En el AMM, existía una flota vehicular en 2005 de 1 millón 227 mil 565 vehículos (INEGI, 2007). Suponiendo que todos los automóviles tuviesen emisiones similares a las del CCI utilizado durante la investigación, se tendría una disminución en las emisiones de cada uno de los compuestos contaminantes de acuerdo a lo presentado en la Tabla 17.
Tabla 17. Disminución porcentual en la contaminación al substituir los vehículos de combustión interna, por vehículos híbridos.
Compuesto Unidades Emisión total como CCI Emisión total como CH % de disminución CO2 (ton/km) 609.40 277.65 54.4 CO (g/km) 647.30 120.52 81.4 HC (g/km) 321.86 0.25 99.9 NOx (g/km) 595.60 3.85 99.8
Se puede observar que, aun cuando los datos son simulados, la disminución en la cantidad de emisión de los compuestos contaminantes podría ser significativa en cada caso. Sobre todo, si se toma en cuenta que un alto porcentaje de los automóviles que forman actualmente la carga vehicular tienen una edad mayor a 10 años.
Capítulo 5: Conclusiones__________________________________________
5.1 CONCLUSIONES
Se evaluó el rendimiento de combustible para el CH, por los datos de la computadora de viaje (14.49 km/L) y por las cargas de combustible (16.5 km/L). Ambos resultados presentan incertidumbres. El primero por que se desconoce el funcionamiento de la computadora de viaje y el segundo por la variabilidad en el volumen real que se carga de gasolina aunado a la calidad de la misma. Sin embargo, ambos datos son importantes para evaluar al vehículo. Para fines de comparación con otros automóviles, el valor obtenido para las cargas de combustible puede ser empleado con fines comparativos, pues todas las gasolineras de México tienen una variabilidad en el volumen de combustible que despachan sus bombas.
Además se realizaron comparaciones entre los rendimientos de las siguientes condiciones de manejo: en carretera (15.8 km/L) vs. ciudad (14.4 km/L), vía rápida (15.1 km/L) vs. paradas frecuentes (12.5 km/L), tránsito fluido (14.8 km/L) vs. transito lento (13.2 km/L), sin A/C (15.6 km/L) vs. con A/C (14.1 km/L). En cada uno de los casos, fue significativamente mayor el rendimiento para la primera condición de cada pareja.
Se comparó el rendimiento del CH a partir de las cargas de combustible con el rendimiento de cuatro automóviles Civic de combustión interna (11.1km/L). Se encontró una diferencia significativa entre los rendimientos promedio de ambos tipos de vehículo. Este resultado se debe, principalmente, al tamaño de los motores, siendo el del CH más pequeño por contar con la asistencia de un motor eléctrico, aumentando así la eficiencia del combustible por el aprovechamiento del calor generado durante el frenado del automóvil, siendo que el motor de combustión interna tiene una eficiencia igual a cualquier otro motor.
Se caracterizaron las emisiones para igniciones en frío y en caliente, comprobándose que el período de mayor generación de contaminantes es la ignición en frío. Se produjo un 6.8% de CO2, 82% CO mayor en las igniciones en
frío. Además, se generaron emisiones de NOx mientras en las igniciones en
caliente éstas estuvieron por debajo del rango de detección del analizador por ser muy bajas. Por tanto, es necesario enfocar la atención de la industria automotriz en la mejora del motor y catalizador durante la ignición en frío.
Se encontraron los factores de emisión del vehículo para el ciclo de manejo en ciudad del CH: CO2 (65.2 g/km), CO (2.8×10-4 g/km), HC (6.0×10-7 g/km) y NOx
(9.0×10-6 g/km). Para la contraparte de combustión interna, se encontró: CO2
(143.1 g/km), CO (1.5×10-3 g/km), HC (7.6×10-4 g/km) y NO
x (1.4×10-3g/km). Al
comparar los resultados obtenidos para ambos vehículos, se observó que el CH produce una menor cantidad de contaminantes la conducción en ciudad, siendo este tipo de tránsito para el cual fue diseñado el CH. Con los resultados obtenidos para cada una de las pruebas, se puede concluir que el CH cumple con la norma de emisión mexicana NOM-CCAT-003-ECOL/1993 en cada caso, excepto durante los primeros 10 segundos de sus igniciones en frío.
