1.
INTRODUCCIÓN
Los motores de combustión interna funcionan transformando
la energía química del combustible a energía calorífica y esta a su vez en
energía mecánica (movimiento) utilizada para suministrar potencia a una maquina
o equipo. Esta energía es aprovechada para beneficio al poner en movimiento el
automóvil, y también se generan productos dañinos a la atmosfera
Los principales contaminantes emitidos por los motores
de combustión interna son hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO), dióxido
de carbono (CO2), óxidos de nitrógeno (NOx) y partículas (PM). Cada una de
estas emisiones tiene un impacto significativo en la salud humana y el medio
ambiente, por eso se han promulgado estrictas regulaciones de emisiones en todo
el mundo
Una característica importante del parque vehicular es la
antigüedad de los mismos, esto debido a que los vehículos más antiguos son en
general más contaminantes por la tecnología que utilizan
Estudios de análisis de gases se han desarrollado en
la ciudad de Quito, donde esta implementado la Revisión Técnica Vehicular, donde
investigaron el comportamiento de los gases contaminantes generados por un
vehículo nissan sentra en prueba estática, y pruebas dinámicas según el
protocolo ASM y el IM 240, y las comparaciones respectivas entre cada una de
las pruebas y su factor de emisión, donde concluyen que el sistema de inyección del
vehículo trabaja de forma incorrecta en la prueba estática, con un factor lambda que oscila entre 1.18 y 1.79 lo que afecta la
operación normal del motor por exceso de aire en la mezcla; mientras que en el
sistema de prueba dinámica se acerca a la condición del factor lambda 1, parámetro
ideal para la formación de la mezcla estequiométrica
Se han realizado investigaciones donde han determinado
la relación entre la calidad de la gasolina que se expende en el Ecuador y el
grado de las emisiones contaminantes producidas por el mismo vehículo de prueba,
a una altura de 2500 metros sobre el nivel del mar, donde establecieron que con
una gasolina de 92 octanos se obtiene una mejor combustión y una menor emisión
de gases contaminantes
El método de ensayo de la prueba estática, se describe
en la sección cinco, Método de Ensayo de
la norma NTE INEN 2203:2000
En la Ciudad de Zaruma, provincia de El Oro se realiza
las inspecciones vehiculares denominadas revisiones visuales, pero según
Resolución N.- 030-ANT-DIR-2019
El presente trabajo se plantea determinar el
porcentaje de vehículos que cumplen la normativa ecuatoriana NTE INEN 2204:
Gestión ambiental. Aire. Vehículos automotores. Límites permitidos de emisiones
producidas por fuentes móviles terrestres de gasolina
2.
METODOLOGÍA Y MATERIALES
La investigación de campo es de carácter descriptivo
experimental, limitándose a medir los niveles de emisiones de gases
contaminantes, generados por los vehículos de propiedad de la Cooperativa de taxis Zaruma “Urcu”,
ubicada en la ciudad de Zaruma que está a
1250 msnm, a una temperatura
promedio de 22°C y una humedad relativa del 70%.
Las pruebas estáticas se realizaron con un analizador de
gases marca Brain-Bee AGS-688 que cumple las características técnicas
requeridas en la Norma INEN 2349:2003 y permite medir el monóxido de carbón (CO),
Dióxido de carbono (CO2), Oxigeno (O2), hidrocarburos (HC) y el valor lambda.
Las pruebas se realizan en base a la norma NTE INEN 2203:2000,
se efectuaron a una
velocidad de giro del motor de ralentí, y posteriormente a 2500 revoluciones
por minuto. Para cada prueba, el motor del vehículo debe estar a temperatura de
funcionamiento y la transmisión del mismo debe encontrarse en neutro.
El tiempo de medición es aproximadamente 30 segundos en
cada prueba, para asegurarse de que el vehículo esté estable. La medición
estática de gases se realizó para cuatro parámetros que son hidrocarburos no combustionados
HC (ppm), monóxido de carbono CO (%V), dióxido de carbono CO2 (%V) y oxígeno O2
(%V).
