do ar a partir da emissão de monóxido de carbono, hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio, provenientes de veículos leves, motos, ônibus e caminhões no meio urbano da cidade de Campinas. Foi aplicado o modelo de dispersão de poluentes WRPLOT View que permitiu visualizar a área com maior ou menor concentração de poluentes. Palavras-chave: Transporte Urbano, Meio urbano, Logística de Cidade.

Área do Conhecimento: Engenharia I – Engenharia civil

1. INTRODUÇÃOA humanidade está inserida em ambientes de mudanças acentuadas provocadas pelos avanços tecnológicos, globalização dos mercados que levam a agrupamentos sociais geralmente distantes das fontes de alimentação, matéria prima, insumos, lazer e trabalho criando a necessidade de movimentação dentro de espaço urbano. O espaço urbano é um espaço político que fornece residência para os membros da força de trabalho [2]. Segundo [14] o solo urbano é um recurso natural (definido, limitado e fixo no espaço); um recurso econômico (que se torna uma mercadoria por meio de investimentos para diferentes propósitos); um recurso social (seu valor aumenta com tomadas de decisões sociais com relação a planejamento e investimentos); um recurso público (está disponível e é de interesse de todos) que não perde valor com o tempo e deve usado para o desenvolvimento.Embora a área urbana ocupe somente 2% da superfície da terra ela demanda uma quantidade de recursos considerável consumindo 75% da madeira industrial e 60% da água retirada e a extensão dos impactos urbanos sobre o ambiente aumenta com o aumento da população e o crescimento da renda per capita [11].

A população urbana vem crescendo rapidamente e a partir do ano de 2007 passou a ser maior que a população rural. Prevê-se que no ano de 2030 ela chegue a 59% e a 69% no ano de 2050, Figura1.

Figura 1 Evolução da População urbana de 1950-2050Adaptado de United Nations Department of Economic and Social Affairs/Population Division - World Urbanization Prospects: The 2007 Revision, página 3.Nos países desenvolvidos a previsão de crescimento da renda per-capita é de 2-3% ao ano e para os países em desenvolvimento, como o Brasil, é de 4-5%. Este crescimento impactará tanto na mobilidade do passageiro quanto no transporte de carga na cidade. Pesquisas mostram que somente 60% das empresas medem suas emissões relacionadas a transporte e logística e que 64% dizem que a questão verde é importante ou muito importante [6]. No sentido de destacar o problema do transporte em meio urbano os autores [12] apontam em pesquisa do governo do estado de São Paulo que o número de viagens motorizadas cresceu 25%, de 20,6 milhões em 1997 para 25,3 milhões em 2007 e que a frota de automóveis particulares cresceu em 16%no mesmo período. Para atender um conjunto de serviços para suprimento das necessidades básicas da população o transporte urbano afeta a qualidade do ar, gera ruídos e vibrações, causa acidentes e contribui significativamente para o aquecimento global [8]. Estes efeitos nocivos são percebidos não somente por pedestres e residentes em regiões de circulação elevada dos veículos, mas também pelos motoristas. Conforme [13], a busca de políticas e soluções para o problema de logística de transporte em um ambiente urbano deve ter como referências básicas o conjunto de objetivos estratégicos:a) A qualidade de vida da população garantindo a

disponibilização de fornecimento de bens e condições igualitárias de mobilidade a todos,

b) O desenvolvimento econômico disponibilizando acessibilidade a pessoas e bens aos diferentes espaços do território,

c) A eficiência global tanto operacional energética e ambiental.

A utilização de modelos numéricos para estimação da concentração poluentes em escala local contribui para a identificação da qualidade do ar em áreas

urbanas e da exposição dos moradores e pedestres a diferentes poluentes. São também importantes na gestão do tráfego e na proposição de estratégias para a qualidade do controle ambiental nos centros urbanos, por permitirem desenvolver e analisar diferentes cenários futuros.No sentido de contribuir com propostas para solução de alguns dos problemas de transporte urbano este trabalho tem como objetivo principal estabelecer a partir de uma pesquisa de dados secundários disponibilizados pela Empresa Municipal de Desenvolvimento de Campinas (EMDEC) o nível de emissão de CO em um conjunto de cruzamentos selecionados no centro da cidade de Campinas, SP, por meio do software de visualização WRPLOT View. O artigo apresenta na próxima seção um levantamento de trabalhos a respeito do tema em estudo.

