Verificación de emisiones en la Zona Metropolitana del Valle de

México

Sergio Zirath Hernández Villaseñor

Dir. de Programas en Transporte Sustentable y Fuentes Móviles

QUINTO ANIVERSARIO DE CORPAIRE

CARACTERÍSTICAS DE LA ZMVM

Población de más de 18 millones de habitantes.

Más de 4 millones de automotores matriculados.

Más de 50 mil industrias.

Consumo energético diario equivalente a 48.6 millones de litros de gasolina.

ASNM de 2,240 metros .

Por su latitud tropical recibe una intensa radiación solar.

Por su posición continental entre océanos son frecuentes los anticiclones que generan masas de aire inmóvil.

CONTRIBUCIÓN DE AUTOMOTORES AL INVENTARIO DE EMISIONES

HC CO SO2HC CO SO2 NOXNOX PSTPST PMPM--1010

Guadalajara, 1995Guadalajara, 1995

Toluca, 1996Toluca, 1996

57.2 99.7 30.457.2 99.7 30.4 91.091.0 1.91.9 ------

58.0 99.8 15.658.0 99.8 15.6 89.589.5 2.02.0 ------

Monterrey, 1995Monterrey, 1995 66.0 99.7 8.166.0 99.7 8.1 64.064.0 1.01.0 ------

ZMVM, 2004ZMVM, 2004 38.4 99.2 57.638.4 99.2 57.6 83.083.0 ------ 18.818.8

Ciudad JuCiudad Juáárez, 1996rez, 1996 71.6 99.3 38.571.6 99.3 38.5 91.691.6 2.22.2 ------

Tijuana, 1998Tijuana, 1998 47.5 94.1 3.147.5 94.1 3.1 81.681.6 ------ 4.14.1

Mexicali, 1996Mexicali, 1996 61.0 91.0 24.061.0 91.0 24.0 81.081.0 ------ 1.01.0

HIDROCARBUROS PRESENTES EN EL AIRE DE LA ZMVM

1911

65

4.33.9

3.52.2

221.91.8

10.90.85

Propanon-ButanoTolueno

i-Pentanoi-Butano

n-PentanoAcetileno

Etilenom-p-Xileno

2-Metilpentanon-Hexano

MTBEBenceno

EtanoPropileno

0 5 10 15 20Porcentaje de HCNM

Hidrocarburos presentes en la gasolina

OZONOOZONO

83 %83 %

HidrocarburosHidrocarburos39 %39 %

NOxNOx

Mantener el parque vehicular en circulación en la mejor condición ambiental posible, a través de fomentar el mantenimiento preventivo de aquellas unidades que se presentan a verificar, asícomo obligar el mantenimiento correctivo de los automotores que presenten niveles de contaminación mayores a lo permisible.

OBJETIVO

DECAIMIENTO DE LA EFICIENCIA AMBIENTAL NOx

0

200

400

600

800

1000

1200

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

AÑO MODELO

Ppm

NO

x

SUBCOMPACTOS IMPORTADOSSUBCOMPACTOS NACIONALESCOMPACTOS IMPORTADOSCOMPACTOS NACIONALESLUJO Y DEPORTIVOS IMPORTADOSLUJO Y DEPORTIVOS NACIONALES

GENERALIDADES DEL PROGRAMA EN LA ZMVM

Programa operado por diversas empresas y en centros multilínea.

a).- Superficie mínima del centro de 500 metros cuadrados.

b).- Operan un mínimo de tres líneas de verificación para unidades ciclo Otto. Línea a diesel es opcional.

c).- Dedicados exclusivamente a verificación de emisiones vehiculares.

d).- Revisión de la operación de convertidores catalíticos.

e).- Aplicación de prueba ASM y aceleración repentina.

DIFERENCIAS ENTRE LOS TIPOS DE PRUEBA DE VERIFICACIÓN

METODO ASM-PRUEBA DINAMICA

Resultados

en

% ó ppm

HC, CO, O2

, CO2

METODO ESTATICO

BAR-90

BAR-97

DINAMOMETRODE CARGA VARIABLE

O DE CARGA FIJA

BAR-97

Resultados en

% ó ppm

NOx , CO, HC, Eficiencia delConvertidor Catalítico

BAR-90

( Aceleración Simulada)

BAR - 97

EMISIONES DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO CON CADA PRUEBA

208

293

26

162

294

208

37214444

233224

Óxi

dos

de n

itróg

eno

Par

tes

por m

illón

(ppm

)

Dinámico

Estático Modelo

Cilindrada

(cm3)

