6.2.9.1 Introducción

Para poder comprender cabalmente las emisiones vehiculares dentro de una ubicación y poder verificar que los vehículos se comportan como debieran, es necesario medir las emisiones de los vehículos. Hoy en día existen tres métodos disponibles para medir las emisiones vehiculares. El primer método consiste en traer los vehículos a un laboratorio, colocarlos dentro de un dinamómetro y medir sus emisiones mientras se encuentran en operación. El segundo método es colocar equipos de medición en los vehículos y medir su nivel de emisiones en terreno. La tercera opción utiliza sensores remotos que detectan la emisión proveniente de vehículos que transitan por la zona. Cada uno de estos métodos se discutirá en las secciones subsiguientes. Sin embargo, antes de discutir los procesos de medición, es de gran utilidad discutir el proceso de muestreo. El método de medición depende del propósito que se le dará a la información.

6.2.9.2 Procedimientos de Muestreo

Los procedimientos de muestreo usados durante la medición de emisiones varían dependiendo del propósito de la prueba. El proceso de prueba generalmente se divide en tres categorías.

1. Prueba sobre un vehículo en particular para determinar si cumple con las exigencias mínimas.

2. Prueba sobre un modelo vehicular para determinar si cumple con las exigencias regulatorias.

3. Prueba sobre una flota vehicular para determinar la tasa de emisión de la flota.

Los casos en que se prueban vehículos individuales para verificar si cumplen con los requerimientos mínimos de emisión son típicos de programas gubernamentales para probar vehículos y determinar si estos deben ser reparados. Estos programas comúnmente son denominados de inspección y mantenimiento o Programas I/M. Los aspectos de medición de un programa I/M son discutidos más adelante, mientras que los aspectos regulatorios serán discutidos en el capítulo 8.

Los casos donde los modelos vehiculares son probados para determinar el cumplimiento de la regulación pueden ser llevados a cabo por los fabricantes de los vehículos o por auditores gubernamentales. Los tipos de inspecciones fiscales se discutirán en el capítulo 8.

Como fuera indicado en la sección 6.2.2, el modo en que un vehículo opera puede tener un impacto significativo en su nivel de emisiones. Los límites de emisión normalmente se fijan para vehículos con comportamientos específicos de conducción. Para que una prueba pueda verificar el cumplimiento del límite exigido, la medición se debe hacer acorde a la conducta de conducción especificada en el estándar de emisión. En algunos casos, se ha establecido más de un estándar de emisión para distintas conductas de conducción de un vehículo en particular. Si el vehículo no cumple con ninguno de los estándares, para cualquiera de las limitaciones especificadas, entonces se considera que el vehículo está fuera de norma. Claramente, hay un gran nivel de costo para los fabricantes si un vehículo falla una inspección. Por esta razón, las inspecciones son altamente discutidas. Por este motivo, la mayoría de las inspecciones se realizan en laboratorios i dinamómetros, en donde todas las condiciones relevantes pueden reproducirse. Sin embargo, esto aún no resuelve todas las posibles controversias; producto de que un conductor de pruebas no es capaz de reproducir en forma exacta el patrón de conducción, y por este es motivo se debe tener cuidado en asegurar que el conductor de prueba se mantenga operando dentro de los límites especificados. Entonces surge la pregunta acerca de cuanta debe ser la cantidad de exceso de emisiones sobre el estándar que se puede encontrar en un vehículo para ser declarado en violación de la norma. Este límite es difícil de fijar en forma genérica, pero los principales instrumentos modernos que han sido calibrados correctamente, pueden medir emisiones con umbrales de error de 5%. Sin embargo, esta precisión debe complementarse con la habilidad del conductor de prueba de reflejar el patrón de conducción. Producto de lo anterior, a los vehículos se les permite un pequeño margen de error antes de ser declarados fuera de cumplimiento de un estándar.

Un último punto de controversia es que una vez que los vehículos operan en terreno, su mantención puede tener un impacto profundo en sus emisiones asociadas. Normalmente las normas regulatorias esperan que un vehículo que se somete a mantenimiento y deterioro normal deba cumplir igualmente con las tasas de emisión hasta un uso especifico (comúnmente 160,000 o más kilómetros en los Estados Unidos). Sin embargo, es muy difícil determinar si una mayor tasa de emisión del vehículo es provocada por un procedimiento de mantención irregular o no. Esto solamente se puede determinar llevando a cabo pruebas en varios vehículos similares elegidos al azar. No es inusual encontrar una desviación estándar de 20-30% de la tasa de emisión para una flota de vehículos idénticos que operan en terreno. Esto significa que por lo menos se necesitan de 30 vehículos elegidos aleatoriamente para asegurar que la tasa de emisión promedio resultante esté dentro de un 5% del valor promedio real para el tipo de vehículo elegido con una probabilidad de 90%. Estos valores se obtuvieron usando la prueba T-Student.