2. METODOLOGIAA metodologia para a avaliação da emissão na área central de Campinas é baseada no cálculo das emissões e simulação das condições de dispersões como apresentado na Figura 2.Uma vez que o papel do planejamento urbano está ligado ao gerenciamento da organização espacial das cidades no intuito de promover o eficiente uso dos serviços e infraestrutura urbana o dimensionamento da emissão de poluentes atmosféricos permite estabelecer ações para solução das questões de qualidade de vida no meio urbano contribuindo para um melhor planejamento da cidade.

Figura 2: Passos para o dimensionamento de emissão

2.1. Emissão de Poluentes na atmosferaOs principais poluentes a serem analisados são: Monóxido de Carbono (CO); Hidrocarbonetos (HC) e Oxido de Nitrogênio (NO). A escolha dos poluentes passa pela análise dos seus efeitos à saúde humana como especificado a seguir adaptado por [7]:

CO: O monóxido de carbono provém essencialmente das emissões geradas pelos mais antigos veículos a gasolina. Por vezes ocorrem elevadas concentrações de CO ao longo das vias de circulação em situações de longas filas de trânsito. Provoca como efeito à saúde humana a redução da capacidade de transporte de oxigênio até aos tecidos vitais pelo sangue, afetando os sistemas nervoso e cardiovascular e outras doenças.

HC: Fazem parte da composição da gasolina, os hidrocarbonetos compostos por esse combustível são mais leves do que aqueles que compõem o óleo diesel, pois são formados por moléculas de menor cadeia carbônica. Pode ocasionar problemas respiratórios, diminuir a capacidade sangüínea de transportar oxigênio e afetam os sistemas cardiovascular e nervoso e os pulmões.

NOX: Resulta da queima de combustíveis nas unidades industriais e da combustão, a altas temperaturas, nos motores dos veículos automóveis. Prejudica a saúde humana por ter pouca afinidade pela água das mucosas, alcança as regiões profundas e inibe algumas funções dos pulmões diminuindo a resistência às infecções, assim como contribui com demais efeitos prejudiciais.

As emissões são os fatores chave na modelagem da poluição do ar. Elas representam a razão na qual uma quantidade de poluente é emitida por unidade de tempo (min) ou distância (Km). Na falta de inventários de emissões de outras regiões brasileiras, os dados de São Paulo propiciam bom referencial das emissões veiculares nos grandes centros urbanos [3]. Ainda, segundo a referência as emissões de material particulado são especialmente importantes no monitoramento ambiental dos corredores de ônibus urbanos, pelo fato de serem mais pesados, em geral, estes poluentes não se espalham muito pela atmosfera, ficando concentrado nas imediações da via. Isto contribui a degradação do ambiente principalmente próximo ao leito da via. Como nos corredores existe uma concentração volumosa de veículos pesados emitindo fumaça preta, a situação negativa se potencializa, causando fortes reflexos sobre a qualidade de vida da população residente e impactos sobre o mercado imobiliário, com desvalorização dos imóveis próximos aos corredores saturados. Dessa forma, mesmo que o transporte público coletivo sobre pneus emita menos poluentes por passageiro transportado do que os modais individuais, os gestores devem considerar como prioridade a busca de soluções para a redução das emissões absolutas de particulado desses sistemas.

Concentração da Poluição

do ar

Dados de fluxo deVeículos

Taxas de Emissões por Tipo

de Veículos

Modelo deDispersão

2.2. Levantamento dos pontos de interesse e do volume de veículos circulantes:O volume de veículos que trafegam no centro da cidade de Campinas, SP, foi determinado a partir dos dados disponíveis em um mapeamento realizado no ano de 2010 pela EMDEC para cinco pontos: Avenida Francisco Glicério com Rua Sacramento; Avenida Benjamin Constant com Rua General Osório; Avenida Senador Saraiva com Av. Campos Sales; Cruzamento Rua José Paulino com Rua Barreto Leme; Cruzamento da Rua Moraes Sales com Rua Padre Vieira.2.3. Dispersão dos poluentes na atmosferaO processo de dispersão representa a forma como os poluentes são dispersos na atmosfera. Seu impacto é feito por modelos que estimam a concentração de poluentes em escala local. Há um número significativo de modelos para a avaliação da poluição que diferem pela composição da categoria de veículos e idade da frota, formas de dirigir, poluentes considerados. Os autores [1] fazem uma revisão bibliográfica dos diversos estudos envolvendo a utilização de modelos computacionais como apoio ao entendimento de problemas de dispersão de poluentes na atmosfera citando suas vantagens e limitações inerentes às suas hipóteses simplificadoras. A estimação da emissão destes poluentes pode ser feita por meio de duas abordagens distintas [10] modelagem baseada na velocidade média, que se destina à elaboração de inventários em grande escala baseados em dados como a quilometragem média percorrida pela frota da cidade e fatores médios de emissão, e a modelagem dinâmica, que permite a estimação das emissões a cada segundo de um veículo. Este trabalho analisa a contribuição das principais fontes de emissões (automóveis, motos, ônibus e caminhões) de efluentes atmosféricos no centro urbano de Campinas pela modelagem dinâmica. Para isso, utiliza como principal ferramenta um modelo de dispersão disponível no Lakes Enviromental, que consiste em representar em um programa computacional os processos físicos e químicos que descrevem o comportamento dos poluentes durante o processo de dispersão no ar, levando em conta as características das fontes de emissão, da topografia da área de influência e condições meteorológicas de dispersão. 2.4 Padrões de emissãoDe acordo com a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) são estabelecidos dois tipos de padrões de qualidade do ar: os primários e os secundários. Os padrões primários de qualidade do ar são