1991

1600

1996

3800

1997

3800

1998

1600

1998

3000

1998

4600

1998

5000

1992

1600

1994

3800

300

250

100

50

0

200

150

965 933 343

PELIGRO DE APLICAR PRUEBAS SIN MEDIR ÓXIDOS DE NITRÓGENO

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0,74

0,78

0,81

0,84

0,87

0,90

0,93

0,96

0,99

1,02

1,05

1,08

1,11

1,14

1,17

1,20

1,23

1,26

1,29

1,32

1,35

1,38

1,41

1,44

1,47

1,50

1,53

1,56

1,59

1,62

1,65

1,68

1,72

1,76

1,79

1,83

1,86

1,90

1,96

LAM B D A 5024

Emis

ione

s H

C e

n pp

m

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1.100

1.200

1.300

1.400

1.500

1.600

1.700

1.800

1.900

2.000

Emis

ione

s N

OX

en p

pm

H c N ox

RANG O PRO PUESTO

DIFERENCIAS ENTRE PRUEBAS DE EMISIÓN

Total de pruebas 1012511 100.00% 160608 100.00%Total de canceladas 157104 15.52% 11903 7.41%Total de aprobadas 855407 84.48% 148705 92.59%

Lambda 0.9-1.1 910274 89.90% 118360 73.69%Canceladas 78588 8.63% 5427 4.59%Aprobadas 831686 91.37% 112933 95.41%

Lamdba <>0.9-1.1 102237 10.10% 42248 26.31%Canceladas 78516 76.80% 6476 15.33%Aprobadas 23721 23.20% 35772 84.67%

DF 2005 HidalgoEtapa 2540 Etapa Crucero

VERIFICACIÓN DE EMISIONES VEHICULARES Y CORRUPCIÓN

La verificación de emisión permite detectar unidades cuyas emisiones rebasan la norma.

La reducción de emisiones se logra al realizar mantenimiento vehicular.

En ocasiones basta con una afinación básica que va de los 700 a los 1,100 pesos.

Sin embargo, la sustitución del convertidor cuesta 2,000 pesos, un arreglo de cabeza 3,000, un medio ajuste 6,000 pesos.

× Hay personas que por falta de recursos para reparar el coche, por falta de refacciones o simplemente por burlar a la autoridad, ofrece dinero para aprobar la verificación.

Funcionamiento del panel de Tiempo de Espera.

AFORO VEHICULAR

Monitoreo en tiempo real las 24 hrs.

Monitoreo permanente vía módem

MONITOREO Y GRABACIÓN DE LAS VERIFICACIONES

Auditorias de calibración de equipos analizadores.

Gases de Calibración

CALIBRACIONES DIARIAS Y AUDITORIAS MENSUALES

AUDITORIA TRADICIONAL A CENTROS DE VERIFICACIÓN

Se desarrollan con una cuadrilla de inspectores que asisten a los centro en busca de irregularidades.

Se evalúan los equipos de emisión utilizando un gas de concentración conocida.

En ocasiones se evalúan otros elementos como el sistema, la presencia de elementos extraños, etc.

Los centros que son detectados operando incorrectamente son sancionados.

× La eficiencia de estas visitas puede ser baja, dado:

a).- El número de visitas que la autoridad puede realizar diariamente.

b).- La existencia de personas que avisen a centros sobre la visita de la autoridad.

c).- El “repentino” apagón eléctrico en el centro.

d).- Lo aleatorio de las visitas.

MEJORANDO LA INSPECCIÓN A CENTROS DE VERIFICACIÓN

Las bases de datos que se generan en la verificación vehicular son una huella digital de la forma como ésta se desarrolló.

El análisis y la correcta interpretación de las bases de datos permiten detectar trampas.

Un análisis de las mismas requiere homogeneidad en las bases de datos de cada equipo que opera en la verificación vehicular.

COMPORTAMIENTO DE EMISIONES VEHICULARES

Las emisiones vehiculares siguen un patrón de acuerdo a la relación de aire y combustible con que se alimenta el motor.

La curva de emisiones varía para cada combustible utilizado.

El uso de los convertidores catalíticos permite eliminar hasta en un 90% los productos indeseables de la combustión.