Con el ingreso de los vehículos controlados con computador, se ha vuelto posible modificar la operación de un motor en el tiempo. Esto produjo un problema con respecto a estándares de emisión en camiones de los Estados Unidos. En este caso particular, los camiones fueron diseñados para cumplir las exigencias de ciclos de emisión de la EPA de los Estados Unidos, lo cual duraba varios minutos; pero después de un tiempo modificaban su modo de operación a con un ciclo más eficiente en uso de combustible, pero de mayor nivel de contaminación. Esto resultó en que los camiones aprobaran las inspecciones sobre el punto de operación estándar, pero en realidad contaminaban sobre el nivel estándar para la mayoría de su tiempo real de operación. Este tipo de problema demoró varios años en ser detectado y llevó a que se solicitara un aumento en el tiempo de inspección y en la cantidad de mediciones en terreno para determinar las emisiones sobre todo el ciclo de operación de los vehículos.

El caso en que los vehículos son probados para ayudar a desarrollar inventarios de emisión y planes de aire limpio, constituye un caso final donde los procedimientos de muestreo son complejos. Como fuera señalado anteriormente, es común que vehículos idénticos presenten variaciones considerables en sus niveles de emisión. Este problema aumenta a medida que los autos envejecen y se desgastan con el uso, a medida que son sometidos a variados procedimientos de mantenimiento y tipos de combustibles que pueden mejorar o no el nivel de emisiones del vehículo. Por eso es importante que se elijan muestras representativas de la flota de interés. En estudios típicos llevados a cabo por la ISSRC, la desviación estándar de emisiones distintas al dióxido de carbono resultan cercanas al 100% de las emisiones promedio medidas para vehículos diesel y a gasolina. Entonces para poder contar con un intervalo de confianza del 90% de que los resultados de emisiones del estudio estén dentro del 15% del promedio real, se requiere una muestra de 120 vehículos. La misma desviación estándar se aplica a subclases de vehículos, significando que se puede esperar que el promedio de muestras de 15 vehículos de una subclase con una probabilidad del 90%, se encuentre dentro de un 45% del promedio real de emisiones para esa subclase de vehículos. Por lo tanto, se debe tener gran cuidado en utilizar medición de emisiones para establecer las verdaderas tasas de emisión de flota completa o subclases de vehículos.

6.2.9.3 Adquisición de Vehículos

En los casos en que se realizan pruebas a los vehículos en un laboratorio o en terreno, la adquisición de vehículos se convierte en una complicación que debe ser discutida. La mayoría de las personas sienten que necesitan de sus vehículos todos los días y por ende son reticentes a entregarlos. Las personas también pueden sospechar sobre el propósito de las pruebas y si estas podrían dañar al vehículo o no. Es verdad que a pesar del gran cuidado con que se realizan las pruebas en terreno, aproximadamente 1 de 200 vehículos sufre un rayón o en el caso de parachoques modernos de plástico, se ha derretido una parte producto de la transmisión de emisiones provenientes del tubo de escape hacia el medidor de flujo. Por lo tanto, el encargado de las pruebas del vehículo debe tener un respaldo tal que pueda asegurar que cualquier daño al vehículo será reparado íntegramente. En casos en donde se requieren medir emisiones de partida, se necesita contar con los vehículos durante la noche también. En estos casos, se debe procurar tener un lugar seguro donde poder guardar los vehículos.