constituídos pelas concentrações de poluentes que, quando ultrapassadas, poderão prejudicar a saúde da população. Podem ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração de poluentes atmosféricos, constituindo-se em metas de curto e médio prazo. [4]Já os padrões secundários de qualidade do ar são as concentrações de poluentes atmosféricos como as partículas totais em suspensão, partículas inaláveis, fumaça, dióxido de enxofre, dióxido de nitrogênio, monóxido de carbono e ozônio, das quais se prevê o mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim como o mínimo dano à fauna e à flora, aos materiais e ao meio ambiente em geral. Podem ser entendidos como níveis desejados de concentração de poluentes, constituindo-se em meta de longo prazo. Em nível federal a Resolução CONAMA 03/90 estabelece padrões de qualidade ambiental para 7 poluentes principais e critérios para episódios agudos de poluição do ar. São definidos como poluentes indicadores da qualidade do ar as substâncias descritas na Tabela 1, com seus limites máximos. Com relação às substâncias regulamentadas, as de maior interesse para o caso em estudo são monóxido de carbono, óxido de nitrogênio e hidrocarbonetos.

3. MÉTODOS3.1. Cálculo das Emissões VeicularesDe acordo com [9] a metodologia bottom-up é desenvolvida, a partir da obtenção do valor das emissões pelo tubo de escapamento dos automóveis, no qual estabelece a relação entre a idade do veículo, a quilometragem percorrida pelo mesmo no decorrer de um ano e por último o fator de emissão de cada categoria veicular. A equação 1 a seguir demonstra como deve ser feito o cálculo da quantidade de poluentes emitida. EF = N*KM*FEf (1)Onde:EF: Emissão do poluente considerado para a frota (g/ano);N: Número de veículos que compõem a frota da localidade em questão;KM: Quilometragem média anual (km);FEf: Fator de emissão da frota para o poluente de interesse (g/km).

4. APLICAÇÃO4.1. Descrição do objeto de estudoCampinas, SP, é hoje a mais industrializada e urbanizada capital regional do interior de São Paulo. No estado, fica atrás apenas da cidade de São Paulo em termos de importância econômica, ocupando a

terceira colocação em termos de concentração industrial do país. O transporte é altamente dependente dos automóveis e a cidade conta com linhas de ônibus urbano gerenciadas pela EMDEC, assim como linhas metropolitanas e intermunicipais gerenciadas pela EMTU – SP. Devido ao espraiamento da cidade há uma crescente poluição do ar e o aumento do tempo diário gasto com transporte. 4.2. Levantamento de dados Dois tipos de dados foram coletados: a quantidade de veículos circulantes e o clima nos pontos escolhidos para análise. Foram definidos o total de

cinco pontos para estudo, pois eles apresentam circulação considerável no período da tarde. Conforme as informações disponíveis no banco de dados referente a clima do centro de previsão de tempo e estudos climáticos [5] tornou-se possível confeccionar uma planilha, cujo período foi de vinte dias a partir do dia quinze do mês de maio ao dia quatro do mês de junho, foi considerado os dados meteorológicos no horário de meia noite às 23 horas de cada dia. Sendo assim, coletou-se diariamente e manualmente os dados equivalentes a direção do vento, velocidade do vento, latitude e longitude, pois as condições meteorológicas precisam ser consideradas, já que as mesmas interferem na

dispersão de poluentes e na degradação da qualidade do ar. Em relação à obtenção do volume de veículos que trafegam no centro da cidade levou-se em consideração os dados disponíveis em um mapeamento realizado no ano de 2010 pela EMDEC. 4.3. Emissões veicularesPara cálculo da emissão foi necessário considerar o fator de emissão de cada poluente. Onde, o fator de emissão é um número que relaciona a quantidade de poluentes emitidos para a atmosfera relacionada com uma atividade potencialmente poluidora. Para execução deste trabalho optou-se pela utilização dos dados de fator de emissão disponibilizados pela CETESB, conforme tabela 2 a seguir:

Tabela 3 Fator de emissão dos poluentes FROTA FATOR DE EMISSÃO

Poluentes CO HC NOX

Veículos pesados (ônibus e caminhões) 2 0,3 0,6

Veículos leves 0,37 0, 042 0, 039

Motocicleta 6,25 0,82 0,18

Fonte: elaborada a partir de dados oriundos do inventário de [4].

