Monitoreo Fuentes Moviles

Ejecuta

Un proyecto de

SIMULACIONES ESPECIALES TAREA 1: CAMPAA MONITOREO FUENTES MVILES

Convenio de Asociacin No. 543 de 2008 Acta No 3

Informe Final. Agosto 2010

Actualizacin de Inventario de Emisiones Atmosfricas

CRDITOS

CONVENIO 543 DE 2008 EVALUAR LOS NIVELES DE CONTAMINACIN EN LAS ZONAS URBANAS DEL

VALLE DE ABURR

UN PROYECTO DE:

REA METROPOLITANA DEL VALLE DE ABURR

Mauricio Facio Lince Prada. Arq. Director

Alejandro Gonzlez Valencia. I.A. MSc. Subdirector Ambiental Gloria Estella Ramrez Claudia Liliana Mendoza Salas Ana Zuleima Orrego Guarn Laura Catalina Gil Salazar Gustavo Londoo Gaviria Ral Alexander Cardona Pareja

EJECUTA: Universidad Pontificia Bolivariana

EQUIPO DE TRABAJO

Mara Victoria Toro Gmez I.Q. MSc. PhD. Josshual Serna Patio. I.C. MSc. Frank Eddilson Ospina Giraldo. I.Q. Diana Marcela Quiceno Rendn I.Q. Juan David Zapata Carmona I.M.

INTERVENTORA

Eduardo Behrentz. I.C. MSc. PhD. Multivac Consultores

Agosto de 2010, Medelln


INDICE GENERAL

1. INTRODUCCIN ............................................................................................1

2. RESUMEN EJECUTIVO ...................................................................................2

3. OBJETIVOS ....................................................................................................3

3 . 1

G E N E R A L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 . 2

E S P E C I F I C O S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

4. ALCANCE .......................................................................................................3

5. PRODUCTOS ..................................................................................................3

6. FUENTES MVILES ........................................................................................5

6 . 1

M A R C O T E

R I C O

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

6. 1.1 Monitoreo de vehculos en las vas .......................................................................................... 5

6. 1.2 Ciclo de Manejo ........................................................................................................................ 6

6. 1.3 Estado del Arte Modelos de prueba para emisiones en vehculos ........................................... 8

6. 1.4 Patrones de encendido ........................................................................................................... 24

6. 1.5 Emisin de Gases de Fuentes Mviles .................................................................................... 24

6. 1.6 Mtodos para la medicin de emisiones vehiculares............................................................. 25

6 . 2

R E C O L E C C I

N D E D A T O S

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8

6. 2.1 Determinacin del Ciclo de Manejo ....................................................................................... 28

6. 2.2 Determinacin de las Emisiones ............................................................................................. 30

6. 2.3 Equipos de Monitoreo ............................................................................................................ 34

6 . 3

R E S U L T A D O S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 9

6. 3.1 Monitoreo de Fuentes Mviles en Vas .................................................................................. 39

6. 3.2 Ciclo de Manejo ...................................................................................................................... 58

6. 3.3 Emisin de gases ..................................................................................................................... 99

7. CONCLUSIONES ....................................................................................... 118

8. RECOMENDACIONES ................................................................................ 122

9. BIBLIOGRAFA ......................................................................................... 125


INDICE DE TABLAS

Tabla 6.1. Factores de Ponderacin de Ciclo de Manejo Modelo 13 Japons para

Motores a Gasolina y Gas Natural Vehicular ................................................................ 22


Motores a Diesel ....................................................................................................... 23

Tabla 6.3. Vehculos Seleccionados para Monitoreo de Ruta ..................................... 29

Tabla 6.4. Resultados de Emisiones en camiones livianos en Santiago de Chile .......... 33

Tabla 6.5. Resultados de emisiones en Birmingham................................................. 33

Tabla 6.6. Flujos mximos segn el tamao de la tubera ........................................ 37

Tabla 6.7. Caracterizacin Tramos 1, 2 y 3. ............................................................ 61

Tabla 6.8. Caracterizacin Tramos 4 y 5 ................................................................. 65

Tabla 6.9. Caracterizacin Tramo 6 ........................................................................ 68

Tabla 6.10. Caracterizacin Tramo 7..................................................................... 71

Tabla 6.11. Caracterizacin Tramo 8..................................................................... 74

Tabla 6.12. Caracterizacin Tramos 9. .................................................................. 77

Tabla 6.13. Datos de Matriz de Probabilidad, Velocidad y Aceleracin Tramos 1, 2 y 3

80

Tabla 6.14. Datos de Matriz de Probabilidad, Velocidad y Aceleracin Tramos 4 y 5 . 83

Tabla 6.15. Datos de Matriz de Probabilidad, Velocidad y Aceleracin Tramos 6 ...... 85


Tabla 6.17. Datos de Matriz de Probabilidad, Velocidad y Aceleracin Tramo 8 ........ 90


Tabla 6.19. Vehculos probados y muestreados en el Dinammetro ........................ 105

Tabla 6.20. Distancias de Ciclo de manejo de vehculos Diesel. .............................. 107


Tabla 6.21. Masa de Material Particulado de vehculos Diesel ................................. 109

Tabla 6.22. Emisiones Promedio de Vehculos Ensayados ...................................... 113

Tabla 6.23. Emisiones de Vehculos Ensayados ..................................................... 116


INDICE DE FIGURAS

Figura 6. 1 Esquema Ciclo de Manejo FTP 72 ................................................................ 8

Figura 6. 2 Esquema Ciclo de Manejo FTP 75 .............................................................. 10

Figura 6. 3 Esquema Ciclo de Manejo SFTP US 06 ....................................................... 11

Figura 6. 4 Esquema Ciclo de Manejo SFTP SC03 ........................................................ 12

Figura 6. 5 Esquema Ciclo de Manejo Ciudad de Nueva York ........................................ 13

Figura 6. 6 Esquema Ciclo de Manejo Unificado de California ....................................... 14

Figura 6. 7 Esquema Ciclo de Manejo Urbano para dinammetro .................................. 15

Figura 6. 8 Ciclo y Ruta de Ciudad para Suburbanos ................................................... 16

Figura 6. 9 Ciclo de Buses de Nueva York ................................................................... 18

Figura 6. 10 Esquema Ciclo de Manejo Modelo 10-15 Japons ...................................... 19

Figura 6. 11 Esquema Ciclo de Manejo Modelo 11 Japons .......................................... 20

Figura 6. 12 Emisiones relacionadas con la distancia en varias ciudades del Mundo ........ 32

Figura 6. 13 Equipo de Medicin de Material Particulado PM0,1-PM10 .............................. 35

Figura 6. 14 Flujmetro marca FOX FT2 de Insercin y en Lnea ................................... 36

Figura 6. 15 GPS VBOX Micro .................................................................................... 39

Figura 6. 16 Monitoreo de Fuentes Mviles en Vas ...................................................... 40

Figura 6. 17 Vehculos totales a Gasolina y GNV .......................................................... 40

Figura 6. 18 Vehculos por Combustible ...................................................................... 42

Figura 6. 19 Vehculos a GNV .................................................................................... 42

Figura 6. 20 Vehculos por Componente de Emisin ..................................................... 43

Figura 6. 21Componente CO para vehculos a Gasolina y GNV ...................................... 46

Figura 6. 22 Vehculos Rechazados por Marca ............................................................. 47

Figura 6. 23 Principales Causas de Rechazo de Vehculos a Gasolina ............................. 48

Figura 6. 24 Principales Causas de Rechazo de Vehculos GNV ..................................... 48

Figura 6. 25 Distribucin de Vehculos por Municipio .................................................... 49

Figura 6. 26 Vehculos Diesel Totales ......................................................................... 51

Figura 6. 27 Distribucin por Modelo de Vehculos Diesel ............................................. 52

Figura 6. 28 Opacidad por Modelo de Vehculos 2010 y 2009 ....................................... 52

Figura 6. 29 Distribucin de Vehculos por Tipo ........................................................... 54


Figura 6. 30 Volquetas por Modelo ............................................................................. 55

Figura 6. 31 Vehculo Articulado por modelo ............................................................... 56

Figura 6. 32 Distribucin de Vehculos por Marca ........................................................ 57

Figura 6. 33 Mapa de la Ruta en Google Earth ............................................................ 59

Figura 6. 34 Posicin Tramo 1, 2 y 3 .......................................................................... 60

Figura 6. 35 Muestra de Velocidad de Tramos 1, 2 y 3 ................................................. 63

Figura 6. 36 Muestra de Aceleracin Tramos 1, 2 y 3 ................................................... 63

Figura 6. 37 Posicin Tramos 4 y 5 ............................................................................ 64

Figura 6. 38 Muestra de Perfil de Velocidad Tramos 4 y 5 ............................................ 66

Figura 6. 39 Muestra de Aceleracin Tramos 4 y 5 ...................................................... 66

Figura 6. 40 Posicin Tramo 6 ................................................................................... 67

Figura 6. 41 Muestra Perfil de Velocidad Tramo 6 ........................................................ 69

Figura 6. 42 Muestra Perfil de Aceleracin Tramo 6 ..................................................... 69