Además, se realizó una comparación de los resultados para el CH con datos encontrados para modelos híbridos evaluados en condiciones de manejo en Estados Unidos. Se encontró que las emisiones generadas por los vehículos estudiados por el NREL son menores que las del CH. Existe una diferencia aproximada del 27% para el CO2, 99% para CO, HC y NOx.
Finalmente, al hacer la estimación en los impactos ambientales al sustituir los vehículos de combustión interna por vehículos híbridos, se pudo observar que estos pueden disminuir en altos porcentajes para cada uno de los compuestos contaminantes (para CO2 en 45%, CO en 90%, HC en 5.4% y NOX en 99%).
5.2 RECOMENDACIONES
Al realizar la investigación, sólo se contó con dos vehículos para la caracterización de emisiones. Podría ser muy positivo, sobre todo para la evaluación de los impactos ambientales, contar con un número mayor de vehículos, que representen la carga vehicular de la ciudad, a fin de poder realizar un análisis más profundo y con una validez estadística.
Aunado a lo anterior, al realizar los estudios, sería positivo tener dos vehículos de la misma edad y uso. Además, llevar acabo las mediciones en un tiempo similar disminuiría los efectos del clima sobre las emisiones producidas, sobre todo en las igniciones en frío.
Finalmente, sería recomendable contar con un equipo de medición cuyos rangos de medición sean más amplios que el utilizado durante este estudio. Esto se requiere especialmente para las especies contaminantes que se producen en menor proporción como los NOx o CO.
Bibliografía____________________________________________________
ACE. “Great London Smog” Atmosphere, Climate and Environment Information Programme.
<http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/Air_Quality/Older/Great_London_Smog.html > (23 ago. 2007)
Albrecht, Johan. The Difussion of Cleaner Vehicles in CO2 Emissions Trading
Desings. Transport and Environment. 2000.
André, Michel, Dieter Hassel y Franz-Josef Weber. Development of short driving cycles. INERTS. Mayo 1998.
Ashley, Steven. Reducing tailpipe emissions with catalytic converters. Mechanical Engineering. Noviembre 1994.
Austin, Samuel y D. Morrey. Automotive Test Drive Cycles for Emisión Measurement and Real-World Emision Levels – a Review. Journal of Automobile Engineering. Vol. 216, parte D. 2002.
Ayres, Robert. How Economists have Misjudged Global Warming.World Watch Institute. Washington: 2001.
Bishop, G. y D. Steadman. Measuring the Emissions of Passing Cars. American Chemical Society. Vol. 29, No. 10, 1996.
Bejan, Adrian. Advanced Engineering Thermodynamics. J. Wiley and Sons. NY: 1997.
Conley, John, Ronald Jarrett y Nigel Clark. Further Validation of Artifical Neural Network-Based Emissions Simulation Models for Coventional and Hybrid
Vehicles. Journal of the Air and Waste Management Association. Vol. 56. Julio 2006.
Crandall, Robert y John Graham. The Effect of Fuel Economy Standars on Automobile Safety. Journal of Law and Economics. Abril 1989.
De Vlieger, I., D. De Keukeleree y J. G. Kretzschmar. Environmental effects of driving behaviour and congestion related to passenger cars. Elsevier: 2000. Deierlein, Bob. Drivers and Fuel Economy: More than Just Speed. Fleet
Equipment. Diciembre 2002.
Dirección General de Investigación sobre la contaminación urbana y regional. Investigación sobre calidad del aire. INE. México D.F. Noviembre 2007.
EPA. Federal and California Exhaust and Evaporative Emission Standards for Light-Duty Vehicles and Light Duty Trucks. Air and Radiation. Washington: 2000.
EPA. Fuel Economy Guide. <www.fueleconomy.gov> (10 feb. 2007) EPA. Summary of the Clean Air Act. Washington: 2007.
ERG, Acosta y Asociados and TransEngineering. “Mexico Nacional Emissions Inventory, 1999: Six Northern Status.” 2004.