5. RESULTADOSPara obtenção da emissão provocada pelos veículos leves, motocicleta, ônibus e caminhões foi estudado o fluxo de trafego dos veículos considerado os cruzamentos no período da tarde. Considerou-se que todos os veículos utilizam como combustível a gasolina, pois apresentam uma considerável emissão de poluentes. Em seguida foi utilizado a metodologia bottom-up para realizar o cálculo das emissões veiculares. Os resultados obtidos podem ser visualizados na tabela 4 abaixo.

Tabela 4 Emissão em kg/dia dos poluentes CO, HC e NOX para cada ponto selecionadoFonte Elaboração Própria

Diante das diversas categorias de modelos de software constituídos no Lakes Environmental, foi selecionado um modelo a ser utilizado para obtenção de resultados, mais especificamente o modelo denominado WRPLOT View, responsável pelo fornecimento de dados referentes à direção de dispersão de poluentes. Em função de dados metrológicos o WRPLOT View permite elaborar uma rosa dos ventos para a região selecionada durante o período de pesquisa. A partir desse modelo foi possível visualizar a dispersão das emissões de

Tabela 2 Quantidade de veículos que compõem a frota dos pontos em questão

Automóvel Moto Ônibus Caminhão

Ponto 1 2929 421 403 39

Ponto 2 2910 271 548 11

Ponto 3 4940 831 1383 41

Ponto 4 854 147 80 7

Ponto 5 1931 160 119 3

Ponto1 Automóvel (kg/dia)

Moto (kg/dia)

Ônibus (kg/dia)

Caminhão (kg/dia)

CO 65,32 158,60 48,58 4,70

HC 7,41 20,81 7,29 0,71

NOX 6,89 4,568 14,57 1,41Ponto2

CO 64,90 102,09 66,06 0,23

HC 7,37 13,39 9,91 72,6

NOX 6,84 2,94 19,82 0,40Ponto3

CO 110,17 313,05 166,72 4,94

HC 12,51 41,07 25,01 0,74

NOX 11,61 9,02 50,02 1,48

Ponto4

CO 19,05 55,38 9,64 0,84

HC 2,16 7,27 1,45 0,13

NOX 2,01 1,59 2,89 0,25Ponto5

CO 4,54 60,27 14,35 0,36

HC 4,89 7,91 2,15 0,05

NOX 4,54 1,74 4,30 0,11

poluentes atmosféricos de monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrogênio (NO), partículas em suspensão (MP) e outros gases. No entanto, com os dados levantados utilizou-se o WRPLOT View, nos cinco pontos selecionados e já citados anteriormente. Inseriu-se os dados em seguida e resultou-se na rosa dos ventos, no qual foi determinado a direção da dispersão dos poluentes, demonstrando precisamente o local onde existirá maior dispersão de poluentes. Posteriormente, com o auxílio do Google Earth localizou-se o endereço estabelecido e a rosa dos ventos foi transferida para o mesmo, com os seus respectivos dados ilustrando assim de modo preciso. Optou-se ao longo desse estudo por analisar o fenômeno de dispersão ponto a ponto, pois assim torna-se possível ter uma visão local das emissões, sabendo-se que a velocidade e a direção do vento irão interferir na concentração de poluentes. Tendo em vista este ponto, tornou-se possível visualizar três pontos aplicados ao WPLOTview ao longo desse estudo. A rosa dos ventos para a região da Avenida Benjamin Constant,não apresentado por limitação de espaço, demonstrou que a cor amarela predomina com menor circulação de vento o que equivale a uma concentração maior de poluição em relação às demais direções.Para a Avenida Senador Saraiva, Figura 3, a dispersão de poluição possui maior área de abrangência na região de cor turquesa, pois esta é encontra-se na faixa de maior velocidade de vento, acima de 22 nós.

Figura 3 Avenida Senador SaraivaFonte: Elaboração Própria a partir de Lakes Enviromental e aplicação no Google earth.