Figura 6. 52 Matriz de Probabilidad, Velocidad, Aceleracin Tramos 1, 2 y 3 .................. 82

Figura 6. 53 Matriz de Probabilidad, Velocidad, Aceleracin Tramos 4 y 5 ...................... 84

Figura 6. 54 Matriz de Probabilidad, Velocidad, Aceleracin Tramo 6 ............................. 86

Figura 6. 55 Matriz de Probabilidad, Velocidad, Aceleracin tramo 7 ............................. 89



Figura 6. 58 Ciclo de Manejo Tramos 1, 2 y 3 ............................................................. 94

Figura 6. 59 Ciclo de Manejo Tramos 4 y 5 ................................................................. 95


Figura 6. 60 Ciclo de Manejo Tramo 6 ........................................................................ 95




Figura 6. 64 Ciclo de Manejo Compuesto .................................................................... 98

Figura 6. 65 Ciclo de Manejo Simplificado ................................................................... 99

Figura 6. 66 Montaje de Equipos de Medicin de Flujo de Emisiones y Material Particulado

....................................................................................................................... 100

Figura 6. 67 Dinammetro de Chasis DBT-3000/1 ...................................................... 103

Figura 6. 68 Instrucciones de Ciclo de Manejo............................................................ 106

Figura 6. 69 Grfica de Velocidad, Concentracin y Flujo Msico, Vehculo LAL 165 ....... 110

Figura 6. 70 Grfica de Emisiones Promedio PM0.1-10, Vehculos Diesel .......................... 115

Figura 6. 71 Grfica de Emisiones PM0.1-10 Vehculos Diesel.......................................... 117


INDICE DE ANEXOS

Anexos fsicos

ANEXO FSICO A Registro Ciclo de Manejo

ANEXO FSICO B Simulaciones especiales Ciclo de Manejo

Anexos Digitales

ANEXO A Procedimiento Aforos Vehiculares

ANEXO B Procedimiento para monitoreos con GPS

ANEXO C Formato ciclo de manejo

ANEXO D Mapa Ruta Comercial Hotelera 305

ANEXO E Procedimiento para la medicin de Material Particulado de los

gases de emisin de vehculos segn el Ciclo de Manejo.

ANEXO F Monitoreos vehculos a gasolina y GNV

ANEXO G Monitores vehculos Diesel

ANEXO H Vehculos Invetrans (Comercial Hotelera)

ANEXO H Matrices de Probabilidad, Velocidad y Aceleracin

ANEXO J Ciclo de manejo

ANEXO K Data sheet Dynamometer DBT 3000

ANEXO L Clculo de emisiones

ANEXO M Imgenes con Curvas Digitales


ANEXO N Procedimiento para el Anlisis de la Informacin de los

Datos Almacenados por el Equipo Racelogic Vbox GPS

ANEXO O Procedimiento para el Clculo de la Distancia Recorrida

Durante las Pruebas Dinmicas en Desarrollo del Ciclo de

Manejo para el Valle de Aburr

ANEXO P Procedimiento para el Clculo de la Masa a Partir de la

Concentracin de Material Particulado y Flujo de Gases del

Escape Durante las Pruebas Dinmicas en el Dinammetro en

Desarrollo del Ciclo de Manejo para el Valle de Aburr.

ANEXO Q Procedimiento para el Clculo de las Emisiones

Basados en los Datos y Clculos de Distancia

Recorrida y Masa del Material Particulado


1

1. INTRODUCCIN

El trabajo que se presenta, se basa en el estudio de los primeros clculos y hallazgos de

las emisiones realizados a vehculos de combustible Diesel, especficamente del material

particulado PM10, que tiene un mayor impacto en la polucin del rea Metropolitana del

Valle de Aburr.

Se partir desde la creacin de las metodologa, determinacin de protocolos y

procedimientos definidos para la toma de datos y anlisis, la realizacin de las pruebas, as

como el desarrollo integral del proyecto, con el fin de generar resultados que brinden una

primera visin sobre las condiciones y emisiones de los vehculos de este tipo en el rea

Metropolitana.

Primero se establecer un Ciclo de manejo del Valle de Aburr, basados en las rutas

urbanas de buses, que representen y transiten la variada topografa de la zona con el fin

de recoger y reconocer la diversidad propia de la regin. Se realizar con ayuda de

equipos especializados establecidos con anterioridad y adquiridos con el fin ltimo del

desarrollo del Convenio.

Para la determinacin de las emisiones, se definirn condiciones especiales de los

vehculos, as como el mejor plan para desarrollarlo, con el fin de enfocar el estudio y

desarrollar una metodologa que generen resultados puntuales sobre una lnea especfica

de vehculos, siendo los primeros pasos para el desarrollo de las emisiones de las diversas

categoras de componen el parque automotor de la zona.


2

2. RESUMEN EJECUTIVO

Con el fin de conocer ms a fondo el impacto y las emisiones que tienen las fuentes

mviles que consumen combustible Diesel, se ha planteado la generacin y/o hallazgo del

ciclo de manejo local con el fin de conocer las condiciones de manejo propias del Valle de

Aburr, obviando la uso de ciclos de manejo estandarizados utilizados en otros lugares del

mundo como los son el Modelo 13 Japons o el FTP 75 Estadounidense, donde las

condiciones tanto topografas como de manejo son muy diferentes.

Se analizaron algunas rutas de servicio pblico las cuales presentan recorridos por

sectores cuya topografa es inconstante y se ha seleccionado la Ruta Comercial Hotelera

305 para su anlisis. Gracias al equipo de GPS, se han obtenido los datos de Velocidad,

Aceleracin y Posicin que fueron analizados y sintetizados, gracias a un intenso trabajo

estadstico bajo la metodologa denominada Matriz de Probabilidad de Velocidad y

Aceleracin, con el fin de obtener en cada sector y caracterstica topogrfica del recorrido,

un perfil de manejo. El ciclo de manejo se ha completado compilando los perfiles de los

diferentes tramos de la ruta.

Para el clculo de las emisiones, se ha planteado la realizacin de las pruebas dinmicas

en un dinammetro de chasis, en el cual se ha realizado la recreacin del ciclo de manejo

a vehculos Diesel de tamao mediano. No fue posible la recreacin del ciclo de manejo en

buses o busetones debido a las especificaciones y tamao del dinammetro. En dicha

recreacin del ciclo de manejo se ha medido el material particulado PM0.1-10, as como el

flujo de los gases de emisin. Luego de obtenidos los resultados, se analizan las emisiones

para vehculos medianos Diesel, as como su impacto. En general el 80% de los vehculos

ensayados presentaban emisiones bajas en cuanto a material particulado PM0.1-10,

cumpliendo inclusive con la normatividad EURO IV.

Se han realizado monitoreos en las vas para verificar el estado de los automotores, y se

ha notado que el 46% de los vehculos a gasolina probados no pasaron las pruebas y que

el 48% de los vehculos a Diesel no cumplen con la normativa de opacidad.


3

3. OBJETIVOS

3. 1 GENERAL

Contribuir a disminuir la contaminacin atmosfrica en el Valle de Aburr, con acciones de

planeacin estratgica, suministro de informacin oportuna e investigacin aplicada.

3. 2 ESPECIFICOS

Evaluacin de emisiones vehiculares con prueba dinmica para cerca de 150

camionetas o busetas.

Fortalecimiento del programa de control y vigilancia de las emisiones vehiculares a

partir de dos unidades mviles dotadas con equipos de monitoreo.

4. ALCANCE

Realizar el monitoreo de material particulado emitido por las fuentes mviles que

utilizan Diesel a travs de la prueba dinmica.

Realizar monitoreo de emisiones vehiculares usando dos estaciones mviles

pertenecientes al rea Metropolitana del Valle de Aburr.

5. PRODUCTOS

Resultados del monitoreo de emisiones con prueba dinmica, para busetas

pequeas o camionetas a Diesel.


4

Resultados de las campaas de monitoreo de fuentes mviles con informacin

sobre: modelo, tipo, marca, capacidad, emisiones de monxido de carbono,

emisiones de hidrocarburos, opacidad.


5

6. FUENTES MVILES

6. 1 MARCO TERICO

6. 1.1 Monitoreo de vehculos en las vas

El monitoreo de vehculos en las vas es una actividad de control, realizada con el fin de

verificar y corroborar el impacto de las normas y Resoluciones establecidas por el

Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, as como su cumplimiento

por parte de los motoristas. La autoridad encargada de dichas actividades es rea

Metropolitana, entidad ambiental en el Valle de Aburr, que a su vez delega el uso de

estos equipos a compaas o Universidades especialistas en el tema ambiental.

La Resolucin 910 del 5 de Junio de 2008 del Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y

Desarrollo Territorial1, especifica los lmites mximos y mnimos de los componentes de los

gases de emisiones que deben cumplir todos los vehculos automotores que transiten por

vas Nacionales.

La Resolucin 910 establece que los gases de emisin de los vehculos Diesel, se deben de

medir bajo la fraccin de opacidad, con el equipo denominado opacmetro. El opacmetro

funciona bajo el principio de fotometra, el cual mide la cantidad de un haz de luz

infrarrojo que es percibido por el receptor al pasar los gases de emisin.