Se ha descubierto que generalmente es más fácil lograr que el propio dueño del vehículo opere su propio auto en casos en que no se requieren patrones de conducción específicos. A menudo se les pide firmar un formulario en el cual estipulan que el vehículo tiene seguro contra terceros antes de permitir su participación en el programa. Esto significa que el dueño debe traer el vehículo al sitio de prueba la noche anterior y volver al sitio a una hora en particular a manejar su vehículo durante la prueba. También es posible contratar conductores profesionales para que conduzcan el vehículo durante la prueba. En casos en que se desea un patrón especifico de conducción, se debe contratar un conductor profesional producto de la mayor dificultad que conlleva observar la pantalla del computador y operar el vehículo de la manera estipulada para la prueba, tanto en un laboratorio como en terreno. Es aún más importante que el tubo de escape del vehículo se encuentre intacto. Hoyos en el tubo de escape permitirán que las emisiones sean evacuadas por vías distintas y no serán detectadas por el equipo de medición de flujo, provocando así un error en las medidas. Muchos vehículos tienen dos tubos de escape. Si estos son sólo de uso ornamental y uno de ellos se puede bloquear sin impedir el flujo desde el motor, entonces estos vehículos pueden ser examinados. De otro modo, los vehículos con doble sistema de escape independiente tendrán que ser rechazados.

Con estas restricciones, se puede observar lo difícil que puede ser adquirir vehículos para realizar pruebas. Muchas veces se requiere de un pago para lograr que personas permitan usar sus vehículos. En los Estados Unidos, en el 2007 era común pagar 100 USD por día para obtener un vehículo y realizar pruebas. En muchos países en vías de desarrollo un monto de 50 USD en 2007 por prueba puede ser suficiente para conseguir que los dueños dejen sus vehículos por una noche. Camiones y buses, si son privados, pueden resultar más caros de obtener; en el 2007 en países en vías de desarrollo, el monto necesario puede ser de 250 USD o más por día.

6.2.9.4 Medición de Emisiones Vehiculares en Laboratorio

La forma tradicional de medir emisiones de vehículos consiste en llevarlos a laboratorios y medir sus emisiones en un dinamómetro a medida que son operados. En los mejores laboratorios, los dinamómetros pueden variar la carga aplicada al vehículo a una tasa de segundos. Algunos dinamómetros antiguos, solo son capaces de mantener un carga estable fija que puede ser cambiada pero sólo cuando el vehículo no está siendo examinado. En cada caso, se aplica al vehículo una carga equivalente a la cual es sometido en una carretera, y se procede a medir las emisiones. En el caso de dinamómetros dinámicos, los vehículos pueden ser sometidos a patrones de conducción específicos como los descritos en la tabla 6.2.9-1. Varias veces, a los vehículos se les exige que cumplan ciertos requisitos de emisiones mientras son conducidos según un cierto ciclo de conducción.

Actualmente, la medición de emisiones se realiza utilizando un Sistema de Muestreo de Volumen Constante (CVS por sus siglas en inglés). Este sistema funciona extrayendo un volumen constante de aire superior a la cantidad de gases emitidas por el vehículo en prueba mediante un ducto de muestreo. Los gases de emisión provenientes del vehículo en prueba son mezclados con el aire de composición. Este aire de composición debe obviamente estar libre de gases y material particulado para no distorsionar el proceso de prueba. La figura 6.2.9-2 ilustra el proceso global de prueba CVS.

Al empujar un volumen constante de aire a través de un ducto de muestreo, se obtienen tres ventajas. La primera es que, la temperatura de las emisiones es reducida de tal manera que no existen problemas con el equipo de muestreo; segundo, las reacciones de los gases de emisión serán similares a las que hubieran ocurrido en la atmósfera. En tercer lugar, el cálculo de la masa de emisiones consiste en el simple proceso de multiplicar la concentración de gases en el ducto de muestreo por el volumen de emisión corregido con respecto a las condiciones normales. El monitor de conducción ilustrado en la figura 6.2.9-2 es necesario para indicarle al conductor la velocidad que se debe seguir segundo a segundo. Esto normalmente se logra entregando al conductor una línea que este debe seguir y un punto que indica la velocidad del vehículo. Existen líneas en cada lado de la línea de conducción que le indican al conductor si este se ha desviado en exceso de la curva de conducción. La carga entregada por el dinamómetro está diseñada de tal manera de proveer una carga similar a la de un vehículo operando en una calle normal. La figura 6.2.9-3 muestra un sistema CVS usado en motocicletas y vehículos de transporte en Santiago, Chile.