0

100

200

300

400

500

600

700

0,74

0,78

0,81

0,84

0,87

0,90

0,93

0,96

0,99

1,02

1,05

1,08

1,11

1,14

1,17

1,20

1,23

1,26

1,29

1,32

1,35

1,38

1,41

1,44

1,47

1,50

1,53

1,56

1,59

1,62

1,65

1,68

1,72

1,76

1,79

1,83

1,86

1,90

1,96

LAMBDA 5024

Frec

uenc

ia

RANGO PROPUESTO

TRAMPAS RALIZADAS POR MECÁNICOS EN LOS VEHÍCULOS

× Muchos vehículos son alterados en sus condiciones operativas para “engañar” a la prueba de verificación.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

0,74

0,78

0,81

0,84

0,87

0,90

0,93

0,96

0,99

1,02

1,05

1,08

1,11

1,14

1,17

1,20

1,23

1,26

1,29

1,32

1,35

1,38

1,41

1,44

1,47

1,50

1,53

1,56

1,59

1,62

1,65

1,68

1,72

1,76

1,79

1,83

1,86

1,90

1,96

LAM B D A 5024

Emis

ione

s en

%

C o C o2 O 2

RANG O PRO PUESTO

TRAMPAS RALIZADAS POR MECÁNICOS EN LOS VEHÍCULOS

A mayor valor de oxígeno y menor de CO2 mayor manipulación tiene el motor (revisar el escape).

Se evalúa el lambda de los vehículos y se rechazan a los que superen los siguientes límites:

a).- 1.1 en caso de ser unidades carburadas.

b).- 1.05 en caso de ser unidades con sistema de control electrónico de la mezcla aire-combustible.

DESCALIBRACIÓN DE EQUIPO ANALIZADOR DE GASES

Los equipos de verificación pueden dejar de operar correctamente ya sea por descalibración casual o inducida.

El análisis de los gases permite conocer el estado de los equipos de verificación.

Este problema se detecta con inspecciones a centros, pero cuando la misma ocurra, ya pudieron haber aprobado cientos o miles de unidades en mal estado.

EQUIPO ANALIZADOR DE GASES EN BUEN ESTADO

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 64 127

190

253

316

379

442

505

568

631

694

757

820

883

946

1009

1072

1135

1198

1261

1324

1387

1450

1513

1576

1639

1702

1765

1828

1891

1954

2017

2080

2143

2206

2269

2332

2395

2458

2521

2584

2647

∑C

O+C

O2+

O2

Número de verificaciones

14.3

16.3

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 33 65 97 129

161

193

225

257

289

321

353

385

417

449

481

513

545

577

609

641

673

705

737

769

801

833

865

897

929

961

993

1025

1057

1089

1121

1153

1185

1217

1249

1281

1313

1345

EQUIPO ANALIZADOR DE GASES EN MAL ESTADO

∑C

O+C

O2+

O2

Número de verificaciones

12.8

15.4

0

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

14,8

14,9 15 15

15,1

15,1

15,2

15,2

15,3

15,3

15,4

15,4

15,5

15,6

15,6

15,7

15,7

15,8

15,9

15,9 16

16,1

16,1

16,2

16,3

16,4

16,5

16,6

16,6

16,7

16,8

16,9

17,1

17,2

17,4

17,7

18,1

M o d e lo s 1 9 9 3 y p o s te r io re s

Frec

uenc

ia

EMISIONES UTILIZANDO EQUIPO DE MEDICIÓN A DISTANCIA

Se recomienda evaluar la sumatoria de CO + CO2 + O2 para cada vehículo.

Si esta es menor a 14 o mayor a 17 entonces la línea de verificación requiere reparación inmediata (válido para unidades a gasolina).

En el DF aplica una norma que obliga a los centros a no entregar resultados cuando esto ocurre y a reparar de inmediato su línea si ocurre dos veces en un mismo día.

TEORÍA SOBRE EL BIÓXIDO DE CARBONO

El valor de CO2 es un indicador de la condición de operación del vehículo.

× En las pruebas es común encontrar valores ilógicos de este gas.

a).- Valores altos de CO2 y niveles altos de O2 y/o CO.

b).- Valores bajos de CO2 con valores bajos de O2 y CO.

CO2 MÁX. = --------------------------------------------------------Moles de CO2 de una combustión perfecta

Moles de gases de escape en base seca de una combustión perfecta

C7 H13 + 10.25 (O2 + 3.76 N2) ===>7CO2 + 6.5 H2O + 38.54 N2

(7/(7 + 38.54))*100 = 15.37% de CO2

C7 H13 = Gasolina Magna análisis PIANO.

RETENER GAS EN EL ANALIZADOR DE GASES

× Es posible aprobar a un vehículo en mal estado, reteniendo los gases de un vehículo en buen estado en el sistema analizador de gases. Esto se hace:

a).- Apagando bombas.

b).- Bloqueando mangueras.

Se puede reconocer esta trampa al:

a).- Obtener emisiones similares en verificaciones consecutivas “es más notorio para autos de carburador”.

b).- Graficando las emisiones segundo a segundo de cada prueba.