Para los vehculos a gasolina y gas natural vehicular, se miden los componentes

principales de los gases de emisin: Hidrocarburos, Monxido de Carbono, Dixido de

Carbono y Oxgeno, con un equipo de Muestreo a Volumen Constante, cuyo principio se

1 (Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2008)


6

basa en el filtrado de los gases de emisin que son separados y llevados a diferentes

analizadores.

Las pruebas estticas, se realizan bajo dos condiciones: ralent y crucero: Para la

condicin de ralent, solo se enciende el vehculo y se miden los gases del escape. Para la

condicin de crucero, a vehculos Diesel: se lleva el motor a las revoluciones lmites del

gobernador, para los vehculos a gasolina y gas natural vehicular: se lleva el motor a 2500

RPM y se miden los gases de emisiones.

La Universidad Pontificia Bolivariana, ha ejecutado labores para mantener disponibles las

dos Unidades Mviles que ayudan al control y monitoreo de los gases de emisiones de los

vehculos que circulan y transitan por el Valle de Aburr, como una medida para la

verificacin de la revisin tecnicomecnica y el estado de los automotores.

La programacin de las Unidades Mviles, se realiza basados en la necesidad de las

entidades que ejecutan contratos o convenios con el rea Metropolitana del Valle de

Aburr, donde se incluyen actividades de monitoreo de emisiones vehiculares. Dichas

entidades se encargan de obtener los permisos pertinentes para la realizacin de los

monitoreos as como su programacin detallada, sea en las vas o en diferentes compaas

de transporte y carga; los requerimientos de disponibilidad se envan va correo

electrnico a la Universidad, donde se estudia y se confirma su estado cada semana,

igualmente el mantenimiento preventivo, correctivo y labor de limpieza, son programados

desde la Universidad en comunicaciones constantes con los encargados de estas, de

acuerdo con el PROCEDIMIENTO PROCEDIMEINTO AFOROS VEHICULAES EN LAS VAS

(Ver ANEXO DIGITAL A).

6. 1.2 Ciclo de Manejo

La definicin de ciclo de manejo se puede establecer como las pruebas realizadas a las

fuentes mviles de emisin, con el fin de conocer y predecir el comportamiento e impacto

en las ciudades. El ciclo de manejo es establecido como una secuencia de Tiempo y


7

Velocidad, construido bajo un ambiente particular de manejo. La manera en que los

vehculos son conducidos, es una variable crtica para determinar las emisiones

vehiculares, esto incluye la velocidad, aceleracin y frenado. Para determinar el ciclo de

manejo, se debe de utilizar un sistema capaz de medir las variables anteriormente

nombradas, adems de almacenarlas y comunicarlas para su anlisis.

El proceso para hallar el ciclo de manejo comienza de la siguiente manera:

Se utiliza un equipo Racelogic Vbox GPS, el cual es capaz de obtener su posicin,

velocidad, altitud, aceleracin y otras variables, por medio de rastreo satelital. El equipo

de GPS (Sistema Posicionamiento Global), es rastreado por los diferentes satlites que se

encuentran en la rbita terrestre, monitoreando sus movimientos dando la posicin global

del vehculo en movimiento, en intervalos de tiempo variables, definidos segn las

necesidades del monitoreo y las especificaciones del equipo2. Se ha definido este mtodo

debido a que los equipos existentes en el mercado, especialmente el adquirido por la

Universidad Pontificia Bolivariana es preciso, confiable, fcil de usar y econmico, capaz de

guardar la informacin y mostrarla por medio de interfaces hacia el computador, a

diferentes programas y mapas, ayudando a su anlisis. Este equipo puede presentar un

inconveniente a considerar, el cual es perder contacto con el satlite, cuando esto ocurre

el GPS rastrea inmediatamente la seal de nuevo sin dejar de grabar la posicin. El vaco

de datos generado se corrige con ayuda del software, gracias a una herramienta que

interpola los datos segn las caractersticas del recorrido3. Luego de obtenida la

informacin se sintetiza y analiza para determinar el ciclo de manejo.

Histricamente se han estandarizado los ciclos de manejo usados para medir y predecir las

emisiones de los vehculos. Existen dos razones importantes para determinar un ciclo de

manejo estandarizado. La primera son mediciones comunes bajo condiciones similares

para determinar las emisiones y la segunda es determinar las cantidades reales de gases

expulsados en la operacin, que ayude a calcular el inventario de emisiones para los

2 (Racelogic Vbox, 2008) 3 (Racelogic Vbox) p. 33-35, 91, 92.


8

vehculos. A continuacin se definen varios modelos usados en la realizacin de la prueba

sobre el dinammetro, derivados de patrones de manejo establecidos con anterioridad.

6. 1.3 Estado del Arte Modelos de prueba para emisiones en vehculos

Los ciclos de manejo han sido ampliamente estudiados en diferentes ciudades del mundo

algunos de los ciclos son:

FTP 72

El Ciclo FTP 42 (Federal Test Procedure), es importante para vehculos pequeos y

medianos, desarrollado y realizado en un dinammetro de chasis, llamado tambin

Cronograma de Manejo Urbano en Dinammetro y simula una ruta urbana de 12.07 Km

con frecuentes paradas; la mxima velocidad es de 91.2 y una velocidad promedio

de 31.5 .

Figura 6. 1 Esquema Ciclo de Manejo FTP 72

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/ftp72.html


9

El ciclo consiste en dos fases:

Fase 1: Con una duracin de 505 segundos, y una distancia de 5.78 Km, y una velocidad

promedio de 41.2 .

Fase 2: Una duracin de 864 segundos.

La primera fase empieza con un comienzo fro. Las dos fases son separadas por una

parada de motor por un tiempo de 10 minutos. En los Estados Unidos, unos factores de

ponderacin de 0.43 y 0.57 son aplicados a la primera y segunda fase respectivamente.

Las emisiones halladas con expresadas en o .

FTP 75

El Ciclo FTP 75 (Federal Test Procedure) es utilizado para la certificacin de vehvulos

ligeros en Estados Unidos. Los vehculos modelo 2000 en adelante, tienen que ser

testeados adicionalmente en dos Procedimiento Federal de Testeo Suplementario (SFTP),

diseados para abordar las deficiencias con el mtodo FTP 75 en representacin del

modelo de manejo agresivo a altas velocidades (US 06) y el uso de aire acondicionado

(SC03).

El ciclo FTP 75 es derivado del ciclo FTP 72, adicionando una tercera fase de 505

segundos idntica a la primera fase del ciclo FTP 72 pero con un comienzo a la

temperatura de operacin. La tercera fase empieza despus de que el motor ha estado

detenido por 10 minutos. Por lo tanto el ciclo FTP 75 contiene los siguientes segmentos:

a. Fase de inicio fro.

b. Fase transitoria.

c. Fase de inicio a temperatura de operacin.

Los parmetros bsicos del ciclo son:

a. Distancia recorrida: 17.77 Km

b. Duracin: 1874 segundos. c. Velocidad promedio: 34.1 .


10

Figura 6. 2 Esquema Ciclo de Manejo FTP 75

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/ftp75.html

Las emisiones de cada una de las fases es recolectada en bolsas separadas de tefln,

analizadas y expresadas en o . Los factores de ponderacin son de 0.43

para la fase de inicio fro, 1.0 para la fase de transicin y 0.57 para la fase de inicio a

temperatura de operacin.

SFTP US06

El ciclo US06 es un Procedimiento Federal de Testeo Suplementario de los procedimientos

de FTP, para la simulacin de manejo agresivo en autopistas. Este ha sido desarrollado

para abordar las deficiencias de los procedimientos FTP 75 en representacin del manejo

agresivo a altas velocidades o aceleraciones, fluctuaciones rpidas de velocidad desde el

encendido.

El cilo presenta una distancia de 12.8 Km, con una velocidad promedio de 77.9 .,

una velocidad mxima de 129.2 y una duracin de 596 segundos.


11

Figura 6. 3 Esquema Ciclo de Manejo SFTP US 06

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/ftp_us06.html

SFTP SC03

El ciclo SC03 es un Procedimiento Federal de Testeo Suplementario, ha sido introducido

para representar las cargas del motor y las emisiones asociadas al uso de unidades de aire

acondicionado en vehculos certificados en el ciclo FTP 75.

El ciclo representan 5.8 km de ruta con una velocidad promedio de 34.8 , una

velocidad mxima de 88.2 y una duracin de 596 segundos.