Fig.1: Mediciones de gases de escape.
Los resultados se analizaron bajo la norma NTE INEN 2204
sobre los límites permitidos de emisiones producidas por fuentes móviles
terrestres a gasolina, evaluando los gases CO y HC.
A través de la entrevista con los dueños o conductores de
los taxis de la cooperativa, para obtener información sobre la ¿Marca y modelo
del taxi?; ¿Año de la fabricación del vehículo?; ¿tipo de combustible empleado? De esta última pregunta el 100% del parque
vehicular emplea combustible “EXTRA”, y los modelos de vehículos oscila entre
2008 al 2020.
El método de recopilación de datos primarios y secundarios,
es de forma cualitativa y cuantitativa, considerando variables independientes;
como, modelo, marca de taxi y tipo de combustible; y como variable dependiente el
porcentaje de vehículos que cumplen Norma INEN 2204.
3. RESULTADOS
Se
realizó las pruebas basándose en el proceso de la norma INEN 2203, a los
vehículos de la Cooperativa de taxis "Zaruma Urcu", con el objetivo
de determinar sí el 100% de vehículos de la cooperativa de taxis "Zaruma
Urcu" cumplen los límites permitidos de emisiones según la Norma INEN
2204.
En la figura
2 se muestra el porcentaje del parque vehicular de la cooperativa de taxis por
año, de estos datos se obtiene que la edad promedio del parque vehicular, es de
seis años; que se considera un parque automotor nuevo, esto implica que los
vehículos tienen incorporados tecnologías de innovación en su seguridad y
optimizan el uso de combustible, lo que significa, que son más amigables con el
medio ambiente. [12] .
Fig.2: Porcentaje del parque vehicular de la cooperativa por año
CUMPLIMIENTO DE
LAS EMISIONES DE LOS GASES DE ESCAPE SEGÚN NORMA INEN 2204
En la figura 3, se indica el porcentaje de vehículos que
aprueban y No aprueban según la Norma NTE INEN 2204.dando como resultado que aprueban
77,59 % y reprueban el 22,41%.
RESULTADO DE LAS
EMISIONES DE LOS HC EN RALENTÍ Y 2500 RPM, DE LOS VEHÍCULOS QUE CUMPLEN LA
NORMA INEN 2204.
Del porcentaje de vehículos que cumplen las emisiones según
la Norma INEN 2204 referente a Hidrocarburos no combustionados HC, se indica en
la figura 4 el promedio por año de estas emisiones de la flota de vehículos, de
estas mediciones se observa que el valor más alto es de 137 ppm, que les
corresponden a los vehículos del año 2008, y a medida que los vehículos son más
actuales la tendencia es reducir esos valores.
Fig.3: Porcentaje de vehículos que aprobaron y reprobaron
Fig.4:
Variación de los HC en vehículos aprobados en función del año
RESULTADO DE LAS
EMISIONES DE LOS HC EN RALENTÍ Y 2500 RPM, DE LOS VEHÍCULOS QUE NO CUMPLEN CON LA
NORMA INEN 2204
En la figura 5 se muestra la tendencia del HC en vehículos
que no aprueban la norma NTE INEN 2204, en función del año, se evidencia que
los automóviles más antiguos presentan valores altos en condiciones de ralentí
y 2500rpm, de 400 a 249 ppm, respectivamente; y en el rango de vehículos desde
el 2010 al 2014, estos valores van disminuyendo.
Fig.5:
Variación de los HC en vehículos no aprobados en función del año.