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

2 10 18 26 34 42 50 58 70 76 86 94 102 110 118 126 134

Tiempo (segundos)

%

0

50

100

150

200

250

300

350

ppm

CO CO2 O2 HC NOX

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

2 10 18 26 34 42 50 58 70 76 86 94 102 110 118 126 134

Tiempo (segundos)

%

0

50

100

150

200

250

300

350

ppm

CO CO2 O2 HC NOX

GRAFICO DE RETENCIÓN DE GASES

INYECCIÓN DE GASES PARA SUSTITUIR GASES

× Se puede inyectar un gas al sistema a través de :

a).- Contenedor.

b).- Motor.

c).- Compresor.

Se puede reconocer esta trampa al:

a).- Obtener emisiones similares en verificaciones consecutivas.

b).- Graficando las emisiones segundo a segundo de cada prueba.

c).- Buscando emisiones muy bajas en autos viejos.

0

5

10

15

20

25

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129

Tiempo (segundos)

%

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

ppm

CO CO2 HC NOX

0

5

10

15

20

25

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93 97 101 105 109 113 117 121 125 129

Tiempo (segundos)

%

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

ppm

CO CO2 HC NOX

GRAFICO DE INYECCIÓN DE OXÍGENO

EVALUACIÓN DE SOFTWARE

× Cuando la inspección de la autoridad es “relajada” entonces las trampas más comunes en los centros son:

a).- Utilizar carro madrina.

b).- Maquilar certificados.

c).- Uso de motor.

× Cuando se mejoran los procesos de inspección, entonces surgen las trampas por sistema que son las más difíciles de detectar.

Estas trampas se identifican:

a).- Cotejando las bases de datos diarias con aquella que se generódurante el proceso de revisión de la autoridad, para identificar diferencias.

b).- Identificando comportamientos extraños en bases de datos como “cotas máximas, emisiones imposibles, repeticiones de tendencias, etc.”.

c).- Obteniendo el código fuente de los equipos.

GRÁFICO DE SOFTWARE ALTERNO DE VERIFICACIÓN

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129

Tiempo (segundos)

CO

%

13.8

13.9

14

14.1

14.2

14.3

14.4

CO

2 %

CO CO2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129

Tiempo (segundos)

CO

%

13.8

13.9

14

14.1

14.2

14.3

14.4

CO

2 %

CO CO2

¿CÓMO FUNCIONA EL CONVERTIDOR CATALÍTICO?

• El Rodio propicia la reducción de los NOX, desprendiéndose O2 y generando N2.

Agentes catalizadores:

• El Platino o el Paladio oxidan los HC y el CO en vapor de agua y CO2, respectivamente.

¿CÓMO SE DAÑA EL CONVERTIDOR CATALÍTICO?

El convertidor requiere cuidados para su correcta operación, su daño propicia mayores contaminantes y puede provocar pérdida de potencia al motor. Las causas comunes por las que se daña son:

Uso de Gasolina con Uso de Gasolina con PbPb

Altos HC en el escapeAltos HC en el escape

Golpes al convertidorGolpes al convertidor

SensorSensor de Ode O22 dadaññadoado

Fugas de Aceite.Fugas de Aceite.

TAPONAMIENTO DEL SUSTRATO CATALÍTICO

POROS DE CATALIZADOR Y REACCIÓN

POROS DE CATALIZADOR CONTAMINADO

TAPONAMIENTO

EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DEL CONVERTIDOR CATALÍTICO

•• Prueba de golpeoPrueba de golpeo

•• Prueba de acidezPrueba de acidez

•• Prueba del manPrueba del manóómetrometro

•• Prueba del vacuPrueba del vacuóómetrometro

•• Prueba de temperaturaPrueba de temperatura

•• Prueba de emisiones Prueba de emisiones vehicularesvehiculares

DETECCIÓN DE CONVERTIDORES CATALÍTICOS EN EL PIREC

AlgoritmoAlgoritmoPrueba de emisionesPrueba de emisiones

• CO > 0.3%,

• O2 > 0.4% y

• CO2 < 14%.

PirPiróómetrometroPrueba de temperaturaPrueba de temperatura

x ºC entrada > ºC salida

ºC salida > ºC entrada

ºCentrada

ºCsalida

(de 25ºC a 90ºC)

BENEFICIO AMBIENTAL POR MOTIVO DEL PIREC

Con el registro de 290 mil convertidores catalíticos reemplazados (2001 al 2007), se calcula que 135 mil toneladas de emisiones se han dejado de producir, en promedio..