12

Figura 6. 4 Esquema Ciclo de Manejo SFTP SC03

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/ftp_sc03.html

NEW YORK TEST CYCLE

La entidad EPA de la Ciudad de Nueva York, ha desarrollado la simulacin de vehculos de

ligeros en un dinammetro de chasis. La simulacin representa un ciclo a baja velocidad

con frecuentes paradas.


a. Duracin: 598 segundos.

b. Distancia: 1.89 Km.

c. Velocidad Promedio: 11.4 .

d. Mxima velocidad: 44.6


13

Figura 6. 5 Esquema Ciclo de Manejo Ciudad de Nueva York

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/nycc.html

CICLO DE UNIFICADO DE CALIFORNIA

El ciclo unificado de California (UC), es un cronograma de manejo en dinammetro para

vehculos ligeros desarrollado para el Consejo de Recursos Atmosfricos. La prueba se

refiere igualmente como el ciclo de cronograma unificado de manejo (UCDS). Una de las

aplicaciones es la prueba de vehculos equipados con tecnologa de reduccin de ozono

La prueba del Ciclo Unificado presenta una estructura similar de tres bolsas, pero es un

ciclo de manejo ms agresivo que el FTP 75, tiene una mayor velocidad, aceleracin,

menos paradas por kilmetro y menos tiempo en ralent. El ciclo Unificado se corre de la

siguiente manera: Bolsa uno y 2 son consecutivas seguidas por un tiempo de 10 minutos

de parada en caliente, seguido de la bolsa tres que es un duplicado de la bolsa 1. El total

de las emisiones son calculadas con los mismos coeficientes de ponderacin del ciclo FTP

75.



Ciclo unificado


b. Distancia total: 15.7 km.

c. Velocidad promedio: 39.6

Bolsa 1:

a. Duracin: 300 segundos

b. Distancia total: 1.9 km.

Bag 2:

a. Duracin: 1135 segundos

b. Distancias total: 13.8

Figura 6. 6 Esquema Ciclo de Manejo

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/uc.html



Duracin: 1435 segundos.

Distancia total: 15.7 km.

Velocidad promedio: 39.6

cin: 300 segundos

1.9 km.

gundos

Distancias total: 13.8 km

Esquema Ciclo de Manejo Unificado de California

http://www.dieselnet.com/standards/cycles/uc.html

14


CRONOGRAMA DE MANEJO

DRIVING SCHEDULE, UDDS)

El cronograma de manejo urbano para dinammetro de la EPA, ha sido desarrollado para

pruebas en dinammetro de chasis

ciclo D, no debe ser confundido con el ciclo FPT 72 para vehculos ligeros.

Figura 6. 7 Esquema Ciclo de Manejo

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/udds.php



b. Distancia: 8.9 Km.

c. Velocidad Promedio: 30.4

d. Velocidad maxima: 93.3


CRONOGRAMA DE MANEJO URBANO PARA DINAMMETRO (URBAN DYNAMOMET

DS)


de chasis para vehculos pesados. Algunas veces referido como

ciclo D, no debe ser confundido con el ciclo FPT 72 para vehculos ligeros.

Esquema Ciclo de Manejo Urbano para dinammetro

http://www.dieselnet.com/standards/cycles/udds.php

del ciclo son:

Duracin: 1060 segundos.

30.4 .

93.3 .

15

TRO (URBAN DYNAMOMETER


para vehculos pesados. Algunas veces referido como

Urbano para dinammetro


16

CICLO Y RUTA DE CIUDAD PARA SUBURBANOS (CITY SUBURBAN CYCLE & ROUTE,

CSC)

El ciclo de ruta de ciudad suburbana, es una prueba desarrollada en dinammetro de

chasis para vehculos suburbanos pesados desarrollados por la Universidad de West

Virginia. La prueba solo est disponible en la versin de vehculos pesados, donde la

velocidad est dada en funcin de la distancia viajada, ms que el tiempo.



b. Distancia total: 10.75 Km.

c. Velocidad mxima: 70.55 .

d. Velocidad promedio: 22.77 .

Figura 6. 8 Ciclo y Ruta de Ciudad para Suburbanos

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/csc.html


17

CICLO DE BUSES DE NUEVA YORK (NY BUS)

El Ciclo de buses de Nueva York es una prueba que se realiza en dinammetro de chasis,

siendo un ciclo de transicin para buses urbanos. Este ciclo es una representacin de los

patrones de manejo de los buses en la Ciudad de Nueva York, es un ciclo de manejo corto

caracterizado por frecuentes paradas, promedios altos de aceleracin y baja velocidad.

Las caractersticas bsicas de este ciclo son:


b. Distancia total: 0.99 Km. c. Mxima velocidad: 49.56 .

d. Velocidad Promedio: 5.94 .

e. Velocidad Promedio sin las paradas: 17.11 .

f. Mxima aceleracin: 2.77 .

g. Promedio de la aceleracin: 1.17 .

h. Nmero de paradas por km: 11.


18

Figura 6. 9 Ciclo de Buses de Nueva York

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/nybus.html

MODELO DE PRUEBA TIPO 10 Y MODELO DE PRUEBA TIPO 15

Fue introducido luego del estudio de las condiciones de los vehculos en la cuidad de

Tokio. Los modelos 10 y 15 (ver Error! No se encuentra el origen de la referencia.),

reflejan las condiciones de manejo en una ciudad congestionada.

El modelo de ciclo de manejo Japons 10-15 est compuesto por dos ciclos separados.

El modelo 10 es un ciclo urbano a baja velocidad en una ciudad bajo un ambiente

congestionado. Tiene un tiempo de duracin de 135 segundos y consiste en una serie de

aceleraciones y desaceleraciones, donde se tiene una velocidad mxima de 40 , a

una velocidad promedio de 17.7 .

El modelo de ciclo de manejo 15 es un ciclo extraurbano presenta velocidades ms altas

en un ambiente de carreteras despejadas. Presenta una duracin de 231 segundos y

consiste en una serie de aceleraciones y desaceleraciones a velocidades ms altas que el

modelo 10. La mxima velocidad es de 70 con una velocidad promedio de 33.88

.


19

Los dos ciclos son combinados para formar el modelo 10-15, siendo muy importante

establecer condiciones estrictas para las pruebas en el dinammetro. El ciclo comienza

como el modelo de ciclo 15 para llevar a temperatura de operacin el motor, sin realizar

recoleccin de muestras, seguido por un corto perodo de ralent. El modelo de ciclo 10 es

repetido 3 veces y es seguido por el modelo de ciclo 15 una vez. La muestra de gases es

tomada por medio del equipo CVS (Contant Volume Sampling) donde el volumen de CO,

HC, y NOx son medidos y el analizador de partculas, donde el material particulado PM0.1-10

es medido. 4

Figura 6. 10 Esquema Ciclo de Manejo Modelo 10-15 Japons

Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/jp_10-15mode.html

MODELO DE PRUEBA TIPO 11

Mientras el modelo 10 representa condiciones de manejo tpicas en la ciudad, el modelo

11 est diseado para tener en cuenta los cambios de estacin. El vehculo es llevado a la 4 (Japan International Cooperation Agency, Enviroment and Public Health Bureau, Air Pollution

Control, Enviromental Division) . Air Pollution Control Course 44. p. 23


20

temperatura crucero, posteriormente es probado a una temperatura ambiente de 20C

5, luego de estar 6 horas o ms detenido. El vehculo es probado en el dinammetro

con la inercia equivalente al peso (aumentando el peso en 110 Kg ms), dejndolo en

rgimen ralent por 25 segundos, luego sometido a cuatro ciclos de manejo seguidos5. Los

gases son recogidos por el equipo CVS, donde el volumen de CO, HC y NOx son medidos.

Los valores de las emisiones son dados en .

Figura 6. 11 Esquema Ciclo de Manejo Modelo 11 Japons

6

Las caractersticas bsicas de este ciclo son:


b. Distancia recorrida: 10.2 Km.

c. Velocidad promedio: 30.6 .

5 Ibid. 6 Ibid., p. 24.


21

MODELO DE PRUEBA TIPO 13 Y MODELO DE PRUEBA DIESEL TIPO 13

El modelo de prueba 13 remplaza el antiguo ciclo 6 para la prueba de motores de trabajo

pesados en Japn. Las emisiones son promediadas a lo largo del ciclo, usando factores de ponderacin y son expresados en . Las pruebas se enfatizan bajo condiciones de

baja velocidad, son caracterizadas por un promedio bajo de cargas y bajas temperaturas

de los gases del tubo de escape.

El modelo tipo 13 se determina tomando los modelos 10 y 15, sustrayendo el nmero de

revoluciones del motor y las cargas principales sobre el motor. Los valores son

establecidos multiplicando los datos obtenidos por la ponderacin de coeficientes.

En el modelo 13, los vehculos o el motor de prueba son llevados a la temperatura

crucero, luego se opera el dinammetro de chasis o de motores, corriendo 3 minutos. Las

concentraciones de CO, HC y NOx son emitidas, recogidas y medidas en el minuto final y

cada medida es multiplicada por el coeficiente de ponderacin78.

En el modelo tipo 13 para motores Diesel, el motor es llevado a la temperatura de

crucero, luego es operado en un dinammetro de chasis por un tiempo de 3 minutos. Las

concentraciones de CO, HC y NOx, son emitidas en el minuto final, recogidas y medidas;

cada medida es multiplicada por el coeficiente de ponderacin para motores Diesel9.