Esteves-Booth, A., T. Muncer y H. Kirby. A Review of Vehicular Emission Models ans Driving Cycles. Journal of Mechanical Engineering Science. Vol. 216. 2002.
El Universal. Prevee Honda vender en México 500 Civic Híbrido. Notimex, El Universal. México D. F. Abril 2006.
Frey, Christopher, Alper Unal, Nagui Rouphail y James Colyar. On-Road measurement of Vehicle Tailpipe Emissions using a Portable Instrument. Journal of Air and Waste Management. Vol. 53. Agosto 2003.
Gonder, J. y A. Simpson. Measuring and Rporting Fuel Economy of Plug-In Hybrid Electric Vehicles. 22nd Internation Battery, Hybrid and Fuel Cell Electric
Vehicles Symposium and Exhibition. Yokohama, Japon: Octubre 2006.
González-Oropeza, R. Los ciclos de manejo, una herramiento útil si es dinámica para evaluar el consumo de combustible y las emisiones contaminantes del autotransporte. Ingeniería e investigación tecnológica: UNAM. México D. F. Febrero 2004.
Haigh, N. Climate Change Policies and Politics in the European Community. Routledge: 1996.
Honda Motor Co. Honda Develops New 1.8l i-VTEC Engine: Superior Fuel Economy and Powerful Performance Achieved With Valve Timing Control That Responds to Driving Conditions. JCN Newswire. Tokyo: 2005.
Hybrid History. History of Hybrid Vehicles. Autoalternatives for 21st Century. NY: Marzo 2006.
INE. Antecedentes en el control de la contaminación atmosférica en el área metropolitana de Monterrey. INE. México D.F.: Marzo 2005.
INE. Norma Oficial Mexicana que establece los niveles máximos permisibles de emisiones de gases contaminantes provenientes del escape de vehículos automotores en circulación que usan gasolina como combustible. INE. México D.F.: 2005.
INEGI. “Estadísticas de vehículos de motor registrados en circulación” Información estadística. México D. F.: 2007.
Invertia. “Mexico Car Imports 700,000 in 2005”. Business Digest: Marzo 2006. Iwaii, Nobuo. Análisis on fuel economy and advance systems of hybrid vehicles.
Society of Automotive Engineers of Japan and Elsevier Science BV. Japan: 1999.
Jalil, N, N. Khaeir y M. Salaman. A rule-based energy management strategy for a series hybrid vehicle. American Control Conference. Albuquerque, NM: 1997. Kato, Nabohude y Kunihiko Nakagaki. Gas Sensor. US Patent #: 5902469.
1999.
Kawasaki, Takao. Variable Valve Timing Engine. # de patente: 6189512. 2001. Kean, Andrew, Robert Harley y Gary Kendall. Effects of ehicle Speed and Engine
Load on Motor Vehicle Emissions. Environment Science and Technology. Vol. 37. Noviembre 2003.
Kelly, K, M. Mihalic y M. Zolot. Battery Usage and Thermal Performance of the Toyota Prius and Honda Insight for Various Chassis Dynamometer Test Procedures. NREL. Golden, Colorado: 2002.
Kelly, Kenneth, Arun Rajagopalan. Benchmarking of OEM Hybrid Electric Vehicles at NREL. NREL. Golden, Colorado: 2001.
Lafayette, Charles. Internal Combustion Engines. Enciclopedia Britanica. <http://0-search.eb.com.millenium.itesm.mx:80/eb/article-9106036> (Ene. 2008).
Light & Medium Trucks. Senators Push for Higher Fuel Economy Standards. Light and Medium Trucks. Alexandria: Marzo 2003.
Lin, Jie y Debbie Niemeier. Estimating Regional Air Quality Vehicle Emisión Inventories: Constructing Robust Driving Cycles. Transportation Science. Vol. 27. Agosto 2003.
Mar, Elizabeth. Inventario nacional de gases de efecto invernadero 2002. INE. México, D.F.: Noviembre 2005.
Pope, Arden, David Bates y Mark Raizenne. Health Effects of Particulate Air Pollution: Time for Reassessment? Environmental Health Perspectives. Vol. 3. Mayo 2005.