Ao considerar o cruzamento da Rua José Paulino com Rua Barreto Leme na Figura 4, pode-se afirmar que no ponto exato onde o cruzamento foi definido existe maior dispersão na faixa azul, equivalente de

17 a 21 nós de velocidade, no entanto, ao verificar a questão de concentração de poluentes percebe-se que por ter alta ventilação a quantidade de poluentes será significativamente menor.

Figura 4 Cruzamento Rua José Paulino com Rua Barreto LemeFonte: Elaboração Própria a partir de Lakes Enviromental e aplicação no Google earht.

5. CONCLUSÃO Muitos aspectos podem ser discutidos a partir de um modelo de simulação de ar como o descrito neste trabalho. A existência de um modelo de simulação permite melhor entendimento do processo de dispersão das emissões e a proposta de soluções que, uma vez definidas, podem ser simuladas em maior detalhe, variando para isso o porte do veículo, suas características técnicas e térmicas, a organização dos roteiros, a quantidade ideal de carga a transportar, tempos de espera nas entregas, etc. O próximo passo desta pesquisa seria considerar uma simulação probabilística, permitindo a análise de cenários mais realistas e condições dinâmicas à medida que fatores exógenos o exigirem. Por exemplo, no planejamento de uma entrega, quando esta demorar muito mais do que o previsto, pode ser necessário alterar a seqüência restante das entregas de forma a manter o ciclo térmico do entorno dentro dos níveis preconizados. Sem dúvida, para o sucesso de uma política de meio ambiente em um centro urbano é necessário uma maior articulação entre os diversos setores que gerenciam a vida urbana na busca da implementação de soluções mais abrangentes e eficientes, que busquem a melhoria da qualidade do ar atendendo os interesses econômicos.

REFERÊNCIAS[1] BARBON, A; GOMES, J. Simulação das emissões atmosféricas sobre o município de Araucária com o uso do modelo AERMOD. Eng Sanit Ambient. v.15, n.2, abr/jun 2010, p. 129-140.

[2] CASTELLS, M. The City and the Grassroots. Berkeley, CA: University of Califórnia Press. 1983.[3] CARVALHO, C. H. R. Emissões relativas de poluentes do transporte motorizado de passageiros nos grandes centros urbanos brasileiros. IPEA: instituto de pesquisa econômica aplicada. Brasília, abril de 2011. [4] CETESB, Inventário e Cenário de emissões dos gases de efeito estufa da cidade do Rio de Janeiro. 2011. Disponível em < http://www.cetesb.sp.gov.br/userfiles/file/mudancasclimaticas/proclima/file/publicacoes/ inventarios/ portugues/ coppe_inventario_rj_2011.pdf> Acesso em: 05 de maio de 2012. [5] CPTEC. <http://bancodedados.cptec.inpe.br/>. Acesso em 3 de junho de 2012 .[6] EYEFOR TRANSPORT (2008), Geen Logistics, Supply Chain & Logistics, p. 60, September, 2008.[7] GOMES, P; PEREIRA. P. Avaliação da qualidade do ar no município de Vila Velha de Ródão, Faculdade de Ciência e Tecnologia – Universidade Nova de Lisboa, 2011.[8] McKINNON, A. Envinmental Sustentability – A new priority for logistic managers in Green Logistics, Ed. McKinnon, Culline, S. Browne, M, Whitheing, p 30-48, KoganPage, 2010.

[9] MATTOS, L.B.R. 2001. A importância do setor de transportes na emissão de gases do efeito estufa – o caso do município do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, RJ. Tese de Mestrado. UFRJ, p. 222 apud [10] OLIVEIRA, et al. Uso do AERMOD na estimação da concentração de monóxido de carbono, proveniente de veículos leves, na região central de Maringá. Disponível em <http://www.anpet.org.br/ssat/ interface/content/autor/trabalhos/publicacao/2011 /504_AC.pdf >. Acesso em 02 de julho de 2012. [11] O'MEARA, M. (1999). Reinventing cities for peo-ple and the planet; Worldwatch Institute paper 147, Washington, D.C., Worldwatch Institute, 1999. [12] RÓMERO. M. A; BRUNA. G. C. Metrópoles e Desafio Urbano Frente ao Meio ambiente. São Paulo: Blucher, 2010. [13]SECO, A.; SILVA, A.B. Efficient Solutions for Ur-ban Mobility - Policies, Strategies and Measures in Methods and Techniques, in Urban Engineering, Edited by Armando Carlos de Pina Filho e Aloísio Carlos de Pina, In-Tech, India, 2010.[14] ZEKOVIC, S. Regional Competitiveness and Territorial Industrial Development in Serbia, SPATIUM International Review, No, 21. December, p 27-38, 2009.