Hay diferencias en las pruebas para motores Diesel y gasolina o GNV y los factores de

ponderacin son diferentes y son listados a continuacin:

7 Ibid., p. 24. 8 (DieselNet) 9 Ibid.


22


Motores a Gasolina y Gas Natural Vehicular

Gasoline/LPG 13 Mode Cycle

Mode Speed Load Weighting factor

% of nominal %

1 idle - 0.314/2

2 40 40 0.036

3 40 60 0.039

4 idle - 0.314/2

5 60 20 0.088

6 60 40 0.117

7 80 40 0.058

8 80 60 0.028

9 60 60 0.066

10 60 80 0.034

11 60 95 0.028

12 40 20 0.096

13 40* 20* 0.096 * - deceleration to idle


23


Motores a Diesel

Diesel 13 Mode Cycle

Mode Speed Load Weighting factor

% of nominal %

1 idle - 0.410/2

2 40 20 0.037

3 40 40 0.027

4 idle - 0.410/2

5 60 20 0.029

6 60 40 0.064

7 80 40 0.041

8 80 60 0.032

9 60 60 0.077

10 60 80 0.055

11 60 95 0.049

12 80 80 0.037

13 60 5 0.142 Fuente: http://www.dieselnet.com/standards/cycles/jp_13mode.html

Es importante conocer las pruebas existentes a las que son sometidos todo tipo de

vehculos en el mundo, ya que dan idea sobre los probables comportamientos de las

variables, teniendo en cuenta que el ciclo de manejo ser urbano, donde existir alto flujo

vehicular, zonas de media velocidad, subida y bajada de cuesta y rpidas aceleraciones en

los muestreos a realizar. Igualmente es de gran importancia conocer las variables y las

unidades en las cuales se realizan las mediciones en diferentes partes del mundo en las

cuales se medirn y calcularn las diferentes variables, dando las primeras nociones sobre

los resultados, anlisis y datos propios.

Se pretende, dando a conocer los ciclos de manejo de otras ciudades, dar gua ms que

una copia y acomodamiento de ellos al Valle de Aburr, por lo tanto se definirn los

procedimientos con el fin de generar el ciclo de manejo endmico de la zona y observar el

comportamiento de las diferentes variables que se miden, como aceleracin, velocidad,

tiempo y de las variables a calcular, como las emisiones, distancia, etc.


24

La metodologa a utilizar abarcar la toma de datos as como el clculo de las emisiones

segn diversas publicaciones realizadas a lo largo y ancho del mundo.

6. 1.4 Patrones de encendido

Las emisiones durante el encendido o puesta en marcha ocurren en los primeros 200 a

300 segundos y pueden ser significativas. Estas emisiones dependen de la temperatura del

motor y del catalizador, si lo hay. En promedio los propietarios de vehculos lo encienden

entre 6 y 8 veces al da, y los tiempos sin operar del motor pueden variar desde unos

pocos minutos hasta doce horas. Otras emisiones significativas de puesta en marcha

ocurren al recoger pasajeros o recargar el tanque con combustible.

La manera ms simple de recolectar datos sobre cuntas veces al da se enciende el motor

es durante el monitoreo de la ruta, realizar el registro en lnea en el formato establecido.

Otras alternativas consisten en poner una grabadora en el compartimiento del motor (la

recuperacin de los datos puede ser demorada) o hacer una medicin de voltaje.

6. 1.5 Emisin de Gases de Fuentes Mviles

Las emisiones son todos los fluidos gaseosos, puros o con sustancias en suspensin, que

emanen como residuos o productos de la actividad humana, igualmente puede ser

expresada como fraccin al dividirla por la tasa de descarga, siendo una medida de la

productividad o trabajo generado, dependiendo de la calidad del combustible y el producto

final, siendo en el caso de fuentes mviles, la energa producida para el movimiento del

vehculo.

Segn la Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en

ingls), las emisiones y la tasa de descarga, permiten relacionar la cantidad de un


25

contaminante liberado a la atmsfera con la actividad que lo genera10. Las emisiones son

expresadas usualmente como el peso del contaminante y al ser dividido por una unidad de

volumen, distancia o duracin de la actividad que emite el contaminante presenta

unidades como por ejemplo: gramos de partculas emitidas por distancia recorrida.

Para el caso de fuentes mviles las emisiones sern expresadas en gramos, dividido por la

distancia recorrida de los vehculos. Las emisiones que se quieren hallar de las fuentes

mviles que consumen combustible Diesel en el rea Metropolitana, estn diseadas para

verificar el impacto que tiene este tipo de contaminante. En un futuro, dicha emisin ser

introducido en el modelo ETROME que actualmente se est desarrollando con informacin

terica de las tablas Internaciones de Emisiones de Vehculos (Factores de Emisiones

Vehiculares Internacionales). Lo que se pretende es introducir a las modelizaciones, datos

reales sobre las condiciones de contaminacin de fuentes mviles en la ciudad, para tener

resultados aproximados a la realidad que sean tiles para los ciudadanos del Valle de

Aburr.

6. 1.6 Mtodos para la medicin de emisiones vehiculares

Para este proyecto se desarrollar la prueba dinmica, que consta de simular y recrear el

ciclo de manejo en un dinammetro de chasis.

Es importante aclarar que el tipo de vehculos en los cuales se realizarn las simulaciones

depende de las restricciones fsicas y especificaciones tcnicas del dinammetro. La

prueba dinmica es un protocolo que permite la medir la emisin generada por el

movimiento del automotor sobre un dinammetro; este procedimiento se hace siguiendo

las especificaciones y variables del ciclo de manejo o ciclos de conduccin especficos para

la ciudad en la que se moviliza el vehculo.

10 (Environmental Protection Agency, EPA, 2010)


26

El Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, a travs de la Resolucin

nmero 910 del 5 de julio de 2008, establece en sus captulos VI y VII, los lmites de

emisiones para fuentes mviles en prueba dinmica a travs de los ciclos FTP 75 ECE 15+

EUDC, ECE R 49 Y ECE R 4011 tanto de los vehculos que circulan en la actualidad como

para aquellos vehculos automotores nuevos que vayan a entrar en circulacin, ya sean

ensamblados, importados y/o fabricados tanto a gasolina como Diesel y realizar el anlisis

de la variacin de las emisiones para vehculos convertidos a diferentes tipos de

combustibles limpios, considerando dos grupos fundamentales como son los modelos

anteriores a 2004 y los modelos de 2004 en adelante. As mismo determinar el ciclo de

ruta de los vehculos tanto a Diesel como a gasolina verificando su emisin.

Para los vehculos pesados, lo normal es que el motor se pruebe por separado en un

banco de pruebas dinmico para motores. Los vehculos ligeros en su mayora, se prueban

en un dinammetro de chasis, de acuerdo con un ciclo de pruebas predefinidas. Este ciclo

de pruebas de medicin de las emisiones, deben generar condiciones repetibles y, al

mismo tiempo simular condiciones reales de conduccin. En Europa, se utiliza el ciclo de

conduccin europeo para la certificacin de los vehculos ligeros. El ciclo consta de una

fase de representacin de la conduccin urbana (ECE15) y una fase de representacin

extra-urbanas de conduccin (UEDC). Antes de la prueba de certificacin, el vehculo se

deja en reposo durante al menos 6 horas a una temperatura de ensayo de 20 a 30 C.

Hasta hace poco al motor se le permiti permanecer prendido en ralent, durante 40

segundos antes de iniciar la medicin en el dinammetro chasis. Desde el ao 2000 en

adelante, este perodo de ralent se ha eliminado, lo que significa que el muestreo de

emisiones comienza una vez arranca el motor. Generalmente las emisiones son incluidas

en la muestra de acuerdo con la tcnica del muestreo de volumen constante (CVS), y las

emisiones totales se expresan en de cada uno de los contaminantes.

11 (Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2008)


27

Para estimar las emisiones vehiculares es importante tener una muestra representativa de

la flota y asegurar el prstamo de los vehculos que van a ser muestreados (se estima que

1 de 200 vehculos puede sufrir daos durante el muestreo). Por otra parte, es preferible

que el vehculo sea manejado por un experto cuando se quiera probar el ciclo de manejo.


28

6. 2 RECOLECCIN DE DATOS

6. 2.1 Determinacin del Ciclo de Manejo

El ciclo de manejo es establecido como una secuencia de tiempo y velocidad, construido

bajo un ambiente particular de manejo. De este modo se estableci una ruta caracterstica

de la ciudad en la cual se identificaron las paradas debidas a semforos, situaciones de

baja velocidad por problemas de movilidad, situaciones de carga en las que se transitan

subidas y bajadas ocasionadas por laderas y montaas, y situaciones de alta velocidad de

los vehculos transitando por alguna va rpida.

Algunos parmetros que se consideraron al establecer el ciclo de manejo fueron:

velocidad, aceleracin, nmero de paradas, velocidad mxima, desaceleracin, nmero

promedio de cambios de aceleracin y desaceleracin.

Para determinar el ciclo de manejo real, se ha determinado una ruta de servicio pblico:

Ruta Comercial Hotelera 305, adscrita al grupo de transporte Invetrans-Coometropol S.A.,

debido a que su circulacin cubre gran parte de la topografa del rea Metropolitana,

transitando por algunas de las vas ms importantes del Valle de Aburr, acogindose a

metodologas establecidas en lugares como el estado de California y la ciudad de Sao

Paulo.