Antes de la llegada de los modernos monitores de emisión que pueden medir niveles de concentración a una tasa de segundos, los gases muestreados eran almacenados en bolsas de muestreo a una tasa predeterminada. Luego, los gases eran probados una vez terminado el ciclo de conducción, y se calculaban las masas de los gases basados en las concentraciones de la bolsa. En el caso del estándar FTP de pruebas ilustrado en la sección anterior, los gases son almacenados en tres bolsas mediante el procedimiento de prueba. La bolsa 1 recibe gases durante los primeros 500 segundos de la prueba. Luego los gases son redirigidos a una segunda bolsa hasta los 1500 segundos de la prueba. Finalmente, los gases se dirigen a una tercera bolsa por los últimos 500 segundos de la prueba. La primera y tercera bolsa incluyen gases del mismo ciclo de conducción excepto que la tercera bolsa incluye gases con el vehículo en marcha. Esto permite al laboratorio aproximar emisiones de partida en frío al restar las emisiones calculadas de la bolsa 1 de las de la bolsa 3. La bolsa 2 representa las emisiones de funcionamiento en caliente.

Un ejemplo de un sistema moderno de muestreo CVS junto a otros sistemas de muestreo pueden ser encontrados en la página web de Horiba en http://www.ats.horiba.com/emission-measuremente-system.html. Las regulaciones de pruebas para la EPA de EE.UU. se pueden encontrar en http://www.epa.gov/nvfel/testing/regulations.htm.

6.2.9.5 Medición de Emisiones de Vehículos en Ruta

Los equipos de medición para vehículos en ruta recién se han vuelto disponibles desde el año 2003. Los equipos de medición se denominan comúnmente equipos portátiles de medición de emisiones (PEMs por sus siglas en ingles). Varias compañías venden PEMs. Al momento de la escritura de este documento, existen cuatro compañías que producen la mayoría de los equipos utilizados.

* Sensors Incorporated. http://www.sensors-inc.com/

* Horiba. http://www.ats.horiba.com/emission-measurement-systems.html

* Clean Air Technologies. http://test.cleanairt.com/index.aspx

* Dekati Particulate Sampling. http://dekati.com/CMS

Para poder medir emisiones en terreno, se deben cumplir los siguientes criterios.

1. Las mediciones de concentración del instrumento deben ser de confianza y reproducibles (determinado mediante procedimientos estandarizados de calibración de equipos).

2. El instrumento debe poseer la capacidad de medir emisiones dentro del rango de emisiones del vehículo en prueba (El ruido de las mediciones no debería exceder la magnitud de las emisiones medidas).

3. Los instrumentos deben ser lo suficientemente resistentes para soportar golpes y movimientos bruscos dentro del vehículo, como también a combustibles de bajo grado y con plomo.

4. El equipo debiera ser capaz de recolectar y almacenar información a una tasa de segundo a segundo.

5. Debe además poseer la capacidad de medir el patrón de conducción del vehículo en prueba.

6. El uso de potencia del equipo debe estar dentro del rango que permita a una batería alimentarlo por lo menos por 45 minutos.

7. El peso del equipo debe estar dentro de un rango tal que permita conectarlo y desconectarlo con cierta comodidad. Además, en conjunto con la fuente de poder el peso total del equipamiento no debiese superar al de un pasajero adicional en el caso de un vehículo de pasajeros.

8. Se debe proveer de un medio que permita determinar los flujos de emisión del vehículo a una tasa de segundos.

Los tres más comunes PEMs cumplen con estos criterios para la mayoría de los vehículos. Sin embargo es muy importante asegurar que un buen gas cero y gases de calibrado estén disponibles para los analizadores, y que estos sean calibrados a menudo. Con los equipos de sensores, la ISSRC encontró que una calibración completa en la mañana y en la tarde en conjunto con llevar a cero la unidad en cada prueba entrega buenos resultados. Además es necesario volver a calibrar en caso de que cualquier filtro sea reemplazado o apagado o ajustado de alguna manera.

Para poder capturar emisiones de partida y emisiones en marcha, los vehículos examinados deben reposar por lo menos 12 horas. En estos casos la información proveniente de los primeros 200 segundos de conducción puede ser utilizada para aproximar las emisiones de partida. Si los vehículos son traídos al sitio de prueba con los motores calientes, entonces la única información de valor que se obtendrá será la de operación. En este último caso, es mejor ignorar los primeros 200 segundos de información porque dependiendo del estado de temperatura del vehículo, estos primeros segundos contendrán algún grado de emisiones de partida; que podrían distorsionar las mediciones del régimen en operación. La figura 6.2.9-4 muestra el procedimiento de prueba con vehículos esperando ser probados después de esperar toda la noche. Un vehículo es empujado hacia la ubicación de instalación de los equipos para mantener el motor en frio, y un vehículo de pasajeros junto a un camión listos para la prueba con los equipos ya instalados.