Ross, Marc, Rob Goodwin and Rick Waltkins. "Real World Emissions from Conventional Passenger Cars." Journal of the Air and Waste Management Association. Vol. 48. Junio 1998.
Sawyer, R. F., R. A.harley, S. H. Cadle, J. M. Norbeck, R. Slott y H. A Bravo. Mobile Sources Critical Review. Narsto Assessment. 1998.
Seibel, Brad y Patrick Walsh. “Potencial Impacts of CO2 Injection on Deep-Sea Biota” Science. Vol. 24. Octubre 2001.
Seinfeld, John y Spyros Pandis. Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to climate change. Wiley. NY: 1998.
SEMARNAT. Proyecto de Norma Oficial Mexicana PROY-NOM-041-SEMARTA- 2006. Diario Oficial. México, D. F.: Julio 2006.
SINAICA: Sistema Nacional de Información de la Calidad del Aire, Instituto Nacional de Ecología <http://sinaica.ine.gob.mx> (feb. 2006).
Singer, Brett, Thomas Kirchstetter y Robert Harley. “A Fuel-Based Approach to Estimating Motor Vehicle Cold-Start Emissions.” Journal of the Air and Waste Management Association. Vol. 49. Febrero 1999.
SMADF. Programa de Verificación Vehicular. SMA. México D. F.: 2007.
Stephen, Joseph, Harold Haskew, Richard Gunst y Oreste Bevilacqua. Evaluation of the Effects of Air Conditioning Operation and Associated Environmental Conditions on Vehicle Emissions and Fuel Economy. SAE International. 2003. Strain, Donny y Daniel Martin. Gas blending using null analyzer. US # de patente
2948281: 1976.
Swanson, Caleb. Remote gas analyzer for motor vehicle exhaust emissions surveillance. US # de patente: 4924095. 1990.
Swayers, Arlena. Hybrids gain for reasons beyond fuel economy. Automotive News: Junio 2006.
The Australian. “Henry Ford and the Birth of a Modern Miracle – Automotive Evolution – a Special Advertising Report.” The Australian Magazzine. Mayo 2006.
Tong, H. Y., W. T. Hung y C. S. Cheung. On-Road Motor Vehicle Emissions and Fuel Consumption in Urban Driving Conditions. Journal of Air and Waste Management. Vol. 50. Abril 2000.
Unal, Alper, Christopher Frey y nagui Rouphail. Quantification of highway Vehicle Emissions Hotspots Based upon On-Board Measurements. Journal of Air and Waste Management. Vol. 54. Febrero 2004.
Wark, Kenneth, Cecil Warner y Wayne Davis. Air Pollution: its Origin and Control. Addison-Wesly. Menlo Park, California: 1998.
Yienger, James, Meredith Galanter, Tracey Halloway, Mahesh Phadnis, Sarath Guttikunda, Gregory Carmicheal, Walter Moxim e Hiram Levy. The Episodic Nature of Air Pollution Transport from Asia to North America. Journal of Geophysical Research. Vol. 105. No. D22. Noviembre 2000.
Zavala, M., SC Herndon, RS Slott, EJ DUnlea, LC Marr, JH Shorter, M Zahniser, WB Knighton, TM Rogers, CE Kolb, LT Molina y MJ Molina. Characterization of on-road vehicle emissions in the Mexico City Metropolitan Area using a mobile laboratory in chase and fleet average measurement modes during the MCMA-2003 field campaign. Atmospheric Chemistry and Physics. Vol. 6. 2006.
Zykov, Oleg y Malakov Matvey. Multifunctional Parallel Hyrbid Vehicle. MGTU, MAMI. Moscow: 2004.
ANEXO 1. Guía para el uso del equipo de medición
El uso del equipo de medición conlleva una serie de pasos para asegurar que el análisis de la muestra sea adecuado y los resultados sean los mejores posibles. Las fotografías que ilustran el procedimiento a llevar acabo para su uso están en el anexo 1.