La ruta Comercial Hotelera es analizada por tramos, nueve en total, con el fin de

sistematizar el anlisis y la recopilacin de datos segn el procedimiento

PROCEDIMIENTO PARA MONITOREOS CON GPS y formato CICLO DE MANEJO RUTA

(Ver ANEXO DIGITAL B, C), al igual que el Mapa de la Ruta (Ver ANEXO DIGITAL D).

Los circuitos son analizados durante el monitoreo, donde se registran caractersticas

importantes de la ruta como tipo de va, tipo de terreno (plano, pendiente y ondulado),

condiciones de la va, uso del suelo (industrial, comercial o residencial), limpieza, parques,


29

zonas verdes y la presencia de construcciones o canchas de arenilla cercanas as como la

visibilidad y dems factores que puedan alterar el resultado. Se seleccionaron tres

vehculos (ver Tabla 6.3) de 32 posibles de la ruta (Ver ANEXO DIGITAL H).

Tabla 6.3. Vehculos Seleccionados para Monitoreo de Ruta

PLACA MODELO MARCA CILINDRAJE (c.c.)

TSF 169 2008 Chevrolet 4570

TPT 081 2006 Daihatsu 4100

TSK 219 2010 Chevrolet 4670

(Ver ANEXO FSICO A)

Posteriormente se procede a recopilar la informacin existente en cuanto a las hojas de

vida de los vehculos donde se incluyen los siguientes datos: nmero de placa nmero de

chasis, cilindraje, modelo y marca. Aquellos vehculos que presentan desperfectos en

aspectos tales como frenos, luces, suspensin, alineacin, balanceo, tablero de velocidad y

kilometraje, fugas de gases o de lquidos, emisiones de gases por fuera de la norma entre

otros aspectos, sern rechazados, esto se verificar con el documento de la Revisin

tecnicomecnica al da. Respecto al conductor, se consideran variables como la edad,

gnero, grado de escolaridad y estado fsico.

Para establecer las condiciones topogrficas, velocidad, aceleracin, direccin, frenadas o

desaceleraciones, posicin, recorrido y altitud, se utiliza un equipo GPS (garantizando la

informacin en tiempo real), se seleccionaron tres vehculos de la ruta, de treintaidos (32)

posibles, donde se efectuaron dos recorridos completos por conductor y se obtuvieron

datos suficientes para analizar la ruta.


30

El monitoreo del recorrido se realiz, comenzando en la Terminal del Sur. La hora de

monitoreo empez a las 8:00 am y abarc horas donde la polucin y flujo vehicular

presentan valores elevados. Con la informacin recopilada se analiz la ruta de manejo y

se determin el ciclo general que representa el Valle de Aburr.

6. 2.2 Determinacin de las Emisiones

Para la determinacin de la emisin de material particulado en buses pequeos de servicio

pblico, se utilizaron los servicios de un centro de servicio automotriz que posee un

dinammetro de chasis de rodillo nico, con el fin de realizar las diferentes pruebas

requeridas con una serie de equipos complementarios los cuales se expondrn ms

adelante en detalle.

Nota: Dichas simulaciones estn sujetas a las especificaciones del dinammetro de chasis

as como la verificacin del montaje de este tipo de vehculos. De no ser as las

simulaciones se realizaran con vehculos medianos tipo camioneta que consuman

combustible Diesel.

Para efectuar estas simulaciones se definen las condiciones de inercia y se aplica el ciclo

de manejo hallado para el Valle de Aburr. Antes de iniciar las pruebas en el dinammetro

chasis se tiene que realizar el procedimiento de desaceleracin libre (Coastdown12), para

simular correctamente la operacin de los vehculos en condiciones reales. El

procedimiento de Coastdown est enfocado a cuantificar los factores que provocan las

prdidas de desplazamiento de un vehculo por resistencia en ruta, ya que para imitar

correctamente las condiciones de manejo, hay que considerar los factores que contribuyen

a las prdidas por resistencia.

12 (Progressive Automotive X Prize, Michigan International Speedway, EPA National Vehicle and

Fuel Emissions Laboratory, Argonne National Laboratory)


31

El sistema se equipa de una computadora para recolectar la informacin y procesarla,

posteriormente se aplican anlisis estadsticos y se determinan diferentes variables entre

ellas la distancia total recorrida.

Las condiciones normalizadas de medicin, son las previstas por la US EPA, en el mtodo

denominado test en condiciones de operacin y por la Comunidad Europea en la directiva

88/77/CEE modificada por la directiva 99/96/CEE, en los mtodos de pruebas

denominados Ciclo Europeo de Estado Continuo (ESC) y Ciclo Europeo de Transicin

(ETC), segn corresponde. Cabe anotar que este mtodo solo aplica para vehculos tengan

un peso igual o superior a los 3860 Kg.

Debido al desarrollo del Ciclo de manejo y clculo de emisiones para el rea

Metropolitana, se establece un procedimiento o protocolo propio que permite obtener

datos de manera sistemtica y confiable, segn el documento llamado PROCEDIMIENTO

PARA LA MEDICIN DE MATERIAL PARTICULADO DE LOS GASES DE EMISIN DE

VEHCULOS SEGN EL CICLO DE MANEJO (Ver ANEXO DIGITAL E).

Otras variables importantes son aquellas meteorolgicas como temperatura, precipitacin,

humedad relativa, velocidad y direccin del viento, radiacin solar, presin atmosfrica y

calidad del combustible, que pueden afectar tanto el manejo como el consumo de

combustible.


32

A continuacin se presentan resultados de emisiones relacionadas con la distancia

recorrida, a nivel Nacional e Internacional, donde se pueden observar a parte del Material

Particulado otros tipos de contaminantes (ver Figura 6. 12, Tabla 6.4 y Tabla 6.5.).

El valor del Material Particulado, es una primer visin de qu valores se podran encontrar

al realizar las pruebas en el Dinammetro.

Figura 6. 12 Emisiones relacionadas con la distancia en varias ciudades del Mundo

13

13 (Manzi, Belalcazar, Giraldo, Zarate, & Clappier), p. 23.


33

Tabla 6.4. Resultados de Emisiones en camiones livianos en Santiago de Chile

M a r c a N o r m a P M

( g / K

m )

KIA K2400 E-I 0.3

KIA K2400 E-I 0.25

KIA FRONTIER 2.7 E-II 0.04




KIA K 2400 E-II 0.18

KIA K 2400 E-II 0.15

HYUNDAI PORTER E-III 0.04

HYUNDAI PORTER E-III 0.09

KIA FRONTIER 2500 E-III 0.04

KIA FRONTIER 2500 E-III 0.05

KIA FRONTIER II 2.5 E-III 0.06

14

Tabla 6.5. Resultados de emisiones en Birmingham

Autor Tipo de vehculo Velocidades Emisin (g/Km)

Kristensson et al. (2004) Todos los vehculos Todas 0.236 15

14 (Fundacin para la Transferencia de Tecnologa, Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas de la

Universidad de Chile, 2007), p. 24, 28, 29. 15 (Jones, Alan M.; Harrison, Roy M. Harrison, 2006), p. 7129.


34

6. 2.3 Equipos de Monitoreo

UNIDAD DE MEDICIN CONTINUA DE PARTCULAS DIESEL MPM 4

Este equipo permite medir la concentracin de material particulado ultrafino en tiempo

real identificando partculas de menos de 100 nanmetros (0.0001mm) de los humos de

escape de salida de los vehculos que operan con combustible Diesel, gasolina y otras

alternativas de combustibles tales como los biocombustibles (ver Figura 6. 13Error! No

se encuentra el origen de la referencia.). Su tcnica de medicin es de alta estabilidad

ya que usa sistema lser y tecnologa de microprocesador transmite los datos a un

procesador para ser visualizados posteriormente a travs de un software en forma grfica,

exportando los resultados a planillas en Microsoft Excel. Este equipo se puede conectar

con diferentes tipos de dinammetros y con analizadores de NOx, O2, CO, CO2 y HC16.

Sus principales caractersticas tcnicas son:

Rango de medicin: 0.01 700 (Miligramos/metro cbico)

Principio de medicin: Laser Light Scattering Photometry (LLSP)

Precisin: 0,01

Tamao de partculas: 100 10.000 (0,1 10 )17

16 (Maha Maschinenbau Haldenwang, 2008) 17 Ibid.


35

Figura 6. 13 Equipo de Medicin de Material Particulado PM0,1-PM10

Fuente: MPM 4 particle measurement unit, technical information. MAHA 2009.

MEDIDOR DE FLUJO FT-72 FOX, THERMAL INSTRUMENTS

El Flujmetro FT2 trmico (ver Figura 6. 14Error! No se encuentra el origen de la

referencia.), permite medir el flujo del tubo de escape, el cual mide la tasa de flujo en

unidades estndar, sin necesidad de temperatura o presin de compensacin. El

flujmetro usa la tecnologa de diferencial de Temperatura constante ( ). El sensor

presenta dos elementos: La referencia RTD mide la temperatura de los gases y la

electrnica calienta el elemento de calefaccin por encima de la temperatura del gas. El

trabajo de la electrnica es mantener constante la diferencia de temperatura ( ), entre el

gas y el elemento calefactor; cuando la masa de flujo aumenta, incrementa el nmero de

molculas de gas que remueven calor del elemento calefactor, el equipo censa la

reduccin en la temperatura y agrega potencia adicional al calefactor para mantener

constante el diferencial de temperatura ( ). La cantidad de potencia entregada al

elemento calefactor es proporcional a la tasa de flujo de masa. El microprocesador

lineariza la seal para entregar una salida lineal18. 18 (Fox Thermal Instruments, Inc., 2010)


36

Las unidades de ingeniera a utilizar son .