HCHC COCO NOxNOx

CO2CO2

O2O2

Vehículo con convertidor catalítico operando adecuadamente

ppm ppm% Vol. % Vol. % Vol.

HCHC COCO NOxNOx

CO2CO2

O2O

2

140.4 1.058921.14 12.97

26.7 0.463080.16 14.39

Vehículo con convertidor catalítico operando inadecuadamente

ppm ppm% Vol. % Vol. % Vol.

(2.64 g/km) (20.8 g/km) (3.41 g/km)

(0.19 g/km) (1.74 g/km) (0.32 g/km)

Factores de emisión

Factores de emisión

CERTIFICACIÓN DE DISPOSITIVOS PARA EL PIREC

Componentes:

Carga mínima de metales

preciosos por convertidor.

Eficiencia de conversión

mínima.

Prueba de durabilidad de

80 mil km.

Tratamiento ambiental de

los convertidores usados.

¿Porqué?:

Homogeneidad en los productos.

Garantía de funcionamiento.

Opción a diferentes tecnologías

existentes.

Menor costo al usuario.

Sólo cuando exista un rechazo

por convertidor.

ACREDITACIÓN DE TALLERESPARA EL PIREC

Componentes:

Actividad de mecánica

automotriz.

Uso de suelo autorizado.

Área mínima de trabajo.

Equipo principal:

Laboratorio de afinación.

Probador y lavador de

inyectores.

Scanner

Analizador de 4 gases (λ)

¿Porqué?:

Talleres legalmente establecidos.

Garantía en los servicios.

Capacidad de realizar diagnósticos

y reparación de motores.

Orientación a los usuarios sobre

fallas que afectan al convertidor.

Instalación adecuada de los

convertidores catalíticos.

76.5

BENEFICIO AMBIENTAL DE UN PROGRAMA CON PRUEBA DINÁMICA

1980 y anteriores

1991 a 2001

1981 a 1990

HCHC COCO NOxNOxAprob. Aprob.Aprob.Rech. Rech.Rech.

0.70 532.4288.3 1.81 613.5

55.9 0.47 521.4247.4 1.83 999.5

34.5 0.20 504.2102.5 0.94 740.3

377Diferencia (%)Diferencia (%)

Diferencia (%)Diferencia (%)

Diferencia (%)Diferencia (%)

115257

442 192390

297 147461

Fuente: Programa de Verificación Vehicular, segundo semestre del 2001. DGGAA-GDF.

ESTADO AMBIENTAL DE LA FLOTA VEHICULAR DEL DF

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0-1 1-2 2-3 3-4 4 -5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13% de C O

% d

e flo

ta

% de flo ta % de C O to ta l

E n norm aE n norm a Fuera de norm aFuera de norm a

7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

0-1 1-2 2-3 3-4 4 -5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13% de C O

% d

e flo

ta

% de flo ta % de C O to ta l

E n norm aE n norm a Fuera de norm aFuera de norm a

7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación7% de la flo ta veh icu lar em ite e l 50% de la contam inación

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15

% de CO

%

% de flota % de CO total

En norm aEn norm a Fuera de norm aFuera de norm a

25% de la flota vehicular em ite el 60% de la contam inación25% de la flota vehicular em ite el 60% de la contam inación

ESTADO AMBIENTAL DE LA FLOTA DE CIUDAD FRONTERIZA

COMPARATIVO DE EMISIONES EN CIUDADES MEXICANAS

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

ParticularesCiudad de México

Placas de EE.UU. Placas Estatales Vehículos usadosnorteamericanos

Placa Fronteriza

NO

x (p

pm)

+101%

+30%

+93%+92%

Fuente: Centro Mario Molina.

BENEFICIO AMBIENTAL DEL PROGRAMA

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

CO

, NO

x (p

pm)

0

100

200

300

400

500

600

700

Gas

olin

a M

litro

s/m

es

CO Promedio 9h NOx promedio 9h <Gasolina>

VERIFICACIÓN EN VIALIDAD

Se tienen 20 patrullas equipadas con opacímetros que detienen a unidades a diesel con altos niveles de humo. Se les hace una prueba y, en su caso, se sanciona al conductor.

En el caso de unidades a gasolina se sanciona a unidades con humo visible negro o azul.

Este programa permite controlar las emisiones de unidades matriculadas en otros Estados.

Gracias por su atención

szirath@sma.df.gob.mxhttp://www.sma.df.gob.mx

Sergio Zirath Hernández Villaseñor

Dir. de Programas en Transporte Sustentable y Fuentes Móviles