El equipo utilizado en las imágenes es fabricado por Sensors, Inc. La unidad de prueba de gasolina no requiere de una línea caliente por lo que los requerimientos de potencia pueden ser suministrados por una simple batería de 100 Amper-hora, la cual puede ser adquirida en cualquier parte del mundo. Una segunda batería de repuesto usualmente necesaria producto que durante el día la batería perderá carga y deberá ser reemplazada para poder recargarla. La prueba de diesel sí requiere de una línea de alimentación. Mediciones de material particulado están también siendo realizadas en la prueba del camión mostrada en la figura 6.2.9-4 usando un analizador de partículas Dekati DMM, el cual requiere un volumen relativamente alto en conjunto con una succionadora de alta capacidad. Este equipamiento extra requiere del uso de un generador o fuente de poder de 2500 watts para abastecer el consumo necesario para la realización de la prueba.

En el caso de pruebas sobre vehículos de pasajeros, el peso de los equipos es un tema importante. La unidad de prueba Semtech-G Sensor pesa alrededor de 39 kilogramos, la batería 28 kg, y el sistema de medición de emisiones pesa otros 5 kg, llevando la suma final a un total de 72 kg. Este es normalmente el peso de una persona. Por lo tanto el equipo añade un peso equivalente a una persona al peso que transporta el vehículo. Esto es equivalente a alrededor del 6% del peso total del vehículo lo cual aumenta ligeramente el nivel de carga de vehículo. Sin embargo, como es común contar con más de una persona en el vehículo, este peso adicional es ignorado. En el caso de pruebas sobre camiones o buses, es deseado que éstos incluyan un nivel de carga normal, o en el caso de un bus, la carga normal de pasajeros. Por lo tanto, el peso del equipo aún con el generador es inadecuado para representar la carga normal de un vehículo. Para remediar esta situación, generalmente se utiliza agua o arena para añadir peso a los camiones o buses. Bolsas de arena son colocadas debajo del manto rojo en la figura 6.2.9-4.



Es importante seleccionar adecuadamente las rutas para las pruebas en ruta. Si el propósito de la prueba es comparar equipamiento de control o emisiones de vehículos entonces el uso de un patrón de conducción fijo puede ser muy útil. Para operar un vehículo según un patrón de predefinido, equipos especiales deben ser adquiridos para mostrarle al conductor cuando debe acelerar y frenar. El Semtech-G tiene esta capacidad. El instituto para investigación técnica (IPT) de Brasil instaló su propio computador portátil y sensor óptico de velocidad para permitir que un conductor pueda seguir un patrón de conducción especificado, lo cual funcionó muy bien en un estudio en conjunto con la ISSRC.

En la mayoría de las mediciones en ruta, patrones de conducción predefinidos no son necesarios ni deseados. Típicamente la realización de pruebas tiene dos potenciales objetivos. El primer objetivo consiste en establecer una tasa de emisión que pueda ser usada en la estimación de emisiones locales para propósitos de gestión de la calidad del aire. En este caso, es necesario operar el vehículo en calles típicas donde se encuentran velocidades y niveles de congestión típicas para la ubicación de interés. Se debe definir una ruta de conducción de tal forma que el vehículo pueda salir y volver al centro de instalación de equipamiento en menos de una hora bajo cualquier régimen de tráfico mientras sigue las rutas especificadas. El segundo objetivo consiste en establecer una tasa de emisión base con el propósito de desarrollar modelos o investigación. En este caso, es muy valioso poder cubrir todo el espectro de velocidades posibles, aceleración, desaceleración, y conducción controlada (Younglove, Scora, / Barth, 2005). Este gran rango de condiciones de pruebas es necesario para obtener estimaciones precisas de las emisiones durante eventos de alta potencia, aunque en la realidad estos eventos son poco probables. En áreas urbanas con alta congestión, puede ser difícil pero no imposible, lograr las aceleraciones y velocidades altas durante los periodos de prueba.