Las medidas que se realizan con el equipo pueden presentar una variacin estimada del

1% de error en la lectura.

Se deben de seguir las recomendaciones del fabricante, donde expresa que para

flujmetros de insercin se debe de tener un recorrido recto de tubera de mnimo de 15

veces el dimetro aguas arriba y 10 veces el dimetro aguas abajo; para los flujmetros

en lnea se recomienda un recorrido recto de tubera mnimo de 8 veces el dimetro aguas

arriba y 4 veces el dimetro aguas abajo19. Igualmente en la Tabla 6.6., se observan los

diferentes caudales lmites para diferentes de tuberas en el cual se realice el montaje del

flujmetro.

Figura 6. 14 Flujmetro marca FOX FT2 de Insercin y en Lnea

19 (Fox Thermal Instruments, Inc., 2009)


37

Fuente: www.foxthermalinstruments.com

Los datos que se obtienen pueden ser dados en varias de las siguientes unidades de

ingeniera:

SCFM: Standard Cubic Feet per Minute o Estndar Pie Cbico por Minuto.

SCFH: Standard Cubic Feet per Hour o Estndar Pie Cbico por Hora.

NM3H20: Normal Cubic Meter of Gas per Hour o Metro Cubico Normal de Gas por Hora.

= Kilogramo por Hora.

= Kilogramo por Minuto.

= Kilogramo por Segundo

Tabla 6.6. Flujos mximos segn el tamao de la tubera

FLUJOMETRO DE INSERCIN

Tamao de la tubera SCFM

1-1/2" (40 mm) 0-450 0-760

2" (50 mm) 0-750 0-1280

3" (80 mm) 0-1600 0-2720

6" (150 mm) 0-6400 0-10870

8" (200 mm) 0-11100 0-18860

10" (250 mm) 0-18200 0-30920

12" (300 mm) 0-24900 0-42300

20 Un metro Cbico Normal de Gas, es el volumen de un Gas que ha sido medido bajo condiciones de temperatura de 0

grados Celsius, a una atmosfera de presin; anotando, las condiciones de medicin de los gases debe ser Normal, ya que

el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presin y proporcional a su temperatura absoluta. En otras

palabras, debido a que los cambios de volumen son tan dramticos con la variacin de la presin y temperatura, se han

establecido condiciones de temperatura y presin Normales o conocidas, para poder ser comparar las mediciones entre s

(Newton BBS, 2006).


38

FLUJOMETRO EN LINEA

Tamao de la tubera SCFM

1/4" (6,35 mm) 0-16 0-27

1/2" (13 mm) 0-48 0-82

3/4" (19 mm) 0-120 0-204

1" (25 mm) 0-192 0-326

1-1/2" (40 mm) 0-450 0-760

2" (50 mm) 0-750 0-1280

2-1/2" (63 mm) 0-1090 0-1855

3" (80 mm) 0-1600 0-2720

4" (100 mm) 0-2880 0-4893

6" (150 mm) 0-6400 0-10870 21

GPS MICRO VBOX

El Micro VBOX Racelogic (ver Figura 6. 15), es un equipo de GPS que registra datos de

posicin en cualquier lugar del mundo, con frecuencias desde 1 Hz hasta 10 Hz.

Igualmente tiene la capacidad de registrar tiempo, velocidad, distancia, aceleracin, altura

y posicin, almacenando los datos en una tarjeta Compact Flash extrable.

Caractersticas:

Medicin de la distancia a travs de GPS.

Precisin de la velocidad: 0.2 .

Frecuencia de actualizacin mxima: 10 Hz

Velocidad mxima: 1000 21 (Fox Thermal Instruments, Inc., 2009)


39

Velocidad mnima: 0,1

Resolucin: 0.01

Precisin de la distancia: 0.05%;


40

compaas que presentan convenios con esta entidad, como se muestra en la Figura 6.

16.

Figura 6. 16 Monitoreo de Fuentes Mviles en Vas

VEHCULOS A GASOLINA Y GNV23

En total se han realizado revisiones y monitoreos en 1928 vehculos que utilizan como

combustible gasolina y gas natural vehicular. Realizando una revisin sobre el modelo de

la muestra de vehculos que se ha monitoreado, se observa que el promedio de modelo de

los vehculos probados es de 1998, o sea, una antigedad de 10 aos.

Figura 6. 17 Vehculos totales a Gasolina y GNV

23 GNV: Siglas para Gas Natural Vehicular.


En la Figura 6. 17 se observa que de la cantidad del

los vehculos chequeados no obtienen resultados positivos,

de los vehculos, as como el

la gran mayora de los vehculos tengan al da el requisito de la revisin tecnicomecnica.

Se puede concluir don cosas: la primera es

las condiciones de los motores una vez se realiza la prueba en los C

Automotriz; la segunda es que existen problemas asociados a

de monitoreo de los Centro de Diagnstico

los compromisos de buenas prcticas

Diagnostico Automotriz con la auto

se siguen presentando altos ndices de incumplimiento de la normativa en la Resolucin

910 del 5 de Junio de 2008.

Es importante anotar que se presentan muchos problemas a la hora de la realizacin de

los monitoreos, debido a la inestabilidad

RPM de los vehculos, generada por la ubicacin del

muchos casos fue necesario repetir la prueba debido a errores de lectura del sensor.

Es indispensable la creacin de procedimientos y cronogramas de mantenimiento

preventivo establecidos con anterioridad con el fin de evitar la pre

momento de la realizacin de los monitoreos, por medio de un calendario que est

definido por las horas de servicio de la unidad y/o por un tiempo concreto.

RECHAZADOS

46%


e observa que de la cantidad del universo de muestras

los vehculos chequeados no obtienen resultados positivos, dando indicios sobre el estado

poco mantenimiento preventivo que reciben. Sorprende que


Se puede concluir don cosas: la primera es que la mayor parte de los usuarios modifican

otores una vez se realiza la prueba en los Centros de

utomotriz; la segunda es que existen problemas asociados a la calibracin de los equipos

Centro de Diagnstico. Es muy importante reconocer que a pesar de

de buenas prcticas que adquirieron los diferentes C

agnostico Automotriz con la autoridad ambiental rea Metropolitana del Valle de

altos ndices de incumplimiento de la normativa en la Resolucin

e presentan muchos problemas a la hora de la realizacin de

debido a la inestabilidad que presenta el equipo para la medicin de las

, generada por la ubicacin del sensor del equipo en las bateras



preventivo establecidos con anterioridad con el fin de evitar la presencia de fallas al


definido por las horas de servicio de la unidad y/o por un tiempo concreto.

APROBADOS

54%

RECHAZADOS

41

niverso de muestras, un 46% de

dando indicios sobre el estado

Sorprende que


que la mayor parte de los usuarios modifican

entros de Diagnstico

la calibracin de los equipos

. Es muy importante reconocer que a pesar de

diferentes Centros de

alle de Aburr,

altos ndices de incumplimiento de la normativa en la Resolucin

e presentan muchos problemas a la hora de la realizacin de

para la medicin de las

en las bateras, en



sencia de fallas al



Se debe igualmente realizar reuniones con el fin de generar conciencia en los directivos,

dueos y administradores de los

que tienen con la sociedad. Igualmente concretar

informacin de los CDA, con el fin de evitar fraude en la expedicin de tan importante

documento.

Figura 6.

En la Figura 6. 18 se observa que

combustibles alternativos, en este caso gas natural vehicular.

conciencia sobre el uso de combustibles alt

desventajas, para que la poblacin tenga alternativas y decida la mejor opcin segn el

caso, sin embargo se debe de

los lugares autorizados para la conversin de los vehculos, ya que si no se realizan

corre el riesgo que los sistemas queden mal instalados,

ms que un vehculo que consum



dueos y administradores de los Centros de Diagnstico respecto a la gran responsabilidad

que tienen con la sociedad. Igualmente concretar revisiones peridicas a los

, con el fin de evitar fraude en la expedicin de tan importante

Figura 6. 18 Vehculos por Combustible

e observa que del parque automotor medido, solo un 5% consume

alternativos, en este caso gas natural vehicular. Es importante generar

conciencia sobre el uso de combustibles alternativos y dar a conocer sus ventajas y


sin embargo se debe de tener en cuenta que es necesario una regulacin estricta a

los lugares autorizados para la conversin de los vehculos, ya que si no se realizan

los sistemas queden mal instalados, inclusive contamina

consume combustible convencional.