RESULTADO
DE LAS EMISIONES DEL CO EN RALENTÍ Y 2500 RPM, DE LOS VEHÍCULOS QUE CUMPLEN LA
NORMA INEN 2204
Del porcentaje de vehículos
que cumplen las emisiones según la Norma INEN 2204 referente a Monóxido De Carbono
CO, se indica en la figura 6 el promedio por año de estas emisiones de la flota
de vehículos, del total de aprobados en condiciones de CO a ralentí y 2500 rpm,
donde los modelos más antiguos están en valores de 0.47% y los más actuales en
valores promedio de 0.02 % de CO, aunque los valores más altos de CO (0,52 %) corresponden
a los vehículos del año 2013.
RESULTADO
DE LAS EMISIONES DEL CO EN RALENTÍ Y 2500 RPM, DE LOS VEHÍCULOS QUE NO CUMPLEN
LA NORMA INEN 2204
Fig.6:
Variación del porcentaje de CO en vehículos aprobados en función del año.
En la figura 7 se muestra la tendencia del CO en vehículos
que no aprueban la norma NTE INEN 2204, en función del año, el límite que
establece la Norma es del 1% en volumen y se observa que los vehículos del año
2010 son los que porcentaje poseen se reduce según el año del vehículo.
Fig.7
Variación del porcentaje de CO en vehículos no aprobados en función del año
De las mediciones realizadas
se obtienen el porcentaje de gases que predominan en el incumplimiento de las
emisiones según la Norma INEN 2204, dando como resultado que el mayor
porcentaje se encuentra en los Hidrocarburos no combustionados HC %.
Fig.8:
Porcentaje de gases contaminantes en los vehículos no aprobados.
4.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
De los
valores medidos de la variación de las emisiones de HC y CO en vehículos
aprobados y no aprobados en función de su año de fabricación, se obtiene que a
medida que el parque vehicular es más
nuevo los valores de emisiones son menores,
a esta conclusión también se llegó en el
estudio realizado por la Universidad Técnica de Ambato [13] donde indican que
mientras el vehículo sea más actual o nuevo las emisiones de CO serán mucho
menor, así también los hidrocarburos no combustionados (HC) disminuyen a medida
que el año de los vehículos incrementa. Esto también se complementa con la realizada por [14] , que las
concentraciones promedio de emisiones de CO, HC y NO para los vehículos de
gasolina agregados son inversamente proporcionales a los años del modelo.
Así
también en el estudio de [15] , sobre emisiones
contaminantes sobre una Cooperativa de taxis, realizada en la Ciudad de
Huaquillas ubicada a 11 msnm, muestra
que el 48% reprueba por HC y en CO reprueban
el 52 %; mientras en la ciudad de Zaruma ubicada a 1250 msnm, se evidencia que
el porcentaje de reprobados en HC es de 78% y 22% de vehículos reprobados en
CO, es decir hay un aumento del 30% en cuanto a emisiones de HC y una reducción de emisiones de CO en un 30%.
Al
comparar las mediciones realizadas en [6] , con respecto a la
prueba estática concluyen que el mayor gas contaminante es el HC, prueba
realizada en Quito a un altura de 2810 msnm.
Al
comparar la investigación realizada con [6] se evidencia el comportamiento del gas HC con
respecto a la altura, puesto que en las ciudades de Zaruma y Quito este gas
posee mayor porcentaje, pero si se compara con la ciudad de Huaquillas el gas
que mayor porcentaje es el CO. El gas HC se genera cuando no todo el
combustible se quema dentro de la cámara de combustión, esto es provocado por
una deficiencia en el sistema de encendido y se puede relacionar, con unas de
siguientes fallas, cuando no se coloca la bujía recomendada por el fabricante,
hasta que el sistema de inyección no está corrigiendo el ángulo de avance al
encendido en función de la altura que se encuentre el vehículo, si bien existen
investigaciones realizadas sobre el comportamiento de los gases de escape en
función de la altura, pero es necesario considerar en una investigación futura
si el sistema de inyección está realizando el ajuste del avance correcto en
función de la altura.
5.