En la situación en que se desea conducir según un patrón especifico ya definido, se deben buscar rutas con poca densidad de flujo para permitir que el vehículo en prueba pueda ser operado libremente y así poder igualar las condiciones del patrón de conducción deseado. Este problema fue abordado en una serie de estudios en Los Ángeles, encontrando secciones de calles remotas cuyos niveles de congestión eran bajos, y luego usándolas para realizar las pruebas. Una autopista con baja congestión en el lado este de la ciudad fue elegida durante el mediodía y la tarde para reproducir patrones específicos de conducción, los cuales funcionaron bien una vez que las autoridades policiales entendieron lo que estaba sucediendo. En Sao Paulo, una calle de dos vías que atravesaba un parque donde el tráfico era normalmente limitado fue utilizada con permiso, durante varios días para realizar pruebas en buses. En ambos casos los resultados fueron exitosos y las comparaciones realizadas entre los mismos vehículos siguiendo el mismo patrón de conducción mostraron diferencias entre si dentro del 2%, indicando que el patrón de conducción fue repetido con precisión, dado que los errores de medición de concentración y de flujo pueden contribuir a gran parte de la desviación de 2%.

En situaciones donde se desee operar los vehículos en vías representativas para contar con tasas de emisión vehicular en regímenes de operación normal, se elige una ruta de conducción de tal manera que permita al conductor partir desde el centro de preparación de prueba y volver en una ventana de tiempo especifica. Nuevamente, el objetivo general será obtener información de emisiones en todas las velocidades de manejo durante la prueba. Normalmente se elige una ruta que tome entre 20 y 45 minutos en ser recorrida y que incluya calles residenciales, arterias y carreteras para poder capturar el mayor rango de variación posible de velocidades y aceleraciones junto con operaciones a velocidad constante. Obviamente el tiempo en ruta cambiará a medida que el tráfico varíe a lo largo del día. El promedio de emisiones obtenidas de este tipo de estudios debería poder indicar la tasa de emisión probable de una flota completa si los vehículos son elegidos de forma aleatoria y las rutas elegidas son representativas dentro del área estudiada. Como fuera indicado en la discusión de muestreo, al menos 120 vehículos deben ser examinados para contar con los resultados adecuadamente precisos. Claramente si se tienen más vehículos, aún mejor. Es difícil para examinadores experimentados instalar y calibrar equipamientos en vehículos a gasolina en un tiempo menor a 45 minutos. Cuando se consideran problemas normales en equipos, se debe contabilizar una hora por vehículo a gasolina con personal experimentado. Con una tasa de muestreo de 10 vehículos por día, se requerirían 12 días de pruebas para lograr tener 120 vehículos examinados.

Si los vehículos son llevados y conducidos en rutas sin ningún tipo de control específico o patrón de conducción, entonces es casi seguro que cada vehículo será operado de manera distinta durante el período de prueba. Para poder comparar emisiones provenientes de vehículos distintos o establecer factores de emisión independientes del patrón de conducción de un vehículo, se requiere de una metodología para normalizar las emisiones recopiladas durante las pruebas en ruta. Aunque aún no se ha encontrado el método perfecto, es posible normalizar de forma aproximada la información un estándar usando cálculos de potencia específica en vehículos. Para una discusión sobre la potencia específica de un vehículo se puede referir a la sección 6.2.4. Como se muestra en la figura 6.2.9-5, las emisiones pueden ser aproximadas basándose en la potencia específica del vehículo. La normalización de la información puede ser obtenida en cuatro pasos como se indica a continuación.

1. Determinar 10 o más rangos de VSP (bines) para dividir la información de emisión. En el caso de estudios realizados por la ISSRC, se han utilizado los 60 compartimientos de VSP/Stress; pero es posible obtener resultados aceptables con menores compartimientos.

2. Determinar el promedio de emisiones que han ocurrido cuando el vehículo en prueba ha sido operado dentro de cada bin definido. Habrá poca información en algunos bines debido a que la mayoría de los recorridos urbanos están confinada a rangos de demanda de potencia de -17 a 15 kilowatt por tonelada.

3. Elegir un patrón de conducción para la normalizar la información. Dividir el consumo de VSP del vehículo operando en el patrón de conducción elegido en la fracción de manejo que ocurrirá en cada bin definido en el paso 1 del proceso.

4. Multiplicar la fracción de conducción determinada en el paso 3 por el promedio de emisiones según bin del paso 2, y sumar para cada uno de los bines de modo de producir una aproximación de lo que el vehículo hubiera emitido si se hubiera conducido según el patrón de conducción elegido en el paso 3.

Mientras que el proceso descrito anteriormente no es perfecto, se ha encontrado que al realizar el promedio sobre varios vehículos, produce resultados razonables. Por ejemplo, basado en pruebas en ruta llevadas a cabo usando patrones de conducción específicos en Sao Paulo, Brasil por la ISSRC; fue posible usar el proceso de normalización descrito para predecir las emisiones que pudieran ocurrir. Esto fue comparado posteriormente con las mediciones reales registradas. En promedio el proceso de normalización entregó resultados que promediaban una diferencia de alrededor del 4% con respecto a las reales.