Figura 6. 19 Vehculos a GNV

GASOLINA

95%

GNV

5%

42


respecto a la gran responsabilidad

revisiones peridicas a los sistemas de

, con el fin de evitar fraude en la expedicin de tan importante

, solo un 5% consume

Es importante generar

y dar a conocer sus ventajas y


regulacin estricta a

los lugares autorizados para la conversin de los vehculos, ya que si no se realizan all, se

inclusive contaminando igual o


En la Figura 6. 19 se observa e

utilizan GNV, donde, del universo de muestras

aprobados. Es de notar que el

1994, que puede ser causa de la cantidad de rechazos,

vehculos presentan sistema de carburacin

calibracin, mal control de la mezcla, as como

conversin. Sin duda se necesita ejercer un mejor control sobre los centros de conversin

verificar sus actividades, realizar actividades de capacitacin

ambiental en este caso con el rea Metro

proveedora del combustible, de modo que los vehculos que

menor tasa de rechazo, teniendo el impacto esperado

Aburr.

Figura 6.

Rechazados

48%


se observa el resultado de la pruebas de emisiones a vehculos que

el universo de muestras de los vehculos el 48% no fueron

Es de notar que el ao de modelo promedio de los vehculos a GNV

1994, que puede ser causa de la cantidad de rechazos, debido a que muchos de los

vehculos presentan sistema de carburacin, poco mantenimiento general, falta de

calibracin, mal control de la mezcla, as como poco mantenimiento del sistema de

Sin duda se necesita ejercer un mejor control sobre los centros de conversin

verificar sus actividades, realizar actividades de capacitacin conjuntas con la autoridad

ambiental en este caso con el rea Metropolitana del Valle de Aburr y la compaa

de modo que los vehculos que lo consumen presenten una

menor tasa de rechazo, teniendo el impacto esperado en las emisiones del Valle de

Figura 6. 20 Vehculos por Componente de Emisin

Aprobados

52%

Rechazados

43

l resultado de la pruebas de emisiones a vehculos que

el 48% no fueron

modelo promedio de los vehculos a GNV es de

que muchos de los

, poco mantenimiento general, falta de

iento del sistema de

Sin duda se necesita ejercer un mejor control sobre los centros de conversin,

conjuntas con la autoridad

politana del Valle de Aburr y la compaa

consumen presenten una

en las emisiones del Valle de


44

En la Figura 6. 20 de Hidrocarburos por modelo, se observa la distribucin que tienen los

vehculos respecto a los aos de los modelos, as como la tendencia a disminuir, donde los

puntos de la grafica presentan mayor densidad en modelos ms recientes. Entre los

vehculos muestreados se encontraron pocos vehculos modelos inferiores a 1980. Es de


45

notar igualmente, que muchos de los vehculos que no cumplen con los lmites de la

normatividad de la Resolucin 910 del 5 de Junio de 2008 24 se encuentran entre los aos

1980 y finales de los aos 90, debido a que la gran mayora utilizan sistema de

carburacin que es propenso a perder calibracin y exactitud en la mezcla de aire

combustible con el uso del vehculo.

En la Figura 6. 20Figura 6. 20 Vehculos por Componente de Emisin, se observan

importantes mejoras en los niveles de emisin de los diferentes contaminantes a partir de

los modelos de finales de la dcada de 1990, debido a los niveles de contaminacin

establecidos en la Resolucin 05 del 9 de Enero de 199625, para vehculos nuevos a partir

de 1997, haciendo que implementaran tecnologas, como lo fueron los sistemas de

inyeccin de combustible y sistemas postcombustin como catalizadores de tres vas

(convirtiendo los componentes como el CO, HC y NOx en sustancias menos nocivas como

CO2, H2O, N2)26.

24 (Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2008). 25 (Ministerio del Medio Ambiente y de Transporte, 1996), p. 5,12. p 17.Captulo III, Titulo V, Artculo 38. 26 (Das Auto Wolkswagen Espaa, 2010).


46

Figura 6. 21Componente CO para vehculos a Gasolina y GNV

Azul: Vehculos a gasolina. Naranja: Vehculos a GNV.

En la Figura 6. 21, se observa el comportamiento de los datos de monxido de carbono

para vehculos a gasolina y a GNV. Aunque existe un mayor nmero de datos de vehculos

a gasolina, es de notar que la nube de datos de los vehculos a GNV se encuentra en un

intervalo de 0 a 1% de concentracin en volumen de CO, concluyendo que las emisiones

de CO son menores en vehculos convertidos a GNV.


47

Figura 6. 22 Vehculos Rechazados por Marca

Calculando la fraccin y ponderando los vehculos rechazados por marca, se observa en la

Figura 6. 22 que existen varias marcas que no aprobaron ningn vehculo, como es el

caso de Citron, Land Rover, Mercedes Benz, Subaru. En la actualidad estas compaas

son conocidas a nivel mundial por su tecnologa de punta, por lo tanto dichos rechazos se

deben a vehculos con ms de 15 aos de antigedad. De las principales marcas en el pas

como lo son Chevrolet, Renault y Mazda, esta ultima tiene el mayor porcentaje de

rechazados con un total de 59% de los vehculos monitoreados, dichos vehculos

presentan un promedio de antigedad de 13 aos.

0% 0% 0%

45%

100%

61%

76%

33%

78%

39% 50%

0%

60%

28% 33%

17%

12%

67%

100%

59%

100%

42%

44%

0%

44%

70%

100%

57%

36% 41% 50

%

0% 0%0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

BM

W

CH

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A

CH

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CH

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RO

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JEE

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LAN

D R

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SU

BIS

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BA

RU

SU

ZU

KI

TO

YO

TA

VO

LKS

WA

GE

N

WU

LIN

G

ZH

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GX

ING

ZO

TY

E

Fra

cci

n d

e v

eh

cu

los

rech

aza

do

s (%

) Relacin de Rechazados


Figura 6. 23 Principales Causas de Rechazo de Vehculos a Gasolina

Analizando la informacin arrojada por la Unidad Mvil,

se hallan las tres principales causas de rechazo de los vehculos a Gasolina, siendo en

mayor medida los Hidrocarburos, lo que indica posiblemente problemas en el sistema de

admisin de combustible, sea por carburador o inyeccin,

de mantenimiento preventivo de los vehculos.

Figura 6. 24 Principales Causas de Rechazo de Vehculos GNV


Principales Causas de Rechazo de Vehculos a Gasolina

Analizando la informacin arrojada por la Unidad Mvil, se obtiene la Figura 6.

las tres principales causas de rechazo de los vehculos a Gasolina, siendo en


combustible, sea por carburador o inyeccin, como consecuencia de la

preventivo de los vehculos.

Principales Causas de Rechazo de Vehculos GNV

43%

25%

32%HC, CO

HC

CO

29%

30%

41%

HC, CO2, O2

HC

O2

48

Principales Causas de Rechazo de Vehculos a Gasolina

Figura 6. 23 donde

las tres principales causas de rechazo de los vehculos a Gasolina, siendo en


como consecuencia de la falta

Principales Causas de Rechazo de Vehculos GNV

HC, CO2, O2


A pesar de tener un universo de muestras muy pequeo, se ha identificado en la

6. 24 las principales razones de rechazo

hidrocarburos y el oxgeno. Esto puede ser debido a los diferentes problemas que se

presentan a la hora de realizar la conversin del vehculo en lugares no autorizados, la

mala la calibracin y puesta a punto del vehculo y la falta de mantenimiento preventivo

por parte de los propietarios.

Figura 6. 25

En la Figura 6. 25 se observa

vehculos rechazados ocurri en el Municipio de

el Municipio de Caldas con una cantidad de 53%

Es importante aclarar que los vehculos muestreados

en este municipio, pero brinda una visin

fuentes mviles en los niveles de contaminacin

0%

20%

40%

60%

80%

100%

51% 47%

49% 53%

Ve

hc

ulo

s a

pro

ba

do

s y

re

cha

zad

os

(%)


A pesar de tener un universo de muestras muy pequeo, se ha identificado en la

las principales razones de rechazo de los vehculos a GNV, donde se destaca

. Esto puede ser debido a los diferentes problemas que se

izar la conversin del vehculo en lugares no autorizados, la


25 Distribucin de Vehculos por Municipio

e observa que, el municipio que present una mayor cantidad de

ocurri en el Municipio de Itag con un 57% del total

el Municipio de Caldas con una cantidad de 53%.

Es importante aclarar que los vehculos muestreados no necesariamente son matriculados

en este municipio, pero brinda una visin superficial sobre el impacto que tiene

niveles de contaminacin en los municipios.

55%65%

43%59% 55%

64%

45%35%

57%41% 45%

36%

49

A pesar de tener un universo de muestras muy pequeo, se ha identificado en la Figura

de los vehculos a GNV, donde se destaca los

. Esto puede ser debido a los diferentes problemas que se

izar la conversin del vehculo en lugares no autorizados, la


mayor cantidad de

57% del total, seguido por

no necesariamente son matriculados

e el impacto que tienen las

VEHICULOS

RECHAZADOS

VEHICULOS

APROBADOS


50

Debido a la industrializacin de ha sufrido el Municipio de Itag, presenta un alto trnsito

de vehculos de todo tipo, generando sin duda un aumento considerable de vehculos

rechazados.

Es importante reconocer que debido a las condiciones de vida de los municipios que se

encuentran aleja

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