1. Armar el equipo. Se deben de realizar todas las
conexiones necesarias al analizador de gases. Las partes incluyen el juego para la medición de temperatura del motor, manguera y sonda. Además, deben conectarse el cable de alimentación de energía eléctrica, según sea necesario, dependiendo de la prueba (a la corriente si es medida de ignición o al conector del vehículo en caso de hacer un recorrido) y el cable de comunicación con la computadora. 2. Encender la computadora.
3. Iniciar el paquete computacional proveído por Snap-on para el
funcionamiento del equipo. Una vez iniciado el paquete, el analizador y la computadora entraban en contacto.
4. Calentamiento del banco. El analizador, con la bomba encendida, toma
aire de la atmósfera, el cual se pasa a través del banco que mide los hidrocarburos no quemados, con el fin de iniciar el funcionamiento del equipo. Este punto lleva a aproximadamente un minuto.
5. Calibración cero. Una vez iniciado el equipo y después de que el banco
está listo, se debe realizar una calibración cero, la cual consta en que el analizador toma aire limpio, es decir de la atmósfera y lejos del escape del
vehículo, para tener una base sobre un aire “no contaminado”. Este procedimiento se debe llevar a acabo cuando el equipo lo pide y cuando se desea saber si se está midiendo adecuadamente el aire que no contiene gases de combustión.
6. Inicio del modo de medición. Antes de encender el automóvil, debe abrirse
el modo de medición para verificar que el equipo esté dando los datos correctos con el aire libre de contaminantes. Una vez que esto se observa, se sigue con el procedimiento.
7. Encendido del vehículo.
8. Medición. Se lleva acabo la medición de
los contaminantes presentes en los gases de combustión. Para ello, el vehículo debe estar encendido y se debe introducir la sonda en el escape del automóvil, de acuerdo con los tiempos requeridos por el tipo de medición.
9. Almacenamiento de datos. Una vez concluida una medición, o previo a
llevar a cabo una calibración cero pedida por el equipo durante el proceso de medición, se deben almacenar los datos. Para ello, se selecciona, de los menús disponibles en el modo de medición, la opción de guardar los datos recopilados.
10. Obtención de los datos de la computadora. Una vez que los datos fueron
que se encuentra en el área de programas y en el apartado que lleva el nombre del equipo. El archivo se encuentra como base de datos y puede leerse con el programa Microsoft Access ®. De ahí se pueden copiar los datos para su análisis en algún paquete estadístico.
Para un mejor funcionamiento del equipo de medición, debe de operarse en un rango de temperaturas entre 0 y 50°C. Así mismo, deberá almacenarse en un rango de -20 a 70°C.
ANEXO 2. Guía para el mantenimiento del equipo de medición
2.ACALIBRACIÓN
Para tener el equipo en las condiciones óptimas de operación, se debe calibrar al menos una vez al mes, cada 15 días cuando su uso es continuo, o en ocasiones especiales cuando el analizador lo solicita automáticamente. Para ello, se utiliza una mezcla de gases proveída especialmente para este fin. La mezcla de gases, la cual se presenta en la Tabla 4, simula una posible concentración de los gases de combustión esperados en el escape del vehículo.
Tabla 4. Mezcla de gases de calibración.
Compuesto Concentración Simula
Propano 3200 ppm VOC
CO 8% Producto de combustión incompleta
CO2 11% Producto de combustión
NOx 3000 ppm Subproducto
N2 Balance Componente del aire que no reaccionó El procedimiento de calibración se enlista a continuación.
1. Seguir el procedimiento de uso hasta el paso 5. 2. Dar clic en el botón de servicios (utilities).
3. Seleccionar calibración con gas (gas calibration).
4. Iniciar la calibración, presionando el botón de inicio (Start test).
5. Esperar a que se lleve acabo una calibración cero.
6. Una vez terminado el punto 5, se debe conectar el cilindro al analizador. 7. Verificar, en la ventana que aparece, los datos sobre el gas de calibración y
corregirlos en caso de ser necesario de acuerdo a la Tabla 4, en caso de que estén correctos, presionar OK.
8. Inicia la calibración y debe esperarse a que la aplicación indique la terminación la calibración.
9. En caso de existir algún problema, repetir el procedimiento.