6.2.9.6 Medición Remota de Emisiones Vehiculares

La medición remota de vehículos ofrece otra opción útil para medir emisiones en vehículos. Los atributos positivos de la medición remota para la exanimación de vehículos es que no existen dificultades en la adquisición de vehículos, y que se pueden examinar miles de ellos en una ventana de tiempo pequeña. Los aspectos negativos son que las mediciones de emisión son menos precisas, especialmente para la medición de emisiones de masa y que el rango de emisiones bajo distintos consumos de potencia vehicular que puede ser medido es limitado.

La medición remota más común consiste en colocar una plataforma a lo ancho de una vía y observar el espectro de absorción de las emisiones. La figura 6.2.9-6 ilustra una instalación básica de medición remota. La vía puede ser una autopista o cualquier calle donde se pueda aislar una sola vía.

La concentración de CO,VOC,NOx, y CO2 en la emisión puede ser estimada basándose en la información de concentración recolectada desde el escape de emisiones del vehículo. Refiriéndose a la ecuación 6.2.9-7 (como se aprecia en una sección anterior), un número de ecuaciones pueden ser derivadas basadas en la concentración de gases medidos en el escape de emisiones. Estos también se muestran en la tabla 6.2.9-8.





Como se puede apreciar de la tabla 6.2.9-8, las concentraciones en el tubo de escape pueden ser estimadas junto con el número de moléculas de varios de los contaminantes por molécula de combustible. Estos últimos números, pueden ser convertidos a emisiones por litro de combustible quemado. Dado que la tasa de uso de combustible varía con la demanda de potencia, tamaño, y tecnología del vehículo; esta no es una estimación fácil de realizar. Pero entendiendo la ubicación de las mediciones, el uso de radares u otros equipos de monitoreo remoto de velocidades y/o aceleración de vehículos; y junto con la recolección de fotos de patentes o de vehículos para determinar el tamaño de estos y así aumentar el conocimiento sobre el consumo específico de combustible de los vehículos. Por lo tanto si la tasa de uso de combustible es conocida, entonces una tasa de emisión basada en la masa de combustible puede ser establecida (es decir, en gramos contaminante/kilometro conducido). Dado que en varias maneras el monitoreo remoto es la vía más simple para la estimación de un inventario de emisión, muchas áreas en la actualidad llevan a cabo programas de medición alrededor del mundo. Sin embargo, estas mediciones todavía son consideradas aproximadas y requieren de la medición de millones de vehículos en varias ubicaciones para obtener una resolución adecuada. Otro problema de este método para el desarrollo de inventarios es que se requiere la cantidad y distribución espacial del uso de combustible en un área para obtener inventarios de emisión global. Esto puede ser difícil, especialmente si el combustible es utilizado para otros propósitos además del transporte. La otra limitación del uso de inventarios de medición remota basados en combustibles es que no existen maneras de proyectar las emisiones futuras, la cual es la función principal de varios modelos de emisión. Por estas razones, los inventarios basados en medición remota de emisiones de combustibles son considerados un método alternativo a los modelos típicos de tasa de emisión en gramos/distancia (Consejo Nacional de Investigación, 2000, p. 177). Además de realizar un inventario completo, existen otros motivos para realizar mediciones remotas. Estos incluyen la identificación de grandes emisores en la flota y la mejora del entendimiento e impacto de la inspección y programas de mantenimiento. La medición remota es también es un método útil para proveer una validación independiente (aunque aproximada) de los modelos convencionales como el MOBILE. Actualmente en los Estados Unidos, estudios de medición remota ayudan en estos dos aspectos.

La Junta de Recursos del Aire de California auspició un estudio que verificara la precisión de los equipos de medición remota utilizados en la estimación de concentraciones de contaminantes en emisiones vehiculares. Se encontró que las concentraciones de CO podrían ser estimadas con un error dentro del 5%, y las concentraciones de VOC, dentro del 15% (Steadman 1994). La medición remota se ha utilizado mayoritariamente en los Estados Unidos para identificar el número vehículos de alta emisión basados en las concentraciones de los gases de emisión para una caracterización general de la flota. No se ha percibido como una herramienta establecida para medir tasas de emisión real.