CONCLUSIóN
Los
resultados obtenidos exponen que la edad del parque automotor influyen en los
parámetros de gases contaminantes es decir, vehículos desde el 2010 al 2014
evidencia niveles de HC altos así como del 2010 al 2013 en CO; mientras los
modelos de vehículos más actuales de la cooperativa sus valores de emisiones
contaminantes decrecen de forma considerable; y de forma general, la
cooperativa al tener un parque vehicular en promedio de seis años muestran
valores de 77.59% de aprobados, contra un 22.41% de vehículos reprobados.
Del parque vehicular aprobado se concluye que, a medida que los modelos
son más actuales los valores disminuyen en HC de 17 ppm de las 200 permitidas y
en CO valores promedio de 0.02 % del 1 % permitido, estos datos dependen
también del mantenimiento preventivo y correctivo realizado a las unidades.
De las mediciones realizadas el gas de escape que
domina es el HC es por ello que para trabajos futuros es necesario establecer
que sistema de la inyección electrónica de los motores provocan este aumento en
las emisiones, para establecer un procedimiento de diagnóstico y con ello preparar
a los vehículos para que cumplan con la Norma INEN 2204.
6. Referencias Bibliográficas
|
[1] |
J. González
Velasco, Energías renovables, México: Reverté, 2009. |
|
[2] |
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characteristics,» Fuel, vol. 115, pp. 875-883, 2012. |
|
[3] |
L. E.
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Combustibles de dos Calidades,» Información Tecnlógica , vol. 28, nº
1, pp. 3-12, 2017. |
|
[4] |
A. Pareja,
M. Hinojosa y M. Luján, «Inventario de Emisiones Atmosféricas Contaminantes
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nº 3, pp. 344-374, 2012. |
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[5] |
J. F.
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comparativo de gases contaminantes en un vehiculo M1, utilizando gasolina
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2016. |
|
[6] |
J. Rocha
Hoyos, D. Zambrano, Á. Portilla, G. Erazo, G. Torres y E. Llanes Cedeño,
«Análisis de Gases del Motor de un Vehículo a través de Pruebas Estáticas y
Dinámicas,» Revista Ciencia UNEMI, vol. 11, nº 28, pp. 97-108, 2018.
|
|
[7] |
Servicio
Ecuatoriano de Normalización., «NTE INEN 2203:2000. Gestión Ambiental.
Aire. Vehículos automotores. Determinación de la concentración de emisiones
de escape en condiciones de marcha mínima o “ralenti”.Prueba estática.,»
INEN, Quito, 2000. |
|
[8] |
Agencia
Nacional de Transito, «Expedir el procedimiento para la aplicación del
régimen técnico de transición de revisión técnica vehicular,» Quito, 2019. |
|
[9] |
Servicio
Ecuatoriano de Normalización, «NTE INEN 2204:2002. Límites permitidos de
emisiones producidos por fuentes móviles terrestres a Gasolina,» INEN,
Quito, 2002. |
|
[10] |
Servicio
Ecuatoriano de Normalización, «NTE INEN 2349:2003. Revisión técnica
vehicular. Procedimientos,» INEN, Quito, 2003. |
|
[11] |
Instituto
Nacional de Meteorología e Hidrología, «Boletín meteorológico de la
Provincia de el Oro,» 2014. |
|
[12] |
Asociación
de Empresas Automotrices del Ecuador, «Un parque automotor nuevo trae más
beneficios,» Grupo el Comercio C.A, 2016. |
|
[13] |
C. S. Nuñez
Pérez, «Estudio de emisiones de Gases en Vehículos a Gasolina,» Ambato,
2018. |
|
[14] |
G. Hui, Q.-u. Zhang, Y. Shi, D.-h. Wang, S.-y. Ding y S.-s. Yan,
«Characterization of on-road CO, HC and NO emissions for petrol vehicle
fleet in China city,» Journal of Zhejiang University SCIENCE B, vol.
7, pp. 532-541, 2006. |
|
[15] |
V. A. V.
Oviedo, «Estudio de los vehiculos que cumplen con la Norma INEN 2204,»
Machala, 2019. |