6.2.9.7 Programas de Inspección y Mantenimiento

La inspección y el mantenimiento, como herramientas de reducción de emisiones, son discutidas en el capítulo 8 de este documento. El propósito de esta sección es discutir algunas consideraciones operacionales y reglamentarias que deben ser analizados con respecto a la medición de emisiones que van de la mano con los programas I/M.

Los programas I/M tienen como objetivo identificar los vehículos de alta emisión y repararlos para reducir sus niveles de emisión. Un elemento clave en este proceso es el sistema de medición de emisiones. En la mayoría de los programas I/M, solo se mide la concentración de gases. Los sistemas de medición de emisiones no registran la masa de emisiones provenientes del vehículo. En este caso, no hay necesidad de monitorear el flujo total de gases del vehículo. Uno podría considerar las medidas en un programa I/M como una analogía a la medición de temperatura en un paciente humano. Las medidas no le indican al examinador que es lo que está malo o que tan grave es el problema; esta medida simplemente informa al examinador que existe algún problema y que éste debe ser resuelto. Por este motivo, los límites de emisión en programas I/M normalmente son en valores altos. El propósito es de fijar los niveles de emisión apropiadamente de manera de poder identificar el 10-40% más contaminante de la población. Los programas I/M muchas veces utilizan un dinamómetro para colocar una carga en el vehículo. Esto es particularmente necesario en mediciones de NOx, producto de que pruebas que no utilizan un dinamómetro, no son capaces de proveer las condiciones adecuadas para la medición de NOx. Los tipos de dinamómetro que se utilizan son normalmente los más simples y colocan una carga fija al vehículo. Luego el vehículo es llevado a una cierta velocidad predefinida, o en algunos casos más de una velocidad, y se miden las concentraciones de los gases relevantes. Hasta en los casos donde no hay un dinamómetro, el vehículo es operado normalmente a más de una rpm del motor y las emisiones resultantes son registradas. Es común registrar los niveles de monóxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles, oxido de nitrógeno, dióxido de carbono, y algunas veces oxígeno. La medición del dióxido de carbono y/o oxígeno le señala al examinador si la muestra es efectivamente gases de emisión o si aire regular se está filtrando al sistema.

Si se utiliza un dinamómetro, el programa I/M se denomina prueba I/M cargada. Si el dinamómetro no se utiliza, la prueba es usualmente catalogada como prueba I/M no cargada. Sin importar el tipo de prueba, lo importante es que la duración de la prueba sea lo suficientemente larga de modo de permitir que la muestra recolectada llegue efectivamente al analizador para realizar las medidas. Esto puede tomar desde unos pocos segundos a más de un minuto, dependiendo de la distancia desde el tubo de escape del vehículo hasta los analizadores. Se debe tener cuidado en asegurar que el tiempo de muestreo sea adecuado para cada etapa de la prueba.

La precisión del instrumento también es importante. Los gases cero y de calibración son muchas veces requeridos para revisar las lecturas de emisiones del analizador. La revisión de los instrumentos con estos gases puede involucrar más de un gas de calibración. Normalmente no se utilizan más de tres gases de calibración, y con los instrumentos de hoy en día es común que use solo el gas cero y un solo gas de calibración. En este último caso, el gas de calibración debe seleccionado de manera que tenga concentraciones gaseosas cercanas a 2/3 del rango normal del instrumento.

Dado que los programas I/M son propensos al engaño, se deben tomar precauciones en el procedimiento de toma de muestras, para asegurar que se están tomando valores verdaderos y validos. La experiencia en los Estados Unidos ha mostrado que la mayoría de los engaños en programas I/M provienen de sobornos en las instalaciones de prueba para aprobar las revisiones; aunque también han existido casos en que se reprueba intencionalmente al vehículo para poder cobrarle extra al dueño del vehículo en la reparación. Estos puntos son discutidos en más detalle en el capítulo 8. Sin embargo, se debe indicar que en California, Estados Unidos el programa I/M registra las medidas realizadas por el analizador y las transmite a la agencia gubernamental que supervisa el proyecto. Esto permite verificar las lecturas reportadas por la instalación de prueba. Obviamente, esto no evita que la instalación de prueba realice pruebas a un vehículo que sí pase la inspección y certifique a otro vehículo en su lugar. El problema se resuelve utilizando vehículos encubiertos de los que ya se sabe su estado de emisiones y ver qué resultado informan en los centros de prueba.